[发明专利]一种高性能烧结钕铁硼磁体的分步晶界扩散工艺

说明书

本发明属于稀土永磁材料领域，具体涉及一种高性能烧结钕铁硼磁体的分步晶界扩散工艺。在酸化的不含重稀土元素的N50烧结钕铁硼磁体表面首先沉积Dy单质薄膜，经第一次高温热处理使Dy元素沿晶界向磁体内部扩散，得到一次晶界扩散样品。所得一次晶界扩散样品再次酸化处理后，将Tb单质薄膜沉积在磁体表面，采用与第一次高温热处理相同的二级热处理工艺，再次晶界扩散便可成功制备高矫顽力烧结钕铁硼磁体。本发明制备的烧结钕铁硼磁体较传统晶界扩散重稀土单质Dy、Tb或其低熔点共晶合金，可显著提高磁体的室温矫顽力，且重稀土元素向磁体内部扩散深度大、微观组织结构均匀，适合较厚尺寸磁体。

技术领域

本发明属于稀土永磁材料领域，具体涉及一种高性能烧结钕铁硼磁体的分步晶界扩散工艺。

背景技术

在全球“碳达峰碳中和”及电驱化、智能化浪潮推动下，磁性材料将成为新一轮科技革命和产业变革不可或缺的战略材料，高性能钕铁硼永磁体在新能源和节能环保等领域的应用，有利于减少化石能源使用降低碳排放。烧结钕铁硼永磁材料被广泛应用于国民经济的各个领域，尤其是“双碳”背景下的新能源领域，促使高端钕铁硼需求经历新一轮成长，，但是矫顽力低、热稳定性差，限制了其在高温领域的应用，研发室温高矫顽力烧结钕铁硼永磁体顺应我国绿色低碳产业发展的迫切需求。

通过晶界扩散过程可以有效提高烧结钕铁硼磁体的矫顽力并使剩磁损耗最小，其中，低熔点的富Nd相是晶界扩散主要通道，高温热处理时重稀土元素沿着烧结钕铁硼磁体晶界富集，取代主相晶粒边缘Nd元素形成富Dy、Tb壳层结构，使磁体矫顽力大幅增强(ZhaoL Z.et al.Advanced Functional Materials,2021, 32:2109529；Kim T H.etal.Scripta Materialia,2020,178:433-437.)。但是，单一重稀土元素沿晶界扩散的动力很小，随着扩散深度增加富重稀土核壳结构数量骤减，最终导致重稀土元素只在磁体近表面处富集，因此通过晶界扩散单一重稀土元素提高磁体矫顽力有限。目前，大量研究已经证明，Tb元素在富含Dy和不含Dy 磁体的扩散速度远大于Dy，特别是向富含Dy初始磁体内扩散Tb元素更是事半功倍。并且，研究者们普遍认为初始磁体内部形成Dy核壳结构是晶界扩散Tb 单质获得高矫顽力磁体的必要条件(K.Loewe.et al.Acta Materialia.2017,124:421-429；K.Hono.et al.Acta Materialia.2019,172,139-149；G.Q.Xie.et al.Journalof Alloys and Compounds.2021,856:158-191.)。中国专利申请CN202210329202.5，公开了一种高性能烧结钕铁硼磁体的晶界扩散工艺，但该专利沉积Dy/Tb双层膜一步晶界扩散后，重稀土元素易扩散至晶格，无法形成富重稀土硬磁壳层结构，极大程度上限制了其矫顽力的进一步提升。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明通过以下技术方案实现：一种高性能烧结钕铁硼磁体的分步晶界扩散工艺，依次包括以下步骤：

1.在酸化的不含重稀土元素的N50烧结钕铁硼磁体表面首先沉积Dy单质薄膜，经第一次高温热处理使Dy元素沿晶界向磁体内部扩散，得到一次晶界扩散样品；所得一次晶界扩散样品再次酸化处理后，将Tb单质薄膜沉积在磁体表面，采用与第一次高温热处理相同的第二次热处理工艺，再次晶界扩散便可成功制备高矫顽力烧结钕铁硼磁体。

2.上述N50烧结钕铁硼磁体与一次晶界扩散样品的酸化处理过程相同，具体包括以下步骤：

(1)将大块N50烧结钕铁硼磁体切割成10mm×10mm×3～6mm立方体样品，其中沿c轴方向的样品尺寸为3～6mm；

(2)将烧结钕铁硼磁体依次用800、1500、2000、3000、5000目砂纸抛光至表面呈镜面状；