一种基于多步扩散方法的高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多步扩散方法的高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种基于多步扩散方法的高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及稀土永磁领域，具体涉及一种基于多步扩散方法的高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]作为当前综合磁性能最强的磁性材料，钕铁硼稀土永磁材料广泛应用于汽车工业
、
医疗器械
、
风力发电
、
电子信息
、
航空航天等领域
。
然而，钕铁硼永磁材料需求量的快速增长导致钕
(Nd)、
镨
(Pr)、
镝
(Dy)
和铽
(Tb)
等主要稀土
(RE)
原料被过度消耗，同时，这些稀土原料的获得需要经历分离
、
精炼和提纯等步骤，复杂的工序将会不可避免的造成环境的污染
。
混合稀土由于减少了复杂的分离和提纯过程，将其应用到稀土永磁材料中具有明显的经济优势，且能有效解决其它稀土原料如镧
(La)
和铈
(Ce)
稀土大量积压的问题，有利于稀土资源的平衡利用
。
[0003]以白云鄂博混合稀土为例，其中
La
和
Ce
的占比超过
75
％，其它稀土
Nd
和
Pr
等占比较少
。
由于
La
和
Ce
构成的四方硬磁主相内禀磁性能较差，
(La,Ce)2Fe
14
B
相的磁晶各向异性场
H
A
和饱和磁化强度
M
s
均明显低于
(Nd,Pr)2Fe
14
B
相
。
这使得直接以混合稀土制备得到的稀土永磁材料磁性能远低于以钕镨合金制备的传统钕铁硼磁体，尤其是矫顽力明显较低，甚至＜
1kOe
，难以满足商用需求
。
[0004]混合稀土永磁材料矫顽力低，主要来源于两方面因素
。
内禀方面，由于混合稀土中
La
和
Ce
比例较高，其四方硬磁主相较低的
H
A
不利于磁体的矫顽力；外禀方面，利用混合稀土制备的永磁体中容易生成大量
REFe2相和高熔点的
RE2O3氧化物相，不利于磁体的烧结致密化，同时低熔点富稀土晶界相缺失，无法隔绝相邻硬磁主相之间的交换耦合作用，使得磁体矫顽力偏低
。
[0005]晶界扩散技术是提升钕铁硼永磁材料矫顽力的有效方法，传统的方式是通过将纯稀土或其合金包覆在烧结钕铁硼磁体表面，然后进行一步扩散处理和时效处理使表面扩散源进入磁体内部，以实现对硬磁主相成分改性，以及优化晶界相的组成和分布，从而改善磁体的矫顽力
。
针对混合稀土永磁材料，由于多种稀土元素的交互作用，其硬磁主相
、
晶界相的组成和分布更为复杂，传统的晶界扩散方式扩散深度受限，矫顽力提升幅度往往有限
。
因此，设计易于扩散的混合稀土永磁材料基体，设计有效的晶界扩散方法，是解决混合稀土永磁材料低矫顽力难题的重要途经
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于多步扩散方法的高矫顽力混合稀土永磁材料及其制备方法
。
[0007]本专利技术一方面提供了一种基于多步扩散方法的高矫顽力混合稀土永磁材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)
采用熔炼
、
甩带
、
氢破
、
气流磨和烧结技术，制备得到烧结态混合稀土永磁材料；
[0009](2)
制备两类扩散剂，第一类扩散剂为轻稀土或其合金，第二类扩散剂为重稀土或其合金；
[0010](3)
选用步骤
(2)
中的第一类扩散剂对步骤
(1)
制备到烧结态混合稀土永磁材料进行真空扩散处理，所述第一类扩散剂的用量低于所选烧结态混合稀土永磁材料质量的3％；所述真空扩散处理为：扩散温度
600
～
950℃
，扩散时间1～
6h
；
[0011](4)
再选用步骤
(2)
中的第二类扩散剂对经步骤
