CN112420305A - 一种提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及稀土永磁材料技术领域，具体涉及一种提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法，包括如下步骤：S1、扩散基体前处理；S2、扩散源涂覆；S3、压力扩散热处理；将涂覆磁体放入低压烧结炉中，对烧结炉抽真空，然后升温到700～850℃并保温5‑20min，上述升温和保温过程中保持抽真空操作；保温结束后停止抽真空，继续维持炉内的温度在700～850℃，并通入惰性气体至炉内压强为0.1～10MPa，保温保压扩散处理0.5～5h；保温保压结束后，停止保温并通入室温高纯惰性气体，冷却至室温得到扩散磁体；S4、回火处理：将步骤S3所得扩散磁体进行回火热处理，得到稀土永磁材料。本发明方法提高了重稀土的利用率，重稀土扩散深度较深，高效地提升稀土永磁材料的矫顽力。

Description

一种提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法
技术领域
本发明属于稀土永磁材料技术领域，具体涉及一种提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法。
背景技术
现有技术情况，现有技术的缺陷或不足：
Nd-Fe-B系稀土永磁材料自发明以来，最大磁能积取得了飞速的进步，然而稀土永磁材料的矫顽力与理论值却相差甚远，无重稀土的Nd-Fe-B系稀土永磁材料的矫顽力仅为12kOe左右。磁体矫顽力的提升主要还依赖于添加昂贵稀缺的重稀土元素，但重稀土资源储量不到稀土资源储量的1％，这导致高性能稀土永磁材料不可避免面临着稀缺的镝/铽等重稀土资源不断减少，原材料成本大幅上升的问题，严重制约了稀土永磁材料的可持续发展。因此，如何减少对稀缺的镝/铽等重稀土资源的依赖，发展出少含甚至不含镝/铽重稀土的高性能稀土永磁材料是急需解决的问题。
近年来发展出的晶界扩散技术不仅能够保证磁体的剩磁，同时制备相同矫顽力磁体所用的重稀土量仅为传统直接合金化法的1/6左右，还大幅提高磁体的综合磁性能。但是，目前的晶界扩散技术由于仅依靠真空负压作用与浓度梯度驱动重稀土扩散会产生以下主要问题：
(1)磁体表层重稀土元素的浓度较高，而内部重稀土元素含量较低，扩散层深度通常小于150μm；
(2)由于扩散驱动力不足，对样品的尺寸要求严格，一般只能处理厚度小于5mm的薄片磁体；
(3)晶界扩散热处理需要高温(～900℃)长时(>8h)保温，易导致钕铁硼永磁材料中2:14:1主相晶粒异常，引起矫顽力的恶化，还大幅增加工艺成本。
为解决传统真空晶界扩散技术扩散层深度不足的问题，中国发明专利(ZL201410682495.0)公开了一种预先将扩散基体与扩散合金片进行热压扩散，再进行退火处理制备高矫顽力磁体的晶界扩散方法。但是该方法存在以下缺陷：1)额外增加了低熔点扩散合金片的制备过程与热压过程，引起步骤繁琐、生产效率低、成本高、批量生产难度大以及设备投入大等弊端；2)单轴的热压压力易破坏磁体取向，造成磁性能恶化；3)扩散合金片与扩散基体间的结合较差，元素扩散存在固固扩散现象，扩散深度有限，矫顽力的提升效果较差；4)热压过程造成磁体表面微变形，磁体表面微观结构恶化，增加磁体的不可逆损失。
中国发明专利(ZL201610274316.9)公开了一种利用真空负压浸透将Dy3+/Tb3+渗入非致密的(孔隙率为5％-35％)钕铁硼预烧坯内，随后经过压力烧结致密化并发生Dy3+/Tb3+晶界扩散，从而提高烧结钕铁硼矫顽力的方法。但该方法中Dy3+/Tb3+盐中分解出的NO3-、SO4-、Cl-等阴离子在高温下会与Nd2Fe14B主相晶粒反应，引起磁性能大幅下降；同时阴离子在高温下分解产生的气体从磁体内部逸出将影响磁体的烧结致密化；并且压力浸渗过程还需将预烧坯置入特定的浸渗罐中，操作较为繁琐，成本高，批量化难度较大。另外，预烧坯在后续的高温长时压力烧结下，晶粒尺寸易异常长大，恶化磁体性能。
