复合靶气相沉淀制备晶界扩散稀土永磁材料的方法
复合靶气相沉淀制备晶界扩散稀土永磁材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于稀±永磁材料技术领域，特别设及一种复合祀气相沉淀制备晶界扩散 稀±永磁材料的方法，该方法是在钦铁棚（NdFeB)表面气相沉淀复合金属膜并中高温处 理、低温时效W提高磁体性能的方法。
【背景技术】
[0002] 钦铁棚（NdFeB)永磁材料在混合动力汽车、风力发电等领域中的应用与日俱 增。该些应用领域要求磁体长时间高温工作，该必然要求磁体具有更高矫顽力化cj)。而 NdFeB磁体随加工尺寸的变薄，矫顽力会明显下降。采用重稀±元素如DyAb取代磁体主相 HFewB中的Nd，形成（Nd、Dy)2Fei4B，（Nd、Tb)2Fei4B的各向异性强于HFewB，该是一种提 高NdFeB烧结磁体化j的有效方法。但DyAb该些重稀±元素资源稀缺且价格昂贵；另一 方面，Nd和铁的磁矩是平行排列，而DyAb与铁则是反平行排列，该导致磁体剩磁化和最 大磁能积炬H)max都会降低。因此，寻找一种有效提高矫顽力，而剩磁和磁能积的相应牺牲 很少的制备和处理方法，已成为钦铁棚磁体研究和生产领域的共识，并有很多团队致力于 该方面的研究。
[0003] 近期，诸多研究团队或个人报道了多种将稀±元素从磁体表面扩散到基体内部的 晶界扩散处理技术。晶界扩散处理技术主要采用涂覆、沉积、锻覆、瓣射、粘覆等方式，使金 属粉末值y、化或其它稀±元素）或化合物附着在磁体外表面，通过热处理使金属粉末或化 合物经晶界扩散到烧结磁体主相内，该种晶界扩散技术对烧结NdFeB磁体的成分、微观组 织和磁性能都有显著的影响，其中，主要的技术有蒸渡或瓣射技术W及涂覆技术。蒸锻或瓣 射技术是将Dy、化等稀±元素沉积在NdFeB烧结磁体表面，随后进行热处理和扩散。涂覆 技术是在磁体表面涂覆稀±化合物如氣化物或氧化物粉末并加热扩散。通过上述方法能使 渗透的稀±元素沿着晶界W及主相晶粒表面区域，使得稀±元素能择优分布，不仅提高了 矫顽力，还节约了贵重稀±的使用量，使剩磁及磁能积没有明显降低。然而，仍有一些问题 亟待解决；（1)利用瓣射将DyAb附着在NdFeB烧结磁铁的表面的方法生产率低，工序费用 过高，容易出现融坑等缺陷，蒸锻过程中大量稀±金属散布在加热炉腔室内，重稀±金属利 用率较低。（2)将Dy/Tb的氣化物或氧化物粉末附着在磁铁表面并加热的方法或向该些粉 末和氨化化粉末的混合粉末中填充磁铁并加热的方法也是如下所述，工序数增多，成本费 用高，另外，在表面涂覆稀±氧化物或氣化物加热扩散则存在矫顽力提高受限和其他元素 会随扩散过程进入磁体内等问题。在将NdFeB磁铁进行机械加工，利用清洗、酸洗等使表面 洁净，然后作为能够进行锻镶或侣的离子电锻等表面处理的状态后，将氣化物或氧化物粉 末附着于表面并加热时，则加热后就会在表面形成由DyAb的一部分置换了Nd的氧化物 或氣化物构成的表面层。虽然附着氣化物或氧化物粉末的操作本身是廉价的，然而去除此 种表面层工序，也会提升磁体的价格。（3)另外由于Dy/Tb昂贵，最有效地利用DyAb的资 源，也是该类技术中的关键问题。
[0004] 气相沉淀法是用气态反应原料在固态基体表面反应并淀积成固体薄层或薄膜的 工艺过程，目前，利用复合祀材通过气相沉淀方法将复合重稀±元素Dy/化和化、化UAl、Pr等元素的金属蒸发到NdFeB表面，并晶界扩散来提高矫顽力磁体性能的方法还未见公开报 道。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种复合祀气相沉淀制备晶界扩散稀 ±永磁材料的方法，W提高永磁材料矫顽力，同时剩磁和磁能积基本不降低。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用了W下技术方案：
[0007] 一种复合祀气相沉淀制备晶界扩散稀±永磁材料的方法，包括如下操作步骤：
[000引步骤一，复合祀材的制备，所述复合祀材具有如下化学式Hiw_,_yM,Qy，其中，H为Dy或/和化，M为Nd或/和Pr，Q为化、A1、化和Sn中的一种或多种，X、y为所述复合祀材 中各成分的原子百分含量，X= 0-20、y= 0-40且X和y不同时为零；
[0009] 步骤二，将烧结NdFeB磁体加工成规定形状和尺寸，随后进行表面清理及干燥，从 而得到待处理NdFeB磁体；
[0010] 步骤=，将所述复合祀材和所述待处理NdFeB磁体依次交替叠置于处理设备中， 且最上层和最底层均为复合祀材，W所述复合祀材作为蒸发源，在规定条件下（即中高温） 使所述待处理NdFeB磁体表面包覆金属膜并发生晶界扩散，之后随炉冷却，从而得到扩散 后的NdFeB磁体；
[0011] 步骤四，将所述扩散后的NdFeB磁体进行回火处理（即低温时效处理），使晶界相 均匀包裹在主相粒子外，从而得到性能提高的磁体。
[001引在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤一中，所述复合祀材Hioo-x-yM典中X=0-5、y=1-10;更优选地，所述复合祀材为化95化5、化9sAl2或化95.9Dyo.4N dg7^打25打1。
[0013] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤一中，所述复合祀材是通过如 下方法制备的；按照所述复合祀材各成分的原子百分含量称取相应原料，依次经冶炼、诱 铸、锻造、热轴、冷轴W及机械加工，形成规定尺寸的复合祀材。锻造、热轴、冷轴过程将提 高复合祀材致密度，从而影响祀材的使用寿命W及蒸发度。复合祀材厚度不同将影响祀材 强度W及后续渗透处理效果，相同重量的复合祀材，在相同处理条件下，表面积越大即厚 度越薄其渗透效果越明显，优选地，所述复合祀材的规定尺寸为；厚度为〇.5-3mm、长度为 180-300mm和宽度为100-240mm;优选地，所述冶炼采用真空中频感应炉冶炼，真空度不高 于1〇-申3(比如0.05口3、0.1口3、0.5口3、1口3、2口3、3口3)，更优选真空度为1〇- 2-1口3。
[0014] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤二中，所述表面清理的过程 如下；首先将所述NdFeB磁体放入除油槽中浸泡10-15minW去除磁体表面的油污，然后 依次经第一次水洗、酸洗、第二次水洗及超声波处理，最后风干所述NdFeB磁体表面。优 选地，所述酸洗的时间为20-45S(比如223、283、353、393、443)，所述超声波处理的时间为 2〇-45s(比如 22s、28s、35s、39s、44s)。
[0015] 在上述方法中，所述待处理NdFeB磁体的尺寸没有严格要求，作为一种优选实施 方式，所述待处理NdFeB磁体的取向方向控制在l-8mm厚度（比如2mm、4mm、6mm、7mm)。本 发明方法可W处理比如方形、圆形等简单平面形状的NdFeB磁体。
[0016] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤=中，一块所述待处理NdFeB 磁体夹置于两块所述复合祀材之间，且所述复合祀材的表面积大于所述待处理NdFeB磁体 的表面积。
[0017] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤=中，所述规定条件如下：真 空度不大于1〇-申3 (比如5X1〇-中a、lX1〇-中a、8X1〇-中a、5X1〇-中a、lXl〇-6pa)，保温温度 为 650-900°C(比如 650 °C、700 °C、 750 °C、800 °C、850 °C、900°C)，保温时间为 5-50h化h、 1011、2011、3011、4011、4她）；所述随炉冷却至不高于501：(251：、301：、351：、401：、45°〇。更 优选地，在所述步骤S中，所述保温温度为700-850°C，保温时间为5-35h。
