CN112908672B - 一种R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法 - Google Patents

一种R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种R‑Fe‑B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法,包括R‑Fe‑B烧结坯体、以及含HR和M的扩散源;所述R‑Fe‑B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烧结坯体的至少一个非取向面施加所述扩散源,使得HR沿所述R‑Fe‑B烧结坯体垂直于磁化方向进行晶界扩散,之后热处理制得所述R‑Fe‑B系烧结磁体;所述扩散源中,M的含量为2wt%以上且30wt%以下。该方法制得的烧结磁体不受坯体基体成分和各向异性材料不同方向晶界扩散效果限制,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。

Description

一种R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法
技术领域
本发明涉及稀土永磁材料技术领域,特别是涉及一种R-Fe-B系稀土烧结磁铁的晶界扩散处理方法及其磁体。
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c轴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,采用重稀土金属、氧化物、氟化物、氢化物及普通合金作为扩散源,垂直于c轴方向HR向磁体内部扩散的速率被显著抑制,并且大量HR进入主相晶粒内部,无法对磁体的矫顽力起到有效的强化作用。
发明内容
鉴于上述情况,本发明提供R-Fe-B系稀土烧结磁铁的晶界扩散处理方法,该方法制得的烧结磁体便于加工,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系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法,包括R-Fe-B烧结坯体、以及含HR和M的扩散源;所述R-Fe-B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烧结坯体的至少一个非取向面施加所述扩散源,使得HR沿所述R-Fe-B烧结坯体垂直于磁化方向进行晶界扩散,之后热处理制得所述R-Fe-B系烧结磁体;
所述R为稀土元素并至少包括Nd,所述HR是选自Dy、Tb、Ho、Er、Tm、Y、Yb、Lu、Gd中的至少一种,所述M选自Al、Cu、Ga、Bi、Sn、Pb、In中的至少一种;所述扩散源中,所述M的含量为2wt%以上且30wt%以下。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述扩散源包括HR、M和T,所述T选自Fe、Co、Ni中的至少一种。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述扩散源中所述HR的含量为60wt%以上,所述M的含量为2wt%以上且30wt%以下,余量为T。
在上述技术方案的基础上,进一步的,施加所述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。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R-Fe-B系烧结坯体中,所述R的含量为28wt%-33wt%,所述Fe、Fe和Co的含量为65.2wt%-70.5wt%,所述B的含量为0.83wt%-0.96wt%。其中,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%。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述扩散源为合金靶,所述施加扩散源的方法为物理气相沉积。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述扩散源为附着薄膜的耐高温载体,所述薄膜含HR、M和T,所述耐高温载体选自Mo、W、Nb、Ta、Ti、Hf、Zr、V、Re的周期表IVB族、VB族、VIB或VIIB族的一种金属或者上述材料的合金制成。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述R-Fe-B系烧结坯体还包括0.05wt%-20wt%的T`,所述T`选自Al、Cu、Ga、Co、Si、Zn、Ti、V、Cr、Mn、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sb、Hf、Ta、W、O、C、N、S、F、P中的至少1种元素。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述R-Fe-B烧结坯体为方形坯体,所述扩散源施加于四个非取向面。
