[发明专利]一种提高内禀矫顽力和耐腐蚀性能的烧结钕铁硼制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烧结钕铁硼制备方法，特别是一种提高内禀矫顽力和耐腐蚀性能的烧结钕铁硼制备方法。

背景技术

烧结钕铁硼在现有永磁材料中具有最高的饱和磁能积和最大的内禀矫顽力，在电子、汽车、计算机、电力、机械、能源、环保、国防、医疗器械等众多领域得到广泛的应用。烧结钕铁硼材料通过粉末冶金工艺制备而成，其显微结构主要包括主相(接近Nd₂Fe₁₄B相)和富稀土相构成(注：另有富硼相，当烧结钕铁硼中硼的原子百分比小于6.5％时，该相可忽略)。在烧结过程形成的富稀土相，一般分布在晶界处，构成了晶界相/晶界组织。富稀土相的主要成分一般为稀土-铁的金属间化合物，其中稀土原子百分含量往往高于75％。富稀土相在磁体中起到去磁交换耦合作用，有利于矫顽力的提高，同时由于其熔点低于主相，亦有利于烧结的致密化。但是由于富稀土相的耐腐蚀性能较差，也使得烧结钕铁硼材料的耐腐蚀性能大大降低，限制了其在恶劣环境中的应用。

烧结钕铁硼材料的主要腐蚀机制包括氧化腐蚀和电化学腐蚀。烧结钕铁硼材料的粉末冶金工艺决定了其致密度有限，因此在晶界处存在着大量的氧化腐蚀通道，而且氧化后易形成连锁反应，加速氧化。如同其他金属材料，烧结钕铁硼的晶界相与晶粒主相之间存在着电化学腐蚀机制。对于烧结钕铁硼材料，其晶界相的腐蚀电位比较低，且体积分数小，所以小阳极大阴极形式的局部腐蚀原电池带来了晶界相较大的腐蚀电流密度，加速了晶间腐蚀和破坏。因此，改善烧结钕铁硼材料的耐腐蚀性能，关键在于晶界相。

传统上，修饰晶界相是通过在材料配方中复合添加多种其他元素，来实现晶界富钕相熔点的降低。典型的如住友特殊金属株式会社的两项专利ZL87106209.7和ZL91103569.9分别公开了“具有优异耐蚀性的稀土永磁体的生产方法”以及“具有优异耐蚀性的稀土永磁体”，指出在单合金工艺中Co、Al元素的添加能够有效改善稀土永磁体的耐蚀性能。这两个专利中涉及的材料配方和生产方法对应的稀土永磁体综合性能较低，没有解决高性能烧结钕铁硼材料耐腐蚀性的相关问题。

双合金方法是修饰晶界相、制备高性能烧结钕铁硼的一种先进方法。其工艺路线是分别设计主、辅合金的成分对应于主相和晶界相；通过控制主、辅合金的比例来控制烧结钕铁硼材料的显微结构。通过双合金方法能够优化设计烧结钕铁硼材料的晶界，有效改善其综合磁性能和耐腐蚀性能。典型的双合金工艺中，辅合金的成分在单合金工艺制备的烧结钕铁硼的富稀土相基础上进行成分设计，仍含有易引起氧化腐蚀和电化学腐蚀的Fe、B等多种元素。

近年来，基于双合金工艺，研究工作者提出了多种修饰烧结钕铁硼晶界相的制备方法。中国专利ZL200510050000.3发明了“晶界相中添加纳米氮化硅提高钕铁硼工作温度和耐蚀性方法”，通过在构成晶界相的富稀土金属间化合物中添加耐腐蚀的纳米氮化硅陶瓷颗粒，达到降低腐蚀电流密度的效果，提高了耐腐蚀性能。但是纳米氧化物颗粒没有改变富稀土相金属间化合物的化学构成，而且其高熔点不利于烧结钕铁硼的液相烧结等后续工艺，因此添加量不得不十分有限，对于耐腐蚀性能的改善也较为有限。中国专利ZL200610053144.9发明了“高耐腐蚀性烧结钕铁硼的制备方法”，将钕铁硼磁粉表面镀铜后烧结，实现晶界相对颗粒均匀包裹并达到去磁耦合效果。但是电镀颗粒大小显然大于理想显微结构中晶界相2-4nm左右的厚度尺寸，因此，电镀引入的过多晶界成分可能导致磁能积、特别是饱和磁化强度的大幅下降。中国专利ZL200610038444.X基于双合金工艺提出利用非磁性稀土基块体金属玻璃(以Nd₆₅Co₂₅Al₁₅为主体)作为辅合金并结合快速冷却工艺以增强晶界相的抗氧化能力，取得了耐腐蚀性能的提升。然而以Nd₆₅Co₂₅Al₁₅为主体的辅合金玻璃形成能力较为有限，在此基础上实现晶界非晶化和耐腐蚀性能提升对于工艺要求较高。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种提高内禀矫顽力和耐腐蚀性能的烧结钕铁硼制备方法，它以具有高非晶形成能力、低熔点、非铁磁性的富Ce复合多元稀土基合金作为双合金工艺中的辅合金，达到改善烧结钕铁硼磁体的显微结构，提高烧结钕铁硼材料内禀矫顽力和耐腐蚀性能的效果。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种提高内禀矫顽力和耐腐蚀性能的烧结钕铁硼制备方法，包括以下步骤：