一種高矯頑力納米晶熱壓磁體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料制造領(lǐng)域，尤其涉及一種納米晶熱壓磁體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釹鐵硼磁體由于其優(yōu)異的磁性能，包括高矯頑力，高剩磁和高磁能積，在信息通訊、醫(yī)療設(shè)備、交通運(yùn)輸、儀器儀表等方面有著廣泛的用途，成為促進(jìn)各種高新技術(shù)與新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及社會(huì)進(jìn)步的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一。
[0003]HDDR(hydrogenat1n-disproport1nat1n-desorpt1n-recombinat1n,簡(jiǎn)稱(chēng)HDDR工藝是一種制備納米晶釹鐵硼各向異性磁粉的方法，通過(guò)熱壓工藝能獲得具有優(yōu)異磁性能的各向異性磁體，其具有良好的抗腐蝕性、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能，并可加工成精確尺寸，在信息、通訊、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域有著廣闊的利用前景。
[0004]由于用于熱壓的HDDR磁粉的晶粒約為300納米，接近于釹鐵硼的單疇尺寸，根據(jù)理論研究，該種尺寸的欽鐵砸晶粒應(yīng)具有較聞的矯頑力。已有研究表明，HDDR磁粉的晶界相較為缺失，直接導(dǎo)致相鄰晶粒間發(fā)生磁耦合作用，從而使磁粉的矯頑力沒(méi)有達(dá)到理論預(yù)期。因此，HDDR納米晶熱壓磁體的矯頑力也處于較低的水平，影響了其溫度穩(wěn)定性，使得該種納米晶磁體的應(yīng)用范圍受到限制。
[0005]因此，本領(lǐng)域需要提供一種具有高矯頑力、具有較佳的溫度穩(wěn)定性的HDDR納米晶熱壓磁體及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種具有高矯頑力、具有較佳的溫度穩(wěn)定性的HDDR納米晶熱壓磁體及其制備方法。
[0007]本發(fā)明的第一方面，提供一種磁體，所述磁體的通式為REaMbFeeBd,其中，
[0008]RE為Pr、Nd、Tb或Dy的一種或兩種以上；
[0009]M為Cu、Ga、Al、Nb或Co中的一種或兩種以上；
[0010]28 彡 a 彡 32;
[0011]0<b<7.3 ；
[0012]0〈d〈l.1 ；
[0013]c=100-a-b_d。
[0014]在另一優(yōu)選例中，所述磁體的晶粒尺寸為250納米至700納米。本發(fā)明中，采用掃描電子顯微鏡觀察磁體，選取其中25個(gè)晶粒測(cè)量粒徑，取平均值的得到晶粒尺寸。
[0015]在另一優(yōu)選例中，28彡 a 彡 32 ；4<b<7.3 ；0.5〈d〈l.1 ;c=100-a-b_d。
[0016]在另一優(yōu)選例中，30彡 a 彡 32 ；6<b<7.3 ；0.7〈d〈l.1 ;c=100-a-b_d。
[0017]在另一優(yōu)選例中，HDDR納米晶熱壓磁體呈一定各向異性特征。
[0018]本發(fā)明的第二方面，提供第一方面所述的磁體的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0019]a)對(duì)通式為REeMfFegBh的HDDR納米晶熱壓磁體作表面光潔處理；
[0020]b)采用REiMj合金的粉末包裹步驟a)得到的表面光潔的HDDR納米晶熱壓磁體形成復(fù)合物；
[0021]c)將步驟b)得到的復(fù)合物進(jìn)行真空熱處理，時(shí)間為1-5小時(shí)得到合金；
[0022]d)將步驟c)得到的合金進(jìn)行切割得到所述的磁體；
[0023]其中，28彡 e 彡 32;
[0024]0<f<7.2 ；
[0025]0〈h〈l.1 ；
[0026]g=100-e-f-h ；
[0027]RE為Pr、Nd、Tb或Dy的一種或兩種以上；
[0028]M為Cu、Ga、Al、Nb或Co中的一種或兩種以上；
[0029]50 彡 i 彡 90 ;
[0030]10 彡 j 彡 50。
[0031]在另一優(yōu)選例中，28彡 e 彡 32 ；4<f<7.2 ;0〈h〈l.1 ;g=100_e-f-h。
[0032]在另一優(yōu)選例中，30彡 e 彡 32 ；5<f<6.8 ；0.8〈h〈l.1 ;g=100_e-f-h。
