稀土永磁體及稀土永磁體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種稀土永磁體及稀土永磁體的制備方法，該稀土永磁體所述材料由磁體表面沿磁場取向方向至磁體內(nèi)部5μm～100μm深度存在重稀土元素體積擴散現(xiàn)象，形成體積擴散層區(qū)；將體積擴散區(qū)劃分為體積10﹡100﹡5um的磁體單元，體積擴散層內(nèi)各個位置磁體單元的重稀土元素的濃度差在0.5at％以下。本發(fā)明提供了一種在不影響產(chǎn)品剩磁Br和最大磁能積(BH)max的前提下，具有高內(nèi)稟矯頑力Hcj的燒結(jié)釹鐵硼磁體。在稀土永磁體的制備方法中，將涂覆重稀土源漿料的毛坯磁體在真空條件下進行微波熱處理。該方法能夠有效地提高加熱效率，縮短熱處理時間，降低能量的消耗，削減磁體的生產(chǎn)成本。
【專利說明】
稀±永磁體及稀±永磁體的制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于稀±永磁體制備技術領域，特別是設及一種在基本不損失剩磁的前提 下提高磁體的內(nèi)稟矯頑力的稀±永磁體的制備方法，W及利用運種方法制備的稀±永磁 體。
【背景技術】
[0002] 目前，燒結(jié)欽鐵棚最大磁能積的實驗室水平已經(jīng)非常接近其理論極限值。生產(chǎn)水 平與該極限值的差別也不大，但其內(nèi)稟矯頑力則遠遠低于理論極限值，存在很大的提升空 間。隨著欽鐵棚磁體應用領域的不斷發(fā)展，更高的矯頑力也成為業(yè)內(nèi)人±追求的重點。于 是，如何充分發(fā)揮欽鐵棚主相的內(nèi)在特性，提高燒結(jié)欽鐵棚的內(nèi)稟矯頑力H。，，就成了當前熱 點研究的問題。
[0003] 多年的基礎研究和生產(chǎn)實踐表明，在磁體生產(chǎn)過程中加入Dy (元素鋪）、Tb (鋪） 等重稀±元素，使其置換磁體中的部分Nd W提高燒結(jié)NdFeB磁體的矯頑力已經(jīng)成了 一種眾 所周知的有效方法。
[0004] 主要原因是Dyz化mB或化2化mB晶體具有比NdzFewB晶體更高的磁晶各向異性場， 也就是具有更大的理論內(nèi)稟矯頑力。
[000引 Dy、化部分取代主相刷2化中的Nd后，生成的固溶相（Nd, Dy)zFewB或 (Nd, Tb)zFewB的磁晶各向異性場比刷2化大，因而可W明顯提高燒結(jié)磁體的矯頑力。
[0006] Dy、化的加入方法通常有：合金烙煉過程直接加入Dy、化；或富DyAb合金與欽鐵 棚合金雙合金方法。但是，運兩種方法的弊端就是會明顯降低磁體的飽和磁化強度，特別是 直接烙煉的方法，從而導致了磁體的剩磁和最大磁能積的降低。因為在Nd2Fel4B主相中， Nd與化的磁矩正向平行排列，兩者的磁矩是同向疊加；而DyAb與化為反鐵磁禪合，Dy/ 化的磁矩與化磁矩反向疊加，導致了總磁矩的削弱。
[0007] 另外，相對于Nd而言，含Dy、Tb的礦藏儲量稀少且主要分布在少數(shù)幾個地域，Dy、 化金屬的價格遠高于Nd金屬，運種導致了磁體生產(chǎn)成本的顯著增加。
[0008] 近幾年，晶界熱擴散工藝被用來有效提高燒結(jié)欽鐵棚磁體的內(nèi)稟矯頑力，且很少 降低磁體的剩磁和磁能積。該工藝首先通過涂覆、沉積、鍛覆、瓣射、粘覆等方法使磁體外部 覆蓋含有重稀±元素的物質(zhì)層，如Dy或化的金屬粉末或化合物，通過熱處理使重稀±元素 沿著富Nd的液態(tài)晶界相擴散到磁體內(nèi)部。熱處理過程中，晶界中DyAb擴散的速度比晶界 中DyAb向主相晶粒內(nèi)部擴散的速度快得多。
[0009] 利用該擴散速度差，調(diào)整熱處理溫度和時間，將在燒結(jié)體主相和富稀±相之間產(chǎn) 生一個很薄的、連續(xù)的、含重稀上元素的殼層。
[0010] 由于NdFeB燒結(jié)磁體矯頑力由主相粒子的各向異性決定，因此在主相晶粒外，包 覆高濃度重稀±元素殼層的NdFeB燒結(jié)磁體具有高矯頑力。而運種濃度較高的區(qū)域僅限于 各主相晶粒的表層，其體積與主相晶粒的體積比很低，因此磁體的剩磁度r)和最大磁能積 基本上不會變化。
[0011] 例如，日本信越化學株式會社的專利申請公開的CN1898757A給出了一種磁體表 面的滲鍛技術。將燒結(jié)毛巧加工成薄的磁體，用由重稀±微米級細粉分散于水或有機溶劑 中所形成的漿液，來浸涂磁體，然后在真空或惰性氣體氣氛下，在不高于燒結(jié)溫度下對磁體 進行熱處理。結(jié)果使矯頑力有較多提高，而剩磁基本不降低。運種方法既節(jié)約了重稀±的 使用，又抑制了剩磁的下降。
[0012] W上方法可W在一定程度上提高H。,，而且都需要一個在900°C左右、為時數(shù)小時 的晶界熱擴散處理過程，W使得磁體表面的重稀±元素向磁體內(nèi)部移動，并在磁體主相晶 粒表面形成高含量殼層，最終達到提高磁體矯頑力的目的。
[0013] 然而，由于采用的是常規(guī)加熱方式（普遍為電阻加熱），加熱機制W福射、傳導為 主，加熱效率低。同時，由于真正發(fā)生重稀±金屬元素晶界熱擴散的區(qū)域只集中在磁體表層 一定范圍內(nèi)，因此，對磁體忍部不參與擴散過程的部分加熱就意味著能量的浪費，進而提高 了生產(chǎn)成本。
