一种扩散烧结连续化RE‑Fe‑B磁体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及稀土永磁材料技术领域，涉及一种扩散烧结连续化高性能RE‑Fe‑B磁体及其制备方法。本发明专利技术通过将进行扩散处理中的涂层制备装置与RE‑Fe‑B烧结装置相结合，设计制造出预烧结‑表面涂层制备‑扩散处理和烧结‑热处理一体的连续制备装置，新增预烧结工艺，从而能在低密度磁体表面涂敷稀土、稀土合金或稀土化合物涂层，随后进行致密化烧结，实现稀土、稀土合金或稀土化合物在磁体中的快速扩散和磁体致密化的同步进行，缩短了扩散处理时间，显著提高了生产效率，同时严格控制制备过程中设备内的含氧量，能够快速制备出具有高磁能积、高矫顽力等优异性能的钕铁硼磁体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及稀土永磁材料
，涉及一种扩散烧结连续化的RE-Fe-B磁体及其制备方法。
技术介绍
烧结钕铁硼磁体广泛应用于能源、交通、机械、医疗、IT、家电等行业，市场前景广阔。钕铁硼永磁体理论最大磁能积可以达到512kJ·m(64MGOe)。但其居里温度通常只有310℃-350℃，而电动汽车电机、制造机器人动力装置、部分高精度惯导器件等需要在高温下服役。这就大大限制了钕铁硼磁体的应用。1984年，住友特殊金属的佐川真人等就在其发表的研究成果中指出，添加Dy、Tb元素可增大钕铁硼磁体的矫顽力。在这之后，以Dy、Dy2O3、DyF3DyH3等形式向铸锭中添加Dy、Tb，长期作为提高钕铁硼磁体矫顽力的主要方法与研究方向。但因为Dy、Tb与为Fe反铁磁耦合，这种方法会造成磁体的剩磁的下降。另外，由于Dy、Tb的储量稀少且分布很不均匀，取代后会造成磁体成本增加，所以这种方法并没有广泛的应用到工业生产中。最近十年，研究人员发现对薄片状磁体表面进行扩散处理渗Dy、Tb元素，能在几乎不降低其剩磁的情况下大幅提高其矫顽力。报道过的方法有表面涂覆法、蒸镀法、磁控溅射法、电泳法等。2008年6月，日立金属宣布开发的重稀土金属蒸镀扩散法已在相同剩磁条件下成功将内禀矫顽力提高4.2kOe，而在同样矫顽力条件下将剩磁提高0.4kGs；2009年9月，ULVAC利用其开发的超高真空Dy升华技术制造Nd基磁体，能大幅节约Dy使用量。虽然扩散稀土法可以显著提高钕铁硼磁体的内禀矫顽力，但现有的扩散处理工艺均需额外增加工序和扩散时间(通常为10个小时左右)，使得制备周期大大延长。同时，其磁体的烧结和扩散处理需要在不同装置中进行，磁体在装置间转移时容易引入氧气，增加了磁体内部的氧含量，无法高效大批量地快速生产高磁性能的钕铁硼磁体。
技术实现思路
本专利技术的目的之一，是提供一种扩散烧结连续化RE-Fe-B铁硼磁体，可在磁体的致密化过程中，同步进行稀土等元素的扩散处理，有效节省扩散时间与能耗。本专利技术的另一个目的，是提供上述扩散烧结连续化RE-Fe-B磁体的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供一种扩散烧结连续化RE-Fe-B磁体，该RE-Fe-B磁体的化学成分按质量百分比表示为：REaFe99-a-bBcTMb，该磁体具有稀土、稀土合金或稀土化合物涂层，涂层成分为RExNR100-x，其中，28≤a≤33，0≤b≤10，0.9≤c≤1.2，10≤x≤100；RE选自稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或几种，TM为Co、Al、Cu、Ga、Nb、Mo、Ti、Zr、V中的一种或几种，NR为Co、Fe、Al、Cu、Ga、Nb、Ni、Ti、Zr、V、F、O、H中的一种或几种；所述涂层采用如下方式制备：涂敷在预烧结态的低密度RE-Fe-B磁体表面后，经磁体烧结和回火处理。所述涂层采用真空蒸镀、溅射、沉积、浸渍或涂刷方法涂敷在预烧结态的低密度RE-Fe-B磁体表面。所述磁体烧结为在750-1100℃下进行致密化。