一种R-Fe-B系稀土烧结磁铁及制备方法转让专利
申请号 : CN202011059274.X
文献号 : CN112086256B
文献日 : 2021-08-10
发明人 : 林玉麟 , 廖宗博 , 谢菊华
申请人 : 福建省长汀金龙稀土有限公司 , 厦门钨业股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁,其特征在于,所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁由表面复合有含硅层和含重稀土层的磁铁烧结体经扩散热处理得到,所述含重稀土层位于所述含硅层上,所述磁铁烧结体表面的至少一部分被所述含硅层覆盖,所述含硅层表面的至少一部分被所述含重稀土层覆盖,所述含硅层含有硅、二氧化硅及碳化硅中的至少一种,所述含重稀土层含有重稀土氟化物,所述重稀土选自镝、铽和钬中的至少一种,所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁表面至1μm以上深度分布有所述的重稀土,所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁存在氟富集层,所述氟富集层分布在所述稀土烧结磁铁表面至130μm深度范围内。
2.根据权利要求1所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁,其特征在于:所述含硅层的厚度为
0.1 20μm。
~
3.根据权利要求1所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁,其特征在于:所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁以R2Fe14B型结晶粒作为主相,其中,R是选自包括Y和Sc在内的稀土元素中的至少一种,其中,Nd和/或Pr的含量为R的含量的50wt%以上。
4.根据权利要求3所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁,其特征在于:所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的成分中包括M,所述M选自Co、Bi、Al、Ca、Mg、O、C、N、Cu、Zn、In、Si、S、P、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Hf、Ta或W中的至少一种。
5.一种R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的制备方法,其特征在于:所述的制备方法包括以下步骤:
a)在磁铁烧结体的表面附着一层含硅层;
b)制备重稀土扩散源;
c)在真空中或惰性气氛中,采用重稀土扩散源对附着了所述含硅层的磁铁烧结体进行扩散热处理;
所述含硅层含有硅、二氧化硅及碳化硅中的至少一种,所述重稀土扩散源含有重稀土氟化物,所述重稀土选自镝、铽和钬中的至少一种,所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁表面至1μm以上深度分布有所述的重稀土,所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁存在氟富集层,所述氟富集层分布在所述稀土烧结磁铁表面至130μm深度范围内。
6.根据权利要求5所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的制备方法,其特征在于:所述步骤a)中,取平均粒径为0.1μm‑10μm的硅、二氧化硅或碳化硅粉末,添加成膜剂,所述成膜剂与所述粉末的质量比为0.001:0.999~0.1:0.9,加入有机溶剂制备成悬浊液,将所述悬浊液涂覆在所述磁铁烧结体表面并干燥,以形成所述的含硅层。
7.根据权利要求6所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的制备方法,其特征在于:所述步骤b)中,取研磨后的重稀土、重稀土化合物或重稀土合金粉末,添加成膜剂,所述成膜剂与所述粉末的质量比为0.001:0.999~0.1:0.9,加入有机溶剂制备成悬浊液,将所述悬浊液涂覆在所述含硅层上并干燥,以形成含重稀土层。
8.根据权利要求7所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的制备方法,其特征在于:所述步骤b)中,所述重稀土扩散源为重稀土氟化物扩散源。
