[發明專利]一種釹鐵硼磁體及一種三維晶界擴散制備釹鐵硼磁體的方法

有效

• 申請號: 202110296351.1
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113053607B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 廖明活;毛華云;毛琮堯;劉永;吳海明
• 申請（專利權）人: 金力永磁（包頭)科技有限公司
• 主分類號: H01F1/057
• 分類號: H01F1/057;H01F41/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉樂

本發明提供了一種釹鐵硼磁體，所述釹鐵硼磁體為經過重稀土元素擴散滲透后的釹鐵硼磁體；所述釹鐵硼磁體包括表層重稀土擴散區和芯部非擴散區；所述釹鐵硼磁體在磁體的三維方向上均具有表層重稀土擴散區。本發明把擴散的原理由微觀晶粒延伸到宏觀磁體，即由重稀土沉積在微觀晶粒的表層擴展到重稀土沉積在宏觀磁體的表面，20％以上的芯部體積不滲透。調整熱處理溫度和時間，可以獲得不同深度的擴散層，通過對表層磁體的磁硬化，達到提高磁體矯頑力，同時磁體剩磁(Br)和最大磁能級(BHmax)降低非常少的目的。而且在三維方向上，按不同擴散深度實現自主調控，制備工藝簡單，可控性強，更加適于工業化推廣和應用。

技術領域

本發明屬于磁體制備技術領域，涉及一種釹鐵硼磁體及其制備方法，尤其涉及一種釹鐵硼磁體及一種三維晶界擴散制備釹鐵硼磁體的方法。

背景技術

釹鐵硼磁體也稱為釹磁體(Neodymium magnet)，其化學式為Nd₂Fe₁₄B，是一種人造的永久磁體，也是目前為止具有最強磁力的永久磁體，其最大磁能積(BHmax)高過鐵氧體10倍以上，在裸磁的狀態下，其磁力可達到3500高斯左右。目前，業界常采用燒結法制作釹鐵硼永磁材料，如王偉等在《關鍵工藝參數和合金元素對燒結NdFeB磁性能與力學性能的影響》中公開了采用燒結法制造釹鐵硼永磁材料的工藝流程，一般包括配料、熔煉、鋼錠破碎、制粉、氫破碎超細粉、粉末取向壓制成型、真空燒結、檢分和電鍍等步驟。釹鐵硼磁體的優點是性價比高，體積小、重量輕、良好的機械特性和磁性強等特點，如此高能量密度的優點使釹鐵硼永磁材料在現代工業和電子技術中獲得了廣泛的應用，在磁學界被譽為磁王。因而，釹鐵硼磁體的制備和擴展一直是業內持續關注的焦點。

目前，燒結釹鐵硼最大磁能積已經接近理論極限值，但是內稟矯頑力則遠遠低于理論極限值。提高內稟矯頑力的方法傳統工藝是在熔煉階段添加重稀土Dy/Tb和氣流磨階段采用晶粒細化工藝。熔煉階段添加大量重稀土一方面會大幅增加成本，另一方面添加大量重稀土會導致剩磁的大幅降低，因為剩磁主要有Nd₂Fe₁₄B主相體積占比決定，Nd₂Fe₁₄B體積占比高，剩磁就高，Dy、Tb添加后部分取代主相Nd₂Fe₁₄B中的Nd，形成(Nd，Dy)₂Fe₁₄B或(Nd，Tb)₂Fe₁₄B。Nd和Fe的磁矩正向平行排列，兩者的磁矩是同向疊加，而Dy/Tb與Fe為反鐵磁耦合，Dy/Tb的磁矩與Fe的磁矩反向疊加，導致了剩磁的大幅降低。晶粒細化工藝則對氣流磨設備要求高，同時晶粒細化后的粉末容易氧化，晶粒細化工藝對生產過程中防氧化控制要求高，該工藝增加了工藝成本，且不良率高。

近幾年，晶界擴散工藝用于提高燒結釹鐵硼的內稟矯頑力，且很少降低磁體的剩磁和磁能積，由于燒結釹鐵硼矯頑力由主相粒子的各向異性場決定，高濃度重稀土通過擴散，生成(Nd，Dy)₂Fe₁₄B或(Nd，Tb)₂Fe₁₄B，其磁晶各向異性場比Nd₂Fe₁₄B大，因此可以明顯提高矯頑力，同時(Nd，Dy)₂Fe₁₄B或(Nd，Tb)₂Fe₁₄B強化項只沉積在晶粒的表層，其體積與Nd₂Fe₁₄B主相晶粒的體積相比占比很低，因此磁體的剩磁(Br)和最大磁能級(BHmax)降低非常少。晶界擴散的原理是，用涂覆的方法在磁體外部覆蓋含有重稀土元素的粉末或者化合物，通過熱處理使重稀土元素沿著富Nd的液態晶界相擴散到磁體內部。但是晶界中Dy/Tb擴散的速度比主相晶粒內部擴散的速度快得多，因此重稀土擴散后只沉積在主相晶粒表層，很少進入晶粒內部。

因此，如何進一步的提高晶界擴散的效果，已經成為業內諸多一線研究人員和具有前瞻性的廠商亟待解決的問題之一。

發明內容