[0014] 如果能夠有效地提高加熱效率，同時有選擇的進行局域性加熱，就可W簡化工藝， 縮短熱處理時間，降低能量的消耗，削減磁體的生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的第一目的是提供一種稀±永磁體。
[0016] 本發(fā)明的第二目的是提供一種稀±永磁體的制備方法。
[0017] 為了實現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明提供一種稀±永磁體，所述材料由磁體表面沿磁 場取向方向至磁體內(nèi)部5 y m~100 y m深度存在重稀±元素體積擴散現(xiàn)象，形成體積擴散 層區(qū)；將體積擴散區(qū)劃分為體積10 * 100 * Sum的磁體單元，體積擴散層內(nèi)各個位置磁體 單元的重稀±元素的濃度差在〇.5at% W下。本發(fā)明中，at%為原子數(shù)百分含量。
[0018] 本發(fā)明如上所述的稀±永磁體，優(yōu)選地，所述重稀±元素為化和/或Dy。
[0019] 本發(fā)明如上所述的稀±永磁體，優(yōu)選地，在磁體的體積擴散區(qū)和內(nèi)部磁體之間 存在晶界擴散區(qū)，所述內(nèi)部磁體中重稀±含量與未擴散前磁體中重稀±含量差不大于 0. lat% ;所述晶界擴散區(qū)中至少有70%數(shù)量的晶粒具有殼-忍結(jié)構，其中所述忍部重稀± 元素的含量低于所述殼部重稀上元素的含量，二者至少相差Iat %，優(yōu)選相差1~4at %。所 述磁體由外至內(nèi)依次為體積擴散區(qū)、晶界擴散區(qū)和內(nèi)部磁體。
[0020] 為了實現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明提供一種如上所述稀±永磁體的制備方法，包括 W下步驟：
[0021] 步驟1，制備出毛巧磁體；
[0022] 步驟2,制備重稀±源漿料：將重稀±元素金屬的粉末、含有重稀±元素的合金、 含有重稀±元素的固溶體、含有重稀±元素的化合物的任意一種或一種W上，與有機溶劑 混合均勻制成重稀±源漿料；
[0023] 步驟3,將重稀±源漿料涂覆到毛巧磁體的至少一個表面上形成涂覆層；
[0024] 步驟4,微波熱處理：對涂覆后的毛巧磁體在真空條件下進行微波熱處理；熱處理 溫度為650°C~1000°C，保溫時間為1分鐘~60分鐘。
[00巧]本發(fā)明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，在步驟4之后還包括步驟5， 對步驟4微波熱處理后獲得的毛巧磁體進行常規(guī)熱處理，常規(guī)熱處理的溫度為400°C~ 600 °C，保溫時間為60分鐘~300分鐘。
[0026] 本發(fā)明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，所述毛巧磁體在最小厚度方 向上，厚度不超過10mm。
[0027] 本發(fā)明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，所述重稀±元素包括但不限 于Dy、化和化；所述重稀±元素的金屬粉末中至少含有一種重稀±元素，粉末平均顆粒度 為 1 Jim ~100 Ji m。
[0028] 本發(fā)明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，含有重稀±元素的化合物包 括：稀±金屬的氨化物、稀±金屬的氣化物、稀±金屬的氧化物、稀±金屬的硝酸鹽水合物 中的至少一種。
[0029] 本發(fā)明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，含有重稀±元素的合金表示 為Ra-Mb或者表示為R JA;
[0030] 其中R選自重稀±元素中的至少一種；M選自Al、Si、C、P、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、 化、6日、66、2'、佩、]?〇、4旨、111、511、訊、冊、1'日、胖、？6和81中的至少一種元素，1'是選自化和 Co中的至少一種；
[003。 a和b ;x，y和Z為對應元素的原子百分數(shù)，并且：15<b《99,余量為a ;5《x《85， 15<z《95,余量為y，并且y大于0。
[0032] 本發(fā)明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，所述有機溶劑為醇類、醋類和 燒控中的至少一種。
[0033] 本發(fā)明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，所述涂覆層的厚度小于或等 于 0. 5mm。
[0034] 本發(fā)明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，在步驟3之前，還包括對毛巧 磁體進行表面處理的步驟，W清除表面的氧化層。
