一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及永磁体领域，特别涉及一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材及其制备方法其技术方案要点是一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材，包括磁材本体与附着在所述磁材本体表面的表面涂层，所述磁材本体包括Pr：4‑6.2wt％、Nd：18‑25wt％、Dy：0.8‑1.5wt％、B：0.8‑2.8wt％、Cr：2.2‑4.2wt％、Al：0.1‑0.4wt％、Cu：0.1‑0.4wt％、Zr：0.1‑0.4wt％，其余均为Fe，所述表面涂层包括内层的重稀土层和外层的防腐层，达到了在提升磁体的矫顽力的同时，剩余磁感应强度及磁能积不下降，具有良好的综合磁性性能，另外还具有良好的防腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材及其制备方法
本专利技术涉及永磁体领域，特别涉及一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材及其制备方法。
技术介绍
烧结NdFeB磁体因其高饱和磁感、高矫顽力及高磁能积等优良磁性能而得到广泛应用，尤其在新能源汽车领域，NdFeB磁体的需求量急剧增长。但由于新能源汽车，其工作温度一般在200℃左右，要求矫顽力大于30kOe或大于33kOe，同时要求钕铁硼磁体具有高的剩磁(大于12KGs)和磁能积(大于37MGOe)。用合金化法添加重稀土，形成高磁晶各向异性的(NdDy)2Fe14B硬磁相，能明显提高磁体的矫顽力，减少高温引起的磁性能衰减，但同时，Dy原子与Fe原子会形成反铁耦合，造成剩余磁感应强度和磁能积的下降，永磁体在高温下的极限环境下，产生的磁场强度也会下降。因而用合金化法填加重稀土，难以获取高性能的钕铁硼磁材。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材及其制备方法，其优势在于，在提升磁体的矫顽力的同时，剩余磁感应强度及磁能积不下降，具有良好的综合磁性性能。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材，包括磁材本体与附着在所述磁材本体表面的表面涂层，所述磁材本体包括Pr：4-6.2wt％、Nd：18-25wt％、Dy：0.8-1.5wt％、B：0.8-2.8wt％、Cr：2.2-4.2wt％、Al：0.1-0.4wt％、Cu：0.1-0.4wt％、Zr：0.1-0.4wt％，其余均为Fe，所述表面涂层包括内层的重稀土层和外层的防腐层。通过采用上述技术方案，当磁材本体包括：Pr：4-6.2wt％、Nd：18-25wt％、Dy：0.8-1.5wt％、B：0.8-2.8wt％、Cr：2.2-4.2wt％、Al：0.1-0.4wt％、Cu：0.1-0.4wt％、Zr：0.1-0.4wt％，其余均为Fe时，磁材本体的剩磁、矫顽力、最大磁能积均较高，具有良好的磁性综合性能，通过重稀土层可以提高钕铁硼磁材的矫顽力，通过防腐层可以提高钕铁硼磁材的耐腐蚀能力。作为优选，所述重稀土层包括Cr：7.3wt％、B：2.4wt％、Dy：4.25wt％、V：2.7wt％，其余均为Fe。通过采用上述技术方案，当重稀土层包括Cr：7.3wt％、B：2.4wt％、Dy：4.25wt％、V：2.7wt％，其余均为Fe时，通过重稀土层的设置，提高了钕铁硼磁材的矫顽力，且剩磁、最大磁能积无显著下降，具有最好的磁性综合性能。作为优选，所述防腐层包括Nb：2.82wt％；Ti：23wt％；Mn：1.65wt％；Mo：1.13wt％，其余均为Fe。