因此，需要寻求一种低廉高效的晶界扩散方法，显著增加渗层深度，提高重稀土利用率，同时有效避免晶粒长大，克服目前晶界扩散技术的局限性，以实现晶界扩散技术的产业化应用。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有晶界扩散技术重稀土元素扩散深度较浅，扩散基体尺寸限制严格，重稀土元素利用率不高的问题，提供一种提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法，包括如下步骤：
S1、扩散基体前处理
取稀土永磁体，进行表面清洁、平整处理，作为扩散基体。
S2、扩散源涂覆
将扩散源均匀涂覆在经步骤S1的扩散基体表面上，得到涂覆磁体；
S3、压力扩散热处理
将步骤S2所得的涂覆磁体放入低压烧结炉中，对烧结炉抽真空，然后升温到700～850℃并保温5-20min，优选保温10min，上述升温和保温过程中保持抽真空操作；
保温结束后停止抽真空，继续维持炉内的温度在700～850℃，并通入惰性气体至炉内压强为0.1～10MPa，保温保压扩散处理0.5～5h；
保温保压结束后，停止保温并通入室温高纯惰性气体，冷却至室温得到扩散磁体；
S4、回火处理
将步骤S3所得扩散磁体进行回火热处理，所述回火热处理的操作：抽真空至压强≤1×10-2Pa，升温至450℃～560℃，保温1h～5h，保温结束后，通入惰性气体，冷却至室温，得到稀土永磁材料。
本发明通过压力作用促进原子扩散，实现富稀土液相的充分流动，以显著增加渗层深度，克服晶界扩散技术仅适用于薄片磁体的局限性，并减少25％左右重稀土用量，提高重稀土的利用率20-30％，明显提升磁体性能，实现晶界扩散技术的批量化应用。
本发明方法先将扩散源涂覆在扩散基体表面，通过涂覆方式调控使得覆盖在扩散基体表面的扩散源尽可能均匀分布，然后充分利用扩散源，实现最大化均匀扩散渗透的目的。由于扩散过程采用压力扩散热处理，因此具有扩散速度快，扩散效果好的特点，均匀涂覆在扩散基体表面的扩散源充分渗透进入磁性材料基体内部，以最少的扩散源材料应用，并最大化发挥出增强磁性能的作用。
优选地，步骤S1中，选择稀土永磁体作为扩散基体，采用砂纸打磨磁体表面，然后采用去离子水超声清洗磁体3-20min，优选清洗5-10min，再采用稀硝酸溶液将磁体浸泡处理，优选浸泡处理40s，最后用酒精冲洗磁体表面并吹干得到表面清洁、平整的扩散基体。优选地，选择已完全致密的稀土永磁体作为扩散基体。优选地，所述稀硝酸是3wt.％的硝酸溶液。
作为本发明的优选方案，所述扩散基体为烧结稀土永磁材料或热压-热变形稀土永磁材料。
作为本发明的优选方案，所述扩散源为镝的氧化物、铽的氧化物、镝的氟化物、铽的氟化物、金属镝、金属铽中的一种，或者是镝的氧化物、铽的氧化物、镝的氟化物、铽的氟化物、金属镝、金属铽中的一种与低熔点金属铜、铝、镓中的至少一种的混合物。
作为本发明的优选方案，步骤S2中，扩散源的涂覆采用的方法是化学浸渍法、电泳沉积法或离子溅射法中的一种或几种。预先将扩散源以较小的涂覆量更加充分均匀地涂覆在扩散基体表面，确保后续渗透进入扩散基体的重稀土元素含量适宜且不造成多余浪费。
作为本发明的优选方案，所述化学浸渍法如下：将扩散源粉末加入低分子醇溶液中，配制浓度为10-40wt.％的扩散源混合粉末混悬液；再将扩散基体放入配制好的混悬液中，超声处理，优选超声处理3-20min，更优选5-10min，然后静置，优选静置2-10min，拿出用吹干，即得到均匀涂覆的涂覆磁体。
进一步，所述低分子醇溶液是甲醇、酒精、丙醇中的一种或几种的混合物。
其中，所述扩散基体即为前处理后的磁体。
优选地，扩散基体放入配置好的混悬液中后，盖上保鲜膜。
