稀土永磁體及稀土永磁體的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種稀土永磁體及稀土永磁體的制備方法，該稀土永磁體所述材料由磁體表面沿磁場取向方向至磁體內部5μm～100μm深度存在重稀土元素體積擴散現象，形成體積擴散層區；將體積擴散區劃分為體積10﹡100﹡5um的磁體單元，體積擴散層內各個位置磁體單元的重稀土元素的濃度差在0.5at％以下。本發明提供了一種在不影響產品剩磁Br和最大磁能積(BH)max的前提下，具有高內稟矯頑力Hcj的燒結釹鐵硼磁體。在稀土永磁體的制備方法中，將涂覆重稀土源漿料的毛坯磁體在真空條件下進行微波熱處理。該方法能夠有效地提高加熱效率，縮短熱處理時間，降低能量的消耗，削減磁體的生產成本。
【專利說明】
稀±永磁體及稀±永磁體的制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于稀±永磁體制備技術領域，特別是設及一種在基本不損失剩磁的前提 下提高磁體的內稟矯頑力的稀±永磁體的制備方法，W及利用運種方法制備的稀±永磁 體。
【背景技術】
[0002] 目前，燒結欽鐵棚最大磁能積的實驗室水平已經非常接近其理論極限值。生產水 平與該極限值的差別也不大，但其內稟矯頑力則遠遠低于理論極限值，存在很大的提升空 間。隨著欽鐵棚磁體應用領域的不斷發展，更高的矯頑力也成為業內人±追求的重點。于 是，如何充分發揮欽鐵棚主相的內在特性，提高燒結欽鐵棚的內稟矯頑力H。，，就成了當前熱 點研究的問題。
[0003] 多年的基礎研究和生產實踐表明，在磁體生產過程中加入Dy (元素鋪）、Tb (鋪） 等重稀±元素，使其置換磁體中的部分Nd W提高燒結NdFeB磁體的矯頑力已經成了 一種眾 所周知的有效方法。
[0004] 主要原因是Dyz化mB或化2化mB晶體具有比NdzFewB晶體更高的磁晶各向異性場， 也就是具有更大的理論內稟矯頑力。
[000引 Dy、化部分取代主相刷2化中的Nd后，生成的固溶相（Nd, Dy)zFewB或 (Nd, Tb)zFewB的磁晶各向異性場比刷2化大，因而可W明顯提高燒結磁體的矯頑力。
[0006] Dy、化的加入方法通常有：合金烙煉過程直接加入Dy、化；或富DyAb合金與欽鐵 棚合金雙合金方法。但是，運兩種方法的弊端就是會明顯降低磁體的飽和磁化強度，特別是 直接烙煉的方法，從而導致了磁體的剩磁和最大磁能積的降低。因為在Nd2Fel4B主相中， Nd與化的磁矩正向平行排列，兩者的磁矩是同向疊加；而DyAb與化為反鐵磁禪合，Dy/ 化的磁矩與化磁矩反向疊加，導致了總磁矩的削弱。
[0007] 另外，相對于Nd而言，含Dy、Tb的礦藏儲量稀少且主要分布在少數幾個地域，Dy、 化金屬的價格遠高于Nd金屬，運種導致了磁體生產成本的顯著增加。
[0008] 近幾年，晶界熱擴散工藝被用來有效提高燒結欽鐵棚磁體的內稟矯頑力，且很少 降低磁體的剩磁和磁能積。該工藝首先通過涂覆、沉積、鍛覆、瓣射、粘覆等方法使磁體外部 覆蓋含有重稀±元素的物質層，如Dy或化的金屬粉末或化合物，通過熱處理使重稀±元素 沿著富Nd的液態晶界相擴散到磁體內部。熱處理過程中，晶界中DyAb擴散的速度比晶界 中DyAb向主相晶粒內部擴散的速度快得多。
[0009] 利用該擴散速度差，調整熱處理溫度和時間，將在燒結體主相和富稀±相之間產 生一個很薄的、連續的、含重稀上元素的殼層。
[0010] 由于NdFeB燒結磁體矯頑力由主相粒子的各向異性決定，因此在主相晶粒外，包 覆高濃度重稀±元素殼層的NdFeB燒結磁體具有高矯頑力。而運種濃度較高的區域僅限于 各主相晶粒的表層，其體積與主相晶粒的體積比很低，因此磁體的剩磁度r)和最大磁能積 基本上不會變化。
