[发明专利]一种纳米颗粒的表面扩散方法及其装置

说明书

一种纳米颗粒的表面扩散方法及其装置，属于磁性材料制备技术领域。通过旋转扩散的方式加热稀土氢化物纳米颗粒产生稀土蒸汽扩散进入磁体，采用先低温扩散后高温退火的工艺，按照一定比例混合后放入内部嵌有格网的料筒，在电动机的带动下实现旋转，在加热器下实现加热过程。旋转扩散过程中格网可以实现对粉末的搅拌作用，防止高温结块，后续经过高温和低温二级热处理后最终得到高矫顽力的稀土钕铁硼磁体，且剩磁和磁能积几乎不下降。本发明在提高烧结钕铁硼磁体矫顽力的情况下，可以实现在同一温度下对不同种类扩散源纳米粉末颗粒的扩散。且扩散源可以实现重复使用，操作简单，极易实现大批量生产。

技术领域

本发明涉及一种新型的纳米颗粒(DyH_x、TbH_x、PrH_x、NdH_x)的表面扩散技术及其装置，属于磁性材料制备技术领域。

背景技术

1983年，日本住友特殊金属公司首次发明了稀土钕铁硼永磁材料，第二年就实现了量产，它的诞生开创了新一代稀土永磁材料的先河。自稀土钕铁硼磁体问世以来在短短几年的时间内，磁性能就不断被各国的稀土永磁工作者所提高，并成功投入了生产。目前，稀土钕铁硼磁体在我们生活的各项领域中扮演着一个及其重要的角色，生产厂商也在逐渐增多。稀土钕铁硼磁体是迄今为止磁性最强的稀土永磁材料，被称之为“磁王”，是工业化生产中综合性能最优的磁性材料。由于其优异的磁性能而被广泛的应用于计算机、家电、混合动力电机、通讯、医疗、风力发电等领域中。

近年来，为了缓解环境污染问题，混合动力汽车得到了人们的广泛关注，对混合动力汽车电机中的稀土钕铁硼磁体在高温下的使用性能也提出了更高的要求。为了提高稀土钕铁硼磁体温度稳定性，我们采用提高稀土钕铁硼磁体矫顽力的方法。通常，人们采用添加重稀土元素Dy或Tb来提高稀土钕铁硼磁体的矫顽力。但是这种方法存在两个缺点：一是重稀土元素Dy或Tb的添加会降低稀土铁硼磁体的饱和磁化强度，致使剩磁和磁能积出现大幅下降；二是Dy和Tb是稀缺资源，价格昂贵，会增加稀土钕铁硼磁体的制备成本。对此，人们采用晶界扩散重稀土元素的方法大幅提高了稀土钕铁硼磁体的矫顽力。

晶界扩散技术是近年来比较热门的提高稀土钕铁硼磁体矫顽力的方法，采用这种方法可以使重稀土元素Dy或Tb在高温处理过程中沿着稀土钕铁硼磁体的晶界扩散到磁体的内部，Dy或Tb取代主相Nd₂Fe₁₄B边缘的Nd元素，形成(Nd,Dy)₂Fe₁₄B壳层。由于(Nd,Dy)₂Fe₁₄B相的各向异性场大，所以可以有效地提高稀土钕铁硼磁体的矫顽力。晶界扩散技术一般采用的方法主要有溅射法，表面涂覆，气相蒸镀，电泳沉积等。这些方法虽然可以有效地提高稀土钕铁硼磁体的矫顽力，但是也存在很大的局限性，对设备的要求较高，且不能实现批量化生产，也不能同时制备不同扩散源扩散的稀土钕铁硼磁体，例如专利ZL201310537804.0的电沉积法，虽然可以较大幅度地提高磁体的矫顽力，但针对小尺寸的磁体进行电沉积工艺操作繁琐，不能实现工业化生产；欧洲专利EP2455954A1采用旋转扩散的方式也可以提高磁体的矫顽力，但是不能同时制备不同扩散源扩散的稀土铁硼磁体，也不能实现以粉末颗粒为扩散源的旋转扩散。因此，采用晶界扩散技术制备大批量，不同种类、不同尺寸扩散源的高矫顽力的小尺寸稀土钕铁硼磁体遇到了很大的困难，制约了晶界扩散技术在工业化生产中的应用。

发明内容

本发明的目的是针对采用晶界扩散技术制备高矫顽力小尺寸稀土铁硼磁体在工业化生产过程中遇到的问题，提供一种可以实现批量化生产，同时可扩散不同种类扩散源的表面扩散技术及装置。采用这种方法可以实现大规模生产，同时在一个温度点下实现不同种类扩散源的晶界扩散处理。通过改变扩散工艺条件，采用先低温扩散后高温退火的工艺可以避免磁体与扩散源的粘接，实现扩散源的重复利用，也可以有效提高稀土铁硼磁体的矫顽力。

一种纳米颗粒的表面扩散方法，其特征在于，包括以下步骤：