CN112908601A - 一种R-Fe-B系烧结磁体及其晶界扩散处理方法 - Google Patents

一种R-Fe-B系烧结磁体及其晶界扩散处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种R‑Fe‑B系烧结磁体，所述R‑Fe‑B系烧结磁体是由R‑Fe‑B系烧结坯体经HR晶界扩散处理得到，坯体至少包括28wt％‑33wt％的R，所述R为包括Nd的至少一种稀土元素，0.83wt％‑0.96wt％的B，0.3wt％‑1.2wt％的M；所述晶界扩散方向与磁化方向垂直，沿扩散方向，与扩散面距离不超过500μm内的任意两点的HR含量的比值为0.1‑1.0。本发明还公开了一种晶界扩散处理方法，使扩散源沿垂直于c轴方向进行晶界扩散，局部退磁得到有效控制，扩散效果得到增强，制造工序简化，消除变形因素，材料利用率大幅提升。

Description

一种R-Fe-B系烧结磁体及其晶界扩散处理方法
技术领域
本发明涉及稀土永磁材料技术领域，特别是涉及R-Fe-B系烧结磁体及其晶界扩散处理方法。
背景技术
钕铁硼烧结磁体自20世纪80年代由美国和日本科学家发现以来，由于其具有高磁能积和高剩磁等优势，目前已在电机、电声器件、计算机硬盘驱动器(HDD)、军工设备、人体核磁共振成像仪(MRI)、微波通讯技术、控制器、仪表等方面受到了广泛应用。
近年来，随着对高性能钕铁硼磁体的需求增加，晶界扩散处理技术开始受到相关研究人员的热捧和持续关注。晶界扩散处理技术是将重稀土附着于钕铁硼磁体表面并通过高温处理过程使其扩散渗入磁体内部的技术。与传统技术相比较，该技术能用较少量重稀土大幅提高磁体矫顽力而保持剩磁几乎不变。
虽然晶界扩散处理对最终磁体性能的改善效果非常明显，但是它也有自己的局限性。H.Nakamura等人(《Coercivity distributions in Nd-Fe-B sintered magnetsproduced by the grain boundary diffusion process》J.Phys,D:Appl.Phys.2011,44(6):540)发现在厚度为14.5mm的磁体表面涂覆不同量的TbF3混合液，并在不同深度切取样品测试磁性能，当深度接近4mm左右时扩散处理后磁体的矫顽力基本下降至扩散处理前水平，即重稀土元素在磁体内部的扩散距离是有限的。
Niu E等人(《Anisotropy of grain boundary diffusion in sintered Nd-Fe-Bmagnet》Applied Physics Letters,2014,104(26))发现晶界扩散的渗透效果在取向方向和非取向方向上存在各向异性。该研究中，将镝合金粉末分别涂覆在样品的全部表面、取向方向的样品端面、样品侧向端面进行扩散进行对比，发现进行扩散后的磁体方形度会随着扩散方向的不同而出现差异，取向方向的扩散效果显著优于非取向方向。
专利CN101939804A中，研究人员忽视晶界扩散各向异性的特征，垂直于磁化方向的非取向方向的晶界扩散深度和核壳结构形成较差，对于绝大多数材料没有实际效果。
发明内容
鉴于上述情况，本发明提供一种经过HR晶界扩散处理的R-Fe-B系烧结磁体，该烧结磁体通过垂直于磁化方向的HR晶界扩散制得，便于加工，消除变形因素，尺寸精确可控，材料利用率大幅提升。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种R-Fe-B系烧结磁体，所述R-Fe-B系烧结磁体是由R-Fe-B系烧结坯体经HR晶界扩散处理得到，所述R-Fe-B系烧结坯体含有R2Fe14B型主相，并至少包括如下成分：
28wt％-33wt％的R，所述R为包括Nd的至少一种稀土元素；
0.83wt％-0.96wt％的B；
