CN101908397B - 稀土氢化物表面涂层处理剂、形成涂层的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了稀土氢化物表面涂层处理剂、形成涂层的方法及其应用，用于提高烧结NdFeB磁体所矫顽力，属于磁性材料技术领域。所述涂层处理剂为稀土氢化物分散在甲醇或乙醇溶剂中形成的胶体溶液；将处理剂置入玻璃器皿中，然后将磁体浸入溶液中；将含有磁体的处理剂进行超声处理，使处理剂中的稀土氢化物均匀的涂敷在磁体表面，形成厚度均匀的表面涂层；随后，将形成稀土氢化物表面涂层的磁体从溶液中取出，采用风干的方式使磁体表面涂层中的溶剂挥发，形成涂层；将风干后的磁体置于真空热处理炉中，在550℃-950℃的温度范围内，进行0.5-2小时的热处理。本发明可以显著改善磁体的磁性能，特别是磁体的矫顽力。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面涂层处理剂，尤其涉及一种稀土氢化物表面涂层处理剂和其形成表面涂层的方法，用于提高烧结NdFeB磁体所矫顽力，属于磁性材料技术领域。
背景技术
烧结NdFeB是迄今为止磁性最强的永磁材料，广泛的应用于电子、机电、仪表和医疗等诸多领域，是当今世界上发展最快，市场前景最好的永磁材料。目前，随着稀土永磁电机、DVD光头、电脑硬盘驱动器、音圈马达、高级音响等产品设备市场的不断扩大，NdFeB永磁的市场容量也不断增加。目前全球烧结NdFeB永磁的年产量大约在10万吨左右，而且还在随着相关产业的需求不断增长。
近年来，随着风能发电和电动汽车等绿色环保产业的迅速发展，烧结NdFeB永磁的温度特性再次受到广泛的关注。目前，通过向烧结NdFeB磁体中添加较多的Dy或Tb，可以显著提高合金的矫顽力，进而改善合金的温度特性。尽管这是一种已经实现产业化的有效途径，但存在着以下不足：首先，由于Dy或Tb的加入会损失磁体的饱和磁化强度，从而造成磁体剩磁和磁能积的下降。其次，由于Dy和Tb资源稀缺，价格远高于Nd元素，因此会造成合金原料成本的大幅提高。
对此，本发明人在前期发明出一种通过向NdFeB粉末中掺杂重稀土氢化物纳米颗粒来提高烧结NdFeB磁体磁性能的的方法，并申请国家发明专利(目前该专利已经公开，申请号200810227680.5)。随后，我们对采用上述方法制备高矫顽力烧结NdFeB磁体的工艺过程和磁体结构进行了详细的研究。其中，我们发现氢化物纳米颗粒具有良好的扩散特性。可以在一定温度条件下从磁体表面快速扩散进入。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于形成稀土氢化物表面涂层的处理剂及其形成涂层的方法，可以在磁体表面形成涂层，烧结后改善磁体如烧结NdFeB磁体的磁性能；本发明的另一目的是将其应用于磁体表面并通过对涂层磁体热处理改善其磁性能的方法。
本发明的稀土氢化物表面涂层处理剂，主要是用于形成稀土氢化物表面涂层的处理剂，其特征在于，稀土氢化物表面涂层处理剂为将稀土氢化物均匀分散在甲醇或乙醇溶剂中形成的胶体溶液，稀土氢化物包括Pr、Nd、Tb、Dy、Ho氢化物中的至少一种，稀土氢化物的平均颗粒直径的范围是在10-100纳米之间，溶液的浓度是0.1-2.0g/ml，即每毫升溶剂中稀土氢化物的的添加量在0.1-2.0g之间，形成用于稀土氢化物表面涂层的处理剂。