9.根据权利要求7所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的制备方法,其特征在于:所述步骤c)中,以750℃‑1000℃的温度对附着了含硅层和含重稀土层的所述磁铁烧结体热处理4小时以上。
10.根据权利要求6所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的制备方法,其特征在于:所述步骤b)中,取研磨后的重稀土、重稀土化合物或重稀土合金粉末,添加成膜剂,所述成膜剂与所述粉末的质量比为0.001:0.999~0.1:0.9,加入有机溶剂制备成悬浊液,将所述悬浊液涂覆在载体的至少一面并烘干,得到至少一面覆膜的载体,膜中附着有重稀土、重稀土化合物或重稀土合金粉末。
11.根据权利要求10所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的制备方法,其特征在于:所述步骤c)中,将表面附着有所述含硅层的磁铁烧结体及覆膜后的载体在磁铁烧结体取向方向堆叠放置或间隔放置,在800℃~1000℃的环境中加热5~100小时,以对所述附着了含硅层的磁铁烧结体进行晶界扩散。
12.根据权利要求5所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的制备方法,其特征在于:所述含硅层的厚度为0.1 20μm。
~
13.根据权利要求5所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的制备方法,其特征在于:所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁以R2Fe14B型结晶粒作为主相,其中,R是选自包括Y和Sc在内的稀土元素中的至少一种,其中,Nd和/或Pr的含量为R的含量的50wt%以上。
14.根据权利要求5所述的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的制备方法,其特征在于:所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁的成分中包括M,所述M选自Co、Bi、Al、Ca、Mg、O、C、N、Cu、Zn、In、Si、S、P、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Hf、Ta或W中的至少一种。
说明书 :
一种R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁及制备方法
技术领域
背景技术
术参数,因此,需要对如何增强稀土磁铁的矫顽力进行研究与开发,以提高磁铁在使用过程
中的抗退磁能力。在传统的方式中,主要通过以下的方式来提高Nd‑Fe‑B系烧结磁铁的矫顽
力:1)在Nd‑Fe‑B系烧结磁铁的制作工序中添加重稀土元素(下称HRE,或称HREE或称Heavy
Rare Earth或称Heavy Rare Earth Elements);2)添加微量元素优化晶界结构、细化颗粒,
但会导致磁铁非磁性相的含量增加,Br降低;3)对Nd‑Fe‑B系烧结磁铁进行HRE晶界扩散处
理。方式1)和方式3)均使用以HRE来部分置换或全部置换Nd2Fe14B晶粒中的Nd,增加矫顽力。
这其中,以方式3)最为高效和经济。随着稀土磁铁制造工艺的不断提升,HRE晶界扩散工艺
也不断改良。
铁材料中时,Dy平稳地进入到其内部而没有在晶界处被氧化。可以有效地增加全体稀土磁
铁材料的矫顽力而不浪费稀有的Dy。
化物(Dy2O3,Tb4O7)或氟化物(DyF3,TbF3)的粉末溶于浓度适当的酸溶剂内,将磁体浸泡其
中适当时间后,取出烘干,磁体表面即覆盖重稀土粉末薄层,将此磁体置于氩气炉内先后进
行热扩散处理,然后进行退火处理。既能有效提高磁体矫顽力,又显著降低所需添加的重稀
土用量。
扩散,进一步提高磁铁矫顽力,且在采用氟扩散源时能够减少氟元素往磁铁内部扩散是亟
待解决的问题。
发明内容
层含有重稀土氟化物时,还可以有效减少氟元素往磁铁内部的扩散,从而明显降低少氟元
素对剩磁和磁能积性能的不良影响。
烧结体表面的至少一部分被所述含硅层覆盖,所述含硅层表面的至少一部分被所述含重稀
土层覆盖,所述含硅层含有硅、二氧化硅及碳化硅中的至少一种,所述含重稀土层含有重稀
土,所述重稀土选自镝、铽和钬中的至少一种,所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁表面至1μm以上
深度分布有所述的重稀土。
认为:Si扩散进入晶界之中,起到提高晶界能量,提供扩散通道的作用;另一方面,含硅层能
够有效减少氟元素往磁铁内部的扩散,从而明显较少氟元素对剩磁和磁能积性能的不良影