[001引在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述步骤四中，所述回火处理条件为： 回火温度为 420-640°C(比如 420 °C、460 °C、500 °C、550 °C、600 °C、630°C)，回火时间为 2-10h(比如化、化、化、她、化），之后采用自然冷却的方式冷却至室温。
[0019] 在上述方法中，所述步骤=中的处理设备可W为真空热处理炉。
[0020] 在上述方法中，所述步骤=的技术关键是克服了蒸锻法中大量稀±金属散布在加 热炉腔室内，重稀±金属利用率较低的缺点，并且能够产生叠加的性能，通过有效利用稀± 的蒸发量，降低多余的附着W提高材料利用率。
[0021] 在本发明中，将复合金属祀材作为高温蒸发源，在中高温度条件下在烧结NdFeB 磁体表面形成一种包含重稀±元素和辅助金属元素的金属膜。蒸发、附着和晶界扩散同 步进行，在该温度条件下保温一定时间，使重稀±元素和辅助金属通过晶界向磁体内部进 行扩散，重稀±元素和主相边缘Nc印GmB中的Nd发生取代反应，形成具有较高各向异性 的（Nd，H)2化14B相，在微观结构中可W观察到明显的网络状过渡带，参见附图2,该种过 渡带可W使磁体在反磁化过程中抑制反磁化畴核的长大，从而使磁体矫顽力提高4000~ 1300006,剩磁降低小于4. 5%。在提高相同磁体矫顽力的情况下，与采用传统方法（即采用 蒸锻技术将Dy、化等稀±元素沉积在NdFeB磁体表面）改善磁体性能相比，本发明可降低 重稀±使用量10-20%，同时保持很低的剩磁降低率。
[0022] 本发明的方法属于在NdFeB表面冷凝附着富含重稀±元素和具有良好浸润性的 辅助金属并经中高温处理的方法。本发明所使用的蒸发源材料为复合祀材，祀材由烙点不 同的物质制成，由于其物质内部微粒间作用力的大小不同，整体合金祀材内能增大，导致烙 点降低，该使得复合祀材和纯金属祀材相比具有较低的蒸发温度即较低的处理温度。
[0023]本发明的有益效果；复合祀材制备较为简单，复合祀材气相沉淀扩散温度低于其 他晶界扩散技术，并能保证重稀±元素在主相和富钦相交界区域富集，从而使NdFeB磁体 的矫顽力有显著提高。本发明为稀±永磁材料NdFeB性能的改善开辟了一条新颖的路线。 采用本发明来改善磁体性能，一方面效率高；另一方面使用的重稀±量大幅降低，降低了产 品的成本，使产品的性价比更具优势，此外还能消除长时间高温处理导致的融坑和晶粒长 大等缺陷；采用的辅助金属元素都是在高温下容易融于液态富钦相，有助于提高高温富钦 相的流动性和浸润性，更利于晶界扩散；还对磁体的耐蚀性有明显的改善。采用复合祀气相 沉淀制备晶界扩散NdFeB稀±永磁体的方法，可有效地降低晶界扩散处理温度，在较低的 温度下实现晶界扩散。一方面可W有效控制蒸发量，提高蒸发材料的利用率；另一方面低温 进行晶界扩散处理可W避免磁体出现融蚀坑和晶粒异常长大等缺陷，提高晶界扩散处理磁 体的成品率。此外，复合添加的非重稀上元素对磁体的耐蚀性和机械性能有显著改善。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的工艺流程图；
[0025]图2为本发明实施例1最终得到的磁体的微结构图；
[0026] 图3为本发明的实施例1中处理前后磁体的性能变化图。
【具体实施方式】
[0027]W下将结合实例对本发明进行进一步说明，本发明的实施例仅用于说明本发明， 并非限定本发明。
[002引 W下方法中使用的待处理的NdFeB磁体均为烧结NdFeB磁体，各实施例中使用的 均为同一批次、同一牌号的烧结NdFeB磁体。
[0029]图1给出了本发明方法的工艺流程，包括如下步骤；烧结磁体加工成薄片、磁体表 面清理、中高温处理W及低温时效处理。下面给出具体实施例。
[0030] 实施例1
[0031] 1)制备化98化2(其下标为相应元素的原子百分含量）复合祀材：按照复合祀材的 化学式配比称取原料化单质（纯度为99. 95% )、化粉（纯度为99. 95% )，将其置于真空 中频感应炉中进行冶炼，其中冶炼的真空度为1(T中a,冶炼温度为1040°C，在该温度保持15 分钟，之后将烙融的合金液诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、冷轴及机械加工制成厚度为2mm， 长度和宽度分别为240和160mm的复合祀材；然后去除复合祀材表面的氧化皮等，保持祀材 表面平整度。
[0032] 2)采用机械加工方式将大块烧结NdFeB磁体加工成表1所示的烧结磁体规格，之 后将其放入除油槽中浸泡lOminW去除磁体表面的油污，然后用清水洗净表面后用稀硝酸 (浓度为0. 5wt% )洗约40s，再经过水洗，之后超声波处理35s后，最后采用强风快速干燥， 即得到待处理NdFeB磁体。
[0033] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材 之间并放置于真空热处理炉内，W复合祀材作为蒸发源，在真空度为1(T4化的条件下，于 700°C保温24小时；之后随炉冷却至50°C左右；
[0034] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉内，在500°C下回火处理5小时， 之后自然冷却至室温，从而获得性能提高的磁体。
[0035] 参见图2,为本实施例得到的磁体的微观结构图，与传统制备方法（比如公开号为 CN101404195的专利文献中记载的方法）相比较，传统方式制备的磁体微结构（参见公开 号为CN101404195的专利文献中的图1)不能看到完整的网络状结构；而本发明例的磁体微 结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连续的富稀±薄层，该个 薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大，另一方面可W对主相粒 子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含的重稀±元素Dy、化较 少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0036] 对采用本实施例方法处理前后的磁体进行性能测试，测试方法按照GB/ T3217-1992标准进行，将回火处理完的磁体切割成直径为10mm的圆柱，经测试，中高温 W及低温时效处理前和处理后相比，磁体矫顽力提高了 1099006,剩磁稍有降低，降低了 330GS，剩磁降低率为2. 3%，如图3所示；NdFeB磁体经步骤3)和4)处理前后性能变化如 表1所示，即处理前即为图3所述比较例，处理后即为本发明得到的性能提高的磁体。 [0037]实施例2
[00測 1)制备化95化5 (其下标为相应元素的原子百分含量）复合祀材，按照复合祀材的 化学式配比称取原料化单质（纯度为99. 95% )、化粉（纯度为99. 95% )，将其置于真空 中频感应炉中进行冶炼，其中冶炼的真空度为1(T中a,冶炼温度为1042°C，冶炼时间为15分 钟，之后将烙融的合金液诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、冷轴及机械加工制成厚度为2. 2mm， 长度和宽度分别为220和140mm的祀材。然后去除祀材表面的氧化皮等，保持祀材表面平 整度。
[0039] 2)采用烧结磁体机将烧结NdFeB磁体机械加工成表1中所示规格，之后进行表面 清理和风干，具体步骤同实施例1步骤2)。
[0040] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材之 间并放置于真空热处理炉内，在真空度为1(T中a的条件下，于690°C保温30小时；之后随炉 冷却至45°C左右；
