[发明专利]一种提高烧结钕铁硼磁性能的晶界扩散方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高烧结钕铁硼磁性能的晶界扩散方法，属于稀土永磁材料技术领域。

背景技术

具有“磁王”美誉的第三代永磁材料——钕铁硼(NdFeB)自从问世以来一直是学术界和工业界研究的热点。目前，大多数高矫顽力钕铁硼磁体的制备都是通过重稀土元素镝对钕元素的替换加入来实现的，例如，室温下具有3T高矫顽力的钕铁硼磁体中的镝的含量高达10wt％。但是采用镝元素替换钕元素存在以下不足：一方面，镝原子与铁原子的反磁化耦合降低了磁体的磁化强度；另一方面，镝在自然界储量远低于钕，其市场价格远高于钕，镝的加入大大增加了磁体的生产制造成本和对自然资源的压力。近年来，国内外研究学者开发出的镝的氟化物涂覆晶界扩散和镝的饱和蒸气渗透技术成为烧结钕铁硼性能改进的研究热点。然而，对于烧结钕铁硼磁体来说，目前的晶界渗透技术的扩散深度有限，对样品的尺寸要求严格，一般只能处理薄片磁体。同时，镝及其化合物扩散剂价格昂贵，在扩散过程中利用率较低。目前晶界扩散技术工业化应用尚未成熟，还不能大范围替代现有的利用重稀土添加的方式来制备高矫顽力烧结钕铁硼磁体的传统工艺。就目前的技术水平和晶界扩散技术的特点来看，在短期内提高扩散剂的利用和回收效率的可能性不大。因此，能否寻找出更加先进的晶界扩散工艺与相对廉价的扩散剂已成为晶界扩散技术在钕铁硼永磁材料制备领域能否推广应用的关键所在。

中国专利CN 101845637 A公布了一种烧结钕铁硼(Nd-Fe-B)磁体合金改性的加工工艺，通过对烧结钕铁硼磁体合金成分的局部改变，即将适当重量的重稀土氧化物(Dy₂O₃，Tb₄O₇)或氟化物(DyF₃，TbF₃)的粉末溶于浓度适当的酸溶剂内，将磁体浸泡其中适当时间后，取出烘干，磁体表面即覆盖重稀土粉末薄层，将此磁体置于氩气炉内先后进行热扩散处理，然后进行退火处理。该方法既能有效提高磁体矫顽力，又能降低所需添加的重稀土用量。但是该处理方法还是存在着目前常见扩散工艺扩散深度不足的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高烧结钕铁硼磁性能的晶界扩散方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种提高烧结钕铁硼磁性能的晶界扩散方法，包括以下步骤：

步骤一、将烧结态钕铁硼磁体和扩散合金片叠放在一起，放在热压炉中；

步骤二、对热压炉抽真空，待真空度达到设定值，对热压炉升温，当温度达到设定值时，开始施加压力并保压，压力方向与易磁化轴(C轴)平行，融化的扩散合金片合金在压力的作用下，扩散到部分熔融的晶界处，扩散合金片内合金和熔融的晶界发生化学反应，在晶界处形成均匀的稀土元素富集层，起到有效的磁隔离效果，保压结束后随炉冷却至室温，取出试样；

步骤三、将扩散后的试样放入高真空炉中退火处理，，退火可以有效降低热压过程产生的内应力，均匀化晶界相成分，减少晶界缺陷，有效提高磁体的磁性能，退火处理结束后随炉冷却至室温。

步骤二中，真空度设定值为1×10^-2Pa以下，温度设定值为550～800℃，施加压力为10～60MPa，保压时间1～6h。

步骤三中，高真空炉内真空度＜1×10^-3Pa，退火处理的温度为450～600℃，退火处理时间为1～6h。

所述的烧结态钕铁硼磁体指平均晶粒尺寸在1～10μm之间的钕铁硼磁体。

所述的扩散合金片为低熔点共晶扩散合金，表示为R-TM，所述的R为Sc、Y、La、Ce、Pr或Nd中的一种或几种，所述的TM为Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn中的一种或几种。

作为优选，所述的R为Ce、Pr或Nd。

作为优选，所述的TM为Cr、Fe、Co、Cu或Zn。

作为进一步优选，所述的扩散合金片为低熔点三元共晶合金Nd_63.5Cu₃₀Fe_6.5。

所述的扩散合金片切割成0.3～0.6mm的合金薄片。

步骤一中，在烧结态钕铁硼磁体和扩散合金片叠放前，将待处理的烧结态钕铁硼磁体及扩散合金片用砂纸打磨并用酒精超声清洗干净；

步骤二中，烧结态钕铁硼磁体及扩散合金片与热压炉模具接触部分均用石墨纸隔开。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：