本还发明公开了一种采用经过上述晶界处理方法制得的R-Fe-B系稀土烧结磁铁。
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系烧结磁体的与扩散面另一平面示意图;
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。
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b为距离面A1为500μm的点且a、b两点的连线与扩散方向平行,记点a和点b连线1/3、2/3的位置为点c、d。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系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法,包括R-Fe-B烧结坯体、以及含HR和M的扩散源;所述R-Fe-B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烧结坯体的至少一个非取向面施加所述扩散源,使得HR沿所述R-Fe-B烧结坯体垂直于磁化方向进行晶界扩散,之后热处理制得所述R-Fe-B系烧结磁体;
所述R为稀土元素并至少包括Nd,所述HR是选自Dy、Tb、Ho、Er、Tm、Y、Yb、Lu、Gd中的至少一种,所述M选自Al、Cu、Ga、Bi、Sn、Pb、In中的至少一种;所述扩散源中,所述M的含量为2wt%以上且30wt%以下,具体可为扩散源包括30wt%的M和70wt%的HR,或包括20wt%的M和80wt%的HR,或包括10wt%的M和90wt%的HR。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述扩散源包括HR、M和T,所述T选自Fe、Co、Ni中的至少一种。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述扩散源中所述HR的含量为60wt%以上,所述M的含量为2wt%以上且30wt%以下,余量为T,具体可为HR为90wt%、M为5wt%、T为5wt%,或HR为80wt%、M为10wt%、T为10wt%,或HR为60wt%、M为20wt%、T为20wt%,或HR为70wt%、M为20wt%、T为10wt%。
在上述技术方案的基础上,进一步的,施加所述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。
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。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R-Fe-B系烧结坯体中,所述R的含量为28wt%-33wt%,所述Fe或Fe和Co的含量为65.2wt%-70.5wt%,所述B的含量为0.83wt%-0.96wt%。其中,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%。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述扩散源为合金靶,所述施加扩散源的方法为物理气相沉积。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述扩散源为附着薄膜的耐高温载体,所述薄膜含HR、M和T,所述耐高温载体选自Mo、W、Nb、Ta、Ti、Hf、Zr、V、Re的周期表IVB族、VB族、VIB或VIIB族的一种金属或者上述材料的合金制成。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述R-Fe-B系烧结坯体还包括0.05wt%-20wt%的T`,所述T`选自Al、Cu、Ga、Co、Zn、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sb、Hf、Ta、W、O、C、N、S、F、P中的至少1种元素。
在上述技术方案的基础上,进一步的,所述R-Fe-B烧结坯体为方形坯体,所述扩散源施加于四个非取向面。
本还发明公开了一种采用经过上述晶界处理方法制得的R-Fe-B系稀土烧结磁铁。
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。
本发明中,对于R-Fe-B烧结坯体的制备方法中没有特别地限定,可以根据本领域技术人员的目的而适当选择,以下列举R-Fe-B烧结坯体的其中一种制备方法。
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、Si、Zn、Cr、Mn、Ge、Zr等任意一种,具体可根据组分选择,组分采用质量百分比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为磁化方向的厚度。
