一种钕铁硼磁体的制备方法技术

一种钕铁硼磁体的制造方法，本发明专利技术磁体的成分通式为：R1R2FeMB，R1代表选自Nd、Pr、La、Ce、Sm、Sc、Y和Eu之中的至少一种元素，含量为23～35wt％；R2代表选自Tb、Dy、Gd、Ho之中的至少一种元素，含量为0.1～5wt％；M代表除Fe以外的过渡族金属，含量为0.01～5wt％；B为单质硼，含量为0.8～1.2wt％；余量为Fe及不可避免杂质。其制备步骤为：把金属R2中的一种或几种元素镀到磁体表面，然后通过一级高温热处理使所镀金属R2扩散到磁体内部，再通过二级低温回火消除高温处理带来的不平衡组织及内应力。其中镀膜所采用的方法为低温熔盐电沉积法。本发明专利技术的优点是：可以大大提高生产效率，降低磁体制备过程中重稀土用量，节约稀土资源，同时在不降低磁体剩磁和磁能积的情况下获得高矫顽力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于磁性材料

技术介绍
钕铁硼(NdFeB)永磁体具有体积小、重量轻和磁性强的特点，是迄今为止性能价 格比最佳的磁体，在磁学界被誉为磁王。钕铁硼永磁材料以其优异的性能广泛用于计算机、 通讯、国防等高
，并且新的应用领域不断出现，其发展和应用水平已成为一个国家 国力与发达程度的标志。电机是钕铁硼永磁的主要应用领域，其中，在混合动力汽车(HEV) 中的应用尤其引人注目，驱动用电动机和发电机、电力操纵转向(EPS)，已进入实用阶段。采 用高性能钕铁硼磁体制备的永磁电机具有高效、高功率密度以及调速性能好等优点，正逐 步成为混合动力汽车传动的首选电机。用于汽车中的材料制品一般使用寿命应超过10年， 故要求其材料具有长期稳定可靠的性能。汽车中部件的使用环境温度为-40 140°C，在发 动机附近更是高达180 220°C，为了实现电机的稳定工作，要求汽车电机用钕铁硼磁体有 充分高的矫顽力(矫顽力> 30K0e)，使其在使用温度范围内不产生磁性能恶化。然而，现有 的钕铁硼永磁虽然磁能积高，但存在致命的缺点居里温度和工作温度低、热稳定性差，温 度高于150°C时其磁性能急剧恶化。为了解决钕铁硼永磁的温度稳定性，国内外开展了大量的研究工作。人们发现，通 过添加元素提高磁体的矫顽力是一种有效的方法，如在烧结NdFeB母合金中添加一定量的 重稀土元素Tb、Dy以及过渡族金属Co、Cu、Zr、Ga、Al、Mn、Cr、Zn、Mo、V、Ti、Sn等，能有效 提高磁体的矫顽力，改善磁体的温度稳定性。通过添加重稀土元素Tb、Dy，显著提高磁体的 矫顽力。然而，Tb、Dy的添加带来了两个严重的问题(1)大部分Tb、Dy进入晶粒内部与狗 和B元素形成Tbfe14B或DyJe14B化合物，这类化合物的磁化强度远低于钕铁硼永磁的主 相Nd2Fe14B,会大幅降低材料的剩磁和磁能积；⑵Tb、Dy等重稀土元素价格昂贵，属于稀缺 资源，其贮藏量仅为Nd的1/10 1/100，而且矿脉局限在几个地方，产量十分有限。而高 矫顽力烧结钕铁硼磁体的生产中通常添加5wt% 10wt%的重稀土元素，不仅生产成本很 高，而且需求量将远远超过有限的资源。烧结NdFeB现有的制备方法包括铸锭_磁体工艺和快冷厚带(亦称铸片，薄片 等)_磁体工艺，两者的区别在于前者的母合金以块状形式存在，晶粒粗大，适合制备普通 性能的磁体；而后者以片状形式存在，晶粒细小均勻，适合制备高性能磁体。但是二者有一 个共同点即在制备高矫顽力烧结NdFeB磁体时，Tb、Dy等重稀土元素均预先添加在母合金 中，不仅浪费了重稀土资源，增加了生产成本，而且牺牲了磁体的部分剩磁和磁能积。目前国内有提高磁体矫顽力的相关专利报道，报道不外乎通过两种方式添加Tb、 Dy，一是通过传统的熔炼添加，二是通过制粉时混合添加，其中日本真空专利(Application number 2006-158500)采用真空蒸镀方式进行磁体镀膜来达到磁体综合性能的提高，其不 足有以下几点(1)设备价格昂贵( 材料利用率低C3)膜均勻性难以控制，难以实现产业 化⑷R2元素仅仅说明了 Tb、Dy，未提及Gd、Ho。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种制备低成本、高矫顽力烧结钕铁硼磁体 的新技术，即在现有磁体制备技术的基础上，在母合金中不加入Tb、Dy、Ho、Gd等重稀土元 素，而是在磁体初步制成后，通过电沉积法把Tb、Dy、Ho、Gd等重稀土元素镀到磁体表面，然 后通过一级高温热处理使所镀金属扩散到磁体内部，再通过二级低温回火消除晶界的不平 衡组织及内应力。