一种R-T-B磁体材料、R-T-B材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种R-T-B磁体材料、R-T-B材料及其制备方法。
背景技术
耐腐蚀高性能R-T-B磁体材料是当今世界广泛使用的一种基础电子元件或电器元件,主要应用于电脑、手机、汽车等领域。目前,磁体材料的腐蚀防护多种多样,但耐腐蚀效果仍然在较低的水平。
中国专利文献CN101809690A公开了一种经表面改性的稀土类烧结磁体的制造方法及经表面改性的稀土类烧结体磁铁。该专利在烧结体的表面依次形成了R、Fe、B及氧的主层,至少含R、Fe及氧的非晶质层、含有赤铁矿为主的氧化铁构成的最表层至少3层,可提升磁体材料的耐腐蚀性能。另外,其制造方法是在氧分压为1×102Pa~1×10 5Pa、水蒸气分压为0.1Pa~1000Pa(但1000Pa除外)的气氛下,于200℃~600℃对磁铁体进行热处理的工序。但是该技术方案中磁体的最表层形成了大量的氧化铁,氧化铁的存在会降低磁体材料的磁通和热损。
目前,现有技术中还缺乏一种膜层既可提高磁体材料的耐腐蚀性,也不会影响磁体材料本身的磁性能。
发明内容
本发明旨在克服现有技术中用于降低R-T-B磁体材料的膜层,虽然在一定程度上能够增强耐腐蚀性,但是在增强耐腐蚀性的同时降低了磁体材料本身的磁性能(磁通、热损、矫顽力、剩磁和方形度)的缺陷,而提供了一种R-T-B磁体材料、R-T-B材料及其制备方法。本发明R-T-B磁体材料为在R-T-B磁体经加热处理之后在R-T-B磁体的表面形成的一氧化层,不仅显著提升了磁体材料的耐腐蚀性、而且不会降低R-T-B磁本身的磁性能,同时还显著提升了磁体材料的方形度。
本发明主要提供以下技术方案来解决上述技术问题的。
本发明提供了一种R-T-B磁体材料的制备方法,其包括将R-T-B磁体在稀释气体和氧气的混合气体中进行加热处理;
所述的R-T-B磁体包括HR,所述HR为重稀土元素;
所述的稀释气体为惰性气体和/或氮气;所述混合气体中氧气的摩尔浓度为50~10000ppm,所述摩尔浓度是指所述氧气的摩尔量与所述混合气体总摩尔量的比;所述加热处理的温度为250~750℃。
本发明中,所述的R-T-B磁体的成分可为本领域常规的R-T-B磁体。一般可包括如下质量含量的组分:R,28.5~33.2wt.%,所述R为HR和LR,所述LR为轻稀土元素;T,65~69wt.%,所述T包含Fe;B,0.8~1.2wt.%;wt.%为各组分质量占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
其中,所述R的含量较佳地为30~31wt.%,例如30.21wt.%、30.28wt.%或30.73wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
其中,所述HR的含量较佳地为0.6~1.5wt.%,例如0.82wt.%、0.97wt.%或1.05wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
其中,所述HR的种类可为本领域常规的种类。所述的HR一般可为Tb、Dy、Ho和Gd中的一种或多种。例如Tb或Dy。
当所述的HR包含Tb时,所述Tb的含量可为0.6~1.5wt.%,例如0.82wt.%、0.97wt.%或1.05wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
当所述的HR包含Dy时,所述Dy的含量可为0.6~1.5wt.%,例如1.05wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
其中,所述LR的含量较佳地为29~30wt.%,例如29.31wt.%、29.39wt.%或29.61wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
其中,所述LR的种类可为本领域常规的轻稀土元素的种类。一般可为Nd、Pr、Ce和La中的一种或多种。例如为Nd和/或Pr。
当所述LR包含Nd时,所述Nd的含量可为本领域常规的含量。例如可为20~26wt.%,具体例如22.08wt.%、22.14wt.%或22.23wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
