CN112768170B - 一种稀土永磁体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种稀土永磁体及其制备方法。本发明提供的稀土永磁体M及其制造方法，能够有效改善磁体的晶界各向异性，为重稀土扩散源提供更多进入磁体内部的扩散通道，使重稀土扩散源更有效地扩散进入磁体内部，更大幅度地提升磁体的内禀矫顽力，得到高内禀矫顽力的磁体N。与现有技术相比，同等重稀土扩散源用量情况下，本发明能够得到更高内禀矫顽力增幅的磁体N，削减了磁体的生产成本。

Description

一种稀土永磁体及其制备方法
技术领域
本发明属于稀土永磁体制备技术领域，涉及一种稀土永磁体及其制备方法。
背景技术
目前，烧结钕铁硼稀土永磁体在新能源领域的使用在不断扩大，不论使用范围还是消耗量都在逐年增加。而考虑到钕铁硼磁体在高温下内禀矫顽力Hcj会明显降低，进而引起不可逆的热退磁，因此，需要提升钕铁硼磁体的内禀矫顽力水平以满足磁体在高温下的使用要求。针对这一点，重稀土晶界扩散工艺近年来被广泛的使用。该工艺通过在一定温度、时间下的热处理工艺，使磁体外部覆盖的重稀土扩散源在高温下沿呈液态的晶界相扩散进入磁体内部，并且重稀土元素主要沿晶界或主相晶粒外壳层分布，且并未明显进入主相晶粒芯部，因此可以实现几乎不降低磁体剩磁的前提下显著提升磁体矫顽力的效果。
稀土永磁体经过重稀土扩散过程后的矫顽力的增幅，要明显高于在熔炼配方中添加相同比例的重稀土元素对于矫顽力的提升，因此，寻求一种更有效提升扩散矫顽力增幅的方法对于有效提升磁体性能、降低产品成本具有极其重要意义。
专利文献1(CN104159685A)公开了一种通过对急冷辊外周进行喷砂的方法，该方法可以去除冷却辊外周面的附着物，抑制冷却速度降低，减少晶体组织偏差，提升晶体组织的均匀性。
专利文献2(CN105261473A)公开了通过对铜辊表面进行喷砂抛光，减少铜辊表面的损伤面积，提高使用寿命，并且通过喷砂抛光的铜辊冷却得到的甩带片冷却均匀，内部柱状晶和富钕相分布更均匀。
专利文献3(CN1306527C)公开了一种提高晶界中富稀土相分布均匀性的方法，其中包括急冷辊表面用10点平均粗糙度(Rz)表示的粗糙度调节到5-100微米范围，使得合金薄片的细富稀土相区域的体积占比降低，提升鳞片的富稀土相的均匀性。
专利文献4(JP09001296A)公开了一种对在急冷辊表面耐磨耗金属层粗糙度进行调整的方法，通过调节急冷辊在由耐磨耗金属层构成的辊外周面上中央部分表面粗糙度Ra1大于两侧部分的表面粗糙度Ra2，能够提升结晶组织的均匀性，提高磁体剩磁和内禀矫顽力。
非专利文献5(Acta Materialia,2016,112:59-66)研究了扩散过程的各向异性，重稀土富集的壳层结构更易于在与主相晶粒[001]方向(c轴方向)平行的界面形成。
前述专利文献1～4均是通过对急冷辊表面的状态进行调整，达到对烧结磁体的组织进行均匀性的提升，实现提高烧结磁体性能的目的。但对于何种方法制备得到的烧结稀土永磁体其晶界各向异性分布更适于重稀土晶界扩散，矫顽力提升幅度更大，以及如何使扩散后磁体内的重稀土含量分布更为合理却没有涉及。
非专利文献5，研究了Re2Fe14B主相晶格的各向异性导致的扩散各向异性差异，但对于晶界各向异性对于扩散的影响同样没有涉及。
考虑到在不同晶组织界分布特征的磁体中，重稀土元素的扩散速度存在明显差异，因此，采用传统的工艺方法，即使晶界组织在均匀性上已经有了明显改善，但晶界各向异性分布较差，进而，该磁体经过重稀土扩散过程后，重稀土元素仍难以有效进入磁体内部，其矫顽力虽有所增加，但增加幅度往往较低。
如果能够有效地优化晶界组织分布的各向异性，实现在扩散过程中提升磁体的矫顽力增加幅度，降低磁体的重稀土含量，削减磁体的生产成本，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种稀土永磁体，将其记为稀土永磁体M，所述稀土永磁体M经过磁场中取向压制成型、烧结得到；
磁体与压制方向和磁场取向方向均垂直的方向的尺寸：压制后记为a1、烧结后记为a2；
磁体的压制方向的尺寸：压制后记为b1、烧结后记为b2；
磁体的磁场取向方向的尺寸：压制后记为c1、烧结后记为c2；