[0011] 例如，日本信越化學株式會社的專利申請公開的CN1898757A給出了一種磁體表 面的滲鍛技術。將燒結毛巧加工成薄的磁體，用由重稀±微米級細粉分散于水或有機溶劑 中所形成的漿液，來浸涂磁體，然后在真空或惰性氣體氣氛下，在不高于燒結溫度下對磁體 進行熱處理。結果使矯頑力有較多提高，而剩磁基本不降低。運種方法既節約了重稀±的 使用，又抑制了剩磁的下降。
[0012] W上方法可W在一定程度上提高H。,，而且都需要一個在900°C左右、為時數小時 的晶界熱擴散處理過程，W使得磁體表面的重稀±元素向磁體內部移動，并在磁體主相晶 粒表面形成高含量殼層，最終達到提高磁體矯頑力的目的。
[0013] 然而，由于采用的是常規加熱方式（普遍為電阻加熱），加熱機制W福射、傳導為 主，加熱效率低。同時，由于真正發生重稀±金屬元素晶界熱擴散的區域只集中在磁體表層 一定范圍內，因此，對磁體忍部不參與擴散過程的部分加熱就意味著能量的浪費，進而提高 了生產成本。
[0014] 如果能夠有效地提高加熱效率，同時有選擇的進行局域性加熱，就可W簡化工藝， 縮短熱處理時間，降低能量的消耗，削減磁體的生產成本。

【發明內容】

[0015] 本發明的第一目的是提供一種稀±永磁體。
[0016] 本發明的第二目的是提供一種稀±永磁體的制備方法。
[0017] 為了實現上述第一目的，本發明提供一種稀±永磁體，所述材料由磁體表面沿磁 場取向方向至磁體內部5 y m~100 y m深度存在重稀±元素體積擴散現象，形成體積擴散 層區；將體積擴散區劃分為體積10 * 100 * Sum的磁體單元，體積擴散層內各個位置磁體 單元的重稀±元素的濃度差在〇.5at% W下。本發明中，at%為原子數百分含量。
[0018] 本發明如上所述的稀±永磁體，優選地，所述重稀±元素為化和/或Dy。
[0019] 本發明如上所述的稀±永磁體，優選地，在磁體的體積擴散區和內部磁體之間 存在晶界擴散區，所述內部磁體中重稀±含量與未擴散前磁體中重稀±含量差不大于 0. lat% ;所述晶界擴散區中至少有70%數量的晶粒具有殼-忍結構，其中所述忍部重稀± 元素的含量低于所述殼部重稀上元素的含量，二者至少相差Iat %，優選相差1~4at %。所 述磁體由外至內依次為體積擴散區、晶界擴散區和內部磁體。
[0020] 為了實現上述第二目的，本發明提供一種如上所述稀±永磁體的制備方法，包括 W下步驟：
[0021] 步驟1，制備出毛巧磁體；
[0022] 步驟2,制備重稀±源漿料：將重稀±元素金屬的粉末、含有重稀±元素的合金、 含有重稀±元素的固溶體、含有重稀±元素的化合物的任意一種或一種W上，與有機溶劑 混合均勻制成重稀±源漿料；
[0023] 步驟3,將重稀±源漿料涂覆到毛巧磁體的至少一個表面上形成涂覆層；
[0024] 步驟4,微波熱處理：對涂覆后的毛巧磁體在真空條件下進行微波熱處理；熱處理 溫度為650°C~1000°C，保溫時間為1分鐘~60分鐘。
[00巧]本發明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，在步驟4之后還包括步驟5， 對步驟4微波熱處理后獲得的毛巧磁體進行常規熱處理，常規熱處理的溫度為400°C~ 600 °C，保溫時間為60分鐘~300分鐘。
[0026] 本發明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，所述毛巧磁體在最小厚度方 向上，厚度不超過10mm。
[0027] 本發明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，所述重稀±元素包括但不限 于Dy、化和化；所述重稀±元素的金屬粉末中至少含有一種重稀±元素，粉末平均顆粒度 為 1 Jim ~100 Ji m。
[0028] 本發明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，含有重稀±元素的化合物包 括：稀±金屬的氨化物、稀±金屬的氣化物、稀±金屬的氧化物、稀±金屬的硝酸鹽水合物 中的至少一種。
