一種永磁材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種永磁材料的制備方法，尤其是一種以低成本方式獲得矯頑力大幅 度提高、剩磁降低很少的釹鐵硼永磁材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界對(duì)降低能源消耗的日益重視，節(jié)能減排已經(jīng)成為各個(gè)國(guó)家關(guān)注的重點(diǎn)。 與非永磁電機(jī)相比，永磁電機(jī)可以提高能效比，為了降低能耗，在空調(diào)壓縮機(jī)，電動(dòng)汽車混 合動(dòng)力汽車等領(lǐng)域都采用釹鐵硼（Nd-Fe-B)永磁材料來(lái)制作電機(jī)。由于這些電機(jī)工作溫度 較高，所以都要求磁體具有較高的內(nèi)稟矯頑力，并且，為了增加電機(jī)的磁通密度，還要求磁 體具有$父尚的磁能積。
[0003] 采用傳統(tǒng)的釹鐵硼制造工藝很難滿足高磁能積和高內(nèi)稟矯頑力的要求，即使達(dá)到 這樣的要求，也需要使用大量的稀土 Dy和Tb。由于世界上鏑（Dy)和鋱（Tb)的儲(chǔ)量有限， 大量的使用Dy和Tb會(huì)造成磁體的價(jià)格上漲和稀土資源的加速枯竭。
[0004] 為了提高永磁材料性能并減少稀土的用量，業(yè)界做了很多的工作。例如， CN101404195A公開了一種用于制備稀土永磁體的方法，包括：提供由12-17原子％的稀土、 3-15原子％的B、0. 01-11原子％的金屬元素、0? 1-4原子％的0、0? 05-3原子％的C、0. 01-1 原子％的N和余量的Fe組成的燒結(jié)磁體本體，在磁體本體的表面上布置包含另一種稀土的 氧化物、氟化物和/或氟氧化物的粉末，以及在真空中或在惰性氣氛中在燒結(jié)溫度以下的 溫度下熱處理該粉末覆蓋的磁體本體，以使得其他稀土被吸收在磁體本體中。該方法的特 點(diǎn)是使通過(guò)表面布置重稀土的氧化物或氟化物和/或氟氧化物加熱的方法實(shí)現(xiàn)滲透的目 的，該方法的缺點(diǎn)是引入了 0和F等對(duì)磁體有害的物質(zhì)。更重要的是，滲透完成的磁體表面 會(huì)有較多的類似于氧化皮的物質(zhì)，需要進(jìn)行磨加工，造成磁材的浪費(fèi)。
[0005] 又如，CN101506919A公開了一種永磁鐵的制造方法，其不會(huì)使Nd-Fe-B系的燒結(jié) 磁鐵表面惡化，可通過(guò)使Dy高效擴(kuò)散到晶界相中，有效提高磁化及頑磁力，不需要后續(xù)工 序。首先，在處理室內(nèi)把Nd-Fe-B系的燒結(jié)磁鐵和Dy隔一定距離配置。接著，在減壓下把 處理室加熱，使燒結(jié)磁鐵升溫到規(guī)定溫度的同時(shí)使Dy蒸發(fā)，把蒸發(fā)的Dy原子提供到燒結(jié)磁 鐵表面并使之附著。此時(shí)，通過(guò)控制Dy原子對(duì)燒結(jié)磁鐵的供給量，在燒結(jié)磁鐵表面上形成 Dy層之前，使Dy均勻地?cái)U(kuò)散到燒結(jié)磁鐵的晶界相之中。該方法特點(diǎn)是加熱含有重稀土的物 質(zhì)形成蒸汽，缺點(diǎn)是設(shè)備造價(jià)昂貴，蒸發(fā)效率低，實(shí)際對(duì)比的結(jié)果顯示，該方法不如前述方 法增加內(nèi)稟矯頑力（Hej)的效果明顯。
[0006] CN101615459A公開了一種速凝片晶界擴(kuò)散重稀土化合物提高燒結(jié)釹鐵硼永磁性 能的方法，該方法是在燒結(jié)之前進(jìn)行滲透處理，其缺點(diǎn)是當(dāng)滲透后的磁體在高溫?zé)Y(jié)的過(guò) 程中，本來(lái)富集到晶間相的重稀土?xí)U(kuò)散到主相內(nèi)部，造成重稀土的平均化，效果差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種永磁材料的制備方法，該方法能夠顯著提高稀土元素 的滲透均勻度和滲透效率。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的在于提供一種永磁材料的制備方法，其 可以使永磁材料的矯頑力大大提高，但剩磁降低很少。
