[发明专利]稀土烧结磁体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能的稀土烧结磁体及其制造方法，该磁体具有最少含量的昂贵Tb和Dy。

背景技术

近年来，Nd-Fe-B烧结磁体应用越来越广泛，包括用于硬盘驱动器、空调、工业发动机、发电机以及混合动力汽车和电动车的驱动发动机。当用于空调压缩机的发动机、交通工具相关的部件和其他预期未来发展的应用时，磁体暴露于升高的温度。因此，磁体必须具有在升高的温度下的稳定性能，即耐热性。为此加入Dy和Tb是必要的，然而，当考虑到资源紧缺的问题时，节约Dy和Tb成为重要的任务。

对于基于Nd₂Fe₁₄B晶粒的磁性支配(magnetism-governing)主相的相关磁体，于Nd₂Fe₁₄B晶粒的界面处产生反向磁化的小畴，称为反向磁畴。随着这些畴的生长，磁化反转。理论上，最大矫顽力等于Nd₂Fe₁₄B化合物的各向异性的磁场(6.4MA/m)。然而，由于晶界附近的晶体结构的无序所导致的各向异性磁场的降低，以及由于形态等原因导致的漏磁场的影响，实际能够可获得的矫顽力只有各向异性磁场的约15％(1MA/m)。

已知，当Nd位点被Dy或Tb替代时，Nd₂Fe₁₄B的各向异性磁场明显增加。因此，Dy或Tb替换部分Nd导致增强的各向异性磁场，因而导致增强的矫顽力。然而，由于Dy和Tb导致磁性化合物的饱和磁化极化显著降低，通过添加这些元素来增加矫顽力的努力不可避免的造成剩磁(或剩余磁通密度)的减少。也就是说，在矫顽力和剩磁之间的权衡是不可避免的。

在考虑到上述的磁化反向机理时，如果只有部分Nd在其中使磁畴反向的主相晶界附近被Dy或Tb替代时，那么仅少量的重稀土元素可增加矫顽力，同时也使剩磁的下降最小化。基于这种想法，开发了称为双合金法的制备Nd-Fe-B磁体的方法(见JP2853838)。该方法包括分别制备具有接近Nd₂Fe₁₄B化合物的组成的合金，以及加入其中的具有Dy或Tb的烧结助剂合金，将它们研磨和混合，然后烧结该混合物。然而，由于烧结温度高达1050-1100℃，因此Dy或Tb从其界面向约5-10μm的主相晶粒内扩散到约1-4μm的深度，与主相晶粒中心的浓度差不很大。为了获得较高的矫顽力和剩磁，理想的是，重稀土元素以较高的浓度富集在较薄的扩散区中。对于重稀土元素重要的是，在较低温度下进行扩散。为了克服该问题，开发了下文描述的晶界扩散法。