一種r-t-b永磁體的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種R-T-B永磁體的制備方法以及由該方法得到的永磁體，尤其涉及 一種高剩磁高矯頑力的R-T-B永磁體的制備方法，屬于磁性材料領域。
【背景技術】
[0002] 由于R-Fe-B永磁體綜合磁性能高，將釹鐵硼稀土永磁材料應用于各種電機可以 明顯提高電機的性能，減輕電機重量，減小電機外型尺寸，且可以獲得高效的節(jié)能效果。因 此釹鐵硼稀土永磁材料在汽車、家電中的高性能電機方面的應用越來越受到人們的重視， 特別是節(jié)能環(huán)保要求的提高促使釹鐵硼稀土永磁材料在混合動力汽車（HEV)、電動汽車 (EV)驅動電機以及變頻壓縮機的應用進入了實用化階段。目前這些高性能電機對燒結 R-Fe-B磁體的一致要求是既要有高的剩余磁通密度，又必須有高的矯頑力。
[0003] 在燒結R-Fe-B系永磁體中，若用重稀土元素 RH(如Dy、Tb)取代R2Fe14B相中的稀 土元素 R的一部分，則可以提高矯頑力。為了在高溫下也得到高的矯頑力，就需要大量添 加重稀土元素 RH。但是在燒結R-Fe-B系磁體中若用重稀土元素 RH取代輕稀土元素（如 Pr、Nd)，雖然矯頑力得以提高，但另一方面剩余磁通密度不可避免地大幅降低。這是因為 Dy2Fe14B或Tb2Fe14B具有比Nd 2Fe14B更高的磁晶各向異性場，也就是具有更大的理論內稟矯 頑力，Dy/Tb部分取代主相Nd 2Fe14B中的Nd后生成的固溶相（Nd, Dy) 2Fe14B或（Nd, TW2Fe14B 的磁晶各向異性場比Nd2Fe14B大，因而可以明顯提高燒結磁體的矯頑力。但是，這種元素取 代帶來的不利后果，就是顯著降低磁體的飽和磁化強度，因此磁體的剩磁和最大磁能積都 會明顯降低，因為在Nd 2Fe14B主相中Nd與Fe的磁矩平行排列，兩者的磁矩是增強性疊加； 而Dy/Tb與Fe為反鐵磁耦合，Dy/Tb的磁矩與Fe磁矩反平行排列，部分抵消主相的總磁矩。 另外由于Dy、Tb是稀少并且昂貴的元素，從成本方面考慮也不能大量添加。
[0004] 專利申請CN200580001133. X給出了一種磁體表面的滲鍍技術。將燒結毛坯機加 工成小而薄型磁體，將磁體浸入重稀土微米級細粉（Dy、Tb的氟化物、氧化物和氟氧化物中 的一種或多種）分散于有機溶劑中所形成的漿液中進行涂覆，然后在真空或惰性氣體氣氛 下，在等于或低于燒結溫度下對磁體進行熱處理。其后續(xù)效果是矯頑力提高較多，而剩磁基 本不降低，原因是重稀土元素只存在于晶界相中，而不進入主相。這種方法既節(jié)約了重稀土 的使用，又抑制了剩磁的下降。但該專利申請僅涉及對涂覆粉末的改進，且在實際生產過程 中，永磁體的批次之間的差別較大，無法滿足永磁體產品對磁性能穩(wěn)定性和一致性的需求。 另外，滲重稀土技術是一個涂覆+擴散的過程，該專利申請的技術方案主要涉及涂覆過程。 但是對于后續(xù)的熱擴散過程，擴散通道的影響效果比溫度、時間等熱處理工藝參數的影響 更為顯著，但該專利申請的技術方案中并沒有涉及，其必然導致熱擴散過程的不均勻性。
[0005] 專利申請CN201110024823. 4給出了采用重稀土氟化物、硝酸鹽和磷酸鹽的粉末 在磁體表面熱擴散的方法，解決了磁體熱擴散后表面殘存有不均勻分布熔融物的問題，從 而使得涂覆后的基體與鍍層之間結合力變差以及耐蝕性下降的問題不復存在。其原因是在 于粉末在水或有機溶劑中的溶解性很差，在涂覆的過程中不能均勻分布在磁體的表面。雖 然該專利解決了涂覆粉末在基體上的分布均勻性問題，但未對熱擴散過程做出明確要求， 在熱擴散過程中同樣存在不均勻性的問題。