针对上述研究现状，本专利技术提供一种低成本、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方 法，其主要满足以下特征1.在磁体RfeMB的表面上通过电沉积法镀&薄膜，然后通过热处理使&扩散到 磁体R1FeMB内部，得到成分为Ii1Ii2FeMB的磁体，其中队选自Nd、Pr、La、Ce、Sm、Sc、Y和Eu 之中的至少一种元素，含量为23 35wt%，R2代表选自Tb、Dy、Gd和Ho之中的至少一种元 素，含量为0. 1 5wt%，B为单质硼，含量为0.8 1.2衬％^代表除!^以外的过渡族金 属，含量为0 5wt% ；余量为!^e及不可避免杂质。2. R1优选Nd和/或ft·，含量优选为25 32wt %。3. R2优选Tb和/或Dy，含量优选为0. 5 3wt%。4. M 代表 Co、Cu、Zr、Ga、Al、Mn、Cr、Zn、Ge、k、Mo、V、Ti、h、Sn、Sb、Pb 和 Hf 所构 成组中的一种或几种，其中优选Co、Cu、Zr、fei、Al、Mn、Cr、Zn、Mo、V、Ti和Sn中的一种或几 种，含量优选为0. 02 3wt%。5.其电沉积法为沉积液为有机熔盐体系，是由电解质和主盐组成；其中，电解质 为尿素30 !35wt %，NaX 12 16wt %，KX为1. 5 3wt %，X代表卤族元素，余量为二甲基 亚砜(DMSO)或甲酰胺有机溶液中的一种；主盐为1 ，其中&为Tb、Dy、Gd和Ho之中的至 少一种元素，X代表卤族元素，主盐相对于有机熔盐体系的浓度为0. lmol/L 0. 5mol/L ；阳 级采用纯金属R2,阴级为R1FeMB基体，恒电位下电流密度为500 10000A ·πΓ2，电沉积时间 为 300s 10000s。阳级采用纯金属R2,阴级为R1FeMB基体，主盐1 的浓度为0. lmol/L 0. 5mol/ L,优选 0. 2mol/L 0. 3mol/L。恒电位下电流密度为500 10000A · πΓ2，优选3500 6000Α · πΓ2，电沉积时间为 300s 10000s，优选 600s 3000s。6.热处理过程包括一级高温热处理和二级低温回火，一级高温热处理使所镀金属 扩散到磁体内部，二级低温回火消除晶界的不平衡组织及内应力。7. 一级高温热处理的温度为300-1020°C，处理时间为Ι-lOOh，后以100°C /h IOOO0C /h的速度冷却到室温。8. 二级低温回火的温度为200-655°C，处理时间为l_10h，处理后冷却，冷却方式采用室温自然冷却。9.通过电沉积法所镀&薄膜的厚度在1-15 μ m,优选3 10 μ m。10. R2在边界相的浓度高于在主相内部的浓度。11. 一种器件，应用了 1 10所述方法制备的钕铁硼磁体，所述器件可以是电动机 或发电机。具体来说，所说的器件可以是所有需要永磁体的电机，应用本专利技术的钕铁硼磁体制备的电机将广泛应用到风力发电、混合动力电动车、磁悬浮列车、核磁共振、硬盘驱动器 等各种设备。测试结果表明本专利技术磁体的性能比传统添加Tb、Dy、Gd和Ho的制作方法，磁体矫 顽力提高幅度可以到30%以上，且不会像传统制作方法在提高矫顽力的同时造成剩磁和最 大磁能积的下降。本专利技术的优点为大大提高矫顽力的同时保持其它性能不下降，且大大节 约重稀土元素Tb、Dy、Gd和Ho使用量，最大可以节省70 %以上，至少可以保证节约30 %以 上，其制备方法容易控制膜厚以及膜的均勻性，容易实现产业化。本专利技术的主要特点有以下几点(本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种钕铁硼磁体制造方法，其特征在于：在磁体Ｒ１ＦｅＭＢ的表面上通过电沉积法镀Ｒ２薄膜，然后通过热处理使Ｒ２扩散到磁体Ｒ１ＦｅＭＢ内部，得到成分为Ｒ１Ｒ２ＦｅＭＢ的磁体，其中Ｒ１选自Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｙ和Ｅｕ之中的至少一种元素，含量为２３～３５ｗｔ％；Ｒ２代表选自Ｔｂ、Ｄｙ、Ｇｄ和Ｈｏ之中的至少一种元素，含量为０．１～５ｗｔ％；Ｂ为单质硼，含量为０．８～１．２ｗｔ％；Ｍ代表除Ｆｅ以外的过渡族金属，含量为０～５ｗｔ％；余量为Ｆｅ及不可避免杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫文龙，李宗安，于敦波，颜世宏，李红卫，王祥生，陈德宏，庞思明，袁永强，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，有研稀土新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11