所述稀土永磁体M的各尺寸满足式(1)：
c2/c1≤1.25×b2/b1+1.1×a2/a1-1.26 (1)；
和/或，
定义所述稀土永磁体M的组织各向异性系数A＝(105×c2/c1)/(a2/a1+b2/b1)，满足式(2)：
A≤44.5 (2)。
根据本发明的实施方案，c2/c1≤0.75，例如c2/c1≤0.74，优选0.65<c2/c1≤0.73，示例性c2/c1＝0.697、0.699、0.701、0.706、0.712、0.724。
根据本发明的实施方案，b2/b1的取值范围为0.80-0.95，例如0.83-0.92，示例性为0.86、0.862、0.863、0.864、0.87、0.88、0.888。
根据本发明的实施方案，a2/a1的取值范围为0.75-0.90，例如为0.805-0.84，示例性为0.807、0.808、0.811、0.813、0.815、0.82、0.83、0.839。
根据本发明的实施方案，A的取值范围可以为40≤A≤44.2，例如A的取值范围为43、43.5、43.59、43.82、43.94、44.02、44.1。
根据本发明的实施方案，所述稀土永磁体M内的氧含量在1500ppm以下，例如在1000ppm以下，更优选在800ppm以下。对于稀土永磁体M来讲，低氧含量意味着晶界三相点区域富集的富稀土氧化物的生成量少，有利于提升重稀土扩散源在晶界相中的扩散速度，改善扩散磁体(即下文中的稀土永磁体N)的性能。
根据本发明的实施方案，取向压制成型过程中，磁场强度≥1.5T，以保证磁体在压型过程中的磁场取向过程达到饱和状态，此时，晶界相随主相晶粒发生偏转，集中分布于与取向平行的平面内，更有利于重稀土扩散进入磁体内部。
满足式(1)和/或式(2)条件的稀土永磁体M，其晶界相在磁体内部分布具有更明显的各向异性特征，也就是说，有更多的晶界相分布于与取向方向平行的平面内作为重稀土扩散过程中的扩散通道，因此，重稀土扩散源可以在相同使用量的前提下更多的沿扩散通道扩散到磁体内部，从而有效地提升了磁体扩散前后矫顽力的增幅，增加了扩散后磁体(即下文中的稀土永磁体N)的内禀矫顽力。
本发明还提供一种稀土永磁体，将其记为稀土永磁体N，所述稀土永磁体N由磁体表面沿磁场取向方向至磁体内部0.08-0.12mm(优选0.1mm)处重稀土的平均含量记为x(wt％)，由磁体表面沿磁场取向方向至磁体内部0.98-1.02mm(优选1mm)处重稀土的平均含量记为y(wt％)，稀土永磁体N的整体厚度记为z，
当z≤6时，
x-y≤1.3^(z+0.5)+0.3 (3)
当z＞6时，
x-y≤5.5+z/13 (4)。
其中，所述整体厚度指沿着磁场取向方向的磁体厚度。
优选地，所述稀土永磁体N由所述稀土永磁体M经重稀土源扩散后得到。
根据本发明的实施方案，当z≤6时，x-y≤6，示例性地，x-y＝0.3、1.4、2.5或3.4。
根据本发明的实施方案，当z＞6时，x-y≤8，示例性地，x-y＝2.4、4.5或6.2。
满足上述公式的稀土永磁体M的晶界组织结构更有利于重稀土扩散源在扩散过程中进入磁体内部，使用相同重量的扩散源，磁体表面重稀土含量降低，而进入磁体内部的重稀土含量增加，因此，由磁体表面沿磁场取向方向至磁体内部0.1mm处和1mm处的重稀土含量差值更小，这有效地提升了磁体扩散前后矫顽力的增幅与一致性，增加了扩散磁体(即稀土永磁体N)的内禀矫顽力。
根据本发明的实施方案，所述稀土永磁体N内的氧含量在1500ppm以下，例如在1000ppm以下，更优选在800ppm以下。低氧含量的稀土永磁体M表面的重稀土扩散源更多地进入磁体内部，磁体内外的重稀土浓度差进一步降低，磁体经过扩散过程得到的稀土永磁体N的内禀矫顽力增幅得到了提升。
本发明提供上述稀土永磁体M的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含有制备稀土永磁体M的原料的合金熔液供给至急冷辊，使所述合金熔液凝固得到合金片；
所述急冷辊外周面的表面粗糙度Ra和Rz分别满足：Ra的范围为0.5-15μm，Rz的范围为0.5-45μm；
(2)将步骤(1)得到的合金片制粉、取向压制成型、烧结，得到稀土永磁体M。
