一种钕铁硼材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钕铁硼材料及其制备方法。该钕铁硼材料包含Re

【技术实现步骤摘要】
一种钕铁硼材料及其制备方法
本专利技术涉及一种钕铁硼材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着绿色出行、节能环保不断提升，电动汽车、变频空调压缩机及风力发电对高矫顽力烧结NdFeB磁钢的需求不断增加。目前高矫顽力烧结NdFeB磁钢的制备主要是通过重稀土元素Dy和/或Tb对轻稀土元素进行替换来实现，这样一方面增加烧结NdFeB的原材料成本，另外重稀土元素的加入也降低磁体的剩磁，牺牲磁体的部分磁能积。现有技术中，通过晶界扩散技术(GrainBoundaryDiffusion，简称GBD)，在钕铁硼磁体中添加重稀土Dy和/或Tb元素，使得磁体的矫顽力得到提升，同时还能保持磁体的剩磁。晶界扩散技术的原理是：通过热处理方法，将重稀土元素Dy和/或Tb沿着富钕相分布到晶粒边界处，在主相周围形成具有较高磁晶各向异性场的(Nd，Dy或Tb)2Fe14B相壳层，高磁晶各向异性场的壳层的存在提高了磁体的返磁化畴的形核场，另外主相中被重稀土Dy和/或Tb替换的Nd被排到晶界中，能同时对主相能起到隔磁作用，从而提高磁体的矫顽力。然而，晶界扩散法受材料厚度影响较大，尤其是对于厚度大于10mm的产品，采用晶界扩散方法效果较差，如何增加扩散后磁体的矫顽力和扩散深度，这就对扩散基体提出更高的要求。专利文献CN108511179A公开了一种热等静压低温烧结制备高磁性烧结钕铁硼的方法，其公开了将重稀土悬浊液(重稀土硫化物或氧化物)涂覆在半致密的烧结钕铁硼表面，真空封管后进行热等静压烧结。专利文献CN105234386A公开了一种晶界扩散重稀土制备烧结钕铁硼的方法，其将重稀土物质(重稀土氧化物或氟化物)与有机溶剂混合制成悬浊液，分散处理到钕铁硼合金粉末中得到钕铁硼粉末，经加热处理、冷却、过筛后进行压制成型、烧结和时效处理。上述两篇现有技术中，涂覆的重稀土化合物在进行晶界扩散时的加热过程中，重稀土氧化物/硫化物均会分解成重稀土元素。然后重稀土元素沿着晶界进行扩散，在扩散过程遇到基材富钕相中有氧元素的富集，由于重稀土元素易与氧元素结合，从而造成扩散进去的重稀土元素在富氧的钕相周围团聚，在富Nd相中形成重稀土氧化物。这会使得重稀土元素扩散深度有限，造成重稀土元素的浪费，不能充分在主相周围形成富Dy或Tb的壳层；且容易造成扩散后Dy和/或Tb过度扩散到主相中，对产品的剩磁有较大的影响。因此，需要找到一种新工艺，能够有效使得重稀土元素在主相周围形成壳层，能够有效增加扩散后磁体的矫顽力和扩散深度。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的晶界扩散方法重稀土元素扩散深度不够，无法有效提升磁体的矫顽力，而提供了一种钕铁硼材料及其制备方法。本专利技术通过改善烧结钕铁硼磁体的晶界微观结构，使得后续晶界扩散后的钕铁硼材料的矫顽力大幅度提升，且能够有效增加扩散深度。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题。本专利技术提供的技术方案之一为：一种钕铁硼材料，其包含Re2Fe14B主相晶粒及其壳层、邻接所述Re2Fe14B主相晶粒的富Nd相和晶界三角区；所述Re2Fe14B主相晶粒中的Re包含Ho和/或Dy；所述壳层包含(Nd/Ho)2Fe14B、(Nd/Dy)2Fe14B和(Nd/Tb)2Fe14B中的一种或多种；所述壳层的厚度为0.1～1μm；所述晶界三角区包含Ho2O3、Ho2S3、Dy2O3和Dy2O3中的一种或多种；所述晶界三角区中的氧化物和/或硫化物占所述钕铁硼材料的质量百分含量为1～7％。