[发明专利]一种利用宏观不均匀扩散制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法

说明书

本发明属于钕铁硼稀土永磁体制备技术领域，具体涉及一种利用宏观不均匀扩散制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法。本发明同时利用两种不同的晶界扩散剂对钕铁硼磁体进行晶界扩散处理，将非重稀土扩散剂涂覆于钕铁硼磁体易面的表面中心部位，钕铁硼磁体易面的剩余部位涂覆重稀土扩散剂，随后进行扩散热处理，提高磁体矫顽力。相比利用单一重稀土扩散剂或非重稀土扩散剂处理的磁体，本发明采用的宏观不均匀扩散可使磁体的矫顽力有更大幅度的提升，同时能节约重稀土元素，并使其得到充分利用。此外，本发明中通过调整两种扩散剂涂覆面积比例，可以实现不同成分磁体性能最大幅度的提升，也可以有效调控磁体的性能，比单一均匀扩散更具灵活性。

技术领域

本发明属于钕铁硼稀土永磁体制备技术领域，具体涉及一种利用宏观不均匀扩散制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法。

背景技术

钕铁硼稀土永磁材料因为其优异的磁性能被广泛应用在5G通信技术、新能源汽车、风力发电等行业。随着技术不断发展，部分应用场景对钕铁硼性能提出了更高要求。例如在钕铁硼永磁电机的服役过程中，钕铁硼磁体需要高温下(200℃)稳定工作，而主相Nd₂Fe₁₄B的居里温度低(312℃)，高温工况下极容易退磁。为解决这个问题，需向钕铁硼材料中添加大量重稀土元素镝(Dy)和铽(Tb)。由于重稀土元素价格昂贵，此种方法大幅增加了磁体成本，并且会导致磁体剩磁和磁能积大幅度降低。因此，降低重稀土添加量和提高磁体综合性能是业界关注的重点。

晶界扩散技术是重稀土减量化的一个重要手段。这种方法最初是在磁体表面涂覆一层扩散剂，通过热处理使重稀土元素从磁体表面沿晶界进入磁体内部，以提高钕铁硼磁体矫顽力的方法。因为重稀土大部分用于强化主相晶粒表面，所以这种方法能大幅降低重稀土用量。由于近年来高矫顽力钕铁硼磁体需求的不断增加，导致重稀土的价格不断上涨。而轻稀土元素如Pr、Nd等元素丰度较高，价格是重稀土元素的十分之一甚至几十分之一。近年的研究表明，通过晶界扩散不但能引入Tb、Dy等重稀土元素提高主相晶粒表面的各向异性场，也可以引入镨(Pr)、钕(Nd)等轻稀土元素甚至铝(Al)、铜(Cu)等非稀土元素进行晶界相调控，提高矫顽力。含重稀土的合金扩散源一般熔点较高，润湿性较差，扩散过程中重稀土元素容易偏聚于磁体表面，限制了其扩散深度，导致其不能被充分利用。而轻稀土合金如Pr-Al-Cu、Nd-Al-Cu等一般熔点低，润湿性好，对晶界相有良好的调控作用。但目前，这些不含重稀土的扩散剂对矫顽力的提升效果仍然不如重稀土扩散剂，工业上一般仍在使用重稀土的扩散剂。

不少报道指出，磁体不同部位的抗退磁能力有所不同。一般退磁化畴会先在磁体外边处形核，因此边角处需要的抗退磁能力大，中心处需要的抗退磁能力小。这就意味着磁体不同部位需要的强化程度有所不同。因此，简单的涂覆一层均匀的重稀土扩散源，会造成磁体某些部位的过度强化，使得重稀土元素不能充分利用，存在不必要的浪费。

因此，如何以简单、高效、低成本的方法，高效利用重稀土元素，合理利用轻稀土或非稀土扩散剂，制备出高矫顽力高磁能积的商用钕铁硼磁体，是目前业内急需解决的问题之一。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种利用宏观不均匀扩散制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种利用宏观不均匀扩散制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法，包括如下步骤：

(1)将钕铁硼磁体毛坯进行表面处理；

(2)将非重稀土扩散剂涂覆于钕铁硼磁体易面的中心部位，钕铁硼磁体易面的余下四周部位涂覆重稀土扩散剂，得到待扩散磁体；

(3)将待扩散磁体进行扩散热处理，得到宏观不均匀扩散磁体。

优选地，步骤(1)中所述的钕铁硼磁体来源没有特别限制，可以包括烧结钕铁硼磁体或热压、热变形钕铁硼磁体。所述钕铁硼磁体沿易轴方向厚度为2～6mm；更优选为3～4mm。