CN104299744A

CN104299744A - 一种烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法

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Publication number: CN104299744A
Application number: CN201410516695.9A
Authority: CN
Inventors: 许用华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: CN104299744B

Abstract

本发明公开了一种烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法，经过预处理的烧结NdFeB磁体两个表面紧靠在涂覆含重稀土氢化物的粉末的隔离层上，然后经扩散热处理，重稀土氢化物脱氢后通过晶界扩散进入磁体内部，从而有效提高磁体的矫顽力。该方法工艺简单，设备要求低，适合工业化生产，值得推广。

Description

一种烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法

技术领域

本发明涉及稀土磁性功能材料技术领域，尤其涉及一种烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法。

背景技术

目前，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“电泳沉积法”、中国专利CN103617884A提出的“电镀法”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。电泳沉积表面所沉积的(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。电镀法成本较高、工艺较复杂，且电镀层存在氧化的风险。以上各种方法均直接在磁体表面添加含重稀土的金属或化合物。

中国专利CN103646772A提出的“蒸发法”，重稀土与磁体相距远，且磁体表面与重稀土的距离不一致，使磁体表面处的重稀土浓度不一致，从而导致磁体性能不一致。

发明内容

本发明为了解决现有技术的上述不足，提出了一种在烧结NdFeB磁体之间放置粘有氢化稀土粉末的隔离层，并高温扩散处理从而提高磁体矫顽力的烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法，包括以下步骤：

1）将金属镝、金属铽、镝铁中的一种或几种放入真空炉内，将其抽真空至10^-1～10^-5Pa后，再向真空炉内通入高纯氢气，加热至200℃～500℃进行饱和吸氢处理，得到含重稀土氢化物的混合物或化合物；

2）将上述含重稀土氢化物的混合物或化合物在保护气氛下破碎为0.1μm～20μm的粉末。

3）将上述破碎后的粉末，加入到较易挥发的溶解液中，形成悬浊液；

4）将上述悬浊液均匀地涂布于筛网的两面，并晾干，使筛网上粘有重稀土氢化物；

5）将烧结钕铁硼毛坯加工为接近成品的尺寸成为半成品，半成品取向方向上的尺寸接近成品的尺寸；

6）对上述半成品进行精加工、清洁等预处理，要求半成品表面平整、洁净；

7）上述涂有重稀土氢化物的筛网与上述预处理后的半成品交替层叠放置于烧结盒内，并在最上层的半成品上放置压块，以保证半成品的两个表面与涂有重稀土氢化物的筛网紧密接触；

8）将上述装有筛网与半成品交替放置的烧结盒置于真空热处理炉中进行热处理，抽真空至10^-2～10^-5Pa，然后在Ar或N₂保护气氛下进行热处理，保护气氛压力为0.1atm～1.5atm之间，优选为1.0atm～1.1atm，完成热处理后，就能得到带有重稀土扩散层的烧结NdFeB稀土永磁材料。

步骤2）中将含重稀土氢化物的混合物或化合物破碎的方法是采用球磨或者气流磨，优选气流磨。

步骤3）中的溶解液为汽油或酒精，也可以选用其他的易挥发的液体。

步骤4）中所述的筛网筛网采用熔点大于1000℃的不锈钢或黄铜等材料制作，其目数为40～2000目，优选为100～1000目，而采用的涂布方法为使用毛刷进行或者采用机械涂布。步骤4还可以不进行晾干，只需在步骤8热处理前将易挥发液体抽走，达到真空度要求即可。

步骤7）中所述的烧结盒底部为平整面，且该烧结盒采用不易变形的石墨材料或碳-碳复合材料制作；所述压块可以用铁板或石墨制作。

步骤8）中所述的热处理具体为：高温扩散处理在600～1000℃条件下进行，保温3～30h，要求磁体的晶粒基本上不发生长大；低温回火处理是在350～750℃条件下进行，保温1～8h。

本发明的有益效果在于：采用筛网作为隔离层的新途径使含重稀土氢化物的粉末靠近磁体表面，再经晶界扩散处理，磁体的矫顽力得到明显提高。重稀土氢化物中所含的氢在重稀土向磁体表面扩散处理前大部分已从粉末中脱离，剩余的重稀土在磁体中扩散系数大，工艺简单，效率高，筛网可重复使用，为工业化生产提供了一条高效、低成本的途径。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明的热处理前磁体摆放示意图；

其中，1为不锈钢筛网，2为半成品；3为烧结盒；4为石墨压块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。

如图1所示，本发明提出的烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法，可以简述为以下步骤：a、重稀土金属饱和吸氢；b、破碎制粉；c、配制悬浊液；d、将悬浊液涂覆于筛网上；e、将毛坯加工为半成品；f、半成品预处理；g、筛网与半成品交替放置；h、热处理；最后即可得到高矫顽力磁体。

实施例：

如图2所示，结合上述工艺流，先将金属镝经400℃饱和吸氢处理，得到氢化镝；通过气流磨在N₂气保护下将氢化镝破碎为平均粒度约为2μm的粉末；将上述破碎后的粉末，加入到汽油中，形成悬浊液；用毛刷将悬浊液均匀地涂布于目数为200目的不锈钢筛网1的两面，并晾干；将烧结钕铁硼毛坯加工为15×15×5（尺寸5方向为取向方向）的半成品2；将半成品2进行精加工、清洁等预处理使表面平整、洁净；将涂有悬浊液的不锈钢筛网与半成品交替放置于石墨烧结盒3内，并在最上层放置石墨压块4，总体安装图1的方式进行层叠就可保证半成品的两个表面与涂有重稀土氢化物的筛网紧密接触；再将前述石墨烧结盒置于真空热处理炉中，抽真空至5×10^-4Pa后，在Ar气氛中915℃条件下一级回火10h，接着在500℃条件下二级回火3h。

对比实施例：

将与实施例相同规格的半成品放置于另一个石墨烧结盒中，并与实施例产品放置于同一真空热处理炉中，进行相同条件的一级回火和二级回火。

经测定，本实施例与对比实施例相比，磁体最高工作温度约提高25℃，即提高了一个档次，但产品的磁通基本不变。

上述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利和保护范围应以所附权利要求书为准。

Claims

1.一种烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法，其特征在于，包括以下步骤：

2）将上述含重稀土氢化物的混合物或化合物在保护气氛下破碎为0.1μm～20μm的粉末；

8）将上述装有筛网与半成品交替放置的烧结盒置于真空热处理炉中进行热处理，抽真空至10^-2～10^-5Pa，然后在Ar或N₂保护气氛下进行热处理，保护气氛压力为0.1atm～1.5atm之间，完成热处理后，就能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所述的烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法，其特征在于：步骤2）中将含重稀土氢化物的混合物或化合物破碎的方法是采用球磨法或者气流磨法。

3.如权利要求1所述的烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法，其特征在于：步骤3）中的溶解液为汽油或酒精。

4.如权利要求1所述的烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法，其特征在于：步骤4）中所述的筛网筛网采用熔点大于1000℃的不锈钢或黄铜等材料制作，其目数为40～2000目，而采用的涂布方法为使用毛刷进行或者采用机械涂布。

5.如权利要求1所述的烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法，其特征在于：步骤7）中所述的烧结盒底部为平整面，且该烧结盒采用不易变形的石墨材料或碳-碳复合材料制作；所述压块可以用铁板或石墨制作。

6.如权利要求1所述的烧结NdFeB磁体的重稀土元素附着方法，其特征在于：步骤8）中所述的热处理具体为：高温扩散处理在600～1000℃条件下进行，保温3～30h；低温回火处理是在350～750℃条件下进行，保温1～8h。