当所述LR包含Pr时,所述Pr的含量可为本领域常规的含量。例如可为4~9wt.%,具体例如7.23wt.%、7.25wt.%或7.38wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
其中,所述T的含量较佳地为67.5~69wt.%。
其中,所述Fe的含量可为66~69wt.%,较佳地为66.5~68wt.%,例如66.85wt.%、67.44wt.%或67.61wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
其中,本领域技术人员知晓,所述的T还可包含Co和/或Al。
当所述T包含Co时,所述Co的含量可为0~0.9wt.%,例如0.79wt.%或0.8wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
当所述T包含Al时,所述Al的含量可为0.15wt.%以下但不为0wt.%,例如0.08wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
其中,所述B的含量较佳地为0.85~1.05wt.%,例如可为0.96wt.%或0.98wt.%。
其中,所述R-T-B磁体还可包括M,所述的M一般可为Cu、Zr、Ga、Nb和Mn中一种或多种。例如Cu和/或Zr。
其中,所述M的含量可为本领域常规的含量。例如可为3wt%以下,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
当所述的M包含Cu时,所述Cu的含量可为本领域常规的含量。可为0~0.15wt.%,例如0.09wt.%或0.1wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
当所述的M包含Zr时,所述Zr的含量可为本领域常规的含量。例如为0.1~0.2wt.%,例如0.15wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
其中,本领域技术人员知晓,所述的R-T-B磁体中一般还可包括O。所述O的含量可为本领域常规的含量,例如0.1~0.6wt.%,例如0.1wt.%、0.2wt.%或0.4wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
其中,所述R-T-B磁体可包括如下质量含量的组分:
LR,28.5~31wt.%,所述的LR为轻稀土元素;
HR,0.8~1.5wt.%,所述的HR为重稀土元素;
T,67~69wt.%,所述T为Fe、Co和Al;
B,0.95~1.05wt.%;
M,0.1~1wt.%,所述M为Cu、Zr、Ga、Nb和Mn中一种或多种;
O,0.1~0.6wt.%,wt.%为各组分质量占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
其中,所述R-T-B磁体例如可由如下质量含量的组分组成:Al,0.05~0.1wt.%;B,0.95~1.05wt.%;Co,0.5~1wt.%;Cu,0.05~0.1wt.%;Fe,66~68wt.%;Nd,22~23wt.%;Pr,7~8wt.%;Zr,0.1~0.2wt.%;Tb,0.5~1.2wt.%;O,0.1~0.4wt.%;wt.%为各组分质量占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
在本发明某较佳实施例中,所述R-T-B磁体由如下质量含量的组分组成:Al,0.08wt.%;B,0.98wt.%;Co,0.79wt.%;Cu,0.09wt.%;Fe,66.85wt.%;Nd,22.23wt.%;Pr,7.38wt.%;Zr,0.15wt.%;Tb,1.05wt.%;O,0.4wt.%;wt.%为各组分质量占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
在本发明某较佳实施例中,所述R-T-B磁体由如下质量含量的组分组成:Al,0.08wt.%;B,0.96wt.%;Co,0.8wt.%;Cu,0.1wt.%;Fe,67.44wt.%;Nd,22.08wt.%;Pr,7.23wt.%;Zr,0.15wt.%;Tb,0.97wt.%;O,0.2wt.%;wt.%为各组分质量占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