[0041] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉，在510°C条件下回火处理5小时， 之后自然冷却至室温，从而获得性能提高的磁体。
[0042] 该实施例得到磁体的微观结构与图2基本相同，此处不再重复给出。从图中可W 看出本发明例的磁体微结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连 续的富稀±薄层，该个薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大， 另一方面可W对主相粒子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含 的重稀±元素Dy、化较少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0043] 按照实施例1的方法对本实施例得到的磁体进行性能测试，测试结果表明，磁体 矫顽力提高了 85100e，剩磁稍有降低，降低了 280Gs，剩磁降低率为2% ;NdFeB磁体经步骤 3)和4)处理前后性能变化如表1所示。
[0044] 实施例3
[0045] 1)制备TbwNdiAls(其下标为相应元素的原子百分含量）复合祀材；按照上述复合 祀材的化学式配比称取原料化单质（纯度为99. 95% )、Nd单质（纯度为99. 95% )、化粉 (纯度为99. 95%)，将其置于真空中频感应炉中进行冶炼，其中冶炼的真空度为l(T2pa，冶 炼温度为1040°C，冶炼时间为15分钟，之后将烙融的合金液诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、 冷轴及机械加工制成厚度为3. 0mm，长度和宽度分别为200和110mm的复合祀材；之后去除 祀材表面的氧化皮等，保持祀材表面平整度。
[0046] 2)采用烧结磁体机将烧结NdFeB磁体机械加工成表1中所示规格，之后进行表面 清理和风干，具体步骤同实施例1步骤2)。
[0047] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材之 间并放置于真空热处理炉内，在真空度为5Xl(T4Pa的条件下，于820°C保温35小时；之后 随炉冷却至40°C左右；
[0048] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉内，在经470°C回火处理5小时， 之后自然冷却至室温。
[0049] 该实施例得到磁体的微观结构与图2基本相同，此处不再重复给出。从图中可W 看出本发明例的磁体微结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连 续的富稀±薄层，该个薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大， 另一方面可W对主相粒子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含 的重稀±元素Dy、化较少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0化0] 按照实施例1的方法对本实施例得到的磁体进行性能测试，测试结果表明，磁体 矫顽力提高了 764006,剩磁稍有降低，降低了 40GS，剩磁降低率为0. 3%;NdFeB磁体经步骤 3)和4)处理前后性能变化如表1所示。
[0化1] 实施例4
[0化2] 1)制备DygsAls(其下标为相应元素的原子百分含量）复合祀材：按照上述复合祀 材的化学式配比称取原料Dy单质（纯度为99. 95 % )、A1粉（纯度为99. 95 % )，将其置于真 空中频感应炉中进行冶炼，冶炼温度为1048°C，冶炼时间为15分钟，之后将烙融的合金液 诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、冷轴及机械加工制成厚度为2. 0mm，长度和宽度分别为190mm 和110mm的复合祀材；之后去除祀材表面的氧化皮等，保持祀材表面平整度。
[0化3] 2)采用烧结磁体机将烧结NdFeB磁体机械加工成表1中所示规格，之后进行表面 清理和风干，具体步骤同实施例1步骤2)。
[0化4] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材 之间并放置于真空热处理炉内，在真空度为1(T中a的条件下，于790°C保温30小时；之后随 炉冷却至50°C;
[0化5] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉，在460°C条件下回火处理5小时， 之后自然冷却至室温。
[0化6] 该实施例得到磁体的微观结构与图2基本相同，此处不再重复给出。从图中可W 看出本发明例的磁体微结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连 续的富稀±薄层，该个薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大， 另一方面可W对主相粒子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含 的重稀±元素Dy、化较少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0057]按照实施例1的方法对本实施例得到的磁体进行性能测试，测试结果表明，磁体 矫顽力提高了 41000e，剩磁稍有降低，降低了 240Gs，剩磁降低率为1.7% ;NdFeB磁体经步 骤3)和4)处理前后磁体性能变化如表1所示。
[0化引实施例5
[0化9] 1)制备化gsAls(其下标为相应元素的原子百分含量）复合祀材：按照上述复合祀 材的化学式配比称取原料化单质（纯度为99. 95% )、A1粉（纯度为99. 95% )，将其置 于真空中频感应炉中进行冶炼，其中冶炼的真空度为l(T2Pa，冶炼温度为l〇39°C，冶炼时间 为15分钟，之后将烙融的合金液诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、冷轴及机械加工制成厚度为 1. 5mm，长度和宽度分别为200和140mm的祀材；之后去除祀材表面的氧化皮等，保持祀材 表面平整度。
[0060] 2)采用烧结磁体机将烧结NdFeB磁体机械加工成表1中所示规格，之后进行表面 清理和风干，具体步骤同实施例1步骤2)。
[0061] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材之 间并放置于真空热处理炉内，在真空度为1(T中a的条件下，于835°C保温35小时；之后随炉 冷却至50°C ;
[0062] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉内，在450°C条件下回火处理5小 时，之后自然冷却至室温。
[0063] 该实施例得到磁体的微观结构与图2基本相同，从图中可W看出本发明例的磁体 微结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连续的富稀±薄层，该 个薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大，另一方面可W对主相 粒子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含的重稀上元素Dy、化 较少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0064] 按照实施例1的方法对本实施例得到的磁体进行性能测试，测试结果表明，磁体 矫顽力提高了 718006,剩磁稍有降低，降低了 220GS，剩磁降低率为1.7% ;NdFeB磁体经步 骤3)和4)处理前后性能变化如表1所示。