根据本发明的实施方案，所述制备稀土永磁体M的原料为本领域已知原料。
例如，所述制备稀土永磁体M的原料包括元素R-Fe-B，其中R为Nd、Pr、Ce、Ho、Dy或Tb中的一种、两种或更多种，R在原料中的重量比为25-35％；B在原料中的重量比为0.8-1.5％；所述原料还包括添加元素，所述添加元素为Co、Ti、Ga、Cu、Al和Zr中的一种、两种或更多种，所述添加元素在原料中的重量比为0.5-5％；余量为Fe。
优选地，以重量百分比计，所述制备稀土永磁体M的原料中，PrNd的含量为19-35％，Dy的含量为0-6％，Co的含量为0.3-4％，Cu的含量为0.01-0.4％，Ga的含量为0.01-0.5％，Al的含量为0.01-1.2％，Zr的含量为0.01-0.2％，Ti的含量为0.01-0.3％，B的含量为0.8-1.2％，其余为Fe；
Co、Cu、Ga、Al、Zr和Ti的含量之和在上述添加元素0.5-5％范围内。
示例性地，以重量百分比计，所述制备稀土永磁体M的原料中，PrNd的含量为27％，Dy的含量为4％，Co的含量为2％，Cu的含量为0.1％，Ga的含量为0.1％，Al的含量为0.4％，Zr的含量为0.1％，B的含量为1％，其余为Fe。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，可以采用抛丸、喷丸、喷砂、砂纸打磨等处理方式对急冷辊表面进行处理，以使急冷辊外周面的表面粗糙度Ra和Rz满足上述要求。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述急冷辊外周面的表面粗糙度Ra的范围为1-12μm，例如为3μm、4μm、4.5μm、5μm、10μm。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述急冷辊外周面的表面粗糙度Rz的范围为3-30μm，又如Rz的范围为3-25μm，例如为7μm、7.3μm、7.9μm、8μm、10μm、10.6μm、12μm、13μm、15μm、20μm、25μm。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述合金片的平均厚度为0.15-0.5μm，例如0.2-0.4μm，示例性为0.15μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm。
根据本发明的实施方案，步骤(2)包括：对所述合金片进行吸氢处理，得到粗粉；再向所述粗粉中加入防氧化剂和润滑剂，制备得到混合粉末；所述混合粉末经取向压制成型，得到压坯；所述压坯经烧结，得到所述稀土永磁体M。
其中，所述防氧化剂和润滑剂可以选自本领域已知的试剂。进一步地，所述防氧化剂和润滑剂的总量为所述制备稀土永磁体M的原料的3-6wt％，例如为4-5.5wt％，示例性为5wt％或5.5wt％。
其中，所述吸氢处理的压力为0.1-0.4MPa，例如为0.15-0.3MPa，示例性为0.2MPa。
其中，所述吸氢处理的时间为3-6h，例如4-5h，示例性为3h、4h、4.5h、5h或6h。
其中，所述吸氢处理的温度为500-660℃，例如530-600℃，示例性为550℃。
其中，所述粗粉可以由气流磨制备得到。例如，所述粗粉的表面平均直径(SMD，亦称索特平均直径)为2-4μm，例如为2.5-3.5μm，示例性为2.8μm。
其中，所述取向压制的过程中，磁场强度≥1.5T；例如磁场强度≥2T，示例性为2T。磁场强度能够保证磁体在压型过程中的磁场取向过程达到饱和状态，此时，晶界相随主相晶粒发生偏转，集中分布于与取向平行的平面内，更有利于重稀土扩散进入磁体内部。
其中，本领域技术人员可以根据需求，选择压制的形式，例如选择等静压压制方式。进一步的，所述等静压压制的压力为160-180MPa，例如为165-175MPa，示例性为170MPa。
其中，所述烧结为真空烧结，如在真空热处理炉内进行。优选地，加热烧结前，炉内真空度达到10-2Pa，且氧含量低于100ppm。
