一种用于磁控溅射晶界扩散的稀土合金靶材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于磁控溅射晶界扩散的稀土合金靶材，稀土合金靶材的化学组分及重量百分含量为R

【技术实现步骤摘要】
一种用于磁控溅射晶界扩散的稀土合金靶材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有色金属冶金
，尤其涉及一种用于磁控溅射晶界扩散的稀土合金靶材及其制备方法。

技术介绍

[0002]作为新一代稀土永磁材料，烧结钕铁硼磁体凭借超高的磁性能在电子器件、稀土永磁电机等领域得到广泛的应用。近年来，随着烧结钕铁硼磁体在新能源汽车、航天船坞等领域的应用日益广泛，要求其能在高温条件下稳定工作，而磁体的高温稳定性与矫顽力密切相关。
[0003]传统提高磁体矫顽力的方法一般是在原始配方中添加一定量的重稀土元素镝Dy、铽Tb，从而提高钕铁硼磁体矫顽力以实现其在高温环境下的应用。近年来，为了降低成本通常采用晶界扩散处理技术提高烧结钕铁硼的矫顽力。晶界扩散技术，通常通过采用包括涂覆、粘覆、蒸发以及溅射等方式，使重稀土元素或其化合物涂层附着在磁体表面，再通过热处理扩散渗透、回火来调控磁体成分、优化微观结构组织，最终提高磁体矫顽力。
[0004]目前，晶界扩散处理技术中的磁控溅射镀膜法凭借耗费重稀土元素少、矫顽力提升显著，重稀土元素沿烧结钕铁硼晶界扩散，一少部分再由晶界向主相内部扩散，避免了主相中过多的重稀土元素造成剩磁和最大磁能积的降低，同时与基体结合力好，成膜速率稳定可控，薄膜厚度控制精确，真空镀膜镀层活性高易扩散，热处理后样品表面后处理简单的优点成为提高钕铁硼磁体矫顽力的主流方法。而制造磁控溅射所需的靶材则是实现涂层晶界扩散制备的先决条件。然而，目前靶材主要采用纯重稀土Tb或Dy靶材，制造成本较高，这进一步增加钕铁硼磁体制造成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题在于提供一种用于磁控溅射晶界扩散的稀土合金靶材及其制备方法，本申请提供的稀土合金靶材成本较低，且成分均匀具有较好的性能。
[0006]有鉴于此，本申请提供了一种用于磁控溅射晶界扩散的稀土合金靶材，所述稀土合金靶材的化学通式如式(Ⅰ)所示：
[0007]R
a
M
100
‑
a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅰ)；
[0008]其中，R选自Pr、Nd、Dy、Tb和Ho中的一种或多种，M选自Al、Cu、Co、Ga、Ni和Zn中的一种或多种；
[0009]a表示R在稀土合金靶材中的质量百分含量为40～99wt％。
[0010]优选的，所述R选自Pr、Nd和Tb的组合、Dy和Ho的组合或Pr、Nd、Tb和Dy的组合；所述M选自Al和Cu的组合、Al、Cu、Co、Ga、Ni和Zn的组合或Al、Cu、Co和Ga的组合。
[0011]优选的，所述a表示R在稀土合金靶材中的质量百分含量为40～90wt％。
[0012]本申请还提供了所述的稀土合金靶材的制备方法，包括以下步骤：
[0013]按照稀土合金靶材的配比备料，且稀土R置于金属M上方，放置后依次熔炼、浇注，
得到稀土合金铸锭；
[0014]将所述稀土合金铸锭进行热处理，得到稀土合金靶材。
[0015]优选的，所述熔炼的过程具体为：
[0016]在真空度低于2*10
‑2Pa时，开始充入氩气至压力为0.02Mpa～0.08Mpa，再开始熔炼。
[0017]优选的，所述熔炼的温度为1200～1500℃，时间为5～10min。
[0018]优选的，所述浇注的温度为1000～1300℃。
[0019]优选的，所述热处理的温度为400～900℃，时间为1～10h。
[0020]优选的，所述稀土合金靶材不同位置元素偏差≤5％。
[0021]优选的，所述热处理之后还包括依次进行的机械加工、打磨和抛光。
[0022]本申请提供了一种用于磁控溅射晶界扩散的稀土合金靶材，其在靶材中添加了Al、Cu、Co、Ga、Ni和Zn中的一种或多种，使得靶材的成本低于纯重稀土Tb靶材或Dy靶材。