[0065] 实施例6
[0066] 1)制备化95.9〇70.4邮.yZnaSni的祀材，按照上述复合祀材的化学式配比称取原料化 单质（纯度为99. 95% )、Dy单质（纯度为99. 95% )、Nd单质（纯度为99. 95% )、化单质 (纯度为99. 95% )、Sn单质（纯度为99. 95% )，将其置于真空中频感应炉中进行冶炼，冶 炼温度为104rC，冶炼时间为15分钟，之后将烙融的合金液诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、 冷轴及机械加工制成厚度为1. 5mm，长度和宽度分别为200和150mm的祀材；之后去除祀材 表面的氧化皮等，保持祀材表面平整度。
[0067] 2)采用烧结磁体机将烧结NdFeB磁体机械加工成表1中所示规格，之后进行表面 清理和风干，具体步骤同实施例1步骤2)。
[0068] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材之 间并放置于真空热处理炉内，在真空度为1(T中a的条件下，于800°C保温35小时；之后随炉 冷却至50°C ;
[0069] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉，在490°C条件下回火处理5小时， 之后自然冷却至室温。
[0070] 该实施例得到磁体的微观结构与图2基本相同，从图中可W看出本发明例的磁体 微结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连续的富稀±薄层，该 个薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大，另一方面可W对主相 粒子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含的重稀上元素Dy、化 较少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0071] 按照实施例1的方法对本实施例得到的磁体进行性能测试，测试结果表明，磁体 矫顽力提高了 906006,剩磁稍有降低，降低了 60GS，剩磁降低率为0. 5%;NdFeB磁体经步骤 3)和4)处理前后性能变化如表1所示。
[0072] 表1六个实施例得到的磁体性能检测结果
[0073]
[0074] 表1中实施例所取得的结果；矫顽力提高了 41000e-109900e，而剩磁仅降低 0. 3% -2. 3%，均是基于优选条件下取得的结果。
[0075]实施例 7-15
[0076] 为了更好地说明本发明中不同复合祀材对磁体性能的影响，下面列举了实施例 7-15和对比例1，在实施例7-15中，各复合祀材的化学式参见表2,各实施例和对比例的磁 体制备方法同实施例1，各实施例和对比例处理前磁体的规格同实施例1，复合祀材的规格 也同实施例1，各实施例和对比例得到的磁体的性能测试同实施例1，测试结果参见表2。
[0077] 表2实施例7-15和对比例1得到的磁体性能测试结果 [007引
[0079] 实施例 16-23
[0080] 为了更好地说明本发明中步骤3)的保温温度和步骤4)的回火温度对磁体性能的 影响，下面列举了实施例16-23,在实施例16-23中，除步骤3)的保温温度和步骤4)的回火 温度不同于实施例1W外，其他参数均与实施例1相同，各实施例得到的磁体的性能测试同 实施例1，测试结果参见表3。同时还设置了对比例2-3,在对比例2-3中，除步骤3)的保温 温度和步骤4)的回火温度不同于实施例1W外，其他参数均与实施例1相同，测试结果参 见表3。
[0081] 从表3中可知，保温温度W及回火温度对磁体矫顽力和剩磁具有重要影响。
[0082] 表3实施例16-23得到的磁体性能测试结果
[0083]
【主权项】
1. 一种复合靶气相沉淀制备晶界扩散稀土永磁材料的方法，其特征在于，包括如下操 作步骤： 步骤一，复合靶材的制备，所述复合靶材具有如下化学式H1(l(l_x_yMxQy，其中，H为Dy或/ 和Tb，M为Nd或/和Pr，Q为Cu、Al、Zn和Sn中的一种或多种，x、y为所述复合革El材中各 成分的原子百分含量，X= 0-20、y= 0-40且X和y不同时为零； 步骤二，将烧结NdFeB磁体加工成规定形状和尺寸，随后进行表面清理及干燥，从而得 到待处理NdFeB磁体； 步骤三，将所述复合靶材和所述待处理NdFeB磁体依次交替叠置于处理设备中，且最 上层和最底层均为所述复合靶材，以所述复合靶材作为蒸发源，在规定条件下使所述待处 理NdFeB磁体表面包覆金属膜并发生晶界扩散，之后随炉冷却，从而得到扩散后的NdFeB磁 体； 步骤四，将所述扩散后的NdFeB磁体进行回火处理，使晶界相均匀包裹在主相粒子外， 从而得到性能提高的磁体。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述复合靶材H1(l(l_x_yMxQy 中X= 0-5、y= 1_10〇3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合靶材为Tb95Cu5、1\，12或Tb95.9 Dya4Nda7Zn2Sn104. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述复合靶材是通过 如下方法制备的：按照所述复合靶材各成分的原子百分含量称取相应原料，依次经冶炼、浇 铸、锻造、热轧、冷轧以及机械加工，形成规定尺寸的复合靶材；优选地，所述冶炼采用真空 中频感应炉冶炼，真空度不高于l(T2Pa。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述复合靶材的规定尺寸为：厚度为 0? 5_3mm、长度为 180_300mm和宽度为 100_240mm。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述表面清理的过程如 下：首先将所述NdFeB磁体放入除油槽中浸泡10-15min以去除磁体表面的油污，然后依次 经第一次水洗、酸洗、第二次水洗及超声波处理，最后风干所述NdFeB磁体表面；优选地，所 述酸洗的时间为20-45s，所述超声波处理的时间为20-45s。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待处理NdFeB磁体的取向方向控制在 l_8mm厚度。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，一块所述待处理NdFeB 磁体夹置于两块所述复合靶材之间，且所述复合靶材的表面积大于所述待处理NdFeB磁体 的表面积。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述规定条件如下： 真空度不大于KT3Pa,保温温度为650-900°C，保温时间为5-50h;所述随炉冷却至不高于 50°C;优选地，在所述步骤三中，所述保温温度为700-850°C，保温时间为5-35h。10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤四中，所述回火处理条件为： 回火温度为420-640°C，回火时间为2-10h，之后采用自然冷却的方式冷却至室温。
【专利摘要】本发明提供了一种复合靶气相沉淀制备晶界扩散稀土永磁材料的方法，该方法是采用复合靶材蒸发附着于NdFeB磁体表面，通过中高温处理以及低温时效处理，磁体矫顽力明显提高，剩磁和磁能积基本不降低。本发明的有益效果是提高了磁体的矫顽力，同时消除了长时间高温处理导致的融坑和晶粒长大等缺陷，使得重稀土的使用量大幅降低，降低了产品的成本。
【IPC分类】H01F41/02, H01F1/057, C23C14/24