优选地，拿出用热空气吹干。
作为本发明的优选方案，所述电泳沉积法如下：配制浓度为10～40wt.％的扩散源电泳液，将扩散基体夹在阴极上，在电泳电压为150V～240V和电泳时间为2～5min下进行电泳沉积，最后将电泳沉积完成的磁体取出，冲洗表面，烘干，即得到涂覆磁体。所述涂覆磁体即为均匀涂覆的扩散磁体。
其中，所述扩散基体即为前处理后的磁体。
优选地，用蒸馏水或低分子醇溶液冲洗表面。
优选地，悬挂放入200℃的烘箱烘干10-60min，优选30min。
作为本发明的优选方案，所述离子溅射法如下：将扩散基体置于离子溅射腔室中，然后抽真空至1×10-2Pa，开始进行镀层，溅射镀层时间为10s～720s，优选为120s～720s，溅射完成后，冷却10-30min，优选20min，将磁体取出，即得到涂覆磁体。所述涂覆磁体即为均匀涂覆的扩散磁体。
其中，所述扩散基体即为前处理后的磁体。
作为本发明的优选方案，步骤S3中，当抽真空至炉内压强≤1Pa时开始升温。优选地，当抽真空至炉内压强≤1x10-1Pa时开始升温。优选地，当抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa时开始升温。真空度越高，后续升温加压渗透的效果越好。
作为本发明的优选方案，所述高纯惰性气体为纯度≥99.99％的氮气或氩气。例如可以采用纯度≥99.99％、≥99.999％或≥99.9999％的高纯度惰性气体。
上述提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法制备得到的稀土永磁材料。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明在压力作用下进行晶界扩散热处理，压力加速原子扩散，促进液相快速流动，重稀土元素随着液相的快速流动扩散到磁体内部，相同工艺下扩散层深度相比于常规真空扩散技术明显增加，克服了常规晶界扩散技术扩散层深度不足的问题。
2、本发明采用的晶界扩散法，由于压力提高了液相的流动性，实现相同渗层深度所需扩散热处理的温度和时间大幅减少，节约能源，可明显降低生产成本。另外，本发明扩散方法速度快，温度相对较低，低温短时的扩散热处理可避免高温长时保温引起的晶粒异常长大，使磁体获得均匀的晶粒尺寸，实现性能的明显提升。
3、本发明在压力作用下进行晶界扩散，提高原子扩散驱动力，促进液相流动，明显增加重稀土原子扩散深度，可实现不同厚度(1-12mm)扩散磁体性能的明显提升，解决扩散磁体厚度的限制，同时提高重稀土的使用率。
4、本发明先抽真空处理，再通入惰性气体，利用气体压力驱动重稀土元素扩散。由于气体提供各向同性的压力，更有利于重稀土元素沿扩散基体各方向进行多维扩散，实现磁体内重稀土元素的均匀分布，性能一致性高。相比于传统的真空扩散技术，本发明压力晶界扩散处理，应用同样的重稀土扩散源的情况下，本发明处理的稀土永磁体的矫顽力Hcj可以提升4-11kOe，显著优于真空扩散技术。
5、本发明优选方案可以采用低熔点金属与重稀土的混合物作为扩散源，低熔点金属与富稀土相具有较好的界面结合，由此采用复合扩散源改善了富稀土相的润湿性，有利于富稀土相的均匀分布，优化重稀土元素的扩散通道，更有利于增加扩散层深度而获得性能的明显提升。
6、本发明采用的晶界扩散法，更多的重稀土元素渗入磁体内部，重稀土元素的利用率提高，促进了重稀土的高值化、高质化应用。
7、本发明所述的晶界扩散方法渗层深度提升效果明显、工艺简单，所用设备为常规设备，可实现各形状、多数量及多批次磁体的扩散处理，已实现批量化生产和推广。
附图说明
图1为本发明实施例1所得压力晶界扩散磁体与常规真空扩散磁体渗层深度的对比图。
具体实施方式
下面对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所用扩散基体来源于工业生产商用磁体，磁体牌号对应于磁体性能。
