[发明专利]一种用于形成稀土氢化物颗粒涂层的处理剂和形成涂层的电沉积方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成稀土氢化物颗粒涂层的新方法，本发明用于提高烧结钕铁硼(NdFeB)磁体所矫顽力，属于磁性材料技术领域。

背景技术

烧结NdFeB是迄今为止磁性最强的永磁材料，广泛的应用于电子、机电、仪表和医疗等诸多领域，是当今世界上发展最快，市场前景最好的永磁材料。但是烧结NdFeB的温度稳定性较差，工作温度通常低于100℃，因此在高温电机等领域的应用受到很大局限。近年来，混合动力汽车（HEV）因其节能、环保的优势而得到迅速发展，作为其中的关键部件的永磁电机从数量及温度稳定性（工作温度200℃以上）两方面再次对烧结NdFeB提出了迫切的需求。各国政府、相关企业和研究者也对此广泛关注。

目前，通过向烧结NdFeB磁体中添加较多的Dy或Tb，可以显著提高合金的矫顽力，进而改善合金的温度特性。尽管这是一种已经实现产业化的有效途径，但存在着以下不足：首先，由于Dy或Tb的加入会损失磁体的饱和磁化强度，从而造成磁体剩磁和磁能积的下降。其次，由于Dy和Tb资源稀缺，价格远高于Nd元素，因此会造成合金原料成本的大幅提高。

对此，本发明人前期发明出一种在磁体表面形成稀土氢化物纳米颗粒涂层并对涂覆磁体进行热处理的方法。具体是将纳米颗粒形成溶液，然后将磁体浸泡到溶液中在取出，表面形成颗粒涂层。然后对涂覆后的磁体进行热处理。采用这种专利技术可以有效提高磁体的综合磁性能，特别是磁体的矫顽力提高幅度明显（目前该专利已经授权，专利号ZL201210241737.4）。但是该项发明从技术上存在两点不足：首先，该技术对于氢化物纳米颗粒涂层的厚度及分布均匀性很难操控，因此造成涂覆效果不稳定，进而影响到最终磁体的磁性能。第二，该技术为人工操作，工作效率低下。换言之，上述发明技术只限于实验室范围的小批量研究，要想实现该技术的产业化，必须采用新的方法制备均匀致密，表面质量好的涂层，并且通过自动化控制提高生产效率。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本申请提出通过电沉积方法在烧结钕铁硼磁体表面形成稀土氢化物涂层的新技术。首先提供一种用于形成稀土氢化物涂层的处理剂，然后在磁体表面形成均匀、致密且厚度可调控的的稀土氢化物纳米颗粒涂层。最后，通过热处理工艺制备出高磁性能烧结钕铁硼磁体。

本发明的用于形成稀土氢化物颗粒涂层的处理剂，其特征在于，所述处理剂为分散剂中分散有稀土氢化物颗粒，处理剂所选的分散剂为正己烷或正庚烷，所述的稀土为Pr、Nd、Tb、Dy、Ho中的至少一种，稀土氢化物的平均颗粒直径的范围是在100－500纳米之间，优选平均颗粒直径在100－200纳米，将上述稀土氢化物颗粒与正己烷或正庚烷溶剂混合，使稀土氢化物均匀的分散在正己烷或正庚烷溶剂中形成悬浊液，分散液浓度0.01-0.1g/ml，形成用于稀土氢化物颗粒涂层的处理剂。

本发明的另一个主要内容是利用上述用于形成稀土氢化物颗粒涂层的处理剂，提供一种在需要表面涂层处理的物体表面上形成稀土氢化物颗粒涂层的方法。采用本方法，可以在块状金属磁体的表面上添加包含稀土氢化物颗粒的表面涂层，通过对表面上已经形成稀土氢化物颗粒涂层的磁体进行二级热处理，可以显著改善磁体的磁性能，特别是磁体的矫顽力。

采用上述的处理剂制备形成稀土氢化物颗粒涂层的方法，其特征在于，采用电沉积的方法，具体步骤包括：首先准备好用于形成稀土氢化物表面涂层的处理剂，将处理剂置入电沉积槽中，并不断搅拌使之形成悬浮液，确保电沉积槽中各处的浓度一致，将表面抛光后的钕铁硼磁体连接在阴极，阳极采用不锈钢片，将钕铁硼磁体和不锈钢片置于处理剂悬浮液中进行电沉积，在钕铁硼磁体表面得到稀土氢化物颗粒层；之后将沉积有稀土氢化物颗粒层的磁体取出，风干，然后用镍箔将磁体包裹起来，在790℃－870℃的温度下进行一级热处理，时间5－7小时，然后再在500℃的温度下进行二级热处理，时间3小时。

上述电沉积优选，钕铁硼磁体抛光表面正对不锈钢片，且不锈钢片的面积略大于钕铁硼磁体抛光表面面积。阴阳极间距控制在1－5cm，优选2.5cm。电沉积电压50－300v，电流10－100mA，优选电压150v，电流40mA，通过电沉积不同的时间（10-220秒），形成不同厚度的稀土氢化物颗粒涂层。之后将覆有涂层的磁体取出，风干涂层中的分散剂。热处理后可以显著改善磁体的磁性能，特别是对磁体的矫顽力提升明显。