【公开号】CN104900359
【申请号】CN201510230782
【发明人】周磊, 刘涛, 林德, 喻晓军
【申请人】安泰科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月7日
【技术领域】
[0001] 本发明属于稀±永磁材料技术领域，特别设及一种复合祀气相沉淀制备晶界扩散 稀±永磁材料的方法，该方法是在钦铁棚（NdFeB)表面气相沉淀复合金属膜并中高温处 理、低温时效W提高磁体性能的方法。
【背景技术】
[0002] 钦铁棚（NdFeB)永磁材料在混合动力汽车、风力发电等领域中的应用与日俱 增。该些应用领域要求磁体长时间高温工作，该必然要求磁体具有更高矫顽力化cj)。而 NdFeB磁体随加工尺寸的变薄，矫顽力会明显下降。采用重稀±元素如DyAb取代磁体主相 HFewB中的Nd，形成（Nd、Dy)2Fei4B，（Nd、Tb)2Fei4B的各向异性强于HFewB，该是一种提 高NdFeB烧结磁体化j的有效方法。但DyAb该些重稀±元素资源稀缺且价格昂贵；另一 方面，Nd和铁的磁矩是平行排列，而DyAb与铁则是反平行排列，该导致磁体剩磁化和最 大磁能积炬H)max都会降低。因此，寻找一种有效提高矫顽力，而剩磁和磁能积的相应牺牲 很少的制备和处理方法，已成为钦铁棚磁体研究和生产领域的共识，并有很多团队致力于 该方面的研究。
[0003] 近期，诸多研究团队或个人报道了多种将稀±元素从磁体表面扩散到基体内部的 晶界扩散处理技术。晶界扩散处理技术主要采用涂覆、沉积、锻覆、瓣射、粘覆等方式，使金 属粉末值y、化或其它稀±元素）或化合物附着在磁体外表面，通过热处理使金属粉末或化 合物经晶界扩散到烧结磁体主相内，该种晶界扩散技术对烧结NdFeB磁体的成分、微观组 织和磁性能都有显著的影响，其中，主要的技术有蒸渡或瓣射技术W及涂覆技术。蒸锻或瓣 射技术是将Dy、化等稀±元素沉积在NdFeB烧结磁体表面，随后进行热处理和扩散。涂覆 技术是在磁体表面涂覆稀±化合物如氣化物或氧化物粉末并加热扩散。通过上述方法能使 渗透的稀±元素沿着晶界W及主相晶粒表面区域，使得稀±元素能择优分布，不仅提高了 矫顽力，还节约了贵重稀±的使用量，使剩磁及磁能积没有明显降低。然而，仍有一些问题 亟待解决；（1)利用瓣射将DyAb附着在NdFeB烧结磁铁的表面的方法生产率低，工序费用 过高，容易出现融坑等缺陷，蒸锻过程中大量稀±金属散布在加热炉腔室内，重稀±金属利 用率较低。（2)将Dy/Tb的氣化物或氧化物粉末附着在磁铁表面并加热的方法或向该些粉 末和氨化化粉末的混合粉末中填充磁铁并加热的方法也是如下所述，工序数增多，成本费 用高，另外，在表面涂覆稀±氧化物或氣化物加热扩散则存在矫顽力提高受限和其他元素 会随扩散过程进入磁体内等问题。在将NdFeB磁铁进行机械加工，利用清洗、酸洗等使表面 洁净，然后作为能够进行锻镶或侣的离子电锻等表面处理的状态后，将氣化物或氧化物粉 末附着于表面并加热时，则加热后就会在表面形成由DyAb的一部分置换了Nd的氧化物 或氣化物构成的表面层。虽然附着氣化物或氧化物粉末的操作本身是廉价的，然而去除此 种表面层工序，也会提升磁体的价格。（3)另外由于Dy/Tb昂贵，最有效地利用DyAb的资 源，也是该类技术中的关键问题。
[0004] 气相沉淀法是用气态反应原料在固态基体表面反应并淀积成固体薄层或薄膜的 工艺过程，目前，利用复合祀材通过气相沉淀方法将复合重稀±元素Dy/化和化、化UAl、Pr等元素的金属蒸发到NdFeB表面，并晶界扩散来提高矫顽力磁体性能的方法还未见公开报 道。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种复合祀气相沉淀制备晶界扩散稀 ±永磁材料的方法，W提高永磁材料矫顽力，同时剩磁和磁能积基本不降低。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用了W下技术方案：
[0007] 一种复合祀气相沉淀制备晶界扩散稀±永磁材料的方法，包括如下操作步骤：
[000引步骤一，复合祀材的制备，所述复合祀材具有如下化学式Hiw_,_yM,Qy，其中，H为Dy或/和化，M为Nd或/和Pr，Q为化、A1、化和Sn中的一种或多种，X、y为所述复合祀材 中各成分的原子百分含量，X= 0-20、y= 0-40且X和y不同时为零；
[0009] 步骤二，将烧结NdFeB磁体加工成规定形状和尺寸，随后进行表面清理及干燥，从 而得到待处理NdFeB磁体；
[0010] 步骤=，将所述复合祀材和所述待处理NdFeB磁体依次交替叠置于处理设备中， 且最上层和最底层均为复合祀材，W所述复合祀材作为蒸发源，在规定条件下（即中高温） 使所述待处理NdFeB磁体表面包覆金属膜并发生晶界扩散，之后随炉冷却，从而得到扩散 后的NdFeB磁体；
[0011] 步骤四，将所述扩散后的NdFeB磁体进行回火处理（即低温时效处理），使晶界相 均匀包裹在主相粒子外，从而得到性能提高的磁体。
[001引在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤一中，所述复合祀材Hioo-x-yM典中X=0-5、y=1-10;更优选地，所述复合祀材为化95化5、化9sAl2或化95.9Dyo.4N dg7^打25打1。
[0013] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤一中，所述复合祀材是通过如 下方法制备的；按照所述复合祀材各成分的原子百分含量称取相应原料，依次经冶炼、诱 铸、锻造、热轴、冷轴W及机械加工，形成规定尺寸的复合祀材。锻造、热轴、冷轴过程将提 高复合祀材致密度，从而影响祀材的使用寿命W及蒸发度。复合祀材厚度不同将影响祀材 强度W及后续渗透处理效果，相同重量的复合祀材，在相同处理条件下，表面积越大即厚 度越薄其渗透效果越明显，优选地，所述复合祀材的规定尺寸为；厚度为〇.5-3mm、长度为 180-300mm和宽度为100-240mm;优选地，所述冶炼采用真空中频感应炉冶炼，真空度不高 于1〇-申3(比如0.05口3、0.1口3、0.5口3、1口3、2口3、3口3)，更优选真空度为1〇- 2-1口3。
[0014] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤二中，所述表面清理的过程 如下；首先将所述NdFeB磁体放入除油槽中浸泡10-15minW去除磁体表面的油污，然后 依次经第一次水洗、酸洗、第二次水洗及超声波处理，最后风干所述NdFeB磁体表面。优 选地，所述酸洗的时间为20-45S(比如223、283、353、393、443)，所述超声波处理的时间为 2〇-45s(比如 22s、28s、35s、39s、44s)。
[0015] 在上述方法中，所述待处理NdFeB磁体的尺寸没有严格要求，作为一种优选实施 方式，所述待处理NdFeB磁体的取向方向控制在l-8mm厚度（比如2mm、4mm、6mm、7mm)。本 发明方法可W处理比如方形、圆形等简单平面形状的NdFeB磁体。
[0016] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤=中，一块所述待处理NdFeB 磁体夹置于两块所述复合祀材之间，且所述复合祀材的表面积大于所述待处理NdFeB磁体 的表面积。
[0017] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤=中，所述规定条件如下：真 空度不大于1〇-申3 (比如5X1〇-中a、lX1〇-中a、8X1〇-中a、5X1〇-中a、lXl〇-6pa)，保温温度 为 650-900°C(比如 650 °C、700 °C、 750 °C、800 °C、850 °C、900°C)，保温时间为 5-50h化h、 1011、2011、3011、4011、4她）；所述随炉冷却至不高于501：(251：、301：、351：、401：、45°〇。更 优选地，在所述步骤S中，所述保温温度为700-850°C，保温时间为5-35h。
