[发明专利]一种适用于大块稀土永磁材料的晶界扩散方法

说明书

本发明公开了一种适用于大块稀土永磁材料的晶界扩散方法。本发明使用放电等离子烧结技术对磁体进行晶界扩散处理，改善磁体的综合磁性能。包括以下步骤：(1)通过烧结或热压或热变形工艺制备得到初始磁体；(2)通过磁控溅射、电镀、化学气相沉积、物理气相沉积、直接物理接触或粘结剂粘结的方法在磁体表面负载晶界扩散合金源；(3)将负载后的初始磁体放入放电等离子装置中，使用放电等离子加热升温进行晶界扩散，得到最终磁体。通过控制放电等离子烧结过程中电流、等离子及压力等，显著提高元素的扩散系数，增强元素的扩散深度。本发明制备的晶界扩散的稀土永磁材料，磁性能增幅更显著，且能使晶界扩散工艺适用于大块磁体，不受磁体厚度的限制，满足工业生产及市场需求。

技术领域

本发明本涉及永磁领域，具体来说，涉及一种适用于大块稀土永磁材料的晶界扩散方法。

背景技术

钕铁硼具有优异的综合磁性能，广泛应用于能源、信息、交通和国防等领域，是最重要的稀土功能材料和国民经济的关键基础材料之一。然而烧结钕铁硼的温度稳定性差，工作温度通常低于100℃，电动汽车、风电及航空航天等应用大幅受限。目前，使用廉价的高丰度稀土La/Ce/Y，取代价格昂贵的Nd/Pr/Dy/Tb，大幅降低稀土永磁的原材料成本，获得了国内外广泛关注。然而，镧铈钇形成的2:14:1相的内禀磁性弱于钕铁硼，富高丰度稀土永磁的磁稀释显著，尤其是矫顽力低，无法满足商用要求。该问题难以解决，长期制约了高丰度稀土永磁的发展和应用。

目前，提高钕铁硼矫顽力的方法主要包括：1)熔炼添加重稀土，但在主相中大量引入均匀分布的Dy/Tb，不仅消耗稀缺重稀土资源，极大提高原材料成本，而且大幅降低剩磁和磁能积；2)晶粒细化，但磁粉粒径下降后易氧化，晶粒降至3μm以下时，矫顽力反而降低；3)晶界扩散，可大幅提高磁体矫顽力，且操作简单，可大幅提高稀土的利用效率。因此，晶界扩散是目前的研究热点。然而受限于元素扩散深度的限制，普通晶界扩散工艺仅适用于厚度小于5mm的磁体，因此规模化应用受限。如何提高晶界扩散深度，实现一种适用于大块稀土永磁材料的晶界扩散方法，是目前稀土永磁领域的研究难点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种适用于大块稀土永磁材料的晶界扩散方法，包括以下步骤：

(1)通过烧结或热压或热变形工艺制备得到初始磁体；

(2)在初始磁体表面负载晶界扩散合金源；

(3)将负载后的初始磁体放入放电等离子装置中，使用放电等离子加热升温进行晶界扩散，升温速度为20～400℃/min，扩散温度400～900℃，施加压力2～50MPa，保温时间20～180min，真空度不低于10^-3Pa，得到最终磁体。

步骤(3)中制备的最终磁体，以质量百分数计，其成分为：(R_xA_1-x)_yQ_balM_zB_w，R为高丰度稀土La、Ce、Y元素中的一种或几种，A为除La、Ce、Y外的其他镧系稀土元素中的一种或几种，Q为Fe、Co、Ni元素中的一种或几种，M为Al、Cr、Cu、Zn、Ga、Ge、Mn、Mo、Nb、P、Pb、Si、Ta、Ti、V、Zr、O、F、N、C、S、H元素中的一种或几种，B为硼元素；x、y、z、w满足以下关系：0≤x≤0.8，26≤y≤36，1≤z≤10，0.8≤w≤1.3。