[發(fā)明專利]一種大深度晶界擴(kuò)散的釹鐵硼磁體的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110533903.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN113394015B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳夫剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01F41/02
• 分類號(hào): H01F41/02;H01F1/057
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 徐澍

本發(fā)明公開了一種大深度晶界擴(kuò)散的釹鐵硼磁體的制備方法。先將燒結(jié)釹鐵硼磁體塊體浸入?196℃的液氮中進(jìn)行深度冷卻處理，然后將磁體取出自然升溫到室溫。重復(fù)以上步驟3～5次，進(jìn)行釹鐵硼磁體晶界擴(kuò)散前的深冷處理。再利用富含重稀土元素的擴(kuò)散源對(duì)磁體進(jìn)行晶界擴(kuò)散處理。本發(fā)明的方法可以有效克服釹鐵硼磁體晶界擴(kuò)散深度淺的技術(shù)難題，可以制備大厚度的低重稀土含量、高矯頑力和高磁能積釹鐵硼磁體，促進(jìn)燒結(jié)釹鐵硼磁體晶界擴(kuò)散技術(shù)的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大深度晶界擴(kuò)散的釹鐵硼磁體的制備方法，為稀土永磁材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

釹鐵硼(Nd-Fe-B)永磁材料問世于二十世紀(jì)八十年代初期，目前釹鐵硼仍是磁能積最高的一類永磁材料，已被廣泛應(yīng)用于航空航天、電力電子、醫(yī)療器械、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。近年來，環(huán)境與能源供給問題日益突出，高效可持續(xù)發(fā)展成為世界范圍的共識(shí)。在此背景下，新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電、節(jié)能空調(diào)等領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展，利用釹鐵硼磁體制備的節(jié)能高效永磁馬達(dá)、永磁電機(jī)有利支撐了這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而，永磁馬達(dá)和永磁電機(jī)工作時(shí)內(nèi)部溫度一般在150℃左右，由于釹鐵硼磁體的矯頑力隨著溫度的增加而下降，目前，滿足在較高溫度下應(yīng)用的高矯頑力釹鐵硼磁體的制備一般是通過重稀土元素鏑(Dy)或鋱(Tb)對(duì)輕稀土元素釹(Nd)部分替換來實(shí)現(xiàn)的。但是，一方面，重稀土元素的加入降低了磁體的剩磁，影響了磁體的磁能積；另一方面，重稀土元素Dy或Tb在地殼中儲(chǔ)量遠(yuǎn)低于輕稀土元素Nd，其市場(chǎng)價(jià)格遠(yuǎn)高于Nd，Dy或Tb的加入也增加了磁體制備的原料成本。

由于釹鐵硼磁體的晶粒邊界是其磁性能的薄弱部位，在反向磁場(chǎng)的作用下，退磁首先從晶粒邊界開始。近年來，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者開發(fā)出了重稀土元素的晶界擴(kuò)散技術(shù)，通過晶界擴(kuò)散可以將重稀土元素Dy或Tb集中分布在磁體的晶粒邊緣處，晶界擴(kuò)散處理后磁體的矯頑力顯著提升，利用晶界擴(kuò)散技術(shù)每1wt.％重稀土Dy/Tb的擴(kuò)散加入可以使矯頑力提升0.5—0.8T，而利用傳統(tǒng)的合金化的方式加入，每1wt.％重稀土Dy/Tb的加入矯頑力僅提升0.2—0.4T。此外，由于晶界擴(kuò)散技術(shù)可以使重稀土元素Dy/Tb的利用率提高，利用晶界擴(kuò)散技術(shù)在提高磁體矯頑力的同時(shí)剩磁和磁能積幾乎不降低。因此，晶界擴(kuò)散技術(shù)可以制備高矯頑力和高磁能積的釹鐵硼磁體。但是，由于燒結(jié)釹鐵硼磁體微觀組織結(jié)構(gòu)致密，晶界擴(kuò)散的深度較淺，一般工業(yè)上利用晶界擴(kuò)散技術(shù)只能擴(kuò)散處理厚度小于5mm的磁體。因此，為了擴(kuò)大晶界擴(kuò)散技術(shù)的應(yīng)用范圍，提高燒結(jié)釹鐵硼磁體的晶界擴(kuò)散深度是該領(lǐng)域亟待解決的重要技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供一種大深度晶界擴(kuò)散的釹鐵硼磁體的制備方法，通過本發(fā)明的方法，在晶界擴(kuò)散前對(duì)磁體進(jìn)行循環(huán)深冷預(yù)處理，可以大大提升磁體的晶界擴(kuò)散深度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種大深度晶界擴(kuò)散的釹鐵硼磁體的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，將釹鐵硼磁體按照尺寸要求切割成塊體，用砂紙打磨掉表面的氧化皮，在丙酮溶液中用超聲清洗干凈；

步驟二，將釹鐵硼磁體塊體浸入-196℃的液氮中進(jìn)行深度冷卻處理，深冷處理時(shí)間為(1～10)×d分鐘，其中d為磁體的厚度，單位：毫米；

步驟三，將步驟一深冷處理的磁體從液氮中取出讓磁體溫度升高到室溫；

步驟四，重復(fù)步驟二和步驟三3～5次；

步驟五，利用富含重稀土元素的擴(kuò)散源對(duì)經(jīng)過深冷處理后的磁體在700～1000℃進(jìn)行晶界擴(kuò)散處理；

步驟六，將步驟五擴(kuò)散處理后的磁體再進(jìn)行400～600℃低溫退火處理，制得大深度晶界擴(kuò)散的釹鐵硼磁體。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，步驟二中深冷處理時(shí)間優(yōu)選(2～4)×d分鐘，其中d為磁體的厚度(單位：毫米)。