一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法技术

本公开涉及一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法，该磁体包括主相和晶界相，磁体表层的晶粒平均尺寸与磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.05～1.35；其中，所述磁体表层是指距磁体表面的距离为35μm以下的区域；所述磁体中心区域是指距磁体表面的距离为500μm以上的区域。该烧结钕铁硼磁体的最大磁能积(BH)max与内禀矫顽力HcJ的数值之和大于80；且剩磁Br＞13KGs；所述最大磁能积(BH)max的单位为MGOe，所述内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。所述内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。所述内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。

【技术实现步骤摘要】
一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法


[0001]本公开涉及稀土磁体领域，具体地，涉及一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法。

技术介绍

[0002]烧结钕铁硼磁体因其具有优异的综合磁性能，广泛应用于电子信息、医疗、交通运输、风力发电、航空航天等领域，且近年来随着我国大力发展清洁、绿色新能源相关规划及政策的推行，烧结钕铁硼磁体作为新能源产业链中的关键一环，其市场需求量不断增加，尤其是随着高速马达的发展以及在电动汽车领域的应用。
[0003]目前的烧结钕铁硼磁体提高磁体综合性能，通常采用两种方式：
[0004]一种方式为可在熔炼时配合原料添加重稀土元素Dy(Tb)，主相中的轻稀土元素(以Nd和Pr为主)被重稀土元素Dy(Tb)置换，通过提高晶粒各向异性场来提升矫顽力。CN103887028A公开了通过控制成分配方，在原料熔炼中添加2.0
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13.5wt％的Dy和Tb元素，同时控制工艺条件，优化边界富稀土相和微观组织结构，从而获得(BH)max(MGOe)+HcJ(KOe)≥70的超高性能烧结钕铁硼磁体。
[0005]另一种方式为晶界扩散工艺，该工艺不仅能够保证磁体的剩磁，同时能够采用更低含量的重稀土制备出同传统直接合金化法制备的相同矫顽力的磁体，还能大幅提高磁体的综合磁性能。但是，目前的晶界扩散工艺主要依靠浓度梯度驱动重稀土扩散，由于磁体表层重稀土元素的浓度较高，而内部重稀土元素含量较低，导致扩散的有效扩散深度有限，且容易导致重稀土元素含量分布不均匀，进而影响磁体综合磁性能；同时由于扩散驱动力不足，对处理样品的尺寸要去严格，一般只能处理厚度小于5mm的薄片磁体。
[0006]因此，需要寻求一种晶界扩散方法，能够增加扩散深度，提高重稀土的利用率，克服目前晶界扩散工艺的局限性，同时显著提高磁体的综合磁性能。

