[發明專利]一種高矯頑力釹鐵硼磁體及其制備方法

在審

• 申請號: 201810178869.3
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108565105A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 劉仲武;曾慧欣;李偉;趙利忠;張家勝;鐘喜春;邱萬奇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F1/057;C23C10/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發明屬于永磁材料領域，公開了一種高矯頑力釹鐵硼磁體及其制備方法。首先制備熔點為450～950℃的低熔點非稀土合金，作為表面擴散介質，然后將表面擴散介質置于釹鐵硼磁體表面，形成擴散偶，最后將形成擴散偶的釹鐵硼磁體在真空下進行擴散熱處理，得到高矯頑力釹鐵硼磁體。本發明所述的表面擴散工藝過程簡便有效，不使用稀土合金或化合物作為擴散介質，在明顯降低了釹鐵硼磁體中稀土元素含量的基礎上，可有效改善磁體晶界相的分布，顯著提高磁體的矯頑力。

技術領域

本發明屬于永磁材料領域，具體涉及一種高矯頑力釹鐵硼磁體及其制備方法。

背景技術

第三代稀土永磁釹鐵硼(NdFeB)磁體具有高的最大磁能積((BH)_max)及其優越的綜合磁性能，廣泛應用于航空航天、混合動力汽車、風力發電、醫療設備等領域。近二十年來，我國工業產釹鐵硼永磁的綜合性能已經取得了長足的進步，最大磁能積(MGOe)+內稟矯頑力(kOe)達到75以上。隨著以動力馬達為代表的新應用領域的不斷更新發展，對釹鐵硼的矯頑力、熱穩定性等綜合性能提出了更高的要求。與此同時，減少稀土含量，降低材料成本也成為釹鐵硼領域的一個重要的研究和發展方向。

矯頑力是永磁體最重要的技術磁性參數之一。釹鐵硼磁體的矯頑力隨著溫度升高大幅下降，限制了其在高溫領域的應用。在傳統的工業生產中，為了提高磁體的矯頑力和熱穩定性，通常將重稀土Dy、Tb在熔煉時添加到磁體中，通過Dy、Tb部分取代釹鐵硼主相Nd₂Fe₁₄B中的Nd來提高主相的各向異性場。但是，稀土資源在地球上的儲量十分有限，而且重稀土價格昂貴，在釹鐵硼性能提高的同時成本也大幅度提高。此外，Dy、Tb等重稀土原子與Fe原子反鐵磁耦合也會使磁體的剩磁降低，從而影響了磁體的綜合性能。因此，減少和取消重稀土元素的使用對于提高釹鐵硼永磁性價比具有重要意義。

燒結釹鐵硼的矯頑力機制以反向疇的形核為主，因此晶界相的微觀結構對于釹鐵硼磁體的矯頑力起著至關重要的作用。以一定的手段優化晶界相，可以減少反磁化疇的形核，提高矯頑力。基于這一機制，人們2003年左右提出了釹鐵硼磁體的晶界擴散工藝，它在磁體最初熔煉制備過程中不添加重稀土元素，而是在磁體成形后將重稀土或它的化合物以一定的方式涂覆在磁體表面，再進行擴散熱處理，使含重稀土的擴散介質從磁體表面沿晶界擴散進入磁體。由于擴散物只分布在晶界，重稀土元素不進入主相，大大減少了重稀土元素的使用。與此同時，晶界重稀土可以改善境界相的性能，使矯頑力大幅度提高，同時剩磁沒有降低。進一步減少重稀土的使用，2010年以來，研究者發展了以不含或少含重稀土Dy、Tb的低熔點稀土合金(如Pr-Cu合金)進行晶界擴散，此類化合物能夠快速擴散進入磁體，與晶界相反應生成的新相，有效調控晶界的流動性、潤濕性等，很好地優化了晶界相的分布，減少主相晶粒之間的磁交換耦合作用，也可以提高矯頑力。

但是，到目前為止，利用晶界擴散提高矯頑力的工藝中，在擴散介質的選擇上，無一例外都使用了稀土單質、稀土合金或稀土化合物，雖然提高了矯頑力，但也增加了稀土元素的消耗。如果能進一步減少稀土元素的用量，對于降低釹鐵硼磁體成本具有重要意義。

發明內容

針對以上現有技術存在的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種高矯頑力釹鐵硼磁體的制備方法。該方法通過非稀土合金改善釹鐵硼磁體矯頑力，可以進一步提高釹鐵硼磁體的性價比。

本發明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的釹鐵硼磁體。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種高矯頑力釹鐵硼磁體的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)制備熔點為450～950℃的低熔點非稀土合金，作為表面擴散介質；

(2)將步驟(1)的表面擴散介質置于釹鐵硼磁體表面，形成擴散偶；