[發(fā)明專利]一種高性能高耐蝕性燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法

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• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112216464A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雪峰;潘猛杰;劉孝蓮;石振;趙利忠;劉先國
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01F1/057
• 分類號: H01F1/057;H01F41/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

本發(fā)明提供了一種高性能高耐蝕性燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法，本發(fā)明將燒結(jié)釹鐵硼磁粉進行取向成型和等靜壓處理，而后進行燒結(jié)處理。并將燒結(jié)后的磁體制成薄片，作為下一步熱處理的原料；提供作為輔相材料的重稀土靶材以及表面涂層的高電位金屬靶材，利用磁控濺射工藝，在釹鐵硼磁體表面濺射一層重稀土金屬薄膜和高電位金屬薄膜，后對所制燒結(jié)釹鐵硼薄片進行熱處理，使得重稀土金屬擴散進入磁體的主相表面層中，在增強主相各向異性提高磁體的矯頑力的同時，剩磁也得到了很好的保持。另一方面留在磁體表面的高電位金屬薄膜，作為釹鐵硼磁體涂層能夠很好的起到抗腐蝕的作用。結(jié)合了多種技術(shù)的優(yōu)點，在提高磁體的性能的同時也改善了抗腐蝕性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及釹鐵硼領(lǐng)域，特別涉及一種高性能高耐蝕性燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)如今，燒結(jié)釹鐵硼作為磁性最強，應用最廣的稀土永磁材料，廣泛的被應用在生活的各個領(lǐng)域，包括醫(yī)療設(shè)備、電動汽車、數(shù)碼電子、風力發(fā)電等。相較于其他永磁材料，燒結(jié)釹鐵硼有著很高的磁性能與性價比。但由于純釹鐵硼較低的矯頑力，無法滿足一些在高工作溫度下工作的設(shè)備要求，重稀土元素(HRE)的加入可以有效的提高磁體的矯頑力，但一方面重稀土元素會與Fe元素形成反鐵磁耦合，大大降低磁體的剩磁和磁能積，另一方面，重稀土元素價格昂貴，會大大提高磁體的成本。晶界擴散技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了這一問題，通過在磁體的表面涂覆一層含HRE的涂層，隨后進行高溫熱處理，使得HRE沿著晶界擴散，在主相表面形成含HRE殼層，一方面提高了主相邊界的各向異性場，抑制了反磁化形核，提高了矯頑力；另一方面，重稀土元素并沒有進入主相內(nèi)部，使得磁體的剩磁與磁能積的都能得到很好的保持。

除了磁性能以外，釹鐵硼磁體的抗腐蝕性能也是在實際使用中不可忽略的一個重要因素，尤其是在海上風力發(fā)電、電動汽車上等，磁體需要在腐蝕高溫等環(huán)境下長期工作。由于釹鐵硼的多相結(jié)構(gòu)，存在于晶界中的大量富Nd相和富B相有著活潑的化學性質(zhì)，非常容易與空氣和水發(fā)生腐蝕反應，形成晶界腐蝕，同時磁體的致密度不高，磁體的表面很難形成氧化物保護膜，一旦氧化就造成連鎖反應，加速了氧化；另一方面由于晶界相的電極電位遠遠低于主相，同時晶界相的體積分數(shù)只占了磁體的10％，容易形成小陽極大陰極的原電池，晶界處的富Nd相和富B相腐蝕電流大，加速了晶界腐蝕和破壞。為了提高磁體抗腐蝕性，現(xiàn)一般有兩種途徑一是從晶界入手，通過改變晶界的化學成分和顯微組織以提高晶界的電極電位，從而提高磁體的本征抗腐蝕性能，二是表面防護鍍層，通過隔絕磁體和腐蝕環(huán)境，起到保護磁體的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是結(jié)合多種現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點，提供一種便捷的高性能高耐蝕性燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種高性能高耐蝕性燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、磁體制備：提供作為主相材料的燒結(jié)釹鐵硼磁粉，并對所述的燒結(jié)釹鐵硼磁粉進行取向壓型和冷等靜壓處理，制成生坯，而后進行燒結(jié)處理；

步驟二、切片與表面處理：將燒結(jié)后釹鐵硼磁體切片，然后用3％的HNO₃乙醇溶液對磁體表面進行預處理，烘干；

步驟三、濺射擴散涂覆層：提供作為輔相的重稀土靶材，利用磁控濺射工藝，在上述釹鐵硼生坯表面先濺射一層重稀土金屬薄膜形成擴散涂覆層；

步驟四、抗腐蝕涂層制備：提供作為表面抗腐蝕涂層的高電位金屬靶材，利用磁控濺射工藝，在擴散涂覆層上再濺射1～3層高電位金屬，形成抗腐蝕涂層；

步驟五、磁體擴散時效處理：對經(jīng)過磁控濺射后燒結(jié)釹鐵硼磁體，進行熱處理，獲得高性能高耐蝕性燒結(jié)釹鐵硼永磁材料。

所述釹鐵硼磁粉其元素成分組成如下：