[发明专利]晶界相重构的高耐蚀性烧结钕铁硼磁体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶界相重构的高耐蚀性烧结钕铁硼磁体及其制备方法。

背景技术

烧结钕铁硼永磁材料是目前磁性最强的永磁体，具有高磁能积、高性价比等优异特性，自1983年日本发明钕铁硼基稀土永磁以来，得到了迅速的发展，世界总产量已经从当年的不到1吨跃升到2006年的近5万吨，是当前和今后一段时间内最重要的永磁材料，在诸如计算机技术、信息技术、航空航天技术、通讯与交通技术、办公自动化技术以及医疗保健技术等领域中扮演越来越重要的角色，已经成为现代科学技术和人民生活的重要物质基础。

Nd-Fe-B磁体的主要磁技术性能指标是剩磁B_r、矫顽力H_c(内禀矫顽力H_cj和磁感矫顽力H_cb)、磁能积(BH)_max和居里温度T_c。作为一种功能材料，一直以来，永磁材料的研究者和生产者对它的研究重点都是放在如何提高磁性能上，在其晶体结构、微观组织、磁畴形态、内禀矫顽力机制等方面最大限度地挖掘材料的潜力，提高永磁材料的B_r、H_c、(BH)_max和T_c。经过24年的发展，取得了很好的成果，烧结Nd-Fe-B磁体的最大磁能积已由问世之初的279kJ/m(35MGOe)提升至474kJ/m(59.5MGOe)，达到了理论值512kJ/m(64MGOe)的93％；剩磁也已经从1.23T提升至1.555T，达到了理论值1.6T的96％以上，这为新产业的出现和技术进步提供了重要的物质保证。

随着磁体磁性能的明显提高，Nd-Fe-B烧结磁体较低的耐腐蚀能力已经成了限制超高能密度Nd-Fe-B烧结永磁体应用范围的瓶颈。目前，Nd-Fe-B材料的腐蚀防护主要采取保护涂层的手段，用电镀、化学镀或物理气相沉积法将Ni、Zn、Al、Ni-P、Ni-Fe、Ni-Co-P、Cu、Cd、Cr、TiN、ZrN等金属或化合物镀覆于磁体表面，目前较为有效的典型方法是化学镀Ni和离子镀Al。另外，合金化法也是提高耐腐蚀性的有效途径，向钕铁硼磁体中添加微量元素可以改善磁体的耐腐蚀性能，研究表明Cu、Al、Nb、Ga、Co、V、Mo等元素可有效地提高合金的耐腐蚀性；但是，有时会损害磁体的磁性能，而且合金化也将提高材料的成本，并且不能从根本上解决Nd-Fe-B磁体的固有缺陷，这些因素都限制着这种防蚀方法的应用。总之，目前已经研究开发出了许多Nd-Fe-B磁体的腐蚀防护方法，也取得了较好的耐蚀效果，对Nd-Fe-B磁体的进一步推广应用起到了很大的促进作用。但磁体的防腐蚀问题还没有根本解决，各种防护方法有不同的缺陷，如磁体表面涂覆有机涂料对工作环境有要求，且耐蚀时间不长；水溶液电镀时，钕极易被氧化且有氢存在于镀层中引起氢脆等。而且采用镀层作为腐蚀防护的方法既增加了工序又提高了成本，针对上面存在的问题，目前的研究集中在探索一种能够彻底改善耐腐蚀性的方法。Nd-Fe-B磁体的腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀两种，其中电化学腐蚀是主要的腐蚀方式。电化学腐蚀表现为不同相之间的晶间腐蚀，其腐蚀原动力在于主相与富钕相、富硼相之间的化学电动势差。烧结NdFeB磁体中富钕晶界相的电极电位比主相电极电位低，在原电池中成为阳极，加速了其腐蚀。腐蚀速度可以表示为E_φ相为主相的过程平衡电位，E_晶界相为晶界相的过程平衡电位，P_φ相为主相的极化率，P_φ晶界相为晶界相的极化率。可见，ΔE越小，晶界相腐蚀越慢。因此，降低晶界相和主相间的电位差成为提高磁体耐蚀性的关键。提高晶界相的电极电位，减小与主相之间的腐蚀电位差，就可以避免或者减弱晶间腐蚀，降低腐蚀电流密度。双合金法是将主相与晶界相合金分别冶炼，有利于在保证磁性能的基础上进行晶界相成分的重新设计，使晶界相和主相的电极电位相差不大，从而提高烧结钕铁硼磁体的本征耐腐蚀性。

发明内容

本发明的目的是开发一种晶界相重构的高耐蚀性烧结钕铁硼磁体及其制备方法。