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
取一R-Fe-B烧结坯体,这些坯体的制备方法采用上文提及的方法,R-Fe-B烧结坯体的具体组分详见表1。
表1实施1烧结坯体组分(wt%)
Nd Pr B Co Zr Mn Fe
24 6 0.9 1 0.15 0.15 余量
晶界扩散处理:将上述R-Fe-B烧结坯体的四个非取向面都施加含HR的扩散源,在Ar气氛环境中,850℃温度保持10h,使HR沿加工后的烧结磁坯体沿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为磁化方向的厚度。
表2中实施例1.1-1.6和对比例1.1-1.4采用了相同组分的坯体和晶界扩散方法,其区别主要在于所使用的扩散源组分不同。各实施例扩散源的组分如表2所示将晶界扩散处理后制得的烧结磁体直接进行磁性能检测,评定其磁特性如表3所示。
表2实施例1.1-1.6和对比例1.1-1.4的扩散源组分(wt%)
序号 Tb Al Cu Ga
对比例1.1 100 0 0 0
对比例1.2 99 1 0 0
实施例1.1 98 1 1 0
实施例1.2 95 2 1 2
实施例1.3 85 5 5 5
实施例1.4 80 8 7 5
实施例1.5 80 10 10 0
实施例1.6 70 10 10 10
对比例1.3 65 10 10 15
对比例1.4 60 15 10 15
表3实施例1.1-1.6和对比例1.1-1.4的烧结磁体的性能评价
从表2和3可以看出,对比例1.1中只含有HR,HR在垂直磁化方向上的扩散效果收效甚微;而对比例1.2-1.4和实施例1.1-1.6都引入M元素,M元素能有效降低晶界富稀土相熔点,对HR在非取向方向扩散起到良好的辅助作用,提高了HR在垂直磁化方向上的扩散效果;由于对比例1.2中M含量较少,扩散效果无法符合预期;如实施例1.1显示,当M含量提升至2wt%,HR在垂直磁化方向上扩散才能得到较为明显的提升;从对比例1.3、1.4和实施例1.1-1.6来看,对比例1.3、1.4中M含量超过30wt%,两个对比例中M含量过高会严重稀释HR浓度,并且大量M元素会进入主相晶粒内部,造成主相晶粒的内禀磁性能降低,烧结磁体的抗热退磁能力也有一定程度的下降。因此,扩散源中,M的含量控制2wt%以上且30wt%以下,既能强化的垂直磁化方向上的扩散效果,又能显著提升烧结磁体抗热退磁能力。
实施例2
取一R-Fe-B烧结坯体,这些坯体的制备方法采用上文提及的方法,R-Fe-B烧结坯体的具体组分与实施例1相同。
含HR的扩散源粉末的制备:(1)在室温下将放置含HR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0.2MPa,放置2小时后,边抽真空边升温,在400℃的温度下抽真空,之后进行冷却,取出氢破粉碎后的粉末。(2)在氧化气体含量10ppm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气流磨粉碎,得到细粉即为含HR的扩散源粉末。
晶界扩散处理:将上述R-Fe-B烧结坯体的一个非取向面都涂覆含HR的扩散源粉末,在Ar气氛环境中,850℃温度保持10h,使HR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为磁化方向的厚度。
表4中实施例2.1-1.7和对比例2.1-2.6采用了相同组分的坯体和晶界扩散方法,其区别主要在于所使用的HR合金组分不同导致扩散源组分不同,但它们的Tb的重量相同,另外扩散源粉末的制备方法包括使用的设备和时间都一致。各实施例扩散源的组分如表4所示将晶界扩散处理后制得的烧结磁体直接进行磁性能检测,评定其磁特性如表5所示。
表4实施例2.1-2.7和对比例2.1-2.6的含HR合金组分(wt%)
序号 Tb Al Cu Ga Fe Co Ni
实施例2.1 95 0 0 2 1 1 1
实施例2.2 90 1 1 1 5 1 1
实施例2.3 85 1 2 3 3 3 3
实施例2.4 75 2 3 4 5 5 6
实施例2.5 70 5 5 5 5 5 5
实施例2.6 65 6 5 6 6 6 6
实施例2.7 60 10 10 10 4 3 3
对比例2.1 98 0 0 0 1 1 0
对比例2.2 63 5 15 15 1 1 0
对比例2.3 60 1 0 0 10 10 19
对比例2.4 50 5 5 10 10 10 10
对比例2.5 25 10 15 10 10 15 15
对比例2.6 85 5 5 5 0 0 0
表5实施例2.1-2.7和对比例2.1-2.6的烧结磁体的性能评价