本发明采用的低压烧结是相对于热等静压烧结而言的，压力约为5MPa左右，可以是1-10MPa范围的任意压力参数。所述“低压”是相对‘热等静压’的压力来说的，二者都是在等静压力下烧结，通常而言“低压”的压力约为5MPa左右。
以下实施例和对比例中应用到的“高纯惰性气体”均为纯度≥99.99％的氩气。本领域技术人员也可以根据实际生产条件选择其他惰性气体作为保护气体进行生产加工。
实施例1
本实施例采用压力晶界扩散方法制备高性能稀土永磁材料，其工艺步骤如下：
S1扩散基体前处理
选择牌号为N48H的烧结磁体作为扩散基体，采用砂纸打磨磁体表面，然后采用去离子水超声清洗磁体5min，再采用3wt.％的硝酸溶液将磁体浸泡40s，最后用酒精冲洗磁体表面并吹干得到表面清洁、平整的扩散基体。
S2扩散源涂覆
将TbF3粉末加入酒精中，配制浓度为10wt.％的扩散源混合粉末酒精悬液；再将前处理后的磁体放入配制好的悬液中，盖上保鲜膜，超声处理5min，然后静置2min后拿出用热空气吹干，即得到均匀涂覆的扩散磁体(即涂覆磁体)。
S3压力扩散热处理
将步骤S2所得的涂覆磁体放入低压烧结炉中进行压力扩散热处理，对烧结炉抽真空，当抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa时开始升温，当升温到850℃保温10min，上述升温和保温过程中保持抽真空操作，保温结束后停止抽真空，继续维持炉内的温度在850℃并通入高纯惰性气体至炉内压强为0.2MPa，保温保压扩散处理5h，保温保压结束后停止保温并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到扩散磁体。
S4回火处理
将步骤S3所得扩散磁体进行回火热处理，所述回火热处理的操作：待抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa后升温至500℃保温4h，保温结束后并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到高性能的稀土永磁材料。
对比例1
步骤S3采用传统真空晶界扩散，其余步骤与实施例1相同。真空晶界扩散工艺为在10-3～10-2Pa真空条件下于900℃保温烧结10h，保温结束后通入室温高纯氩气进行冷却，得到扩散磁体。
两种不同晶界扩散法制备的高性能稀土永磁材料的磁性能如下表：
Figure BDA0002770316970000071
上述数据表明压力晶界扩散后，磁体矫顽力相比于真空晶界扩散获得更大的提升，两者差异达到4.18kOe，进一步提升幅度高达19.67％，而剩磁几乎无变化。其中，真空晶界扩散工艺对应对比例1，压力晶界扩散对应实施例1。下同，后续稀土永磁材料的磁性能比较表格中，真空晶界扩散工艺对应对比例，压力晶界扩散对应实施例。
将实施例1制备的压力晶界扩散磁体与和对比例1制备得到的常规真空扩散磁体渗层深度进行对比，结果如图1所示。图中显示实施例1通过压力晶界扩散磁体重稀土元素渗透深度达到275μm，而对比例1采用常规真空扩散磁体渗层深度仅50μm，由图中Tb元素分布可以看出压力晶界扩散磁体重稀土元素渗透深度和渗透量远远超过常规真空扩散磁体。
本发明方法通过施加一定气体压力进行扩散热处理，压力作用下加速原子迁移和液相流动，促进重稀土元素的快速、均匀、充分扩散，使扩散层深度明显增加，克服了传统真空晶界扩散扩散深度不足的问题，提高了重稀土的利用率，低廉高效地提升稀土永磁材料的矫顽力，并且工艺简单，采用的为常规设备，可实现多尺寸、形状、数量及批次磁体的扩散处理，因而便于批量化生产和推广。
实施例2
本实施例采用压力晶界扩散方法制备高性能稀土永磁材料，其工艺步骤如下：
S1扩散基体前处理
