CN115798853A - 一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法，该磁体包括主相和晶界相，磁体表层的晶粒平均尺寸与磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.05～1.35；其中，所述磁体表层是指距磁体表面的距离为35μm以下的区域；所述磁体中心区域是指距磁体表面的距离为500μm以上的区域。该烧结钕铁硼磁体的最大磁能积(BH)max与内禀矫顽力HcJ的数值之和大于80；且剩磁Br＞13KGs；所述最大磁能积(BH)max的单位为MGOe，所述内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。

Description

一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法

技术领域

本公开涉及稀土磁体领域，具体地，涉及一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法。

背景技术

烧结钕铁硼磁体因其具有优异的综合磁性能，广泛应用于电子信息、医疗、交通运输、风力发电、航空航天等领域，且近年来随着我国大力发展清洁、绿色新能源相关规划及政策的推行，烧结钕铁硼磁体作为新能源产业链中的关键一环，其市场需求量不断增加，尤其是随着高速马达的发展以及在电动汽车领域的应用。

目前的烧结钕铁硼磁体提高磁体综合性能，通常采用两种方式：

一种方式为可在熔炼时配合原料添加重稀土元素Dy(Tb)，主相中的轻稀土元素(以Nd和Pr为主)被重稀土元素Dy(Tb)置换，通过提高晶粒各向异性场来提升矫顽力。CN103887028A公开了通过控制成分配方，在原料熔炼中添加2.0-13.5wt％的Dy和Tb元素，同时控制工艺条件，优化边界富稀土相和微观组织结构，从而获得(BH)max(MGOe)+HcJ(KOe)≥70的超高性能烧结钕铁硼磁体。

另一种方式为晶界扩散工艺，该工艺不仅能够保证磁体的剩磁，同时能够采用更低含量的重稀土制备出同传统直接合金化法制备的相同矫顽力的磁体，还能大幅提高磁体的综合磁性能。但是，目前的晶界扩散工艺主要依靠浓度梯度驱动重稀土扩散，由于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，导致扩散的有效扩散深度有限，且容易导致重稀土元素含量分布不均匀，进而影响磁体综合磁性能；同时由于扩散驱动力不足，对处理样品的尺寸要去严格，一般只能处理厚度小于5mm的薄片磁体。

因此，需要寻求一种晶界扩散方法，能够增加扩散深度，提高重稀土的利用率，克服目前晶界扩散工艺的局限性，同时显著提高磁体的综合磁性能。

发明内容

本公开的目的是提供一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法，该方法能够促进晶界扩散工艺中重稀土元素向烧结磁体的中心区域扩散，进一步提高烧结钕铁硼磁体的综合磁性能。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种烧结钕铁硼磁体，该磁体包括主相和晶界相，磁体表层的晶粒平均尺寸与磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.05～1.35；

其中，所述磁体表层是指距磁体表面的距离为35μm以下的区域；所述磁体中心区域是指距磁体表面的距离为500μm以上的区域；

所述烧结钕铁硼磁体中含有29.2-32.5wt％的R、0.87-0.93wt％的B、0.3-0.55wt％的Ga、0.10-0.65wt％的M以及余量的T；

其中，R为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu，以所述烧结钕铁硼磁体的总重量为基准，RE的含量为0.5～6.5wt％，RE为Dy和/或Tb；

M选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；

T为Fe，或者为Fe和Co的混合物，其中，T中的Fe的含量为80wt％以上。

可选地，所述晶界相包括三角区晶界相；所述三角区晶界相中，小面积三角区晶界相的个数占所有所述三角区晶界相总数的80％以上；所述小面积三角区晶界相为面积小于2.5μm²的三角区晶界相。

可选地，该烧结钕铁硼磁体的最大磁能积(BH)max与内禀矫顽力HcJ的数值之和大于80；且剩磁Br＞13KGs；所述最大磁能积(BH)max的单位为MGOe，所述内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。

可选地，所述磁体表层的晶粒平均尺寸与所述磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.13～1.35；所述烧结钕铁硼磁体中O的含量低于600ppm。

本公开第二方面提供一种制备烧结钕铁硼磁体的方法，该方法包括如下步骤：

S1、制备烧结钕铁硼磁体基材；

S2、在所述烧结钕铁硼磁体基材表面附着含有RE的扩散源，然后进行晶界扩散处理和回火处理；RE为Dy和/或Tb；

其中，所述晶界扩散处理包括初始扩散热处理和N级扩散工艺段，N≥1，每级所述扩散工艺段依次包括：高温扩散热处理和低温扩散热处理；

所述初始扩散热处理的条件包括：温度为800～980℃，时间为6～12h；

所述低温扩散热处理的条件包括：温度为850～950℃，时间为6～12h；

所述高温扩散热处理的温度低于所述烧结处理的温度，且比所述低温扩散热处理的温度高50～200℃，时间为2～8h；

步骤S1得到的烧结钕铁硼磁体基材包含28.9-32.5wt％的R、0.87-0.93wt％的B、0.3-0.55wt％的Ga、0.10-0.65wt％的M以及余量的T；