其中，所述烧结为真空烧结时效。优选地，烧结的温度为1000-1150℃，例如1030-1100℃，示例性为1070℃。优选地，一级时效的温度为800-950℃，例如850-930℃，示例性为900℃。优选地，二级时效的温度为470-550℃，例如500-540℃，示例性为520℃。
本发明还提供上述稀土永磁体M在制备得到高内禀矫顽力增幅的稀土永磁体中的应用。
优选地，所述高内禀矫顽力增幅的稀土永磁体为上述稀土永磁体N。
优选额，所述内禀矫顽力增幅至少10kOe，例如增幅为10.2-15kOe。
本发明还提供上述稀土永磁体N的制备方法，包括如下步骤：
(a)将重稀土扩散源布置到所述稀土永磁体M的表面；
(b)步骤(a)完成后，对表面存在重稀土的所述磁体进行热处理，得到所述稀土永磁体N。
根据本发明的实施方案，步骤(a)中，所述重稀土扩散源包括纯金属Tb、Dy、以及Tb和/或Dy与其他金属的合金中的至少一种，优选为Tb和/或Dy。
根据本发明的实施方案，步骤(a)中，可以采用热喷涂、蒸镀、涂覆、磁控溅射、掩埋、浸渍等本领域已知方法，将所述重稀土扩散源布置到稀土永磁体M的表面。
根据本发明的实施方案，步骤(b)中，所述热处理可以包括两级热处理过程。例如，第一级热处理的温度为800-1000℃，例如850-950℃，示例性为900℃。例如，第一级热处理的保温时间至少为3h，例如为3-35h，优选5-30h，示例性为10h、20h、30h。例如，第二级热处理的温度为400-650℃，例如450-600℃，示例性为400℃、500℃、600℃。例如，第二级热处理的保温时间为1-10h，例如2-8h，示例性为3h、5h、7h。
本发明的有益效果：
发明人为了解决上述问题进行了大量深入地研究，研究发现，具有本发明所述的磁体M特征的稀土永磁体，其重稀土扩散后的矫顽力增幅要明显高于一般的永磁体。此外，磁体M的制备过程中采用急冷辊处理方法制备合金片，需要控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra范围在0.5-15μm之间，表面粗糙度Rz范围在0.5μm-45μm之间，以实现扩散后的内禀矫顽力提升幅度的增加。
本发明提供的稀土永磁体M及其制造方法，能够有效改善磁体的晶界各向异性，为重稀土扩散源提供更多进入磁体内部的扩散通道，使重稀土扩散源更有效地扩散进入磁体内部，更大幅度地提升磁体的内禀矫顽力，得到高内禀矫顽力的磁体N。
与现有技术相比，同等重稀土扩散源用量情况下，本发明能够得到更高内禀矫顽力增幅的磁体N，削减了磁体的生产成本。
具体实施方式
R-T-B系烧结磁体具有典型的各向异性特征，除了磁特性，其电阻率、热膨胀系数等也存在这一特征。而发明人通过实验发现：磁体不同方向在重稀土扩散过程中内禀矫顽力的增幅存在明显差异，沿晶界相最富集的c轴方向，磁体扩散后内禀矫顽力增幅最高，即重稀土扩散源的扩散过程也存在明显的各向异性特征。因此，本发明通过以扩散各向异性中最优方向为目标，提供内部具有更多的扩散通道的磁体(即稀土永磁体M)，可以使更多的重稀土扩散源通过更多的扩散通道进入磁体内部，降低磁体表层和次表层的重稀土浓度差，进一步提高重稀土扩散品的矫顽力增幅。
对于晶界组织的各向异性，难以通过直接测量特定参数的方式进行表征，本发明中主要以磁体各方向在磁场取向压制后的尺寸到烧结完成后的尺寸变化率c2/c1作为晶界各向异性分布的衡量标准。晶界组织的各向异性会直接影响磁体在烧结时取向方向、压制方向、与取向方向和压制方向垂直的第三方向的尺寸收缩，这主要是因为：晶界相在熔炼后的甩带合金鳞片中集中分布于与c轴平行的柱状晶之间，而在氢破碎吸氢过程中，柱状晶结构沿c轴方向被破坏成多个多面体，与c轴平行的平面保留了熔炼中柱状晶之间的晶界相因而具有较多的晶界相分布，而与c轴垂直的断面则很少具有晶界相，这种晶界相的各向异性分布特征在取向压制的过程中得到加强，最终体现为取向方向、压制方向、与取向方向和压制方向垂直的第三方向在烧结过程中的收缩存明显各向异性。
此外，本发明人通过大量实验发现，磁体M的制备过程中采用急冷辊处理方法制备合金片，需要控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra范围在0.5-15μm之间，表面粗糙度Rz范围在0.5μm-45μm之间，可以有效地使合金鳞片的晶界相的组织各向异性增加，与取向方向平行的平面内的晶界相数量将会增加，而与取向方向垂直方向的平面内的晶界相数量将会减少。由于组织的遗传性，这种晶界分布各向异性的提升传递到了烧结磁体上，最终使扩散磁体(即磁体N)的扩散矫顽力增幅得到明显提升。