选择牌号为N45的热压-热变形磁体作为扩散基体，采用砂纸打磨磁体表面，然后采用去离子水超声清洗磁体5min，再采用3wt.％的硝酸溶液将磁体浸泡40s，最后用酒精冲洗磁体表面并吹干得到表面清洁、平整的扩散基体。
S2扩散源涂覆
将Dy2O3粉末加入电泳液中，配制浓度为10wt.％的扩散源电泳液，将前处理后的磁体夹在阴极上，在电泳电压为240V和电泳时间为2min下进行电泳沉积，最后将电泳沉积完成的磁体取出后用蒸馏水冲洗表面，再悬挂放入200℃的烘箱烘干30min，即得到均匀涂覆的扩散磁体。
S3压力扩散热处理
将步骤S2所得的涂覆磁体放入低压烧结炉中进行压力扩散热处理，对烧结炉抽真空，当抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa时开始升温，当升温到720℃保温10min，上述升温和保温过程中保持抽真空操作，保温结束后停止抽真空，继续维持炉内的温度在720℃并通入高纯惰性气体至炉内压强为8MPa，保温保压扩散处理0.5h，保温保压结束后停止保温并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到扩散磁体。
S4回火处理
将步骤S3所得扩散磁体进行回火热处理，所述回火热处理的操作：待抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa后升温至550℃保温1.5h，保温结束后并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到高性能的稀土永磁材料。
对比例2
步骤S3采用传统真空晶界扩散，其余步骤与实施例2相同。真空晶界扩散工艺为在10-3～10-2Pa真空条件下于920℃保温烧结10h，保温结束后通入室温高纯氩气进行冷却，得到扩散磁体。
两种不同晶界扩散法制备的高性能稀土永磁材料的磁性能如下表：
Figure BDA0002770316970000091
上述数据表明压力晶界扩散后，热压-热变形磁体矫顽力相比于真空晶界扩散也获得更大的提升，达到了4.62kOe，而剩磁下降较少。
实施例3
本实施例采用压力晶界扩散方法制备高性能稀土永磁材料，其工艺步骤如下：
S1扩散基体前处理
选择不同厚度的(3mm、7mm、10mm)牌号为N45H的烧结磁体作为扩散基体，采用砂纸打磨磁体表面，然后采用去离子水超声清洗磁体5min，再采用3wt.％的硝酸溶液将磁体浸泡40s，最后用酒精冲洗磁体表面并吹干得到表面清洁、平整的扩散基体。
S2扩散源涂覆
将前处理后的磁体置于装有金属Tb靶的离子溅射腔室中，然后抽真空至1×10- 2Pa，开始进行镀层，溅射镀层时间为720s，溅射完成冷却20min后将磁体取出，即得到均匀涂覆的扩散磁体。
S3压力扩散热处理
将步骤S2所得的涂覆磁体放入低压烧结炉中进行压力扩散热处理，对烧结炉抽真空，当抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa时开始升温，当升温到720℃保温10min，上述升温和保温过程中保持抽真空操作，保温结束后停止抽真空，继续维持炉内的温度在720℃并通入高纯惰性气体至炉内压强为2MPa，保温保压扩散处理4h，保温保压结束后停止保温并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到扩散磁体。
S4回火处理
将步骤S3所得扩散磁体进行回火热处理，所述回火热处理的操作：待抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa后升温至460℃保温4h，保温结束后并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到高性能的稀土永磁材料。
对比例3