在本发明某较佳实施例中,所述R-T-B磁体由如下质量含量的组分组成:Al,0.08wt.%;B,0.96wt.%;Co,0.8wt.%;Cu,0.1wt.%;Fe,67.61wt.%;Nd,22.14wt.%;Pr,7.25wt.%;Zr,0.15wt.%;Tb,0.82wt.%;O,0.1wt.%;wt.%为各组分质量占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
本发明中,所述的R-T-B磁体可为本领域常规的R-T-B磁体,一般可为烧结体或晶界扩散体。本领域技术人员均知,所述烧结体指的是经烧结之后得到的R-T-B磁体,所述的晶界扩散体是指经晶界扩散之后得到的R-T-B磁体。
本发明中,所述R-T-B磁体的制备方法可为本领域常规的制备方法。所述的制备方法一般包括如下步骤:将所述的R-T-B磁体的原料经熔炼浇铸、制粉、成型、烧结。
其中,所述熔炼浇铸的工艺可为本领域常规的工艺,一般依次进行熔炼和浇铸。所述的熔炼例如在高频真空熔炼炉中进行。所述熔炼的温度例如可为1520℃。所述高频真空熔炼炉中的真空度例如≤10Pa。
其中,所述制粉的工艺可为本领域常规的制粉工艺。例如依次进行氢破制粉和气流磨制粉。所述氢破制粉一般依次进行吸氢和脱氢。所述吸氢的压力例如为10kPa。所述脱氢的温度例如可为550℃。所述气流磨制粉的压力例如为0.2MPa。所述气流磨制粉的时间例如为6h。
其中,所述成型的工艺可为本领域常规的成型工艺。例如在2.0T的磁场强度中成型。
其中,所述烧结的工艺可为本领域常规的成型工艺。所述烧结的温度例如为1075℃。所述烧结的时间例如为6h。所述烧结的环境例如在≤1Pa的真空环境。
当所述的R-T-B磁体为烧结体时,所述的制备方法较佳地为双合金法。
当所述的R-T-B磁体为晶界扩散体时,所述的制备方法中,所述烧结之后一般还可包括晶界扩散。所述晶界扩散的工艺可为本领域常规的工艺。所述晶界扩散的温度例如为850~950℃。所述晶界扩散的时间例如为10~30h。
本发明中,所述的惰性气体的种类可包括氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气和氡气中的一种或多种。
本领域技术人员知晓,从成本角度考虑所述的稀释气体一般使用的是氩气和/或氮气。
本发明中,所述混合气体中,所述氧气的浓度较佳地为1000~10000ppm,更佳地为1000~5000ppm,例如3000ppm。
本发明中,根据所述制备方法可知,在所述的加热处理中所述混合气体的密度不可能无限大或无限小,本领域技术人员均知晓一般有真空度的限制。所述混合气体的真空度可在1kPa以下;较佳地为5~1kPa,例如0.4kPa。
本发明中,本领域技术人员根据所述的混合气体结合真空度换算可知,所述混合气体中的氧分压≤10Pa。
本发明中,所述加热处理的温度较佳地为440~590℃,例如490℃或540℃。
本发明中,所述加热处理的时间可为本领域常规的加热处理的时间。例如可为1~8h,例如3h。
本发明还提供了一种R-T-B磁体材料,其按照上述制备方法制得。
本发明还提供了一种R-T-B磁体材料,其包括如下质量含量的组分:
R:28.5~37wt.%,所述的R为LR和HR,所述的LR为氢稀土元素,所述的HR为重稀土元素;
T:58.5~68wt.%,所述T包含Fe;
O:1.5~3.5wt.%;
B:0.9~1.2wt.%;wt.%为各组分质量占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比;
所述R-T-B磁体材料中,CoKα射线的X射线衍射测定中的2θ在35.5±0.2的位置具有峰。
本发明中,所述R的含量较佳地为29.5~37wt.%,例如29.75wt.%、31.17wt.%或36.79wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
本发明中,所述LR的种类可为本领域常规的轻稀土元素的种类。一般可为Nd、Pr、Ce和La中的一种或多种。例如Nd和/或Pr。
本发明中,所述LR的含量较佳地为27.5~32wt.%,例如27.8wt.%、28.64wt.%或31.8wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