响。含硅层对减少氟元素往磁铁内部扩散的原因和机理不是完全清楚,申请人认为:Si分布
于R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁表层的晶界处,与晶界中的O结合,减少了F元素与之结合的机率,
同时阻碍其进一步往内部扩散。
氟元素带来的对Br和(BH)max的不良影响。
附图说明
具体实施方式
氟富集层主要分布于晶界处。氟富集层是指在0.02mm 范围内氟元素质量浓度比高于10%
2
的区域大于0.001mm。含硅层能够有效减少重稀土氟化物中的氟元素往磁铁内部的扩散。
的50wt%以上。
Sb、Hf、Ta或W中的至少一种。
有机溶剂制备成悬浊液,将所述悬浊液涂覆在所述磁铁烧结体表面并干燥,以形成所述的
含硅层。
机溶剂制备成悬浊液,将所述悬浊液涂覆在所述含硅层上并干燥,以形成所述的含重稀土
层。
机溶剂制备成悬浊液,将所述悬浊液涂覆在载体至少一面并烘干,得到至少一面覆膜的载
体,膜中附着有重稀土、重稀土化合物或重稀土合金粉末。
热5~100小时,对所述含硅层的磁铁烧结体进行晶界扩散并在所述含硅层上形成所述的含
重稀土层。
碎、气流磨、压制、烧结和热处理的工序制得。
量仪进行磁性能检测,测定温度为20℃,测定结果为Br:14.0kGs,Hcj:18.5kOe,(BH)max:
47.3MGOe,SQ:93.0%。
磁铁烧结体上,将涂覆后的磁铁烧结体在120℃的环境中干燥,在磁铁烧结体的表面形成如
表1记载不同厚度的含硅层。
层。
使用PFM14.CN超高矫顽力永磁测量仪进行磁性能检测,测定温度为20℃。元素浓度分布使
用电子探针显微分析EPMA进行面元素分析测定,实施例1.1‑1.9的制得所述R‑Fe‑B系稀土
烧结磁铁表面至1μm以上深度分布有Dy,实施例1.1‑1.9和对比例1.1的磁性能评价情况如
表1中所示。
稀土元素的扩散的促进原因和机理不是完全清楚,申请人认为:Si扩散进入晶界之中,起到
提高晶界能量,提供扩散通道的作用。
终性能反而降低。
碎、气流磨、压制、烧结和热处理的工序制得。
量仪进行磁性能检测,测定温度为20℃,测定结果为Br:14.45kGs,Hcj:15.65kOe,(BH)max:
50.26MGOe,SQ:95.5%。
涂覆后的磁铁烧结体在80℃的环境中干燥,在磁铁烧结体的表面形成如表2记载不同厚度
的含硅层。
用中国计量院的NIM‑10000H大块稀土永磁无损检测系统进行磁性能检测,测定温度为20
℃,氟富集层分布深度以及其它元素浓度的测量使用电子探针显微分析EPMA进行面元素分
析测定。实施例2.1‑2.9的制得所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁表面至1μm以上深度分布有Tb,
实施例2.1‑2.9和对比例2.1的磁性能评价情况如表2中所示。
层能够有效减少氟元素往磁铁内部扩散,氟富集层分布深度明显降低,从而明显减少氟元
素对磁铁Br和(BH)max的不良影响。含硅层对减少氟元素往磁铁内部扩散的原因和机理不
是完全清楚,申请人认为:Si分布于R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁表层的晶界处,与晶界中的O结
合,减少了F元素与之结合的机率,同时阻碍其进一步往内部扩散。
终性能反而降低。
图2。
碎、气流磨、压制、烧结和热处理的工序制得。
量仪进行磁性能检测,测定温度为20℃,测定结果为Br:14.45kGs,Hcj:15.65kOe,(BH)max:
50.26MGOe,SQ:95.5%。
上,将涂覆后的磁铁烧结体在80℃的环境中干燥,在磁铁烧结体的表面形成如表3记载不同
厚度的含硅层。
悬浊液均匀地喷在上述钨板两面,放入烘箱烘干,得到两侧膜厚相同的覆膜钨板,膜中附着
有TbF3粉末。
面的含硅层厚度为0。元素浓度分布使用电子探针显微分析EPMA进行面元素分析测定,实施
例3.1‑3.9的制得所述R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁表面至1μm以上深度分布有Tb,实施例和对比
例的磁性能评价情况如表3中所示。
层能够有效减少氟元素往磁铁内部扩散,即氟富集层分布深度明显降低,从而明显降低氟
元素对磁铁Br和(BH)max的不良影响。含硅层对降低氟元素往磁铁内部扩散的深度的原因
和机理不是完全清楚,申请人认为:Si分布于R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁表层的晶界处,与晶界
中的O结合,减少了F元素与之结合的机率,同时阻碍其进一步往内部扩散。
终性能反而降低。
饰,均落入本发明技术方案的保护范围内。