[0006] 如上所述，目前現有技術中所涉及的技術問題主要集中在涂覆粉末的種類以及熱 處理工藝等方面，對于磁體內部的構造改進未有明確提及。不僅涂覆粉末的成分、后續(xù)的熱 處理工藝會影響到矯頑力的提升，磁體內部擴散通道對于后續(xù)重稀土的擴散效果也具有顯 著的影響。實驗研究表明，預燒結后的預燒體內孔隙是一條重要的擴散通道，它大大提高了 重稀土元素的擴散效果。本發(fā)明正是基于上述發(fā)現而提出的。

【發(fā)明內容】

[0007] 發(fā)明要解決的問題
[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種具有高剩磁、高矯頑力的燒結R-T-B永磁體的制備方 法，根據該制備方法制備得到的永磁體，剩磁、矯頑力得到了顯著提高，方形度得到了明顯 改善，并且各批次之間性能的穩(wěn)定性和一致性得到了顯著的提高。
[0009] 用于解決問題的方案
[0010] 本發(fā)明提供一種R-T-B永磁體的制備方法，包括以下步驟：
[0011] 提供組成為#-!'-8組成的成形體，其中1?1選自稀土元素恥、？廠1^工6、3111、〇7、113、 Ho、Er、Gd、Sc、Y和Eu所組成組中的至少一種，優(yōu)選至少包含Nd或Pr ;T為Fe和/或Co， 任選地，T 還包含選自由 Al、Cu、Zn、In、Si、P、S、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、 Ag、Cd、Sn、Sb、Hf、Ta和W所組成組中的至少一種；
[0012] 在900-1040°C對成形體進行預燒結熱處理，得到預燒坯；
[0013] 采用重稀土化合物對預燒坯進行涂覆、二次燒結和熱擴散處理，得到R-T-B永磁 體，其中R包含至少一種重稀土元素和至少一種除重稀土元素外的其他稀土元素。
[0014] 本發(fā)明所述的R-T-B永磁體的制備方法中，所述預燒坯的實際密度為理論密度的 80~98%，優(yōu)選為85~97%。
[0015] 本發(fā)明所述的R-T-B永磁體的制備方法中，所述重稀土化合物為包含有重稀土氧 化物、氟化物、氟氧化物或氫化物，含有重稀土元素的稀土金屬間化合物，重稀土 R2Fe14B結 構化合物、重稀土水合硝酸鹽中的一種或多種的混合粉末。
[0016] 本發(fā)明所述的R-T-B永磁體的制備方法中，所述重稀土選自Dy、Tb或Ho中的一種 或兩種以上。
[0017] 本發(fā)明所述的R-T-B永磁體的制備方法中，所述成形體由以下步驟獲得：
[0018] 熔煉：將原料按比例配好，經過熔化，澆鑄，得到條帶片；
[0019] 粗破碎：將條帶片進行氫爆處理，得到中碎粉；
[0020] 制微粉：將中碎粉進行氣流磨制粉，粉末粒度范圍為Dm= 3~6 μ m ;
[0021] 壓型：在密封垂直壓機中進行壓制得到成形體。
[0022] 本發(fā)明所述的R-T-B永磁體的制備方法中，所述中碎粉的氫含量范圍為 800-3000ppm，優(yōu)選為 1000-2000ppm。
[0023] 本發(fā)明所述的R-T-B永磁體的制備方法中，所述熱處理是在真空或惰性氣體氣氛 中實施燒結，得到預燒坯。
[0024] 本發(fā)明所述的R-T-B永磁體的制備方法中，所述涂覆、二次燒結和熱擴散處理采 用如下步驟進行：