其中，R为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu，以所述烧结钕铁硼磁体基材的总重量为基准，RE的含量为0.5～6.5wt％，RE为Dy和/或Tb；

M选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；

T为Fe，或者为Fe和Co的混合物，其中，T中的Fe的含量为80wt％以上。

可选地，在步骤S1中，采用如下步骤制备所述烧结钕铁硼磁体基材：

S01、将合金原料置于真空感应炉中熔炼和浇铸，得到合金速凝片；

S02、将所述合金速凝片进行氢破碎处理后，得到合金氢化粉；

S03、将所述合金氢化粉进行微粉碎处理后，得到合金微粉；

S04、将所述合金微粉置于磁场中进行取向成型处理后，将得到的成型的压坯在真空环境下进行烧结处理和机械加工处理，得到所述烧结钕铁硼磁体基材。

可选地，在S01步骤中通过双合金法制备R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片和R2-T2-M2辅合金速凝片；

所述R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片包含28.9-32.5wt％的R1、0.87-0.93wt％的B、0.3-0.55wt％的Ga、0.10-0.65wt％的M1和余量的T1；

其中，R1为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu；M1选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；T1为Fe或者为Fe和Co的混合物；

所述R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片中RE1的含量为0.5-5.2wt％，RE1为Dy和/或Tb；

所述R2-T2-M2辅合金速凝片包含60-85wt％的R2、3.0-6.0wt％的M2以及余量的T2；

其中，R2选自Nd、Pr、Dy和Tb中的一种或几种，M2选自Ga、Cu和Al中的至少一种；T2为Fe、或者为Fe和Co的混合物；

所述R2-T2-M2辅合金速凝片中RE2的含量为0-80wt％，RE2为Dy和/或Tb；

所述R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片和所述R2-T2-M2辅合金速凝片的厚度各自独立地为0.13-0.46mm。

可选地，在步骤S02中，所述合金氢化粉的制备方法包括：

将R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片进行氢破碎处理后得到主合金氢化粉，将R2-T2-M2辅合金速凝片进行氢破碎处理后得到辅合金氢化粉，再将主合金氢化粉和辅合金氢化粉混合，得到所述合金氢化粉；

在所述合金氢化粉中，所述主合金氢化粉的质量含量为95％以上，所述辅合金氢化粉的质量含量为5％以下。

可选地，所述高温扩散热处理的温度为烧结温度的96％-99％；所述含有RE的扩散源包括RE的氧化物、RE的氟化物、RE的单质或RE的合金的一种或几种；

所述含有RE的扩散源中，RE的含量为60-100wt％。

本公开第三方面提供第二方面所述的方法制备的烧结钕铁硼磁体，该烧结钕铁硼磁体的最大磁能积(BH)max与内禀矫顽力HcJ的数值之和大于80；且剩磁Br＞13KGs；所述最大磁能积(BH)max的单位为MGOe，所述内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。

通过上述技术方案，本公开的烧结钕铁硼磁体中的小面积三角区晶界相含量高，磁体的矫顽力和剩磁提高；并且磁体表层的晶粒尺寸较大，有利于削弱磁体表层区域受去磁耦合作用的影响，在不降低表层矫顽力的基础上，使更多的重稀土元素向中心扩散，形成更厚的高矫顽力区域，改善整体的矫顽力分布。本公开的烧结钕铁硼磁体具有相对均衡的剩磁和内禀矫顽力，是最大磁能积和内禀矫顽力之和进一步增大的高性能磁体。

本公开的制备方法采用包括N级扩散工艺段的扩散热处理，其中低温扩散热处理能够使得扩散源中重稀土元素沿基材晶界扩散，且有效地集中在晶界附近较窄的范围内，以提高磁体的矫顽力HcJ，降低剩磁Br的损失；高温扩散热处理过程能够在表层矫顽力不降低的基础上，使更多的重稀土元素向中心扩散，提高扩散深度，形成更厚的高矫顽力区域，改善整体的矫顽力分布。本公开的方法能够降低稀土的用量，并且操作简单，易于控制，适用于大规模量产需求的生产。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开制备烧结钕铁硼磁体的方法一种具体实施方式的晶界扩散工艺流程图。

图2是本公开制备烧结钕铁硼磁体的方法一种具体实施方式中扩散前烧结钕铁硼磁体基材的SEM图。

图3是本公开制备烧结钕铁硼磁体的方法一种具体实施方式中扩散后制备的烧结钕铁硼磁体表层的SEM图。

图4是本公开烧结钕铁硼磁体一种具体实施方式中Tb元素距离磁体表面不同深度处在晶粒及晶粒边缘+晶界相中的分布图。

图5是本公开烧结钕铁硼磁体一种具体实施方式中扩散后制备的烧结钕铁硼磁体的部分晶粒平均尺寸的测试图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开第一方面提供一种烧结钕铁硼磁体，该磁体包括主相和晶界相，磁体表层的晶粒平均尺寸与磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.05～1.35。