(3)
处理后的烧结态混合稀土永磁材料进行真空扩散处理，得到处理后的混合稀土永磁材料；所述第二类扩散剂的用量低于所选烧结态混合稀土永磁材料质量的1％；所述真空扩散处理为：扩散温度
800
～
950℃
，扩散时间2～
10h
；
[0012](5)
将步骤
(4)
得到的处理后的混合稀土永磁材料继续进行低温回火处理，回火温度
450
～
650℃
，回火时间
0.5
～
5h
，最终得到高矫顽力混合稀土永磁材料
。
[0013]进一步地，步骤
(1)
中所述烧结态混合稀土永磁材料的成分为
[A1‑
a
(Ce1‑
x
MM
x
)
a
]b
Fe
bal
R
c
B
d
Ga
e
Al
f
，
A
为稀土元素
Nd
或
Pr
中的一种或两种；
Ce
为铈元素；
MM
为白云鄂博共伴生混合稀土，其质量组成成分是：
Ce:50
～
60
％，
La:20
～
35
％，
Pr:5
～
10
％，
Nd:10
～
20
％，其它元素及不可避免的杂质
≤2
％；
Fe
为铁元素，
R
为合金元素
Co、Ni、Cu、Mo、Nb、Si、Ti、V
或
Zr
中的一种或多种，
B
为硼元素，
Ga
为镓元素，
Al
为铝元素，以质量百分数计，
0.5≤a≤1
，
0.5≤x≤0.95
，
30≤b≤35
，
0.2≤c≤3
，
0.80≤d≤1
，
0.2≤e≤2
，
0.1≤f≤1
，
0.4≤e+f≤2.5。
[0014]优选地，
0.7≤a≤1
，
0.7≤x≤0.85
，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于多步扩散方法的高矫顽力混合稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
采用熔炼
、
甩带
、
氢破
、
气流磨和烧结技术，制备得到烧结态混合稀土永磁材料；
(2)
制备两类扩散剂，第一类扩散剂为轻稀土或其合金，第二类扩散剂为重稀土或其合金；
(3)
选用步骤
(2)
中的第一类扩散剂对步骤
(1)
制备的烧结态混合稀土永磁材料进行真空扩散处理，所述第一类扩散剂的用量低于所选烧结态混合稀土永磁材料质量的3％；所述真空扩散处理为：扩散温度
600
～
950℃
，扩散时间1～
6h
；
(4)
再选用步骤
(2)
中的第二类扩散剂对经步骤
(3)
处理后的烧结态混合稀土永磁材料进行真空扩散处理，得到处理后的混合稀土永磁材料；所述第二类扩散剂的用量低于所选烧结态混合稀土永磁材料质量的1％；所述真空扩散处理为：扩散温度
800
～
950℃
，扩散时间2～
10h
；
(5)
将步骤
(4)
得到的处理后的混合稀土永磁材料继续进行低温回火处理，回火温度
450
～
650℃
，回火时间
0.5
～
5h
，最终得到高矫顽力混合稀土永磁材料
。2.
如权利要求1所述的基于多步扩散方法的高矫顽力混合稀土永磁材料的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中所述烧结态混合稀土永磁材料的成分为
[A1‑
a
(Ce1‑
x
MM
x
)
a
]
b
Fe
bal
R
c
B
d
Ga
e
Al
f
，
A
为稀土元素
Nd
或
Pr
中的一种或两种；
Ce
为铈元素；
MM
为白云鄂博共伴生混合稀土，其质量组成成分是：
Ce:50
～
60
％，
La:20
～
35
％，
Pr:5
～
10
％，
Nd:10
～
20
％，其它元素及不可避免的杂质
≤2
％；
Fe
为铁元素，
R
为合金元素
Co、Ni、Cu、Mo、Nb、Si、Ti、V
或
Zr
中的一种或多种，
B
为硼元素，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：严密，金佳莹，陈望，吴琛，任少卿，辛博，
申请(专利权)人：包头稀土研究院，
类型：发明
国别省市：