[發(fā)明專(zhuān)利]一種磁性材料及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111387171.0
• 申請(qǐng)日: 2021-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114284016A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于永江;宿云婷;王聰;金艷梅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 煙臺(tái)正海磁性材料股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01F1/057
• 分類(lèi)號(hào): H01F1/057;H01F41/02;H02K1/06
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 張炳楠;呂少楠

本發(fā)明提供一種磁性材料及其制備方法和應(yīng)用。所述R?T?B系磁體含有Al元素，所述Al元素在晶界中的濃度大于其在晶粒中的濃度，所述R?T?B系磁體由擴(kuò)散源對(duì)R?T?B系燒結(jié)基體進(jìn)行擴(kuò)散處理得到。本發(fā)明提供的稀土燒結(jié)R?T?B系磁體，具有表面向中心處呈梯度分布的Al元素和重稀土元素，通過(guò)控制R?T?B系燒結(jié)基體中關(guān)鍵元素的含量、采用輔助擴(kuò)散材、控制擴(kuò)散處理方式，使得重稀土元素進(jìn)一步向磁體內(nèi)部擴(kuò)散，所得磁體的Hcj較擴(kuò)散前的磁體基體具有明顯的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于稀土永磁材料領(lǐng)域，涉及一種高性能R-Fe-B類(lèi)燒結(jié)磁性材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

Nd-Fe-B系磁體因其優(yōu)越的性能被廣泛應(yīng)用，由于汽車(chē)和電子應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?jié)能電動(dòng)機(jī)的需求，燒結(jié)釹鐵硼的市場(chǎng)應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。釹鐵硼材料剩磁和矯頑力的提高有利于其在電動(dòng)機(jī)市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，但是傳統(tǒng)工藝矯頑力的提高總是以犧牲剩磁為代價(jià)，且為提高矯頑力必須使用較大比重的重稀土元素Dy/Tb，造成磁體成本的劇增，所以降低重稀土元素使用量成為稀土永磁領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。通過(guò)對(duì)磁體微觀組織的分析，確認(rèn)了晶界擴(kuò)散重稀土元素的方式，可以有效地減少晶粒邊界散射場(chǎng)，減弱磁交換耦合作用，使晶粒邊界磁硬化，在磁體剩磁基本不降低的前提下，矯頑力得到大幅度提高，通過(guò)這種方式提高磁體性能可以有效控制磁體成本。

晶界擴(kuò)散法為了提高Nd-Fe-B系燒結(jié)磁體的矯頑力，其主要從磁體表面將Dy或Tb元素沿晶界擴(kuò)散至磁體內(nèi)部。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1(CN101521068B)公開(kāi)了一種表面涂覆擴(kuò)散法，在燒結(jié)階段，在磁鐵表面包覆含有重稀土類(lèi)元素RH的金屬、合金或化合物，進(jìn)行熱處理使之?dāng)U散。但由于涂布不均勻，會(huì)造成滲透量不均衡，最終導(dǎo)致磁性能的差異，且該方法不適用于生產(chǎn)異形瓦狀產(chǎn)品。

專(zhuān)利文獻(xiàn)2(CN101331566B)公開(kāi)了一種蒸發(fā)擴(kuò)散法，通過(guò)加熱的方式使重稀土元素形成蒸汽，然后緩慢擴(kuò)散至磁體內(nèi)部。蒸發(fā)法通過(guò)支架等部件隔離磁體和重稀土擴(kuò)散源，在實(shí)際操作過(guò)程中支撐架的布置較為復(fù)雜，大大增加擺料時(shí)的難度，蒸發(fā)法中的蒸汽濃度較難控制，存在批量生產(chǎn)性變差的問(wèn)題。

專(zhuān)利文獻(xiàn)3(CN102473515B)和專(zhuān)利文獻(xiàn)4(CN10404654B)公開(kāi)了一種磁體與擴(kuò)散源混合的動(dòng)態(tài)接觸式擴(kuò)散方法。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3的方法，在500℃-850℃的溫度下，RH擴(kuò)散源與R-T-B系燒結(jié)磁體動(dòng)態(tài)接近或接觸，使得RH擴(kuò)散源供給重稀土元素RH，通過(guò)晶界擴(kuò)散到其內(nèi)部。方法所采用的擴(kuò)散源是Dy金屬、或Tb金屬、或Dy＞70％的Dy合金、或Tb＞70％的Tb合金，但該種RH擴(kuò)散源在850℃以上的處理溫度中，會(huì)與磁體發(fā)生熔接，因此不能通過(guò)提高處理溫度加快擴(kuò)散進(jìn)程，擴(kuò)散溫度必須低于850℃，導(dǎo)致擴(kuò)散效率低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。專(zhuān)利文獻(xiàn)4通過(guò)改進(jìn)擴(kuò)散源的成分，以重稀土元素RH和Fe的合金作為擴(kuò)散源，其中Fe的含量在30-80％范圍內(nèi)，并且限定基材中R的含量，提高富R相的比率增寬晶界，在860-970℃的擴(kuò)散溫度下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)接觸式擴(kuò)散。該方法可以提高擴(kuò)散溫度，縮短擴(kuò)散時(shí)間，且磁體和擴(kuò)散源之間不會(huì)發(fā)生熔接。為了避免磁體與擴(kuò)散源之間發(fā)生熔接，降低了擴(kuò)散源中重稀土含量，更多地通過(guò)接觸擴(kuò)散，使得重稀土元素RH與磁體中的Nd、Pr進(jìn)行擴(kuò)散置換。但由于稀土含量的降低，導(dǎo)致擴(kuò)散效率降低。同時(shí)，專(zhuān)利文獻(xiàn)3和專(zhuān)利文獻(xiàn)4所記載的擴(kuò)散裝置還存在如下問(wèn)題：擴(kuò)散處理后，需要將擴(kuò)散源、磁體全部取出后進(jìn)行篩分才能得到擴(kuò)散品，此工序需要等待磁體及擴(kuò)散源完全冷卻后才可進(jìn)行，導(dǎo)致處理量降低，產(chǎn)量降低。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種R-T-B系磁體，所述R-T-B系磁體含有Al元素，所述Al元素在晶界中的濃度大于其在晶粒中的濃度；

優(yōu)選地，將所述Al元素在晶界中的濃度記為A，所述Al元素在晶粒中的濃度記為a，A/a的取值范圍為1.5～4，例如1.7～3，示例性為1.5、1.53、1.78、2、2.06、2.38、2.5、2.63、2.68、3或任意兩點(diǎn)之間的數(shù)。其中，所述濃度為距離所述R-T-B系磁體表面500±10μm處的濃度值。