[发明专利]磁体制备

说明书

提供了用于制备稀土磁体的方法，所述方法包括以下步骤：将稀土合金在高温下暴露于氢气以实现所述合金的氢化和歧化，机械加工歧化的合金，并且使所述加工的合金脱气以实现所述合金的氢脱附和重组。本发明的方法可用于稀土磁体的制备和成形，并且可以特别地适用于薄磁片的制备。

本发明涉及用于制备磁体的方法。特别地，本发明涉及用于制备稀土磁体的方法。

稀土磁体，特别是NdFeB类型(钕铁硼磁体)的永磁体，以其比常规磁体更高的矫顽磁力(矫顽磁性，coercivity)(抗去磁性)而是已知的。这样的磁体已经应用于宽范围的电气部件如硬盘驱动器(HDD)、在电动和混合动力汽车(EHV)和风力发电机(WTG)中的电动机(EM)。

完全致密或烧结的NdFeB磁体典型地经由复合粉体加工路线由铸造NdFeB类型合金或通过循环利用从用过的电子器件回收的烧结NdFeB磁体来制造。例如，在已经确立的氢爆裂(Hydrogen Decrepitation，HD)工艺中，使铸造NdFeB合金或回收的NdFeB磁体与氢气(典型地在室温和1-10巴压力下)反应以将块状材料爆裂成易碎粉体(粉末，powder)。铸造合金和回收的磁体由Nd₂Fe₁₄B基体相和富Nd界面相组成。富Nd界面相首先与氢反应，在放热反应中形成NdH_2.7。该放热反应足以允许Nd₂Fe₁₄B基体相与氢反应形成Nd₂Fe₁₄BH_x(x≈3)的填间隙氢化物溶液。该氢化物形成导致晶体结构的差异体积膨胀(～5％)并且脆性结构破碎而形成易碎粉体。

爆裂粉体是空气敏感的(由于氢化物组分的存在所致)并且其可以与空气中的水分反应，导致不期望的氧含量增加以及稀土氧化物和氢氧化物的形成(例如在三相点形成Nd₂O₃和Nd(OH)₃)。因此易碎的爆裂粉体的后续处理和操作必须在惰性气氛中进行。还可能需要使用供应有限且因此昂贵的添加剂如镝(Dy)以在所制得的NdFeB磁体中获得高矫顽磁力。

如果需要，可以通过例如喷射研磨将爆裂粉体进一步减小至更细的粉体。一旦研磨，就施加磁场以使粉末状材料的晶粒定向(取向或排整齐，align)并且由此实现各向异性。然后将材料压制并且在约1000℃烧结以制备磁体。在回收稀土磁体材料的情况下，可能需要加入少量的掺混剂，如NdH₂，以便得到对于烧结至理论密度必要的一定量的清洁、富金属稀土相。

烧结的稀土磁体是脆性的并且因此极难以成形。对于某些应用(例如，在例如汽车领域中的高速电动机)，期望制备薄片形式的稀土磁体，气可以放置在其间有绝缘片的层中，由此通过减少涡流损耗来增大磁体的性能。当前，制造这样的薄磁体的唯一方式是从固体烧结块体切成片材(薄片，sheet)。然而，这种方法非常耗时并且导致大量的磁性材料作为废物损耗。

在实践中，在尝试克服在使脆性稀土磁体成形方面的困难中，通常将由磁体材料的纳米晶晶粒组成的熔纺带(melt-spun ribbon)的颗粒与粘合剂混合以制备一系列粘结磁体。然而，这些粘合剂是非铁磁性的并且因此导致磁性强度的稀释。这种影响可以通过采用基于各向异性HDDR的粉体降低。