0.3wt％-1.2wt％的M，所述M选自Al、Cu、Ga、Bi、Sn、Pb、In中的至少一种；
以及65.2wt％-70.5wt％的Fe、或Fe和Co；具体的，可以是Fe含量就达到65.2wt％-70.5wt％，也可以是Fe和Co两种元素相互替换且它们含量之和达到65.2wt％-70.5wt％；
所述HR是选自Dy、Tb、Ho、Er、Tm、Y、Yb、Lu、Gd中的至少一种；
所述R-Fe-B系烧结坯体具有磁化方向及若干表面，与磁化方向垂直的表面为取向面，除取向面外的表面为非取向面；向所述R-Fe-B系烧结坯体的至少一个非取向面施加含HR的扩散源，使HR沿所述R-Fe-B系烧结坯体垂直于磁化方向进行晶界扩散，所述施加扩散源的非取向面为扩散面；
沿所述扩散方向，与扩散面距离越近的点的HR含量越高，与扩散面距离不超过500μm内的任意两点的HR含量的比值为0.1-1.0。在计算此处任意两点的HR含量的比值时，以两点中距离该扩散面最小的点的HR含量为比值的分母。
在上述技术方案的基础上，进一步的，沿所述扩散方向，与扩散面距离不超过500μm内的任意两点的HR含量的比值为0.2-1.0。
在上述技术方案的基础上，进一步的，沿磁化方向，任意两点的HR含量的比值为0.7-1.0，优选的，比值等于或接近1.0。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述烧结坯体还包括0.05wt％-2.5wt％的T，所述T选自Zn、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sb、Hf、Ta、W、O、C、N、S、F、P中的至少一种元素。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述M选自Ga、Al、Cu的至少一种，所述Ga、Al、Cu的含量之和为0.3wt％-0.8wt％。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述HR晶界扩散的扩散源为HR金属、氧化HR、氢氟化HR、氟化HR、氢化HR、氟氧化HR、HR-M合金中的至少一种。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述扩散源为HR-M合金，其中M的含量为2wt％以上且30wt％以下；所述HR的含量为70wt％以上且98wt％以下。此处，M同样选自Al、Cu、Ga、Bi、Sn、Pb、In中的至少一种。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述R-Fe-B系烧结坯体为方形坯体。
本发明还公开了R-Fe-B系烧结磁体的HR晶界扩散处理方法，所述R-Fe-B系烧结坯体包括磁化方向及若干表面，与磁化方向垂直的表面为取向面，除取向面外的表面为非取向面；向所述R-Fe-B系烧结坯体的至少一个非取向面施加含HR的扩散源，使HR沿所述R-Fe-B系烧结坯体垂直于磁化方向进行晶界扩散，然后进行热处理。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述R-Fe-B系烧结坯体为方形坯体，向所述R-Fe-B系烧结坯体的四个非取向面施加含HR的扩散源。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述R-Fe-B烧结坯体的制备至少包括如下步骤：将所述R-Fe-B烧结坯体的原料成分熔融制得急冷合金的工序；将所述急冷合金氢破粉碎和微粉碎制成细粉的工序；将所述细粉经磁场成形法、烧结制得所述R-Fe-B烧结坯体，所述R-Fe-B系烧结坯体为方形磁体，向所述R-Fe-B系烧结坯体的四个取向面施加含HR的扩散源。
本发明中提及的wt％为重量百分比。