[001引在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述步骤四中，所述回火处理条件为： 回火温度为 420-640°C(比如 420 °C、460 °C、500 °C、550 °C、600 °C、630°C)，回火时间为 2-10h(比如化、化、化、她、化），之后采用自然冷却的方式冷却至室温。
[0019] 在上述方法中，所述步骤=中的处理设备可W为真空热处理炉。
[0020] 在上述方法中，所述步骤=的技术关键是克服了蒸锻法中大量稀±金属散布在加 热炉腔室内，重稀±金属利用率较低的缺点，并且能够产生叠加的性能，通过有效利用稀± 的蒸发量，降低多余的附着W提高材料利用率。
[0021] 在本发明中，将复合金属祀材作为高温蒸发源，在中高温度条件下在烧结NdFeB 磁体表面形成一种包含重稀±元素和辅助金属元素的金属膜。蒸发、附着和晶界扩散同 步进行，在该温度条件下保温一定时间，使重稀±元素和辅助金属通过晶界向磁体内部进 行扩散，重稀±元素和主相边缘Nc印GmB中的Nd发生取代反应，形成具有较高各向异性 的（Nd，H)2化14B相，在微观结构中可W观察到明显的网络状过渡带，参见附图2,该种过 渡带可W使磁体在反磁化过程中抑制反磁化畴核的长大，从而使磁体矫顽力提高4000~ 1300006,剩磁降低小于4. 5%。在提高相同磁体矫顽力的情况下，与采用传统方法（即采用 蒸锻技术将Dy、化等稀±元素沉积在NdFeB磁体表面）改善磁体性能相比，本发明可降低 重稀±使用量10-20%，同时保持很低的剩磁降低率。
[0022] 本发明的方法属于在NdFeB表面冷凝附着富含重稀±元素和具有良好浸润性的 辅助金属并经中高温处理的方法。本发明所使用的蒸发源材料为复合祀材，祀材由烙点不 同的物质制成，由于其物质内部微粒间作用力的大小不同，整体合金祀材内能增大，导致烙 点降低，该使得复合祀材和纯金属祀材相比具有较低的蒸发温度即较低的处理温度。
[0023]本发明的有益效果；复合祀材制备较为简单，复合祀材气相沉淀扩散温度低于其 他晶界扩散技术，并能保证重稀±元素在主相和富钦相交界区域富集，从而使NdFeB磁体 的矫顽力有显著提高。本发明为稀±永磁材料NdFeB性能的改善开辟了一条新颖的路线。 采用本发明来改善磁体性能，一方面效率高；另一方面使用的重稀±量大幅降低，降低了产 品的成本，使产品的性价比更具优势，此外还能消除长时间高温处理导致的融坑和晶粒长 大等缺陷；采用的辅助金属元素都是在高温下容易融于液态富钦相，有助于提高高温富钦 相的流动性和浸润性，更利于晶界扩散；还对磁体的耐蚀性有明显的改善。采用复合祀气相 沉淀制备晶界扩散NdFeB稀±永磁体的方法，可有效地降低晶界扩散处理温度，在较低的 温度下实现晶界扩散。一方面可W有效控制蒸发量，提高蒸发材料的利用率；另一方面低温 进行晶界扩散处理可W避免磁体出现融蚀坑和晶粒异常长大等缺陷，提高晶界扩散处理磁 体的成品率。此外，复合添加的非重稀上元素对磁体的耐蚀性和机械性能有显著改善。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的工艺流程图；
[0025]图2为本发明实施例1最终得到的磁体的微结构图；
[0026] 图3为本发明的实施例1中处理前后磁体的性能变化图。
【具体实施方式】
[0027]W下将结合实例对本发明进行进一步说明，本发明的实施例仅用于说明本发明， 并非限定本发明。
[002引 W下方法中使用的待处理的NdFeB磁体均为烧结NdFeB磁体，各实施例中使用的 均为同一批次、同一牌号的烧结NdFeB磁体。
[0029]图1给出了本发明方法的工艺流程，包括如下步骤；烧结磁体加工成薄片、磁体表 面清理、中高温处理W及低温时效处理。下面给出具体实施例。
[0030] 实施例1
[0031] 1)制备化98化2(其下标为相应元素的原子百分含量）复合祀材：按照复合祀材的 化学式配比称取原料化单质（纯度为99. 95% )、化粉（纯度为99. 95% )，将其置于真空 中频感应炉中进行冶炼，其中冶炼的真空度为1(T中a,冶炼温度为1040°C，在该温度保持15 分钟，之后将烙融的合金液诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、冷轴及机械加工制成厚度为2mm， 长度和宽度分别为240和160mm的复合祀材；然后去除复合祀材表面的氧化皮等，保持祀材 表面平整度。
[0032] 2)采用机械加工方式将大块烧结NdFeB磁体加工成表1所示的烧结磁体规格，之 后将其放入除油槽中浸泡lOminW去除磁体表面的油污，然后用清水洗净表面后用稀硝酸 (浓度为0. 5wt% )洗约40s，再经过水洗，之后超声波处理35s后，最后采用强风快速干燥， 即得到待处理NdFeB磁体。
[0033] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材 之间并放置于真空热处理炉内，W复合祀材作为蒸发源，在真空度为1(T4化的条件下，于 700°C保温24小时；之后随炉冷却至50°C左右；
[0034] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉内，在500°C下回火处理5小时， 之后自然冷却至室温，从而获得性能提高的磁体。
[0035] 参见图2,为本实施例得到的磁体的微观结构图，与传统制备方法（比如公开号为 CN101404195的专利文献中记载的方法）相比较，传统方式制备的磁体微结构（参见公开 号为CN101404195的专利文献中的图1)不能看到完整的网络状结构；而本发明例的磁体微 结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连续的富稀±薄层，该个 薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大，另一方面可W对主相粒 子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含的重稀±元素Dy、化较 少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0036] 对采用本实施例方法处理前后的磁体进行性能测试，测试方法按照GB/ T3217-1992标准进行，将回火处理完的磁体切割成直径为10mm的圆柱，经测试，中高温 W及低温时效处理前和处理后相比，磁体矫顽力提高了 1099006,剩磁稍有降低，降低了 330GS，剩磁降低率为2. 3%，如图3所示；NdFeB磁体经步骤3)和4)处理前后性能变化如 表1所示，即处理前即为图3所述比较例，处理后即为本发明得到的性能提高的磁体。 [0037]实施例2
[00測 1)制备化95化5 (其下标为相应元素的原子百分含量）复合祀材，按照复合祀材的 化学式配比称取原料化单质（纯度为99. 95% )、化粉（纯度为99. 95% )，将其置于真空 中频感应炉中进行冶炼，其中冶炼的真空度为1(T中a,冶炼温度为1042°C，冶炼时间为15分 钟，之后将烙融的合金液诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、冷轴及机械加工制成厚度为2. 2mm， 长度和宽度分别为220和140mm的祀材。然后去除祀材表面的氧化皮等，保持祀材表面平 整度。
[0039] 2)采用烧结磁体机将烧结NdFeB磁体机械加工成表1中所示规格，之后进行表面 清理和风干，具体步骤同实施例1步骤2)。
[0040] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材之 间并放置于真空热处理炉内，在真空度为1(T中a的条件下，于690°C保温30小时；之后随炉 冷却至45°C左右；
