CN102360920A - 一种钕铁硼永磁的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的主要目的是提供一种兼具兼具高矫顽力和优异磁性能的烧结NdFeB永磁的制备方法。技术方案是。①取NdFeB原料粉末浸于由稀土镝的氧化物或氟化物均匀分散在溶剂中所形成的处理剂中，所述的稀土镝的氧化物或氟化物的浓度是0.01-0.1g/ml；②接着将上述混合物进行超声处理；③随后将表面形成涂层的磁粉从处理剂溶液中取出并干燥；④将干燥后的磁粉置于真空热处理炉中，进行热处理；⑤再将经过均匀混合后的粉末在磁场中取向并压制成型；⑥将压坯置入真空烧结炉内烧结，之后进行二级热处理，获得烧结磁体。按照本发明的处理方法，所制备的磁粉在后续取向压型及烧结过程中的抗氧化性能大幅度提高，并在最终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。

Description

一种钕铁硼永磁的制备方法

技术领域

本发明涉及磁性材料领域，具体是涉及一种钕铁硼永磁的制备方法。

背景技术

烧结钕铁硼(NdFeB)永磁是目前磁性能最好的永磁材料，广泛应用于汽车、电机、仪表及医疗器械等诸多领域，是磁性材料中发展最快的一种。但是由于其温度稳定性较差，所以使用上受到限制，换句话说，烧结NdFeB永磁的优异磁性能(包括剩磁、矫顽力和磁能积等多项参数)会随着工作环境温度的升高而显著降低。近年来，随着混合动力汽车和风电新能源等产业的迅速发展，烧结NdFeB永磁合金的温度特性再次受到广泛的关注。目前，通过向烧结NdFeB合金中添加较多的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，但仍存在着不足：由于Dy₂Fe₁₄B或Tb₂Fe₁₄B的饱和磁化强度较低，因此过多的添加会造成磁体剩磁和磁能积的下降。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种兼具兼具高矫顽力和优异磁性能的烧结钕铁硼永磁材料的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种钕铁硼永磁的制备方法，包括以下操作：

①取NdFeB原料粉末浸于由稀土镝的氧化物或氟化物均匀分散在溶剂中所形成的处理剂中，所述的稀土镝的氧化物或氟化物的浓度是0.01-0.1g/ml；

②接着将上述混合物进行超声处理；

③随后将表面形成涂层的磁粉从处理剂溶液中取出并干燥；

④将干燥后的磁粉置于真空热处理炉中，在450℃-650℃的温度下，进行0.1-0.5小时的热处理；

⑤再将经过均匀混合后的粉末在磁场中取向并压制成型；

⑥将压坯置入真空烧结炉内在1000-1100℃烧结2-4小时，之后进行二级热处理，其中一级热处理温度850℃-950℃，时间1-2小时；二级热处理温度480℃-600℃，时间1-2小时；获得烧结磁体。

按照本发明的处理方法，NdFeB原料粉末表面涂覆一层重稀土的氧化物或氟化物的颗粒，经一定温度热处理后，在后续取向压型及烧结过程中磁粉的抗氧化性能大幅度提高，温度特性得到改善，而且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。本发明的制备技术，稀土镝元素添加到烧结NdFeB磁体中的效率高。同时，由于本发明技术是在材料压制烧结之前加入稀土镝的氧化物或氟化物的微米颗粒，因此可以制备外形尺寸不受限制的磁体。

具体实施方式

一种钕铁硼永磁的制备方法，包括操作：

①取NdFeB原料粉末浸于由稀土镝的氧化物或氟化物均匀分散在溶剂中所形成的处理剂中，所述的稀土镝的氧化物或氟化物的浓度是0.01-0.1g/ml，以使稀土镝的氧化物或氟化物充分接触并包覆NdFeB原料粉末，其中稀土镝的氧化物或氟化物的浓度在0.01-0.1g/ml之间的磁性数据，如矫顽力的提高效果非常明显，当浓度低于0.01g/ml时，磁性数据改善不明显，高于0.1g/ml时基本就不再有所提高，过多添加反而还会造成稀土镝资源的浪费。