本发明公布的数字范围包括这个范围的所有点值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为方形坯体与磁化方向垂直的表面的平面示意图，箭头表示扩散方向；
图2为R-Fe-B系烧结磁体的平面示意图；
图3为R-Fe-B系烧结磁体的另一平面示意图；
图4为扩散面的平面示意图；
图5为垂直磁化方向扩散的烧结磁体表面附近HR(Tb)元素分布对比：
图5(a)为常规烧结磁体，图5(b)为本发明实施例1的烧结磁体；
图6为本发明实施例1.1的烧结磁体HR分布EPMA表征结果。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细的说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。
本文提及的扩散方向：当扩散源通过涂覆、气相沉积等方式附着于R-Fe-B系烧结磁体的其中一个表面，与该表面垂直且朝向烧结中部的方向即为扩散方向。如图1所示，所述R-Fe-B系烧结坯体为方形坯体，向所述R-Fe-B系烧结坯体的四个非取向面施加含HR的扩散源，箭头指示的方向即为扩散方向。
本文中提及的磁性能评价过程、成分测定、矫顽力温度系数测定的定义如下：
磁性能评价过程：烧结磁体使用中国计量院的NIM-200C测量系统进行磁性能检测。
成分测定：各成分使用高频电感耦合等离子体发光分光分析法(ICP-OES)进行测定。
氧含量使用基于气体溶解-红外线吸收法的气体分析装置进行测定。
矫顽力温度系数(20℃-60℃)：β＝ΔH/ΔT×100％单位：％/℃。
FE-EPMA(场发射电子探针显微分析)检测的检测限为100ppm左右，FE-EPMA设备最高分辨率达到3nm。
烧结磁体中“点”的HR含量的测量：使用FE-EPMA作用于“点”所在表面或切断面特定区域内分析测定区域内的HR含量，就是“点”的HR含量。“点”所在表面或切断面是与扩散方向垂直的平面或切断面，特定区域是指长度为50μm的正方形区域且“点”为该正方形区域的中点。
测量点的选择：烧结坯体呈长方体，具有6个表面，如图2所示，A3、A4为与磁化方向垂直的取向面，A1、A2为与磁化方向平行的非取向面。表面A1涂覆有扩散源并进行热处理，使HR沿与A3平行的方向扩散。点a为面A1的任意一点，点d为距离面A1为500μm的点且a、d两点的连线与扩散方向平行，记点a和点d连线1/3、2/3的位置为点b、c。图3为与扩散面平行的面，点e与扩散面A1的距离为100μm且位于磁化方向的中间位置，在磁化方向上，点g距离取向面A3的距离为100μm，点f位于点e和g之间的中点。如图4所示，图中阴影部分是长度为50μm的正方形，正方形的中点为点a，测量正方形区域内HR含量就为HRa。
一种R-Fe-B系烧结磁体，所述R-Fe-B系烧结磁体是由R-Fe-B系烧结坯体经HR晶界扩散处理得到，所述R-Fe-B系烧结坯体含有R2Fe14B型主相，并至少包括如下成分：
28wt％-33wt％的R，所述R为包括Nd的至少一种稀土元素，具体可为28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％或33wt％；
0.83wt％-0.96wt％的B，具体可为0.83wt％、0.88wt％、0.90wt％、0.92wt％、0.94wt％或0.96wt％；
0.3wt％-1.2wt％的M，具体可为0.3wt％、0.5wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％、或1.2wt％；所述M选自Al、Cu、Ga、Bi、Sn、Pb、In中的至少一种；
以及65.2wt％-70.5wt％的Fe、或Fe和Co；具体的，可以是Fe含量就达到65.2wt％-70.5wt％，也可以是Fe和Co两种元素相互替换且它们含量之和达到65.2wt％-70.5wt％；