本专利技术中，富Nd相分布于相邻的Re2Fe14B主相晶粒之间；晶界三角区为三个及三个以上的Re2Fe14B主相晶粒所形成的空隙。本专利技术中，对于所述Re2Fe14B主相晶粒，本领域技术人员根据上述技术方案可知晓，因材料本身为钕铁硼材料，因此，主相的主体仍为Nd2Fe14B晶粒。Re较佳地还包含Nd和/或Pr。本专利技术中，较佳地，所述壳层包含(Nd/Ho)2Fe14B、(Nd/Dy)2Fe14B和(Nd/Tb)2Fe14B中的至少两种。本专利技术中，所述壳层的厚度较佳地为0.45～1μm，例如为0.45μm、0.48μm、0.5μm、0.56μm、0.58μm或0.65μm。本专利技术中，所述晶界三角区中的氧化物和/或硫化物占所述钕铁硼材料的质量百分含量较佳地为1～3％，例如为1.8％、1.9％、2.0％、2.1％或2.3％。本专利技术中，所述晶界三角区较佳地还包含Nd2O3。本专利技术中，所述Re2Fe14B主相晶粒占所述钕铁硼材料的质量百分比较佳地为90％～100％，且不为100％，更佳地为94％～97％，例如为94.2％、94.5％、95.3％、95.5％、96.0％或96.2％。本专利技术中，所述壳层占所述钕铁硼材料的质量百分比较佳地小于1％，且不为0，更佳地小于0.8％，进一步更佳地为0.3～0.8％，例如为0.33％、0.35％、0.45％、0.46％、0.51％或0.61％。本专利技术提供的技术方案之二为：一种钕铁硼材料的制备方法，其步骤包括：熔炼、铸造、保温、氢破、气流磨、成型、烧结、晶界扩散和时效，即可；其中，所述熔炼的阶段添加Ho、Dy和S中的一种或多种；所述保温的温度为500～800℃；所述气流磨的阶段引入氧含量，所述氧含量为0～20ppm。专利技术人发现，在熔炼阶段引入Ho、Dy和S中的一种或多种，在熔炼阶段形成主相Ho2Fe14B和/或Dy2Fe14B，而后在保温过程中在富Nd相中的Ho和/或Dy元素向主相边缘处富集。在气流磨阶段中引入的氧含量会使得在晶界三角区中形成Ho2O3和/或Dy2O3(若熔炼阶段引入了S，则还会形成Ho2S3和/或Dy2S3)。在以Tb为扩散源进行晶界扩散时，由于Ho2Fe14B或Dy2Fe14B的形成能大于Tb2Fe14B的形成能，扩散进入基材的Tb无法置换主相的中Ho2Fe14B或Dy2Fe14B，并且，晶界三角区中的物相使得Tb难以在晶界三角区中富集，会沿着富Nd相在主相周围分布。由于扩散阶段富Nd相是液态而主相是固态，扩散进入的Tb元素沿着液相的扩散速度远大于固相，最终形成(NdTb)2Fe14B的壳层。不仅能够有效地提高产品的矫顽力，而且扩散进入的Tb大部分均分布在主相周围(其厚度约为0.1～1μm)。不仅有效地增加了扩散深度，还节省了Tb的用量。在以Dy为扩散源进行晶界扩散时，原理如前所述，Dy也无法置换主相的中Ho2Fe14B或Dy2Fe14B，且也难以在晶界三角区中富集。本专利技术中，所述熔炼较佳地在高频真空熔炼炉中进行，得到合金片；所述真空熔炼炉的真空度较佳地小于0.1Pa，更佳地小于0.02Pa；所述熔炼的温度较佳地为1450～1550℃，更佳地为1500～1550℃。本专利技术中，所述铸造的操作和条件可为本领域常规，一般在惰性气氛保护下通过水冷铜辊进行浇铸和冷却，得到合金铸片。例如：在Ar气氛中(例如5.5×104Pa的Ar气氛下)，以102℃/秒～104℃/秒的速度冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钕铁硼材料，其特征在于，其包含Re

