[发明专利]一种高矫顽力钕铁硼磁体及其制备方法

说明书

本发明属于永磁材料领域，公开了一种高矫顽力钕铁硼磁体及其制备方法。首先制备熔点为450～950℃的低熔点非稀土合金，作为表面扩散介质，然后将表面扩散介质置于钕铁硼磁体表面，形成扩散偶，最后将形成扩散偶的钕铁硼磁体在真空下进行扩散热处理，得到高矫顽力钕铁硼磁体。本发明所述的表面扩散工艺过程简便有效，不使用稀土合金或化合物作为扩散介质，在明显降低了钕铁硼磁体中稀土元素含量的基础上，可有效改善磁体晶界相的分布，显著提高磁体的矫顽力。

技术领域

本发明属于永磁材料领域，具体涉及一种高矫顽力钕铁硼磁体及其制备方法。

背景技术

第三代稀土永磁钕铁硼(NdFeB)磁体具有高的最大磁能积((BH)_max)及其优越的综合磁性能，广泛应用于航空航天、混合动力汽车、风力发电、医疗设备等领域。近二十年来，我国工业产钕铁硼永磁的综合性能已经取得了长足的进步，最大磁能积(MGOe)+内禀矫顽力(kOe)达到75以上。随着以动力马达为代表的新应用领域的不断更新发展，对钕铁硼的矫顽力、热稳定性等综合性能提出了更高的要求。与此同时，减少稀土含量，降低材料成本也成为钕铁硼领域的一个重要的研究和发展方向。

矫顽力是永磁体最重要的技术磁性参数之一。钕铁硼磁体的矫顽力随着温度升高大幅下降，限制了其在高温领域的应用。在传统的工业生产中，为了提高磁体的矫顽力和热稳定性，通常将重稀土Dy、Tb在熔炼时添加到磁体中，通过Dy、Tb部分取代钕铁硼主相Nd₂Fe₁₄B中的Nd来提高主相的各向异性场。但是，稀土资源在地球上的储量十分有限，而且重稀土价格昂贵，在钕铁硼性能提高的同时成本也大幅度提高。此外，Dy、Tb等重稀土原子与Fe原子反铁磁耦合也会使磁体的剩磁降低，从而影响了磁体的综合性能。因此，减少和取消重稀土元素的使用对于提高钕铁硼永磁性价比具有重要意义。

烧结钕铁硼的矫顽力机制以反向畴的形核为主，因此晶界相的微观结构对于钕铁硼磁体的矫顽力起着至关重要的作用。以一定的手段优化晶界相，可以减少反磁化畴的形核，提高矫顽力。基于这一机制，人们2003年左右提出了钕铁硼磁体的晶界扩散工艺，它在磁体最初熔炼制备过程中不添加重稀土元素，而是在磁体成形后将重稀土或它的化合物以一定的方式涂覆在磁体表面，再进行扩散热处理，使含重稀土的扩散介质从磁体表面沿晶界扩散进入磁体。由于扩散物只分布在晶界，重稀土元素不进入主相，大大减少了重稀土元素的使用。与此同时，晶界重稀土可以改善境界相的性能，使矫顽力大幅度提高，同时剩磁没有降低。进一步减少重稀土的使用，2010年以来，研究者发展了以不含或少含重稀土Dy、Tb的低熔点稀土合金(如Pr-Cu合金)进行晶界扩散，此类化合物能够快速扩散进入磁体，与晶界相反应生成的新相，有效调控晶界的流动性、润湿性等，很好地优化了晶界相的分布，减少主相晶粒之间的磁交换耦合作用，也可以提高矫顽力。

但是，到目前为止，利用晶界扩散提高矫顽力的工艺中，在扩散介质的选择上，无一例外都使用了稀土单质、稀土合金或稀土化合物，虽然提高了矫顽力，但也增加了稀土元素的消耗。如果能进一步减少稀土元素的用量，对于降低钕铁硼磁体成本具有重要意义。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法。该方法通过非稀土合金改善钕铁硼磁体矫顽力，可以进一步提高钕铁硼磁体的性价比。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的钕铁硼磁体。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)制备熔点为450～950℃的低熔点非稀土合金，作为表面扩散介质；

(2)将步骤(1)的表面扩散介质置于钕铁硼磁体表面，形成扩散偶；