[发明专利]一种提高高丰度稀土永磁材料磁性能的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料制备领域，特别涉及一种提高高丰度稀土永磁材料磁性能的制备方法。

技术背景

钕铁硼永磁材料自二十世纪八十年代问世以来，有力的促进了现代科学技术与信息产业向集成化、小型化、轻量化、智能化方向的发展。烧结钕铁硼广泛应用于计算机硬盘音圈电机(VCM)、核磁共振成像仪(MRI)、消费电子(CD、DVD、手机、音响、复印机、扫描仪、摄像机、照相机、冰箱、电视机、空调机等)、磁分离设备等领域，并且不断扩展，如风力发电、电动车等。

凭借稀土的资源优势，中国烧结钕铁硼相关技术发展迅猛，然而在产量和性能大幅提高的同时，也存在一些问题，稀土的储量和利用都很不平衡，像Dy、Tb等重稀土储量相对低、价格高企；Nd、Pr等稀土元素由于钕铁硼材料的迅猛发展而被大量应用。La、Ce与Nd、Pr都为4f原子，晶体结构均为六方密排结构，因此均能与Fe，B元素形成R2Fe14B型化合物。La、Ce等轻稀土元素储量很高，资源丰富，价格显著低于Nd/Pr，仅为Nd/Pr的1/10-1/5，适量La与Ce对Nd/Pr的替代对于减少Nd/Pr和Dy/Tb用量，节约宝贵的中、重稀土资源，促进稀土资源的综合利用，降低烧结钕铁硼磁体的生产成本具有重要的意义。

然而由于材料的内禀性能局限，如La2Fe14B和Ce2Fe14B的饱和磁化强度和各向异性场分别为1.38T/1.17T和20T/36T，明显低于Pr2Fe14B和Nd2Fe14B的1.56T/1.60T和87T/67T，因此La、Ce等轻稀土元素替代Nd/Pr不可避免会降低钕铁硼磁体的部分磁性能。La、Ce等高丰度稀土元素替代Nd/Pr能显著降低钕铁硼磁体的成本，如何进一步提高高丰度稀土永磁材料的磁性能显得尤为重要。组织结构对稀土永磁材料的磁性能特别是矫顽力起至关重要的作用，通过进一步优化组织结构特别是边界结构是改善磁体性能的有效途径。

Wan等人使用双合金的方法引入Pr-Cu晶界相制备不含Dy的烧结Nd-Fe-B磁体，磁体矫顽力从14kOe提高到引入Pr68Cu32晶界相的21kOe，主要是由于晶界相的分布更加均匀，对2:14:1主相晶粒起到了更好的磁隔绝的作用(Wan F,Zhang Y,Han J,et al.Coercivity enhancement in Dy-free Nd–Fe–B sintered magnets by using Pr-Cu alloy[J].Journal ofApplied Physics,2014,115(20):203910.)。相关专利报道了轻稀土－铜合金(包小倩,卢克超,汤明辉,李纪恒,高学绪.晶界扩渗轻稀土-铜合金制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法,201510335273.6)和轻稀土－铝合金(孙爱芝,路振文,马斌,郎惠珍,喻玺,杜君峰.一种提高烧结NdFeB磁体矫顽力的方法，201510801123.X.)对烧结钕铁硼磁体的磁性能改善效果显著，主要也是得益于高润湿性轻稀土－铜铝晶界相的均匀分布。而重稀土Dy/Tb由于其2:14:1相优异的各向异性(Dy2Fe14B和Tb2Fe14B的各向异性场分别为150T和220T)，一直是提高烧结钕铁硼永磁材料矫顽力的最有效途径，然而Dy/Tb重稀土的添加存在两个问题，一是原料成本大幅提高，二是饱和磁化强度的急剧下降，因为Dy2Fe14B和Tb2Fe14B的饱和磁化强度分别为0.712T和0.703T，不到Pr2Fe14B和Nd2Fe14B的1.56T和1.60T的一半，也远低于La2Fe14B和Ce2Fe14B的1.38T和1.17T。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术当中加Dy/Tb重稀土导致的原料成本大幅提高和饱和磁化强度的急剧下降问题。

一种提高高丰度稀土永磁材料磁性能的制备方法，其特征是对高丰度稀土永磁材料晶界扩渗复合中重稀土－铜铝合金，扩渗源的成份为(Nd_xPr_100-x)_a(Dy_yTb_100-y)_b(Al_zCu_100-z)_100-a-b(x＝0-100,y＝0-100,z＝5-30；a+b＝60-90,a>b≥5，重量分数)。

具体工艺步骤为：

a.真空熔炼扩渗源合金并制成粉末或薄带；

b.将扩渗源合金附着在高丰度稀土永磁体表面；

c.600－900℃真空扩渗处理1－8h；