一种r-t-b永磁体的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种R-T-B永磁体的制备方法以及由该方法得到的永磁体，尤其涉及 一种高剩磁高矫顽力的R-T-B永磁体的制备方法，属于磁性材料领域。
【背景技术】
[0002] 由于R-Fe-B永磁体综合磁性能高，将钕铁硼稀土永磁材料应用于各种电机可以 明显提高电机的性能，减轻电机重量，减小电机外型尺寸，且可以获得高效的节能效果。因 此钕铁硼稀土永磁材料在汽车、家电中的高性能电机方面的应用越来越受到人们的重视， 特别是节能环保要求的提高促使钕铁硼稀土永磁材料在混合动力汽车（HEV)、电动汽车 (EV)驱动电机以及变频压缩机的应用进入了实用化阶段。目前这些高性能电机对烧结 R-Fe-B磁体的一致要求是既要有高的剩余磁通密度，又必须有高的矫顽力。
[0003] 在烧结R-Fe-B系永磁体中，若用重稀土元素 RH(如Dy、Tb)取代R2Fe14B相中的稀 土元素 R的一部分，则可以提高矫顽力。为了在高温下也得到高的矫顽力，就需要大量添 加重稀土元素 RH。但是在烧结R-Fe-B系磁体中若用重稀土元素 RH取代轻稀土元素（如 Pr、Nd)，虽然矫顽力得以提高，但另一方面剩余磁通密度不可避免地大幅降低。这是因为 Dy2Fe14B或Tb2Fe14B具有比Nd 2Fe14B更高的磁晶各向异性场，也就是具有更大的理论内禀矫 顽力，Dy/Tb部分取代主相Nd 2Fe14B中的Nd后生成的固溶相（Nd, Dy) 2Fe14B或（Nd, TW2Fe14B 的磁晶各向异性场比Nd2Fe14B大，因而可以明显提高烧结磁体的矫顽力。但是，这种元素取 代带来的不利后果，就是显著降低磁体的饱和磁化强度，因此磁体的剩磁和最大磁能积都 会明显降低，因为在Nd 2Fe14B主相中Nd与Fe的磁矩平行排列，两者的磁矩是增强性叠加； 而Dy/Tb与Fe为反铁磁耦合，Dy/Tb的磁矩与Fe磁矩反平行排列，部分抵消主相的总磁矩。 另外由于Dy、Tb是稀少并且昂贵的元素，从成本方面考虑也不能大量添加。
[0004] 专利申请CN200580001133. X给出了一种磁体表面的渗镀技术。将烧结毛坯机加 工成小而薄型磁体，将磁体浸入重稀土微米级细粉（Dy、Tb的氟化物、氧化物和氟氧化物中 的一种或多种）分散于有机溶剂中所形成的浆液中进行涂覆，然后在真空或惰性气体气氛 下，在等于或低于烧结温度下对磁体进行热处理。其后续效果是矫顽力提高较多，而剩磁基 本不降低，原因是重稀土元素只存在于晶界相中，而不进入主相。这种方法既节约了重稀土 的使用，又抑制了剩磁的下降。但该专利申请仅涉及对涂覆粉末的改进，且在实际生产过程 中，永磁体的批次之间的差别较大，无法满足永磁体产品对磁性能稳定性和一致性的需求。 另外，渗重稀土技术是一个涂覆+扩散的过程，该专利申请的技术方案主要涉及涂覆过程。 但是对于后续的热扩散过程，扩散通道的影响效果比温度、时间等热处理工艺参数的影响 更为显著，但该专利申请的技术方案中并没有涉及，其必然导致热扩散过程的不均匀性。
[0005] 专利申请CN201110024823. 4给出了采用重稀土氟化物、硝酸盐和磷酸盐的粉末 在磁体表面热扩散的方法，解决了磁体热扩散后表面残存有不均匀分布熔融物的问题，从 而使得涂覆后的基体与镀层之间结合力变差以及耐蚀性下降的问题不复存在。其原因是在 于粉末在水或有机溶剂中的溶解性很差，在涂覆的过程中不能均匀分布在磁体的表面。虽 然该专利解决了涂覆粉末在基体上的分布均匀性问题，但未对热扩散过程做出明确要求， 在热扩散过程中同样存在不均匀性的问题。
[0006] 如上所述，目前现有技术中所涉及的技术问题主要集中在涂覆粉末的种类以及热 处理工艺等方面，对于磁体内部的构造改进未有明确提及。不仅涂覆粉末的成分、后续的热 处理工艺会影响到矫顽力的提升，磁体内部扩散通道对于后续重稀土的扩散效果也具有显 著的影响。实验研究表明，预烧结后的预烧体内孔隙是一条重要的扩散通道，它大大提高了 重稀土元素的扩散效果。本发明正是基于上述发现而提出的。
【发明内容】
[0007] 发明要解决的问题
[0008] 本发明的目的是提供一种具有高剩磁、高矫顽力的烧结R-T-B永磁体的制备方 法，根据该制备方法制备得到的永磁体，剩磁、矫顽力得到了显著提高，方形度得到了明显 改善，并且各批次之间性能的稳定性和一致性得到了显著的提高。
[0009] 用于解决问题的方案
[0010] 本发明提供一种R-T-B永磁体的制备方法，包括以下步骤：
[0011] 提供组成为#-!'-8组成的成形体，其中1?1选自稀土元素恥、？厂1^工6、3111、〇7、113、 Ho、Er、Gd、Sc、Y和Eu所组成组中的至少一种，优选至少包含Nd或Pr ;T为Fe和/或Co， 任选地，T 还包含选自由 Al、Cu、Zn、In、Si、P、S、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、 Ag、Cd、Sn、Sb、Hf、Ta和W所组成组中的至少一种；