所述HR是选自Dy、Tb、Ho、Er、Tm、Y、Yb、Lu、Gd中的至少一种；
所述R-Fe-B系烧结坯体具有磁化方向及若干表面，与磁化方向垂直的表面为取向面，除取向面外的表面为非取向面；向所述R-Fe-B系烧结坯体的至少一个非取向面施加含HR的扩散源，使HR沿所述R-Fe-B系烧结坯体垂直于磁化方向进行晶界扩散，所述施加扩散源的非取向面为扩散面；
沿所述扩散方向，与扩散面距离越近的点的HR含量越高，与扩散面距离不超过500μm内的任意两点的HR含量的比值为0.1-1.0，具体可为0.1、0.2、0.3、0.4.、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1.0，当两者距离几乎重叠时，比值就为1.0。在计算此处任意两点的HR含量的比值时，以两点中距离该扩散面最小的点的HR含量为比值的分母。任意两点要求两点的连线与扩散方向平行。
在上述技术方案的基础上，进一步的，沿磁化方向，任意两点的HR含量的比值为0.7-1.0，比值等于或接近1.0。这是由于磁体内部存在沿磁化方向和垂直磁化方向扩散竞争，HR含量呈小幅波动分布。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述烧结磁体还包括0.05wt％-2.5wt％的T，所述T选自Zn、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sb、Hf、Ta、W、O、C、N、S、F、P中的至少一种元素。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述HR晶界扩散技术的扩散源为HR金属、氧化HR、氢氟化HR、氟化HR、氢化HR、氟氧化HR、HR-M合金中的至少一种；上述扩散源可以是呈粉末状，也可以制成靶材并通过气相沉积方式沉积于坯体表面，还可以其他形式。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述扩散源为HR-M合金，其中M的含量为2wt％以上且30wt％以下，所述HR的含量为70wt％以上且98wt％以下。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述R-Fe-B系烧结坯体为方形坯体。
本发明还公开了R-Fe-B系烧结磁体的HR晶界扩散处理方法，所述R-Fe-B系烧结磁体包括与磁化方向垂直的取向面、以及除取向面外的表面为非取向面；向所述R-Fe-B系烧结磁体的至少一个非取向面施加含HR的扩散源，使HR沿所述R-Fe-B系烧结磁体上垂直于磁化方向进行晶界扩散，然后进行热处理。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述R-Fe-B系烧结坯体为方形坯体，向所述R-Fe-B系烧结坯体的四个非取向面施加含HR的扩散源。
在上述技术方案的基础上，进一步的，所述R-Fe-B烧结磁体的制备至少包括如下步骤：将所述R-Fe-B烧结坯体的原料成分熔融制得急冷合金的工序；将所述急冷合金氢破粉碎和微粉碎制成细粉的工序；将所述细粉经磁场成形法、烧结制得所述R-Fe-B烧结坯体。
本发明中，对于制备方法中的熔炼过程没有特别地限定，可以根据本领域技术人员的目的而适当选择。例如，可以配制好的原料放入氧化铝制的坩埚中，在高频真空感应熔炼炉中在10-2Pa-10-3Pa的真空中以1500℃以下的温度进行真空熔炼。
对于制备方法中的铸造过程没有特别地限定，可以根据本领域技术人员的目的而适当选择。例如，可以在真空熔炼后的熔炼炉中通入Ar气体使气压达到3万-5万Pa后，使用单辊急冷法进行铸造，以102℃/秒-104℃/秒的冷却速度获得急冷合金，将急冷合金在500℃-600℃进行60min-120min保温热处理，然后冷却到室温。
