[发明专利]一种高耐蚀烧结钕铁硼磁体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料领域，特别涉及一种高耐蚀烧结钕铁硼磁体的制备方法。

技术背景

烧结钕铁硼材料自1983年诞生以来以其优异的磁性能而得到了深入的研究与发展，目前已成为永磁产业的支柱。但是其较差的耐蚀性严重限制了它的应用范围。因此，近几十多年来如何改善其抗腐蚀性能成为烧结钕铁硼材料生产和使用中重要的研究课题。钕铁硼材料耐蚀性差的主要原因如下：由于烧结磁体为多相结构，晶界富钕相活泼的化学性质决定了其易发生化学腐蚀(氧化腐蚀)；而晶界相与主相间巨大的电位差更是加剧了磁体在腐蚀环境中的电化学腐蚀。

随着海上风力发电和混合动力汽车的迅速发展和国家政策的扶持，对高磁性能、高抗腐蚀性能的磁体需求将越来越大，同时对磁体的抗腐蚀性能和使用寿命也将提出更高的要求。目前对其研究主要有：一是合金化添加能够在一定程度上提高磁体的抗腐蚀性能，但添加元素会造成磁稀释作用，降低磁体的磁性能；二是表面防护镀层虽然能够隔绝磁体和外界的腐蚀环境，从而有效的改善磁体的抗腐蚀性能，但是镀层会大大增加磁体的生产成本并造成环境污染；而且表面防护无法从根本上解决磁体耐蚀，某些镀层一旦破坏，反而会和磁体基体形成电偶腐蚀，加速了磁体的粉化失效。为此，在国家节能减排的政策和可持续发展的战略号召下，很多研究开始紧紧围绕着不降低磁体性能的基础上提高烧结Nd-Fe-B磁体的本征抗腐蚀性能展开，以寻找新的技术与手段。

近几年晶界扩散技术在稀土永磁领域悄然兴起，晶界扩散处理技术主要采用涂覆、沉积、镀覆、粘覆等方式，使含有Dy/Tb金属或化合物(如Dy₂O₃、DyF₃、TbF₃等)的粉末先附着在磁体外表面作为扩散源，在某一温度范围内进行热处理，使稀土元素沿晶界扩散到主相晶粒表层，置换晶粒表层Nd₂Fe₁₄B中的Nd形成(Nd,Dy/Tb)₂Fe₁₄B壳层结构，提高晶粒表面各向异性场，同时改善晶界显微组织，从而提高磁体矫顽力的一种工艺。然而其缺点也是明显的，重稀土化合物的添加不仅增加了大量成本而不易推广应用，而且其自身分散性差，特别是达到纳米级别时的粉体，流动差容易结团，再加上涂覆+热处理工艺本身的缺陷导致扩散深度仅限制在1-2mm，因此该方法无法应用于大块稀土磁体上。另外，重稀土化合物高的熔点使得其在高温烧结时不能很好与铁钕硼烧结在一起，出现孔洞、砂眼等缺陷，导致磁性能低和方形度差。

中国专利CN104505247A公布了一种改善烧结钕铁硼磁体性能的固态扩散工艺，即以烧结后的钕铁硼磁体为基体，利用物理气相沉积技术在基体表面进行溅射沉积一层金属氧化物薄膜，将沉积后的钕铁硼磁体在惰性气体中进行热处理得到改善后的磁体。在热处理过程中，金属氧化物通过晶界进入磁体，从而实现对烧结钕铁硼磁体合金成分的局部改变。通过该工艺制备的磁体能够明显地降低磁体中重稀土元素的含量，而且与传统磁体相比，矫顽力能够提高，其耐蚀性也会有所改善。但是该发明中所用扩散源金属氧化物(氧化镁、氧化锌)的本身熔点太高，加上采用的是传统的晶界扩散+热处理的工艺过程，热处理时的温度过低无法满足充分扩散的需要。并且该方法以烧结后的磁体为基材，基材致密性高，晶界相分布均匀，热处理时高熔点的氧化镁或氧化锌扩散通道变窄甚至被阻断，因此扩散层深度不够，扩散元素分布不均等问题仍然不能够解决。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的，其主要目的是提供一种高耐蚀烧结钕铁硼的制备方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种高耐蚀烧结钕铁硼磁体的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将烧结钕铁硼磁粉置于1.5-2.0T的取向磁场、16MPa的压力下进行取向压型，制成压坯；

(2)将压坯置于油冷等静压机中冷压成型，得生坯；

(3)将生坯放入真空烧结炉中于850-890℃温度下进行真空低温预烧结3-3.5h后，成磁体；

(4)以磁体作为基底，采用磁控溅射的方法在其表面覆盖一层非稀土化合物；

(5)将步骤(4)中制得的样品置于真空烧结炉中，于1060-1082℃温度下进行高温烧结2-3h后；再进行二级回火处理，并在回火处理过程中充入20-22MPa的惰性气体进行施压，制得高耐蚀烧结钕铁硼磁体。

进一步方案，步骤(1)中所述的烧结钕铁硼磁粉是经氢碎(HD)-气流磨(JM)制成，其平均粒度为3-5um。