技术实现思路

[0007]本公开的目的是提供一种烧结钕铁硼磁体及其制备方法，该方法能够促进晶界扩散工艺中重稀土元素向烧结磁体的中心区域扩散，进一步提高烧结钕铁硼磁体的综合磁性能。
[0008]为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种烧结钕铁硼磁体，该磁体包括主相和晶界相，磁体表层的晶粒平均尺寸与磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.05～1.35；
[0009]其中，所述磁体表层是指距磁体表面的距离为35μm以下的区域；所述磁体中心区域是指距磁体表面的距离为500μm以上的区域；
[0010]所述烧结钕铁硼磁体中含有29.2
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32.5wt％的R、0.87
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0.93wt％的B、0.3
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0.55wt％的Ga、0.10
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0.65wt％的M以及余量的T；
[0011]其中，R为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu，以所述烧结钕铁硼磁体的总重量为基准，RE的含量为0.5～6.5wt％，RE为Dy和/或Tb；
[0012]M选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；
[0013]T为Fe，或者为Fe和Co的混合物，其中，T中的Fe的含量为80wt％以上。
[0014]可选地，所述晶界相包括三角区晶界相；所述三角区晶界相中，小面积三角区晶界相的个数占所有所述三角区晶界相总数的80％以上；所述小面积三角区晶界相为面积小于2.5μm2的三角区晶界相。
[0015]可选地，该烧结钕铁硼磁体的最大磁能积(BH)max与内禀矫顽力HcJ的数值之和大于80；且剩磁Br＞13KGs；所述最大磁能积(BH)max的单位为MGOe，所述内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。
[0016]可选地，所述磁体表层的晶粒平均尺寸与所述磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.13～1.35；所述烧结钕铁硼磁体中O的含量低于600ppm。
[0017]本公开第二方面提供一种制备烧结钕铁硼磁体的方法，该方法包括如下步骤：
[0018]S1、制备烧结钕铁硼磁体基材；
[0019]S2、在所述烧结钕铁硼磁体基材表面附着含有RE的扩散源，然后进行晶界扩散处理和回火处理；RE为Dy和/或Tb；
[0020]其中，所述晶界扩散处理包括初始扩散热处理和N级扩散工艺段，N≥1，每级所述扩散工艺段依次包括：高温扩散热处理和低温扩散热处理；
[0021]所述初始扩散热处理的条件包括：温度为800～980℃，时间为6～12h；
[0022]所述低温扩散热处理的条件包括：温度为850～950℃，时间为6～12h；
[0023]所述高温扩散热处理的温度低于所述烧结处理的温度，且比所述低温扩散热处理的温度高50～200℃，时间为2～8h；
[0024]步骤S1得到的烧结钕铁硼磁体基材包含28.9
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32.5wt％的R、0.87
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0.93wt％的B、0.3
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0.55wt％的Ga、0.10
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0.65wt％的M以及余量的T；
[0025]其中，R为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu，以所述烧结钕铁硼磁体基材的总重量为基准，RE的含量为0.5～6.5wt％，RE为Dy和/或Tb；
[0026]M选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；
[0027]T为Fe，或者为Fe和Co的混合物，其中，T中的Fe的含量为80wt％以上。
[0028]可选地，在步骤S1中，采用如下步骤制备所述烧结钕铁硼磁体基材：
[0029]S01、将合金原料置于真空感应炉中熔炼和浇铸，得到合金速凝片；
[0030]S02、将所述合金速凝片进行氢破碎处理后，得到合金氢化粉；
[0031]S03、将所述合金氢化粉进行微粉碎处理后，得到合金微粉；
[0032]S04、将所述合金微粉置于磁场中进行取向成型处理后，将得到的成型的压坯在真空环境下进行烧结处理和机械加工处理，得到所述烧结钕铁硼磁体基材。
[0033]可选地，在S01步骤中通过双合金法制备R1
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T1
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B
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Ga
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M1主合金速凝片和R2
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T2
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M2辅合金速凝片；
[0034]所述R1
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T1
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B
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Ga
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M1主合金速凝片包含28.9
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32.5wt％的R1、0.87
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0.93wt％的B、0.3
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0.55wt％的Ga、0.10
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0.65wt％的M1和余量的T1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，该磁体包括主相和晶界相，其特征在于，磁体表层的晶粒平均尺寸与磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.05～1.35；其中，所述磁体表层是指距磁体表面的距离为35μm以下的区域；所述磁体中心区域是指距磁体表面的距离为500μm以上的区域；所述烧结钕铁硼磁体中含有29.2
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32.5wt％的R、0.87
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0.93wt％的B、0.3
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0.55wt％的Ga、0.10
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0.65wt％的M以及余量的T；其中，R为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu，以所述烧结钕铁硼磁体的总重量为基准，RE的含量为0.5～6.5wt％，RE为Dy和/或Tb；M选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；T为Fe，或者为Fe和Co的混合物，其中，T中的Fe的含量为80wt％以上。2.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体，其中，所述晶界相包括三角区晶界相；所述三角区晶界相中，小面积三角区晶界相的个数占所有所述三角区晶界相总数的80％以上；所述小面积三角区晶界相为面积小于2.5μm2的三角区晶界相。3.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体，其中，该烧结钕铁硼磁体的最大磁能积(BH)max与内禀矫顽力HcJ的数值之和大于80；且剩磁Br＞13KGs；所述最大磁能积(BH)max的单位为MGOe，所述内禀矫顽力HcJ的单位为KOe。4.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体，其中，所述磁体表层的晶粒平均尺寸与所述磁体中心区域的晶粒平均尺寸的比为1.13～1.35；所述烧结钕铁硼磁体中O的含量低于600ppm。5.一种制备烧结钕铁硼磁体的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、制备烧结钕铁硼磁体基材；S2、在所述烧结钕铁硼磁体基材表面附着含有RE的扩散源，然后进行晶界扩散处理和回火处理；RE为Dy和/或Tb；其中，所述晶界扩散处理包括初始扩散热处理和N级扩散工艺段，N≥1，每级所述扩散工艺段依次包括：高温扩散热处理和低温扩散热处理；所述初始扩散热处理的条件包括：温度为800～980℃，时间为6～12h；所述低温扩散热处理的条件包括：温度为850～950℃，时间为6～12h；所述高温扩散热处理的温度低于烧结处理的温度，且比所述低温扩散热处理的温度高50～200℃，时间为2～8h；步骤S1得到的烧结钕铁硼磁体基材包含28.9
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32.5wt％的R、0.87
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0.93wt％的B、0.3
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0.55wt％的Ga、0.10
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0.65wt％的M以及余量的T；其中，R为稀土元素，所述稀土元素为Nd，或者为Nd与下组中至少一种元素的组合：Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Dy、Tb和Lu，以所述烧结钕铁硼磁体基材的总重量为基准，RE的含量为0.5～6.5wt％，RE为Dy和/或Tb；M选自Cu、Al、Zr、Nb、Mn、Mg、Si、Cr和Ti中的至少一种；T为Fe，或者为Fe和Co的混合物，其中，T中的Fe的含量为80wt％以上。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤S1中，采用如下步骤制备所述烧结钕铁硼磁体基材：
S01、将合金原料置于真空感应炉中熔炼和浇铸，得到合金速凝片；S02、将所述合金速凝片进行氢破碎处理后，得到合金氢化粉；S03、将所述合金氢化粉进行微粉碎处理后，得到合金微粉；S04、将所述合金微粉置于磁场中进行取向成型处理后，将得到的成型的压坯在真空环境下进行烧结处理和机械加...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志学，曹利军，程言志，李绍芳，赵凯，杜飞，韩雪，
申请(专利权)人：北京中科三环高技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：