一種釹鐵硼磁體晶界擴散的方法與流程
2023-08-11 00:34:16 2
本發明涉及稀土永磁材料相關
技術領域：
，尤其是指一種釹鐵硼磁體晶界擴散的方法。
背景技術：
：釹鐵硼永磁材料因其優異的磁性能而廣泛應用於計算機、風力發電、航空航天和設備自動化等領域，是目前發展最快、市場前景最好的永磁材料，是實現設備器件小型化、輕量化以及大功率化的關鍵。燒結釹鐵硼磁體的溫度穩定性差，工作溫度通常低於100℃，這大大限制了其在電動汽車、混合動力汽車上的應用。為了滿足釹鐵硼磁體的高溫應用，需要提高磁體的室溫矯頑力。因此，如何提高磁體的矯頑力成了燒結釹鐵硼磁體的關鍵問題。目前，在工業生產中提高燒結釹鐵硼磁體矯頑力的方法主要有三種：一是把重稀土鏑或鋱直接通過熔煉添加到母合金中，然後採用傳統工藝製備磁體。這種母合金直接添加的方法會使鏑和鋱等重稀土元素均勻的分布在磁體的晶粒、晶界中。然而，重稀土元素鏑和鋱原子與鐵原子是反鐵磁性的，這便導致了磁體剩磁降低，不利於製備高矯頑力高剩磁的磁體。二是晶粒細化工藝，隨著晶粒尺寸的降低，磁體的矯頑力增加。但這種方法很容易受到設備條件的制約，況且粉末粒度細到一定程度後，其效果因粉末活性增加導致其氧化，這也導致矯頑力增量大打折扣。三是晶界擴散工藝，利用普通晶界擴散工藝製備的磁體樣品受限於磁體的厚度，一般樣品厚度不超過6mm。如果因此，採用適當的方法提高晶界擴散磁體的厚度是目前研究的重點。技術實現要素：本發明是為了克服現有技術中存在上述的不足，提供了一種提高擴散深度且改善擴散均勻性的釹鐵硼磁體晶界擴散的方法。為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：一種釹鐵硼磁體晶界擴散的方法，具體操作步驟如下：(1)用釹鐵硼粉末冶金工藝製備主相合金粉末；(2)採用稀土合金粉末冶金工藝製備低熔點稀土合金的晶界粉末；(3)將主相合金粉末與低熔點稀土合金的晶界粉末按照比例混合均勻；(4)在磁場中取向成型，製得毛坯釹鐵硼磁體，在1000～1100℃條件下燒結3～5小時，製備得到燒結釹鐵硼磁體；(5)在磁體表層通過電泳的方法塗覆一層低熔點稀土合金；(6)將磁體放入真空燒結爐中進行二級回火熱處理。本發明首先是通過主相合金粉末與低熔點稀土合金的晶界粉末之間均勻混合對磁體的晶界進行改性，獲得低熔點的連續晶界相，從而保證擴散磁體具有順暢的擴散通道；再次通過電泳的方法在磁體表面塗覆上一層緻密的重稀土化合物(低熔點稀土合金)；最後在熱處理過程中，磁體的晶界處於熔融狀態，塗覆在磁體表層的重稀土化合物(低熔點稀土合金)擴散源沿著熔融的晶界源源不斷的擴散進入磁體內部晶界以及晶粒表層，硬化晶界結構，在提高磁體矯頑力的同時幾乎不降低剩磁。該方法可以提高重稀土元素在磁體中的擴散深度，改善磁體擴散後的均勻性，適合厚度1.6cm左右的樣品，適合批量化生產。作為優選，在步驟(1)中，所述的釹鐵硼粉末冶金工藝為：採用速凝工藝製得主相合金，然後通過氫破、氣流磨工藝製備主相合金粉末。作為優選，在步驟(2)中，所述的稀土合金粉末冶金工藝為：採用速凝工藝製得低熔點稀土合金，然後通過氫破、高能球磨工藝製備低熔點稀土合金的晶界粉末。作為優選，在步驟(2)、步驟(3)和步驟(5)中，所述低熔點稀土合金的成分配比為ReXn，其中Re為Pr、Nd、Dy和Tb元素中的一種或幾種，Xn為Al、Cu和Ga元素中的一種或幾種。作為優選，在步驟(3)中，低熔點稀土合的金晶界粉末佔主相合金粉末的比例為1～3wt％。作為優選，在步驟(6)中，二級回火的具體工藝如下：採用700～900℃保溫1～6h後，再採用400～600℃保溫1～6h。本發明的有益效果是：在提高磁體矯頑力的同時幾乎不降低剩磁，可以提高重稀土元素在磁體中的擴散深度，改善磁體擴散後的均勻性，適合批量化生產。具體實施方式下面結合具體實施方式對本發明做進一步的描述。對比例1：主相合金的成分配比為(PrNd)30FebalAl0.1Cu0.1Zr0.1B，採用速凝工藝製得，隨後氫破、氣流磨製粉，平均粉末粒度為3.5μm。