本公开中，“磁体表层”是指距磁体表面的距离为35μm以下的区域，可以理解的是，该区域为磁体中距离任意表面的距离在35μm以下的位置的集合。“磁体中心区域”是指距磁体表面的距离为500μm以上的区域，其中，该区域为磁体中距离任意表面的距离在500μm以上的位置的集合。

在本公开的一种具体实施方式中，烧结钕铁硼磁体中含有29.2-32.5wt％的R、0.87-0.93wt％的B、0.3-0.55wt％的Ga、0.10-0.65wt％的M以及余量的T；优选地，烧结钕铁硼磁体中含有29.2-31.5wt％的R、0.88-0.92wt％的B、0.35-0.5wt％的Ga、0.1-0.4wt％的M以及余量的T。其中，R为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu，以所述烧结钕铁硼磁体的总重量为基准，RE的含量为0.5～6.5wt％，RE为Dy和/或Tb；M选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；T为Fe，或者为Fe和Co的混合物，其中，T中的Fe的含量为80wt％以上。在本公开的一种优选的具体实施方式中，B的含量可以为0.87wt％、0.90wt％、0.91wt％、0.915wt％、0.92wt％、0.93wt％，或者为它们中任意两者之间的数值；Ga的含量可以为0.30wt％、0.35wt％、0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％，或者为它们中任意两者之间的数值；R的含量可以为29.5wt％、30.0wt％、30.5wt％、31.0wt％、31.5wt％，或者为它们中任意两者之间的数值；M的含量可以为0.10wt％、0.15wt％、0.20wt％、0.25wt％、0.30wt％、0.35wt％、0.40wt％，或者为它们中任意两者之间的数值。

上述实施方式中，烧结钕铁硼磁体中R的含量适宜，能够避免熔炼时合金液冷却的过程中析出α-Fe相，从而降低烧结钕铁硼磁体的剩磁Br和矫顽力HcJ；且避免稀土元素用量过多造成资源的浪费。烧结钕铁硼磁体中包含适宜含量的B，有利于形成R2Fe14B主相，避免生成R2T17相而导致主相的比例降低，能够进一步提高磁体的矫顽力HcJ和剩磁Br；并且能够避免在磁体晶界处形成富B相，进一步改善了磁体的磁性能。烧结钕铁硼磁体中包含适宜含量的Ga，能够进一步改善温度系数，利于增加磁体在高温下形成的R-T-Ga相，减少R2T17相，从而进一步提高矫顽力HcJ和剩磁Br。

本公开制备的烧结钕铁硼磁体的晶界相包括三角区晶界相，且小面积三角区晶界相的个数占所有三角区晶界相总数的80％以上，小面积三角区晶界相的个数的比例增加，能够提高烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力HcJ和剩磁Br；通过调整磁体表层的晶粒平均尺寸与磁体中心区域的晶粒平均尺寸之比，能够改善内禀矫顽力HcJ的分布。本公开中，“小面积三角区晶界相”为面积小于2.5μm²的三角区晶界相。

由本公开制备的烧结钕铁硼磁体的最大磁能积(BH)max与内禀矫顽力HcJ的数值之和大于80；且剩磁Br＞13KGs；磁体的最大磁能积(BH)max的单位为MGOe，内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。

在本公开的一种优选的具体实施方式中，磁体表层的晶粒平均尺寸与磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.13～1.35，例如可以为1.13、1.15、1.20、1.25、1.30、1.35，或者为它们中任意两者之间的数值。

在本公开的一种具体实施方式中，烧结钕铁硼磁体中O的含量低于600ppm，利于保持主相含量、避免出现α-Fe相，进一步提高磁体的矫顽力HcJ。

本公开第二方面提供一种制备烧结钕铁硼磁体的方法，该方法包括如下步骤：S1、制备烧结钕铁硼磁体基材；S2、在所述烧结钕铁硼磁体基材表面附着含有RE的扩散源，然后进行晶界扩散处理和回火处理；RE为Dy和/或Tb。

本公开中，步骤S1中，制备的烧结钕铁硼磁体基材的厚度可以在较大的范围内变化，具体地，烧结钕铁硼磁体基材的充磁方向的厚度为1-15mm，例如为3mm、5mm、10mm或15mm。其中，“充磁方向”指的是含重稀土元素的扩散源从烧结钕铁硼磁体基材的表面向烧结钕铁硼磁体基材内部晶界扩散的方向。重稀土元素的浓度在厚度方向具有梯度。“附着含有RE的扩散源方法”可以采用本领域常规的技术手段，例如可以采用真空蒸镀法、浸渍法、磁控溅射法、离子镀法等方式，优选采用磁控溅射法。

