[发明专利]一种磁性材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种磁性材料及其制备方法和应用。所述R‑T‑B系磁体含有Al元素，所述Al元素在晶界中的浓度大于其在晶粒中的浓度，所述R‑T‑B系磁体由扩散源对R‑T‑B系烧结基体进行扩散处理得到。本发明提供的稀土烧结R‑T‑B系磁体，具有表面向中心处呈梯度分布的Al元素和重稀土元素，通过控制R‑T‑B系烧结基体中关键元素的含量、采用辅助扩散材、控制扩散处理方式，使得重稀土元素进一步向磁体内部扩散，所得磁体的Hcj较扩散前的磁体基体具有明显的提升。

技术领域

本发明属于稀土永磁材料领域，涉及一种高性能R-Fe-B类烧结磁性材料及其制备方法和应用。

背景技术

Nd-Fe-B系磁体因其优越的性能被广泛应用，由于汽车和电子应用领域对节能电动机的需求，烧结钕铁硼的市场应用会进一步扩大。钕铁硼材料剩磁和矫顽力的提高有利于其在电动机市场的快速增长，但是传统工艺矫顽力的提高总是以牺牲剩磁为代价，且为提高矫顽力必须使用较大比重的重稀土元素Dy/Tb，造成磁体成本的剧增，所以降低重稀土元素使用量成为稀土永磁领域的研究热点。通过对磁体微观组织的分析，确认了晶界扩散重稀土元素的方式，可以有效地减少晶粒边界散射场，减弱磁交换耦合作用，使晶粒边界磁硬化，在磁体剩磁基本不降低的前提下，矫顽力得到大幅度提高，通过这种方式提高磁体性能可以有效控制磁体成本。

晶界扩散法为了提高Nd-Fe-B系烧结磁体的矫顽力，其主要从磁体表面将Dy或Tb元素沿晶界扩散至磁体内部。

专利文献1(CN101521068B)公开了一种表面涂覆扩散法，在烧结阶段，在磁铁表面包覆含有重稀土类元素RH的金属、合金或化合物，进行热处理使之扩散。但由于涂布不均匀，会造成渗透量不均衡，最终导致磁性能的差异，且该方法不适用于生产异形瓦状产品。

专利文献2(CN101331566B)公开了一种蒸发扩散法，通过加热的方式使重稀土元素形成蒸汽，然后缓慢扩散至磁体内部。蒸发法通过支架等部件隔离磁体和重稀土扩散源，在实际操作过程中支撑架的布置较为复杂，大大增加摆料时的难度，蒸发法中的蒸汽浓度较难控制，存在批量生产性变差的问题。

专利文献3(CN102473515B)和专利文献4(CN10404654B)公开了一种磁体与扩散源混合的动态接触式扩散方法。根据专利文献3的方法，在500℃-850℃的温度下，RH扩散源与R-T-B系烧结磁体动态接近或接触，使得RH扩散源供给重稀土元素RH，通过晶界扩散到其内部。方法所采用的扩散源是Dy金属、或Tb金属、或Dy＞70％的Dy合金、或Tb＞70％的Tb合金，但该种RH扩散源在850℃以上的处理温度中，会与磁体发生熔接，因此不能通过提高处理温度加快扩散进程，扩散温度必须低于850℃，导致扩散效率低，生产周期长。专利文献4通过改进扩散源的成分，以重稀土元素RH和Fe的合金作为扩散源，其中Fe的含量在30-80％范围内，并且限定基材中R的含量，提高富R相的比率增宽晶界，在860-970℃的扩散温度下，进行动态接触式扩散。该方法可以提高扩散温度，缩短扩散时间，且磁体和扩散源之间不会发生熔接。为了避免磁体与扩散源之间发生熔接，降低了扩散源中重稀土含量，更多地通过接触扩散，使得重稀土元素RH与磁体中的Nd、Pr进行扩散置换。但由于稀土含量的降低，导致扩散效率降低。同时，专利文献3和专利文献4所记载的扩散装置还存在如下问题：扩散处理后，需要将扩散源、磁体全部取出后进行筛分才能得到扩散品，此工序需要等待磁体及扩散源完全冷却后才可进行，导致处理量降低，产量降低。

发明内容

为了改善上述技术问题，本发明提供一种R-T-B系磁体，所述R-T-B系磁体含有Al元素，所述Al元素在晶界中的浓度大于其在晶粒中的浓度；

优选地，将所述Al元素在晶界中的浓度记为A，所述Al元素在晶粒中的浓度记为a，A/a的取值范围为1.5～4，例如1.7～3，示例性为1.5、1.53、1.78、2、2.06、2.38、2.5、2.63、2.68、3或任意两点之间的数。其中，所述浓度为距离所述R-T-B系磁体表面500±10μm处的浓度值。