【技术特征摘要】
1.一种钕铁硼材料，其特征在于，其包含Re2Fe14B主相晶粒及其壳层、邻接所述Re2Fe14B主相晶粒的富Nd相和晶界三角区；
所述Re2Fe14B主相晶粒中的Re包含Ho和/或Dy；
所述壳层包含(Nd/Ho)2Fe14B、(Nd/Dy)2Fe14B和(Nd/Tb)2Fe14B中的一种或多种；
所述壳层的厚度为0.1～1μm；
所述晶界三角区包含Ho2O3、Ho2S3、Dy2O3和Dy2O3中的一种或多种；
所述晶界三角区中的氧化物和/或硫化物占所述钕铁硼材料的质量百分含量为1～7％。


2.如权利要求1所述的钕铁硼材料，其特征在于，所述壳层的厚度为0.45～1μm，例如为0.45μm、0.48μm、0.5μm、0.56μm、0.58μm或0.65μm；
和/或，所述晶界三角区中的氧化物和/或硫化物占所述钕铁硼材料的质量百分含量为1～3％，例如为1.8％、1.9％、2.0％、2.1％或2.3％；
和/或，所述Re2Fe14B主相晶粒占所述钕铁硼材料的质量百分比为90％～100％，且不为100％，较佳地为94％～97％，例如为94.2％、94.5％、95.3％、95.5％、96.0％或96.2％；
和/或，所述壳层占所述钕铁硼材料的质量百分比小于1％，且不为0，较佳地小于0.8％，更佳地为0.3～0.8％，例如为0.33％、0.35％、0.45％、0.46％、0.51％或0.61％。


3.如权利要求1所述的钕铁硼材料，其特征在于，所述Re还包含Nd和/或Pr；
和/或，所述壳层包含(Nd/Ho)2Fe14B、(Nd/Dy)2Fe14B和(Nd/Tb)2Fe14B中的至少两种；
和/或，所述晶界三角区还包含Nd2O3。


4.一种钕铁硼材料的制备方法，其特征在于，其步骤包括：熔炼、铸造、保温、氢破、气流磨、成型、烧结、晶界扩散和时效，即可；
其中，所述熔炼的阶段添加Ho、Dy和S中的一种或多种；
所述保温的温度为500～800℃；
所述气流磨的阶段引入氧含量，所述氧含量为0～20ppm。


5.如权利要求4所述的钕铁硼材料的制备方法，其特征在于，所述保温为将所述铸造得到的合金铸片在500～700℃的温度范围内，例如为620℃下进行保温；
和/或，所述保温的时间为1～5h，较佳地为3h；
和/或，所述保温在真空气氛或惰性气氛下的热处理炉中进行；较佳地，所述真空气氛的真空度小于0.1Pa，更佳地小于0.01Pa；较佳地，所述惰性气氛为氩气；较佳地，所述惰性气氛的压力为0.01MPa～0.1MPa，更佳地为0.01～0.08MPa；
和/或，当所述熔炼添加了S时，所述氧含量为0～10ppm；当所述熔炼未添加S时，所述氧含量为10～20ppm；
和/或，所述气流磨中分选轮的转速为3500～4300rpm/min，较佳地为3900～4100rpm/min，例如为4000rpm/min；
和/或，所述气流磨的研磨压力为0.3～0.75MPa，较佳地为0.6MPa；
和/或，所述气流磨得到的合金细粉的中值粒径D50为3～5.5μm，较佳地为4μm；
和/或，所述晶界扩散为涂覆扩散或镀膜扩散；
和/或，所述晶界扩散的扩散源为Dy和/或Tb；较佳地，当所述扩散源为Dy时，Dy占所述钕铁硼材料的质量百分含量为0.2～1.2％；较佳地，当所述扩散源为Tb时，Tb占所述钕铁硼材料的质量百分含量为0.2～1.2％，例如为0.65％；
和/或，所述晶界扩散的热处理温度为800～1000℃，较佳地为955℃；
和/或，所述晶界扩散的热处理时间为5～20h，较佳地为16h。


6.如权利要求4所述的钕铁硼材料的制备方法，其特征在于，所述熔炼在高频真空熔炼炉中进行；
和/或，所述真空熔炼炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金磊，黄清芳，黎国妃，兰秋连，李可，
申请(专利权)人：福建省长汀金龙稀土有限公司，厦门钨业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35