[发明专利]一种镝/铽靶的制造方法

说明书

本发明公开了一种镝/铽靶的制造方法。通过熔炼、浇铸以及退火和加工等，确保含镝/铽靶材的晶粒度和合金成分，满足烧结钕铁硼晶界扩散用镝/铽的来源，可以大幅度提高钕铁硼矫顽力，同时镝/铽的使用量大幅降低。通过复合式结构和铽制紧固件等方法，大幅提高镝/铽靶的利用率，降低镝/铽的加工成本和损耗。

技术领域

本发明属于重稀土金属靶材技术领域，更具体的涉及一种镝/铽的制造方法。

背景技术

室温下，Nd₂Fe₁₄B、Tb₂Fe₁₄B和Dy₂Fe₁₄B的各向异性场H_A分别为6.7T，22T和15T，重稀土元素化合物HREE₂Fe₁₄B(HREE为Dy或Tb)的H_A比Nd₂Fe₁₄B的要高很多，通过合金化法直接向磁体中添加重稀土元素，可以提高烧结钕铁硼的矫顽力。然而，随着重稀土量的增加，磁能积和剩磁呈逐渐下降的趋势，同时磁体成本大大增加。近年来发展起来的重稀土晶界扩散技术，通过在磁体表面涂覆含重稀土元素的涂层，然后加热磁体，在热作用下重稀土元素主要沿着低熔点的晶界相进行扩散，然后取代主相晶粒边缘处的Nd形成(Nd_1-x,HREE_x)₂Fe₁₄B，可以提高磁体矫顽力。这一技术可以通过消耗很少量的重稀土来显著地提高矫顽力，并且不会使剩磁产生明显的下降。用于晶界扩散的重稀土原料通常有：氟化物，氢化物，氧化物以及纯金属及其合金等。通常的涂覆技术有物理气相沉积，浸涂和刷涂，电泳，热渗镀等。

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)晶界扩散是指在真空条件下，采用物理方法，从含重稀土元素的靶材表面分离出重稀土铽或铽的原子、原子团或部分电离的原子团，并通过磁场或电场加速，在钕铁硼磁体基体表面沉积重稀土薄膜。重稀土以这种方法附着在钕铁硼表面，在随后的扩散过程中，由于重稀土金属的活性高于重稀土化合物，因此在提升钕铁硼矫顽力增幅的一致性、减少扩散后对钕铁硼表面结构的影响等方面具有优点。重稀土靶材是易耗品，价格成本高，已成制约其工业化发展的主要原因，同时，重稀土靶材的质量和成分也会影响晶界扩散效果，因此，高质量的重稀土靶材是钕铁硼磁体制备的关键。目前有一些从事重稀土靶材是直接采用重稀土熔铸件经加工获得，造成晶粒度过大，相组成不单一，有缩孔和疏松等铸造缺陷，而且靶材的外形设计也没有充分考虑到重稀土晶界扩散工艺的需求，靶材利用率低。

发明内容

现有重稀土靶材是直接采用重稀土熔铸件机加工获得，本发明的目的是解决其晶粒度过大，相组成不单一，有缩孔和疏松等铸造缺陷，提供一种重稀土靶材，具体是一种镝/铽靶的制造方法。

本发明是通过如下技术方案实现上述目的的，一种镝/铽靶的制造方法，其步骤包括：

A、将含镝/铽的合金配料或纯镝/纯铽在高真空条件或惰性气体保护条件下加热熔化(合金熔点以上)，然后在真空或气体保护条件下浇铸，形成铸坯；

B、铸坯在气体保护或真空条件下700-1380℃(凝固点以下)保温一段时间，然后缓慢冷却，获得单一的六方结构相并且晶粒组织结构均匀一致的铸坯，可尽量避免高温体心立方相的残留；通过这一处理方法，获得的铸件体心立方相的残留少于2％，而没有经过这一保温处理直接冷却到室温的铸件通常体心立方相残留大于5％；

C、将铸坯在气体保护或真空条件并在25℃到350℃温度区间内进行变形加工，加工成棒材、厚板或厚壁管坯；未经过变形加工的铸件会有直径大于5毫米甚至10毫米的粗大晶粒，不利于后期镀膜过程的镀膜质量控制。

D、将坯料机械加工成所需形状的镝/铽靶。

优选的，步骤A中的合金配料中镝/铽重量含量在50％以上，其余配料为有助于或至少不有害于镝/铽靶晶界扩散的金属元素。