[发明专利]一种大深度晶界扩散的钕铁硼磁体的制备方法

说明书

本发明公开了一种大深度晶界扩散的钕铁硼磁体的制备方法。先将烧结钕铁硼磁体块体浸入‑196℃的液氮中进行深度冷却处理，然后将磁体取出自然升温到室温。重复以上步骤3～5次，进行钕铁硼磁体晶界扩散前的深冷处理。再利用富含重稀土元素的扩散源对磁体进行晶界扩散处理。本发明的方法可以有效克服钕铁硼磁体晶界扩散深度浅的技术难题，可以制备大厚度的低重稀土含量、高矫顽力和高磁能积钕铁硼磁体，促进烧结钕铁硼磁体晶界扩散技术的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种大深度晶界扩散的钕铁硼磁体的制备方法，为稀土永磁材料技术领域。

背景技术

钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁材料问世于二十世纪八十年代初期，目前钕铁硼仍是磁能积最高的一类永磁材料，已被广泛应用于航空航天、电力电子、医疗器械、交通运输等领域。近年来，环境与能源供给问题日益突出，高效可持续发展成为世界范围的共识。在此背景下，新能源汽车、风力发电、节能空调等领域得到了快速的发展，利用钕铁硼磁体制备的节能高效永磁马达、永磁电机有利支撑了这些产业的发展。然而，永磁马达和永磁电机工作时内部温度一般在150℃左右，由于钕铁硼磁体的矫顽力随着温度的增加而下降，目前，满足在较高温度下应用的高矫顽力钕铁硼磁体的制备一般是通过重稀土元素镝(Dy)或铽(Tb)对轻稀土元素钕(Nd)部分替换来实现的。但是，一方面，重稀土元素的加入降低了磁体的剩磁，影响了磁体的磁能积；另一方面，重稀土元素Dy或Tb在地壳中储量远低于轻稀土元素Nd，其市场价格远高于Nd，Dy或Tb的加入也增加了磁体制备的原料成本。

由于钕铁硼磁体的晶粒边界是其磁性能的薄弱部位，在反向磁场的作用下，退磁首先从晶粒边界开始。近年来，国内外研究学者开发出了重稀土元素的晶界扩散技术，通过晶界扩散可以将重稀土元素Dy或Tb集中分布在磁体的晶粒边缘处，晶界扩散处理后磁体的矫顽力显著提升，利用晶界扩散技术每1wt.％重稀土Dy/Tb的扩散加入可以使矫顽力提升0.5—0.8T，而利用传统的合金化的方式加入，每1wt.％重稀土Dy/Tb的加入矫顽力仅提升0.2—0.4T。此外，由于晶界扩散技术可以使重稀土元素Dy/Tb的利用率提高，利用晶界扩散技术在提高磁体矫顽力的同时剩磁和磁能积几乎不降低。因此，晶界扩散技术可以制备高矫顽力和高磁能积的钕铁硼磁体。但是，由于烧结钕铁硼磁体微观组织结构致密，晶界扩散的深度较浅，一般工业上利用晶界扩散技术只能扩散处理厚度小于5mm的磁体。因此，为了扩大晶界扩散技术的应用范围，提高烧结钕铁硼磁体的晶界扩散深度是该领域亟待解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种大深度晶界扩散的钕铁硼磁体的制备方法，通过本发明的方法，在晶界扩散前对磁体进行循环深冷预处理，可以大大提升磁体的晶界扩散深度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种大深度晶界扩散的钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将钕铁硼磁体按照尺寸要求切割成块体，用砂纸打磨掉表面的氧化皮，在丙酮溶液中用超声清洗干净；

步骤二，将钕铁硼磁体块体浸入-196℃的液氮中进行深度冷却处理，深冷处理时间为(1～10)×d分钟，其中d为磁体的厚度，单位：毫米；

步骤三，将步骤一深冷处理的磁体从液氮中取出让磁体温度升高到室温；

步骤四，重复步骤二和步骤三3～5次；

步骤五，利用富含重稀土元素的扩散源对经过深冷处理后的磁体在700～1000℃进行晶界扩散处理；

步骤六，将步骤五扩散处理后的磁体再进行400～600℃低温退火处理，制得大深度晶界扩散的钕铁硼磁体。

进一步的优选方案，步骤二中深冷处理时间优选(2～4)×d分钟，其中d为磁体的厚度(单位：毫米)。