CN103617884A - 一种烧结NdFeB磁体的重稀土附着方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烧结NdFeB磁体的重稀土附着方法，属于稀土磁性功能材料及制备技术领域。该制备工艺的具体步聚为：将经过表面预处理的烧结NdFeB磁体置于重稀土盐有机溶液中，在电流的作用下，重稀土元素沉积在烧结NdFeB磁体的表面，形成一层致密的重稀土金属薄层，然后伴随高温扩散处理或高温扩散和低温回火两级热处理，使重稀土金属膜中的重稀土元素通过晶界扩散到磁体内部。采用本发明制备的烧结NdFeB稀土永磁材料的矫顽力显著提高而剩磁无明显减低，同时重稀土用量少，工艺简单可控，效率高，适合工业化生产。

Description

一种烧结NdFeB磁体的重稀土附着方法
技术领域
本发明属于稀土磁性功能材料技术领域，该方法是在烧结NdFeB磁体表面电镀重稀土金属膜并高温扩散处理，从而提高磁体矫顽力。
背景技术
钕铁硼具有极高的磁能积，高能量密度的优点使其在现代工业和电子技术中获得了广泛应用。钕铁硼磁性材料不足之处在于居里温度点低，温度特性差。而新能源等节能环保领域对所使用的永磁材料提出了更高的要求，不仅具有高的磁能积，而且具有高的矫顽力。
提高矫顽力最常用的途径是在烧结NdFeB母合金中直接添加一定量的重稀Dy和Tb，Dy/Tb等重稀土元素取代烧结钕铁硼主相Nd2Fe14B晶粒内的Nd，形成(Nd,Dy)2Fe14B相，将提高主相磁晶各向异性场，使磁体矫顽力大幅增加，但是重稀土资源稀缺价格昂贵，采用传统合金化法提高矫顽力会大幅增加生产成本，更严重的是，由于重稀土离子与铁离子之间的反铁磁耦合，造成重稀土元素添加后剩磁及磁能积大幅下降，因此，需要开发更经济的高矫顽力的NdFeB制备方法，而晶界扩散法是一种有效的方法。
晶界扩散方法是在NdFeB烧结磁体的表面附有Dy/Tb等重稀土元素的金属、合金或化合物，并经适宜的热处理后，磁体表面的Dy/Tb会穿过烧结体的晶界进入烧结体内部，从晶界向主相Nd2Fe14B内部扩散。这样处理会使磁体的矫顽力明显提高而剩磁下降不明显。
近些年研究晶界扩散处理方法有多种，如中国专利CN102280240A提出的“磁控溅射法”、中国专利CN102969110A提出的“气相沉积法”、中国专利CN101845637A提出的“涂覆法”、中国专利CN102776547A提出的“电脉沉积法”等。磁控溅射、气相沉积等方法提高磁体矫顽力的效果好，但存在生产效率低、成本高、批量生产难度大以及设备投入大等问题。涂覆法的涂层厚度不易控制且不平整，易脱落、残留而造成浪费，并且提高矫顽力的效果欠佳。电脉沉积表面所沉积的(Dy)2(OH)5NO3·nH2O等化合物在随后高温处理阶段分解成高熔点的氧化物，扩散系数低，扩散保温时间长，提高矫顽力的效果欠佳。
本发明了提供了一种新型的NdFeB磁体表面扩散层的制备方法——电镀法，该方法有效地克服了上述问题。
发明内容：
本发明的目的是在经过预处理的烧结NdFeB磁体表面电镀一层重稀土金属膜。然后经热处理，重稀土元素通过晶界扩散进入磁体内部，从而有效提高磁体的矫顽力。
一种高矫顽力NdFeB重稀土扩散层的电镀制备方法，其特征在于：
1.以重稀土盐有机溶液为电镀溶液，在经过表面预处理的烧结NdFeB磁体表面进行电镀，通过控制电镀工艺得到预定厚度且形貌平整的重稀土金属薄层；通过高温扩散处理或高温扩散及低温回火两级热处理使重稀土金属膜中的重稀土元素通过晶界扩散到磁体内部，提高其矫顽力，其具体步聚如下：
A.电镀溶液的配制：将一定量的重稀土盐与有机酸溶于有机溶剂中，配制重稀土盐有机电镀溶液；
B.电镀：以光滑的石墨为阳极，以经过表面预处理的NdFeB磁体为阴极，置放于步骤A中配制的重稀土盐有机溶液中，通入直流电，进行电镀，其中直流电流密度为0.01A/cm2～50A/cm2，电沉积温度为室温～100℃；
C.热处理：将表面沉积有重稀土金属膜的NdFeB磁体从溶液中取出；将风干后的磁体置于真空热处理炉中，然后在保护气氛下进行热处理，高温扩散处理是在700～1000℃条件下保温1～50h，低温回火处理是在400～700℃条件下保温1～10h，得到带有重稀土扩散层的烧结NdFeB稀土永磁材料。
2.所述的重稀土盐选自R（NO3）·nH2O（n=0～9）、RCl3、R2(SO4)3·nH2O，其中R代表包含钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇在内的重稀土元素中的至少一种，重稀土盐溶后在溶液中浓度为0.001mol/L～10.0mol/L。
3.所述的有机酸选自氨基磺酸、羟基乙酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸中的至少一种，有机酸溶后其在溶液中浓度为0.001mol/L～10.0mol/L。
4.所述有机溶剂为甲酰胺、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。
本研究采用电镀新途径在磁体表面沉积一层致密的单质镝层，再经晶界扩散处理，磁体的矫顽力得到明显提高，相对于其他方法，电镀单质镝与磁体界面结合致密且单质镝在磁体扩散系数大，工艺简单可控，效率高，为工业化生产提供了一条高效、低成本的途径。
附图说明书
图1.本发明工艺示意图
图2.实例1获得的磁体表面Dy金属膜SEM形貌图
实施实例：
实施例1
（1）配制成镝盐有机溶剂
取一定量的Dy(NO3)·6H2O和无水柠檬酸溶于二氯甲烷有机溶液，溶后浓度分别为2.5mol/L和2.6mol/L。
（2）以表面光滑的石墨为阳极，以NdFeB磁体为阴极，置放于上述配制的镝盐有机溶液中，通入直流电流，电流密度为0.05A/cm2。持续时间10min。温度为30℃。将表面镀有镝金属层的NdFeB磁体从溶液中取出；将风干后的磁体置于真空热处理炉中，在Ar气氛中850℃条件下一级回火10h，500℃条件下二级回火2h。
实施例2
（1）配制铽盐有机溶剂
取一定量的Tb（NO3）·6H2O和无水柠檬酸溶于甲酰胺有机溶液，溶后浓度分别为0.08mol/L和0.09mol/L。
（2）以表面光滑的石墨为阳极，以NdFeB磁体为阴极，置放于上述配制的镝盐有机溶液中，通入直流电流，电流密度为20A/cm2。持续时间5min。温度为30℃。将表面镀有镝金属膜的NdFeB磁体从溶液中取出；将风干后的磁体置于真空热处理炉中，在Ar气氛中900℃条件下一级回火3h，500℃条件下二级回火1h。