对于制备方法中的氢破粉碎过程没有特别地限定，可以根据本领域技术人员的目的而适当选择。例如，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99.5％的氢气至压力0.08MPa-0.1MPa，充分吸氢后，边抽真空边升温，在500℃-650℃的温度下抽真空，之后进行冷却，取出氢破粉碎后的粉末。
对于制备方法中的微粉碎过程没有特别地限定，可以根据本领域技术人员的目的而适当选择。例如，在氧化气体含量100ppm以下的氮气气氛下，在粉碎室压力为0.38MPa-0.42MPa的压力下对氢破粉碎后的粉末进行100min-200min的气流磨粉碎，得到细粉，并且可根据需要，使用分级器对细粉分级。氧化气体指的是氧或水分。
对于制备方法中的磁场成形过程没有特别地限定，可以根据本领域技术人员的目的而适当选择。例如，在粉碎后的细粉中添加有机添加剂，使用直角取向型的磁场成型机，在1.8T的取向磁场中，在0.4ton/cm2的成型压力下，将上述添加了辛酸甲酯的粉末一次成形成边长为50mm的立方体，一次成形后在0.2T的磁场中退磁。为使一次成形后的成形体不接触到空气，将其进行密封，再使用二次成形机(等静压成形机)在1.4ton/cm2的压力下进行二次成形。
对于制备方法中的烧结过程没有特别地限定，可以根据本领域技术人员的目的而适当选择。例如，将各成形体搬至烧结炉进行烧结，烧结在10-3Pa的真空下，在200℃-300℃和500℃-800℃的温度下各保持2小时后，以920℃-1050℃的温度烧结2小时，之后通入Ar气体使气压达到0.1MPa后，冷却至室温。
对于制备方法中的热处理过程没有特别地限定，可以根据本领域技术人员的目的而适当选择。例如，以460℃-600℃温度进行1-2小时热处理后，冷却至室温后取出。
对于制备方法中的施加扩散源的方法也没有特别地限定，可以根据本领域技术人员的目的而适当选择。例如，采用气相沉积的方式，或者粉末与有机溶剂混合制得浆料，涂覆于表面的方式等。
需要说明的是，晶界扩散一般在700℃～1050℃的温度下进行，这一温度范围为本行业的常规选择，因此，在实施例中，没有对上述温度范围加以试验和验证。
实施例1
原料配制过程：准备纯度99.5％的Nd，工业用Fe-B，工业用纯Fe，纯度99.9％的Co、Zr，纯度99.5％的Al、Cu、Ga、Ti，以质量百分比wt％配制。
熔炼过程：取配制好的原料放入氧化铝制的坩埚中，在高频真空感应熔炼炉中在10-2Pa的真空中以1500℃的温度进行真空熔炼。
铸造过程：在真空熔炼后的熔炼炉中通入Ar气体使气压达到5万Pa后，使用单辊急冷法进行铸造，以102℃/秒的冷却速度获得急冷合金，将急冷合金在600℃进行60分钟的保温热处理，然后冷却到室温。
氢破粉碎过程：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99.5％的氢气至压力0.1MPa，放置2小时后，边抽真空边升温，在500℃的温度下抽真空，之后进行冷却，取出氢破粉碎后的粉末。
微粉碎工序：在氧化气体含量100ppm以下的氮气气氛下，在粉碎室压力为0.4MPa的压力下对氢破粉碎后的粉末进行2小时的气流磨粉碎，得到细粉。氧化气体指的是氧或水分。
使用分级器对部分微粉碎后的细粉(占细粉总重量30％)分级，除去粒径1.0μm以下的粉粒，再将分级后的细粉与剩余未分级的细粉混合。混合后的细粉中，粒径1.0μm以下的粉末体积减少至全体粉末体积的10％以下。
在气流磨粉碎后的粉末中添加辛酸甲酯，辛酸甲酯的添加量为混合后粉末重量的0.2％，再用V型混料机充分混合。
磁场成形过程：使用直角取向型的磁场成型机，在1.8T的取向磁场中，在0.4ton/cm2的成型压力下，将上述添加了辛酸甲酯的粉末一次成形成边长为50mm的立方体，一次成形后在0.2T的磁场中退磁。
为使一次成形后的成形体不接触到空气，将其进行密封，再使用二次成形机(等静压成形机)在1.4ton/cm2的压力下进行二次成形。