在本公开的一种具体实施方式中，所述晶界扩散处理包括初始扩散热处理和N级扩散工艺段，N≥1，每级所述扩散工艺段依次包括：高温扩散热处理和低温扩散热处理；所述初始扩散热处理的条件包括：温度为800～980℃，时间为6～12h；所述低温扩散热处理的条件包括：温度为850～950℃，例如可以为850℃、900℃、950℃，或者为它们中任意两者之间的数值，时间为6～12h，例如可以为8h；所述高温扩散热处理的温度低于烧结处理的温度，且比所述低温扩散热处理的温度高50～200℃，时间为2～8h；在本公开的一种优选的具体实施方式中，所述高温扩散的温度比低温扩散热处理的温度可以高50℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃，或者为它们中任意两者之间的数值。

在本公开的一种具体实施方式中，步骤S1得到的烧结钕铁硼磁体基材包含28.9-32.5wt％的R、0.87-0.93wt％的B、0.3-0.55wt％的Ga、0.10-0.65wt％的M以及余量的T；其中，R为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu，以所述烧结钕铁硼磁体基材的总重量为基准，RE的含量为0.5～6.5wt％，RE为Dy和/或Tb；M选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；T为Fe，或者为Fe和Co的混合物，其中，T中的Fe的含量为80wt％以上。

本公开采用了包括N级扩散工艺段的扩散热处理的方法，根据烧结钕铁硼磁体成分特征和性能需要，优选地，可进行N级扩散工艺段的扩散过程，例如N≥2；在本公开的一种具体实施方式中，N级扩散为2次以上，每级扩散工艺段依次包括高温扩散热处理和低温扩散热处理，优选地，在每级扩散工艺段的低温扩散热处理之前，进行附着扩散源，其中低温扩散使得扩散源中重稀土元素沿基材晶界扩散，且有效地集中在晶界附近很窄的范围内；在初始扩散热处理的基础上经过N级扩散热处理，基材磁体的表层晶粒发生一定程度的长大，更大的晶粒尺寸可以使得在磁体表层区域内所需的增加晶粒间去磁耦合作用的晶界相数量减少，因此，富集在表层晶界中的重稀土元素向磁体中心区域扩散，提高了扩散深度，形成更厚的高矫顽力区域。在不降低表层矫顽力的基础上，改善整体的矫顽力分布。同时，高温扩散过程促进更多液相生成，产生更多的液相通道，使得富集在晶界内的重稀土元素进一步向磁体中心区域扩散，提高扩散深度。

在本公开的一种具体实施方式中，步骤S2中，回火处理的条件包括：回火温度为450-690℃，例如可以为500-535℃；时间为0.5-5h，例如可以为2h；该方法还包括回火处理后进行快速冷却，将烧结体冷却至400℃以下；快速冷却速率可以为6-30℃/min，优选为8-20℃/min。上述优选的实施方式中，通过快速冷却可以有效抑制晶界相中铁磁性相的偏析，进而提高磁体的矫顽力。

在本公开的一种具体实施方式中，在步骤S1中，采用如下步骤制备所述烧结钕铁硼磁体基材：S01、将合金原料置于真空感应炉中熔炼和浇铸，得到合金速凝片；S02、将所述合金速凝片进行氢破碎处理后，得到合金氢化粉；S03、将所述合金氢化粉进行微粉碎处理后，得到合金微粉；S04、将所述合金微粉置于磁场中进行取向成型处理后，将得到的成型的压坯在真空环境下进行烧结处理和机械加工处理，得到所述烧结钕铁硼磁体基材。

在本公开的一种具体实施方式中，在S01步骤中通过双合金法制备R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片和R2-T2-M2辅合金速凝片；所述R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片包含28.9-32.5wt％的R1、0.87-0.93wt％的B、0.3-0.55wt％的Ga、0.10-0.65wt％的M1和余量的T1；其中，R1为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu；M1选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；T1为Fe或者为Fe和Co的混合物。

在本公开的一种优选的具体实施方式中，R1的含量可以为29.0wt％、29.5wt％、30.0wt％、30.5wt％、31.0wt％、31.5wt％、32.0wt％、32.5wt％，或者为它们中任意两者之间的数值；B的含量可以为0.87wt％、0.90wt％、0.91wt％、0.915wt％、0.92wt％、0.93wt％，或者为它们中任意两者之间的数值；Ga的含量可以为0.30wt％、0.35wt％、0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％，或者为它们中任意两者之间的数值。M1的含量可以为0.10wt％、0.15wt％、0.20wt％、0.25wt％、0.30wt％、0.35wt％、0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％、0.60wt％、0.65wt％，或者为它们中任意两者之间的数值。

在本公开的一种具体实施方式中，所述R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片中RE1的含量为0.5-5.2wt％，RE1为Dy和/或Tb；例如RE1的含量可以为0.5wt％、1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％、3.0wt％、3.5wt％、4.0wt％、4.5wt％、5.0wt％，或者为它们中任意两者之间的数值。