[0035] 本發(fā)明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，在步驟3之后，還包括對涂覆 后的毛巧磁體進行干燥揮發(fā)處理的步驟，W去除涂覆層中的有機溶劑。優(yōu)選地，干燥揮發(fā)處 理的步驟中，干燥溫度為20°C~200°C，干燥時間至少為1分鐘。
[0036] 本發(fā)明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，，步驟5完成后，采取快速冷 卻或隨爐冷卻的方式將毛巧磁體冷卻至l〇〇°C W下，然后對毛巧磁體進行表面處理，W去除 毛巧磁體表面的涂覆層。
[0037] 本發(fā)明的有益效果是：
[0038] 本發(fā)明在不影響產(chǎn)品剩磁化和最大磁能積度H)max的前提下，提高燒結(jié)欽鐵棚磁 體的內(nèi)稟矯頑力化j，并且能夠有效地提高加熱效率，縮短熱處理時間，降低能量的消耗，削 減磁體的生產(chǎn)成本。
[0039] 本發(fā)明通過將微波熱處理與晶界熱擴散相結(jié)合，通過改善晶界的邊界特征及其與 主相晶粒的相互作用，提高主相晶粒表面層的磁晶各向異性場，進而提高燒結(jié)欽鐵棚磁體 的內(nèi)稟矯頑力化j，同時，對剩磁化和最大磁能積度H)max影響很小。
[0040] 傳統(tǒng)工藝在進行晶界熱擴散時所采用的常規(guī)熱源加熱，加熱主要機制為福射和傳 導，加熱從外向內(nèi)進行，加熱時間長；本發(fā)明中在進行晶界熱擴散時，采用的加熱方式為冷 源加熱，主要利用微波與樣品作用產(chǎn)生吸波效果，并通過調(diào)節(jié)微波發(fā)射頻率，可W使趨膚深 度與擴散深度相匹配。進而將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，實現(xiàn)加熱的目的，屬于體加熱范疇，運種 方式具有加熱速度快、加熱均勻的特點。而且近期的研究表明，在某些化學反應中采用微波 加熱技術，可W有效降低化學反應活化能，從而降低化學反應的溫度，并提高化學反應的速 度，屬于活化熱處理的一種。因此，擴散時間較常規(guī)熱源加熱而言大為減少。
【附圖說明】
[0041] 圖1為電磁波波譜圖；
[004引圖2為實施例1及對比例1-1、1-2、1-3中磁體的退磁曲線；
[0043] 圖3為實施例2及對比例2-1、2-2、2-3中磁體的退磁曲線；
[0044] 圖4a為實施例1磁體拋光截面邊緣處的背散射照片；圖4b為對比例1-1磁體拋 光截面邊緣處的背散射照片；
[0045] 圖5a為實施例2磁體拋光截面邊緣處的背散射照片；圖b為對比例2-1磁體拋光 截面邊緣處的背散射照片；
[0046] 圖6a為實施例1磁體拋光截面邊緣處能譜分析；
[0047] 圖化為為實施例1磁體拋光截面邊緣處的區(qū)域特征電鏡照片；
[004引圖7為對比例1-1磁體拋光截面邊緣處能譜分析。
【具體實施方式】
[0049] 下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明的實施方案進行詳細描述，實施例中未注明具體條件 者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可W 通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0050] 本發(fā)明是通過將微波熱處理工藝與晶界熱擴散技術相結(jié)合，通過改善晶界特性及 其與主相晶粒的相互作用，提高主相晶粒表面層的磁晶各向異性場，進而在幾乎不降低剩 磁及磁能積的前提下提高燒結(jié)欽鐵棚磁體的內(nèi)稟矯頑力。
[0051] 微波是介于無線電波與紅外線之間的電磁波，波長Imm~Im,頻率為 300MHZ-300GHZ (由于微波的頻率很高，也叫做超高頻電磁波），如圖1所示。微波與其它波 段的電磁波相比，具有波長短、頻率高、穿透能力強、量子特性明顯等特點。其波長范圍與地 球上的一般物體的尺寸相比處于同一個數(shù)量級或更小，與其它可見光一樣（除激光外），微 波是極化和相干波，遵循光的物理定律，它與物質(zhì)的相互作用根據(jù)物理性質(zhì)不同，可W被透 過、吸收或反射，即具有選擇性。同時，微波具有渡越時間效應、福射效應和趨膚效應。
[0052] 由于微波對于金屬來講存在趨膚效應，因此吸波深度不深，而對于晶界熱擴散而 言，擴散也發(fā)生在樣品表面一定深度（宏觀磁體及單個晶粒），因此，可W通過改變微波發(fā) 射頻率使吸波深度與晶界熱擴散深度相匹配。
[0053] 即使趨膚深度不深，在傳導作用下，被微波加熱的磁體樣品也能夠快速的實現(xiàn)整 體升溫，運就即實現(xiàn)了加熱，又很大程度上避免了未發(fā)生晶界熱擴散的磁體內(nèi)部（宏觀磁 體及單個晶粒）的加熱損失，節(jié)約了能量，降低了成本。