Claims (4)

1.一种烧结NdFeB磁体的重稀土附着方法，其特征在于：以重稀土盐有机溶液为电镀溶液，在经过表面预处理的烧结NdFeB磁体表面进行电镀，通过控制电镀工艺得到预定厚度且形貌平整的重稀土金属薄层；通过高温扩散处理或高温扩散及低温回火两级热处理使重稀土金属膜中的重稀土元素通过晶界扩散到磁体内部，提高其矫顽力，其具体步聚如下：
A.电镀溶液的配制：将一定量的重稀土盐与有机酸溶于有机溶剂中，配制重稀土盐有机电镀溶液；
B.电镀：以光滑的石墨为阳极，以经过表面预处理的烧结NdFeB磁体为阴极，置放于步骤A中配制的重稀土盐有机溶液中，通入直流电，进行电镀，其中电流密度为0.01A/cm2～50A/cm2，电沉积温度为室温～100℃；
C.热处理：将表面沉积有重稀土金属膜的NdFeB磁体从溶液中取出，采用保护气体风干的方式使表面残留的有机溶剂挥发；将风干后的磁体置于真空热处理炉中，然后在保护气氛下进行热处理，高温扩散处理是在700～1000℃条件下保温1～50h，低温回火处理是在400～700℃条件下保温1～10h，得到带有重稀土扩散层的烧结NdFeB稀土永磁材料。
2.如权利要求1所述的一种烧结NdFeB磁体的重稀土附着方法，其特征在于：所述的重稀土盐选自R（NO3）·nH2O（n=0～9）、RCl3、R2(SO4)3·nH2O，其中R代表包含钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇在内的重稀土元素中的至少一种，重稀土盐溶后在溶液中浓度为0.001mol/L～10.0mol/L。
3.如权利要求1所述的一种烧结NdFeB磁体的重稀土附着方法，其特征在于：所述的有机酸选自氨基磺酸、羟基乙酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸中的至少一种，有机酸溶后其在溶液中浓度为0.001mol/L～10.0mol/L。
4.如权利要求1-3所述的一种烧结NdFeB磁体的重稀土附着方法，其特征在于：所述有机溶剂为甲酰胺、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。
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