[0033]在另一優(yōu)選例中，60彡i彡90 ; 10彡j彡40。
[0034]在另一優(yōu)選例中，i+j=100。
[0035]在另一優(yōu)選例中，所述通式為REeMfFegBh的HDDR納米晶熱壓磁體為圓柱狀，e、f、g和h的定義如前所述。
[0036]在另一優(yōu)選例中，所述RE%合金的粉末均勻包裹在步驟a)得到的表面光潔的HDDR納米晶熱壓磁體的表面，i和j的定義如前所述。兩者間具有良好的接觸。
[0037]在另一優(yōu)選例中，所述通式為REeMfFegBh的HDDR納米晶熱壓磁體采用以下步驟制備:
[0038]a’ )熔煉通式為REeMfFegBh的鑄錠或速凝合金；
[0039]b’ )將步驟a’ )得到的所述鑄錠或速凝合金在氬氣氣氛下進(jìn)行熱處理；
[0040]c’ )將步驟b’ )得到的熱處理后的鑄錠或速凝合金進(jìn)行破碎得到合金粉末；
[0041]d’ )將步驟c’ )得到的合金粉末進(jìn)行氫壓處理、磁場(chǎng)取向成型及等靜壓處理后的得到磁體毛坯；
[0042]e’)將步驟d’)得到的磁體毛坯進(jìn)行熱壓處理得到所述HDDR納米晶熱壓磁體，其中，
[0043]e、f、g和h的定義如前所述。
[0044]在另一優(yōu)選例中，所述通式為REeMfFegBh的HDDR納米晶熱壓磁體的制備方法，包括如下步驟:
[0045](I)將稀土過(guò)渡金屬間化合物通過(guò)氫化-歧化-脫氫-再結(jié)合反應(yīng)(HDDR)制備出高矯頑力的各向異性納米晶磁粉；
[0046](2)將步驟(I)得到的納米晶磁粉在磁場(chǎng)中取向成型得到磁體毛坯；
[0047](3)將步驟(2)得到的毛坯裝入熱壓模具，通過(guò)在高溫下加壓并保持若干分鐘，得到HDDR納米晶熱壓磁體。
[0048]在另一優(yōu)選例中，所述各向異性納米晶磁粉的制備方法，包括如下步驟:
[0049]( I)將一定含量稀土與M及其他元素按照一定配比通過(guò)感應(yīng)熔煉得到鑄錠合金或速凝合金；
[0050](2)將步驟(I)得到的鑄錠合金在950°C至1150°C和氬氣氣氛下熱處理；
[0051](3)將步驟(2)得到的鑄錠合金在有機(jī)溶劑介質(zhì)下使鑄錠粗破碎至小于200微米；
[0052](4)將步驟(3)得到的合金粉末在高溫下與氫氣反應(yīng)，使晶粒保持在250納米至700納米。
[0053]在另一優(yōu)選例中，REiMj合金的粉末采用以下步驟獲得:
[0054]通過(guò)氣流磨或機(jī)械破碎或氫破的方式將RE軋合金破碎至粉末顆粒尺寸小于200微米的REiMj合金的粉末。
[0055]在另一優(yōu)選例中，所述步驟b’)中熱處理的溫度為950_1150°C，較佳的為1050-1150°C。
[0056]在另一優(yōu)選例中，所述步驟c’ )得到的合金粉末的粉末顆粒尺寸小于200微米。
[0057]在另一優(yōu)選例中，所述氫壓處理溫度為750-850°C,氫壓為10_150kPa,經(jīng)氫壓處理后合金粉末的晶粒為250-700納米。
[0058]在另一優(yōu)選例中，經(jīng)氫壓處理后合金粉末具有高各向異性。
[0059]在另一優(yōu)選例中，所述步驟e’ )中熱壓處理的溫度為600_850°C。
[0060]在另一優(yōu)選例中，所述步驟c)中真空熱處理的溫度為500-900°C。
[0061]本發(fā)明提到的上述特征，或?qū)嵤├岬降奶卣骺梢匀我饨M合。本案說(shuō)明書(shū)所揭示的所有特征可與任何組合物形式并用，說(shuō)明書(shū)中所揭示的各個(gè)特征，可以被任何提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特別說(shuō)明，所揭示的特征僅為均等或相似特征的一般性例子。
[0062]本發(fā)明的制備方法利用利用稀土合金化合物對(duì)HDDR熱壓磁體進(jìn)行擴(kuò)散熱處理，稀土過(guò)合金化合物進(jìn)入釹鐵硼磁體晶界相，增加了晶界寬度，起到晶粒間去磁耦合作用，從而提高了 HDDR納米晶熱壓磁體矯頑力，并使其具有較好的溫度穩(wěn)定性。
[0063]應(yīng)理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)中，本發(fā)明的上述各技術(shù)特征和在下文(如實(shí)施例)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
【附圖說(shuō)明】
[0064]圖1為實(shí)施例1初始及擴(kuò)散處理的HDDR磁體退磁曲線(xiàn)。
[0065]圖2為實(shí)施例1未擴(kuò)散(a)及經(jīng)過(guò)Nd7QCu3Q60(rC (b)擴(kuò)散處理的HDDR熱壓磁體的背散射圖。
