[发明专利]烧结钕铁硼永磁材料用粉体及其制备方法和应用

说明书

一种烧结钕铁硼永磁材料用粉体及其制备方法和应用。该制备方法包括以下步骤：将无水稀土盐溶于无水有机溶剂，得到无水稀土盐溶液，将烧结钕铁硼永磁材料原料粉体于所述稀土盐溶液中进行浸渍处理，真空条件下烘干后得到烧结钕铁硼永磁材料用粉体。该制备方法操作简单、生产成本低，以该制备方法制得的烧结钕铁硼永磁材料用粉体表面均匀负载有稀土元素，以该烧结钕铁硼永磁材料用粉体制得的烧结钕铁硼永磁材料具有更均匀更高的矫顽力且剩磁不会明显降低。

技术领域

本发明涉及烧结钕铁硼永磁材料领域，特别是涉及烧结钕铁硼永磁材料用粉体及其制备方法和应用。

背景技术

作为第三代稀土永磁材料的钕铁硼永磁材料，自1983年由日本住友金属和美国GM公司首先商品化以来，因其具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积的特点，广泛应用于电力电子、通讯、信息、交通运输办公自动化、医疗器械和军事等领域。钕铁硼永磁材料主要由Nd₂Fe₁₄B主相和富Nd相组成，Nd₂Fe₁₄B主相的晶粒之间的接触界面叫做晶界，富Nd相沿晶界呈薄层状分布，将Nd₂Fe₁₄B主相包裹在内。Nd₂Fe₁₄B主相主要决定剩磁和磁能积，富Nd相主要决定矫顽力。烧结钕铁硼永磁材料的反磁化机理是反向畴成核机制，因此钕铁硼永磁材料的晶界结构和成分等特性在很大程度上决定了磁体的矫顽力。

因为Dy₂Fe₁₄B、Tb₂Fe₁₄B和Ho₂Fe₁₄B的各向异性场均要高于Nd₂Fe₁₄B的各向异性场，所以在钕铁硼永磁材料中添加Dy、Tb或Ho等稀土元素能使其矫顽力大幅度提高。但同时，Dy、Tb或Ho元素与Fe元素属于反铁磁耦合，因此在钕铁硼永磁材料中添加Dy、Tb或Ho元素会使其剩磁降低。在烧结钕铁硼永磁材料领域，需要克服的技术难题是如何在提高钕铁硼永磁材料的矫顽力的同时不降低其剩磁。

晶界扩散法首先通过涂覆、沉积、镀覆、溅射或粘覆等方法使烧结磁体外部覆盖含有稀土元素的化合物，再通过热处理使稀土元素经晶界扩散到烧结磁体主相内，从而在晶界生成极薄的、连续的、富稀土元素的壳层。目前公开的有很多关于这种方法的研究，原理基本都一样，主要的不同是集中在怎样使Dy或Tb等元素附着在磁体表面。例如将Dy或Tb的氟化物和氧化物粉末涂覆在磁体表面，然后进行加热处理，或将烧结钕铁硼磁体埋入Dy或Tb的氧化物与氢化钙的混合粉末中然后进行热处理。晶界扩散法能够提高磁体的矫顽力且不降低磁体的剩磁，但稀土元素在磁体中分散得不均匀，使得磁体的矫顽力分布不均匀；其次，该方法制得的磁体尺寸相对较小，样品厚度要求大约为5mm及以下，这限制了其在规模化生产中的应用；再次，晶界扩散法的过程繁琐，不适宜于规模化生产

为了克服上述晶界扩散法的不足，很多学者将研究焦点集中到钕铁硼永磁材料制备过程中的气流磨制粉阶段：在气流磨制粉后，在钕铁硼粉末中混入一定的重稀土物质，从而实现重稀土元素在磁体晶界处的扩散。例如有学者提出将微米级的稀土元素的氧化物、氟化物、氢化物或合金粉末直接加入到钕铁硼粉末中进行混合，然后经过压制、烧结与时效等处理制得烧结钕铁硼永磁材料。由于该方法中的稀土物质的粉末颗粒较大，在混合和烧结过程中重稀土元素不能均匀的分散在晶界处，因此提高磁体矫顽力的效果并不理想。也有学者提出将纳米级的稀土元素的氧化物、氟化物、氢化物或合金粉末与有机溶剂混合制成悬浊液(悬浮液)或浆液，然后将上述悬浊液或浆液分散到钕铁硼合金粉末中，再将钕铁硼合金粉末制成烧结钕铁硼永磁材料。但是，当悬浊液或浆液加入到钕铁硼粉末中后，其中的有机溶剂会迅速被钕铁硼粉末吸收，导致稀土物质很容易聚团，稀土元素在钕铁硼粉末表面分布依然不均匀，最终制得的磁体的矫顽力提升有限。同时，由于纳米级稀土物质的生产或购买成本高昂，也提高了上述钕铁硼永磁材料的生产成本。

发明内容