[发明专利]一种高均匀性晶界扩散系统及稀土磁体制备方法

说明书

本发明属于稀土永磁制备技术领域，涉及一种高均匀性晶界扩散系统及稀土磁体制备方法，该系统中放置磁体的托盘和料盘在加热以及冷却过程可以旋转，使磁体受热或冷却更加均匀，提高磁体性能的一致性，该系统设有专用的低温室，采用内循环气体快冷方式，使磁体快速从扩散及回火温度冷却到室温，满足磁体需要快速冷却要求，提高磁体的矫顽力及方形度，冷却速率的增加还能缩短冷却时间，提高生产效率，加热方式的改善和生产时间的缩短，有效降低能耗，该系统还设有手套箱和干燥系统，防止扩散源在入炉时氧化，并对磁体进行烘干预处理，减少对晶界扩散系统的污染，提高晶界扩散磁体的表面质量。

技术领域

本发明属于稀土永磁制备技术领域，涉及一种高均匀性晶界扩散系统及稀土磁体制备方法。

背景技术

通常提高钕铁硼磁体矫顽力的方法为母合金熔炼添加重稀土元素Dy、Tb，或者晶界添加重稀土元素Dy、Tb的氟化物、氢化物或低熔点合金。这些方法虽然能提高磁体的矫顽力，但也会大量消耗重稀土资源，增加原材料成本。此外，由于重稀土原子和铁原子为反铁磁性耦合，重稀土元素的大量加入将会使磁体的剩磁和磁能积大幅下降。

为了节约资源、降低成本，同时也为了避免剩磁和磁能积大幅下降，采用晶界扩散提高磁体矫顽力技术被大量研究。该技术工艺简单、成本低廉、重稀土使用量少、磁体矫顽力提升幅度大、剩磁和磁能积下降幅度小，在制造小尺寸高矫顽力磁体时具有成本优势。

CN107146707A公开了一种钕铁硼磁体晶界扩散设备，包括固定支撑结构、传动结构、磁体固定结构和密封结构。固定支撑结构，用于固定支撑其他结构；传动结构用于涂覆过程中各个结构的传动；磁体固定结构用于固定磁和扩散物质；密封结构用于密封磁体和扩散物质。本发明的晶界扩散设备可以同时处理两个磁体，形成磁体-扩散物质-磁体相互叠加的结构，提高扩散处理效率和扩散物质利用率，可以保证磁体和扩散物质在整个扩散过程中紧密接触，有利于磁体扩散深度的增加，节约晶界扩散处理的成本。

然而，扩散完成后，磁体难以快速冷却到室温，限制了磁体矫顽力的提高，并导致方形度下降，同时，现有设备冷却能力较低，增加冷却时间，降低生产效率。此外，在扩散过程中，不同位置磁体受热不均匀，磁体性能一致性较差，在采用活性较高的稀土涂层时，现有设备不能有效防止氧化。此外，现有的烧结炉通常采用内加热方式进行加热，能耗较高且容易污染加热体。

发明内容

针对上述现有技术的不足，提供了一种高均匀性晶界扩散系统及稀土磁体制备方法，其可使磁体受热或冷却更加均匀，提高磁体性能的一致性，满足磁体需要快速冷却要求，提高磁体的矫顽力及方形度，冷却速率的增加还能缩短冷却时间，提高生产效率，加热方式的改善和生产时间的缩短，有效降低能耗，防止扩散源在入炉时氧化，并对磁体进行烘干预处理，减少对晶界扩散系统的污染，提高晶界扩散磁体的表面质量。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，一种高均匀性晶界扩散系统，包括扩散室、低温室、放置磁体的托盘、冷却系统和加热系统；

所述的托盘可沿托盘轴线进行旋转，其旋转速度为R1，0.1≤R1≤10转/分钟，在托盘上放置一带有支架的料盘，所述料盘可沿料盘轴线旋转，料盘旋转的速度为R2，0≤R2≤15转/分钟；

所述的冷却系统包括水冷系统和气体快冷系统，所述气体快冷系统采用内循环冷却方式；

所述的加热系统采用外加热方式进行加热。

上述的高均匀性晶界扩散系统，还包括手套箱、用于对附着扩散源磁体进行干燥处理的烘干系统、物件升降机构和真空系统，所述的手套箱与低温室相连，所述的烘干系统工作温度为30-150℃；

所述的物件升降机构作用为：将放置附着扩散源磁体的托盘或料盘由低温室送到扩散室进行扩散或回火，或在扩散或回火完成后，将放置磁体的托盘或料盘由扩散室送到低温室进行冷却；

所述的真空系统连接所述的扩散室和低温室。