[0041] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉，在510°C条件下回火处理5小时， 之后自然冷却至室温，从而获得性能提高的磁体。
[0042] 该实施例得到磁体的微观结构与图2基本相同，此处不再重复给出。从图中可W 看出本发明例的磁体微结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连 续的富稀±薄层，该个薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大， 另一方面可W对主相粒子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含 的重稀±元素Dy、化较少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0043] 按照实施例1的方法对本实施例得到的磁体进行性能测试，测试结果表明，磁体 矫顽力提高了 85100e，剩磁稍有降低，降低了 280Gs，剩磁降低率为2% ;NdFeB磁体经步骤 3)和4)处理前后性能变化如表1所示。
[0044] 实施例3
[0045] 1)制备TbwNdiAls(其下标为相应元素的原子百分含量）复合祀材；按照上述复合 祀材的化学式配比称取原料化单质（纯度为99. 95% )、Nd单质（纯度为99. 95% )、化粉 (纯度为99. 95%)，将其置于真空中频感应炉中进行冶炼，其中冶炼的真空度为l(T2pa，冶 炼温度为1040°C，冶炼时间为15分钟，之后将烙融的合金液诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、 冷轴及机械加工制成厚度为3. 0mm，长度和宽度分别为200和110mm的复合祀材；之后去除 祀材表面的氧化皮等，保持祀材表面平整度。
[0046] 2)采用烧结磁体机将烧结NdFeB磁体机械加工成表1中所示规格，之后进行表面 清理和风干，具体步骤同实施例1步骤2)。
[0047] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材之 间并放置于真空热处理炉内，在真空度为5Xl(T4Pa的条件下，于820°C保温35小时；之后 随炉冷却至40°C左右；
[0048] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉内，在经470°C回火处理5小时， 之后自然冷却至室温。
[0049] 该实施例得到磁体的微观结构与图2基本相同，此处不再重复给出。从图中可W 看出本发明例的磁体微结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连 续的富稀±薄层，该个薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大， 另一方面可W对主相粒子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含 的重稀±元素Dy、化较少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0化0] 按照实施例1的方法对本实施例得到的磁体进行性能测试，测试结果表明，磁体 矫顽力提高了 764006,剩磁稍有降低，降低了 40GS，剩磁降低率为0. 3%;NdFeB磁体经步骤 3)和4)处理前后性能变化如表1所示。
[0化1] 实施例4
[0化2] 1)制备DygsAls(其下标为相应元素的原子百分含量）复合祀材：按照上述复合祀 材的化学式配比称取原料Dy单质（纯度为99. 95 % )、A1粉（纯度为99. 95 % )，将其置于真 空中频感应炉中进行冶炼，冶炼温度为1048°C，冶炼时间为15分钟，之后将烙融的合金液 诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、冷轴及机械加工制成厚度为2. 0mm，长度和宽度分别为190mm 和110mm的复合祀材；之后去除祀材表面的氧化皮等，保持祀材表面平整度。
[0化3] 2)采用烧结磁体机将烧结NdFeB磁体机械加工成表1中所示规格，之后进行表面 清理和风干，具体步骤同实施例1步骤2)。
[0化4] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材 之间并放置于真空热处理炉内，在真空度为1(T中a的条件下，于790°C保温30小时；之后随 炉冷却至50°C;
[0化5] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉，在460°C条件下回火处理5小时， 之后自然冷却至室温。
[0化6] 该实施例得到磁体的微观结构与图2基本相同，此处不再重复给出。从图中可W 看出本发明例的磁体微结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连 续的富稀±薄层，该个薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大， 另一方面可W对主相粒子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含 的重稀±元素Dy、化较少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0057]按照实施例1的方法对本实施例得到的磁体进行性能测试，测试结果表明，磁体 矫顽力提高了 41000e，剩磁稍有降低，降低了 240Gs，剩磁降低率为1.7% ;NdFeB磁体经步 骤3)和4)处理前后磁体性能变化如表1所示。
[0化引实施例5
[0化9] 1)制备化gsAls(其下标为相应元素的原子百分含量）复合祀材：按照上述复合祀 材的化学式配比称取原料化单质（纯度为99. 95% )、A1粉（纯度为99. 95% )，将其置 于真空中频感应炉中进行冶炼，其中冶炼的真空度为l(T2Pa，冶炼温度为l〇39°C，冶炼时间 为15分钟，之后将烙融的合金液诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、冷轴及机械加工制成厚度为 1. 5mm，长度和宽度分别为200和140mm的祀材；之后去除祀材表面的氧化皮等，保持祀材 表面平整度。
[0060] 2)采用烧结磁体机将烧结NdFeB磁体机械加工成表1中所示规格，之后进行表面 清理和风干，具体步骤同实施例1步骤2)。
[0061] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材之 间并放置于真空热处理炉内，在真空度为1(T中a的条件下，于835°C保温35小时；之后随炉 冷却至50°C ;
[0062] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉内，在450°C条件下回火处理5小 时，之后自然冷却至室温。
[0063] 该实施例得到磁体的微观结构与图2基本相同，从图中可W看出本发明例的磁体 微结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连续的富稀±薄层，该 个薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大，另一方面可W对主相 粒子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含的重稀上元素Dy、化 较少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0064] 按照实施例1的方法对本实施例得到的磁体进行性能测试，测试结果表明，磁体 矫顽力提高了 718006,剩磁稍有降低，降低了 220GS，剩磁降低率为1.7% ;NdFeB磁体经步 骤3)和4)处理前后性能变化如表1所示。
