[發明專利]晶界擴散釹鐵硼磁體的界面調控方法

有效

• 申請號: 201710464873.1
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107275028B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 馮海波;趙揚;李安華;譚敏;李衛
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: H01F1/057
• 分類號: H01F1/057;H01F41/02
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種晶界擴散釹鐵硼磁體的界面調控方法，屬于稀土永磁材料技術領域。通過進行界面調控處理，改善釹鐵硼磁體晶界結構、優化晶界處與擴散進入晶粒內部的稀土的分布，進而在擴散處理后的磁體中獲得較高的剩磁。通過界面調控處理，能夠調控重稀土Dy、Tb在磁體內部的分布，使重稀土元素Dy、Tb僅分布于主相NdFeB晶粒外表層，最終使磁體由于稀土擴散處理所降低的剩磁恢復至接近擴散前的水平。優點在于，解決了晶界擴散提高矯頑力導致剩磁降低的難題。可以實現兼具高剩磁和超高矯頑力磁體的制備和生產，具有廣闊的市場前景，經濟效益顯著。

技術領域

本發明屬于稀土永磁材料技術領域，特別是涉及一種晶界擴散釹鐵硼磁體的界面調控方法，通過界面調控調節和改善晶界擴散后釹鐵硼磁體的磁性能。

背景技術

釹鐵硼永磁體理論最大磁能積可以達到512kJ·m(64MGOe)，因為其優異的磁性能現已廣泛應用于能源、交通、機械、醫療、IT、家電等行業，市場前景廣闊。但釹鐵硼永磁體居里溫度通常只有310℃-350℃，在高溫下熱穩定性較差，剩磁損失很大。而電動汽車電機、制造機器人動力裝置、部分高精度儀器儀表等服役溫度較高，普通的釹鐵硼磁體并不能滿足它們的應用需求，所以提高釹鐵硼磁體的熱穩定性一直是研究的焦點之一。

最初，學者們通過向磁體內添加Dy、Tb等重稀土元素的方法增加磁體矯頑力，以減少其在高溫的磁性能損失，從而改善釹鐵硼磁體的熱穩定性。但重稀土元素Dy、Tb等會在主相晶粒內與Fe原子形成亞鐵磁耦合，導致磁體的剩磁與最大磁能積降低；另一方面，由于Dy、Tb的儲量稀少且分布很不均勻，大量添加后會造成磁體成本明顯增加，所以其應用和推廣受到限制。

最近十年，研究人員發明了一種在薄片狀磁體表面制備一層含Dy、Tb元素的涂層，然后將磁體置于高溫環境中保溫一段時間進行晶界擴散處理來提高釹鐵硼磁體矯頑力的方法。這種方法能在較少降低磁體剩磁的情況下大幅提高其矯頑力，同時顯著節約重稀土用量。磁體的表面重稀土涂層可以用涂覆法、蒸鍍法、磁控濺射法、電泳法等多種方法制備。2008年6月，日立金屬宣布開發的重稀土蒸鍍擴散法已在相同剩磁條件下成功將內稟矯頑力提高4.2kOe；2009年9月，ULVAC利用其開發的超高真空Dy升華技術制造Nd基磁體。

晶界擴散的方法會導致釹鐵硼磁體的剩磁產生不同程度的降低，K.Hono等人在利用擴散Dy提高釹鐵硼矯頑力時磁體剩磁從1.44T降低到1.42T。K.Machida等人在利用高溫真空蒸鍍擴散Tb增強釹鐵硼矯頑力時剩磁同樣從1.43T降低到了1.40T。在實際生產中，這種剩磁的降低往往會導致擴散后磁體牌號降低。解決晶界擴散引起的剩磁降低問題成為釹鐵硼晶界擴散技術研究的重點之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種晶界擴散釹鐵硼磁體的界面調控方法，實現對釹鐵硼磁體晶界擴散后磁性能的調控。通過這種方法，能夠調節重稀土Dy、Tb在磁體內部的分布，抑制重稀土元素Dy、Tb向主相Nd₂Fe₁₄B晶粒內部的擴散，通過在一個略低于晶界擴散所用溫度的溫度進行調控處理，使進入晶粒內部Dy、Tb向晶粒外析出，保證其主要分布于晶粒外表層，最終使磁體由于晶界擴散處理所降低的剩磁恢復至晶界擴散前的水平，改善磁體的綜合磁性能，提高磁體的商用價值。具體工藝步驟及控制的技術參數如下：

(1)、該釹鐵硼磁體的化學成分按質量百分表示比為：