通过采用上述技术方案，当防腐层包括Nb：2.82wt％；Ti：23wt％；Mn：1.65wt％；Mo：1.13wt％，其余均为Fe时，带有防腐层的钕铁硼磁材其耐腐蚀性能显著提高，同时其矫顽力、剩磁、最大磁能积无显著下降，具有最好的磁性综合性能。一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材的制备方法，包括：S1、磁材本体的制备，其具体步骤包括：A1、混料，将Pr、Nd、Dy、B、Cr、Al、Cu、Zr、Fe按照表1中的比例配比成混合粉末一，并使用V型混料机对混合粉末一混合30min；A2、熔炼与浇铸，将混合粉末一投入到真空感应熔炼炉内，在1000-1450℃的条件下进行真空熔炼，熔化成钢水，并通过电磁搅拌强化钢水的对流、传热和传质过程，将经过电磁搅拌的钢水浇铸在同有冷却水的铜辊上，通过调整铜辊的转速，使凝固的铸片其厚度约为0.25mm。A3、氢破碎，将铸片投入氢碎炉内进行氢破碎，使铸片破碎成混合颗粒B。A4、气流磨打磨，将混合颗粒B通过气流磨打磨成粒度为10-15μm的混合细粉C。A5、磁场取向定型，将混合细粉C投入成型压机模具中进行取向定型，形成坯件DA6、粉末冶金烧结，将坯件D投入真空烧结炉内，在氮气气氛下以1040-1090℃的条件下烧结4-5h，形成坯块。S2、重稀土层的制备，其具体步骤包括：B1、切片，将磁材本体切割成5mm*10mm*4mm的薄片；B2、除杂，去除磁材本体薄片上的氧化层及油渍，可通过酒精擦拭、静电除尘、超声波清理等，并烘干待用；B3、混料，将Cr、B、Dy、V、Fe粉末按比例进行均匀混合，形成混合粉末二；B4、蒸镀，将混合粉末二放入蒸镀炉内，进行加热熔化、蒸发，冷却后均匀附着在磁材本体薄片上形成金属薄膜；B5、渗透处理，将蒸镀后的薄片，在真空条件下，渗透处理7h；B6、热处理，先进行淬火，淬火后进行回火；S3、防腐层的制备，其具体步骤包括：C1、混料，将Nb、Ti、Mn、Mo、Fe粉末按比例进行均匀混合，形成混合粉末三；C2、球磨团聚，对混合粉末三使用球磨机进行研磨，在转速为226r/min的情况下，使用球磨介质为直径8mm的不锈钢球对混合粉末三研磨20min，研磨完毕后加入无水乙醇作为粘结剂进行均匀混合，制成团聚物；C3、制备预置层，将团聚物均匀涂覆在轴体的表面，形成预置层，并使其厚度约4mm，将其置于室内阴干12h；C4、激光熔覆，对预置层进行激光熔覆，预先通入氩气作为保护气体，熔覆的过程中采用的参数为：激光输出功率1.6～2.5kW，扫描速度4～8mm/s，光斑直径5mm，氩气流量为6～8L/min，搭接率为35～45wt％，熔覆后，缓慢冷却；C5、热处理，对带有防腐层的钕铁硼磁材进行时效处理。通过采用上述技术方案，通过采用上述技术方案，通过S1制备出磁材本体；通过S2中的B1、切片，将磁材本体且成薄片，为后续晶界扩散做充足的准备；B2、除杂，将磁材本体表面的油渍、氧化层去除，以保证后续蒸镀工艺的质量；B3、混料，将各组分按配比混合均匀，使镀层成分均一稳定；B4、蒸镀，B5、渗透处理，B6、热处理，重稀土金属作为替代相进入主相内，并在主相的边界处，形成一个连续的、高稀土含量的区域，从而使钕铁硼产品的矫顽力大幅度提升，而剩磁几乎没有影响。同时晶界被重稀土渗透后，晶界富稀土相更加连续，更加清晰，对隔离交换耦合作用更加有效。结果是大大的提高了矫顽力，剩磁几乎没有减少，重稀土使用量减小，非常好的节约了生产成本，在晶界扩散处理过程中，Dy原子扩散进入主相晶粒表层区域，部分取代其中的Nd、Pr原子，形成了(Nd，Pr，Dy)FeB金属间化合物，提高晶粒表面结构缺陷区域的磁晶各向异性常数，使主相晶粒外延层产生磁硬化，从而显著提高磁体内禀矫顽力。Dy元素在富稀土相中富集，同时被置换出来的主相晶粒表层区域的Nd、Pr原子进入晶界相中，增大了显微组织中富稀土相数量，从而提高了磁体的矫顽力。