这种组织上的各向异性实际对于烧结磁体(即磁体M)而言，其磁性能并无明显提升，这可能是因为晶界相的总量并没有增加，与取向方向平行平面内增加的晶界相实际来源于与取向方向垂直方向平面内的晶界相，平行平面内晶粒之间磁隔绝作用的加强和垂直平面内磁隔绝作用的削弱相互叠加，最终并不能有效提升烧结磁体的矫顽力水平。但出人意料的是，这种具有强晶界各向异性分布的磁体在重稀土扩散过程中具有明显优势，重稀土扩散源更易于沿取向方向向磁体内部扩散，减少磁体表层和次表层的重稀土含量差值，提升磁体的在重稀土扩散过程中获得的矫顽力增幅。
本发明制备的到的永磁体M，其取向方向烧结后尺寸与压制后尺寸比值满足c2/c1≥1.25×b2/b1+1.1×a2/a1-1.26。若c2/c1过大，将导致磁体在取向平行平面内晶界相减少，影响扩散矫顽力提升效果。永磁体M的各向异性系数A＝(105×c2/c1)/(a2/a1+b2/b1)，满足A≤44.5，若A过大，晶界将更趋向于各向同性的分布于晶粒周围，将降低重稀土扩散源的扩散速度。
本发明制备得到永磁体N，其由磁体表面沿磁场取向方向至磁体内部0.08-0.12mm处重稀土含量为x(wt％)、由磁体表面沿磁场取向方向至磁体内部0.98-1.02mm处重稀土含量为y(wt％)，与稀土永磁体N的整体厚度存在以下关系：
当z≤6时，
x-y≤1.3^(z+0.5)+0.3；
当z＞6时，
x-y≤5.5+z/13。
若x-y过大，重稀土过度集中分布于磁体表面，中心的重稀土扩散量不足，影响磁体的内禀矫顽力。
扩散后的磁体加工标准样块10×10测试，在NIM-62000设备上测试磁性能，并使用X射线荧光光谱仪(XRF)测量在所述永磁体由磁体表面沿磁场取向方向至磁体内部0.08-0.12mm处重稀土含量为x(取四个边角+中心，共5个测量点，取这5个位置处的重稀土含量的平均数)，由磁体表面沿磁场取向方向至磁体内部0.98-1.02mm处重稀土含量为y(取四个边角+中心，共5个测量点，取这5个位置处的重稀土含量的平均数)。
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
准备以下重量百分比计的烧结钕铁硼永磁体原材料：PrNd为27％，Dy为4％，Co为2％，Cu为0.1％，Ga为0.1％，Al为0.4％，Zr为0.1％，B为1％，Fe余量。将上述原材料使用速凝甩带的方法制作合金鳞片，其中，采用喷砂处理甩带炉内的急冷辊表面，控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra为5μm，表面粗糙度Rz为32μm。
对得到的速凝合金鳞片进行吸氢处理，吸氢压力为0.2MPa，脱氢温度为550℃，随后进行气流磨，得到SMD＝2.8μm的粉末，添加占原材料0.05wt％的润滑剂后，在混料机内混料1h，进行气流磨制粉。得到的粉末再加入共占原材料0.5wt％的润滑剂和防氧化剂后继续混料3h。
将混合均匀的合金细粉在磁场中进行取向压制，控制取向场强度为2T，然后经过170Mpa的等静压压制。
将压坯置于真空热处理炉内，控制炉内真空度达到20Pa以下，且氧含量低于300ppm，烧结温度为1065℃，一级回火温度为900℃，二级回火温度为520℃。
将烧结完成的毛坯使用机加工的方式加工至10-10-2mm，其中，沿磁场取向方向尺寸为2mm，记为稀土永磁体M1。
采用磁控溅射的方式将重稀土铽(Tb)布置到磁体M1表面，而后进行热处理，热处理过程包括一级热处理900℃的扩散温度，保温30h；以及之后的二级热处理500℃，保温10h。得到稀土永磁体N1。对磁体N1的性能进行检测。
实施例2
准备以下重量百分比计的烧结钕铁硼永磁体原材料：PrNd为27％，Dy为4％，Co为2％，Cu为0.1％，Ga为0.1％，Al为0.4％。Zr为0.1％。B为1％，Fe余量。将上述原材料使用速凝甩带的方法制作合金鳞片，其中，采用喷丸处理甩带炉内的急冷辊表面，控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra为4.1μm，表面粗糙度Rz为21μm。
