提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法，其包括：以稀土化合物粉体的无水有机悬浮液作为电泳溶液，并以经过预处理的烧结钕铁硼磁体作为阴极，通过电泳沉积方法将稀土化合物沉积到所述磁体上，从而在所述磁体表面形成平坦均匀的稀土化合物涂层，其中所述稀土化合物选自稀土氟化物和/或稀土氧化物；以及，对表面附有所述稀土化合物涂层的所述磁体依次进行干燥处理、扩散热处理和回火处理。藉由本发明专利技术工艺可以有效控制沉积的稀土化合物涂层的厚度，沉积过程快，沉积效率高，且经处理后的磁体在剩磁基本不变的前提下，矫顽力得到显著提高，提高幅度达2～9kOe。同时本发明专利技术工艺过程简单可控，稀土利用率高，在规模工业化生产中具有巨大优势。

Method for improving magnetic property of Nd-Fe-B magnetic material

The invention discloses a method for improving, the magnetic properties of NdFeB magnetic material comprising anhydrous organic suspension of rare earth compound powder as electrophoresis solution, and after sintered NdFeB magnetic pretreatment as cathode, rare earth compounds deposited onto the magnet by electrophoretic deposition method, and rare earth flat and uniform compound coating formed on the surface of the magnet, wherein the rare earth compound selected from the group consisting of rare earth fluoride and / or rare earth oxides; and, attached to the surface of the magnet and the rare earth compound coating followed by dry processing, diffusion and tempering. Through the process of the invention can effectively control the deposition of rare earth compound coating thickness, deposition process, deposition efficiency is high, and the premise of magnet treated in essentially the same remanence, coercivity increased, improved by 2 ~ 9kOe. Meanwhile, the process of the invention is simple and controllable, and the utilization rate of rare earth is high, and the utility model has great advantages in scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法
本专利技术属于磁性材料领域，具体涉及一种提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法。
技术介绍
具有“磁王”之称的钕铁硼磁体以其优异的磁性能已广泛应用于各个领域。近年来，随着混合动力汽车、纯电动汽车、风力发电的兴起，迫切需求具有更高矫顽力(Hcj)的磁体。目前，提高钕铁硼烧结磁体的矫顽力主要有细化晶粒和添加重稀土元素两种途径，其中利用熔炼或双合金方法添加重稀土元素(HRE)是目前普遍采用，并且非常有效的一种手段，但采用这种方法存在如下不足：一是由于在2:14:1相中，重稀土元素Dy或Tb与Fe形成反铁磁耦合，磁体的饱和磁化强度(Ms)比Nd2Fe14B相低，从而导致磁体的剩磁(Br)和磁能积((BH)max)降低；二是Dy、Tb等重稀土元素资源稀缺，价格昂贵，生产中添加过多的重稀土元素，会导致磁体的生产成本提高。因此降低高矫顽力钕铁硼磁体的重稀土元素使用量成为当前国内国际研究的热点和重点。近年来，晶界扩散法被认为是一种可以在不影响磁体剩磁的前提下显著提高磁体矫顽力的非常有效的方法。采用晶界扩散的方法在热处理过程中将重稀土元素从磁体表面沿晶界扩散到磁体内部，使重稀土元素主要存在于晶界及晶粒的外围而不过多的进入晶粒内部，形成(Nd，HRE)2Fe14B相的壳层结构，从而显著提高磁体的矫顽力并且保持剩磁不变。目前，已经报道了多种将稀土元素从磁体表面扩散到磁体内部的晶界扩散工艺。例如，一种是通过溅射或蒸镀的方法，将Dy、Pr、Tb等稀土元素沉积在钕铁硼烧结磁体表面，随后进行扩散热处理；另一种是在磁体表面涂覆稀土化合物如氟化物粉末并进行扩散热处理的工艺。又一种是利用阴极电泳在磁体表面沉积一层含水分子的重稀土化合物(例如水合碱式硝酸(碳酸)稀土盐)，再进行扩散热处理。通过上述方法能使稀土元素沿着晶界以及主相晶粒表面区域渗透，使稀土元素主要存在于晶粒的外围而不过多的进入磁体内部，不仅提高了矫顽力，还在一定程度上节约了昂贵重稀土的使用量，而且剩磁及磁能积没有明显降低。但这些方法在实际应用过程中仍存在着许多不足之处：(1)蒸镀过程中涂层厚度不易控制，而且大量重稀土金属散布在加热炉腔室内，造成了重稀土金属不必要的浪费，利用率低；(2)溅射法将Dy或Tb金属沉积在烧结钕铁硼磁铁表面，真空要求度高，溅射效率低，设备昂贵，工序费用过高，不适宜实际生产应用；(3)涂覆法将Dy或Tb的氟化物粉末附着在烧结钕铁硼磁体表面，方法简单，但是附着层不均匀，并且厚度不可控制，造成产品一致性差，难以实现产业化。如果涂层太薄，矫顽力的提高受限，而涂层太厚，会导致重稀土元素的浪费；(4)利用阴极电泳可以将稀土化合物沉积到磁体表面，获得均匀平整、厚度可控、附着力好的重稀土涂层，但其中采用的水合碱式硝酸(碳酸)稀土盐在配置成粉体的胶体溶液过程及热处理过程中，会产生如NO3-、OH-、H2O等易于与钕铁硼磁体中稀土元素发生反应的离子或化合物，极易对磁体产生腐蚀，从而对磁体的结构及性能造成不利影响。