②接着将上述混合物进行超声处理，从而可以确保处理剂溶液中的稀土镝氧化物或氟化物能够均匀的涂覆在NdFeB原料粉末表面，形成厚度均匀的表面涂层。

③随后将表面形成涂层的磁粉从处理剂溶液中取出并干燥，以使磁体表面涂层中的溶剂(甲醇或乙醇)挥发掉。

④将干燥后的磁粉置于真空热处理炉中，在450℃-650℃的温度下，进行0.1-0.5小时的热处理，由此获得处理后的高性能磁粉。

⑤再将经过均匀混合后的粉末在磁场中取向并压制成型。

⑥将压坯置入真空烧结炉内在1000-1100℃烧结2-4小时，之后进行二级热处理，其中一级热处理温度850℃-950℃，时间1-2小时；二级热处理温度480℃-600℃，时间1-2小时；获得烧结磁体。

所述操作①中的NdFeB原料粉末是用氢爆法将NdFeB速凝薄片破碎并通过气流磨粉碎制备得到，其粒径为3-5微米。氢爆法即钕铁硼速凝薄片吸氢，生成的氢化物晶格膨胀，并生成热，膨胀的内应力使速凝薄片晶体产生裂纹变成疏松体，晶格常数变大和热膨胀过程产生粉态炸裂同时进行。然后通过气流磨粉碎得到所需的钕铁硼原料粉末。

所述操作①中的稀土镝的氧化物或氟化物粒径为1-3微米。从而更加利于稀土镝的氧化物或氟化物均匀涂覆在NdFeB原料粉末的表层。

所述操作①中的溶剂为甲醇或乙醇。因为甲醇或乙醇环保且易于获得，同时在后续干燥时也容易将其去除。

所述操作③中的干燥方式为自然风干。该方式节约能源，同时利于磁体结构的稳定性。

所述操作⑤中的磁场强度为2.5T。在这样强度的磁场环境下，涂覆了稀土镝氧化物或氟化物纳米粉末的钕铁硼原料粉末可很好地沿磁力线紧密排布，利于压制成型。

实施例1

利用速凝技术将NdFeB合金制备为薄片，随后采用氢破碎-气流粉碎工艺将粉末制成平均粒径3微米的粉末。将平均颗粒直径1μm的稀土氧化镝微米颗粒1g与1000ml的乙醇均匀混合，使氧化镝均匀的分散在乙醇中，制备出用于形成氧化镝表面涂层的处理剂，其浓度为0.01g/ml。将200g钕铁硼磁粉浸入氧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，将风干磁粉置于真空度为1×10^-5托的热处理炉中，进行450℃、0.5小时的热处理。将处理后的粉末在2.5T的磁场中取向并压制成型。然后将压坯置入高真空烧结炉内，在1000℃烧结4小时，之后进行二级热处理，其中一级热处理温度950℃，时间2小时；二级热处理温度480℃，时间2小时。即获得烧结磁体。

实施例2

利用速凝技术将NdFeB合金制备为薄片，随后采用氢破碎-气流粉碎工艺将粉末制成平均粒径5微米的粉末。将平均颗粒直径3μm的稀土氟化镝微米颗粒10g与1000ml的甲醇均匀混合，使氧化镝均匀的分散在甲醇中，制备出用于形成氧化镝表面涂层的处理剂，其浓度为0.1g/ml。将200g钕铁硼磁粉浸入氟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甲醇挥发干净。最后，将风干磁粉置于真空度为1×10^-5托的热处理炉中，进行650℃、0.1小时的热处理。将处理后的粉末在2.5T的磁场中取向并压制成型。然后将压坯置入高真空烧结炉内，在1100℃烧结2小时，之后进行二级热处理，其中一级热处理温度850℃，时间1小时；二级热处理温度600℃，时间1小时，即获得烧结磁体。

