[发明专利]一种氢化镝纳米粉末掺杂制备各向异性NdFeB稀土永磁体的方法

说明书

技术领域

本发明是一种采用放电等离子技术热压/热变形法制备重稀土氢化物纳米颗粒掺杂的高矫顽力的热变形NdFeB稀土永磁体的方法，属于磁性材料技术领域。

背景技术

烧结NdFeB稀土永磁体是迄今为止磁性最强的永磁材料，广泛应用于电子、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。随着混合动力汽车的快速发展，要求工作温度在200℃以上的高温永磁体，因此，对NdFeB磁体的高温磁性能提出了更高的要求。

普通NdFeB磁体在高温时矫顽力下降剧烈，不能满足使用要求。目前，主要是采用在NdFeB磁体中掺杂Dy或者Tb元素来提高磁体的矫顽力，进而提高磁体的高温磁性能。研究表明在NdFeB中，Dy优先占据4f晶位，每份Nd被Dy置换形成Dy₂Fe₁₄B，矫顽力会有很大提高。此外Dy对磁性材料的微观结构也有影响，能抑制晶粒的长大，这也是提高矫顽力的另一原因。但是矫顽力并不是随着Dy含量的增加而线性增加的，Dy含量较低时，矫顽力增加很快，以后增加变的缓慢，原因是部分Dy溶入晶界夹杂相中，并没有完全进入主相。Dy元素的加入带来的问题是M_s与(BH)_max降低，这是由于Dy原子的原子磁矩与Fe原子的原子磁矩反平行，导致饱和磁化强度降低，进而导致M_s与(BH)_max降低。

目前，主要采用熔炼母合金时直接加入Dy金属的方法，但这种方法存在一些问题，因为添加的Dy元素均匀分布于磁体中，使重稀土的添加量偏多，且剩磁降低明显。因此有人提出晶界扩散法，此种方法是采用重稀土元素Dy在磁体表面涂覆，然后热处理，使重稀土元素扩散进入磁体内部的方法，该方法提出的模型如下：高于650℃时，富Nd相开始熔融，这时涂覆于磁体表面的Dy通过富Nd相扩散到主相周围，随着温度和时间的增加，Dy取代主相周围的Nd，从而形成连续均匀的高Dy浓度壳层，形成壳层的厚度只有几纳米，这就使得Dy₂Fe₁₄B的形成量比较少，从而确保剩磁几乎不降低，且矫顽力有较大提升。有研究者通过表面气相镀覆Dy的方法，使磁体矫顽力从13.1kOe大幅增加到20.4kOe，增幅为55.7％，剩磁从14.4kGs降为14.2kGs，同比降低幅度为1.4％。另外，也有人采用在DyF₃溶液内浸沾烧结NdFeB磁体的办法，形成一层DyF₃薄膜，而后热处理，使磁体的矫顽力提升66.7％。晶界扩散法也存在不足，一是受到扩散距离的限制，要求磁体的尺寸不宜过大；二是这类方法需要在磁体表面涂覆一层稀土，扩散后磁体表面还会有稀土残余，从而又造成新的浪费。

针对以上两方面，我们前期提出一种新的制备方法，即首先制备DyH₃的稀土纳米粉末，然后与NdFeB粉末混合，采用传统粉末冶金法制备高矫顽力的NdFeB微米晶磁体，并已经获得专利授权。本申请在原有专利的基础上，提出一项新的专利申请，即将DyH₃的稀土纳米粉末和商用磁粉(MQ粉)混合，采用与原有专利不一样的方法，即放电等离子烧结(SPS)技术热压/热变形的方法，制备高矫顽力的各向异性纳米晶NdFeB磁体，通过掺杂不同含量的稀土DyH₃粉末来调整NdFeB磁体的矫顽力和磁性能。本申请与原有专利相比，获得的晶粒是纳米级的晶粒，而原有专利方法获得的是微米晶的晶粒。因此，本申请制备的磁体矫顽力更高，且力学性能和抗腐蚀性能更好。