当所述LR包含Nd时,所述Nd的含量可为本领域常规的含量。例如可为20~26wt.%,具体例如21.01wt.%、21.63wt.%或24.16wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
当所述LR包含Pr时,所述Pr的含量例如可为4~9wt.%,具体例如6.81wt.%、7.01wt.%或7.64wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
本发明中,所述HR的种类可为本领域常规的种类。所述的HR一般可为Tb、Dy、Ho和Gd中的一种或多种。
本发明中,所述HR的含量较佳地为0.15~5wt.%,例如1.11wt.%、3.35wt.%或4.99wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
当所述的HR包含Tb时,所述Tb的含量可为1~5wt.%,例如1.11wt.%、3.35wt.%或4.99wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
当所述的HR包含Dy时,所述Dy的含量可为1~5wt.%,例如1.11wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
本发明中,所述T的含量较佳地为59~67.5wt.%,例如59.06wt.%、65.27wt.%或67.19wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
本发明中,所述Fe的含量较佳地为57~67wt.%,例如58.26wt.%、64.4wt.%或66.3wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
其中,本领域技术人员知晓,所述R-T-B磁体材料中所述的T还可包括Co和/或Al。
当所述T包含Co时,所述Co的含量可为0.5~1.2wt.%,例如0.68wt.%、0.75wt.%或0.77wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
当所述T包含Al时,所述Al的含量可为0.1~0.15wt.%,例如0.11wt.%或0.12wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
本发明中,所述O的含量较佳地为1.8~3.2wt.%,例如1.81wt.%、2.34wt.%或3.01wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
本发明中,所述B的含量较佳地为0.9~0.98wt.%,例如0.91wt.%、0.92wt.%或0.94wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
本发明中,所述R-T-B磁体材料还可包括M,所述的M一般可为Cu、Zr、Ga、Nb和Mn中一种或多种。例如Cu和/或Zr。
其中,所述M的含量可为3wt%以下,例如0.23wt.%、0.3wt.%或0.31wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体材料总质量的质量百分比。
当所述的M包含Cu时,所述Cu的含量可为本领域常规的含量。例如为0~0.2wt.%,例如0.11wt.%或0.16wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
当所述的M包含Zr时,所述Zr的含量可为本领域常规的含量。例如为0.1~0.2wt.%,例如0.12wt.%、0.14wt.%或0.15wt.%,wt.%为占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比。
本发明中,所述R-T-B磁体材料例如可为如下质量含量的组分:Al,0.1~0.15wt.%;B,0.9~1.05wt.%;Co,0.5~1wt.%;Cu,0.1~0.2wt.%;Fe,58~67wt.%;Nd,20~25wt.%;Pr,6~8wt.%;Zr,0.1~0.2wt.%;Tb,1~5wt.%;O,1.5~3.5wt.%;wt.%为各组分质量占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比,所述R-T-B磁体材料中,CoKα射线的X射线衍射测定中的2θ在35.5±0.2的位置具有峰。