通过表4和表5发现,对比例2.1和2.3加入T元素但未添加M元素,在无M元素的辅助下,HR在垂直于磁化方向上的扩散受到严重制约。对比例2.4、2.5中HR含量较少,稀释了HR浓度,而且大量M元素会进入主相晶粒内部,造成主相晶粒的内禀磁性能降低,影响磁体抗热退磁能力;同样的,对比例2.2因M元素含量过多,存在M元素会进入主相晶粒内部的情况。相较于实施例1.3,对比例2.6的HR在垂直于磁化方向上扩散效果相对较差,这是因为只包含HR和M两种元素,两种元素制成的合金的破碎效果较差,扩散源粉末粒度较大导致扩散效果和磁体抗热退磁能力小幅度的下降。而实施例2.1-2.6具有较高的扩散效果和磁体抗热退磁能力,这是因为适当T元素的加入可以有效改善扩散源的破碎效果,获得粒度更细、分布均匀的扩散源粉体,通过涂覆在磁体表面形成均匀分布且与磁体接触良好的扩散源涂层。
实施例三
取6组R-Fe-B烧结坯体,这些坯体的制备方法采用上文提及的方法,其主要区别仅在于他们采用的组分不一样,导致各个述R-Fe-B烧结坯体的组分有所区别,具体详见表6。
表6实施例3.1-3.6各烧结坯体组分(wt%)
序号 Nd B Al Ga Cu Ti Co Zr Fe
实施例3.1 30.5 1.00 0.08 0.1 0.12 0.1 0.8 0.1 余量
实施例3.2 30.5 0.96 0.08 0.1 0.12 0.1 0.8 0.1 余量
实施例3.3 30.5 0.82 0.08 0.1 0.12 0.1 0.8 0.1 余量
实施例3.4 30.5 0.88 0.08 0.1 0.12 0.1 0.8 0.1 余量
实施例3.5 30.5 0.83 0.08 0.1 0.12 0.1 0.8 0.1 余量
实施例3.6 30.5 0.80 0.08 0.1 0.12 0.1 0.8 0.1 余量
晶界扩散处理:将上述R-Fe-B烧结坯体的四个非取向面都施加含HR的扩散源,在Ar气氛环境中,880℃温度保持9h,使HR沿加工后的烧结磁坯体沿垂直于磁化方向进行晶界扩散。施加扩散源的方式:含HR扩散源的薄膜附着于耐高温载体中,所述耐高温载体采用含Mo的合金制成,将耐高温载体贴附于R-Fe-B烧结坯体的非取向面,其中含HR扩散源的薄膜一侧朝向烧结坯体。含HR扩散源的薄膜的成分:60wt%的Tb,20wt%的Al,10wt%的Ga,10wt%的Cu。
后处理过程:将扩散处理的R-Fe-B系烧结磁体沿C轴切割成若干长方体,加工的最终产品尺寸18mm*39mm*1.8mm,其中1.8mm为磁化方向的厚度。
实施例3.1-3.6的晶界扩散处理方法都一致。将晶界扩散处理后制得的烧结磁体直接进行磁性能检测,评定其磁特性如表7所示。
表7实施例3.1-3.6的烧结磁体的性能评价
从表6和7可以发现,实施例3.1中B的含量过高,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;实施例3.6中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;实施例3.2-3.5中B元素的含量控制在0.83wt%-0.96wt%之间,起到提高HR在垂直磁化方向上的扩散同时,提高抗热退磁能力。
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 (9)

1.一种R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法,其特征在于:包括R-Fe-B烧结坯体、以及含HR和M的扩散源;所述R-Fe-B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烧结坯体的至少一个非取向面施加所述扩散源,使得HR沿所述R-Fe-B烧结坯体垂直于磁化方向进行晶界扩散,之后热处理制得所述R-Fe-B系烧结磁体;所述R-Fe-B系烧结坯体中,所述B的含量为0.83wt%-0.96wt%;
所述R-Fe-B烧结坯体的制备方法包括以下步骤:将所述R-Fe-B烧结坯体的原料成分熔融制得急冷合金;将所述急冷合金氢破粉碎和微粉碎制成细粉;将所述细粉经磁场成型法、烧结即得所述R-Fe-B烧结坯体;
所述R为稀土元素并至少包括Nd,所述HR是选自Dy、Tb、Ho、Er、Tm、Y、Yb、Lu、Gd中的至少一种,所述M选自Al、Cu、Ga、Bi、Sn、Pb、In中的至少一种;所述扩散源中,所述M的含量为2wt%以上且30wt%以下;
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内的任意两点的HR含量的比值为0.1-1.0。
2.根据权利要求1所述R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法,其特征在于:所述扩散源包括HR、M和T,所述T选自Fe、Co、Ni中的至少一种。
3.根据权利要求2所述R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法,其特征在于:所述扩散源中所述HR的含量为60wt%以上,所述M的含量为2wt%以上且30wt%以下,余量为T。
