[发明专利]一种高效扩散提高钕铁硼磁体矫顽力的方法

说明书

本发明公开了一种高效扩散提高钕铁硼磁体矫顽力的方法。将含重稀土、轻稀土或者不含稀土的晶界扩散剂包覆于钕铁硼磁体的棱边或棱边及棱边周边，进行扩散热处理，可以显著提高磁体的矫顽力。与表面整体包覆晶界扩散相比，本发明显著降低了扩散剂的用量，减少了磁体剩磁的损失；与传统的c面扩散磁体相比，在磁体厚度较大的情况下，本发明获得的磁体具有更高的矫顽力和磁能积。此外，本发明中通过调整棱角扩散剂的包覆面积，可以实现不同程度磁体矫顽力的提高，具有很大的灵活性。本发明方法强化磁体中抗退磁能力更弱的边角部位，不仅提高了磁体矫顽力，而且显著降低了扩散剂的用量，实现了重稀土元素的极致应用。

技术领域

本发明属于钕铁硼磁体制备技术领域，具体涉及一种高效扩散提高钕铁硼磁体矫顽力的方法。

背景技术

钕铁硼稀土永磁拥有优异的硬磁性能，在新能源汽车、智能通讯和风力发电等领域具有广泛的应用。二十一世纪以来，技术的发展对钕铁硼磁体的矫顽力和其他性能提出了更高的要求。在钕铁硼永磁电机的服役过程中，钕铁硼磁体需要在高温下(200℃)稳定工作，这要求钕铁硼磁体同时拥有高的剩磁、矫顽力和最大磁能积。然而，硬磁主相Nd₂Fe₁₄B的居里温度低(312℃)，各向异性场对温度的敏感性大，使得磁体在高温工况下极容易退磁。为了提高磁体工作温度，需要添加镝(Dy)、铽(Tb)等重稀土元素。重稀土元素价格昂贵，导致永磁材料的成本急剧上升。同时，由于重稀土原子与铁原子之间的反铁磁耦合作用，磁体的剩磁会大幅度降低。因此，如何在尽量减少重稀土元素添加量的基础上增加磁体矫顽力成为业界关注的问题。

针对这一问题，本世纪初，人们开发了晶界扩散技术。晶界扩散是通过扩散热处理将含有Tb、Dy等重稀土元素的扩散剂从磁体表面沿晶界进入磁体内部，以提高钕铁硼磁体矫顽力。通过晶界扩散技术引入的Tb、Dy等重稀土元素主要分布在磁体内晶界表面，既大幅度提高了矫顽力，又能尽量减少剩磁的降低。同时由于只有少量的重稀土进入晶内，用量大大减少。常规的晶界扩散工艺中，通常首先在钕铁硼磁体表面均匀地包覆一层扩散剂，然后通过高温热处理，使重稀土元素沿晶界进入磁体内部。这种情况下，重稀土元素从各个表面均匀进入磁体，需要的扩散剂使用量较大。

有研究表明，钕铁硼磁体进行扩散处理时，扩散剂沿磁体易磁化方向(c轴)扩散效率更高，扩散深度更大。因此，实际的晶界扩散工艺中，为了减少扩散剂的使用量，主要将扩散剂包覆在钕铁硼磁体垂直于易磁化方向的两个面(c面)，然后通过扩散热处理，使重稀土元素沿垂直于c面的方向进入磁体内部。这种扩散磁体中，重稀土元素在垂直于c轴的方面分布较为均匀。但是，由于热处理过程中扩散源有不同程度的氧化以及扩散过程中磁体未扩散部分和相邻的扩散部分的化学势差逐渐减小等原因，使得扩散在一定时间后逐渐达到饱和，扩散剂进入磁体内部的速率会大大降低。这使得常规的c面扩散对磁体有明显的厚度限制。目前扩散磁体的厚度一般均小于10mm。当磁体厚度较大时，c面扩散对于磁体性能提升幅度很小，远不能达到工业上的使用要求。

此外，磁体不同部位的抗退磁能力是不同的。一般在磁体边角处需要的抗退磁能力大，中心处需要的抗退磁能力小。这就意味着磁体不同部位需要的强化程度有所不同。因此，简单的包覆一层均匀的扩散源，会造成磁体某些部位的过度强化，使得重稀土元素有不必要的浪费。

综上，目前的晶界扩散工艺仍存在扩散剂用量过大或者没有充分利用的问题。如何以简单、高效的扩散方法，充分利用重稀土元素，制备出高矫顽力高磁能积的商用钕铁硼磁体，并突破扩散磁体厚度的限制，是目前业内急需解决的问题之一。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种高效扩散提高钕铁硼磁体矫顽力的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种高效扩散提高钕铁硼磁体矫顽力的方法，包括以下步骤：

将扩散剂包覆于钕铁硼磁体的棱边或棱边及棱边周边，然后置于真空热环境下进行扩散热处理，得到扩散磁体。