取10mm厚的牌号为N45H的烧结磁体，在步骤S3采用传统真空晶界扩散，其余步骤与实施例3相同。真空晶界扩散工艺为在10-3～10-2Pa真空条件下于920℃保温烧结10h，保温结束后通入室温高纯氩气进行冷却，得到扩散磁体。两种不同晶界扩散法制备的高性能稀土永磁材料的磁性能如下表：
磁性能比较
Figure BDA0002770316970000101
上述数据表明压力晶界扩散后，各种厚度的磁体矫顽力均获得明显的提升，而采用真空晶界扩散处理的较厚的磁体矫顽力提升较少，压力晶界扩散技术解决了常规真空晶界扩散尺寸的限制。另外，对于本发明压力晶界扩散技术，优选应用厚度10mm以下的永磁体作为扩散基体，更优选厚度小于或等于7mm的永磁体作为扩散基体。
实施例4
本实施例采用压力晶界扩散方法制备高性能稀土永磁材料，其工艺步骤如下：
S1扩散基体前处理
选择牌号为N42H的烧结磁体作为扩散基体，采用砂纸打磨磁体表面，然后采用去离子水超声清洗磁体5min，再采用3wt.％的硝酸溶液将磁体浸泡40s，最后用酒精冲洗磁体表面并吹干得到表面清洁、平整的扩散基体。
S2扩散源涂覆
分别将TbF3粉末、TbF3粉末与Cu粉的混合粉末后加入酒精中，配制两种浓度为40wt.％的扩散源混合粉末酒精悬液；再将前处理后的磁体放入配制好的悬液中，盖上保鲜膜，超声处理5min，然后静置2min后拿出用热空气吹干，即得到均匀涂覆的扩散磁体。
S3压力扩散热处理
将步骤S2所得的涂覆磁体放入低压烧结炉中进行压力扩散热处理，对烧结炉抽真空，当抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa时开始升温，当升温到850℃保温10min，上述升温和保温过程中保持抽真空操作，保温结束后停止抽真空，继续维持炉内的温度在850℃并通入高纯惰性气体至炉内压强为5MPa，保温保压扩散处理3h，保温保压结束后停止保温并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到扩散磁体。
S4回火处理
将步骤S3所得扩散磁体进行回火热处理，所述回火热处理的操作：待抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa后升温至500℃保温4h，保温结束后并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到高性能的稀土永磁材料。
对比例4
步骤S3采用传统真空晶界扩散，其余步骤与实施例4相同。真空晶界扩散工艺为在10-3～10-2Pa真空条件下于880℃保温烧结10h，保温结束后通入室温高纯氩气进行冷却，得到扩散磁体。两种不同晶界扩散法制备的高性能稀土永磁材料的磁性能如下表。
磁体性能测试结果
Figure BDA0002770316970000111
上述数据表明采用TbF3+Cu复合扩散源进行压力晶界扩散后，磁体矫顽力相比于采用单一TbF3粉进行晶界扩散获得了更大的提升，同时压力晶界扩散矫顽力增量高于真空晶界扩散。
优选地，所述扩散源是镝的氧化物、铽的氧化物、镝的氟化物、铽的氟化物、金属镝、金属铽中的至少一种与低熔点金属铜、铝、镓中的至少一种的混合物。通过混合引入铜粉可以促进扩散源中的重稀土元素向磁体内部渗透，发挥出更佳的矫顽力改善作用。
实施例5
本实施例采用压力晶界扩散方法制备高性能稀土永磁材料，其工艺步骤如下：
S1扩散基体前处理
选择牌号为N48H的烧结磁体作为扩散基体，采用砂纸打磨磁体表面，然后采用去离子水超声清洗磁体5min，再采用3wt.％的硝酸溶液将磁体浸泡40s，最后用酒精冲洗磁体表面并吹干得到表面清洁、平整的扩散基体。
S2扩散源涂覆
将TbF3粉末加入电泳液中，配制浓度为40wt.％的扩散源电泳液，将前处理后的磁体夹在阴极上，在电泳电压为150V和电泳时间为5min下进行电泳沉积，最后将电泳沉积完成的磁体取出后用蒸馏水冲洗表面，再悬挂放入200℃的烘箱烘干30min，即得到均匀涂覆的扩散磁体。
S3压力扩散热处理
