[发明专利]稀土永磁材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料技术领域，特别涉及一种稀土永磁材料的制备方法，该方法是在钕铁硼（NdFeB）表面沉积层状稀土氢氧化物（LRHs）并高温处理、低温时效，从而提高磁体性能。

背景技术

钕铁硼永磁材料是一种应用领域非常广泛的功能材料，混合动力汽车、风力发电等领域中的应用在逐日扩大。由于在这些领域中要求磁体长时间在高温下工作，要求磁体具有更高的矫顽力（Hcj）。提高NdFeB烧结磁体矫顽力的一种有效方法就是用重稀土元素如Dy、Tb取代磁体主相Nd₂Fe₁₄B中的Nd，形成（Nd、Dy）₂Fe₁₄B，（Nd、Dy）₂Fe₁₄B的各向异性强于Nd₂Fe₁₄B；这是磁体的矫顽力得到显著提高的主要根源之一；但这些重稀土元素资源稀缺、价格昂贵，另一方面，Nd和Fe的磁矩是平行排列，而Dy与Fe则是反平行排列，因而，磁体的剩磁（Br）及最大磁能积（(BH)max）都会降低。近期，开发了多种将稀土元素从磁体表面扩散到基体内部的工艺。一种是通过蒸镀或溅射技术，将Yb、Dy、Pr、Tb等稀土元素沉积在NdFeB烧结磁体表面，随后进行热处理和扩散；另一种是在磁体表面涂覆稀土化合物如氟化物或氧化物粉末并加热扩散的工艺，比如中国发明专利申请CN201110161359.3与CN200910129478.9。通过上述方法能使稀土元素沿着晶界以及主相晶粒表面区域渗透，即使得稀土元素能择优分布，不仅提高了矫顽力，还在一定程度上节约了贵重稀土的使用量，而且剩磁及磁能积没有明显降低。

但是目前采用涂覆、粘敷和溅射等手段使烧结磁体外表附有重金属元素Dy/Tb的金属粉末或化合物，然后再经热处理使Dy/Tb经晶界扩散到烧结磁体主相内从而提高磁性能的方法有一些问题亟待解决：（1）利用溅射方法将Dy或Tb附着在NdFeB烧结磁铁的表面的方法生产率低，工序费用过高，而蒸镀过程中大量稀土金属散布在加热炉腔室内，造成了重稀土金属的不必要浪费。（2）将Dy或Tb的氟化物或氧化物粉末附着在磁铁表面并加热的方法或向这些粉末和氢化Ca粉末的混合粉末中填充磁铁并加热的方法也是如下所述，工序数增多，花费很多经费；另外，将NdFeB磁铁进行机械加工，利用清洗、酸洗等使表面洁净，然后设为能够进行镀镍或铝的离子电镀等表面处理的状态后，将氟化物或氧化物粉末附着于表面并加热，加热后就会在表面形成由Dy或Tb的一部分置换了Nd的氧化物或氟化物构成的表面层，虽然附着氟化物或氧化物粉末的操作本身是廉价的，然而去除此种表面层工序，也会提升磁体的价格；还有在表面涂覆稀土氧化物或氟化物加热扩散还存在矫顽力提高受限的问题。（3）由于Dy或Tb昂贵，最有效地利用Dy或Tb的资源，也是该类技术中的关键问题。

电泳沉积是一种制膜方法，它是在外加直流电源的作用下，具有极性的胶体微粒在分散介质中向电极作定向移动。与涂覆、溅射等传统制膜方法相比，电泳漆膜具有涂层饱满、均匀、平整的特点，并且其与基体的结合力较好。

层状稀土氢氧化物（LRHs）是一类具有层状结构的新型无机层状功能材料，组成通式可以表示为：Ln₂(OH)₅X·nH₂O，其中，Ln表示位于主体层板上的一种或几种三价稀土阳离子，如Tb³⁺、Eu³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺等；X为层间阴离子，如Cl^-、NO₃^-等；n为层间水分子的个数，n的大小一般受制备方法，层间稀土离子的种类以及环境湿度等因素的影响。目前LRHs的制备方法主要包括共沉淀法和水热法。共沉淀法是构成LRHs层板的稀土阳离子的混合盐溶液在碱性条件下发生共沉淀，其中在稀土阳离子混合盐溶液中或碱溶液中含有层间阴离子基团，沉淀物在一定条件下晶化就可以获得目标产物。目前，通过利用层状稀土氢氧化物（LRHs）沉积到NdFeB表面并晶界扩散处理磁体的方法来提高矫顽力的研究至今还未见报道。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种提高稀土永磁材料性能的方法。