[0029] 本發明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，含有重稀±元素的合金表示 為Ra-Mb或者表示為R JA;
[0030] 其中R選自重稀±元素中的至少一種；M選自Al、Si、C、P、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、 化、6日、66、2'、佩、]?〇、4旨、111、511、訊、冊、1'日、胖、？6和81中的至少一種元素，1'是選自化和 Co中的至少一種；
[003。 a和b ;x，y和Z為對應元素的原子百分數，并且：15<b《99,余量為a ;5《x《85， 15<z《95,余量為y，并且y大于0。
[0032] 本發明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，所述有機溶劑為醇類、醋類和 燒控中的至少一種。
[0033] 本發明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，所述涂覆層的厚度小于或等 于 0. 5mm。
[0034] 本發明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，在步驟3之前，還包括對毛巧 磁體進行表面處理的步驟，W清除表面的氧化層。
[0035] 本發明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，在步驟3之后，還包括對涂覆 后的毛巧磁體進行干燥揮發處理的步驟，W去除涂覆層中的有機溶劑。優選地，干燥揮發處 理的步驟中，干燥溫度為20°C~200°C，干燥時間至少為1分鐘。
[0036] 本發明如上所述的稀±永磁體的制備方法，進一步，，步驟5完成后，采取快速冷 卻或隨爐冷卻的方式將毛巧磁體冷卻至l〇〇°C W下，然后對毛巧磁體進行表面處理，W去除 毛巧磁體表面的涂覆層。
[0037] 本發明的有益效果是：
[0038] 本發明在不影響產品剩磁化和最大磁能積度H)max的前提下，提高燒結欽鐵棚磁 體的內稟矯頑力化j，并且能夠有效地提高加熱效率，縮短熱處理時間，降低能量的消耗，削 減磁體的生產成本。
[0039] 本發明通過將微波熱處理與晶界熱擴散相結合，通過改善晶界的邊界特征及其與 主相晶粒的相互作用，提高主相晶粒表面層的磁晶各向異性場，進而提高燒結欽鐵棚磁體 的內稟矯頑力化j，同時，對剩磁化和最大磁能積度H)max影響很小。
[0040] 傳統工藝在進行晶界熱擴散時所采用的常規熱源加熱，加熱主要機制為福射和傳 導，加熱從外向內進行，加熱時間長；本發明中在進行晶界熱擴散時，采用的加熱方式為冷 源加熱，主要利用微波與樣品作用產生吸波效果，并通過調節微波發射頻率，可W使趨膚深 度與擴散深度相匹配。進而將電磁能轉化為熱能，實現加熱的目的，屬于體加熱范疇，運種 方式具有加熱速度快、加熱均勻的特點。而且近期的研究表明，在某些化學反應中采用微波 加熱技術，可W有效降低化學反應活化能，從而降低化學反應的溫度，并提高化學反應的速 度，屬于活化熱處理的一種。因此，擴散時間較常規熱源加熱而言大為減少。
【附圖說明】
[0041] 圖1為電磁波波譜圖；
[004引圖2為實施例1及對比例1-1、1-2、1-3中磁體的退磁曲線；
[0043] 圖3為實施例2及對比例2-1、2-2、2-3中磁體的退磁曲線；
[0044] 圖4a為實施例1磁體拋光截面邊緣處的背散射照片；圖4b為對比例1-1磁體拋 光截面邊緣處的背散射照片；
[0045] 圖5a為實施例2磁體拋光截面邊緣處的背散射照片；圖b為對比例2-1磁體拋光 截面邊緣處的背散射照片；
[0046] 圖6a為實施例1磁體拋光截面邊緣處能譜分析；
