[发明专利]一种晶界扩散Al‑Cu合金提高钕铁硼磁体耐蚀性的方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料领域，特别涉及一种晶界扩散Al-Cu合金提高钕铁硼磁体耐蚀性的方法。

技术背景

钕铁硼磁体是当今世界上室温综合磁性能最强的永磁材料，具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积等特点。作为新一代稀土永磁材料，钕铁硼磁体在计算机技术、交通、航天军工、自动化技术、仪表技术、微波通信技术、医疗、风力发电等领域均具有广泛的应用。钕铁硼磁体可以分为烧结钕铁硼磁体和粘结钕铁硼磁体，其中烧结钕铁硼磁体的磁性能相对较好，应用最为广泛。低抗蚀性是钕铁硼磁体的缺点，已成为制约其广泛应用的因素之一。

钕铁硼磁体的主要腐蚀原因是主相与富钕相之间的电极电位差，这其中主相的电极电位要高于富钕相的电极电位，使富钕相在“原电池反应”中成为阳极加速富钕相的腐蚀，从而出现磁体中各晶粒不断的沿晶腐蚀，主相因失去晶界相的包裹而脱落粉化，完成对永磁体的宏观氧化作用。因此如何使得烧结钕铁硼磁体中二相电位差减少是提高磁体耐腐蚀能力的关键。

烧结钕铁硼中富Nd相晶界活泼、电极电位低的特点，决定了磁体异晶间腐蚀，因此只有提高晶界相的化学稳定性，改善晶界相的分布，才能提高磁体的抗蚀性。根据合金腐蚀理论，向烧结钕铁硼中掺合金元素能降低晶界相的活性，提高富Nd相的腐蚀电位，缩小晶界相与主相间的电位差，减小磁体腐蚀的动力。

合金化是提高烧结钕铁硼抗蚀性的重要途径，人们有在钕铁硼磁体熔炼中加入P， Cr， Ti， Nb等元素提高了晶界相的化学稳定性，提高磁体的耐腐蚀性能。但是该方法往往部分元素溶解在主相中，损害磁体的磁性能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种晶界扩散Al-Cu合金提高钕铁硼磁体耐蚀性的方法。

本发明主要利用Al-Cu二元合金熔点较低，在600℃左右熔化成液态，进行晶界扩散。晶界扩散工艺Al-Cu合金不会过多的溶解于主相而稀释磁性能；低熔点Al-Cu合金的扩散，有利于提高富Nd液相沿主相颗粒的润湿性，回火时改善磁体晶界的显微结构，使富Nd相沿晶界分布更均匀，晶界变得更平直，提高磁体致密度，能提高磁体的内禀矫顽力、最大磁能积和稳定性；Al、Cu元素扩散到钕铁硼磁体的晶界中，能提高晶界的电极电位，从而提高烧结钕铁硼磁体的本征耐腐蚀性。

本发明通过以下技术方案实现。

一种晶界扩散Al-Cu合金提高钕铁硼磁体耐蚀性的方法，该方法将低熔点高电位Al-Cu合金铸锭粗破、球磨后直接作为钕铁硼磁体的表面扩散源，经过扩散热处理，在钕铁硼磁体的晶界处形成一层富Al-Cu相，使晶界相的电极电位提高，从而获得高耐蚀性钕铁硼磁体。

优选的，该方法包括以下工艺步骤：

(1) 根据需要设计Al-Cu合金成分，制备Al-Cu合金；Cu含量为11-25%原子百分数，具有熔点较低的特点，烧结时有利于提高富Nd液相沿主相颗粒的润湿性，回火时改善磁体晶界的显微结构，使富Nd相沿晶界分布更均匀，晶界变得更平直，提高磁体致密化，能提高磁体的内禀矫顽力、最大磁能积和稳定性；

(2)将步骤(1)中的Al-Cu合金熔炼成铸锭，再粗破、球磨；

(3) 将钕铁硼磁体浸没在球磨后所得的Al-Cu合金粉末中，用封管机密封，氩气保护，加热到高于该Al-Cu合金粉末熔点以上的100-200℃，使Al-Cu合金粉末熔融为液态，附着在钕铁硼磁体的表面，进行晶界扩散热处理；

(4)将步骤(3)中经过扩散热处理的样品进行退火热处理，得高耐蚀性钕铁硼磁体。

进一步优选的，步骤（2）所述球磨时球磨机的转速为200～400r/min，球磨的时间为5-15h。

进一步优选的，步骤（3）所述钕铁硼磁体是烧结态或烧结后并经过回火处理过。

进一步优选的，步骤（3）所述扩散热处理的温度为650-750℃，时间为1-5h。

进一步优选的，步骤（4）所述退火热处理的温度为500-550℃，时间为1-5h。

本发明扩散源Al-Cu合金会熔化为液态包覆在钕铁硼表面，能加速Al、Cu元素在晶界的扩散，提高烧结钕铁硼磁体的晶界电位，从而提高烧结钕铁硼磁体的本征耐腐蚀性。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1. 扩散源Al-Cu合金涂覆在钕铁硼磁体表面，采用晶界扩散工艺，可以避免Al、Cu元素在钕铁硼熔炼前的配料环节，过多进入主相产生磁稀释作用，降低磁体的磁性能。