同时，重稀土层内的Cr，提高了重稀土层的强度、硬度和耐磨性能，以及提高了重稀土层的抗氧化性和耐腐蚀性；B提高了重稀土层的致密性和热轧性能，提高了重稀土层的强度；Cr与B发生化学反应，生成了CrB增强相，提高了重稀土层的结构强度，重稀土层内的Cr与磁材本体内的B，重稀土层内的B与磁材本体内的Cr，也发生化学反应，生成CrB增强相，从而在提高中稀土层结构强度的同时，提高了重稀土层与磁材本体的结合强度；V则起到细化组织晶粒的作用，提高了重稀土层的强度和韧性。防腐层中的Nb，起到了细化经历和降低防腐层过热敏感性及回火脆性，提高了防腐层的强度，同时，Nb提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材，包括磁材本体与附着在所述磁材本体表面的表面涂层，其特征在于，所述磁材本体包括Pr：4‑6.2wt％、Nd：18‑25wt％、Dy：0.8‑1.5wt％、B：0.8‑2.8wt％、Cr：2.2‑4.2wt％、Al：0.1‑0.4wt％、Cu：0.1‑0.4wt％、Zr：0.1‑0.4wt％，其余均为Fe，所述表面涂层包括内层的重稀土层和外层的防腐层。

【技术特征摘要】
1.一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材，包括磁材本体与附着在所述磁材本体表面的表面涂层，其特征在于，所述磁材本体包括Pr：4-6.2wt％、Nd：18-25wt％、Dy：0.8-1.5wt％、B：0.8-2.8wt％、Cr：2.2-4.2wt％、Al：0.1-0.4wt％、Cu：0.1-0.4wt％、Zr：0.1-0.4wt％，其余均为Fe，所述表面涂层包括内层的重稀土层和外层的防腐层。2.根据权利要求1所述的一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材，其特征在于，所述重稀土层包括Cr：7.3wt％、B：2.4wt％、Dy：4.25wt％、V：2.7wt％，其余均为Fe。3.根据权利要求2所述的一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材，其特征在于，所述防腐层包括Nb：2.82wt％；Ti：23wt％；Mn：1.65wt％；Mo：1.13wt％，其余均为Fe。4.如权利要求3所述的一种晶界扩散重稀土钕铁硼磁材的制备方法，其特征在于，包括：S1、磁材本体的制备，其具体步骤包括：A1、混料，将Pr、Nd、Dy、B、Cr、Al、Cu、Zr、Fe按照表1中的比例配比成混合粉末一，并使用V型混料机对混合粉末一混合30min；A2、熔炼与浇铸，将混合粉末一投入到真空感应熔炼炉内，在1000-1450℃的条件下进行真空熔炼，熔化成钢水，并通过电磁搅拌强化钢水的对流、传热和传质过程，将经过电磁搅拌的钢水浇铸在同有冷却水的铜辊上，通过调整铜辊的转速，使凝固的铸片其厚度约为0.25mm；A3、氢破碎，将铸片投入氢碎炉内进行氢破碎，使铸片破碎成混合颗粒B；A4、气流磨打磨，将混合颗粒B通过气流磨打磨成粒度为10-15μm的混合细粉C；A5、磁场取向定型，将混合细粉C投入成型压机模具中进行取向定型，形成坯件D；A6、粉末冶金烧结，将坯件D投入真空烧结炉内，在氮气气氛下以1040-1090℃的条件下烧结4-5h，形成坯块；S2、重稀土层的制备，其具体步骤包括：B1、切片，将磁材本体切割成5mm*10mm*4mm的薄片；B2、除杂，去除磁材本体薄片上的氧化层及油渍，可通过酒精擦拭、静电除尘、超声波清理等，并烘干待用；B3、混料，将Cr、B、Dy、V、Fe粉末按比例进行均匀混合，形成混合粉末二；B4、蒸镀，将混合粉末二放入蒸镀炉内...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵渭敏，于博，赵胤杰，
申请(专利权)人：宁波金轮磁材技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33