在本公开的一种具体实施方式中，所述R2-T2-M2辅合金速凝片包含60-85wt％的R2、3.0-6.0wt％的M2以及余量的T2；其中，R2选自Nd、Pr、Dy和Tb中的一种或几种，M2选自Ga、Cu和Al中的至少一种；T2为Fe、或者为Fe和Co的混合物；在本公开的一种优选的具体实施方式中，R2的含量可以为60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％，或者为它们中任意两者之间的数值；M2的含量可以为3.0wt％、3.5wt％、4.0wt％、4.5wt％、5.0wt％、5.5wt％、6.0wt％，或者为它们中任意两者之间的数值。

在本公开的一种优选的具体实施方式中，所述R2-T2-M2辅合金速凝片中RE2的含量为0-80wt％，RE2为Dy和/或Tb；例如RE2的含量可以为10wt％、20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％，或者为它们中任意两者之间的数值。

在本公开中一种具体实施方式中，所述R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片和所述R2-T2-M2辅合金速凝片的厚度各自独立地为0.13-0.46mm。

在本公开的一种具体实施方式中，在步骤S02中，所述合金氢化粉的制备方法包括：将R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片进行氢破碎处理后得到主合金氢化粉，将R2-T2-M2辅合金速凝片进行氢破碎处理后得到辅合金氢化粉，再将主合金氢化粉和辅合金氢化粉混合，得到所述合金氢化粉。在本公开的一种具体实施方式中，合金氢化粉中，主合金氢化粉的质量含量为95％以上，辅合金氢化粉的质量含量为5％以下，在本公开中，主合金氢化粉的质量含量不可以为100％，辅合金氢化粉的质量含量不可以为0％。

在本公开的一种具体实施方式中，步骤S03的微粉碎处理中，还加入添加剂，添加剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙和聚乙二醇辛烷中的一种或几种。得到的合金微粉的D50粒径可以为2-4.8μm。

在本公开的一种具体实施方式中，步骤S04中，得到的成型的压坯的密度可以为3.9-4.6g/cm³。

在本公开的一种具体实施方式中，步骤S04中，烧结的条件包括：温度为950-1080℃，例如可以为1046-1076℃；时间为5-15h，例如可以为8h；进一步的一种实施方式，真空烧结炉内的真空度为10^-2-10^-5Pa，例如可以为10^-2Pa；进一步的另一种实施方式，真空烧结炉内通入保护气，真空烧结炉内的保护气压力可以为5-20kPa，保护气可以为Ar。

在本公开的一种具体实施方式中，高温扩散热处理的温度为烧结温度的96％-99％，优选可以为96％、96.5％、97％、97.5％、98％、98.5％、99％，或者为它们中任意两者之间的数值；在进行高温扩散热处理之前，每级扩散工艺段还包括，降温至低于300℃，例如为150～300℃；高温扩散热处理的升温速率为8℃/min以上，例如为8～30℃/min。在上述优选的高温扩散热处理温度范围内，进一步有利于主相转变为液相，生成均匀核壳，避免晶粒异常长大，进一步改善磁体性能。

在本公开的一种具体实施方式中，所述含有RE的扩散源包括RE的氧化物、RE的氟化物、RE的单质或RE的合金的一种或几种；所述含有RE的扩散源中，RE的含量为60-100wt％。

在本公开的一种具体实施方式中，晶界扩散处理初始扩散热处理及每一级扩散工艺段中，以扩散前烧结钕铁硼磁体基材的总质量为基准，RE的附着量为0.1-1wt％，例如为0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％，或者为它们中任意两者之间的数值；进一步优选地，N级扩散工艺段的RE附着量依次减小。

本公开中，“附着量”为在初始扩散热处理及每一级扩散工艺段中，以扩散前磁体基材质量为基准，附着扩散源后烧结钕铁硼磁体的增重百分含量。

本公开第三方面提供第二方面所述的方法制备的烧结钕铁硼磁体，该烧结钕铁硼磁体的最大磁能积(BH)max与内禀矫顽力HcJ的数值之和大于80；且剩磁Br＞13KGs；所述最大磁能积(BH)max的单位为MGOe，所述内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。

下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。

在本公开的下述实施例和对比例中：

晶粒平均尺寸采用图像分析软件(本次采用ImageProPlus进行计算)对磁体的SEM测试图像进行分析：选定合适的放大倍数使视野下主相晶粒数量＞200，选定合适标尺，将距离表面相同距离、相同放大倍数的三个视野下(本次为1个视野下)进行统计，测量视野下主相晶粒截面内相同方向上的最大距离，共计＞600个数据点，计算所有获取数据点的平均值，以此表征该位置下晶粒平均尺寸特征。

小面积三角区晶界相占所有三角区晶界相总数百分比的测试方法：测试方法：采用图像分析软件(本次采用ImageProPlus进行计算)对磁体的SEM测试图像进行分析，选定合适的放大倍数使视野下，选定合适的标尺，依靠衬度，选出视野下的晶界相，统计计算每个晶界相的多边形面积，并计算小面积三角区晶界相占所有三角区晶界相总数百分比。

