[发明专利]一种制备高性能R-Fe-B系烧结磁体方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备高性能R-Fe-B系烧结磁体方法，属于稀土永磁材料领域。

背景技术

Nd-Fe-B系磁体因其优越的性能被广泛应用，特别由于汽车和电子应用领域对节能电动机的需求，烧结钕铁硼的市场应用会进一步扩大。钕铁硼材料剩磁和矫顽力的提高有利于其在电动机市场的快速增长，但是传统工艺矫顽力的提高总是以牺牲剩磁为代价，且为提高矫顽力必须使用较大比重的重稀土元素Dy/Tb，造成磁体成本的剧增。为降低Dy/Tb等重稀土的用量，且要达到耐高温的目的，近期开发的低镝高矫顽力磁体主要采用晶界扩散法与二合金法。

晶界扩散法是为了提高Nd-Fe-B系烧结磁体的矫顽力，从磁体表面将Dy和Tb进行晶界扩散，使剩磁的降低控制在最低限度而矫顽力得到提高的方法。目前日本的信越化学采用接触法技术在Nd-Fe-B磁体表面上布置重稀土金属（如Dy、Tb），然后通过热处理使稀土元素沿晶界扩散，而日立金属通过采用重稀土金属蒸汽吸附的方式在磁体表面沉积重稀土元素，上述两种工艺同样达到了晶界扩散的效果，目前已可实现批量生产。我国中科院沈阳金属所对晶界扩散法前后磁体微观组织的变化进行了系统研究，确认了晶界重稀土元素对磁体性能的影响。由于晶界扩散法可以极大的减少重稀土元素的使用量，而最近几年重稀土元素的价格不断攀高，所以采用晶界扩散法可以明显的降低磁体成本。但是目前的工艺主要是采用表面渗镝技术，磁体必须加工成薄片，镝或铽布置在磁体表面，然后通过高温处理，使重稀土通过晶界液态相渗入磁体内部。此种方式对磁体的尺寸要求较严格，目前工艺要求磁体厚度需≤7mm。

二合金法通过控制Dy向主相表面偏析的方法被大家知晓。晶核作用型矫顽力机理的Nd-Fe-B系烧结磁体的反磁化区在主相表面发生。以前，通过把主相中Nd的一部分用Dy置换，将主相全体的结晶磁各向异性提高来让反磁化区发生困难。而二合金法目的为在主相表面提高Dy的浓度，从设想来看是个省Dy的方法。二合金法的主合金是Nd2Fe14B，助剂合金中配有Dy、Tb。像这样将主相合金粉末和助剂合金粉末混合制成的烧结磁体，能够使Dy在主相表面偏析。如果能够实现Dy在晶界附近的偏析，则比通常的烧结法磁体的饱和磁化强度获得提高。但由于普通工艺达到磁体密度烧结温度需大于1000℃，此温度下重稀土元素大部分扩散至主相，从而达不到在晶界区域富集重稀土元素的目的，此种方式与传统直接熔炼阶段添加重稀土元素效果相似。

通过对微观组织结构分析可知，控制重稀土元素在主相晶粒边界形成较薄外延层，可以导致主相晶粒边界层的磁硬化，使主相晶粒边界散射场减少，磁交换耦合作用减弱，使磁体磁性能在剩磁降低很少的前提下矫顽力大大提高，同时其对磁体的热稳定性起到重要作用。目前为提高R-Fe-B磁体性能采用的表面涂覆及掩埋等方式受制于磁体的尺寸，磁体的厚度只能小于7mm，同时在涂覆与掩埋过程中涂层厚度及致密度等因素可控性差，导致量产过程中缺陷率较高。而采用传统工艺二合金法在高温烧结过程中晶界上富Dy、富Tb合金在热处理过程中由于重稀土元素大部分进入主相，没有起到优化晶界显微组织的作用，对磁体性能改善效果不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备高性能R-Fe-B系烧结磁体方法，本发明创新之处在于在R¹-Fe-B-M粉中通过添加重稀土粉末R²或R²X方式在晶粒表面布置重稀土粉，混料后使所添加重稀土粉均匀分布，经压制成型后在压力烧结装置中采用低于正常温度烧结至其相应致密度，后通过长时间低温度烧结使晶界上布置的重稀土元素沿晶界液相富稀土相扩散。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种制备高性能R-Fe-B系烧结磁体方法，包括：