所述磁体烧结过程中，涂层稀土、稀土合金或稀土化合物的扩散处理与磁体的致密化过程同步进行。所述磁体烧结过程中，升温至750～1000℃保温0.5～12小时，使涂层的稀土、稀土合金或稀土化合物在扩散的同时进一步致密化；然后进一步升温至1000～1100℃烧结0.5～6小时，使磁体完全致密化。所述回火处理为以下工艺之一：单级回火：400～600℃回火1～10小时；两级回火：分别在800～950℃和400～600℃回火1～10小时。所述RE-Fe-B磁体具备如下磁性能：剩磁Br为10～15kGs，内禀矫顽力Hcj为10～30kOe，最大磁能积(BH)m为25～55MGOe。本专利技术提供一种制备扩散烧结连续化钕铁硼磁体的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)制备预烧结态的低密度钕铁硼磁体：按照设计成分REaFe99-a-bBcTMb配制钕铁硼RE-Fe-B磁体原料，采用真空速凝工艺制备速凝带；其中，0.9≤c≤1.2，28≤a≤33，0≤b≤10；RE选自稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或几种，TM为Co、Al、Cu、Ga、Nb、Mo、Ti、Zr、V中的一种或几种；速凝片经氢破碎、吸氢脱氢、研磨、取向成型、冷等静压制、预烧结成毛坯；(2)涂敷涂层：按照设计成分RExNR100-x配制涂层原料，NR为Co、Fe、Al、Cu、Ga、Nb、Ni、Ti、Zr、V、F、O、H中的一种或几种，10≤x≤100，将预烧结的毛坯各表面涂敷涂层；(3)磁体烧结：将涂敷后的毛坯置于真空炉中烧结，待真空度高于3×10-2Pa后加热，升温至750～1000℃保温0.5～12小时，使涂层的稀土、稀土合金或稀土化合物在扩散的同时进一步致密化；进一步升温至1000～1100℃烧结0.5～6小时，使磁体完全致密化；(4)回火处理：在400～950℃进行单级或两级1～10小时的回火处理。所述步骤(1)中，将速凝片装入氢破炉中进行氢破碎，在室温0.1～0.5MPa压力下吸氢，然后进行脱氢处理，脱氢温度为500～600℃，时间2～10小时；将脱氢的粉末添加防氧化剂，分别经气流磨制成平均粒度1～5μm的磁粉；将粉末混合均匀，然后在1～3T的磁场压机中取向成型，再进行冷等静压制成毛坯，其密度为3～5g/cm3。所述步骤(1)中，预烧结温度为600～950℃，保温0.5～5小时，获得密度为5.0～7.5g/cm3的预烧结毛坯。所述步骤(2)中，采用真空蒸镀、溅射、沉积、浸渍或涂刷方法，将涂层涂敷在预烧结态的低密度RE-Fe-B磁体表面。所述步骤(3)中，稀土、稀土合金或稀土化合物的扩散处理与磁体的致密化过程同步进行。所述步骤(4)中，回火处理为以下工艺之一：单级回火：400～600℃回火1～10小时；两级回火：分别在800～950℃和400～600℃回火1～10小时。所述预烧结、涂覆、高温烧结和回火处理过程中，在多室设备中连续完成，或者在独立的设备中分别完成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)传统的扩散处理工艺在磁体烧结回火之后，进行前磁体已经烧结致密，稀土元素扩散相对困难；本专利技术通过添加预烧结工艺，获得具有一定强度同时晶粒间存有一定作为稀土扩散通道的较大间隙的试样，提高了稀土、稀土合金或稀土化合物的扩散效果与效率；之后在烧结过程中同时进行扩散处理，使得稀土元素沿着未致密闭合的晶粒间隙快速扩散，增强了扩散效果与效率；不必单独进行扩散，保证磁体内禀矫顽力大幅提高的同时，节省了扩散时间与能耗；(2)本专利技术通过将涂层制备装置与烧结装置相结合，设计制造出预烧结-涂覆-扩散-烧结-热处理一体的连续制备装置，能够在生产过程中严格控制样品中的含氧量，有利于样品获得较高的最大磁能积与内禀矫顽力等磁性能；(3)本专利技术通过将涂层制备装置与烧结装置相结合，增加了烧结与扩散工