在本发明某较佳实施例中,所述R-T-B磁体为如下质量含量的组分:Al,0.11wt.%;B,0.92wt.%;Co,0.68wt.%;Cu,0.11wt.%;Fe,58.26wt.%;Nd,24.16wt.%;Pr,7.64wt.%;Zr,0.12wt.%;Tb,4.99wt.%;O,3.01wt.%;wt.%为各组分质量占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比,所述R-T-B磁体材料中,CoKα射线的X射线衍射测定中的2θ在35.5±0.2的位置具有峰。
在本发明某较佳实施例中,所述R-T-B磁体为如下质量含量的组分:Al,0.12wt.%;B,0.91wt.%;Co,0.75wt.%;Cu,0.16wt.%;Fe,64.4wt.%;Nd,21.01wt.%;Pr,6.81wt.%;Zr,0.14wt.%;Tb,3.35wt.%;O,2.34wt.%;wt.%为各组分质量占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比,所述R-T-B磁体材料中,CoKα射线的X射线衍射测定中的2θ在35.5±0.2的位置具有峰。
在本发明某较佳实施例中,所述R-T-B磁体为如下质量含量的组分:Al,0.12wt.%;B,0.94wt.%;Co,0.77wt.%;Cu,0.16wt.%;Fe,66.3wt.%;Nd,21.63wt.%;Pr,7.01wt.%;Zr,0.15wt.%;Tb,1.11wt.%;O,1.81wt.%;wt.%为各组分质量占所述R-T-B磁体总质量的质量百分比,所述R-T-B磁体材料中,CoKα射线的X射线衍射测定中的2θ在35.5±0.2的位置具有峰。
本发明中,所述R-T-B磁体材料的厚度可为0.1~1.1μm。
本发明还提供了一种R-T-B材料,其包括所述的R-T-B磁体和上述的R-T-B磁体材料和,所述的R-T-B磁体材料位于所述R-T-B磁体的表面。
在不违背本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。本发明中,本领域技术人员均知晓,B是指硼,O是指氧,Cu是指铜,Zr是指锆,Ga是指镓,Nb是指铌,Mn是指锰,Nd是指钕,Tb是指铽,Dy是指镝,Pr是指镨。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于:发明人发现,对含有重稀土元素的R-T-B磁体经过特定的加热处理工艺,可在R-T-B磁体表面形成R-T-B磁体材料。该R-T-B磁体材料的存在不仅可显著提升R-T-B材料的耐腐蚀性,而且不会影响R-T-B磁体本身具备的磁性能、且可进一步提升磁体材料的方形度。
发明人在研发过程中,也出现过多次失败的例子,如在混合气体中掺杂了水分、或是氧气的浓度过高或过低、加热处理的温度过高或过低均无法得到本发明的R-T-B材料,也无法实现本发明的效果。而采用现有技术中已公开的气体环境进行加热处理,虽然会提升R-T-B磁体的耐腐蚀性,但是磁性能会明显降低,在耐腐性和磁性能间做到两全。可见,本发明的技术方案,对钕铁硼磁体领域来说做出了较大的贡献。
附图说明
图1为本发明实施例1~6中R-T-B材料的模拟结构示意图。
图2为实施例3中R-T-B磁体材料的EPMA图。
图3为R-T-B磁体和R-T-B磁体材料的X射线衍射谱图。
图4为对比例1的R-T-B磁体材料的背散射电子成像BSE图和扫面电镜SEM图。其中,图4a为SEM图,图4b为BSE图。
图5为对比例2的R-T-B磁体材料的背散射电子成像SEM图。
图6为对比例3的R-T-B磁体材料的扫面电镜BSE图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
实施例1
1、R-T-B磁体的制备:按照表2的R-T-B磁体配制原料,经过熔炼、浇铸、制粉、成型、烧结。
熔炼浇铸过程:将配制好的原料放入氧化铝的坩埚中,在高频真空熔炼炉中以≤10Pa的真空和1520℃的条件进行真空熔炼。再中频真空感应速凝甩带炉中通入氩气,进行浇铸,再急冷合金,得合金片。
氢破制粉过程:在室温下将放置急冷合金的氢破用炉抽真空,而后向氢破用炉内通入纯度为99.9%的氢气,维持氢气的压力10kPa,充分吸氢后,边抽真空边升温,充分脱氢,之后进行冷却,取出氢破粉碎后的粉末。其中,吸氢的温度为室温,脱氢的温度为550℃。