[0025] 涂覆處理：將預燒坯機加工成所需的形狀，將重稀土化合物粉末分散于有機溶 劑中制得漿液，將加工后的預燒坯浸漬于漿液中，然后將處理后的預燒坯放入密封的料盒 中；
[0026] 二次燒結和熱擴散處理：將料盒放入真空燒結爐中抽真空，之后升溫到 820_950°C進行二次燒結并同時進行重稀土元素的一次擴散，然后冷卻，停止冷卻并抽真空 后升溫到450°C~620°C進行重稀土元素二次擴散，冷卻得到R-T-B永磁體。
[0027] 本發(fā)明所述的R-T-B永磁體的制備方法中，所述重稀土化合物粉末以0. 01-1. Og/ ml的比例分散于有機溶劑中。
[0028] 本發(fā)明所述的R-T-B永磁體的制備方法中，所述料盒的底部裝有10-20%的氧化 鋁和80-90%的氧化鎂的混合粉末。
[0029] 發(fā)明的效果
[0030] 本發(fā)明中通過改進燒結磁體毛坯基體的具體結構，提高了重稀土元素的擴散滲透 效果，提高了磁體的矯頑力，改善了磁體的方形度。本發(fā)明的制備方法，與未改進基體的重 稀土元素的擴散過程相比，沿著取向方向重稀土元素的分布也更為一致，顯著改善了磁體 的方形度，并且在連續(xù)生產過程中，使各批次產品之間性能的穩(wěn)定性和一致性得到了顯著 的提尚。
【附圖說明】
[0031] 圖1實施例4以及對比例4-2磁體熱擴散后的顯微觀察圖。
【具體實施方式】
[0032] 本發(fā)明中的R-T-B永磁體的制備方法，包括以下步驟：
[0033] 提供組成為R1-T-B組成的成形體，其中R1選自稀土元素 Nd、Pr、La、Ce、Sm、Sc、Y 和Eu所組成組中的至少一種，優(yōu)選至少包含Nd或Pr ;T為Fe和/或Co,任選地，T還包含 選自由 Al、Cu、Zn、In、Si、P、S、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Hf、 Ta和W所組成組中的至少一種；
[0034] 在900-1040°C對成形體進行熱處理，得到預燒坯；
[0035] 采用重稀土化合物對預燒坯進行涂覆、熱擴散處理，得到R-T-B永磁體，其中R包 含至少一種重稀土元素和至少一種除重稀土元素外其他稀土元素。
[0036] 其中，成形體由以下步驟獲得：
[0037] 熔煉：將原料按比例配好，經過熔化，澆鑄，得到條帶片；
[0038] 粗破碎：將條帶片進行氫爆處理，得到中碎粉；
[0039] 制微粉：將中碎粉進行氣流磨制粉，粉末粒度范圍為Dm= 3~6 μ m ;
[0040] 壓型：在密封垂直壓機中進行壓制得到成形體。
[0041] 在熔煉過程中，將原料按比例配好，在帶坯連鑄爐內熔化，以多l(xiāng)m/s的銅輥線速 度，進行鱗片澆鑄，最終得到厚度〇. 2-0. 5mm的條帶片。當條帶片的厚度>0. 2mm時，其顯微 組織結構中貼輥面不會出現大量的微細晶區(qū)；條帶片的厚度〈0. 5mm時，其顯微組織結構中 自由面不易出現大量粗大晶區(qū)；均不會對后續(xù)的制微粉粒度分布產生不利的影響。
[0042] 在粗破碎過程中，將條帶片進行氫爆處理，得到中碎粉，采用ELTRA公司的 0NH2000型分析儀測量中碎粉中的氫含量，氫含量范圍優(yōu)選為800-3000ppm，氫含量 多800ppm時能夠使后續(xù)的預燒品具有足夠的擴散通道；氫含量< 3000ppm時后續(xù)的預燒體 中孔隙能夠確保預燒品通過后續(xù)處理達到理論密度的99. 5%以上。氫含量范圍更優(yōu)選為 1000-2000ppm，其在滿足預燒品快速達到理論密度99. 5%以上的同時