一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法、磁體和擴散源的製作方法
2023-05-15 00:16:41
一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法、磁體和擴散源的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法、磁體和擴散源，為包括在處理室內配置RTB系燒結磁體的準備工程、在同一處理室內的Dy擴散源的準備工程，使Dy擴散源蒸發到燒結磁體的Dy擴散工程的方法，其特徵在於：所述Dy擴散源為平鋪在高熔點金屬網中的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片，所述Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片的厚度在0.05～1mm。本發明通過將充填在高熔點金屬網中的厚度在0.05～1mm的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片替代Dy板或Dy合金板使用，以節省Dy材料的使用量。
【專利說明】一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法、磁體和擴散源
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對磁鐵進行Dy擴散的方法、磁體和Dy擴散源，具體涉及一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法、磁體和Dy擴散源。
【背景技術】
[0002]晶界擴散處理通常是在加工工序(亦即切割工序)之後，表面處理工序之前進行的。所謂晶界擴散法，就是在R-T-B燒結磁體的表面附有Dy、Tb等重稀土元素(RH)塊或其合金塊、或在同一處理室內以不直接接觸的方式放置燒結磁體和Dy、Tb等重稀土元素塊或其合金塊，並經適宜的熱處理後，磁體表面的Dy、Tb會穿過燒結體磁體的晶界進入燒結體內部，使Dy、Tb等重稀土從晶界向主相R2T14B內部進行擴散的方法，其一方面可以使得進入晶界中的Dy、Tb等重稀土元素迅速進入燒結體內部，從晶界向主相R2T14B內部擴散，另一方面是進入主相R2T14B內部的Dy取代了主相R2T14B外殼部的R，但是沒有取代中心部的R，從而形成核-殼結構，主相核-殼結構的成分差既保證了重稀土元素取代後磁體各向異性的提高，從而提高矯頑力，也因為這種取代僅是主相的極小一部分，磁體的剩磁基本上不變或降低很小。
[0003]在同一處理室內以不直接接觸的方式放置燒結磁體和Dy、Tb等重稀土元素塊或其合金塊，進行RH(主要包括Dy、Tb或Ho)或其化合物擴散的現有報導中，如CN101506919A、CN100470687C、CN102667978A等，都是採用鏑或其化合物的塊體或者板狀體加熱蒸發到磁鐵表面，再往磁鐵內部擴散的工藝。然而，在Dy擴散時，不能直接使用從市場直接購得的Dy材料，這是因為，作為擴散源的Dy材料表面與作為擴散受體的磁體表面需要保持近距離接觸，因此，為提高熱處理爐的裝載率，提高可工業性，需要獲得Dy薄板或Dy合金薄板(Imm左右)，而市場上購買的Dy塊可用於切割的大體積原材料不多，且由於Dy材料(Dy金屬或Dy合金)均為難加工材料，延展性差，特別容易產生裂紋，製成板狀材料的合格率低，在處理時極容易發生破裂、損壞，導致不能用於量產，由此，導致晶界擴散的工業化普及難以實現。
[0004]且，Dy板需與磁鐵的形狀一致，因此，Dy擴散時所使用的Dy材料用量遠遠超過擴散所需的用量，加之Dy材料切割所產生的廢料太多，存在利用率過低的問題。
[0005]再者，Dy材料切割所獲得的板狀材料難以跟隨磁體形狀作出相應的形狀改變，因此，拱形磁鐵或環形磁鐵等非平面磁鐵甚至可能出現磁體的一部分Hcj得到顯著提高，而另一部分則提高不明顯的現象。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法，以解決現有技術中存在的上述問題。本發明通過將充填在高熔點金屬網中的厚度在0.05?Imm的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片替代Dy板或Dy合金板使用，以節省Dy材料的使用量。
[0007]本發明提供的技術方案如下:[0008]一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法，包括在處理室內配置R_T_B系燒結磁體的準備工程，在同一處理室內的Dy擴散源的準備工程，和使Dy擴散源蒸發到所述燒結磁體的Dy擴散工程，其特徵在於:所述Dy擴散源為平鋪在高熔點金屬網中的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片，所述Dy急冷薄片或所述Dy合金急冷薄片的厚度在0.05?1mm。