(3)气流磨制粉过程:在氮气气氛下,在粉碎室压力为0.2MPa的条件下对氢破粉碎后的粉末进行6h的气流磨粉碎,得到细粉。
(4)成型过程:将经气流磨之后的粉末在2.0T的磁场强度中成型。
(5)烧结过程:将各成型体搬至烧结炉中进行烧结,烧结在≤1Pa的真空下,以1075℃烧结6h,得烧结体。
(6)晶界扩散过程:将烧结体表面净化后将Tb的金属或金属化合物溅射或涂覆于烧结体的表面,并以850~950℃的温度扩散10~30h。
2、R-T-B磁体材料的制备
将上述得到的晶界扩散体在氩气和氧气的混合气体中进行加热处理。混合气体中氧气的摩尔浓度为1000ppm,该摩尔浓度是指氧气的摩尔量与混合气体总摩尔量的比。加热处理的温度为490℃,加热处理的时间为3h,氧气和氩气混合气体的真空度为0.4kPa。
为了进一步探索加热处理温度对本发明的影响,在本实施例的基础上采用了不同的加热处理温度分别为440℃、540℃和590℃。其余R-T-B磁体的制备以及R-T-B磁体材料的制备同上述实施例1。以下实施例2~4也分别采用了四种不同的加热处理温度制备R-T-B磁体材料,其余参数和工艺的设置同相应的实施例。并且实施例2~4中R-T-B磁体的制备工艺同实施例1、原料组分如下表2所示,其中实施例4的R-T-B磁体的原料组分同实施例3;而R-T-B磁体材料的制备工艺中除加热处理温度、氧气的浓度各实施例不同外,其余参数同实施例1。
实施例5
采用双合金法制备R-B-T磁体,双合金由90wt.%的母合金和10wt.%的子合金组成。其中,母合金的组分为Nd 30wt.%、Tb 0.2wt.%、Fe 68.8wt.%和B1wt.%;子合金的组分为Tb 60wt.%、Fe 39.5wt.%和B 0.5wt.%。双合金法除不进行晶界扩散过程以外,其余制备工艺与实施例1中的制备工艺相同。本实施例的R-T-B磁体材料的制备同实施例1,加热处理温度为490℃。
实施例6
本实施例中重稀土元素采用的是Dy,其R-T-B材料的原料组分、制备工艺、以及R-T-B磁体材料的制备工艺同实施例3,加热处理的温度为490℃。
对比例1~3
将实施例3制备得到的R-T-B磁体放入氧分压为5Pa、水蒸气分压分别为0.0025kPa、0.00025kPa和0.000025kPa的气氛下,在500℃下处理2h。
如图4所示,为对比例1中制备的R-T-B磁体材料的背散射电子成像BSE图和扫面电镜SEM图。其中,图4a为SEM图,图4b为BSE图。从图中可以看出出现了明显的裂纹。图5为对比例2中制备的R-T-B磁体材料的背散射电子成像SEM图。图6为对比例3中制备得到的R-T-B磁体材料的扫面电镜BSE图。从以上的图4b和图5可以看出,因对比例1~3在加热处理中均添加了少量的水,在高温环境下与稀土元素发生了吸氢的腐蚀。
实施例1~4和对比例1~3的R-T-B磁体材料的制备工艺如下表1所示。
表1
实施例 |
氧气的浓度 |
惰性气体 |
加热处理的温度℃ |
加热处理的时间 |
1 |
1000 |
氩气 |
440/490/540/590 |
3h |
2 |
3000 |
氩气 |
440/490/540/590 |
3h |
3 |
5000 |
氩气 |
440/490/540/590 |
3h |
4 |
10000 |
氩气 |
440/490/540/590 |
3h |
对比例 |
水蒸气分压 |
惰性气体 |
加热处理温度℃ |
加热处理时间 |
1 |
0.0025kPa |
无 |
500 |
2h |
2 |
0.00025kPa |
无 |
500 |
2h |
3 |
0.000025kPa |
无 |
500 |
2h |
需要说明的是,表1中实施例1~4分别代表的是,采用四种不同的加热处理温度得到的四组不同的实施例1~4。另外,对比例1~3中的水蒸气分压,是通过在本发明实施例的基础上,将部分的氩气替换为水蒸气设置得到的。
效果实施例1
1、实施例1~6中的R-T-B磁体与R-T-B磁体材料的组分
如图1所示,为本发明实施例1~6中R-T-B材料的模拟结构示意图,图中的主层代表的是R-T-B磁体,钝化层代表的是经加热处理之后使得R-T-B磁体表面形成的钝化层,即R-T-B磁体材料。从图1中可明显看出本发明中R-T-B材料的结构分布。
使用高频电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES),对R-T-B磁体材料和R-T-B磁体进行测定。测试结果如下表2所示。其中,R-T-B磁体材料的测试方法,是采用磨削的方式将其磨削为粉末进行测量。需要说明的是,实施例1~4中四种不同的加热处理温度,对最终制得的R-T-B磁体材料各组分含量的影响不大,可忽略不计,下述实施例1~3代表的是,加热处理温度为490℃的实施例。
