[发明专利]磁体及其制造方法

说明书

本发明公开了一种磁体及其制造方法，该磁体为以R₂Fe₁₄B型化合物为主相的稀土类烧结永磁体，R选自轻稀土元素中的至少一种元素，且必须含有Nd；B为硼；含有Al，且磁体晶粒中心Al浓度小于0.5at％；磁体晶界相Al浓度为0.2～15at％；Al浓度至少从磁体一个表面到磁体内部逐渐降低，以及从该表面到磁体内部的同一深度内，晶粒边缘Al浓度大于晶粒中心Al浓度；磁体至少有一个方向尺寸小于10mm。本发明的磁体可以在基本保持剩磁不变的情况下，大幅度提高矫顽力，并减少重稀土的用量。

技术领域

本发明涉及一种磁体及其制造方法，尤其是钕铁硼烧结磁体及其制造方法。

背景技术

以R₂Fe₁₄B型化合物为主相的稀土永磁材料具有优异的磁性能和高的性价比，被广泛应用于生活各个领域。其中，R是选自稀土元素中的至少一种，主要包含Nd和/或Pr，Fe是铁，B是硼，这些元素的一部分可以被其它元素置换。

在电动机等各种装置中使用R-T-B系的稀土类烧结磁体时，为了应对高温的使用环境，要求烧结磁体耐热性优异并具有高的剩磁和矫顽力。

为了提高R-T-B系稀土烧结磁体的矫顽力，可以使用轻稀土类元素RL一起配合规定量的重稀土类元素RH作为原料制成的合金。根据该方法，作为主相的R₂Fe₁₄B相的轻稀土类元素RL被重稀土类元素RH置换，R₂Fe₁₄B相的结晶磁各向异性(本质上决定矫顽力的物理量)得到提高。但是，R₂Fe₁₄B相中的轻稀土类元素RL的磁矩与Fe的磁矩方向相同，而重稀土类元素RH的磁矩与Fe的磁矩方向相反，因此重稀土类元素RH对轻稀土类元素RL的置换量越增加，剩余磁通密度(即剩磁)Br就越低。而电动机的驱动部所使用的区域要求烧结磁体的剩磁Br高，并且要求暴露在高热、大的反磁场的区域的矫顽力要高。另外，由于世界上Dy和Tb的储量有限，大量使用Dy和Tb会造成磁体的价格上涨和重稀土资源的加速枯竭。

为了提高永磁磁体性能并减少重稀土的使用，业界做了很多的工作。其中，通过细化晶粒和扩散渗透改善晶界是最重要的两个方向。晶粒尺寸细小，会降低晶界反磁化畴形核的可能和局部退磁场，因而提高矫顽力。然而，当随着晶粒细化，氧碳等杂质含量也会增加，造成晶界富钕相的比例降低，无法阻断晶界间的交换耦合，反而造成矫顽力的降低。通过扩散渗透，使重稀土元素进入磁体晶界，可用较少重稀土大幅提高矫顽力，同时不牺牲剩磁和磁能积，有效降低了磁体成本。CN101404195A，CN101506919A和CN102103916A相继公开了表面涂覆法、金属蒸汽法、电沉积法等，使重稀土元素到达磁体表面，然后加热使之沿晶界扩散至磁体内部，进而提高了性能。

CN105938757A公开了一种提高稀土永磁材料磁性能的方法，扩散源成份为(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，ab≥5)。该专利文献在晶界扩散少量低熔点重稀土-铜铝合金以提高矫顽力。

CN112489914A公开了一种复合扩散制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法。将低熔点、高润湿性的R1-M合金附着在钕铁硼磁体的表面，进行预扩散处理和预退火处理；再将R2-M型合金作为扩散源，进行晶界扩散处理。R1为La、Ce、Nd、Pr、Sm中的至少一种，R2为Gd、Tb、Dy和Ho中的至少一种，M为Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、In、Sn、Zn中的至少一种。上述扩散渗透工艺仍需要使用一定量的重稀土。