对得到的速凝合金鳞片进行吸氢处理，吸氢压力为0.2MPa，脱氢温度为550℃，随后进行气流磨，得到SMD＝2.8μm的粉末，添加占原材料0.05wt％的润滑剂后，在混料机内混料1h，进行气流磨制粉。得到的粉末再加入共占原材料0.5wt％的润滑剂和防氧化剂后继续混料3h。
将混合均匀的合金细粉在磁场中进行取向压制，控制取向场强度为2T，然后经过170Mpa的等静压压制。
将压坯置于真空热处理炉内，控制炉内真空度达到20Pa以下，且氧含量低于300ppm，烧结温度为1065℃，一级回火温度为900℃，二级回火温度为520℃。
将烧结完成的毛坯使用机加工的方式加工至10-10-2mm，其中取向方向尺寸为2mm，记为稀土永磁体M2。
采用蒸镀方式将重稀土铽(Tb)布置到磁体M2表面，而后进行热处理，热处理过程包括一级热处理900℃的扩散温度，保温30h；以及之后的二级热处理500℃，保温10h。到稀土永磁体N2。对磁体N2的性能进行检测。
实施例3
准备以重量百分比计的烧结钕铁硼永磁体原材料：PrNd为27％，Dy为4％，Co为2％，Cu为0.1％，Ga为0.1％，Al为0.4％，Zr为0.1％，B为1％，Fe余量。将上述原材料使用速凝甩带的方法制作合金鳞片，其中，采用抛丸处理甩带炉内的急冷辊表面，控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra为3.1μm，表面粗糙度Rz为13μm。
对得到的速凝合金鳞片进行吸氢处理，吸氢压力为0.2MPa，脱氢温度为550℃，随后进行气流磨，得到SMD＝2.8μm的粉末，添加占原材料0.05wt％润滑剂后，在混料机内混料1h，进行气流磨制粉。得到的粉末再加入共占原材料0.5wt％的润滑剂和防氧化剂后继续混料3h。
将混合均匀的合金细粉在磁场中进行取向压制，控制取向场强度为2T，然后经过170Mpa的等静压压制。
将压坯置于真空热处理炉内，控制炉内真空度达到20Pa以下，且氧含量低于300ppm，烧结温度为1065℃，一级回火温度为900℃，二级回火温度为520℃。
将烧结完成的毛坯使用机加工的方式加工至10-10-6mm，其中取向方向尺寸为6mm，记为稀土永磁体M3。
采用涂覆的方式将重稀土铽(Tb)布置到磁体M3表面，而后进行热处理，热处理过程包括一级热处理900℃的扩散温度，保温30h；以及之后的二级热处理500℃，保温10h。得到稀土永磁体N3。对磁体N3的性能进行检测。
实施例4
准备以下重量百分比计的烧结钕铁硼永磁体原材料：PrNd为27％，Dy为4％，Co为2％，Cu为0.1％，Ga为0.1％，Al为0.4％，Zr为0.1％，B为1％，Fe余量。将上述原材料使用速凝甩带的方法制作合金鳞片，其中，采用喷丸处理甩带炉内的急冷辊表面，控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra为3.3μm，表面粗糙度Rz为18μm。
对得到的速凝合金鳞片进行吸氢处理，吸氢压力为0.2MPa，脱氢温度为550℃，随后进行气流磨，得到SMD＝2.8μm的粉末，添加占原材料0.05wt％润滑剂后，在混料机内混料1h，进行气流磨制粉。得到的粉末再加入共占原材料0.5wt％的润滑剂和防氧化剂后继续混料3h。
将混合均匀的合金细粉在磁场中进行取向压制，控制取向场强度为2T，然后经过170Mpa的等静压压制。
将压坯置于真空热处理炉内，控制炉内真空度达到20Pa以下，且氧含量低于300ppm，烧结温度为1065℃，一级回火温度为900℃，二级回火温度为520℃。
将烧结完成的毛坯使用机加工的方式加工至10-10-6mm，其中取向方向尺寸为6mm，记为稀土永磁体M4。
采用热喷涂的方式将重稀土铽(Tb)布置到磁体M4表面，而后进行热处理，热处理过程包括一级热处理900℃的扩散温度，保温30h；以及之后的二级热处理500℃，保温10h。得到稀土永磁体N4。对磁体N4的性能进行检测。
对比例1