[0054] 對于非金屬材料的燒結(jié)，如在陶瓷燒結(jié)領域，微波加熱的應用已經(jīng)比較廣泛，運些 嘗試和應用主要是利用了微波熱處理的活化機理和體積效應W及某些材料的高的吸波效 率。然而，對于近實密度的金屬塊體材料而言，由于存在吸波趨膚效應，大量微波被反射，作 用深度不足，塊體內(nèi)部存在明顯的溫度梯度，所W，傳統(tǒng)的技術思維認為微波加熱不能直接 用于傳統(tǒng)意義上的均勻熱處理環(huán)節(jié)。然而，對于本發(fā)明所面臨的晶界熱擴散（GBD)而言，由 于滲透元素是從樣品表面向塊體內(nèi)部移動，所W主要反應在塊體表面發(fā)生，因此，內(nèi)部的高 溫對促進反應并無實質(zhì)性的貢獻，運就為本發(fā)明采用微波熱處理提供了相當?shù)膭?chuàng)新空間。
[0055] 下面，詳細說明本發(fā)明所述稀±永磁體的制備方法的基本過程。
[0056] a,制備出毛巧磁體；所謂常規(guī)工序，通常是：配料-合金烙煉-條帶制備-粉碎制 粉-成形-燒結(jié)，W制備出毛巧磁體。
[0057] 優(yōu)選地，所述毛巧磁體在最小厚度方向上，厚度不超過10mm。
[0058] b，制備重稀±源漿料：將重稀±元素金屬的粉末、含有重稀±元素的合金、含有重 稀±元素的固溶體、含有重稀±元素的化合物、稀±金屬的硝酸鹽水合物的任意一種或一 種W上，與有機溶劑混合均勻制成重稀±源漿料；
[0059] 所述重稀±元素包括但不限于Dy、化和化；所重稀±元素的金屬粉末中至少含有 一種重稀±元素，粉末平均顆粒度為1 y m~100 Ji m。
[0060] 含有重稀±元素的化合物包括：稀±金屬的氨化物、稀±金屬的氣化物、稀±金屬 的氧化物中的至少一種。
[0061] 含有重稀±元素的合金表示為Ra-Mb或者表示為R JyM,;
[0062] 其中R選自重稀±元素中的至少一種；M選自Al、Si、C、P、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、 化、6日、66、2'、佩、]?〇、4旨、111、511、訊、冊、1'日、胖、？6和81中的至少一種元素，1'是選自化和 Co中的至少一種；
[006引 a和b ;x，y和Z為對應元素的原子百分數(shù)，并且：15<b《99,余量為a ;5《x《85， 15<z《95,余量為y，并且y大于0。
[0064] 所述有機溶劑為醇類、醋類和燒控中的至少一種。例如，乙醇、丙醇、乙酸乙醋、正 己燒。
[0065] C，對毛巧磁體進行表面處理，W清除表面的氧化層。
[0066] d，將重稀±源漿料涂覆到毛巧磁體的至少一個表面上形成涂覆層；
[0067] 優(yōu)選地，所述涂覆層的厚度小于或等于0. 5mm。
[0068] e，對涂覆后的毛巧磁體進行干燥揮發(fā)處理，W去除涂覆層中的有機溶劑。更優(yōu)選 地，干燥揮發(fā)處理的步驟中，干燥溫度為20°C~200°C，干燥時間至少為1分鐘。
[0069] f，微波熱處理：對涂覆后的毛巧磁體在真空條件下進行微波熱處理；熱處理溫度 為650°C~1000°C，保溫時間為1分鐘~60分鐘；微波熱處理后，采取快速冷卻或隨爐冷卻 的方式將毛巧磁體冷卻至l〇〇°CW下；
[0070] 優(yōu)選地，微波熱處理過程中，微波頻率為2450 + 50MHZ，功率在0~IOkW之間。在 微波熱處理過程中，通過調(diào)節(jié)微波發(fā)射頻率使趨膚深度與擴散深度相匹配。
[0071] g，對微波熱處理后獲得的毛巧磁體進行常規(guī)熱處理，常規(guī)熱處理的溫度為 400°C~600°C，保溫時間為60分鐘~300分鐘。常規(guī)熱處理后，采取快速冷卻或隨爐冷卻 的方式將毛巧磁體冷卻至l〇〇°C W下。
[0072] h，對毛巧磁體進行表面處理，W去除毛巧磁體表面的涂覆層。
[0073] W上步驟，可W根據(jù)具體的工作環(huán)境或要求，做出適當?shù)恼{(diào)整或者改變。
[0074] 實施例1
[0075] 采取常規(guī)工序但不包括回火處理步驟制備燒結(jié)欽鐵棚毛巧磁體，磁體成分 (wt.%)為（PrNd)3o.日Alo.2日COl.oCuo.lGao.lFebalBo.g7，磁體尺寸。7mmX3.3mm，取向方向與軸向 平行。
[007引將5g平均粒度為5 ii m的化化粉末與20ml無水乙醇攬拌，形成漿料。
[0077] 采用薩涂的方式將磁體表面均勻涂覆漿料，磁體上下端面的涂覆厚度為0.2mm。將 樣品放入真空環(huán)境中進行常溫脫醇處理30分鐘；
[0078] 然后對表面涂有漿料的磁體進行兩級熱處理。
[0079] 第一級是將表面涂有漿料的磁體放入真空微波處理爐內(nèi)進行微波加熱處理，微波 頻率2450MHz，加熱溫度設定為920°C，保溫3min，保溫完成后停止微波發(fā)射；
[0080] 采用風冷方式進行樣品冷卻，至樣品溫度低于100°C后，取出樣品。
[0081] 然后進行第二級熱處理，將一級熱處理后的樣品放入常規(guī)真空熱源加熱爐內(nèi)進行 480°C真空熱處理150分鐘，然后采用隨爐或風冷方式將樣品冷卻至100°C-下，將磁體取 出；
[0082] 采用機加工方式將磁體表面殘余重稀±源層去掉，進行磁體性能檢測。