[0008] 本發(fā)明提供一種永磁材料的制備方法，包括如下工序：
[0009] S2)涂覆工序：將含稀土元素的物質(zhì)涂覆在磁體的表面，其中，所述磁體至少在一 個(gè)方向上的厚度為l〇mm以下；和
[0010] S3)滲透工序，包括如下步驟：
[0011] S3-1)將由涂覆工序S2)得到的磁體置于容器內(nèi)，所述容器具有能夠進(jìn)行抽真空 操作的通道；
[0012] S3-2)通過(guò)所述通道對(duì)所述容器進(jìn)行抽真空操作，直至所述容器的氣壓壓強(qiáng)低于 10Pa ；
[0013] S3-3)在繼續(xù)抽真空的過(guò)程中將所述通道封閉；
[0014] S3-4)對(duì)封閉在所述容器內(nèi)的磁體進(jìn)行熱處理。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法，優(yōu)選地，在涂覆工序S2)中，所述含稀土元素的物質(zhì)選 自：
[0016] al)稀土元素的單質(zhì)；
[0017] a2)含稀土元素的合金；
[0018] a3)含稀土元素的化合物；或
[0019] a4)以上物質(zhì)的混合物。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法，優(yōu)選地，在涂覆工序S2)中，所述稀土元素選自鐠、釹、 釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥中的至少一種。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法，優(yōu)選地，在涂覆工序S2)中，所述磁體至少在一個(gè)方向上 的厚度為5mm以下。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法，優(yōu)選地，在滲透工序S3)中，所述容器和所述通道均為石 英材料，所述通道的內(nèi)徑為3~15mm〇
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法，優(yōu)選地，在步驟S3-1)中，將至少兩個(gè)由涂覆工序S2)得 到的磁體排列整齊，并以各自面積最大的表面為接觸面，在壓力作用下相互緊密接觸，然后 置于所述容器內(nèi)。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法，優(yōu)選地，在步驟S3-1)中，所述壓力作用的壓力為至少 5MPa〇
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法，優(yōu)選地，在步驟S3-2)中，通過(guò)所述通道對(duì)所述容器進(jìn)行 抽真空操作直至所述容器的氣壓壓強(qiáng)低于對(duì)容器抽真空至氣壓壓強(qiáng)低于5Pa;和
[0026] 在步驟S3-4)中，熱處理溫度為600~1200°C;熱處理時(shí)間為0? 5~10小時(shí)。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法，優(yōu)選地，所述制造方法還包括：
[0028]S1)磁體制造工序：制造磁體；和
[0029] S4)時(shí)效處理工序：對(duì)磁體進(jìn)行時(shí)效處理。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法，優(yōu)選地，所述的磁體制造工序S1)包括如下工序：
[0031] S1-1)熔煉工序：對(duì)釹鐵硼磁體原料進(jìn)行熔煉，使熔煉后的釹鐵硼磁體原料形成 母合金，所述母合金的厚度為〇. 01~5mm ;
[0032] S1-2)制粉工序：將由熔煉工序S1-1)得到的母合金破碎成磁粉，所述磁粉的平均 粒度D50為20ym以下；
[0033] S1-3)成型工序：在取向磁場(chǎng)的作用下，將由制粉工序S1-2)得到的磁粉壓制成燒 結(jié)還體，所述還體的密度為3. Og/cm3~5g/cm3;和