4.根据权利要求1所述R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法,其特征在于:所述R-Fe-B系烧结坯体中,所述R的含量为28wt%-33wt%,所述Fe、或Fe和Co的含量为65.2wt%-70.5wt%。
5.根据权利要求1所述R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法,其特征在于:所述扩散源为合金靶,施加所述扩散源的方法为物理气相沉积。
6.根据权利要求1所述R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法,其特征在于:所述扩散源为附着薄膜的耐高温载体,所述薄膜含HR、M和T,所述耐高温载体选自Mo、W、Nb、Ta、Ti、Hf、Zr、V、Re的周期表IVB族、VB族、VIB或VIIB族的一种金属或者上述材料的合金制成。
7.根据权利要求4所述R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法,其特征在于:所述R-Fe-B系烧结坯体还包括0.05wt%-20wt%的T`,所述T`选自Al、Cu、Ga、Co、Zn、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sb、Hf、Ta、W、O、C、N、S、F、P中的至少1种元素。
8.根据权利要求1所述R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法,其特征在于:所述R-Fe-B烧结坯体为方形坯体,所述扩散源施加于四个非取向面。
9.一种R-Fe-B系稀土烧结磁体,其特征在于:使用权利要求1-8任一项所述R-Fe-B系稀土烧结磁体的晶界扩散处理方法制得。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115732152A (zh) * 2021-08-27 2023-03-03 福建省长汀金龙稀土有限公司 一种晶界扩散材料、钕铁硼磁体及其制备方法和应用
CN116403792A (zh) * 2021-12-28 2023-07-07 福建省长汀金龙稀土有限公司 一种晶界扩散材料、r-t-b磁体及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101939804A (zh) * 2008-12-04 2011-01-05 信越化学工业株式会社 Nd基烧结磁体及其制造方法
CN103227022A (zh) * 2006-03-03 2013-07-31 日立金属株式会社 R-Fe-B系烯土类烧结磁铁
CN103329220A (zh) * 2011-01-19 2013-09-25 日立金属株式会社 R-t-b系烧结磁体
CN104715877A (zh) * 2013-12-16 2015-06-17 北京中科三环高技术股份有限公司 一种稀土永磁体及其制造方法
CN109003802A (zh) * 2018-08-14 2018-12-14 中钢集团安徽天源科技股份有限公司 一种晶界扩散制备低成本高性能大块钕铁硼磁体的方法
CN110070986A (zh) * 2016-09-26 2019-07-30 厦门钨业股份有限公司 一种R-Fe-B系稀土烧结磁铁的晶界扩散方法、HRE扩散源及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015228431A (ja) * 2014-06-02 2015-12-17 インターメタリックス株式会社 RFeB系磁石及びRFeB系磁石の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103227022A (zh) * 2006-03-03 2013-07-31 日立金属株式会社 R-Fe-B系烯土类烧结磁铁
CN101939804A (zh) * 2008-12-04 2011-01-05 信越化学工业株式会社 Nd基烧结磁体及其制造方法
CN103329220A (zh) * 2011-01-19 2013-09-25 日立金属株式会社 R-t-b系烧结磁体
CN104715877A (zh) * 2013-12-16 2015-06-17 北京中科三环高技术股份有限公司 一种稀土永磁体及其制造方法
CN110070986A (zh) * 2016-09-26 2019-07-30 厦门钨业股份有限公司 一种R-Fe-B系稀土烧结磁铁的晶界扩散方法、HRE扩散源及其制备方法
CN109003802A (zh) * 2018-08-14 2018-12-14 中钢集团安徽天源科技股份有限公司 一种晶界扩散制备低成本高性能大块钕铁硼磁体的方法

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