[0066]圖3為實(shí)施例2初始及擴(kuò)散處理的HDDR磁體退磁曲線(xiàn)。
[0067]圖4為實(shí)施例2未擴(kuò)散(a)及經(jīng)過(guò)Dy82Co1860(TC (b)擴(kuò)散處理的HDDR熱壓磁體的背散射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0068]本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過(guò)廣泛而深入地研究，首次意外研發(fā)出一種高矯頑力HDDR納米晶熱壓磁體，其成分為REaMbFeeBd,其中RE為Pr、Nd、Tb或Dy的一種或幾種，M為Cu、Ga、Al、Nb 或 Co 中的一種或幾種，28 彡 a 彡 32、0〈b〈7.3、0〈d〈l.1、c=100-a-b_d。本發(fā)明利用稀土過(guò)合金化合物進(jìn)入釹鐵硼磁體晶界相，增加了晶界寬度，起到晶粒間去磁耦合作用，從而提高了 HDDR納米晶熱壓磁體矯頑力，并使其具有較好的溫度穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，完成了本發(fā)明。
[0069]HDDR 工藝
[0070]HDDR工藝是一種非常有效的生產(chǎn)各向異性NdFeB磁粉的技術(shù)手段。HDDR過(guò)程包括吸氫一歧化一脫氫一再?gòu)?fù)合(hydrogenat1n - disproport1nat1n - desorpt1n -recombinat1n,簡(jiǎn)稱(chēng)HDDR)四個(gè)階段。HDDR過(guò)程的本質(zhì)在于稀土金屬間化合物吸氫并歧化分解，再在隨后的強(qiáng)制脫氫過(guò)程中歧化產(chǎn)物復(fù)合成晶粒細(xì)小的原化合物相，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料晶粒的細(xì)化(平均晶粒尺寸為300nm)，并產(chǎn)生了沿主相C軸方向的晶體結(jié)構(gòu)，從而制備出具有優(yōu)異磁性能和磁各向異性的磁粉。
[0071]本實(shí)施例主要采取稀土合金化合物進(jìn)入HDDR熱壓磁體的晶界相修飾晶界，形成一定厚度的晶界相以對(duì)納米晶粒形成包覆作用，優(yōu)化了晶界結(jié)構(gòu)，起到晶粒間的去磁耦合作用，增加反磁化核的形核場(chǎng)，從而提高矯頑力。
[0072]在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明高矯頑力HDDR納米晶熱壓磁體的制備包括以下步驟:
[0073](I)熔煉成分為REeMfFegBh的鑄錠或速凝合金，較佳的，RE為Pr、Nd、Tb或Dy的一種或幾種，M 為 Cu、Ga、Al、Nb 或 Co 中的一種或幾種，28 ^ e ^ 32 ；0<f<7.2 ;0〈h〈l.1 ；g=100-e-f-h ;較佳地，28 彡 e 彡 32 ；4<f<7 ；0.8〈h〈l.1 ;g=100_e-f-h。
[0074](2)將步驟(I)得到的鑄錠或速凝合金在氬氣保護(hù)下進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，處理溫度?050°C -1150°C，時(shí)間為15-24h，再進(jìn)行盤(pán)磨處理，以汽油作為盤(pán)磨介質(zhì)，得到顆粒尺寸小于200微米的粉末；
[0075](3)將步驟(2)進(jìn)行吸氫-歧化-脫氫-再結(jié)合(HDDR)處理，并經(jīng)高溫脫氫得到HDDR納米晶磁粉；
[0076](4)將步驟(3)得到的HDDR磁粉經(jīng)過(guò)取向成型，并經(jīng)等靜壓后裝入熱壓模具，在真空條件下熱處理致密化得到HDDR納米晶熱壓磁體；
[0077](5)將步驟(4)得到的HDDR熱壓磁體作表面拋光處理，并埋入稀土合金粉末中，在一定溫度下真空處理，處理時(shí)間為1-5小時(shí)；
[0078](6)將步驟(5)得到的合金切割處理，得到磁體。
[0079]本發(fā)明中，采用掃描電子顯微鏡觀察，隨機(jī)選取視野內(nèi)的25個(gè)顆粒，量取顆粒粒徑，取平均值得到粒徑(本文中也稱(chēng)為顆粒尺寸)。
[0080]較佳的，步驟(3)中HDDR的處理溫度為750°C _850°C，氫壓為10kPa_150kPa，時(shí)間為2-6小時(shí)，高真空脫氫壓力為3X10_3Pa。
[0081]較佳的，步驟(4)中，取向磁場(chǎng)強(qiáng)度為2T，取向時(shí)間為5