[发明专利]一种两步扩散法制备高性能双主相烧结混合稀土铁硼磁体的方法

说明书

一种两步扩散法制备高性能双主相烧结混合稀土铁硼磁体的方法，属于稀土磁性材料制备技术领域。两种主相合金的成分分别为RE‑Fe‑B(RE为Nd或Pr)和(Nd,MM)‑Fe‑B，MM为混合稀土。本发明工艺，先以PrHoFe合金速凝片为扩散源，在(Nd,MM)‑Fe‑B氢破碎的粉末颗粒表面均匀地包覆一层富PrHo的化合物，利用Pr₂Fe₁₄B、Ho₂Fe₁₄B较高的各向异性场来提高矫顽力；然后以ZrCu合金速凝片为扩散源，在经第一步扩散后的粉末颗粒表面均匀地包覆一层富Zr层，阻止烧结过程中含MM主相晶粒的长大以及抑制与双主相中另一主相之间的互扩散，从而获得高矫顽力。

技术领域：

本发明提供了一种两步扩散法制备高性能双主相烧结混合稀土铁硼磁体的方法，属于稀土磁性材料制备技术领域。

背景技术：

作为备受关注的第三代稀土永磁材料，烧结钕铁硼磁体因其具有优异的综合磁性能，在电子、电力机械、航天航空、交通运输等领域得到了广泛的应用，已经成为当今最重要的基础功能材料之一。然而，随着烧结钕铁硼磁体需求量的不断增加，消耗了大量的紧缺稀土元素Pr、Nd、Dy、Tb等，这也导致了其价格的上涨。因此使用高丰度稀土特别是未经分离的混合稀土来制备磁体，对于实现成本的控制、环境的保护和资源的平衡利用具有重大意义。混合稀土(E,Misch-metal)是稀土原矿经初步处理后得到的产物，由La、Ce、Pr、Nd等元素组成，由于混合稀土中含有大量的La、Ce，而La₂Fe₁₄B、Ce₂Fe₁₄B的内禀磁性能远低于Pr和Nd，因此采用混合稀土制备磁体时，会导致磁体性能的恶化，特别是矫顽力严重下降。

对于提高钕铁硼磁体的矫顽力，主要是通过细化晶粒、晶界调控和晶界扩散技术。目前应用最广泛的是晶界扩散技术，主要是对烧结后的磁体扩散重稀土Dy、Tb或低熔点稀土合金。但是在扩散过程中，重稀土元素或低熔点合金在块状磁体基体中的扩散深度有限，使得晶界扩散技术存在一定的缺陷。因此通过一定的技术在粉末颗粒表面引入扩散元素来实现扩散源在粉末表面形成元素的扩散对于提高矫顽力效果更好，目前报道的主要是对气流磨细粉扩散Dy、Tb等重稀土元素，包括热阻蒸发沉积法(如专利201710624106.2)、磁控溅射法(如专利201110242847.7)和旋转蒸发扩散法(如专利201710852677.1)，但是这些方法都是对气流磨粉末进行扩散，由于气流磨粉末颗粒细小容易导致粉末严重氧化影响磁体性能，同时扩散Dy、Tb等重稀土元素成本太高，对于热阻蒸发沉积法和磁控溅射法对设备要求较高且不易于控制成本和实现产业化；而对于旋转蒸发扩散法由于扩散源和被扩散的气流磨细粉距离较远，同时在加热时气流磨细粉团聚更加严重，因此会导致扩散效果变差，对提高最终磁体的性能有限。

为了制备高性能的混合稀土铁硼磁体，我们采用双合金法来制备磁体，但对于混合稀土取代量较高的(E,Nd)-Fe-B主相来说，由于高的混合稀土含量导致其性能较差，特别是由于E替代后磁晶各向异性场明显降低而导致矫顽力低，同时在烧结过程中晶粒也更容易长大，最重要的是双主相磁体在后续的烧结和热处理过程中会发生严重的互扩散导致磁体性能严重恶化。因此本发明首先对混合稀土取代量较高的(E,Nd)-Fe-B氢破碎粉末进行两步扩散处理，第一步扩散PrHoFe合金，在粉末颗粒表面均匀的包覆一层富PrHo的化合物，利用Pr₂Fe₁₄B、Ho₂Fe₁₄B较高的各向异性场来提高矫顽力；第二步扩散ZrCu合金，在粉末颗粒表面均匀的包覆一层富Zr的高熔点合金，阻止烧结过程中含E的晶粒长大以及抑制与双主相中的另一主相Pr/Nd₂Fe₁₄B之间的互扩散，从而获得高矫顽力；采用该方法制备的磁体性价比高，且有望实现对中高档磁体的替代。

发明内容：