将步骤S2所得的涂覆磁体放入低压烧结炉中进行压力扩散热处理，对烧结炉抽真空，当抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa时开始升温，当升温到840℃保温10min，上述升温和保温过程中保持抽真空操作，保温结束后停止抽真空，继续维持炉内的温度在840℃并通入高纯惰性气体至炉内压强为2MPa，保温保压扩散处理4h，保温保压结束后停止保温并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到扩散磁体。
S4回火处理
将步骤S3所得扩散磁体进行回火热处理，所述回火热处理的操作：待抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa后升温至500℃保温4h，保温结束后并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到高性能的稀土永磁材料。
对比例5
步骤S3采用传统真空晶界扩散，其余步骤与实施例5相同。真空晶界扩散工艺为在10-3～10-2Pa真空条件下于840℃保温烧结4h，保温结束后通入室温高纯氩气进行冷却，得到扩散磁体。
两种不同晶界扩散法制备的高性能稀土永磁材料的磁性能如下表：
Figure BDA0002770316970000131
上述数据表明相同工艺(扩散温度与时间)下压力晶界扩散相比于真空晶界扩散可获得更大的矫顽力增量，而剩磁降低较少。
实施例6
本实施例采用压力晶界扩散方法制备高性能稀土永磁材料，其工艺步骤如下：
S1扩散基体前处理
选择牌号为N45H的烧结磁体作为扩散基体，采用砂纸打磨磁体表面，然后采用去离子水超声清洗磁体5min，再采用3wt.％的硝酸溶液将磁体浸泡40s，最后用酒精冲洗磁体表面并吹干得到表面清洁、平整的扩散基体。
S2扩散源涂覆
将前处理后的磁体置于装有金属Tb靶的离子溅射腔室中，然后抽真空至1×10- 2Pa，开始进行镀层，溅射镀层时间为120s，溅射完成冷却20min后将磁体取出，即得到均匀涂覆的扩散磁体。
S3压力扩散热处理
将步骤S2所得的涂覆磁体放入低压烧结炉中进行压力扩散热处理，对烧结炉抽真空，当抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa时开始升温，当升温到820℃保温10min，上述升温和保温过程中保持抽真空操作，保温结束后停止抽真空，继续维持炉内的温度在820℃并通入高纯惰性气体至炉内压强为2MPa，保温保压扩散处理5h，保温保压结束后停止保温并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到扩散磁体。
S4回火处理
将步骤S3所得扩散磁体进行回火热处理，所述回火热处理的操作：待抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa后升温至490℃保温4h，保温结束后并通入室温高纯惰性气体进行冷却至室温得到高性能的稀土永磁材料。
对比例6
步骤S3采用传统真空晶界扩散，其余步骤与实施例6相同。真空晶界扩散工艺为在10-3～10-2Pa真空条件下于920℃保温烧结10h，保温结束后通入室温高纯氩气进行冷却，得到扩散磁体。
两种不同晶界扩散法制备的高性能稀土永磁材料的磁性能如下表：
Figure BDA0002770316970000141
上述数据表明压力晶界扩散后，涂覆过程溅射时间缩短后仍能实现相比于真空晶界扩散更明显的矫顽力提升。
本申请所引用的各专利、专利申请和出版文的说明全部纳入本申请参考。引用的任何参考文献不应认为是允许这些参考文献可以用来作为本申请的“现有技术”。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、 扩散基体前处理
