[发明专利]一种磁性能一致性高的R-T-B系烧结磁体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种磁性能一致性高的R‑T‑B系烧结磁体及其制备方法和应用。本发明所述的R‑T‑B系烧结磁体沿取向方向和/或非取向方向的厚度大于3mm，且小于等于10mm；沿磁体取向方向和/或非取向方向至磁体的几何中心，重稀土元素RH含量呈逐渐降低趋势；在所述烧结磁体的取向方向上，距磁体表面100μm处的内禀矫顽力最大值iHc(1)与磁体的几何中心处的内禀矫顽力iHc(2)具有如下关系式：iHc(1)‑iHc(2)≤60kA/m(式I)。本发明的R‑T‑B系烧结磁体通过晶界扩散法制备得到，其内部内禀矫顽力一致性好，适合应用于汽车驱动电机等工作温度较高环境。

技术领域

本发明涉及一种磁性能一致性高的R-T-B系烧结磁体及其制备方法和应用，属于稀土永磁材料领域。

背景技术

R-T-B系稀土烧结磁体在20世纪80年代从发明至今，由于其较高的强度、高磁通密度和耐温特性、低廉的成本，被广泛应用混合动力汽车、电动汽车驱动电机、空调压缩机、电梯、磁共振设备、磁盘驱动器等多行业领域。

R-T-B系烧结磁体在高温使用时，剩余磁通密度会出现较常温低的现象，表现为磁体的磁通量降低；当磁体的矫顽力值过低时，高温时降低的磁通量在磁体恢复至室温时不能完全恢复，表现为磁通量发生不可逆的降低，从而影响电机的正常运行。

作为行业内普遍采用的提高R-T-B系烧结磁体矫顽力的方法，在磁体制作的最初阶段，熔炼过程中添加Dy和/或Tb(以下统称为RH)是通常采用的方法；或者制作不含或少量含有RH的主相合金，和大量含有RH的辅合金，将二者的合金鳞片或粉末以一定的比例进行混合进行压制、烧结制作磁体再行业内也被普遍采用。在很长的一段时间内，上述方法被普遍采用，用来提高R-T-B系烧结磁体的矫顽力，进而提高其使用温度。但上述方法存在显著的缺点，一方面，由于RH的磁矩与Nd、Fe磁矩相反，反向磁耦合导致了RH进入主相后的磁矩降低；另一方面，由于RH元素在自然界中储量少，价格昂贵，从资源和成本配置上考虑均限制了其大量使用。

晶界扩散法近几年中在钕铁硼磁体生产行业中普及，是一种大幅提高R-T-B系烧结磁体矫顽力、避免磁体剩余磁通密度大幅降低、提高RH利用率的有效方法，其实现方式是在高温下使R-T-B系烧结磁体晶界熔化，同时将附着在磁体表面的RH通过晶界从磁体表面扩散至磁体内部。由于主相晶粒被晶界附近的、高各向异性的富RH相包裹，所以R-T-B系烧结磁体的矫顽力得到提高；同时，由于剩余磁通密度主要由磁体主相决定，而RH沿液态晶界从磁体表面向中心的速度远大于RH扩散进入主相的速度，且晶界体积远远小于主相体积，所以晶界扩散几乎不会影响磁体的主相，因而几乎不会造成剩余磁通密度降低；而使RH只分布于占磁体体积比很小的晶界，使其发挥提高磁体矫顽力的作用，避免其进入主相造成浪费，这也大大提高了RH的利用率。

目前，行业内普遍采用的晶界扩散的主要有RH化合物或金属粉末涂覆、浸蘸、RH金属或其合金溅射、蒸镀等方式，将RH覆盖于R-T-B系烧结磁体表面，之后通过热处理使磁体表面的RH通过晶界进入烧结磁体内部。此外，通过基材配方调整、正产过程工艺及参数控制，使用晶界扩散法制造的R-T-B系烧结磁体呈现出不同特征。

专利文献1中，公开了一种在晶粒的主相外壳中存在富含Dy的R2T14B的R-T-B-M系烧结磁体，为了能够实现为在整个烧结磁体整体中存在上述结构，预先对R-T-B-M系烧结磁体的合金鳞片进行扩散处理，之后依次进行制粉、压型和热处理过程。使用上述方法虽然能够起到增加烧结磁体矫顽力的效果，且不受晶界扩散对扩散深度的限制，但矫顽力增加幅度非常有限，该专利实施例中表明与不采用专利方法比，使用该专利方法的磁体矫顽力增加约80kA/m。