[0083] 對比例1-1
[0084] 對比例1-1與實施例1的唯一區(qū)別是第一級熱處理采用常規(guī)熱源加熱，保溫120 分鐘。
[00財 對比例1-2
[0086] 對比例1-2與對比例1-1的區(qū)別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0087] 對比例1-3
[008引對比例1-3與實施例1的區(qū)別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0089] 表1實施例1與對比例1的磁性能
[0090]
[0091] 注：Hk刃當磁體磁感強度等十90 %剩磁時的外加磁場值。
[009引 實施例2
[0093] 準備常規(guī)工序但不包括回火處理步驟制備燒結(jié)欽鐵棚毛巧磁體，磁體成分 (wt.%)為（PrNd)3o.日Alo.2日COl.oCuo.lGao.lFebalBo.g7，磁體尺寸。7mmX3.3mm，取向方向與軸向 平行。
[0094] 將5g粒度為5 y m的DyFs粉末與20ml無水乙醇攬拌，形成漿料。
[0095] 采用薩涂的方式將磁體表面均勻涂覆漿料，樣品兩個端面的涂覆厚度為0. 15mm。
[0096] 將樣品放在開放環(huán)境中進行常溫脫醇處理120分鐘；
[0097] 然后對表面涂有漿料的磁體進行兩級熱處理；
[0098] 第一級是將表面涂有漿料的磁體放入真空微波處理爐內(nèi)進行微波加熱處理，發(fā)射 功率2450MHz，加熱溫度設定為900°C，保溫3min，保溫完成后停止微波發(fā)射，隨爐冷卻至樣 品溫度低于l〇〇°C后，取出樣品。
[0099] 然后進行第二級熱處理，將一級熱處理后的樣品放入常規(guī)真空熱源加熱爐內(nèi)進行 490°C真空熱處理160分鐘，然后采用隨爐或風冷方式將樣品冷卻至IOCTCW下，將磁體取 出；
[0100] 采用機加工方式將磁體表面殘余重稀±源層去掉，進行磁體性能檢測。
[0101] 對比例2-1
[0102] 對比例2-1與實施例2的唯一區(qū)別是第一級熱處理采用常規(guī)熱源加熱，保溫150 分鐘。
[0103] 對比例2-2
[0104] 對比例2-2與對比例2-1的區(qū)別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0105] 對比例2-3
[0106] 對比例2-3與實施2的區(qū)別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0107] 表2實施例2與對比例2的磁性能 [010 引
[010引 往化刃當磁體磁感強巧導十90 %剩磁町的外加磁場但。
[0110] 實施例3
[0111] 采取常規(guī)工序（但不包括回火處理步驟）制備燒結(jié)欽鐵棚毛巧磁體，磁體成分 (wt.%)為（PrNd)3o.日Alo.2日COl.oCuo.lGao.lFebalBo.g7，磁體尺寸。7mmX3.3mm，取向方向與軸向 平行。
[0112] 將5克50wt%氧化鋪、30wt%具有Mg化2型結(jié)構的金屬間化合物（其成分為2% Ce-22 % Nd-16 % Dy-15 % 化-2 % Ho-40. 8 % 化-1 % Co-O. 1 % Cu-O. 5 % Ni-O. 2 % Ga-O. 2 % 化-0. 2% Ti)和20wt%六水硝酸鋪的混合粉末與20ml無水乙醇攬拌，形成漿料。
[0113] 采用薩涂的方式將磁體表面均勻涂覆漿料，磁體上下端面的涂覆厚度優(yōu)選為 0. 2mm ;將樣品放入真空環(huán)境中，進行常溫脫醇處理30分鐘；
[0114] 之后，對表面涂有漿料的磁體進行兩級熱處理：
[0115] 第一級熱處理，是將表面涂有漿料的磁體放入真空微波處理爐內(nèi)進行微波加熱處 理，微波頻率2450MHz，加熱溫度設定為900°C，保溫3min，保溫完成后停止微波發(fā)射，
[0116] 采用風冷方式進行樣品冷卻，至樣品溫度低于100°C后，取出樣品。
[0117] 然后，進行第二級熱處理，將一級熱處理后的樣品放入常規(guī)真空熱源加熱爐內(nèi)進 行480°C真空熱處理150分鐘，然后采用隨爐或風冷方式將樣品冷卻至100°C-下，將磁體 取出，
[0118] 采用機加工方式將磁體表面殘余重稀±源層去掉，便于進行磁體性能檢測。
[0119] 對比例3-1
[0120] 對比例3-1與實施例3的唯一區(qū)別是第一級熱處理采用常規(guī)熱源加熱，保溫120 分鐘。
[0121] 對比例3-2
[0122] 對比例3-2與對比例3-1的區(qū)別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0123] 對比例3-3
[0124] 對比例3-3與實施例3的區(qū)別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0125] 表3實施例3與第S組對比例的磁性能
[0126]
[0127]
[012引 注：Hk刃當磁體磁感強巧導十90 %剩磁町的外加磁場但。