[0047] 圖化為為實施例1磁體拋光截面邊緣處的區域特征電鏡照片；
[004引圖7為對比例1-1磁體拋光截面邊緣處能譜分析。
【具體實施方式】
[0049] 下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，實施例中未注明具體條件 者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可W 通過市購獲得的常規產品。
[0050] 本發明是通過將微波熱處理工藝與晶界熱擴散技術相結合，通過改善晶界特性及 其與主相晶粒的相互作用，提高主相晶粒表面層的磁晶各向異性場，進而在幾乎不降低剩 磁及磁能積的前提下提高燒結欽鐵棚磁體的內稟矯頑力。
[0051] 微波是介于無線電波與紅外線之間的電磁波，波長Imm~Im,頻率為 300MHZ-300GHZ (由于微波的頻率很高，也叫做超高頻電磁波），如圖1所示。微波與其它波 段的電磁波相比，具有波長短、頻率高、穿透能力強、量子特性明顯等特點。其波長范圍與地 球上的一般物體的尺寸相比處于同一個數量級或更小，與其它可見光一樣（除激光外），微 波是極化和相干波，遵循光的物理定律，它與物質的相互作用根據物理性質不同，可W被透 過、吸收或反射，即具有選擇性。同時，微波具有渡越時間效應、福射效應和趨膚效應。
[0052] 由于微波對于金屬來講存在趨膚效應，因此吸波深度不深，而對于晶界熱擴散而 言，擴散也發生在樣品表面一定深度（宏觀磁體及單個晶粒），因此，可W通過改變微波發 射頻率使吸波深度與晶界熱擴散深度相匹配。
[0053] 即使趨膚深度不深，在傳導作用下，被微波加熱的磁體樣品也能夠快速的實現整 體升溫，運就即實現了加熱，又很大程度上避免了未發生晶界熱擴散的磁體內部（宏觀磁 體及單個晶粒）的加熱損失，節約了能量，降低了成本。
[0054] 對于非金屬材料的燒結，如在陶瓷燒結領域，微波加熱的應用已經比較廣泛，運些 嘗試和應用主要是利用了微波熱處理的活化機理和體積效應W及某些材料的高的吸波效 率。然而，對于近實密度的金屬塊體材料而言，由于存在吸波趨膚效應，大量微波被反射，作 用深度不足，塊體內部存在明顯的溫度梯度，所W，傳統的技術思維認為微波加熱不能直接 用于傳統意義上的均勻熱處理環節。然而，對于本發明所面臨的晶界熱擴散（GBD)而言，由 于滲透元素是從樣品表面向塊體內部移動，所W主要反應在塊體表面發生，因此，內部的高 溫對促進反應并無實質性的貢獻，運就為本發明采用微波熱處理提供了相當的創新空間。
[0055] 下面，詳細說明本發明所述稀±永磁體的制備方法的基本過程。
[0056] a,制備出毛巧磁體；所謂常規工序，通常是：配料-合金烙煉-條帶制備-粉碎制 粉-成形-燒結，W制備出毛巧磁體。
[0057] 優選地，所述毛巧磁體在最小厚度方向上，厚度不超過10mm。
[0058] b，制備重稀±源漿料：將重稀±元素金屬的粉末、含有重稀±元素的合金、含有重 稀±元素的固溶體、含有重稀±元素的化合物、稀±金屬的硝酸鹽水合物的任意一種或一 種W上，與有機溶劑混合均勻制成重稀±源漿料；
[0059] 所述重稀±元素包括但不限于Dy、化和化；所重稀±元素的金屬粉末中至少含有 一種重稀±元素，粉末平均顆粒度為1 y m~100 Ji m。
[0060] 含有重稀±元素的化合物包括：稀±金屬的氨化物、稀±金屬的氣化物、稀±金屬 的氧化物中的至少一種。
[0061] 含有重稀±元素的合金表示為Ra-Mb或者表示為R JyM,;
[0062] 其中R選自重稀±元素中的至少一種；M選自Al、Si、C、P、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、 化、6日、66、2'、佩、]?〇、4旨、111、511、訊、冊、1'日、胖、？6和81中的至少一種元素，1'是選自化和 Co中的至少一種；