[0009]本發明通過分散放置的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片，製得與磁鐵形狀一致的Dy擴散源，以保證擴散效率和擴散質量，降低Dy材料的使用量，同時增加Dy擴散的蒸發供應面，這裡的蒸發供應面為Dy擴散源靠近或接觸燒結磁體的表面，如在磁鐵和Dy擴散源採用上下堆疊的方式放置時，即為Dy擴散源的上下表面，同時，燒結磁鐵的上下表面形成接收面。由於Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片的表面是不光滑的，具有小浮點，提高了 Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片的表面積，進而提高了擴散效率。
[0010]本發明將Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片充填在高熔點金屬網中製得Dy擴散源，並將Dy擴散源、磁鐵交叉堆疊放置，使Dy擴散源到磁體的擴散距離變得可控，獲得磁性能更為均衡的磁體。
[0011]進一步地,本發明是使用充填在高熔點金屬網中的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片，因此，其不僅可以用在形狀規則的磁鐵上，還可以通過改變高熔點金屬網的形狀，獲得與拱形磁鐵或環形磁鐵等非平面磁鐵形狀對應的任意形狀的Dy擴散源，從而使Dy擴散源到非平面磁鐵的擴散距離也變得可控，使工藝更為穩定、可控，並獲得Hcj均衡提高的磁體。
[0012]再進一步地，由於所有的Dy材料或Dy合金材料均被製成了 Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片，因此，基本沒有材料的損耗，Dy材料的利用率高。
[0013]需要說明的是，這裡的R-T-B系燒結磁體為含有R2Fe14B主相的磁鐵，所述的R為選自包含釔元素在內的稀土元素中的至少一種，所述T為包括Fe的至少一種過渡金屬元素。
[0014]與Dy相同，Tb或Ho也是常見的用於晶界擴散的元素，因此，在將本發明所揭示的內容用於Tb或Ho的晶界擴散時，也應落入本發明技術方案的保護範圍內。
[0015]另外，出於成本控制和工業可操作性的考慮，本發明選擇使用的是Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片的厚度在0.05?1mm，但是若是其他從業者出於規避專利內容的考慮，選擇讓部分Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片的厚度略大於上述尺寸或略小於上述尺寸的Dy急冷薄片和Dy合金急冷薄片，也應當落入本發明的保護範圍之內。
[0016]本發明不限制向高熔點金屬網中填充Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片的方式，其既可以採用先預製上開口的高熔點金屬盒，而後向其中放入Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片，再覆蓋高熔點金屬上蓋，也可以採用先預製側開口的高熔點金屬袋，而後向其中放入Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片,再封閉開口的方式。
[0017]在推薦的實施方式中，所述Dy合金急冷薄片為Dy金屬和其他低熔點金屬所製成的合金薄片，如Dy — Fe — Ga合金、Dy — Cu — Ga合金等。
[0018]在推薦的實施方式中，在將所述Dy急冷薄片或所述Dy合金急冷薄片破碎成粒徑在Icm以下的小片之後，再將其間隔相同的間隙離散排列在所述高熔點金屬網中，其可提供基本分布均勻的蒸發供應面，減少Dy材料的使用，並使用最少的Dy材料達到同樣的擴散效果。當然，所述小片的粒徑是大於所述高熔點金屬網的網孔孔徑的。
[0019]在推薦的實施方式中，出於成本控制和工業可操作性的考慮，所述高熔點金屬網的厚度為0.5mm?2mm。
[0020]在推薦的實施方式中，所述Dy擴散源為離散排列在所述高熔點金屬網中的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片。優選地,所述Dy急冷薄片或所述Dy合金急冷薄片為厚度均一的薄片。更優選地，所述Dy擴散源為鋪設排列在所述高熔點金屬網中的單層Dy急冷薄片或單層Dy合金急冷薄片。
[0021]在現有的Dy擴散過程中，需要提供基本分布均勻的蒸發供應面，蒸發供應面分布均勻，才能向對應的接收面穩定提供Dy原子，本發明通過組合排列的方式獲得分布均勻的Dy擴散源(如採用形狀、大小、材料均一致的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片的均勻排列，或採用形狀、大小、材料不一致的幾種Dy急冷薄片或幾種Dy合金急冷薄片的規律間隔排列)，得到分布均勻的Dy擴散源，以此提供分布均勻的蒸發供應面進行Dy擴散，獲得高性能的磁鐵。另外，為便於工業化生產，應盡能降低Dy擴散源的厚度，因此，Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片一般單層鋪設在高熔點金屬網中，這同樣也利於獲得分布均勻的供應面。