[0129] 實施例4
[0130] 采取常規(guī)工序（但不包括回火處理步驟）制備燒結(jié)欽鐵棚毛巧磁體，磁體成分 (wt. %)為（PrNd)3〇.5Al〇.25C〇i.(AiaiGaaiFebaiB〇.g7,磁體尺寸。7mmX3. 3mm，取向方向與軸向 平行。
[0131] 將5g平均粒度為15 Jim的60wt%氧化鋪、20wt%五水硝酸鐵和20wt% DyHx的混 合粉末與20ml無水乙醇攬拌，形成漿料。
[0132] 采用薩涂的方式將磁體表面均勻涂覆漿料，磁體上下端面的涂覆厚度優(yōu)選為 0. 2mm ;將樣品放入真空環(huán)境中，進行常溫脫醇處理30分鐘；
[0133] 之后，對表面涂有漿料的磁體進行兩級熱處理：
[0134] 第一級熱處理，是將表面涂有漿料的磁體放入真空微波處理爐內(nèi)進行微波加熱處 理，微波頻率2450MHz，加熱溫度設定為920°C，保溫3min，保溫完成后停止微波發(fā)射，
[0135] 采用風冷方式進行樣品冷卻，至樣品溫度低于100°C后，取出樣品。
[0136] 然后，進行第二級熱處理，將一級熱處理后的樣品放入常規(guī)真空熱源加熱爐內(nèi)進 行500°C真空熱處理150分鐘，然后采用隨爐或風冷方式將樣品冷卻至100°C-下，將磁體 取出，
[0137] 采用機加工方式將磁體表面殘余重稀±源層去掉，便于進行磁體性能檢測。
[0138] 對比例4-1
[0139] 對比例4-1與實施例4的唯一區(qū)別是第一級熱處理采用常規(guī)熱源加熱，保溫115 分鐘。
[0140] 對比例4-2
[0141] 對比例4-2與對比例4-1的區(qū)別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[014引 對比例4-3
[0143] 對比例4-3與實施例4的區(qū)別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0144] 表4實施例4與第四組對比例的磁性能
[0145]
[0146] 注：Hk為當磁體磁感強度等于90 %剩磁時的外加磁場值。
[0147] 實施例5
[0148] 采取常規(guī)工序（但不包括回火處理步驟）制備燒結(jié)欽鐵棚毛巧磁體，磁體成分 (wt.%)為（PrNd)3o.日Alo.2日COl.oCuo.lGao.lFebalBo.g7，磁體尺寸。7mmX3.3mm，取向方向與軸向 平行。
[0149] 將5g平均粒度為5 y m的60wt % Dy化和40wt % PrNdHx混合粉末與20ml無水乙 醇攬拌，形成漿料。
[0150] 采用薩涂的方式將磁體表面均勻涂覆漿料，磁體上下端面的涂覆厚度優(yōu)選為 0. 2mm ;將樣品放入真空環(huán)境中，進行常溫脫醇處理30分鐘；
[0151] 之后，對表面涂有漿料的磁體進行兩級熱處理：
[0152] 第一級熱處理，是將表面涂有漿料的磁體放入真空微波處理爐內(nèi)進行微波加熱處 理，微波頻率2450MHz，加熱溫度設定為910°C，保溫3min，保溫完成后停止微波發(fā)射，
[0153] 采用風冷方式進行樣品冷卻，至樣品溫度低于100°C后，取出樣品。
[0154] 然后，進行第二級熱處理，將一級熱處理后的樣品放入常規(guī)真空熱源加熱爐內(nèi)進 行480°C真空熱處理150分鐘，然后采用隨爐或風冷方式將樣品冷卻至100°C-下，將磁體 取出，
[0155] 采用機加工方式將磁體表面殘余重稀±源層去掉，便于進行磁體性能檢測。
[0156] 對比例5-1
[0157] 對比例5-1與實施例5的唯一區(qū)別是第一級熱處理采用常規(guī)熱源加熱，保溫150 分鐘。
[015引 對比例5-2
[0159] 對比例5-2與對比例5-1的區(qū)別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0160] 對比例5-3
[0161] 對比例5-3與實施例5的區(qū)別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0162] 表5實施例5與第五組對比例的磁性能
[0163]
[0164] 江：Hk刃a悅悅W西獨設守了 yu
紘叫的條:切1且。
[0165] 本發(fā)明通過將微波熱處理與晶界熱擴散相結(jié)合，通過改善晶界特征及其與主相晶 粒的相互作用，提高主相晶粒表面層的磁晶各向異性場，進而提高燒結(jié)欽鐵棚磁體的內(nèi)稟 矯頑力化j，同時，對剩磁化和最大磁能積度H)max影響很小。
[0166] 圖2中的退磁曲線是表1中的經(jīng)過微波擴散處理、熱處理后樣品磁性能與燒結(jié)態(tài) 樣品的性能比較，通過圖2的結(jié)果說明經(jīng)過微波處理后產(chǎn)品磁性能的提高。其中，圖2種的 "燒結(jié)態(tài)樣品"是指步驟1制備完成后的磁體。
