一种钕铁硼磁体超声辅助的晶界扩散方法及扩散装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种钕铁硼磁体超声辅助的晶界扩散方法，包括：步骤1：将钕铁硼磁体打磨干净，并在其表面涂敷或溅射沉积一层富含重稀土元素的扩散源；步骤2：将步骤1处理后的磁体放入扩散装置的炉体中，抽真空，然后升温；步骤:3：待温度升高到目标温度后保温并开启扩散装置的超声装置，在超声辅助下进行晶界扩散，等待扩散结束，关闭超声装置，冷却到室温；步骤4：将步骤3扩散处理后的磁体进一步加热到回火温度，进行回火处理，扩散装置包括炉体、超声发生装置和真空系统。本发明专利技术可以有效克服烧结钕铁硼磁体晶界扩散深度浅和矫顽力分布均匀性差的技术难题，促进烧结钕铁硼磁体晶界扩散技术的推广应用。的推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种钕铁硼磁体超声辅助的晶界扩散方法及扩散装置


[0001]本专利技术属于稀土永磁材料
，具体的说是涉及一种钕铁硼磁体超声辅助的晶界扩散方法及扩散装置。

技术介绍

[0002]二十世纪八十年代初期钕铁硼(Nd
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Fe
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B)永磁材料的问世在材料的发展史上具有里程碑式的意义。得益于Nd
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Fe
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B永磁体优异的磁性能，特别是其高的磁能积，Nd
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Fe
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B永磁材料问世后得到了广泛的应用，其市场份额目前位居所有永磁材料之首。Nd
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Fe
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B磁体根据其磁能积和矫顽力可以划分为不同的牌号，其中，高矫顽力Nd
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Fe
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B永磁材料的制备需要价格昂贵的重稀土元素镝(Dy)和铽(Tb)，Dy/Tb作为稀缺的重稀土资源，其价格远高于Nd的价格，这使得高矫顽力Nd
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Fe
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B磁体的价格昂贵。近年来，新能源汽车、风力发电、节能空调等领域的快速发展需要大量的高矫顽力Nd
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Fe
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B磁体，这不仅对我国的重稀土资源带来了严峻的挑战，高的磁体价格也阻碍了这些行业的健康可持续发展。
[0003]由于钕铁硼磁体的晶粒边界是其矫顽力的薄弱部位，在反向磁场的作用下，退磁首先从晶粒边界开始。晶界扩散技术可以将重稀土元素Dy或Tb集中分布在磁体的晶粒边缘处，晶界扩散处理后磁体的矫顽力显著提升，同时磁体的磁能积又不降低。晶界扩散技术可以高效利用重稀土元素Dy/Tb制备高矫顽力Nd
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Fe
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B磁体。但是，由于烧结Nd
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B磁体的晶界扩散的深度较浅，一般工业上利用晶界扩散技术只能扩散处理厚度小于5mm的磁体，而且，利用常规的晶界扩散技术扩散完成后，重稀土元素Dy/Tb从靠近扩散源的表面到磁体内部的分布梯度大，矫顽力分布不均匀，磁体退磁曲线的方形度低。因此，提高烧结钕铁硼磁体的晶界扩散深度是该领域亟待解决的关键技术问题。