在磁場中取向成型，製得毛坯磁體，放入真空燒結爐中分別在1050℃燒結，900℃+500℃回火處理，回火時間均為4h。實施例1：低熔點稀土合金的晶界粉末Nd70Cu30採用稀土合金粉末冶金工藝(速凝-氫破-高能球磨)製備，平均粉末粒度為2.5μm。將1wt％的Nd70Cu30摻入(PrNd)30FebalAl0.1Cu0.1Zr0.1B主相合金粉末中，混合均勻，在磁場中取向成型，製得毛坯磁體，放入真空燒結爐中分別在1050℃燒結，900℃+500℃回火處理，回火時間均為4h。實施例2：主相合金的成分配比為(PrNd)30FebalAl0.1Cu0.1Zr0.1B，採用速凝工藝製得，隨後氫破、氣流磨製粉，平均粉末粒度為3.5μm。在磁場中取向成型，製得毛坯磁體，放入真空燒結爐中分別在1050℃燒結，加工成厚度為1.6cm的樣柱，在燒結毛坯磁體表面電泳塗覆上一層低熔點稀土合金Nd70Cu30，真空烘乾後，置於燒結爐中進行900℃+500℃回火熱處理，回火時間均為4h。實施例3：低熔點稀土合金的晶界粉末Nd70Cu30採用稀土合金粉末冶金工藝(速凝-氫破-高能球磨)製備，平均粉末粒度為2.5μm。將1wt％的Nd70Cu30摻入(PrNd)30FebalAl0.1Cu0.1Zr0.1B主相合金粉末中，混合均勻，在磁場中取向成型，製得毛坯磁體，放入真空燒結爐中分別在1050℃燒結，加工成厚度為1.6cm的樣柱，在燒結毛坯磁體表面電泳塗覆上一層低熔點稀土合金Nd70Cu30，真空烘乾後，置於燒結爐中進行900℃+500℃回火熱處理，回火時間均為4h。對比例1、實施例1、實施例2、實施例3中所製得的磁體磁性能對比如表1所示。表1性能指標Br(kGs)Hcj(kOe)(BH)m(MGOe)對比例114.0212.2247.86實施例113.9413.1546.66實施例213.9613.1047.26實施例313.8614.3446.20對比例2：主相合金的成分配比為(PrNd)30FebalAl0.1Cu0.1Zr0.1B，採用速凝工藝製得，隨後氫破、氣流磨製粉，平均粉末粒度為3.5μm。在磁場中取向成型，製得毛坯磁體，放入真空燒結爐中分別在1050℃燒結，900℃+500℃回火處理，回火時間均為4h。實施例4：低熔點稀土合金的晶界粉末Dy68Al32採用稀土合金粉末冶金工藝(速凝-氫破-高能球磨)製備，平均粉末粒度為2.5μm。將3wt％的Dy68Al32摻入(PrNd)30FebalAl0.1Cu0.1Zr0.1B主相合金粉末中，混合均勻，在磁場中取向成型，製得毛坯磁體，放入真空燒結爐中分別在1050℃燒結，900℃+500℃回火處理，回火時間均為4h。實施例5：主相合金的成分配比為(PrNd)30FebalAl0.1Cu0.1Zr0.1B，採用速凝工藝製得，隨後氫破、氣流磨製粉，平均粉末粒度為3.5μm。在磁場中取向成型，製得毛坯磁體，放入真空燒結爐中分別在1050℃燒結，加工成厚度為1.6em的樣柱，在燒結毛坯磁體表面電泳塗覆上一層低熔點稀土合金Dy68Al32，真空烘乾後，置於燒結爐中進行900℃+500℃回火熱處理，回火時間均為4h。實施例6：低熔點稀土合金的晶界粉末Dy68Al32採用稀土合金粉末冶金工藝(速凝-氫破-高能球磨)製備，平均粉末粒度為2.5μm。將3wt％的Dy68Al32摻入(PrNd)30FebalAl0.1Cu0.1Zr0.1B主相合金粉末中，混合均勻，在磁場中取向成型，製得毛坯磁體，放入真空燒結爐中分別在1050℃燒結，加工成厚度為1.6cm的樣柱，在燒結毛坯磁體表面電泳塗覆上一層低熔點稀土合金Dy68Al32，真空烘乾後，置於燒結爐中進行900℃+500℃回火熱處理，回火時間均為4h。對比例2、實施例4、實施例5、實施例6中所製得的磁體磁性能對比如表2所示。表2性能指標Br(kGs)Hcj(kOe)(BH)m(MGOe)對比例214.0212.2247.86實施例413.6518.4645.28實施例513.8019.2046.20實施例613.5224.4543.80當前第1頁1 2 3