一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法技术

本发明专利技术公开了一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，制备方法包括如下步骤：在磁体表面包覆包含Dy、Tb、Ho中至少一种的扩散原料，形成包覆区域和非包覆区域间隔分布的表面涂层，再经过热处理工艺形成具有重稀土浓度高低起伏分布结构的烧结钕铁硼扩散磁体。相对于常规的晶界扩散磁体制备方法，无需在磁体表面所有区域进行包覆，节约了扩散源使用量，大幅降低企业生产成本。业生产成本。业生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法


[0001]本专利技术涉及磁性材料
，特别是一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法。

技术介绍

[0002]面对国内乃至全球正在进行的能源变革，我国要求加快规划建设新型能源体系，坚定不移的推动能源绿色低碳发展。电机系统节能作为国家十大节能工程之一，是发展低碳经济的重要措施。相对于异步电机，稀土永磁同步电机的转子无需励磁绕组，由磁钢提供恒定磁场，减少了铁损铜耗，具有体积小重量轻、能量转化效率高、电机转速控制精准等优点，是发展新能源汽车、风力发电、节能家电等绿色节能产业领域的重要基础部件。
[0003]但永磁电机在工作过程中的某些情况下(比如涡流损耗大、散热性差)，磁钢温度会升高，可能会影响磁场源的稳定输出，严重时将会导致电机失效。为满足永磁电机在高温条件下的使用要求，通常会在永磁材料中添加重稀土Tb/Dy来替代Nd，形成高磁晶各向异性场的Tb2Fe
14
B、Dy2Fe
14
B，提高磁体的矫顽力H
cJ
，改善耐温性能。在早期工业生产中，Tb、Dy是通过传统的合金熔炼方式加入到磁体内，Tb/Dy元素在磁体主相晶粒内的分布较为均匀。而近几年出现的晶界扩散技术与传统引入Tb/Dy方式不同，它是在磁体表面覆盖上一层含重稀土的物质，然后通过热处理，使重稀土元素沿着液相晶界进入到磁体内，在冷却至室温过程中，主相晶粒表面形成了一层富重稀土壳层。根据钕铁硼的矫顽力机制，反磁化畴首先在主相晶粒表面形成，而通过晶界扩散技术形成的富重稀土壳层具有高磁晶各向异性场，抑制了反磁化畴形核。相比于传统Tb/Dy引入方式，晶界扩散技术降低了重稀土Tb/Dy的消耗量；同时Tb/Dy不会过多的进入主相晶粒内部与Fe原子发生反铁磁耦合作用，因此磁体的剩磁B
r
也降低较少，能制备出传统熔炼方法不能得到的高剩磁高矫顽力磁体。
[0004]重稀土Tb/Dy不但价格昂贵，更是作为一种战略储备资源，其重要性不言而喻。为更高效的发挥重稀土Tb/Dy作用，提高其利用率，相关技术人员最近在基于常规晶界扩散技术的基础上，做了一些新改进。文献《Reutilization of Dy strips in rotating diffusion to enhance coercivity of sintered Nd
‑
Fe
‑
B magnets》提到了一种新的晶界扩散方法，它是将磁体与氧化锆球和金属Dy按1:1:3的重量进行混合，然后将混合物置于转速为3m/s的旋转炉，经过高温处理使金属Dy蒸发并包覆到磁体表面，然后表面上的Dy元素沿着晶界扩散进入磁体内部。这种方法虽然可以重复利用金属Dy，但磁体的每一个面都会蒸镀上重稀土。而目前工业生产上，通常在沿磁体取向方向垂直的表面包覆扩散源，这一是因为重稀土沿取向方向扩散的效果优于非取向方向；二是因为磁体每个面若都包覆上扩散源，会造成重稀土的浪费。
[0005]专利号CN202010337174.2公开了一种烧结钕铁硼磁体重稀土元素晶界扩散方法，先用不含重稀土元素的低熔点合金粉末对磁体进行低温晶界扩散处理，以达到增加晶界扩散通道和改善晶界连续性的效果，再用富含重稀土元素的化合物粉末对磁体进行高温晶界扩散处理。这种二次扩散的方法虽然使重稀土元素更容易扩散，但会额外增加多道生产工序，材料制造费用成本提高，不利于工业批量生产。
[0006]以上文献和专利提到的技术方法虽然在一定程度上改善了重稀土利用率，但离实际应用仍有一段距离。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于，提供一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，它具有对扩散源的利用率高、磁体的综合磁性更优异的优点。
[0008]本专利技术的技术方案：一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，包括如下步骤：在磁体表面包覆包含Dy、Tb、Ho中至少一种的扩散原料，形成包覆区域和非包覆区域间隔分布的表面涂层，再经过热处理工艺形成具有重稀土浓度高低起伏分布结构的烧结钕铁硼扩散磁体。
[0009]前述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法中，所述烧结钕铁硼薄片磁体表面包覆包含的扩散原料成分为R1‑
a
‑
b
T
a
X
b
，其中R为重稀土元素Dy、Tb、Ho中的一种或多种，T为La、Ce、Pr、Nd、Gd、Al、Co、Cu、Ga、Zr、Ti、Nb、Fe中的一种或多种，X为H、O、N、C、F、Cl、B中的一种或多种，a、b为重量百分比，0wt.％≤a＜20wt.％，0wt.％≤b＜5wt.％。
[0010]前述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法中，所述表面涂层相邻包覆区域的间距为D，其范围为0.01mm≤D≤4mm。