实施例3

利用速凝技术将NdFeB合金制备为薄片，随后采用氢破碎-气流粉碎工艺将粉末制成平均粒径4微米的粉末。将平均颗粒直径2μm的稀土氧化镝微米颗粒5g与1000ml的乙醇均匀混合，使氧化镝均匀的分散在乙醇中，制备出用于形成氧化镝表面涂层的处理剂，其浓度为0.05g/ml。将200g钕铁硼磁粉浸入氧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，将风干磁粉置于真空度为1×10^-5托的热处理炉中，进行550℃、0.3小时的热处理。将处理后的粉末在2.5T的磁场中取向并压制成型。然后将压坯置入高真空烧结炉内，在1050℃烧结3小时，之后进行二级热处理，其中一级热处理温度900℃，时间2小时；二级热处理温度530℃，时间2小时，即获得烧结磁体。

实施例4

利用速凝技术将NdFeB合金制备为薄片，随后采用氢破碎-气流粉碎工艺将粉末制成平均粒径5微米的粉末。将平均颗粒直径1μm的稀土氟化镝微米颗粒3g与1000ml的甲醇均匀混合，使氧化镝均匀的分散在甲醇中，制备出用于形成氧化镝表面涂层的处理剂，其浓度为0.03g/ml。将200g钕铁硼磁粉浸入氟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甲醇挥发干净。最后，将风干磁粉置于真空度为1×10^-5托的热处理炉中，进行500℃、0.4小时的热处理。将处理后的粉末在2.5T的磁场中取向并压制成型。然后将压坯置入高真空烧结炉内，在1030℃烧结3小时，之后进行二级热处理，其中一级热处理温度800℃，时间1小时；二级热处理温度560℃，时间1.5小时，即获得烧结磁体。

表1

表1中未用处理剂的磁体是传统方式制备得到的NdFeB合金磁体，本发明方法制备方法得到的合金磁体磁性能与其相比较可以看出，NdFeB磁体中通过添加稀土氧化物或氟化物不仅大幅提高了磁体的矫顽力，改善了其温度特性，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。

Claims (6)

1.一种钕铁硼永磁的制备方法，包括以下操作：

①取NdFeB原料粉末浸于由稀土镝的氧化物或氟化物均匀分散在溶剂中所形成的处理剂中，所述的稀土镝的氧化物或氟化物的浓度是0.01-0.1g/ml；

②接着将上述混合物进行超声处理；

③随后将表面形成涂层的磁粉从处理剂溶液中取出并干燥；

④将干燥后的磁粉置于真空热处理炉中，在450℃-650℃的温度下，进行0.1-0.5小时的热处理；

⑤再将经过均匀混合后的粉末在磁场中取向并压制成型；

⑥将压坯置入真空烧结炉内在1000-1100℃烧结2-4小时，之后进行二级热处理，其中一级热处理温度850℃-950℃，时间1-2小时；二级热处理温度480℃-600℃，时间1-2小时；获得烧结磁体。

2.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁的制备方法，其特征在于：所述操作①中的NdFeB原料粉末是用氢爆法将NdFeB速凝薄片破碎并通过气流磨粉碎制备得到，其粒径为3-5微米。

3.根据权利要求1或2所述的一种钕铁硼永磁的制备方法，其特征在于：所述操作①中的稀土镝的氧化物或氟化物粒径为1-3微米。

4.根据权利要求3所述的一种钕铁硼永磁的制备方法，其特征在于：所述操作①中的溶剂为甲醇或乙醇。

5.根据权利要求4所述的一种钕铁硼永磁的制备方法，其特征在于：所述操作③中的干燥方式为自然风干。

6.根据权利要求3或4所述的一种钕铁硼永磁的制备方法，其特征在于：所述操作⑤中的磁场强度为2.5T。