[0167] 圖3中的退磁曲線是表2中的經(jīng)過微波擴散處理、熱處理后樣品磁性能與燒結(jié)態(tài) 樣品的性能比較，通過圖3的結(jié)果說明經(jīng)過微波處理后產(chǎn)品磁性能的提高。其中，圖3種的 "燒結(jié)態(tài)樣品"是指步驟1制備完成后的磁體。
[016引表1列出了實施例1、對比例1-1、對比例1-2和對比例1-3磁體的磁性能。其中：
[0169] 實施例1采用了本發(fā)明中的方法，W化-化作為重稀±原材料，采用微波加熱技術 進行重稀±元素的晶界熱擴散，
[0170] 而對比例1-1則采用了常規(guī)的加熱方法進行了相同材料的擴散。
[0171] 對比例1-2和對比例1-3都是對未進行表面涂覆的原始燒結(jié)樣品進行的同步熱處 理對比樣，對比例1-2與對比例1-1的熱處理工序一致，對比例1-3與實施例1的熱處理工 序一致。
[0172] 從表1中展示的數(shù)據(jù)可W看出，對于未涂覆的燒結(jié)態(tài)樣品，無論經(jīng)過微波處理（對 比例1-3)還是常規(guī)熱處理（對比例1-2)，其磁性能基本相同。而對于經(jīng)過表面重稀±源 涂覆的燒結(jié)態(tài)樣品，經(jīng)過微波熱處理后，其矯頑力較沒有涂覆的樣品提高了 3.化Oe左右， 而且剩磁基本沒有變化，雖然矯頑力提高效果不如對比例1-1，但是由于保溫時間只有3分 鐘，遠遠小于對比例1-1的保溫時間，因此存在明顯的工業(yè)應用價值。
[0173] 從圖4a的顯微結(jié)構照片看，在實施例1的樣品邊緣位置化元素滲透效果明顯， 擴散量明顯大于對比例1-1樣品（圖4b)。圖6a中區(qū)域1為經(jīng)過微波擴散處理后的實施 1樣品表面殘留的涂覆層，由于微波源使用功率偏高，實施例1樣品邊緣沿磁體取向深度方 向存在體積擴散區(qū)，厚度約為70 y m，從圖6a中區(qū)域2和3的能譜分析結(jié)果看，此區(qū)域中化 的含量分別為8at%和7. 5at%，二者相差0. 5at%，可見體積擴散區(qū)內(nèi)擴散的重稀±元素 濃度差較小。當檢測深度提高到100-200 ym時（圖6a的區(qū)域4和5)，化的含量分別為 2.19曰*%和0.45曰*%。區(qū)域4和5中70%^上晶粒體現(xiàn)出明顯的殼-忍結(jié)構。檢測深度 超過350 ym后，如圖6a的區(qū)域6,則很難檢測到明顯的化含量。圖化標示出了實施I中 樣品體積擴散區(qū)和晶界擴散區(qū)的范圍。
[0174] 而對比例1-1的體積擴散深度則較實施例1小，大概為25 ym，當檢測深度超過 200 ym后，則很難檢測到明顯的化含量（圖7)。說明在相同最高熱處理溫度的條件下，由 于微波熱處理的活化作用，擴散反應的效果更佳明顯。圖7中未看到明顯的體積擴散區(qū)。 [01巧]通過改變微波的發(fā)射功率、頻率及熱處理溫度、保溫時間，可W對擴散后磁體內(nèi)部 的顯微結(jié)構及磁性能進行調(diào)整。
[0176] 表2列出了實施例2、對比例2-1、對比例2-2和對比例2-3磁體的磁性能，其中：
[0177] 實施例2采用了本發(fā)明中的方法，W Dy-F作為重稀±源材料，采用微波加熱技術 進行重稀±元素的晶界熱擴散，
[017引而對比例2-1則采用了常規(guī)的加熱方法進行了相同材料的擴散。
[0179] 對比例2-2和對比例2-3都是對未進行表面涂覆的原始燒結(jié)樣品進行的同步熱處 理對比樣，對比例2-2與對比例2-1的熱處理工序一致，對比例2-3與實施例2的熱處理工 序一致。
[0180] 從表2中展示的數(shù)據(jù)可W看出，對于未涂覆的燒結(jié)態(tài)樣品，無論經(jīng)過微波處理（對 比例2-3)還是常規(guī)熱處理（對比例2-2)，其磁性能基本相同。
[0181] 而對于經(jīng)過表面重稀±源涂覆的燒結(jié)態(tài)樣品，經(jīng)過微波熱處理后，其矯頑力較沒 有涂覆的樣品提高了 2.化Oe左右，而且剩磁基本沒有變化，雖然矯頑力提高效果不如對比 例2-1，但是由于保溫時間只有3分鐘，遠遠小于對比例1的保溫時間，因此存在明顯的工業(yè) 應用價值。
[0182] 從圖5a的顯微結(jié)構照片看，在實施例2的樣品邊緣位置Dy元素滲透效果明顯，與 對比例2-1樣品（圖5b)相當，由此可W得知，可W通過微波加熱溫度和加熱時間調(diào)整，對 樣品的性能進行優(yōu)化。
[0183] W上實施例僅為本發(fā)明的示例性實施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍 由權利要求書限定。本領域技術人員可W在本發(fā)明的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各 種修改或等同替換，運種修改或等同替換也應視為落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1. 一種稀土永磁體，其特征在于，所述材料由磁體表面沿磁場取向方向至磁體內(nèi)部 5 μ m~100 μ m深度存在重稀土元素體積擴散現(xiàn)象，形成體積擴散層區(qū)；將體積擴散區(qū)劃分 為體積10 * 100 * 5um的磁體單元，體積擴散層內(nèi)各個位置磁體單元的重稀土元素的濃度 差在0· 5at%以下。