[发明专利]一种加速烧结钕铁硼磁体表面Dy/Tb附着层扩渗的方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料领域，特别涉及一种加速烧结钕铁硼磁体表面Dy/Tb附着层扩渗的方法。

背景技术

全球对新能源汽车和风力发电产业的重视和推广将对高端稀土永磁产生重大影响，风力发电的直驱永磁机组和新能源汽车的驱动电机都要大量使用高矫顽力烧结钕铁硼磁体。众所周知，为了增大钕铁硼烧结磁体的矫顽力，用Dy/Tb等重稀土元素部分置换磁体中的Nd是一种非常有效的方法。但是若用传统合金化的方法则需要添加大量Dy/Tb达到高矫顽力，不仅造成剩磁、磁能积降低，且增加了原材料生产成本，加快了资源消耗。近年研究发现，当烧结钕铁硼磁体的表面附有Dy/Tb等重稀土元素的合金粉或化合物，并经合适的热处理后，磁体表面的Dy/Tb会穿过烧结体的晶界进入烧结体内部，从晶界向主相Nd2Fel4B内部扩渗，并择优分布于主相晶粒边缘，改善不均匀区各向异性，这样处理会使磁体的矫顽力明显提高而剩磁不降低或降低很小，这种技术被称为晶界扩渗技术。

晶界扩渗处理技术主要采用涂覆、沉积、镀覆、溅射、粘覆等方式，使含有Dy/Tb金属粉末或化合物附着在磁体外表面，通过热处理使Dy/Tb经晶界扩渗到烧结磁体主相内。Hajime N等人通过将磁体在Dy203、DyF3、TbF3酒精混合物中浸沾随后热处理的方法来改善磁体的性能，结果表明，包覆镝化物的磁体晶界扩渗处理后性能有明显改善，且氟化物的改善效果优于氧化物，该方法处理的磁体矫顽力可提高近一倍(Hajime N，Koichi H，Masanobu S，et a1.Magnetic properties of extremely small Nd-Fe-B sintered magnets.IEEE Trans Magn，2005，41：3844.)。Hirota K等比较了晶界扩渗工艺和传统工艺中Dy元素在磁体中的分布，传统工艺制备的磁体内Dy分布较均匀，而晶界扩渗处理后Dy在晶界区聚集，这种富Dy区域厚度很薄(大约为0.1μm)，这种方法制备的磁体晶界内Dy含量远高于传统方法制备的烧结磁体，而Dy的总含量却比传统方法的低(Hirota K,Nakamura H，Minowa T，et a1.Coercivity enhancement by the grain boundary diffusion process to Nd-Fe—B sintered magnets.IEEE Trans Magn，2006，42：2909.)。Deshan L等通过在材料表面溅射Dy/Tb金属层，进行热处理，在晶界扩渗过程中，Dy/Tb通过晶界从磁体表面渗透到磁体内，金属在富Nd晶界相附近富集，而Nd元素分布没有明显变化(Deshan L，ShunjiS，Takashi K，et a1.Grain interface modification and magnetic properties of NdFeB sintered magnets.Japanese J Appl Phys.2008，47：7876.)。Natsuki W等通过三维溅射办法将Dy/Tb镀覆在磁体表面，随后在1173K、氩气气氛中保温12h后，Tb通过晶界扩渗到磁体主相外部区域，研究表明Tb处理磁体的晶界和主相间形成一个薄的、连续的沉淀浸润层，这对磁性能提高十分有利(Natsuki W，Masam I，Noriyuki K，et a1.Microstructu analysis of sintered Nd-Fe-B magnets improved Tb-vapor sorption.Mater Trans，2009，48：915.)。Sepehri-Amin H等采用在烧结磁体表面气相镀覆Dy，退火处理过程中Dy通过晶界扩渗到主相内，在晶界相与主相交界处，生成约4.4nm宽的壳层(Sepehri-Amin H，Ohkubo T，Hono K.Grain boundary structure and chemistry of Dy-diflhsion processed Nd-Fe-B sintered magnets.J Appl Phys，2010，107：09A745.)。国内，孙绪新等人将Dy2O3粉末与乙醇以1.5∶1混合形成浆料涂覆磁体表面扩渗后，使N40和38SH的钕铁硼磁体的矫顽力大幅提高(孙绪新，包小倩，高学绪，等.烧结Nd-Fe-B磁体表面渗镀Dy2O3对磁体显微组织和磁性能的影响.中国稀土学报，2009，27:86-90.)。孙宝玉等在钕铁硼样品表面磁控溅射DyAl合金，矫顽力大幅提高(孙宝玉，巴德纯，房也，等.DyAl合金薄膜在NdFeB基体上真空热扩渗行为的研究.稀土，2010，31:17-20.)。李建等采用电泳法在钕铁硼磁体表面形成富含重稀土元素Dy附着层，高温扩渗处理后磁体性能提高(李建，王琳，周磊，喻晓军，李波。钕铁硼电泳法晶界扩渗渗镝研究。中国稀土学报，2013，31(3)：275-280)。