[0022]本發明中，離散排列的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片可以通過上下加壓設置的高熔點金屬網固定，也可以通過設置隔斷的方式，使Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片離散排列。
[0023]在推薦的實施方式中，所述Dy急冷薄片或所述Dy合金急冷薄片通過如下的方式製得:1)取Dy原料或Dy合金原料放入坩堝中，在熔煉爐中進行真空熔煉；2)在真空熔煉後的熔煉爐中通入Ar氣體，使用甩帶鑄造法(SC)鑄造成Dy急冷薄片或所述Dy合金急冷薄片。上述的方式可以獲得厚度基本一致的薄片，但由於Dy急冷薄片和Dy合金急冷薄片的韌性極差，難以平鋪到非平面形高熔點金屬網中，因此，可以將其破碎成小片，而後裝入到非平面形高熔點金屬網中。
[0024]在推薦的實施方式中，在所述處理室內配置所述燒結磁體，把該燒結磁體加熱到750?1050°C範圍內，把配置在同一處理室內的Dy擴散源加熱並使之蒸發，把該蒸發的Dy原子提供到所述燒結磁體表面，並使之附著。
[0025]在推薦的實施方式中，將外設高熔點金屬網的Dy擴散源直接放置在所述燒結磁體表面。由於高熔點金屬網的存在，Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片可藉由適當調節高熔點金屬網的厚度，使Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片和燒結磁體彼此間隔最合適的擴散距離放置，而無需額外調節燒結磁體和Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片之間的距離。
[0026]在推薦的實施方式中，所述高熔點金屬網為Mo網、W網、Nb網、Ta網、Ti網或Zr網。
[0027]本發明的另一目的在於提供一種新型磁體。
[0028]磁體，用上述記載的對RTB系燒結磁體進行Dy擴散的方法製造。
[0029]本發明的再一目的在於提供一種Dy擴散源。
[0030]擴散源，包括充填在高熔點金屬網中的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片，所述Dy急冷薄片或所述Dy合金急冷薄片的厚度在0.05?1mm。
[0031]由上述描述可知，本發明具有如下的特點:
[0032]I)本發明的Dy擴散源使用平鋪放置的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片，以此降低Dy材料的使用量，保證擴散效率和擴散質量，同時增加Dy擴散源的蒸發供應面；
[0033]2)可通過調節Dy擴散源中Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片的分布數量，如採用離散的方式放置，以使用最少的Dy材料達到同樣的擴散效果；
[0034]3)在將Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片破碎成粒徑在Icm以下的小片之後，再將其間隔基本相同的間隙離散排列在所述高熔點金屬網中，以進一步減少Dy材料的使用；
[0035]4)獲得Dy急冷薄片或者Dy合金急冷薄片的工藝簡單，且可以使用磁鐵熔煉時所用的裝置，而無需特意購置設備；
[0036]5)本發明可根據磁鐵的形狀將Dy擴散源自由製作成相應的形狀，適應性強，利用
率聞;
[0037]6)本發明通過將Dy擴散源直接放置在燒結磁體表面，從而可以通過調整高熔點金屬網的厚度，調節Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片至燒結磁體的擴散距離，使用更為方便；
[0038]7)本發明中，通過組合排列的方式得到分布均勻的Dy擴散源，以此提供分布均勻的供應面進行Dy擴散，獲得高性能的磁鐵。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]圖1為弧形Dy擴散源的使用狀態圖。
[0040]圖2為Dy小片間隔基本相同的間隙離散排列在弧形Mo網中，並對磁鐵進行擴散的使用狀態圖。
[0041]圖3為Dy小片無間隙排列在平面Mo金屬網中的示意圖。
[0042]圖4為Dy小片間隔基本相同的間隙離散排列在平面Mo網中的示意圖。
【具體實施方式】
[0043]實施例
[0044]製備Dy擴散源包括如下的步驟:
[0045]I)取IOKg Dy原料放入氧化鋁製的坩堝中，在高頻真空感應熔煉爐中在IPa的真空中以1550°C以下的溫度進行真空熔煉。
[0046]2)鑄造過程:在真空熔煉後的熔煉爐中通入Ar氣體使氣壓達到8萬Pa後，使用甩帶鑄造法(SC)將熔融液鑄造成平均厚度為0.05mm?Imm的Dy急冷薄片。
[0047]如圖1中所示，將Dy急冷薄片破碎成小片2，以無間隙的方式平鋪在弧形Mo網I中，弧形擴散源的使用狀態如圖中所示，I為Mo網，2為Dy急冷薄片的小片，3為磁鐵，且Mo網的厚度不在圖中體現。