2. 根據(jù)權利要求2所述的稀土永磁體，其特征在于，重稀土元素為Tb和/或Dy。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的稀土永磁體，其特征在于，在磁體的體積擴散區(qū)和內(nèi)部磁 體之間存在晶界擴散區(qū)；所述內(nèi)部磁體中重稀土含量與未擴散前磁體中重稀土含量差不大 于0. lat %;所述晶界擴散區(qū)中至少有70 %數(shù)量的晶粒具有殼-芯結(jié)構，其中所述芯部重稀 土元素的含量低于所述殼部重稀土元素的含量，二者至少相差lat %。4. 權利要求1-3任一項所述稀土永磁體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，制備出毛坯磁體； 步驟2,制備重稀土源漿料：將重稀土元素金屬的粉末、含有重稀土元素的合金、含有 重稀土元素的固溶體、含有重稀土元素的化合物的任意一種或一種以上，與有機溶劑混合 均勻制成重稀土源漿料； 步驟3,將重稀土源漿料涂覆到毛坯磁體的至少一個表面上形成涂覆層； 步驟4,微波熱處理：對涂覆后的毛坯磁體在真空條件下進行微波熱處理；熱處理溫度 為650°C~1000°C，保溫時間為1分鐘~60分鐘。5. 根據(jù)權利要求1所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，在步驟4之后還包 括步驟5,對步驟4微波熱處理后獲得的毛坯磁體進行常規(guī)熱處理，常規(guī)熱處理的溫度為 400 °C~600 °C，保溫時間為60分鐘~300分鐘。6. 根據(jù)權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，所述毛坯磁體在最 小厚度方向上，厚度不超過l〇mm。7. 根據(jù)權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，所述重稀土元素包 括但不限于Dy、Tb和Ho ;所述重稀土元素的金屬粉末中至少含有一種重稀土元素，粉末平 均顆粒度為1 μ m~100 μ m。8. 根據(jù)權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，含有重稀土元素的 化合物包括：稀土金屬的氫化物、稀土金屬的氟化物、稀土金屬的氧化物、稀土金屬的硝酸 鹽水合物中的至少一種。9. 根據(jù)權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，含有重稀土元素的 合金表示為Ra_M b或者表示為RxTyMz; 其中R選自重稀土元素中的至少一種；Μ選自Al、Si、C、P、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、 6〇、2廠他、]?〇、厶8、111、511、513、!^、了3、￥、？13和祀中的至少一種元素，1'是選自卩6和(：〇中 的至少一種； a和b ;x，y和z為對應元素的原子百分數(shù)，并且：15〈b彡99,余量為a ;5彡X彡85， 15〈z < 95,余量為y，并且y大于0。10. 根據(jù)權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑為 醇類、酯類和烷烴中的至少一種。11. 根據(jù)權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，所述涂覆層的厚 度小于或等于0. 5mm。12. 根據(jù)權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，在步驟3之前，還 包括對毛坯磁體進行表面處理的步驟，以清除表面的氧化層。13. 根據(jù)權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，在步驟3之后，還 包括對涂覆后的毛坯磁體進行干燥揮發(fā)處理的步驟，以去除涂覆層中的有機溶劑。14. 根據(jù)權利要求13所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，干燥揮發(fā)處理的步 驟中，干燥溫度為20°C~200°C，干燥時間至少為1分鐘。15. 根據(jù)權利要求5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，步驟5完成后，采取快 速冷卻或隨爐冷卻的方式將毛坯磁體冷卻至l〇〇°C以下，然后對毛坯磁體進行表面處理，以 去除毛坯磁體表面的涂覆層。
【文檔編號】H01F41/02GK105845301SQ201510498280
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年8月13日
【發(fā)明人】陳治安, 鈕萼, 朱偉, 陳風華, 何葉青, 饒曉雷, 胡伯平, 王浩頡
【申請人】北京中科三環(huán)高技術股份有限公司