艺组合的灵活性，减少了中间样品转移环节，有效提高了高性能RE-Fe-B磁体的生产效率；(4)本专利技术的关键在于，在烧结过程中的低密度磁体表面涂敷稀土、稀土合金或稀土化合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩散烧结连续化RE‑Fe‑B磁体，其特征在于：该RE‑Fe‑B磁体的化学成分按质量百分比表示为：REaFe99‑a‑bBcTMb，该磁体具有稀土、稀土合金或稀土化合物涂层，涂层成分为RExNR100‑x，其中，28≤a≤33，0≤b≤10，0.9≤c≤1.2，10≤x≤100；RE选自稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或几种，TM为Co、Al、Cu、Ga、Nb、Mo、Ti、Zr、V中的一种或几种，NR为Co、Fe、Al、Cu、Ga、Nb、Ni、Ti、Zr、V、F、O、H中的一种或几种；所述涂层采用如下方式制备：涂敷在预烧结态的低密度RE‑Fe‑B磁体表面后，经磁体烧结和回火处理。

【技术特征摘要】
1.一种扩散烧结连续化RE-Fe-B磁体，其特征在于：该RE-Fe-B磁体的化学成分按质量百分比表示为：REaFe99-a-bBcTMb，该磁体具有稀土、稀土合金或稀土化合物涂层，涂层成分为RExNR100-x，其中，28≤a≤33，0≤b≤10，0.9≤c≤1.2，10≤x≤100；RE选自稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或几种，TM为Co、Al、Cu、Ga、Nb、Mo、Ti、Zr、V中的一种或几种，NR为Co、Fe、Al、Cu、Ga、Nb、Ni、Ti、Zr、V、F、O、H中的一种或几种；所述涂层采用如下方式制备：涂敷在预烧结态的低密度RE-Fe-B磁体表面后，经磁体烧结和回火处理。2.根据权利要求1所述的扩散烧结连续化RE-Fe-B磁体，其特征在于：所述涂层采用真空蒸镀、溅射、沉积、浸渍或涂刷方法涂敷在预烧结态的低密度RE-Fe-B磁体表面。3.根据权利要求1所述的扩散烧结连续化RE-Fe-B磁体，其特征在于：所述磁体烧结为在750-1100℃下进行致密化。4.根据权利要求1所述的扩散烧结连续化RE-Fe-B磁体，其特征在于：所述磁体烧结过程中，涂层稀土、稀土合金或稀土化合物的扩散处理与磁体的致密化过程同步进行。5.根据权利要求4所述的扩散烧结连续化RE-Fe-B磁体，其特征在于：所述磁体烧结过程中，升温至750～1000℃保温0.5～12小时，使涂层的稀土、稀土合金或稀土化合物在扩散的同时进一步致密化；然后进一步升温至1000～1100℃烧结0.5～6小时，使磁体完全致密化。6.根据权利要求1所述的扩散烧结连续化RE-Fe-B磁体，其特征在于：所述回火处理为以下工艺之一：单级回火：400～600℃回火1～10小时；两级回火：分别在800～950℃和400～600℃回火1～10小时。7.根据权利要求1所述的扩散烧结连续化RE-Fe-B磁体，其特征在于：所述RE-Fe-B磁体具备如下磁性能：剩磁Br为10～15kGs，内禀矫顽力Hcj为10～30kOe，最大磁能积(BH)m为25～55MGOe。8.一种制备如权利要求1所述的扩散烧结连续化钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)制备预烧结态的低密度钕铁硼磁体：按照设计成分REaFe99-a-bBcTMb配制钕铁硼RE-Fe-B磁体原料，采用真空速凝工艺制备速凝带；其中，0.9≤c≤1.2，28≤a≤33，0≤b≤10；RE选自稀土元素La、Ce、Pr、Nd、P...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯海波，李安华，李卫，赵扬，朱明刚，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11