[发明专利]晶界多层结构调控的高丰度稀土烧结钕铁硼磁体的制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及永磁材料领域，具体为一种晶界多层结构调控的高丰度稀土烧结钕铁硼磁体的制备方法及其产品，即一种可实现晶界多层结构调控的高丰度稀土烧结钕铁硼磁体的制备方法及其产品。

背景技术

钕铁硼永磁材料具有优异的磁性能，是制造高效能、体积小、重量轻的磁性功能器件的理想材料，其已被广泛应用于电动自行车、汽车电机、电脑硬盘、电子玩具、电动工具等产品，以及音响设备、通讯产品、消费电子、医疗设备、家电产品、磁选设备等领域，其产品档次高、附加值高、运用范围广。尤其在计算机硬盘驱动器的音圈电机（VCM）和驱动电机（HDD）、新型电机、核磁共振成像（MRL）等核心部件的应用中，钕铁硼永磁材料具有不可替代的作用。

近年来，风力发电和电动汽车的迅猛发展，基于钕铁硼永磁材料自身所具有磁性高、原料丰富和价格低廉等特点，风力发电和电动汽车领域对高性能钕铁硼磁体的需求呈爆炸性增长。因此，钕铁硼行业也被认为是21世纪的朝阳行业。

钕铁硼磁体的主相为Nd₂Fe₁₄B硬磁相，晶界相为富Nd相。其中，晶界相的成分、结构和分布状态对于磁体磁性能、抗腐蚀性能和机械性能，有非常明显的影响。

目前，研究者主要通过合金化添加、晶界改性和晶界扩散等方法，实现对晶界相的强化，从而提高磁体性能。现有方法无法实现对晶界结构的精细调控，导致晶界强化效果单一、重稀土资源浪费严重等问题。此外，随着磁体用量的剧增，有限的稀土资源成为限制钕铁硼应用的重要问题。

为此，迫切需要一种新的方法或者材料，以缓解上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有方法无法实现对晶界结构的精细调控，导致晶界强化效果单一、重稀土资源浪费严重，而随着磁体用量的剧增，将导致有限的稀土资源大量消耗的问题，提供一种晶界多层结构调控的高丰度稀土烧结钕铁硼磁体的制备方法及其产品。本发明中，采用双合金工艺和二次烧结技术，实现了晶界多层结构调控的高丰度稀土烧结钕铁硼磁体的制备。本发明制备的磁体具有双主相结构，即同时具有Nd₂Fe₁₄B主相和(La,Nd)₂Fe₁₄B/(Ce,Nd)₂Fe₁₄B主相；且晶界相具有重稀土薄壳层/含高丰度稀土的高电位晶界中心层/重稀土薄壳层多层晶界结构。本发明在实现了高丰度稀土充分利用的基础上，通过对晶界结构的精细调控，实现了磁体磁性能和抗腐蚀性能的全面提高。其中，双主相结构能够抑制主相磁性能的恶化，分布在主相晶粒边界的重稀土薄壳层具有较高的磁晶各向异性场，因此，能够抑制在反向磁场中晶界薄弱区域的磁畴反转，进而提高磁体的矫顽力和高温稳定性。同时，重稀土薄壳层只分布在主相晶粒边界，很少扩散到主相和晶界中心区域，大大减少了重稀土用量，降低了磁体生产成本。而含高丰度稀土的高电位晶界中心层的形成，则能进一步提高轻稀土的用量，同时缩小晶界相与Nd₂Fe₁₄B主相的电极电位差，减小电化学腐蚀驱动力，明显提高磁体的抗腐蚀性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

晶界多层结构调控的高丰度稀土烧结钕铁硼磁体的制备方法，包括如下步骤：

（1）分别取低稀土钕铁硼主相合金粉A1、含高丰度稀土MM的钕铁硼主相合金粉A2，将低稀土钕铁硼主相合金粉A1、含高丰度稀土MM的钕铁硼主相合金粉A2与低熔点重稀土晶界重构合金粉R1_xM1_y混合，得到第一混合物，将第一混合物加热至低熔点重稀土晶界重构合金粉R1_xM1_y熔点以上，且加热温度低于1100℃，使低稀土钕铁硼主相合金A1、主相合金A2晶粒边缘形成高磁晶各向异性的重稀土薄壳层，得到中间体；

（2）将步骤（1）制备的中间体破碎后，所得粉体与含有高丰度稀土的低熔点高电位晶界重构合金MM_aM2_b混合，得到第二混合物，将第二混合物进行磁场取向成型后，依次进行烧结、热处理，即得产品。

所述MM为La、Ce中的一种或多种。

所述低稀土钕铁硼主相合金粉A1的平均粒度小于5μm，稀土元素含量小于29 wt.%，Nd₂Fe₁₄B相所占比例大于95 %。