取稀土永磁体，进行表面清洁、平整处理，作为扩散基体；
S2、 扩散源涂覆
将扩散源均匀涂覆在经步骤S1的扩散基体表面上，得到涂覆磁体；
S3、 压力扩散热处理
将步骤S2所得的涂覆磁体放入低压烧结炉中，对烧结炉抽真空，然后升温到700～850℃并保温5-20min，上述升温和保温过程中保持抽真空操作；
保温结束后停止抽真空，继续维持炉内的温度在700～850℃，并通入惰性气体至炉内压强为0.1～10MPa，保温保压扩散处理0.5～5h；
保温保压结束后，停止保温并通入室温高纯惰性气体，冷却至室温得到扩散磁体；
S4、 回火处理
将步骤S3所得扩散磁体进行回火热处理，所述回火热处理的操作：抽真空至压强≤1×10-2Pa，升温至450℃～560℃，保温1h～5h，保温结束后，通入惰性气体，冷却至室温，得到稀土永磁材料。
2.根据权利要求1所述提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法，其特征在于，步骤S1中，选择稀土永磁体作为扩散基体，采用砂纸打磨磁体表面，然后采用去离子水超声清洗磁体3-20min，再采用稀硝酸溶液将磁体浸泡处理，最后用酒精冲洗磁体表面并吹干得到表面清洁、平整的扩散基体。
3.根据权利要求1所述提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法，其特征在于，所述扩散基体为烧结稀土永磁材料或热压-热变形稀土永磁材料。
4.根据权利要求1所述提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法，其特征在于，所述扩散源为镝的氧化物、铽的氧化物、镝的氟化物、铽的氟化物、金属镝、金属铽中的一种，或者是镝的氧化物、铽的氧化物、镝的氟化物、铽的氟化物、金属镝、金属铽中的一种与低熔点金属铜、铝、镓中的至少一种的混合物。
5.根据权利要求1所述提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法，其特征在于，步骤S2中，扩散源的涂覆采用的方法是化学浸渍法、电泳沉积法或离子溅射法中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法，其特征在于，所述化学浸渍法如下：将扩散源粉末加入低分子醇溶液中，配制浓度为10-40wt.%的扩散源混合粉末混悬液；再将扩散基体放入配制好的混悬液中，超声处理，然后静置，拿出用吹干，即得到均匀涂覆的涂覆磁体。
7.根据权利要求5所述提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法，其特征在于，所述电泳沉积法如下：配制浓度为10～40wt.%的扩散源电泳液，将扩散基体夹在阴极上，在电泳电压为150V～240V和电泳时间为2～5min下进行电泳沉积，最后将电泳沉积完成的磁体取出，冲洗表面，烘干，即得到涂覆磁体。
8.根据权利要求5所述提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法，其特征在于，所述离子溅射法如下：将扩散基体置于离子溅射腔室中，然后抽真空至1×10-2Pa，开始进行镀层，溅射镀层时间为10s～720s，优选为120s～720s，溅射完成后，冷却10-30min，优选20min，将磁体取出，即得到涂覆磁体。
9.根据权利要求1所述提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法，其特征在于，步骤S3中，当抽真空至炉内压强≤1×10-2Pa时开始升温。
10.根据权利要求1-9任意一项所述提高稀土永磁材料磁性能的晶界扩散方法制备得到的稀土永磁材料。
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