实施例1

将含有1.8wt％Tb、0.9wt％B、0.11wt％Al、0.12wt％Cu、0.4wt％Ga、27.4wt％PrNd合金原料以及余量的Fe，采用速凝工艺制成厚度为0.23mm速凝片，经氢破、气流磨微粉碎制成D50为3.0μm的钕铁硼微粉，在Ar保护下取向压制获得密度为3.9cm³的压坯，在真空度为10^-2Pa、温度为1070℃的条件烧结8h获得烧结钕铁硼毛坯，通过机械加工，得到厚(充磁方向)

4mm×纵10mm×横10mm的烧结钕铁硼基材，在基材表面磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.3wt％，然后进行初始扩散热处理，初始扩散热处理工艺为：850℃保温8h后冷却至250℃；然后进行第一级晶界扩散热处理，第一级晶界扩散高温热处理，条件为1030℃保温4h后冷却至室温，再次磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.1wt％，然后进行第一级晶界扩散低温热处理，第一级晶界扩散低温热处理工艺为：900℃保温8h，冷却至510℃回火处理2h，制得烧结钕铁硼磁体。

实施例2

将含有3.2wt％Tb、2wt％Dy、0.9wt％B、0.1wt％Al、0.12wt％Cu、0.3wt％Ga、0.02wt％Zr、25wt％PrNd合金原料以及余量的Fe，采用速凝工艺制成厚度为0.23mm速凝片，经氢破、气流磨微粉碎制成D50为3.0μm的钕铁硼微粉，在Ar保护下取向压制获得密度为4.1cm³的压坯，在真空度为10^-2Pa、温度为1058℃的条件下烧结8h获得烧结钕铁硼毛坯，通过机械加工，得到厚(充磁方向)5mm×纵10mm×横10mm的烧结钕铁硼基材，在基材表面磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.3wt％，然后进行初始扩散热处理，初始扩散热处理工艺为：850℃保温8h后冷却至250℃；然后进行第一级晶界扩散热处理，第一级晶界扩散高温热处理，条件为1038℃保温3h后冷却至室温，再次磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.12wt％，然后进行第一级晶界扩散低温热处理，第一级晶界扩散低温热处理工艺为：850℃保温8h，冷却至250℃；然后进行第二级晶界扩散热处理，第二级晶界扩散高温热处理，条件为1040℃保温1.5h后冷却至室温，再次磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.1wt％，然后进行第二级晶界扩散低温热处理，第二级晶界扩散低温热处理工艺为850℃保温8h，冷却至500℃回火处理2h，制得烧结钕铁硼磁体。

实施例3

将含有6.1wt％Tb、0.92wt％B、0.1wt％Al、0.1wt％Cu、0.4Ga wt％、22.8wt％PrNd合金原料以及余量的Fe，采用速凝工艺制成厚度为0.23mm速凝片，经氢破、气流磨微粉碎制成D50为3.0μm的钕铁硼微粉，在Ar保护下取向压制获得密度为4.1cm³的压坯，在真空的为10^-2Pa、温度为1076℃的条件下烧结8h获得烧结钕铁硼毛坯，通过机加工，得到厚(充磁方向)15mm×纵20mm×横20mm的烧结钕铁硼基材，在基材表面磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.3wt％，然后进行初始扩散热处理，初始扩散热处理工艺为：950℃保温8h后冷却至250℃；然后进行第一级晶界扩散热处理，第一级晶界扩散高温热处理，条件为1040℃保温3h后冷却至室温，再次磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.12wt％，然后进行第一级晶界扩散低温热处理，第一级晶界扩散低温热处理工艺为：950℃保温8h，冷却至250℃，然后进行第二级晶界扩散热处理，第二级晶界扩散高温热处理，条件为1060℃保温1.5h后冷却至室温，再次磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.1wt％，然后进行第二级晶界扩散低温热处理，第二级晶界扩散低温热处理工艺为950℃保温8h，冷却至520℃回火处理2h，制得烧结钕铁硼磁体。

实施例4

将合金原料分为主合金和辅合金，将含有0.4wt％Tb、0.92wt％B、0.19wt％Al、0.16wt％Cu、0.4wt％Ga、28.5wt％PrNd合金原料以及余量的Fe的主合金和含有55wt％Tb、2.1Al wt％、0.9Cu wt％、5wt％PrNd合金原料以及余量的Fe辅合金，分别采用速凝工艺制成厚度为0.23mm速凝片并经氢破，按照主合金氢化粉：辅合金氢化粉＝99.6％：0.4％进行混合，得到合金氢化粉，经气流磨制备D50粒径为3.0μm的合金微粉，在Ar保护下取向压制获得密度为3.9cm³的压坯，在真空度为10^-2Pa、温度为1076℃的条件下烧结8h获得烧结钕铁硼毛坯，通过机加工，得到厚(充磁方向)3mm×纵10mm×横10mm的烧结钕铁硼基材，在基材表面磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.3wt％，然后进行初始扩散热处理，初始扩散热处理工艺为：850℃保温8h后冷却至250℃；然后进行第一级晶界扩散热处理，第一级晶界扩散高温热处理，条件为1040℃保温4h后冷却至室温，再次磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.1wt％，然后进行第一级晶界扩散低温热处理，第一级晶界扩散低温热处理工艺为：850℃保温8h，冷却至535℃回火处理2h，制得烧结钕铁硼磁体。