烧结过程：将各成形体搬至烧结炉进行烧结，烧结在10-3Pa的真空下，在200℃和800℃的温度下各保持2小时后，以1030℃的温度烧结2小时，之后通入Ar气体使气压达到0.1MPa后，冷却至室温，获得烧结磁坯体。
加工过程：采用内圆切或电火花线切割加工烧结磁坯体，加工至器件的尺寸:18mm*39mm*50mm的长方体，其中50mm为磁化方向的长度。
晶界扩散处理：在加工后烧结磁坯体的四个非取向面都涂覆Tb氢化物扩散源粉末，在真空环境中，850℃温度保持10h，使Tb沿加工后的烧结磁坯体沿垂直于磁化方向进行晶界扩散。
热处理过程：将晶界扩散后烧结磁坯体在高纯度Ar气中，以500℃温度进行1小时热处理后，冷却至室温后取出，得到经过Tb晶界扩散处理的R-Fe-B系烧结磁体。
后处理过程：将扩散处理的R-Fe-B系烧结磁体沿磁化方向切割成若干长方体，加工的最终产品尺寸18mm*39mm*1.8mm，其中1.8mm为磁化方向的长度。
表1中实施例1.1-1.16和对比例1.1-1.7都是采用实施例1的方法制备烧结坯体，且它们后续晶界扩散处理、热处理过程以及扩散源的用量一致，区别仅在于使用的原料组分中不同，因此导致得到的烧结坯体的组分不同，制得的烧结磁体直接进行磁性能检测，评定其磁特性。各实施例和各对比例烧结坯体的组分如表1所示，各实施例和各对比例烧结磁体评价结果如表2中所示。
表1实施例1.1-1.16和对比例1.1-1.7烧结坯体的组分(wt％)
Figure BDA0002907645420000081
Figure BDA0002907645420000091
表2实施例1.1-1.16和对比例1.1-1.7烧结磁体的性能评价
Figure BDA0002907645420000092
Figure BDA0002907645420000101
从表1-2可以看出，对比例1.1和实施例1.1-1.4相比，对比例1.1的B元素因其含量高于0.96wt％，无法形成足量的亚稳定相，抑制HR在垂直磁化方向上的扩散，导致磁体性能明显下降，抗热退磁能力严重不足；而对比例1.2和实施例1.1-1.4相比，B元素的含量虽然较低，HR的扩散效果也得到了提升，但是存在2-17软磁相析出现象造成抗热退磁能力下降。因此，B元素含量需要控制在合理范围内，才能提高HR在垂直磁化方向上的扩散同时，提高抗热退磁能力。
对比例1.3、1.5、1.6、1.7中，Al、Ga、Cu三种元素之和即M的含量小于0.3wt％，由于M含量过少，常规晶界富稀土相无法促进HR的非取向扩散。对比例1.4中，Al、Ga、Cu三种元素之和即M的含量超过1.2wt％，过量的M元素会进入2-14-1主相，引起磁体性能的劣化。因此，对于M元素含量来说，其含量控制在0.3wt％-1.2wt％，既能强化的非取向扩散效果，又能显著提升烧结磁体抗热退磁能力。
实施例2
原料配制过程：准备纯度99.5％的Nd，工业用Fe-B，工业用纯Fe，纯度99.9％的Co、Zr，纯度99.5％的Al、Cu、Ga、Ti，以质量百分比wt％配制。
熔炼过程：取配制好的原料放入氧化铝制的坩埚中，在高频真空感应熔炼炉中在10-3Pa的真空中以1450℃的温度进行真空熔炼。
铸造过程：在真空熔炼后的熔炼炉中通入Ar气体使气压达到3万Pa后，使用单辊急冷法进行铸造，以104℃/秒的冷却速度获得急冷合金，将急冷合金在500℃进行120分钟的保温热处理，然后冷却到室温。
氢破粉碎过程：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99.5％的氢气至压力0.08MPa，放置2小时后，边抽真空边升温，在650℃的温度下抽真空，之后进行冷却，取出氢破粉碎后的粉末。
微粉碎工序：在氧化气体含量100ppm以下的氮气气氛下，在粉碎室压力为0.42MPa的压力下对氢破粉碎后的粉末进行100min的气流磨粉碎，得到细粉。