[006引 a和b ;x，y和Z為對應元素的原子百分數，并且：15<b《99,余量為a ;5《x《85， 15<z《95,余量為y，并且y大于0。
[0064] 所述有機溶劑為醇類、醋類和燒控中的至少一種。例如，乙醇、丙醇、乙酸乙醋、正 己燒。
[0065] C，對毛巧磁體進行表面處理，W清除表面的氧化層。
[0066] d，將重稀±源漿料涂覆到毛巧磁體的至少一個表面上形成涂覆層；
[0067] 優選地，所述涂覆層的厚度小于或等于0. 5mm。
[0068] e，對涂覆后的毛巧磁體進行干燥揮發處理，W去除涂覆層中的有機溶劑。更優選 地，干燥揮發處理的步驟中，干燥溫度為20°C~200°C，干燥時間至少為1分鐘。
[0069] f，微波熱處理：對涂覆后的毛巧磁體在真空條件下進行微波熱處理；熱處理溫度 為650°C~1000°C，保溫時間為1分鐘~60分鐘；微波熱處理后，采取快速冷卻或隨爐冷卻 的方式將毛巧磁體冷卻至l〇〇°CW下；
[0070] 優選地，微波熱處理過程中，微波頻率為2450 + 50MHZ，功率在0~IOkW之間。在 微波熱處理過程中，通過調節微波發射頻率使趨膚深度與擴散深度相匹配。
[0071] g，對微波熱處理后獲得的毛巧磁體進行常規熱處理，常規熱處理的溫度為 400°C~600°C，保溫時間為60分鐘~300分鐘。常規熱處理后，采取快速冷卻或隨爐冷卻 的方式將毛巧磁體冷卻至l〇〇°C W下。
[0072] h，對毛巧磁體進行表面處理，W去除毛巧磁體表面的涂覆層。
[0073] W上步驟，可W根據具體的工作環境或要求，做出適當的調整或者改變。
[0074] 實施例1
[0075] 采取常規工序但不包括回火處理步驟制備燒結欽鐵棚毛巧磁體，磁體成分 (wt.%)為（PrNd)3o.日Alo.2日COl.oCuo.lGao.lFebalBo.g7，磁體尺寸。7mmX3.3mm，取向方向與軸向 平行。
[007引將5g平均粒度為5 ii m的化化粉末與20ml無水乙醇攬拌，形成漿料。
[0077] 采用薩涂的方式將磁體表面均勻涂覆漿料，磁體上下端面的涂覆厚度為0.2mm。將 樣品放入真空環境中進行常溫脫醇處理30分鐘；
[0078] 然后對表面涂有漿料的磁體進行兩級熱處理。
[0079] 第一級是將表面涂有漿料的磁體放入真空微波處理爐內進行微波加熱處理，微波 頻率2450MHz，加熱溫度設定為920°C，保溫3min，保溫完成后停止微波發射；
[0080] 采用風冷方式進行樣品冷卻，至樣品溫度低于100°C后，取出樣品。
[0081] 然后進行第二級熱處理，將一級熱處理后的樣品放入常規真空熱源加熱爐內進行 480°C真空熱處理150分鐘，然后采用隨爐或風冷方式將樣品冷卻至100°C-下，將磁體取 出；
[0082] 采用機加工方式將磁體表面殘余重稀±源層去掉，進行磁體性能檢測。
[0083] 對比例1-1
[0084] 對比例1-1與實施例1的唯一區別是第一級熱處理采用常規熱源加熱，保溫120 分鐘。
[00財 對比例1-2
[0086] 對比例1-2與對比例1-1的區別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0087] 對比例1-3
[008引對比例1-3與實施例1的區別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0089] 表1實施例1與對比例1的磁性能
[0090]
[0091] 注：Hk刃當磁體磁感強度等十90 %剩磁時的外加磁場值。
[009引 實施例2
[0093] 準備常規工序但不包括回火處理步驟制備燒結欽鐵棚毛巧磁體，磁體成分 (wt.%)為（PrNd)3o.日Alo.2日COl.oCuo.lGao.lFebalBo.g7，磁體尺寸。7mmX3.3mm，取向方向與軸向 平行。
[0094] 將5g粒度為5 y m的DyFs粉末與20ml無水乙醇攬拌，形成漿料。