[0004]CN110120297A公开了一种提高钕铁硼晶界扩散深度的方法，该方法先通过先低温保温，让渗材进入富钕相中，再通过逐步提高扩散温度，保证在渗材较少量的进入主相的前提下，尽可能的让渗材扩散至磁体的中心部位，最后通过提高扩散温度，让富钕相中的渗材进入钕铁硼主相晶粒的外延层，从而提高钕铁硼主相晶粒的形核场，即提高产品矫顽力。但此方法需要通过多次回火，工艺复杂，晶界扩散深度不够。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种钕铁硼磁体超声辅助的晶界扩散方法及扩散装置，通过本专利技术的方法，在晶界扩散过程中增加超声辅助，可以有效提升磁体的晶界扩散深度和扩散后磁体矫顽力的均匀性。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术是一种钕铁硼磁体超声辅助的晶界扩散方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1：将钕铁硼磁体打磨干净，并在其表面涂敷或溅射沉积一层富含重稀土元素的扩散源，如富含镝(Dy)或铽(Tb)的化合物粉末、镝或铽金属镀层，烧结钕铁硼磁体的厚度为1
‑
10mm，烧结钕铁硼磁体的平均晶粒尺寸为1
‑
10μm。
[0009]步骤2：将步骤1处理后的磁体放入扩散装置的炉体中，抽真空，然后升温；
[0010]步骤:3：待温度升高到目标温度后保温并开启扩散装置的超声装置，在超声辅助下进行晶界扩散，等待扩散结束，关闭超声装置，冷却到室温；此步骤中晶界扩散的目标温度为800～950℃，晶界扩散时间为1
‑
10h，真空度值为1
×
10
‑3‑1×
10
‑2Pa。
[0011]步骤4：将步骤3扩散处理后的磁体进一步加热到回火温度，进行回火处理，回火温度为460
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550℃，时间1
‑
10h，真空度设定值为1
×
10
‑3‑1×
10
‑2Pa。
[0012]本专利技术的进一步改进在于：本专利技术的扩散装置包括炉体、超声发生装置和真空系统，超声装置连接炉体的炉管的一端，所述炉管的另一端与真空系统连接。
[0013]与现有晶界扩散技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的晶界扩散装置增加了超声发生装置，在晶界扩散过程中施加超声振动可以有效提升扩散源的扩散动力，提高晶界扩散的效率，改善晶界扩散后磁体矫顽力的均匀性，进而提升晶界扩散后磁体的矫顽力和退磁曲线的方形度。
[0014]本专利技术可以有效克服烧结钕铁硼磁体晶界扩散深度浅和矫顽力分布均匀性差的技术难题，促进烧结钕铁硼磁体晶界扩散技术的推广应用。
附图说明
[0015]图1是本专利技术扩散装置的结构示意图。
[0016]图2(a)为实施例1磁体中间部位的背散射电子图片，图2(b)为对比例1磁体中间部位的背散射电子图片。
具体实施方式
[0017]以下将以图式揭露本专利技术的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。
[0018]本专利技术的扩散装置包括炉体、超声发生装置和真空系统，超声装置连接炉体的炉管的一端，所述炉管的另一端与真空系统连接。
[0019]实施例1
[0020]一种钕铁硼磁体超声辅助的晶界扩散方法，包括以下步骤：
[0021]步骤1、选取商业牌号为N52的烧结钕铁硼磁体，将N52磁体切割成10
×
10
×
1(c
‑
axis)mm3，用砂纸打磨掉表层氧化层，用丙酮超声清洗干净，在表面涂覆一层DyF3粉末；
[0022]步骤2、将步骤一中的磁体放入炉子内部，抽真空至1
×
10
‑3Pa，升高温度到900℃；
[0023]步骤3、开启超声波装置，并保温1h，保温结束后关闭超声波，然后冷却到室温；
[0024]步骤4、进一步加热到550℃，保温1h进行回火处理。
[0025]对比例1
[0026]步骤1、选取商业牌号为N52的烧结钕铁硼磁体，将N52磁体切割成10
×
10
×
1(c
‑
axis)mm3，用砂纸打磨掉表层氧化层，用丙酮超声清洗干净，在表面涂覆一层DyF3粉末；
[0027]步骤2、将步骤一中的磁体放入炉子内部，抽真空至1
×
10
‑3Pa，升高温度到900℃，保温1h，然后冷却到室温；
[0028]步骤3、进一步加热到550℃，保温1h进行回火处理。
[0029]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钕铁硼磁体超声辅助的晶界扩散方法，其特征在于：所述扩散方法包括如下步骤：步骤1：将钕铁硼磁体打磨干净，并在其表面涂敷或溅射沉积一层富含重稀土元素的扩散源；步骤2：将步骤1处理后的磁体放入扩散装置的炉体中，抽真空，然后升温；步骤:3：待温度升高到目标温度后保温并开启扩散装置的超声装置，在超声辅助下进行晶界扩散，等待扩散结束，关闭超声装置，冷却到室温；步骤4：将步骤3扩散处理后的磁体进一步加热到回火温度，进行回火处理。2.一种实现权利要求1所述一种钕铁硼磁体超声辅助的晶界扩散方法的扩散装置，其特征在于：所述扩散装置包括炉体、超声发生装置和真空系统，超声装置连接炉体的炉管的一端，所述炉管的另一端与真空系统连接。3.根据权利要求1所述一种钕铁硼磁体超声辅助的晶界扩散方法，其特征在于：所述步骤1中的扩散源为富含镝或铽的化合物粉末、镝或铽金属镀层。4.根据权利要求1所述一种钕铁硼磁体超声辅助的晶界扩散方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈夫刚，韩贺昌，赵勇，王晓丽，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：