[0011]前述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法中，所述表面涂层相邻包覆区域的间距为D，其范围优选为0.1mm≤D≤1mm。
[0012]前述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法中，所述表面涂层相邻包覆区域的间距为D，其范围优选为0.2mm≤D≤0.5mm。
[0013]前述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法中，所述包覆区域和非包覆区域间隔分布的表面涂层采用遮蔽的方式形成，形成方式包括但不限于丝网印刷、磁控溅射和喷涂工艺。
[0014]前述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法中，所述烧结钕铁硼薄片磁体厚度为0.1mm
‑
20mm。
[0015]前述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法中，所述烧结钕铁硼扩散磁体中重稀土浓度呈周期性高低起伏分布，包覆区域的重稀土浓度高于非包覆区域的重稀土浓度。
[0016]前述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法中，距磁体表面100μm处的包覆区域重稀土最高浓度为C
100
，非包覆区域重稀土最低浓度为C'
100
，
△
C1＝C
100
‑
C'
100
，0wt.％＜
△
C1≤20wt.％。
[0017]前述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法中，距磁体表面200μm处的包覆区域重稀土最高浓度为C
200
，非包覆区域重稀土最低浓度为C'
200
，
△
C2＝C
200
‑
C'
200
，0wt.％＜
△
C2≤10wt.％。
[0018]前述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法中，距磁体表面500μm处的包覆区域重稀土最高浓度为C
500
，非包覆区域重稀土最低浓度为C'
500
，
△
C5＝C
500
‑
C'
500
，0wt.％＜
△
C5≤2wt.％。
[0019]前述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法中，当所述表面涂层相邻包覆区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，包括如下步骤：在磁体表面包覆包含Dy、Tb、Ho中至少一种的扩散原料，形成包覆区域和非包覆区域间隔分布的表面涂层，再经过热处理工艺形成具有重稀土浓度高低起伏分布结构的烧结钕铁硼扩散磁体。2.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，其特征在于：所述烧结钕铁硼薄片磁体表面包覆包含的扩散原料的成分为R1‑
a
‑
b
T
a
X
b
，其中R为重稀土元素Dy、Tb、Ho中的一种或多种，T为La、Ce、Pr、Nd、Gd、Al、Co、Cu、Ga、Zr、Ti、Nb、Fe中的一种或多种，X为H、O、N、C、F、Cl、B中的一种或多种，a、b为重量百分比，0wt.％≤a＜20wt.％，0wt.％≤b＜5wt.％。3.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，其特征在于：所述表面涂层相邻包覆区域的间距为D，其范围为0.01mm≤D≤4mm。4.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，其特征在于：所述表面涂层相邻包覆区域的间距为D，其范围优先为0.1mm≤D≤1mm。5.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，其特征在于：所述表面涂层相邻包覆区域的间距为D，其范围优先为0.2mm≤D≤0.5mm。6.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，其特征在于：所述包覆区域和非包覆区域间隔分布的表面涂层采用遮蔽的方式形成，形成方式包括但不限于丝网印刷、磁控溅射和喷涂工艺。7.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，其特征在于：所述烧结钕铁硼薄片磁体厚度为0.1mm
‑
20mm。8.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，其特征在于：所述烧结钕铁硼扩散磁体中重稀土浓度呈周期性高低起伏分布，包覆区域的重稀土浓度高于非包覆区域的重稀土浓度。9.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，其特征在于：距磁体表面100μm处的包覆区域重稀土最高浓度为C
100
，非包覆区域重稀土最低浓度为C'
100
，
△
C1＝C
100
‑
C'
100
，0wt.％＜
△
C1≤20wt.％。10.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼磁体晶界扩散的方法，其特征在于：距磁体表面200μm处的包覆区域重稀土最高浓度为C
200
，非包覆区域重稀土最低浓度为C'
200
，
△
C2＝C
200
‑
C'
200
，0wt.％＜

【专利技术属性】
技术研发人员：张民，陈鑫烁，吕向科，武秉晖，许琦，宋思哲，雷童运，
申请(专利权)人：宁波韵升磁体元件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：