一种高性能烧结钕铁硼制备方法技术

本发明专利技术提供一种高性能烧结钕铁硼制备方法，属于钕铁硼烧结技术领域，包括以下步骤：(1)采用磁控溅射在烧结钕铁硼表面沉积混合合金镀层；(2)烧结钕铁硼基体在700

【技术实现步骤摘要】
一种高性能烧结钕铁硼制备方法


[0001]本专利技术属于钕铁硼烧结
，涉及一种高性能烧结钕铁硼制备方法。

技术介绍

[0002]烧结钕铁硼是当今产业化应用综合磁性能最高的磁性能材料，其理论最大磁能积高达64MGOe，各向异性场高达67kOe，是当今应用最广泛的稀土永磁材料。
[0003]烧结钕铁硼居里温度仅为350℃，远低于铝镍钴、钐钴磁体，随着使用温度的增加，烧结钕铁硼的磁性能快速衰减，这是制约其应用的重要原因。在高端制造领域，如高性能工业电机、空调压缩机、新能源汽车驱动电机通常需要在180
‑
220℃下工作，为了满足以上领域应用需求，目前行业主要通过大量添加重稀土元素来提高磁体矫顽力和耐热性能。然而，传统方式添加重稀土元素会降低磁体饱和磁化强度，无法获得具有“双高”(高磁能积、高矫顽力)性能磁体，无法适应科技的发展。晶界扩散技术的成功开发，为行业提供了新的解决方案。晶界扩散技术是通过将重稀土覆盖在磁体表面，然后通过高温热处理使重稀土元素沿着磁体晶界向磁体内部扩散，择优分布在晶界处和晶粒外延层，实现晶粒的磁硬化。该技术可以在较少的重稀土使用量的情况下，显著提升磁体矫顽力和耐热性能。
[0004]但是，目前的晶界扩散技术也存在一定局限性，其扩散深度约为100μm，因此该技术对于大块磁体的性能提升有限，对于较薄的磁体，扩散后的磁性能一致性也不大理想。针对以上问题，行业内研究了使用重稀土与Al、Cu等低熔点合金复合扩散的技术来提升扩散深度和扩散均匀性，但重稀土
‑
铝铜复合合金制备工艺复杂、制粉困难，且成分不易调控，制约了技术的应用。对此，专利申请CN112216464A(一种高性能高耐蚀性烧结钕铁硼永磁材料的制备方法)通过将烧结钕铁硼磁粉进行取向成型和等静压处理，而后进行烧结处理将烧结后的磁体制成薄片，作为下一步热处理的原料；提供作为辅相材料的重稀土靶材以及表面涂层的高电位金属靶材，利用磁控溅射工艺，在钕铁硼磁体表面溅射一层重稀土金属薄膜和高电位金属薄膜，后对所制烧结钕铁硼薄片进行热处理，使得重稀土金属扩散进入磁体的主相表面层中。其需要制成靶材先合金化，存在调整成分困难的问题。
[0005]本专利技术根据产业发展所需，为了解决上述问题，需要针对高性能烧结钕铁硼制备方法开展研究，预期得到一种效果更好的高性能烧结钕铁硼制备方法。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供一种高性能烧结钕铁硼制备方法，具体是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种高性能烧结钕铁硼制备方法，同时使用多个单一成分靶材进行磁控溅射，通过高能离子轰击靶材表面，使靶材发生溅射并同步沉积在基体表面，形成多合金元素共沉积的薄膜，随后基片在真空烧结炉中进行高温扩散处理和时效处理，得到高性能烧结钕铁硼产品。
[0008]进一步的，所述同时使用多个单一成分靶材进行磁控溅射，具体是在圆形磁控溅
射腔体内，将多个单一成分靶材按顺序排列围成一圈。所述的将多个单一成分靶材按顺序排列围成一圈，具体是靶材在磁控溅射腔体呈间隔对称排列。
[0009]进一步的，所述的单一成分靶材，具体是每一块独立的靶材，均为单一成分高纯度金属靶材。
[0010]进一步的，所述的单一成分靶材，是金属镝靶材、金属铽靶材、金属铜靶材、金属铝靶材。
[0011]进一步的，所述磁控溅射时，基体与靶材相对运动。所述在磁控溅射时基体与靶材相对运动，具体是基体通过夹具固定在旋转轴上，在扩散时，靶材保持位置不变，基体随着旋转轴呈圆周运动。
[0012]进一步的，所述多合金元素共沉积的薄膜厚度为3
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100微米。
[0013]进一步的，所述磁控溅射时间为6
‑
30min。
[0014]所述的高性能烧结钕铁硼制备方法，具体包括以下步骤：