采用EPMA测试R-T-B磁体材料的厚度、以及铽和氧元素的分布,如图2所示。其中,实施例1~6中R-T-B磁体材料的厚度均≤1μm。测试结果如下表2所示。
表2 R-T-B磁体与R-T-B磁体材料的组分含量(wt.%)
注:“/”是指不含有该元素;wt.%为质量百分比。
本发明实施例4采用的是实施例3的R-T-B磁体,最终测定的R-T-B磁体材料的成分含量与实施例3一致。而实施例6仅是在实施例3的基础上将Tb替换为Dy,最终得到的R-T-B磁体材料的成分含量也与实施例3一致。另外,本发明实施例5的R-T-B磁体采用的是,双合金法制备得到的烧结体,其与其他实施例相同,最终得到的R-T-B磁体材料的成分含量,与R-T-B磁体接近。
2、X射线衍射。
CoKα射线的测试方法如下:2θ扫面范围(°):30.0030~59.9830;步长(°):0.0334;计数时间(s):45.72。
实施例1~6和对比例1~3的R-T-B磁体和相应的R-T-B磁体材料的X射线衍射数据如下表3所示。下述实施例1、3、6测试的是加热处理温度为490℃的实施例。
表3
由表3可知,经加热处理之后得到的R-T-B磁体材料的2θ略微提高,说明主相结构更加致密化。在35.5°处新生成相,为富钕相钝化后的特征峰。钝化前后未破坏R-T-B磁体的结构,并使其更加致密化,使得耐腐蚀性能提高同时磁性能维持不变。而对比例3在35.5°处并未生成峰,对比例1和2同样也未生成。
如图3所示为实施例3、实施例6、对比例3以及实施例3中制得的R-T-B磁体的X射线衍射图。从图中可明显看出,本发明实施例3和6中均出现了35.5°的峰,而对比例并未生成。本发明实施例1、2、4和5中也同样生成了35.5°的峰。
3、实施例1~6和对比例1~3的R-T-B材料的耐腐蚀性
实施例1~4中不同加热处理,制备得到的R-T-B磁体材料的失重测试结果如下表4所示。实施例5制备得到的R-T-B材料,在0.23MPa/130℃/85%RH/240h失重(mg/cm2),由3.122降低至0.417。实施例6的失重测试结果与实施例3相当。
对比例3的0.23MPa/130℃/85%RH/240h失重(mg/cm2)为0.212;0.23MPa/130℃/85%RH/480h失重(mg/cm2)为0.309。
中性盐水浸泡实验:将各实施例中的R-T-B材料,浸泡在浓度为3wt%的盐水中,6h后观察是否产生锈点。经试验测试得,本发明实施例1~6中制得的R-T-B材料浸泡6h后无生锈。
表4
4、实施例1~6和对比例1~3中的R-T-B材料的磁性能如下表5所示。
(1)磁通的测试方法为:对各实施例和对比例的产品,采用上海亨通磁电科技有限公司的HT707磁通计,测量检测产品的磁通。
(2)热损的测试方法为:分别在20℃和130℃条件下,保温2h后耐高温抗退磁性能,即磁通量不可逆损失的绝对值。
(3)烧结磁铁使用英国Hirs公司的PFM-14磁性能测量仪,进行磁性能检测,检测的磁性能包括剩磁Br、矫顽力Hcj。
(4)方形度=Hk/Hcj;其中,Hk为当Br为90%Br时,外磁场H的值,Hcj为矫顽力。
需要说明的是下述表5中,实施例1~3的测试数据(磁通、130热损、Br、Hcj和方形度)为各实施例的4组不同的热处理温度的均值。而本发明中每个具体的实施例测试的效果数据,均是测试同批次5个产品以上的均值,例如下表6中测试的实施例6中的磁通等效果数据、以及下表7中测试的方形度,是该相应的独立的实施例中,生产出的同批次的5个产品以上的测试结果的均值。
表5
由表5可知,本发明实施例中,磁通磁损及磁性能在加热处理前后基本保持不变,因加热处理过程修复了部分表面缺陷,得到的R-T-B磁体材料的方形度有提升。实施例5中得到的R-T-B材料相较于其R-T-B磁体,剩磁不变,方形度提升了2%。实施例6的R-T-B材料的磁通、110℃热损、Br、Hcj和方形度的测试结果如下表6所示。
表6
而未采用本发明加热处理,最终得到的磁体材料的方形度和剩磁显著下降、热损增加。甚至有的对比例得到的磁体材料受到了损坏,无法得到性能合格的产品。
5、对实施例1~4每个实施例中采用不同的加热处理温度和不同的氧气浓度制备得到的R-T-B磁体材料的方形度检测,测试结果如下表7所示。
表7