CN110400691A - 一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法，属于磁性材料技术领域。该制备方法包括：将锰铋快淬带进行高能球磨制成超微粉末后，加入含有纳米稀土氧化物的乙醇溶液，再混合搅拌制成糊状液体；将烧结钕铁硼磁体切成薄片，并去除磁体薄片表面的氧化膜；将糊状纳米晶液体均匀涂敷在钕铁硼磁体表面，经干燥箱烘干处理后，进行激光加热熔覆处理，然后进行真空热处理，实现MnBi相渗透和稀土原子扩散，获得具有高矫顽力和耐高温性的钕铁硼磁体。同时，本发明方法工艺简单，工艺成本低，耗能小，有利于高矫顽力和耐高温特性的钕铁硼磁体在更多永磁器件中的应用，以满足市场需求。

Description

一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法
技术领域
本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法。
背景技术
近年来，稀土永磁材料的巨大需求导致稀土资源的过度消耗，新型低稀土或非稀土永磁材料成为研究热点。MnBi无稀土永磁材料，具有价格低、耐腐蚀性好、机械强度高等优点，特别是这类合金在某温度范围内矫顽力呈正温度系数，备受磁学研究者的关注。将低熔点MnBi合金扩散到钕铁硼磁体的晶界中，通过两硬磁性相的交换耦合作用，可以有效弥补钕铁硼永磁体温度稳定性差的不足之处，以获得高性能和耐高温性能的烧结钕铁硼磁体。
激光熔覆技术是以激光束作为热源，在工件表面上涂覆一层金属或合金粉末，使它形成与基体材料性能完全不同的表面熔覆层，熔覆层与基体形成冶金结合的一种表面处理技术。它成功地将熔覆金属的延性、高强度和陶瓷相的高熔点、高硬度、较好的化学稳定性结合起来，构成一种新型的复合材料，从而提高材料或构件表面的性能，达到提高工件使用寿命的目的。因此，本发明将锰铋超微粉末和纳米稀土氧化物的糊状液体涂敷在钕铁硼磁体的表面，并通过激光加热熔覆处理，制得激光熔覆层，在后续的热处理过程中，有效促使锰铋相和稀土原子在钕铁硼晶界相中的扩散，从而显著提升钕铁硼磁体的矫顽力和耐高温性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法。
针本发明的提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法，包括如下步骤：
（1）纳米晶涂覆材料的制备：将Mn100-aBia（40≤a≤60）快淬带进行高能球磨制成超微粉末后，加入含有纳米稀土氧化物的乙醇溶液，再混合搅拌制成糊状液体备用；
（2）钕铁硼磁体表面处理工艺：将烧结钕铁硼磁体切成薄片，并去除磁体薄片表面的氧化膜；
（3）磁体表面激光涂敷处理：将步骤（1）获得的糊状纳米晶液体均匀涂敷在步骤（2）获得的钕铁硼磁体表面，经干燥箱烘干处理后，进行激光加热熔覆处理，制得激光熔覆层；
（4）热处理：将步骤（3）获得的具有熔覆层的烧结钕铁硼磁体薄片进行真空热处理，实现MnBi相渗透和稀土原子扩散，获得具有高矫顽力和耐高温性的钕铁硼磁体。
进一步的，步骤（1）中所述的高能球磨时间为4~20小时。
进一步的，步骤（1）中所述的纳米稀土氧化物为Dy、Tb、Lu、Pr、Ce、Ho氧化物中的一种或多种。
进一步的，步骤（2）中所述的磁体薄片的厚度为30~100 μm。
进一步的，步骤（3）中所述的涂覆层厚度为0.5~1.5 mm，干燥温度为40~90 ℃，干燥时间为30~300 min。
进一步的，步骤（3）中所述的激光加热熔覆工艺的激光功率为600~1000 W，扫描速度3-30 mm/s，扫描时间为100~900 s。
进一步的，步骤（4）中所述的真空热处理的具体工艺参数为：真空度优于5×10-4Pa，退火温度为300~700 ℃，退火时间为1~4 h。
与现有的技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：（1）本发明通过在钕铁硼磁体中，引入非稀土的硬磁相和纳米稀土氧化物以提高材料的综合磁性能，并且通过激光加热熔覆工艺有效促使液态锰铋合金进入磁体的晶界相，增强了两硬磁相之间的耦合作用；（2）由于锰铋合金在一定温度范围内矫顽力呈正的温度系数特性，通过该非稀土硬磁相的扩散，有效提升了烧结钕铁硼磁体的高温特性；（3）本发明方法工艺简单，工艺成本低，耗能小，适合批量生产。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步的详细说明，但本发明并不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
（1）纳米晶涂覆材料的制备：将Mn50Bi50快淬带进行高能球磨5 h制成超微粉末后，加入含有纳米Dy氧化物的乙醇溶液，再混合搅拌制成糊状液体备用；
（2）钕铁硼磁体表面处理工艺：将牌号为38H的烧结钕铁硼磁体切成厚度为50 μm的薄片，并去除磁体薄片表面的氧化膜；
（3）磁体表面激光涂敷处理：将步骤（1）获得的糊状纳米晶液体均匀涂敷在步骤（2）获得的钕铁硼磁体表面，涂覆层厚度为0.5 mm，经温度为60 ℃、时间为30 min的干燥箱烘干处理后，进行激光加热熔覆处理，激光功率为650 W，扫描速度5 mm/s，扫描时间为300 s；
（4）热处理：将步骤（3）获得的具有熔覆层的烧结钕铁硼磁体薄片进行真空热处理，真空度为4×10-4 Pa，退火温度为500 ℃，退火时间为2h，实现MnBi相渗透和稀土原子扩散，获得具有高矫顽力和耐高温性的钕铁硼磁体。
采用本发明制备的高矫顽力和耐高温性钕铁硼磁体经磁性能和耐高温测量，矫顽力为1629 kA/m，耐高温为272 ℃。
实施例2
（1）纳米晶涂覆材料的制备：将Mn45Bi55快淬带进行高能球磨10 h制成超微粉末后，加入含有纳米Tb氧化物的乙醇溶液，再混合搅拌制成糊状液体备用；
（2）钕铁硼磁体表面处理工艺：将牌号为38H的烧结钕铁硼磁体切成厚度为60 μm的薄片，并去除磁体薄片表面的氧化膜；
（3）磁体表面激光涂敷处理：将步骤（1）获得的糊状纳米晶液体均匀涂敷在步骤（2）获得的钕铁硼磁体表面，涂覆层厚度为1 mm，经温度为60 ℃、时间为30 min的干燥箱烘干处理后，进行激光加热熔覆处理，激光功率为700 W，扫描速度10 mm/s，扫描时间为300 s；
（4）热处理：将步骤（3）获得的具有熔覆层的烧结钕铁硼磁体薄片进行真空热处理，真空度为4×10-4 Pa，退火温度为550 ℃，退火时间为2h，实现MnBi相渗透和稀土原子扩散，获得具有高矫顽力和耐高温性的钕铁硼磁体。
采用本发明制备的高矫顽力和耐高温性钕铁硼磁体经磁性能和耐高温测量，矫顽力为1682 kA/m，耐高温为288 ℃。
实施例3
（1）纳米晶涂覆材料的制备：将Mn40Bi60快淬带进行高能球磨15 h制成超微粉末后，加入含有纳米Ce氧化物的乙醇溶液，再混合搅拌制成糊状液体备用；
（2）钕铁硼磁体表面处理工艺：将牌号为38H的烧结钕铁硼磁体切成厚度为70 μm的薄片，并去除磁体薄片表面的氧化膜；
（3）磁体表面激光涂敷处理：将步骤（1）获得的糊状纳米晶液体均匀涂敷在步骤（2）获得的钕铁硼磁体表面，涂覆层厚度为1.5 mm，经温度为60 ℃、时间为30 min的干燥箱烘干处理后，进行激光加热熔覆处理，激光功率为750 W，扫描速度15 mm/s，扫描时间为300 s；
（4）热处理：将步骤（3）获得的具有熔覆层的烧结钕铁硼磁体薄片进行真空热处理，真空度为4×10-4 Pa，退火温度为550 ℃，退火时间为2h，实现MnBi相渗透和稀土原子扩散，获得具有高矫顽力和耐高温性的钕铁硼磁体。
采用本发明制备的高矫顽力和耐高温性钕铁硼磁体经磁性能和耐高温测量，矫顽力为1759 kA/m，耐高温为289 ℃。