本发明的在金属磁体的表面上形成稀土氢化物表面涂层的方法，将平均颗粒直径范围在10-100纳米的稀土氢化物分散在甲醇或乙醇溶剂中形成胶体溶液，浓度是0.1-2.0g/ml，制备成稀土氢化物表面涂层的处理剂；将处理剂置入玻璃器皿(如烧杯)中，然后将磁体如烧结NdFeB块状浸入溶液中；将含有磁体的处理剂进行超声处理，以确保处理剂中的稀土氢化物能够均匀的涂敷在磁体表面，形成厚度均匀的表面涂层；随后，将形成稀土氢化物表面涂层的磁体从溶液中取出，采用风干的方式使磁体表面涂层中的溶剂(甲醇或乙醇)挥发。
利用本发明的稀土氢化物表面涂层处理剂应用于磁体表面改善其磁性能的方法：将磁体如烧结NdFeB块状浸入稀土氢化物表面涂层处理剂中；将含有磁体的处理剂进行超声处理，以确保处理剂中的稀土氢化物能够均匀的涂敷在磁体表面，形成厚度均匀的表面涂层；随后，将形成稀土氢化物表面涂层的磁体从溶液中取出，采用风干的方式使磁体表面涂层中的溶剂(甲醇或乙醇)挥发。将风干后的磁体置于真空热处理炉中，在550℃-950℃的温度范围内，进行0.5-2小时的热处理，由此获得处理后的高性能磁体。
本发明中所涉及的磁体为任何含稀土的材料的磁体如烧结NdFeB磁体。
采用本发明的稀土氢化物表面涂层的处理剂和方法，可以在块状金属磁体的表面上添加包含稀土氢化物的表面涂层，通过对表面上已经形成稀土氢化物表面涂层的磁体在550℃-950℃的温度下进行热处理，可以显著改善磁体的磁性能，特别是磁体的矫顽力。本发明的处理剂由于所含有的稀土氢化物颗粒的平均粒径为纳米级，因此可以有效、快速的扩散到磁体内部，而且扩散距离大。最终在磁体晶粒边界形成稀土边界层，大幅提高磁体的矫顽力，同时对磁体的其它磁性能参量如剩磁、磁能积没有明显的负面影响。
具体实施方式
以下各个实施例为采用不同成分的用于形成稀土氢化物表面涂层的处理剂，经表面涂层处理和随后的热处理后磁体的磁性能参量。为了方便对比，磁体在处理前的原始磁性能也一并给出(见表1)。
实施例1
将平均颗粒直径10纳米的稀土氢化镨纳米颗粒10g与100ml的甲醇均匀混合，使氢化镨均匀的分散在甲醇中，制备出用于形成氢化镨表面涂层的处理剂，其浓度为0.1g/ml。
将烧结NdFeB磁体(其磁性能参量见表1中的1号磁体)制备成外形尺寸7×7×7mm的小块，并对其表面进行抛光处理。将处理后的磁体浸入氢化镨表面涂层处理剂中，进行1分钟的超声处理，随后进行风干处理，使磁体表面涂层中的甲醇挥发干净。最后，将风干磁体置于真空度为1×10-5托的热处理炉中，进行550℃、2小时的热处理。处理后磁体的最终磁性能参量见表1中的2号磁体。
实施例2
将平均颗粒直径20纳米的稀土氢化钕纳米颗粒30g与100ml的甲醇均匀混合，使氢化钕均匀的分散在甲醇中，制备出用于形成氢化钕表面涂层的处理剂，其浓度为0.3g/ml。
将烧结NdFeB磁体制备成外形尺寸7×7×7mm的小块，并对其表面进行抛光处理。将处理后的磁体浸入氢化钕表面涂层处理剂中，进行1分钟的超声处理，随后进行风干处理，使磁体表面涂层中的甲醇挥发干净。最后，将风干磁体置于真空度为1×10-5托的热处理炉中，进行600℃、1.5小时的热处理。处理后磁体的最终磁性能参量见表1中的3号磁体。
实施例3
将平均颗粒直径100纳米的稀土氢化铽纳米颗粒50g与100ml的乙醇均匀混合，使氢化镨均匀的分散在乙醇中，制备出用于形成氢化镨表面涂层的处理剂，其浓度为0.5g/ml。