[0048]如圖2中所示，將Dy急冷薄片破碎成小片2，間隔基本相同的間隙離散排列在弧形Mo網I中，弧形擴散源的使用狀態如圖中所示，I為Mo網，2為Dy急冷薄片的小片，3為磁鐵，且Mo網的厚度不在圖中體現。
[0049]如圖3中所示，將Dy急冷薄片破碎成小片2，以無間隙的方式平鋪在平面Mo網I中，I為Mo網，2為Dy急冷薄片的小片，且Mo網的厚度不在圖中體現。
[0050]如圖4中所示，將Dy急冷薄片破碎成小片2，間隔基本相同的間隙離散排列在平面Mo網I中，I為Mo網，2為Dy急冷薄片的小片，且Mo網的厚度不在圖中體現。
[0051]試驗例I
[0052]取經過熱處理的燒結磁體(成分組成為Nd28.9Dy2.6Cu0.從5Nb0.2BL05Febal.)加工成長15mm、寬8mm、厚度5mm的產品，5mm方向為磁場取向方向，分成3等份,分別為空白例、對比例和試驗例。
[0053]空白例:燒結體製成的磁鐵作為無晶界擴散處理的磁鐵直接進行磁性能檢測，評定其磁特性。
[0054]對比例:燒結體製成的磁鐵洗淨，表面潔淨化後，在真空熱處理爐中，以Dy金屬板(厚度為1mm)、隔離網(厚度為2mm)和燒結磁鐵的順序堆疊放置，之後以800°C的溫度在Ar氣氛中擴散處理6小時。
[0055]試驗例:燒結體製成的磁鐵洗淨，表面潔淨化後，在真空熱處理爐中，將實施例中製得的Dy擴散源(Dy急冷薄片的小片以無間隙的方式平鋪在平面Mo網中，Mo網厚度為2mm、Dy急冷薄片的厚度為0.05mm、Dy急冷薄片的堆疊厚度為0.2mm)和燒結磁鐵堆疊放置，之後以800°C的溫度在Ar氣氛中擴散處理6小時。
[0056]時效處理:上述經Dy晶界擴散處理後的磁體(對比例以及試驗例)均在550°C的溫度進行時效處理，使蒸發的Dy元素在磁鐵晶界中進一步充分擴散。
[0057]磁性能評價過程:燒結磁體使用中國計量院的NM-10000H型BH大塊稀土永磁無損測量系統進行磁性能檢測。
[0058]空白例、對比例和試驗例的磁鐵評價結果如表1中所示:
[0059]表1空白例、對比例和試驗例的磁性能評價的情況
【權利要求】
1.一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法，包括在處理室內配置RTB系燒結磁體的準備工程，在同一處理室內的Dy擴散源的準備工程，和使Dy擴散源蒸發到所述燒結磁體的Dy擴散工程，其特徵在於:所述Dy擴散源為平鋪在高熔點金屬網中的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片，所述Dy急冷薄片或所述Dy合金急冷薄片的厚度在0.05?1mm。
2.根據權利要求1所述的一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法，其特徵在於:在將所述Dy急冷薄片或所述Dy合金急冷薄片破碎成粒徑在Icm以下的小片之後，再將其間隔相同的間隙離散排列在所述高熔點金屬網中。
3.根據權利要求1所述的一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法，其特徵在於:所述高熔點金屬網的厚度為0.5mm?2mm。
4.根據權利要求3所述的一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法，其特徵在於:所述Dy擴散源為離散排列在所述高熔點金屬網中的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片。
5.根據權利要求2所述的一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法，其特徵在於:所述Dy擴散源為鋪設排列在所述高熔點金屬網中的單層Dy急冷薄片或單層Dy合金急冷薄片。
6.根據權利要求1所述的一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法，其特徵在於:在所述處理室內配置所述燒結磁體，把該燒結磁體加熱到750?1050°C範圍內，把配置在同一處理室內的Dy擴散源加熱並使之蒸發，把蒸發的Dy原子提供到所述燒結磁體表面，並使之附著。
7.根據權利要求1所述的對一種RTB系磁體進行Dy擴散的方法，其特徵在於:將所述Dy擴散源直接放置在所述燒結磁體表面。
8.根據權利要求1所述的一種對RTB系磁體進行Dy擴散的方法，其特徵在於:所述高熔點金屬網為Mo網、W網、Nb網、Ta網、Ti網或Zr網。
9.磁體，用權利要求1?8中任一項記載的方法製造。
10.擴散源，為充填在高熔點金屬網中的Dy急冷薄片或Dy合金急冷薄片，所述Dy急冷薄片或所述Dy合金急冷薄片的厚度在0.05?1_。
【文檔編號】H01F1/057GK103985535SQ201410238724
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月31日 優先權日:2014年5月31日
【發明者】永田浩, 張建洪 申請人:廈門鎢業股份有限公司