[0012] 在900-1040°C对成形体进行预烧结热处理，得到预烧坯；
[0013] 采用重稀土化合物对预烧坯进行涂覆、二次烧结和热扩散处理，得到R-T-B永磁 体，其中R包含至少一种重稀土元素和至少一种除重稀土元素外的其他稀土元素。
[0014] 本发明所述的R-T-B永磁体的制备方法中，所述预烧坯的实际密度为理论密度的 80~98%，优选为85~97%。
[0015] 本发明所述的R-T-B永磁体的制备方法中，所述重稀土化合物为包含有重稀土氧 化物、氟化物、氟氧化物或氢化物，含有重稀土元素的稀土金属间化合物，重稀土 R2Fe14B结 构化合物、重稀土水合硝酸盐中的一种或多种的混合粉末。
[0016] 本发明所述的R-T-B永磁体的制备方法中，所述重稀土选自Dy、Tb或Ho中的一种 或两种以上。
[0017] 本发明所述的R-T-B永磁体的制备方法中，所述成形体由以下步骤获得：
[0018] 熔炼：将原料按比例配好，经过熔化，浇铸，得到条带片；
[0019] 粗破碎：将条带片进行氢爆处理，得到中碎粉；
[0020] 制微粉：将中碎粉进行气流磨制粉，粉末粒度范围为Dm= 3~6 μ m ;
[0021] 压型：在密封垂直压机中进行压制得到成形体。
[0022] 本发明所述的R-T-B永磁体的制备方法中，所述中碎粉的氢含量范围为 800-3000ppm，优选为 1000-2000ppm。
[0023] 本发明所述的R-T-B永磁体的制备方法中，所述热处理是在真空或惰性气体气氛 中实施烧结，得到预烧坯。
[0024] 本发明所述的R-T-B永磁体的制备方法中，所述涂覆、二次烧结和热扩散处理采 用如下步骤进行：
[0025] 涂覆处理：将预烧坯机加工成所需的形状，将重稀土化合物粉末分散于有机溶 剂中制得浆液，将加工后的预烧坯浸渍于浆液中，然后将处理后的预烧坯放入密封的料盒 中；
[0026] 二次烧结和热扩散处理：将料盒放入真空烧结炉中抽真空，之后升温到 820_950°C进行二次烧结并同时进行重稀土元素的一次扩散，然后冷却，停止冷却并抽真空 后升温到450°C~620°C进行重稀土元素二次扩散，冷却得到R-T-B永磁体。
[0027] 本发明所述的R-T-B永磁体的制备方法中，所述重稀土化合物粉末以0. 01-1. Og/ ml的比例分散于有机溶剂中。
[0028] 本发明所述的R-T-B永磁体的制备方法中，所述料盒的底部装有10-20%的氧化 铝和80-90%的氧化镁的混合粉末。
[0029] 发明的效果
[0030] 本发明中通过改进烧结磁体毛坯基体的具体结构，提高了重稀土元素的扩散渗透 效果，提高了磁体的矫顽力，改善了磁体的方形度。本发明的制备方法，与未改进基体的重 稀土元素的扩散过程相比，沿着取向方向重稀土元素的分布也更为一致，显著改善了磁体 的方形度，并且在连续生产过程中，使各批次产品之间性能的稳定性和一致性得到了显著 的提尚。
【附图说明】
[0031] 图1实施例4以及对比例4-2磁体热扩散后的显微观察图。
【具体实施方式】
[0032] 本发明中的R-T-B永磁体的制备方法，包括以下步骤：
[0033] 提供组成为R1-T-B组成的成形体，其中R1选自稀土元素 Nd、Pr、La、Ce、Sm、Sc、Y 和Eu所组成组中的至少一种，优选至少包含Nd或Pr ;T为Fe和/或Co,任选地，T还包含 选自由 Al、Cu、Zn、In、Si、P、S、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Hf、 Ta和W所组成组中的至少一种；
[0034] 在900-1040°C对成形体进行热处理，得到预烧坯；
[0035] 采用重稀土化合物对预烧坯进行涂覆、热扩散处理，得到R-T-B永磁体，其中R包 含至少一种重稀土元素和至少一种除重稀土元素外其他稀土元素。
[0036] 其中，成形体由以下步骤获得：
[0037] 熔炼：将原料按比例配好，经过熔化，浇铸，得到条带片；
[0038] 粗破碎：将条带片进行氢爆处理，得到中碎粉；
[0039] 制微粉：将中碎粉进行气流磨制粉，粉末粒度范围为Dm= 3~6 μ m ;
[0040] 压型：在密封垂直压机中进行压制得到成形体。
[0041] 在熔炼过程中，将原料按比例配好，在带坯连铸炉内熔化，以多lm/s的铜辊线速 度，进行鳞片浇铸，最终得到厚度〇. 2-0. 5mm的条带片。当条带片的厚度>0. 2mm时，其显微 组织结构中贴辊面不会出现大量的微细晶区；条带片的厚度〈0. 5mm时，其显微组织结构中 自由面不易出现大量粗大晶区；均不会对后续的制微粉粒度分布产生不利的影响。
[0042] 在粗破碎过程中，将条带片进行氢爆处理，得到中碎粉，采用ELTRA公司的 0NH2000型分析仪测量中碎粉中的氢含量，氢含量范围优选为800-3000ppm，氢含量 多800ppm时能够使后续的预烧品具有足够的扩散通道；氢含量< 3000ppm时后续的预烧体 中孔隙能够确保预烧品通过后续处理达到理论密度的99. 5%以上。氢含量范围更优选为 1000-2000ppm，其在满足预烧品快速达到理论密度99. 5%以上的同时