[发明专利]一种稀土永磁体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土永磁体的制备方法，特别是一种可以提高烧结钕铁硼磁体内禀矫顽力H_cj的制造方法，尤其指提高烧结钕铁硼磁体半成品内禀矫顽力的方法。

背景技术

稀土永磁材料是以不同的稀土元素和过渡族金属元素（Fe，Co，Ni等）组成的金属间化合物为主相的永磁材料。自1960年代被发明以来，稀土永磁材料的发展十分迅速，已经在许多领域里得到了广泛的应用，成为当代新技术的重要基础功能材料，特别是在永磁电机领域发挥了不可替代的作用。如今稀土永磁电机已经覆盖了步进电机、无刷电机、伺服电机和直线电机等主要类型，并广泛应用于计算机、打印机、家用电器、空调压缩机、汽车助力转向电机、混合动力或纯电动汽车驱动电机/发电机、汽车启动电机、地面军用电机、航空电机等重要领域。

以铁为基本成分、具有高矫顽力和高磁能积的高性能烧结钕铁硼磁体，是近三十年来得到迅速发展的一种稀土永磁材料。钕铁硼稀土永磁材料应用于各种电机，可以明显提高电机的性能，减轻电机重量，减小电机外型尺寸，且可以获得高效的节能效果。例如，10kW普通永磁发电机采用铁氧体，发电机重量为220kg；而相同功率的稀土永磁发电机重量仅为92kg。稀土永磁电机的平均节电率高达10％，某些专用电机节电率甚至高达15％-20％，如德国西门子研制的1095kW、230rpm六极永磁同步电动机，与过去使用的直流电动机相比，体积减少60％左右，总损耗降低20％。钕铁硼的高性能价格比也使其成为制造效能高、体积小、重量轻的磁性功能器件的理想材料。除了在计算机、打印机、移动电话、家用电器、医疗器械等方面的广泛应用外，汽车中的发电机、电动机和音响系统的应用也已经日趋成熟，这将极大地拉动钕铁硼产业的发展，各种用途的新型稀土永磁电机将进入了一个崭新的发展阶段。目前，稀土永磁电机已经成为钕铁硼磁体最大的应用领域，约占磁体总产量的70％。

目前，烧结钕铁硼最大磁能积的实验室水平已经非常接近理论极限值，约为93%。但其内禀矫顽力则远远低于理论极限值，即使采用非常极端的手段也不过25%左右，而高内禀矫顽力是上述新应用的最基本要求。如何充分发挥钕铁硼主相的内在特性，提高烧结钕铁硼的内禀矫顽力，是当前热点研究的问题。在熔炼过程中加入镝Dy和或铽Tb等重稀土元素，使其部分置换磁体中的钕Nd以提高烧结NdFeB磁体的矫顽力，是一种众所周知的有效方法。因为Dy₂Fe₁₄B或Td₂Fe₁₄B具有比Nd₂Fe₁₄B更高的磁晶各向异性场，也就是有可能获得更大的内禀矫顽力，Dy或Tb部分取代主相Nd₂Fe₁₄B中的Nd后生成的(Nd,Dy)₂Fe₁₄B或(Nd,Tb)₂Fe₁₄B的磁晶各向异性场比Nd₂Fe₁₄B大，因而可以明显提高烧结磁体的矫顽力。但是，这种元素取代带来的不利后果，就是显著降低磁体的饱和磁化强度，因此磁体的剩磁B_r和最大磁能积(BH)_max都会明显降低，因为在(Nd,Dy)₂Fe₁₄B或(Nd,Tb)₂Fe₁₄B主相中Nd与Fe的磁矩同向平行排列，两者的磁矩是增强性叠加；而Dy和Tb的磁矩与Fe磁矩反向平行排列，部分抵消主相的总磁矩。另外，相对于Nd而言含Dy和Tb的稀土矿储量稀少且分布很不均匀，Dy和Tb单价远高于Nd，这种取代会造成磁体成本的增加。近期，一些新的工艺被用来提高烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力，如CN101845637A专利中所提到的，采用将磁体浸泡于重稀土Dy或Tb的氧化物或氟化物的酸性溶剂中一定时间，在Ar气保护下进行热处理，可以提高H_cj值。在CN101517670A的专利申请中，用含Dy或Tb的金属粉末，其金属粉末中含有Ni或Co，且实施例中每种粉末必须含有B，而且必须有三个步骤：先将磁体表面涂覆粘接层，再将附有粘接层的磁体在金属粉末中搅拌或冲击以吸附金属粉末，最后进行热扩散处理，依靠此种方法来提高H_cj。