[发明专利]一种晶界扩散钕铁硼磁铁及其制备方法

说明书

本申请涉及磁性材料领域，具体公开了一种晶界扩散钕铁硼磁铁及其制备方法。晶界扩散钕铁硼磁铁包括磁铁本体和包裹于所述磁铁本体表面的扩散涂层，所述磁铁本体按质量百分比计，包括以下组分：PrNd，Ce，Cu，Al，Zr，Co，B，其余为Fe以及不可除去的杂质；其制备方法为：根据最终产品的组分称取原料并混合均匀得到混料，再经过熔炼，冷却辊速铸成合金薄片，再氢破成粗颗粒；粗颗粒经气流磨粉碎，得到合金粉末；合金粉末在氮气保护下模压成型，得到压坯；压坯进行烧结以及回火处理后，空冷制得磁铁本体；将磁铁本体经过晶界扩散处理后得到晶界扩散钕铁硼磁铁。本申请的晶界扩散钕铁硼磁铁具有扩散厚度大的优点。

技术领域

本申请涉及磁性材料领域，更具体地说，它涉及一种晶界扩散钕铁硼磁铁及其制备方法。

背景技术

烧结钕铁硼永磁体是第三代永磁体，具有磁能积高、体积小及质量轻等优点。制备高矫顽力钕铁硼永磁体的常用方法是在磁体中加入重稀土元素Dy和Tb。由于(Dy、Tb)_zFe₁₄B相比Nd₂Fe₁₄B具有更高的各向异性场，从而可以有效提高钕铁硼磁体的矫顽力。但是重稀土Dy和Tb资源有限，价格昂贵，提高Dy和Tb元素利用率对发展高磁性烧结钕铁硼具有重要的意义。目前在钕铁硼磁体中常用的重稀土添加物为Dy₂0₃、Tb₂0₃、DyF₃、DyH₃等。

而Dy₂0₃、Tb₂0₃、DyF₃、DyH₃等的添加方式主要包括：双合金法和晶界扩散法。通过双合金方式添加重稀土化合物，钕铁硼永磁材料具有磁体的形状和尺寸不受限制的优点，但该方法的镝、铽元素利用率较低，Dy或Tb元素分布不均匀，在富钕相富集，晶界相中Dy或Tb元素含量较少。通过晶界扩散制得的钕铁硼磁体具有优良的综合磁性能并且只需消耗少量的Dy或Tb元素。但由于晶界扩散工艺的不成熟，利用晶界扩散法生产的磁体的样品厚度受到了很大的限制。

发明内容

为了改善晶界扩散磁体的扩散厚度受限制的问题，本申请提供一种晶界扩散钕铁硼磁铁及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种晶界扩散钕铁硼磁铁，采用如下的技术方案：

一种晶界扩散钕铁硼磁铁，包括磁铁本体和包裹于所述磁铁本体表面的扩散涂层，所述磁铁本体按质量百分比计，包括以下组分：PrNd28-33%，Ce2-4%，Cu0.1-0.3%，Al0.2-0.6%，Zr0.1-0.3%，Co0.9-1.5%，B0.8-0.9%，其余为Fe以及不可除去的杂质；所述扩散涂层由DyH₃与DyF₃的共混物组成。

通过采用上述技术方案，由于采用扩散涂层包裹磁铁的方式，DyH₃与DyF₃中的Dy通过磁体的晶界渗入磁体内部，然后再从晶界向各个Nd₂Fe₁₄B主相颗粒内部扩散，在晶界富钕相区域和主相晶粒外缘区域形成重稀土高度富集的(Nd，Dy)₂Fe₁₄B壳层，从而提高了晶界扩散钕铁硼磁铁的磁性能。

在晶界扩散处理过程中，富钕相在高温下已熔化成液相，使得Dy在晶界的扩散速度远大于在主相晶粒内部的扩散、取代速度。利用这两种扩散速度的差异，并适当调整扩散处理的温度和时间，最终能使Dy、Tb仅分布于主相晶粒的最外延区域，避免主相晶粒内过多的Nd被重稀土元素取代。

烧结钕铁硼晶界扩散处理技术，不仅能大幅提高磁体矫顽力、保持磁体的高剩磁，还能大幅降低磁体中重稀土使用量。主相边缘成分过渡区的各向异性场大幅提高而有效抑制了该区域反磁化核的形成。晶界扩散磁体的矫顽力之所以能够大幅提高，是因为晶界富钕相去交换耦合作用的加强以及主相晶粒内各向异性场提高共同作用的结果。