在气流磨粉碎后的粉末中添加硬脂酸锌，硬脂酸锌的添加量为混合后粉末重量的0.2％，再用V型混料机充分混合。
磁场成形过程：使用直角取向型的磁场成型机，在1.8T的取向磁场中，在0.4ton/cm2的成型压力下，将上述添加了硬脂酸锌的粉末一次成形成边长为50mm的立方体，一次成形后在0.2T的磁场中退磁。
为使一次成形后的成形体不接触到空气，将其进行密封，再使用二次成形机(等静压成形机)在1.4ton/cm2的压力下进行二次成形。
烧结过程：将各成形体搬至烧结炉进行烧结，烧结在10-3Pa的真空下，在300℃和600℃的温度下各保持2小时后，以920℃的温度烧结2小时，之后通入Ar气体使气压达到0.1MPa后，冷却至室温，获得烧结磁坯体。
加工过程：采用内圆切或电火花线切割加工烧结磁坯体，加工至器件的尺寸:18mm*39mm*50mm的长方体，其中50mm为取向方向的厚度。
晶界扩散处理：在加工后的烧结磁坯体四个非取向面施加含Tb的扩散源，在真空或Ar气氛环境中，880℃温度保持8h，使Tb沿加工后的烧结磁坯体上垂直于磁化方向进行晶界扩散。施加扩散源的方式：含Tb的扩散源为合金靶，通过物理气相沉积方式在非取向面沉积并形成含Tb的薄膜。
热处理过程：将晶界扩散后烧结磁坯体在高纯度Ar气中，以600℃温度进行1小时热处理后，冷却至室温后取出，得到经过Tb晶界扩散处理的R-Fe-B系烧结磁体。
后处理过程：将扩散处理的R-Fe-B系烧结磁体沿磁化方向切割成若干长方体，加工的最终产品尺寸18mm*39mm*1.8mm，其中1.8mm为取向方向的厚度。
表3中各实施例都是采用实施例2的方法制备烧结坯体且组分都相同，它们的区别仅在于进行晶界扩散时，采用的扩散源不同但各种扩散源中Tb元素的总含量相同。其中实施例2.4中，M的含量为25wt％，HR的含量为75wt％。各实施例烧结坯体的组分如表3所示，实施例2.1-2.4烧结磁体评价结果如表4所示。
表3实施例2.1-2.4烧结坯体的组分(wt％)
元素 Nd B Al Ga Cu Ti Co Zr Fe
烧结磁体 30.5 0.92 0.08 0.2 0.12 0.1 0.8 0.1 余量
表4实施例2.1-2.4烧结磁体的性能评价
Figure BDA0002907645420000121
通过观察发现，实施例2.4的烧结磁体中，HR在烧结磁体上垂直于磁化方向的扩散效果显著增强，磁体抗热退磁能力大幅提升。这是因为，HR-M合金中的M元素对HR元素沿垂直于磁化方向由磁体表面向内部扩散起到有效的辅助作用，有效解决重稀土晶界扩散各向异性问题。
实施例3
本实施例中烧结坯体的制备方法与实施例2.4相同，即进行晶界扩散时，采用的是HR-M合金作为扩散源。以下各实施例之间的区别仅在于，HR-M合金中HR含量和M含量不同且只向其中一个非取向面A1施加扩散源，各个扩散中Tb元素的总含量相同。各实施例扩散源的组分如表5所示，实施例3.1-3.6烧结磁体评价结果如表6所示。
表5实施例3.1-3.6扩散源的组分(wt％)
序号 Tb Al Cu Ga
实施例3.1 98.5 0.5 0.5 0.5
实施例3.2 95 5 0 0
实施例3.3 95 0 5 0
实施例3.4 95 0 0 5
实施例3.5 70 10 10 10
实施例3.6 50 20 15 15
表6实施例3.1-3.6烧结磁体的性能评价
Figure BDA0002907645420000122
Figure BDA0002907645420000131
从实施例2，已经得知M对HR元素沿垂直于磁化方向上由表面向内部扩散起到有效的辅助作用。将其结合表5和表6，可以发现，实施例3.1的扩散源只增加了少量的M元素，因此其相较于实施例2.1，HR在烧结磁体内垂直于磁化方向的扩散效果只有细微的提升；实施例3.2-3.5中M含量合适，Tb内垂直于磁化方向的扩散效果提升更为显著；但是，实施例3.6则因M含量过高，导致HR浓度被严重稀释且大量M元素会进入主相晶粒内部，造成主相晶粒的内禀磁性能有所降低，抗热退磁能力也有所下降。