本对比例中，控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra为7μm，表面粗糙度Rz为52μm。
其余制作步骤同实施例1。
对比例2
本对比例中控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra为12μm，表面粗糙度Rz为90μm。
其余制作步骤同实施例1。
对比例3
本对比例中控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra为17μm，表面粗糙度Rz为122μm，扩散过程中使用的扩散材重稀土的比例为实施例中的一半。
其余制作步骤同实施例2。
表1为实施例与对比例得到的磁体M的急冷辊粗糙度、毛坯三方向压制后尺寸和烧结后尺寸和各向异性系数A。
表1
Figure GDA0003824839320000141
表2为实施例1-4、对比例1-3得到的磁体N的沿扩散方向的表层和次表层的重稀土浓度、是否满足式(1)的评价、是否满足式(2)的评价、是否满足式(3)的评价、扩散后的Br、扩散后的Hcj、扩散过程的Hcj增幅。
表2
Figure GDA0003824839320000142
Figure GDA0003824839320000151
综上，从表1与表2可以得到：控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra和Rz，获得晶界各向异性分布特征更强的磁体，但这不代表在取向c方向的收缩比c2/c1更低，其晶界各向异性分布特征就更强。例如实施例4，其c2/c1比值为各例中最高，但其相对于a、b方向收缩比例a2/a1、b2/b1更低，因此也可制备晶界各向异性分布特征更强的磁体，其扩散后矫顽力增幅也具有相同优势特征。
控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra与表面粗糙度Rz的范围，通过对比例1与对比例2的检测数据可以得出：当满足关系式(1)时，晶界各向异性已获得增强，重稀土沿晶界可以更有效的进入磁体内部，提升磁体扩散前后的矫顽力增幅。
通过实施例1与对比例1的检测数据可以得出：当满足压制前后的磁体尺寸变化满足关系式(1)且各向异性系数A也满足关系式(2)时，沿晶界相最富集的c轴方向，可以使更多的重稀土扩散源通过更多的扩散通道进入磁体内部，降低磁体表层和次表层的重稀土浓度差，进一步提高重稀土扩散品的矫顽力增幅，因此，稀土永磁体△Hcj较不满足关系式(1)和关系式(2)的磁体有了更大的提升。
通过对比例2与对比例3的检测数据可以得出：通过降低扩散过程中使用的扩散材重稀土比例，虽然表层与次表层重稀土的浓度差可以有效降低，可以满足关系式(3)的关系，但扩散前后的矫顽力增幅已经远小于正常水平，因此实际应用效果较差。综上，本发明制备的稀土永磁体取向方向收缩相对于其余两个方向更大，晶界各向异性特征更明显，扩散后更多的重稀土扩散源进入磁体内部，因此内禀矫顽力提升幅度明显提高。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种稀土永磁体，其特征在于，将所述稀土永磁体记为稀土永磁体M，所述稀土永磁体M经过磁场中取向压制成型、烧结得到；
稀土永磁体M的制备过程中采用急冷辊处理方法制备合金片，需要控制急冷辊外周面的表面粗糙度Ra范围为0.5-15μm，表面粗糙度Rz范围为0.5μm-45μm；
磁体与压制方向和磁场取向方向均垂直的方向的尺寸：压制后记为a1、烧结后记为a2；
磁体的压制方向的尺寸：压制后记为b1、烧结后记为b2；
磁体的磁场取向方向的尺寸：压制后记为c1、烧结后记为c2；
所述稀土永磁体M的各尺寸满足下式：
c2/c1≤1.25×b2/b1+1.1×a2/a1-1.26 (1)；
或在式(1)基础上进一步满足式(2)，
定义所述稀土永磁体N的组织各向异性系数A＝(105×c2/c1)/(a2/a1+b2/b1)，满足下式：
A≤44.5 (2)。
2.根据权利要求1所述的稀土永磁体，其特征在于，c2/c1≤0.75；
和/或，b2/b1的取值范围为0.80-0.95；
和/或，a2/a1的取值范围为0.75-0.90；
和/或，所述稀土永磁体M内的氧含量在1500ppm以下。