[0015](1)同时使用多个单一成分靶材进行磁控溅射，通过高能离子轰击靶材表面，使靶材发生溅射并同步沉积在基体表面，形成多合金元素共沉积的薄膜；
[0016](2)烧结钕铁硼基体在750
‑
950℃下热处理4
‑
30h，使表层多合金元素共沉积的薄膜扩散至磁体内部，获得具有核壳结构的烧结钕铁硼磁体；
[0017](3)烧结钕铁硼磁体经进一步450
‑
650℃时效处理2
‑
6h，得到高性能烧结钕铁硼成品。
[0018]与现有技术相比，本专利技术创造的技术效果体现在：
[0019](1)本申请所使用的单一靶材均为常规材料，容易获取，可以直接从市场采购得到.
[0020](2)本申请的混合合金镀层采用单一金属靶材，可以通过调整不同靶材数量比例，即可实现多元素，多组元的调控。
[0021](3)本申请的混合合金镀层在等离子状态下可以实现高度均匀混合。
[0022](4)本申请的工艺操作简单，不增加工作量；扩散效果好，均匀行好，性能优异。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
[0024]图1为磁控溅射腔体构造示意图。
[0025]图2为磁控溅射腔体中靶材间隔对称排列示意图，图中1，2及其他相似位置，均可以装载靶材。
[0026]图3为采用不同比例金属镝靶材与铝靶材经磁控溅射后，金属沉积在烧结钕铁硼基体表面形貌。(采用本专利技术复合扩散沉积层更细腻、致密度更好)
[0027]图4为不同比例镝靶材/铝靶材处理后，磁性能变化图(随着铝比例增加，磁体性能提升更明显)
具体实施方式
[0028]下面结合具体的实施方式来对本专利技术的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
[0029]实施例1
[0030]高性能烧结钕铁硼的制备，通过以下步骤进行：
[0031](1)取厚度为3mm的钕铁硼产品，对钕铁硼表面进行清理，在喷砂机中使用60目金刚砂对钕铁硼表面进行喷砂处理，去除表面油污、氧化夹杂层，待用。
[0032](2)将磁控溅射设备真空腔打开，按照数量比镝靶材：铝靶材＝7：3，依次放入相应数量的金属镝靶材和铝靶材，镝靶材和铝靶材在真空腔内圆周上呈均匀分布。
[0033](3)将经表面清洁的钕铁硼磁体固定到夹具上，然后放到真空腔内的旋转轴上，关闭真空腔炉门，抽真空。当腔体内真空抽至1
×
10
‑3Pa，进行磁控溅射，在18kw下溅射6min。在溅射过程，靶材保持位置不变，基体随着旋转轴呈圆周运动，保持基体与靶材相对运动，使靶材发生溅射并同步沉积在基体表面，形成多合金元素共沉积的薄膜；溅射完毕后冷却至常温，取出钕铁硼产品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能烧结钕铁硼制备方法，其特征在于，同时使用多个单一成分靶材进行磁控溅射，通过高能离子轰击靶材表面，使靶材发生溅射并同步沉积在基体表面，形成多合金元素共沉积的薄膜，随后基片在真空烧结炉中进行高温扩散处理和时效处理，得到高性能烧结钕铁硼产品。2.根据权利要求1所述的高性能烧结钕铁硼制备方法，其特征在于，所述同时使用多个单一成分靶材进行磁控溅射，具体是在圆形磁控溅射腔体内，将多个单一成分靶材按顺序排列围成一圈。3.根据权利要求2所述的高性能烧结钕铁硼制备方法，其特征在于，所述的将多个单一成分靶材按顺序排列围成一圈，具体是靶材在磁控溅射腔体呈间隔对称排列。4.根据权利要求2所述的高性能烧结钕铁硼制备方法，其特征在于，所述的单一成分靶材，具体是每一块独立的靶材，均为单一成分高纯度金属靶材。5.根据权利要求1所述的高性能烧结钕铁硼制备方法，其特征在于，所述的单一成分靶材，是金属镝靶材、金属铽靶材、金属铜靶材、金属铝靶材。6.根据权利要求1所述的高性能烧结钕铁硼制备方法，其特征在于，所述磁控溅射时，基体与靶材相对运动。7.根据权利要求6所述的高性能烧结钕铁硼制备方法，其特征在于，所述在磁控溅...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟超，陈东雯，
申请(专利权)人：中稀广西金源稀土新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：