[发明专利]一种高剩磁高矫顽力稀土永磁材料的制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及永磁材料技术领域，具体地讲是一种高剩磁高矫顽力稀土永 磁材料的制造方法，即在剩磁没有明显降低的情况下，有效提高烧结磁体矫 顽力的方法，并且对于尺寸和取向方向厚度偏大的稀土永磁材料，提供一种 经济的有效的适合大批量生产的制造方法。

背景技术：

随着全球范围内新能源产业的发展和技术进步，高性能烧结钕铁硼永磁 材料的应用范围不断扩大，由通讯电子，如硬盘驱动器的音圈马达电机(VCM 电机)，CD/DVD拾音器(PickUp)，移动电话，核磁共振成像医疗设备，不 断向高效节能电机发展，如风力发电机，空调和冰箱的压缩机电机，混合动 力车(hybrid car)电动机和发电机等新能源领域发展，因此对于高性能烧结 钕铁硼磁体的需求不断扩大，尤其对于使用温度提出了更高的要求，因此对 高剩磁高矫顽力稀土永磁材料提出了新的要求。

烧结钕铁硼永磁材料磁性能的主要技术指标为剩磁和矫顽力，剩磁主要 由以下的因数决定，一是正向畴体积分数，二是主相(Nd₂Fe₁₄B)或者磁性相 的体积百分数，三是磁晶粒的取向度，四是烧结磁体的实际密度与理论密度 的比值等因素，Br＝A(1-β)(d/d₀)cosθ.Js，其中A：正向畴的体积分 数，1-β：主相的体积分数，d：烧结磁体的真实密度，d₀：烧结磁体的理论密 度，cosθ：晶粒的取向度，Js：Nd₂Fe₁₄B单晶体饱和磁极化强度。矫顽力主 要决定于磁晶各向异性场(Ha)，烧结磁体的微观组织结构，如晶粒度的尺寸， 形状等，以及富钕相的数量和分布，以及在反向退磁场的作用下的退磁因子 的影响，Hcj＝cHa-N_effMs，Ha为磁晶各向异性参数，Ms：饱和磁化强度，c： 微观组织结构参数，Neff：退磁因子。

现有不含镝和铽的烧结钕铁硼永磁材料，虽然剩磁较高，通常为1.4T， 但是矫顽力很低，只有960kA/m左右，仅仅能够在使用温度比较低和稳定的 环境中使用，极大地限制了高性能钕铁硼的应用。为了提高烧结钕铁硼的矫 顽力和使用温度，在成分调整，晶粒细化等进行了大量的改进工作，主要采 用各向异性场更高的重稀土元素，如镝(Dy)或铽(Tb)部分取代金属钕， 来增加矫顽力和提高使用温度，由于加入镝或铽之后，虽然矫顽力明显提高， 但是剩磁却有很大程度的降低，而且更为重要的是由于镝和铽的储量有限， 而且成本很高，限制了采用该方法大批量生产，尤其对于新能源领域的需求， 例如一台1兆瓦永磁直驱的风力发电机的使用的高矫顽力永磁材料平均重量 在1000公斤以上，如果大规模使用，必将受到资源和成本的巨大压力。目前 采用的具体方式如下：

第一种采用单合金的方式，如直接在制备钕铁硼合金中，按照不同的矫 顽力的要求进行一定比例的置换，通常称为单合金的方法。例如采用5％重量 的金属镝取代金属钕，剩磁降低到1.3T，矫顽力提高到1680kA/m。

第二种方式为双合金方式，即采用一种合金为轻稀土的合金，另一种为 重稀土的合金，制粉之后按照一定的比例进行混合，使得重稀土的金属分布 在主相的外缘和富钕相中，但是由于在高温下的烧结，使得一部分重稀土仍 然进入到主相中，虽然较单合金有所改善，但剩磁仍然有较大幅度的降低， 剩磁降低到1.33T，矫顽力达到1760kA/m。

第三种方式采用真空溅射还原扩散法，对于小型磁体在烧结之后，表面 经清洗之后通过真空溅射的方法首先将金属镝或者铽沉积在磁体的表面，然 后在真空烧结炉内，在低于烧结温度的条件下，进行还原扩散热处理，由此 将镝和铽扩散到晶界中去，使镝和铽有效的富集到富钕相中，从而增加了矫 顽力，并且不显著降低剩磁。但是由于真空溅射沉积膜很薄(几个微米)，因 此扩散的深度有限，因此只能处理比表面积比较大的产品，也就是该方法仅 适用于小型或者薄型磁体，而且由于采用真空气相沉积金属薄膜生产效率较 低，不适用于大批量的生产。