[0034] S1-4)燒結(jié)工序：將由成型工序S1-3)得到的燒結(jié)坯體燒結(jié)定型，形成磁體；燒結(jié) 溫度為900~1300°C，燒結(jié)時(shí)間為0.5~10小時(shí)；磁體密度為6.Og/cm3~9.Og/cm3。
[0035] 本發(fā)明通過(guò)在具有特定厚度的磁體的表面涂覆有含稀土元素的物質(zhì)，并將涂覆后 的磁體采用特定的真空處理后，再經(jīng)熱處理和時(shí)效處理后制造釹鐵硼永磁材料。采用本發(fā) 明的制造方法可以使稀土元素滲透均勻且滲透效率高。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā) 明所述的制造方法能夠?qū)崿F(xiàn)稀土元素在磁體中的均勻滲透，從而大幅提高磁體的矯頑力， 但剩磁降低很少。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，由于在磁體的制備工序中不進(jìn)行時(shí) 效處理，從而節(jié)約了制造成本。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限 于此。
[0037] 本發(fā)明所述的"剩磁"，是指飽和磁滯回線上磁場(chǎng)強(qiáng)度為零處所對(duì)應(yīng)的磁通密度的 數(shù)值，通常記作民或I，單位為特斯拉⑴或高斯（Gs)。
[0038] 本發(fā)明所述的"內(nèi)稟矯頑力"，是指從磁體的飽和磁化狀態(tài)，把磁場(chǎng)單調(diào)地減小到 零并反向增加，使其磁化強(qiáng)度沿飽和磁滯回線減小到零時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，通常記作^，或mH。， 單位為奧斯特（〇e)。
[0039] 本發(fā)明所述的"磁能積"，是指退磁曲線上任何一點(diǎn)的磁通密度⑶與相應(yīng)的磁場(chǎng) 強(qiáng)度（H)的乘積，通常記作BH。BH的最大值稱為"最大磁能積"，通常記作（BH)_，單位為高 斯?奧斯特（GOe)。
[0040] 本發(fā)明所述的稀土元素包括但不限于鐠、釹或"重稀土元素"；優(yōu)選為"重稀土元 素"。本發(fā)明所述的"重稀土元素"，又稱為"釔族元素"，包括釔（Y)、釓（Gd)、鋱（Tb)、鏑 (Dy)、鈥（Ho)、鉺（Er)、鎊（Tm)、鐿（Yb)、镥（Lu)等九種元素。
[0041] 本發(fā)明所述的"惰性氣氛"，是指不與釹鐵硼磁體發(fā)生反應(yīng)，并且不影響其磁性的 氣氛。在本發(fā)明中，所述"惰性氣氛"包括由惰性氣體（氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣）形成 的氣氛。
[0042] 本發(fā)明所述的"真空"，是指絕對(duì)真空度；其數(shù)值越小，表示真空度越高。
[0043] 本發(fā)明所述的"平均粒度D50"表示粒度分布曲線中累積分布為50%時(shí)的最大顆 粒的等效直徑。
[0044] 本發(fā)明所述的永磁材料的制造方法包括涂覆工序S2)和滲透工序S3)。優(yōu)選地， 本發(fā)明所述的制造方法還包括磁體制造工序S1)和時(shí)效處理工序S4)，且磁體制造工序S1) 在涂覆工序S2)之前進(jìn)行，時(shí)效處理工序S4)在滲透工序S3)之后進(jìn)行。
[0045] 在本發(fā)明中，所述的磁體可以為燒結(jié)釹鐵硼磁體或者其他磁體，優(yōu)選為燒結(jié)釹鐵 硼磁體。下面以燒結(jié)釹鐵硼磁體為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0046]〈磁體制造工序Sl)>
[0047] 本發(fā)明的磁體制造工序S1)用于制造燒結(jié)釹鐵硼磁體。在本發(fā)明中，磁體制造工 序S1)優(yōu)選包括如下工序：
[0048] S1-1)熔煉工序：對(duì)釹鐵硼磁體原料進(jìn)行熔煉，使熔煉后的釹鐵硼磁體原料形成 母合金；
[0049] S1-2)制粉工序：將由熔煉工序S1-1)得到的母合金破碎成磁粉；
[0050] S1-3)成型工序：在取向磁場(chǎng)的作用下，將由制粉工序S1-2)得到的磁粉壓制成燒 結(jié)坯體；和