Claims (7)

1.一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）纳米晶涂覆材料的制备：将Mn100-aBia（40≤a≤60）快淬带进行高能球磨制成超微粉末后，加入含有纳米稀土氧化物的乙醇溶液，再混合搅拌制成糊状液体备用；
（2）钕铁硼磁体表面处理工艺：将烧结钕铁硼磁体切成薄片，并去除磁体薄片表面的氧化膜；
（3）磁体表面激光涂敷处理：将步骤（1）获得的糊状纳米晶液体均匀涂敷在步骤（2）获得的钕铁硼磁体表面，经干燥箱烘干处理后，进行激光加热熔覆处理，制得激光熔覆层；
（4）热处理：将步骤（3）获得的具有熔覆层的烧结钕铁硼磁体薄片进行真空热处理，实现MnBi相渗透和稀土原子扩散，获得具有高矫顽力和耐高温性的钕铁硼磁体。
2.根据权利要求1 所述的一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的高能球磨时间为4~20小时。
3.根据权利要求1 所述的一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的纳米稀土氧化物为Dy、Tb、Lu、Pr、Ce、Ho氧化物中的一种或多种。
4.根据权利要求1 所述的一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的磁体薄片的厚度为30~100 μm。
5.根据权利要求1 所述的一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的涂覆层厚度为0.5~1.5 mm，干燥温度为40~90 ℃，干燥时间为30~300 min。
6.根据权利要求1 所述的一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的激光加热熔覆工艺的激光功率为600~1000 W，扫描速度3-30 mm/s，扫描时间为100~900 s。
7.根据权利要求1 所述的一种提高钕铁硼磁体矫顽力和耐高温性的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的真空热处理的具体工艺参数为：真空度优于5×10-4 Pa，退火温度为300~700 ℃，退火时间为1~4 h。
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