[0023]进一步的，本申请还提供了一种用于磁控溅射晶界扩散的稀土合金靶材，其在熔炼过程中确保稀土元素在金属元素的上方，一方面稀土元素在熔化后包裹住金属元素，减少稀土元素的挥发；另一方面也能确保后续得到的靶材成份更加均匀；稀土合金铸锭经过热处理，使稀土合金铸锭晶粒度适中，组织均匀，尤其是经过热处理后的稀土合金铸锭各部位的成份更加均匀，为后续钕铁硼磁体的晶界扩散提供成份更加均匀的靶材，保证了靶材中的合金元素与稀土元素的一同扩散，使得合金元素与稀土元素能够一同润湿晶体边界，使得磁体的晶界结构更均匀，从而提高磁体的性能，降低生产成本。
具体实施方式
[0024]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0025]鉴于现有技术中磁控溅射的稀土靶材成本高的问题，本申请提供了一种用于磁控溅射晶界扩散的稀土合金靶材，其以合金元素部分取代稀土元素，在降低稀土靶材的同时进一步保证了其磁性能，具体的，本专利技术实施例公开了一种用于磁控溅射晶界扩散的稀土合金靶材，所述稀土合金靶材的化学通式如式(Ⅰ)所示：
[0026]R
a
M
100
‑
a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅰ)；
[0027]其中，R选自Pr、Nd、Dy、Tb和Ho中的一种或多种，M选自Al、Cu、Co、Ga、Ni和Zn中的一种或多种；
[0028]a的质量百分含量为40～99wt％。
[0029]在本申请提供的稀土合金靶材，M元素具体选自Al、Cu、Co、Ga、Ni和Zn中的一种或多种，在具体实施例中，所述M具体选自Al和Cu的组合、Al、Cu、Co、Ga、Ni和Zn的组合或Al、Cu、Co和Ga的组合；上述M元素和稀土元素形成合金，能够降低金属合金熔点温度，同时进行扩散时，能够进入磁体晶界降低晶界相的温度，使晶界相能够润滑、连续，从而提升磁体性能。
[0030]相应的，所述R不全部为重稀土，可进一步降低成本，其可选自Pr、Nd、Dy、Tb和Ho中的一种或多种；在具体实施例中，所述R选自Pr、Nd和Tb的组合、Dy和Ho的组合或Pr、Nd、Tb和
Dy的组合。
[0031]在本申请中，a表示R在稀土合金靶材中的质量百分含量，具体为R的质量百分含量为40～99wt％，具体的，R在稀土合金靶材中的质量百分含量为40～90wt％，在具体实施例中，R在稀土合金靶材中的质量百分含量为40wt％、70wt％、80wt％或90wt％。
[0032]本申请还提供了稀土合金靶材的制备方法，包括以下步骤：
[0033]按照稀土合金靶材的配比备料，且稀土R置于金属M上方，放置后熔炼、浇注，得到稀土合金铸锭；
[0034]将所述稀土合金铸锭进行热处理，得到稀土合金靶材。
[0035]在上述制备过程中，本申请首先按照稀土合金靶材的配比配料，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于磁控溅射晶界扩散的稀土合金靶材，所述稀土合金靶材的化学通式如式(Ⅰ)所示：R
a
M
100
‑
a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅰ)；其中，R选自Pr、Nd、Dy、Tb和Ho中的一种或多种，M选自Al、Cu、Co、Ga、Ni和Zn中的一种或多种；a表示R在稀土合金靶材中的质量百分含量为40～99wt％。2.根据权利要求1所述的稀土合金靶材，其特征在于，所述R选自Pr、Nd和Tb的组合、Dy和Ho的组合或Pr、Nd、Tb和Dy的组合；所述M选自Al和Cu的组合、Al、Cu、Co、Ga、Ni和Zn的组合或Al、Cu、Co和Ga的组合。3.根据权利要求1所述的稀土合金靶材，其特征在于，所述a表示R在稀土合金靶材中的质量百分含量为40～90wt％。4.权利要求1所述的稀土合金靶材的制备方法，包括以下步骤：按照稀土合金靶...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑波，陈仁杰，郭帅，丁广飞，范晓东，冯智俊，范庆伟，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：