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术的实施例提供了一种提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法，其包括：以稀土化合物粉体的无水有机悬浮液作为电泳溶液，并以经过预处理的烧结钕铁硼磁体作为阴极，通过电泳沉积方法将稀土化合物沉积到所述磁体上，从而在所述磁体表面形成平坦均匀的稀土化合物涂层，其中所述稀土化合物选自稀土氟化物和/或稀土氧化物；以及，对表面附有所述稀土化合物涂层的所述磁体依次进行干燥处理、扩散热处理和回火处理。进一步的，所述稀土化合物可优选自氟化铽、氟化镝、氟化镨、氟化钕等稀土氟化物和氧化铽、氧化镝、氧化镨、氧化钕等稀土氧化物中的任意一种或两种以上的组合。较为优选的，所述电泳溶液中所含稀土化合物粉末的浓度为2～30g/L。较为优选的，所述稀土化合物粉体的粒度为50nm～50μm。在一些较佳实施方案中，所述电泳沉积方法采用的条件包括：沉积电压为20～90V，沉积时间为10s～10min；和/或，电极之间的距离为20～100mm。较为优选的，所述稀土化合物涂层的厚度为10～150μm。在一些较佳实施方案中，所述干燥处理采用的条件包括：温度为60～120℃，时间为20min～24h。在一些较佳实施方案中，所述扩散热处理是在惰性气氛或真空度小于10-3Pa的真空环境中进行，且采用的热处理温度为700～1000℃，保温时间为0.5～15h，之后冷却。在一些较佳实施方案中，所述回火处理是在惰性气氛或真空度小于10-3Pa的真空环境中进行，且采用的回火温度为460～560℃，保温时间为0.5～10h，之后冷却。进一步的，所述冷却的方式可选自风冷或水冷，但不限于此。进一步的，所述提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法中，对烧结钕铁硼磁体进行预处理的过程可以包括：将烧结钕铁硼磁体置于含除油剂的溶液中去除磁体表面的油污，然后用超声波水洗至磁体表面无杂质，再用无水乙醇等将钕铁硼磁体清洗3～4次。本专利技术工艺以稀土化合物粉体的悬浮液作为电泳溶液，并以经过预处理的烧结钕铁硼磁体作为基底(阴极)，利用电泳沉积方法将这些稀土化合物沉积到所述磁体表面，其中通过控制电泳沉积电压、沉积时间、电极间距等电泳参数在所述磁体表面获得平坦均匀、厚度可控、附着力好的稀土化合物涂层，然后通过将表面附有所述稀土化合物涂层的所述磁体依次进行干燥、扩散热处理和回火处理，使重稀土元素沿晶界进入所述磁体内部，并富集在主相晶粒外围而形成壳层结构，进而使烧结钕铁硼永磁材料的矫顽力得到大幅提升。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：(1)提供的工艺中利用电泳沉积法制备稀土化合物涂层，可以有效控制沉积的稀土化合物涂层的厚度，沉积过程快，沉积效率高，并可以在复杂的、任意形状的烧结钕铁硼磁体表面形成与钕铁硼磁体有较好结合力的均匀、平整、厚度可控的稀土化合物涂层，实现最佳的稀土量添加效果，从而实现重稀土的高效利用，同时在电泳沉积过程中不发生化学反应，沉积之后剩余的悬浮液仍可继续收集利用，从而有效提高了稀土化合物原材料的利用率，避免重稀土金属在涂层制备过程中的浪费，适合进行大规模工业化生产；(2)提供的工艺在电泳沉积形成稀土化合物涂层之后，再通过高温扩散处理，使沉积在磁体表面的稀土化合物从磁体表面沿晶界扩散至磁体内部，并在晶粒外围形成壳层结构，从而可以在不降低磁体剩磁的情况下，使磁体的矫顽力有显著提高(例如，较处理前可提高2～9kOe，增幅约12～57％)。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a为实施例1烧结钕铁硼磁体电泳沉积氟化镝前后在不同热处理条件下，样品的退磁曲线图；图1b为实施例1电泳沉积氟化镝后样品的矫顽力随扩散热处理温度的变化关系图；图1c为实施例1电泳沉积氟化镝后样品的剩磁随扩散热处理温度的变化关系图；图1d为实施例1电泳沉积氟化镝后样品的最大磁能积随扩散热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于包括：以稀土化合物粉体的无水有机悬浮液作为电泳溶液，并以经过预处理的烧结钕铁硼磁体作为阴极，通过电泳沉积方法将稀土化合物沉积到所述磁体上，从而在所述磁体表面形成平坦均匀的稀土化合物涂层，其中所述稀土化合物选自稀土氟化物和/或稀土氧化物；以及，对表面附有所述稀土化合物涂层的所述磁体依次进行干燥处理、扩散热处理和回火处理。

【技术特征摘要】
1.一种提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于包括：以稀土化合物粉体的无水有机悬浮液作为电泳溶液，并以经过预处理的烧结钕铁硼磁体作为阴极，通过电泳沉积方法将稀土化合物沉积到所述磁体上，从而在所述磁体表面形成平坦均匀的稀土化合物涂层，其中所述稀土化合物选自稀土氟化物和/或稀土氧化物；以及，对表面附有所述稀土化合物涂层的所述磁体依次进行干燥处理、扩散热处理和回火处理。2.根据权利要求1所述的提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于：所述稀土化合物选自氟化铽、氟化镝、氟化镨、氟化钕、氧化铽、氧化镝、氧化镨、氧化钕中的任意一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于：所述电泳溶液中所含稀土化合物粉末的浓度为2～30g/L，所述稀土化合物粉体的粒度为50nm～50μm。4.根据权利要求1或3所述的提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于：所述电泳溶液中采用的无水有机溶剂包括乙醇或丙酮。5.根据权利要求1所述的提高钕铁硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于：所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈岭，曹学静，郭帅，陈仁杰，闫阿儒，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33