[0095] 采用薩涂的方式將磁體表面均勻涂覆漿料，樣品兩個端面的涂覆厚度為0. 15mm。
[0096] 將樣品放在開放環境中進行常溫脫醇處理120分鐘；
[0097] 然后對表面涂有漿料的磁體進行兩級熱處理；
[0098] 第一級是將表面涂有漿料的磁體放入真空微波處理爐內進行微波加熱處理，發射 功率2450MHz，加熱溫度設定為900°C，保溫3min，保溫完成后停止微波發射，隨爐冷卻至樣 品溫度低于l〇〇°C后，取出樣品。
[0099] 然后進行第二級熱處理，將一級熱處理后的樣品放入常規真空熱源加熱爐內進行 490°C真空熱處理160分鐘，然后采用隨爐或風冷方式將樣品冷卻至IOCTCW下，將磁體取 出；
[0100] 采用機加工方式將磁體表面殘余重稀±源層去掉，進行磁體性能檢測。
[0101] 對比例2-1
[0102] 對比例2-1與實施例2的唯一區別是第一級熱處理采用常規熱源加熱，保溫150 分鐘。
[0103] 對比例2-2
[0104] 對比例2-2與對比例2-1的區別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0105] 對比例2-3
[0106] 對比例2-3與實施2的區別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0107] 表2實施例2與對比例2的磁性能 [010 引
[010引 往化刃當磁體磁感強巧導十90 %剩磁町的外加磁場但。
[0110] 實施例3
[0111] 采取常規工序（但不包括回火處理步驟）制備燒結欽鐵棚毛巧磁體，磁體成分 (wt.%)為（PrNd)3o.日Alo.2日COl.oCuo.lGao.lFebalBo.g7，磁體尺寸。7mmX3.3mm，取向方向與軸向 平行。
[0112] 將5克50wt%氧化鋪、30wt%具有Mg化2型結構的金屬間化合物（其成分為2% Ce-22 % Nd-16 % Dy-15 % 化-2 % Ho-40. 8 % 化-1 % Co-O. 1 % Cu-O. 5 % Ni-O. 2 % Ga-O. 2 % 化-0. 2% Ti)和20wt%六水硝酸鋪的混合粉末與20ml無水乙醇攬拌，形成漿料。
[0113] 采用薩涂的方式將磁體表面均勻涂覆漿料，磁體上下端面的涂覆厚度優選為 0. 2mm ;將樣品放入真空環境中，進行常溫脫醇處理30分鐘；
[0114] 之后，對表面涂有漿料的磁體進行兩級熱處理：
[0115] 第一級熱處理，是將表面涂有漿料的磁體放入真空微波處理爐內進行微波加熱處 理，微波頻率2450MHz，加熱溫度設定為900°C，保溫3min，保溫完成后停止微波發射，
[0116] 采用風冷方式進行樣品冷卻，至樣品溫度低于100°C后，取出樣品。
[0117] 然后，進行第二級熱處理，將一級熱處理后的樣品放入常規真空熱源加熱爐內進 行480°C真空熱處理150分鐘，然后采用隨爐或風冷方式將樣品冷卻至100°C-下，將磁體 取出，
[0118] 采用機加工方式將磁體表面殘余重稀±源層去掉，便于進行磁體性能檢測。
[0119] 對比例3-1
[0120] 對比例3-1與實施例3的唯一區別是第一級熱處理采用常規熱源加熱，保溫120 分鐘。
[0121] 對比例3-2
[0122] 對比例3-2與對比例3-1的區別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0123] 對比例3-3
[0124] 對比例3-3與實施例3的區別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0125] 表3實施例3與第S組對比例的磁性能
[0126]
[0127]
[012引 注：Hk刃當磁體磁感強巧導十90 %剩磁町的外加磁場但。
[0129] 實施例4
