[发明专利]一种用于高丰度稀土永磁体的扩散源

说明书

本发明属于稀土永磁材料技术领域，具体涉及一种用于高丰度稀土永磁体的扩散源和高丰度稀土永磁体及其制备方法。本发明选择不含重稀土的PrNd基的合金化合物醇溶液为扩散源，化合物成分为RE_a(M_xCo_1‑x)_100‑a，其中RE为Pr、Nd二者中的一种或多种，M为Cu、Al、Ga中的一种或多种，60≤a≤90，60≤x≤95。本发明通过合适的扩散工艺及热处理工艺，对价格低廉的富La/Ce/Y的高丰度稀土永磁体主体进行晶界扩散处理，实现主相晶粒表层的磁硬化以及晶界结构的优化，制得具有高剩磁和高矫顽力的高丰度稀土永磁体，实现了稀土原材料的高效利用。

技术领域

本发明属于稀土永磁材料技术领域，具体涉及一种用于高丰度稀土永磁体的扩散源和高丰度稀土永磁体及其制备方法。

背景技术

烧结钕铁硼磁体因其高矫顽力、高磁能积的特点，被冠以“磁王”的称号，是迄今为止性价比最高的商用磁性材料。随着钕铁硼永磁材料需求及产能不断扩大，钕铁硼使用的镨(Pr)、钕(Nd)、镝(Dy)、铽(Tb) 等稀土元素消耗量与日俱增因此价格较高；而稀土资源中相对丰富的La、Ce、Y等却大量积压且价格低廉。因此，为降低成本，人们开始更多地将永磁材料的研究方向转到丰度高而价格低廉的La、Ce、Y上，但用La、 Ce、Y直接取代Pr、Nd、Dy、Tb等元素会大大影响永磁材料的磁性能，而采用一定比例的La、Ce、Y等部分取代Pr、Nd等稀土元素，则有望制备低成本高性能的烧结稀土磁体，提升稀土材料的综合利用率。

然而，微观层面上由于La/Ce/Y元素进入Nd₂Fe₁₄B的四方晶格易引起永磁材料内禀磁性能的下降，包括各向异性场Ha、饱和磁化强度Ms以及居里温度Tc，从而导致磁体综合磁性能尤其是矫顽力下降比较明显，限制了高丰度稀土永磁材料的开发和应用。

磁体的剩余磁强度M_r、内禀矫顽力H_cj和磁能积BH主要与微观结构有关，受主相晶粒尺寸、晶界相组成及分布、晶粒取向等因素影响，因此进一步优化组织结构是提高磁性能的有效途径。但相比于(Pr/Nd)₂Fe₁₄B永磁材料，高丰度稀土元素La、Ce、Y形成的RE₂Fe₁₄B主相及第二相在价态、相析出行为、相的热稳定性、第二相种类等方面均有较大差异。不同的微观结构直接与磁体的制备工艺密切相关，因而优化磁体的微观结构需要从其原始合金成分的设计以及制备工艺上入手。

目前的研究主要从主相晶粒结构和晶界相成分两方面提升磁体矫顽力，而添加重稀土元素是用于晶界改性的常用方法。而无论单合金法还是双合金法，传统的添加重稀土方式不仅大量消耗稀土资源，增加生产成本，还会使Dy或Tb重稀土元素进入主相晶粒内部，与Fe形成反铁磁耦合，从而降低剩磁和磁能积。通常人们还会采用掺杂富稀土的辅相合金粉末的形式来提高高丰度稀土基永磁体的矫顽力，但辅相合金粉末作为非磁性的第二相易分布于磁体晶界处，也会导致磁体剩磁的大幅下降。

中国发明专利CN105529123B采用晶界扩散的方式将特定的含有重稀土金属元素的晶界扩散材料从稀土永磁材料主体的表面扩散进入稀土永磁材料主体的内部的晶界相，使稀土永磁材料主体的表面与内部相比，重稀土磁体浓度相对较大，从而提高表面的抗退磁能力。然而该晶界扩散材料使用了Dy、Tb等价格昂贵的重稀土元素，生产成本过高，难以实现产业化。并且现有的晶界扩散技术中，由于磁体表面的重稀土元素浓度远高于磁体内部，磁体存在微观结构不均匀、内外层退磁不一致的情况，导致退磁曲线方形度较差。

因此在不降低剩磁的前提下，提高磁体矫顽力，同时实现稀土资源的合理有效利用，是目前高丰度稀土永磁体开发和制备工艺的研究重点。而另一方面，晶界扩散的深度受到限制，磁体的晶界相分布不均匀，温度稳定性较差，也是晶界扩散技术需要克服的技术难点。

发明内容