将烧结NdFeB磁体(其磁性能参量见表1中的1号磁体)制备成外形尺寸7×7×7mm的小块，并对其表面进行抛光处理。将处理后的磁体浸入氢化铽表面涂层处理剂中，进行1分钟的超声处理，随后进行风干处理，使磁体表面涂层中的乙醇挥发干净。最后，将风干磁体置于真空度为1×10-5托的热处理炉中，进行850℃、1小时的热处理。处理后磁体的最终磁性能参量见表1中的3号磁体。
实施例4
将平均颗粒直径50纳米的稀土氢化镝纳米颗粒100g与100ml的乙醇均匀混合，使氢化镝均匀的分散在乙醇中，制备出用于形成氢化镝表面涂层的处理剂，其浓度为1.0g/ml。
将烧结NdFeB磁体(其磁性能参量见表1中的1号磁体)制备成外形尺寸7×7×7mm的小块，并对其表面进行抛光处理。将处理后的磁体浸入氢化镝表面涂层处理剂中，进行1分钟的超声处理，随后进行风干处理，使磁体表面涂层中的乙醇挥发干净。最后，将风干磁体置于真空度为1×10-5托的热处理炉中，进行900℃、12小时的热处理。处理后磁体的最终磁性能参量见表1中的4号磁体。
实施例5
将平均颗粒直径80纳米的稀土氢化钬纳米颗粒200g与100ml的乙醇均匀混合，使氢化钬均匀的分散在乙醇中，制备出用于形成氢化镨表面涂层的处理剂，其浓度为2.0g/ml。
将烧结NdFeB磁体(其磁性能参量见表1中的1号磁体)制备成外形尺寸7×7×7mm的小块，并对其表面进行抛光处理。将处理后的磁体浸入氢化钬表面涂层处理剂中，进行1分钟的超声处理，随后进行风干处理，使磁体表面涂层中的乙醇挥发干净。最后，将风干磁体置于真空度为1×10-5托的热处理炉中，进行950℃、0.5小时的热处理。处理后磁体的最终磁性能参量见表1中的2号磁体。
表1
Claims (6)
1.稀土氢化物表面涂层处理剂，其特征在于，所述稀土氢化物表面涂层处理剂为将稀土氢化物均匀分散在甲醇或乙醇溶剂中形成的胶体溶液，稀土氢化物包括Pr、Nd、Tb、Dy、Ho氢化物中的至少一种，稀土氢化物的平均颗粒直径的范围是在10-100纳米之间。
2.权利要求1的稀土氢化物表面涂层处理剂，其特征在于，所述的胶体溶液的浓度是0.1-2.0g/ml。
3.在金属磁体的表面上形成稀土氢化物表面涂层的方法，其特征在于，将平均颗粒直径范围在10-100纳米的稀土氢化物分散在甲醇或乙醇溶剂中形成胶体溶液，浓度是0.1-2.0g/ml，制备成稀土氢化物表面涂层的处理剂；将处理剂置入玻璃器皿中，然后将磁体浸入溶液中；将含有磁体的处理剂进行超声处理，使处理剂中的稀土氢化物均匀的涂敷在磁体表面，形成厚度均匀的表面涂层；随后，将形成稀土氢化物表面涂层的磁体从溶液中取出，采用风干的方式使磁体表面涂层中的溶剂挥发。
4.权利要求1的稀土氢化物表面涂层处理剂应用于磁体表面改善其磁性能的方法，其特征在于包括以下步骤：将磁体浸入稀土氢化物表面涂层处理剂中；将含有磁体的处理剂进行超声处理，使处理剂中的稀土氢化物均匀的涂敷在磁体表面，形成厚度均匀的表面涂层；随后，将形成稀土氢化物表面涂层的磁体从溶液中取出，采用风干的方式使磁体表面涂层中的溶剂挥发；将风干后的磁体置于真空热处理炉中，在550℃-950℃的温度范围内，进行0.5-2小时的热处理。
5.权利要求4的方法，其特征在于，所述磁体为含稀土的材料的磁体。
6.权利要求5的方法，其特征在于，所述含稀土的材料的磁体为烧结NdFeB磁体。
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