[0065] 实施例6
[0066] 1)制备化95.9〇70.4邮.yZnaSni的祀材，按照上述复合祀材的化学式配比称取原料化 单质（纯度为99. 95% )、Dy单质（纯度为99. 95% )、Nd单质（纯度为99. 95% )、化单质 (纯度为99. 95% )、Sn单质（纯度为99. 95% )，将其置于真空中频感应炉中进行冶炼，冶 炼温度为104rC，冶炼时间为15分钟，之后将烙融的合金液诱铸成铸巧，再经锻压、热轴、 冷轴及机械加工制成厚度为1. 5mm，长度和宽度分别为200和150mm的祀材；之后去除祀材 表面的氧化皮等，保持祀材表面平整度。
[0067] 2)采用烧结磁体机将烧结NdFeB磁体机械加工成表1中所示规格，之后进行表面 清理和风干，具体步骤同实施例1步骤2)。
[0068] 3)将步骤2)得到的一块待处理NdFeB磁体夹置于步骤1)得到的两块复合祀材之 间并放置于真空热处理炉内，在真空度为1(T中a的条件下，于800°C保温35小时；之后随炉 冷却至50°C ;
[0069] 4)将步骤3)处理后的NdFeB磁体放置于回火炉，在490°C条件下回火处理5小时， 之后自然冷却至室温。
[0070] 该实施例得到磁体的微观结构与图2基本相同，从图中可W看出本发明例的磁体 微结构出现明显的网络状结构，该显示在主相粒子表面包裹了一层连续的富稀±薄层，该 个薄层一方面可W阻止反磁化畴核在较低的外场作用下成核和长大，另一方面可W对主相 粒子起到很好的去磁禪合作用，因此可W显著提高矫顽力。同时所含的重稀上元素Dy、化 较少，对剩磁的降低程度将大大降低。
[0071] 按照实施例1的方法对本实施例得到的磁体进行性能测试，测试结果表明，磁体 矫顽力提高了 906006,剩磁稍有降低，降低了 60GS，剩磁降低率为0. 5%;NdFeB磁体经步骤 3)和4)处理前后性能变化如表1所示。
[0072] 表1六个实施例得到的磁体性能检测结果
[0073]
[0074] 表1中实施例所取得的结果；矫顽力提高了 41000e-109900e，而剩磁仅降低 0. 3% -2. 3%，均是基于优选条件下取得的结果。
[0075]实施例 7-15
[0076] 为了更好地说明本发明中不同复合祀材对磁体性能的影响，下面列举了实施例 7-15和对比例1，在实施例7-15中，各复合祀材的化学式参见表2,各实施例和对比例的磁 体制备方法同实施例1，各实施例和对比例处理前磁体的规格同实施例1，复合祀材的规格 也同实施例1，各实施例和对比例得到的磁体的性能测试同实施例1，测试结果参见表2。
[0077] 表2实施例7-15和对比例1得到的磁体性能测试结果 [007引
[0079] 实施例 16-23
[0080] 为了更好地说明本发明中步骤3)的保温温度和步骤4)的回火温度对磁体性能的 影响，下面列举了实施例16-23,在实施例16-23中，除步骤3)的保温温度和步骤4)的回火 温度不同于实施例1W外，其他参数均与实施例1相同，各实施例得到的磁体的性能测试同 实施例1，测试结果参见表3。同时还设置了对比例2-3,在对比例2-3中，除步骤3)的保温 温度和步骤4)的回火温度不同于实施例1W外，其他参数均与实施例1相同，测试结果参 见表3。
[0081] 从表3中可知，保温温度W及回火温度对磁体矫顽力和剩磁具有重要影响。
[0082] 表3实施例16-23得到的磁体性能测试结果
[0083]
【主权项】
1. 一种复合靶气相沉淀制备晶界扩散稀土永磁材料的方法，其特征在于，包括如下操 作步骤： 步骤一，复合靶材的制备，所述复合靶材具有如下化学式H1(l(l_x_yMxQy，其中，H为Dy或/ 和Tb，M为Nd或/和Pr，Q为Cu、Al、Zn和Sn中的一种或多种，x、y为所述复合革El材中各 成分的原子百分含量，X= 0-20、y= 0-40且X和y不同时为零； 步骤二，将烧结NdFeB磁体加工成规定形状和尺寸，随后进行表面清理及干燥，从而得 到待处理NdFeB磁体； 步骤三，将所述复合靶材和所述待处理NdFeB磁体依次交替叠置于处理设备中，且最 上层和最底层均为所述复合靶材，以所述复合靶材作为蒸发源，在规定条件下使所述待处 理NdFeB磁体表面包覆金属膜并发生晶界扩散，之后随炉冷却，从而得到扩散后的NdFeB磁 体； 步骤四，将所述扩散后的NdFeB磁体进行回火处理，使晶界相均匀包裹在主相粒子外， 从而得到性能提高的磁体。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述复合靶材H1(l(l_x_yMxQy 中X= 0-5、y= 1_10〇3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合靶材为Tb95Cu5、1\，12或Tb95.9 Dya4Nda7Zn2Sn104. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述复合靶材是通过 如下方法制备的：按照所述复合靶材各成分的原子百分含量称取相应原料，依次经冶炼、浇 铸、锻造、热轧、冷轧以及机械加工，形成规定尺寸的复合靶材；优选地，所述冶炼采用真空 中频感应炉冶炼，真空度不高于l(T2Pa。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述复合靶材的规定尺寸为：厚度为 0? 5_3mm、长度为 180_300mm和宽度为 100_240mm。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述表面清理的过程如 下：首先将所述NdFeB磁体放入除油槽中浸泡10-15min以去除磁体表面的油污，然后依次 经第一次水洗、酸洗、第二次水洗及超声波处理，最后风干所述NdFeB磁体表面；优选地，所 述酸洗的时间为20-45s，所述超声波处理的时间为20-45s。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待处理NdFeB磁体的取向方向控制在 l_8mm厚度。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，一块所述待处理NdFeB 磁体夹置于两块所述复合靶材之间，且所述复合靶材的表面积大于所述待处理NdFeB磁体 的表面积。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述规定条件如下： 真空度不大于KT3Pa,保温温度为650-900°C，保温时间为5-50h;所述随炉冷却至不高于 50°C;优选地，在所述步骤三中，所述保温温度为700-850°C，保温时间为5-35h。10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤四中，所述回火处理条件为： 回火温度为420-640°C，回火时间为2-10h，之后采用自然冷却的方式冷却至室温。
【专利摘要】本发明提供了一种复合靶气相沉淀制备晶界扩散稀土永磁材料的方法，该方法是采用复合靶材蒸发附着于NdFeB磁体表面，通过中高温处理以及低温时效处理，磁体矫顽力明显提高，剩磁和磁能积基本不降低。本发明的有益效果是提高了磁体的矫顽力，同时消除了长时间高温处理导致的融坑和晶粒长大等缺陷，使得重稀土的使用量大幅降低，降低了产品的成本。
【IPC分类】H01F41/02, H01F1/057, C23C14/24
【公开号】CN104900359
【申请号】CN201510230782
【发明人】周磊, 刘涛, 林德, 喻晓军
【申请人】安泰科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月7日
最新回复(0)