上述实施例仅用于对本发明所提供的技术方案进行解释，并不能对本发明进行限制，凡是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，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种R-Fe-B系烧结磁体，其特征在于，所述R-Fe-B系烧结磁体是由R-Fe-B系烧结坯体经HR晶界扩散处理得到，所述R-Fe-B系烧结坯体含有R2Fe14B型主相，并至少包括如下成分：28wt％-33wt％的R，所述R为包括Nd的至少一种稀土元素；
0.83wt％-0.96wt％的B；
0.3wt％-1.2wt％的M，所述M选自Al、Cu、Ga、Bi、Sn、Pb、In中的至少一种；
以及65.2wt％-70.5wt％的Fe、或Fe和Co；
所述HR是选自Dy、Tb、Ho、Er、Tm、Y、Yb、Lu、Gd中的至少一种；
所述R-Fe-B系烧结坯体具有磁化方向及若干表面，与磁化方向垂直的表面为取向面，除取向面外的表面为非取向面；向所述R-Fe-B系烧结坯体的至少一个非取向面施加含HR的扩散源，使HR沿所述R-Fe-B系烧结坯体垂直于磁化方向进行晶界扩散，施加所述扩散源的非取向面为扩散面；
沿扩散方向，与扩散面距离越近的点的HR含量越高，与扩散面距离不超过500μm的任意两点的HR含量的比值为0.1-1.0。
2.根据权利要求1所述的R-Fe-B系烧结磁体，其特征在于，沿所述扩散方向，与扩散面距离不超过500μm的任意两点的HR含量的比值为0.2-1.0。
3.根据权利要求1所述的R-Fe-B系烧结磁体，其特征在于，沿磁化方向，任意两点的HR含量的比值为0.7-1.0。
4.根据权利要求1所述的R-Fe-B系烧结磁体，其特征在于，所述烧结坯体还包括0.05wt％-2.5wt％的T，所述T选自Zn、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sb、Hf、Ta、W、O、C、N、S、F、P中的至少一种元素。
5.根据权利要求1所述的R-Fe-B系烧结磁体，其特征在于，所述M选自Ga、Al、Cu的至少一种，所述Ga、Al、Cu的含量之和为0.3wt％-0.8wt％。
6.根据权利要求1所述的R-Fe-B系烧结磁体，其特征在于，所述HR晶界扩散的扩散源为HR金属、氧化HR、氢氟化HR、氟化HR、氢化HR、氟氧化HR、HR-M合金中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的R-Fe-B系烧结磁体，其特征在于，在所述扩散源为HR-M合金中，所述M的含量为2wt％以上且30wt％以下，所述HR的含量为70wt％以上且98wt％以下。
8.根据权利要求1-7任一项所述的R-Fe-B系烧结磁体，其特征在于，所述R-Fe-B系烧结坯体为方形坯体。
9.权利要求1-8任一项所述的R-Fe-B系烧结磁体的HR晶界扩散处理方法，其特征在于，所述R-Fe-B系烧结坯体包括磁化方向及若干表面，与磁化方向垂直的表面为取向面，除取向面外的表面为非取向面；向所述R-Fe-B系烧结坯体的至少一个非取向面施加含HR的扩散源，使HR沿所述R-Fe-B系烧结坯体垂直于磁化方向进行晶界扩散，然后进行热处理。
10.根据权利要求9所述的R-Fe-B系烧结磁体的HR晶界扩散处理方法，其特征在于，所述R-Fe-B系烧结坯体为方形坯体，向所述R-Fe-B系烧结坯体的四个非取向面施加含HR的扩散源。
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