[发明专利]一种激光脉冲穿孔辅助扩散高矫顽力钕铁硼的制备方法

说明书

本发明公开了一种激光脉冲穿孔辅助扩散高矫顽力钕铁硼的制备方法，包括以下步骤：将Dy等重稀土金属与Al等低熔点金属按原子比熔炼形成母合金，将母合金高能球磨形成纳米至微米级粉末，再将粉末与有机溶剂混合形成扩散源混合溶液；使用飞秒至纳米激光脉冲，在钕铁硼磁体表面穿孔，形成煤球状磁体；将煤球状磁体浸入扩散源混合溶液中，取出在氮气保护下低温预烧，得到磁体内部和表面得到具有扩散源涂层的磁体；最后将磁体在氩气保护和强磁场下热处理，得到具有高矫顽力的钕铁硼磁体。本发明提高了涂敷层与磁体的比比表面积，使得重稀土元素在磁体内部进行三维的扩散，有效的提高了重稀土元素在磁体内部分布的均匀性，提高了钕铁硼永磁体的矫顽力，该工艺简单，易操作，适合于批量化生产。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，具体涉及一种高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法。

背景技术

矫顽力增强机理一直是永磁材料复杂而有趣的关键科学问题之一。三元烧结钕铁硼矫顽力随着温度升高恶化明显，为了满足高温使用的需求，需要增强其室温矫顽力。实际磁体的矫顽力是通过一定的微观结构将磁晶各向异性场转化而来。传统的制备方法需要重稀土Dy/Tb等元素取代 Nd 提高主相的来实现矫顽力的增强。但是重稀土 Dy/Tb 的使用导致材料成本的大幅增加，同时重稀土与过度族元素磁矩的反铁磁性耦合会导致饱和磁化强度和最大磁能积降低。此外，还可以通过微观结构优化将转化为更高的矫顽力，主要的调控的方向有晶界相增厚和分布优化、晶粒尺寸的细化、重稀土分布优化等，当前低无重稀土钕铁硼永磁材料的研究热点。研究烧结钕铁硼永磁材料矫顽力机理，并在此基础上发展矫顽力增强技术，高质化利用昂贵稀缺的重稀土资源，是满足稀土永磁材料在新能源及节能减排领域应用亟待解决的问题。

传统的晶界扩散处理技术主要采用涂覆、沉积、镀覆、溅射、粘覆等方式，重稀土晶界扩散技术通过在磁体表面覆盖含重稀土材料（金属、氢化物、氟化物、氧化物等），在高温处理时重稀土沿着晶界相扩散进入磁体内部，同时在晶粒表层形成富重稀土的壳层，这样制备出的磁体形成了高饱和磁化强度的核和高各向异性场的富Dy/Tb壳层结构，有效地抑制了晶粒表层反向畴的形成，进而使磁体在剩磁几乎不降低的条件下实现了矫顽力的提升，也降低了重稀土的使用量，实现了磁体的高最大磁能积和矫顽力增强。但是传统的晶界扩散技术，都是在磁体的表面进行涂敷，由于重稀土元素的扩散深度有限，造成重稀土元素在磁体内部分布极不均匀，矫顽力增强有限，而提高热处理温度和时间，将会使得过量的重稀土元素进入磁体涂覆层一侧，从而破会了磁体结构，降低了磁体的矫顽力。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种激光脉冲穿孔辅助扩散高矫顽力钕铁硼的制备方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种激光脉冲穿孔辅助扩散高矫顽力钕铁硼的制备方法，包括以下步骤：

（1）扩散源的制备：将重稀土金属与低熔点金属按原子比熔炼形成母合金，将母合金高能球磨形成纳米至微米级粉末，将粉末与有机溶剂混合形成扩散源混合溶液；

（2）钕铁硼激光穿孔：使用飞秒至纳秒激光脉冲，在钕铁硼磁体表面穿孔，形成煤球状磁体；

（3）钕铁硼表面和内部涂敷：将煤球状磁体浸入扩散源混合溶液中，取出在氮气保护下低温预烧，得到磁体内部和表面得到具有扩散源涂层的磁体；

（4）磁场下热处理：将步骤（3）得到的磁体在氩气保护和强磁场下热处理，得到具有高矫顽力的钕铁硼磁体。

具体地，步骤（1）所述的重稀土金属为Dy、Tb重稀土元素的一种或两种，低熔点金属为Al、Cu低熔点金属的一种或两种，重稀土金属与低熔点金属的原子比为0.1~10：1；高能球磨时间为10~24h，有机溶剂为丙酮或者乙醇溶液。