3.权利要求1或2所述的稀土永磁体M的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将含有制备稀土永磁体M的原料的合金熔液供给至急冷辊，使所述合金熔液凝固得到合金片；
所述急冷辊外周面的表面粗糙度Ra和Rz分别满足：Ra的范围为0.5-15μm，Rz的范围为0.5-45μm；
(2)将步骤(1)得到的合金片制粉、取向压制成型、烧结，得到稀土永磁体M。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用抛丸、喷丸、喷砂或砂纸打磨的处理方式对急冷辊表面进行处理；
和/或，步骤(1)中，所述急冷辊外周面的表面粗糙度Ra的范围为1-12μm；
和/或，步骤(1)中，所述急冷辊外周面的表面粗糙度Rz的范围为3-30μm；
和/或，步骤(1)中，所述合金片的平均厚度为0.15-0.5μm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)包括：对所述合金片进行吸氢处理，得到粗粉；再向所述粗粉中加入防氧化剂和润滑剂，制备得到混合粉末；所述混合粉末经取向压制成型，得到压坯；所述压坯经烧结，得到所述稀土永磁体M。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述取向压制的过程中，磁场强度≥1.5T；
和/或，所述取向压制成型为等静压压制成型；
和/或，所述烧结为真空烧结。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述烧结在真空热处理炉内进行。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，加热烧结前，炉内真空度达到10-2Pa，且氧含量低于100ppm。
9.一种稀土永磁体，其特征在于，将所述稀土永磁体记为稀土永磁体N，所述稀土永磁体N由磁体表面沿磁场取向方向至磁体内部0.08-0.12mm处重稀土的平均含量记为x，由磁体表面沿磁场取向方向至磁体内部0.98-1.02mm处重稀土的平均含量记为y，稀土永磁体N的整体厚度记为z，
当z≤6时，
x-y≤1.3^(z+0.5)+0.3 (3)
当z＞6时，
x-y≤5.5+z/13 (4)；
所述稀土永磁体N由权利要求1或2所述的稀土永磁体M经重稀土扩散源处理得到。
10.根据权利要求9所述的稀土永磁体，其特征在于，当z≤6时，x-y≤6；
当z＞6时，x-y≤8；
和/或，所述稀土永磁体N内的氧含量在1500ppm以下。
11.权利要求9或10所述的稀土永磁体N的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(a)将重稀土扩散源布置到所述稀土永磁体M的表面；
(b)步骤(a)完成后，对表面存在重稀土的所述磁体进行热处理，得到所述稀土永磁体N。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，所述重稀土扩散源包括纯金属Tb、Dy、以及Tb和/或Dy与其他金属的合金中的至少一种；
和/或，步骤(a)中，采用热喷涂、蒸镀、涂覆、磁控溅射或掩埋方法，将所述重稀土扩散源布置到稀土永磁体M的表面。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述重稀土扩散源为Tb和/或Dy。
14.根据权利要求11-13任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中，所述热处理包括两级热处理过程。
15.权利要求1或2所述的稀土永磁体M在制备得到高内禀矫顽力增幅的稀土永磁体中的应用，所述高内禀矫顽力增幅指内禀矫顽力增幅至少10kOe。
16.根据权利要求15所述的应用，其特征在于，所述内禀矫顽力增幅至少12kOe。
17.根据权利要求15或16所述的应用，其特征在于，所述高内禀矫顽力增幅的稀土永磁体为权利要求9或10所述的稀土永磁体N。
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