实施例5

将合金原料分为主合金和辅合金，将含有1wt％Tb、0.91wt％B、0.1wt％Al、0.1wt％Cu、0.4wt％Ga、27.9wt％PrNd合金原料以及余量的Fe的主合金和含有55wt％Tb、1wt％Al、2wt％Cu、5wt％PrNd合金原料以及余量的Fe的辅合金，分别采用速凝工艺制成厚度为0.23mm速凝片并经氢破，按照主合金氢化粉：辅合金氢化粉＝99％：1％进行混合，得到合金氢化粉，经气流磨制备D50粒径为3.0μm的合金微粉，在Ar保护下取向压制获得密度为3.9cm³的压坯，在真空度为10^-2Pa、温度为1070℃的条件下烧结8h获得烧结钕铁硼毛坯，通过机加工，得到厚(充磁方向)4mm×纵10mm×横10mm的烧结钕铁硼基材，在基材表面磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.3wt％，然后进行初始扩散热处理，初始扩散热处理工艺为：850℃保温8h后冷却至250℃；然后进行第一级晶界扩散热处理，第一级晶界扩散高温热处理，条件为1030℃保温4h后冷却至室温，再次磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.1wt％，然后进行第一级晶界扩散低温热处理，第一级晶界扩散低温热处理工艺为：900℃保温8h，冷却至510℃回火处理2h，制得烧结钕铁硼磁体。

实施例6

将合金原料分为主合金和辅合金，将含有0.5wt％Tb、0.92wt％B、0.1wt％Al、0.05wt％Cu、0.4wt％Ga、29.2wt％PrNd合金原料以及余量的Fe的主合金和含有60wt％Tb、1.2wt％Al、1.8wt％Cu、10wt％PrNd合金原料以及余量的Fe的辅合金，分别采用速凝工艺制成厚度为0.23mm速凝片并经氢破，按照主合金氢化粉：辅合金氢化粉＝97％：3％进行混合，得到合金氢化粉，经气流磨制备D50粒径为3.0μm的合金微粉，在Ar保护下取向压制获得密度为4.0cm³的压坯，在真空度为10^-2Pa、温度为1046℃的条件下烧结8h获得烧结钕铁硼毛坯，通过机加工，得到厚(充磁方向)10mm×纵10mm×横10mm的烧结钕铁硼基材，在基材表面磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.3wt％，然后进行初始扩散热处理，初始扩散热处理工艺为：950℃保温8h后冷却至250℃；然后进行第一级晶界扩散热处理，第一级晶界扩散高温热处理，条件为1020℃保温3h后冷却至室温，再次磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.12wt％，然后进行第一级晶界扩散低温热处理，第一级晶界扩散低温热处理工艺为：950℃保温8h，冷却至250℃，然后进行第二级晶界扩散热处理，第二级晶界扩散高温热处理，条件为1030℃保温1.5h后冷却至室温，再次磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.1wt％，然后进行第二级晶界扩散低温热处理，第二级晶界扩散低温热处理工艺为950℃保温8h，冷却至525℃回火处理2h，制得烧结钕铁硼磁体。

对比例1

本对比例1的原料配比及烧结钕铁硼基材制备方法同实施例4，区别仅在于：扩散工艺方法不同，制备得到的烧结钕硼基材表面磁控溅射扩散源Tb，附着量为0.4wt％，然后在850℃扩散热处理保温20h后冷却至535℃回火处理2h，制得烧结钕铁硼磁体。

测试例

将实施例和对比例制备得到的磁体进行组成测试、磁性能测试和SEM测试，烧结钕铁硼磁体的成分如表1所示；烧结钕铁硼磁体的剩磁Br、最大磁能积(BH)max、内禀矫顽力HcJ如表2所示。

将测试的实施例4的晶界扩散前、晶界扩散后的微观组织，结果如图2、图3所示。

实施例4中制备的烧结钕铁硼磁体的部分晶粒平均尺寸的测试图如图5所示。

将测试的实施例3的Tb元素距离磁体表面不同深度处在晶粒及晶粒边缘+晶界相中的分布，结果如图4所示。

表1烧结钕铁硼磁体成分表

表2

由本公开的方法制备的烧结钕铁硼磁体的磁性能得到进一步提升，最大磁能积(BH)max与内禀矫顽力HcJ的数值之和大于80；且剩磁Br＞13KGs。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种烧结钕铁硼磁体，该磁体包括主相和晶界相，其特征在于，磁体表层的晶粒平均尺寸与磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.05～1.35；

其中，所述磁体表层是指距磁体表面的距离为35μm以下的区域；所述磁体中心区域是指距磁体表面的距离为500μm以上的区域；

所述烧结钕铁硼磁体中含有29.2-32.5wt％的R、0.87-0.93wt％的B、0.3-0.55wt％的Ga、0.10-0.65wt％的M以及余量的T；

其中，R为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu，以所述烧结钕铁硼磁体的总重量为基准，RE的含量为0.5～6.5wt％，RE为Dy和/或Tb；

M选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；

T为Fe，或者为Fe和Co的混合物，其中，T中的Fe的含量为80wt％以上。

2.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体，其中，所述晶界相包括三角区晶界相；所述三角区晶界相中，小面积三角区晶界相的个数占所有所述三角区晶界相总数的80％以上；所述小面积三角区晶界相为面积小于2.5μm²的三角区晶界相。

3.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体，其中，该烧结钕铁硼磁体的最大磁能积(BH)max与内禀矫顽力HcJ的数值之和大于80；且剩磁Br＞13KGs；所述最大磁能积(BH)max的单位为MGOe，所述内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。

4.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体，其中，所述磁体表层的晶粒平均尺寸与所述磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.13～1.35；

所述烧结钕铁硼磁体中O的含量低于600ppm。

5.一种制备烧结钕铁硼磁体的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、制备烧结钕铁硼磁体基材；

S2、在所述烧结钕铁硼磁体基材表面附着含有RE的扩散源，然后进行晶界扩散处理和回火处理；RE为Dy和/或Tb；

其中，所述晶界扩散处理包括初始扩散热处理和N级扩散工艺段，N≥1，每级所述扩散工艺段依次包括：高温扩散热处理和低温扩散热处理；

所述初始扩散热处理的条件包括：温度为800～980℃，时间为6～12h；

所述低温扩散热处理的条件包括：温度为850～950℃，时间为6～12h；

所述高温扩散热处理的温度低于烧结处理的温度，且比所述低温扩散热处理的温度高50～200℃，时间为2～8h；

步骤S1得到的烧结钕铁硼磁体基材包含28.9-32.5wt％的R、0.87-0.93wt％的B、0.3-0.55wt％的Ga、0.10-0.65wt％的M以及余量的T；

其中，R为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu，以所述烧结钕铁硼磁体基材的总重量为基准，RE的含量为0.5～6.5wt％，RE为Dy和/或Tb；

M选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；

T为Fe，或者为Fe和Co的混合物，其中，T中的Fe的含量为80wt％以上。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤S1中，采用如下步骤制备所述烧结钕铁硼磁体基材：

S01、将合金原料置于真空感应炉中熔炼和浇铸，得到合金速凝片；

S02、将所述合金速凝片进行氢破碎处理后，得到合金氢化粉；

S03、将所述合金氢化粉进行微粉碎处理后，得到合金微粉；

S04、将所述合金微粉置于磁场中进行取向成型处理后，将得到的成型的压坯在真空环境下进行烧结处理和机械加工处理，得到所述烧结钕铁硼磁体基材。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在S01步骤中通过双合金法制备R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片和R2-T2-M2辅合金速凝片；

所述R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片包含28.9-32.5wt％的R1、0.87-0.93wt％的B、0.3-0.55wt％的Ga、0.10-0.65wt％的M1和余量的T1；

其中，R1为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu；M1选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；T1为Fe或者为Fe和Co的混合物；

所述R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片中RE1的含量为0.5-5.2wt％，RE1为Dy和/或Tb；

所述R2-T2-M2辅合金速凝片包含60-85wt％的R2、3.0-6.0wt％的M2以及余量的T2；

其中，R2选自Nd、Pr、Dy和Tb中的一种或几种，M2选自Ga、Cu和Al中的至少一种；T2为Fe、或者为Fe和Co的混合物；

所述R2-T2-M2辅合金速凝片中RE2的含量为0-80wt％，RE2为Dy和/或Tb；

所述R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片和所述R2-T2-M2辅合金速凝片的厚度各自独立地为0.13-0.46mm。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤S02中，所述合金氢化粉的制备方法包括：

将R1-T1-B-Ga-M1主合金速凝片进行氢破碎处理后得到主合金氢化粉，将R2-T2-M2辅合金速凝片进行氢破碎处理后得到辅合金氢化粉，再将主合金氢化粉和辅合金氢化粉混合，得到所述合金氢化粉；

在所述合金氢化粉中，所述主合金氢化粉的质量含量为95％以上，所述辅合金氢化粉的质量含量为5％以下。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述高温扩散热处理的温度为烧结温度的96％-99％；

所述含有RE的扩散源包括RE的氧化物、RE的氟化物、RE的单质或RE的合金的一种或几种；

所述含有RE的扩散源中，RE的含量为60-100wt％。

10.采用权利要求5～9中任意一项所述的方法制备的烧结钕铁硼磁体，其特征在于，该烧结钕铁硼磁体的最大磁能积(BH)max与内禀矫顽力HcJ的数值之和大于80；且剩磁Br＞13KGs；所述最大磁能积(BH)max的单位为MGOe，所述内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。

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