[0130] 采取常規工序（但不包括回火處理步驟）制備燒結欽鐵棚毛巧磁體，磁體成分 (wt. %)為（PrNd)3〇.5Al〇.25C〇i.(AiaiGaaiFebaiB〇.g7,磁體尺寸。7mmX3. 3mm，取向方向與軸向 平行。
[0131] 將5g平均粒度為15 Jim的60wt%氧化鋪、20wt%五水硝酸鐵和20wt% DyHx的混 合粉末與20ml無水乙醇攬拌，形成漿料。
[0132] 采用薩涂的方式將磁體表面均勻涂覆漿料，磁體上下端面的涂覆厚度優選為 0. 2mm ;將樣品放入真空環境中，進行常溫脫醇處理30分鐘；
[0133] 之后，對表面涂有漿料的磁體進行兩級熱處理：
[0134] 第一級熱處理，是將表面涂有漿料的磁體放入真空微波處理爐內進行微波加熱處 理，微波頻率2450MHz，加熱溫度設定為920°C，保溫3min，保溫完成后停止微波發射，
[0135] 采用風冷方式進行樣品冷卻，至樣品溫度低于100°C后，取出樣品。
[0136] 然后，進行第二級熱處理，將一級熱處理后的樣品放入常規真空熱源加熱爐內進 行500°C真空熱處理150分鐘，然后采用隨爐或風冷方式將樣品冷卻至100°C-下，將磁體 取出，
[0137] 采用機加工方式將磁體表面殘余重稀±源層去掉，便于進行磁體性能檢測。
[0138] 對比例4-1
[0139] 對比例4-1與實施例4的唯一區別是第一級熱處理采用常規熱源加熱，保溫115 分鐘。
[0140] 對比例4-2
[0141] 對比例4-2與對比例4-1的區別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[014引 對比例4-3
[0143] 對比例4-3與實施例4的區別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0144] 表4實施例4與第四組對比例的磁性能
[0145]
[0146] 注：Hk為當磁體磁感強度等于90 %剩磁時的外加磁場值。
[0147] 實施例5
[0148] 采取常規工序（但不包括回火處理步驟）制備燒結欽鐵棚毛巧磁體，磁體成分 (wt.%)為（PrNd)3o.日Alo.2日COl.oCuo.lGao.lFebalBo.g7，磁體尺寸。7mmX3.3mm，取向方向與軸向 平行。
[0149] 將5g平均粒度為5 y m的60wt % Dy化和40wt % PrNdHx混合粉末與20ml無水乙 醇攬拌，形成漿料。
[0150] 采用薩涂的方式將磁體表面均勻涂覆漿料，磁體上下端面的涂覆厚度優選為 0. 2mm ;將樣品放入真空環境中，進行常溫脫醇處理30分鐘；
[0151] 之后，對表面涂有漿料的磁體進行兩級熱處理：
[0152] 第一級熱處理，是將表面涂有漿料的磁體放入真空微波處理爐內進行微波加熱處 理，微波頻率2450MHz，加熱溫度設定為910°C，保溫3min，保溫完成后停止微波發射，
[0153] 采用風冷方式進行樣品冷卻，至樣品溫度低于100°C后，取出樣品。
[0154] 然后，進行第二級熱處理，將一級熱處理后的樣品放入常規真空熱源加熱爐內進 行480°C真空熱處理150分鐘，然后采用隨爐或風冷方式將樣品冷卻至100°C-下，將磁體 取出，
[0155] 采用機加工方式將磁體表面殘余重稀±源層去掉，便于進行磁體性能檢測。
[0156] 對比例5-1
[0157] 對比例5-1與實施例5的唯一區別是第一級熱處理采用常規熱源加熱，保溫150 分鐘。
[015引 對比例5-2
[0159] 對比例5-2與對比例5-1的區別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0160] 對比例5-3
[0161] 對比例5-3與實施例5的區別是磁體進行熱處理前沒有表面涂覆工藝。
[0162] 表5實施例5與第五組對比例的磁性能
[0163]
[0164] 江：Hk刃a悅悅W西獨設守了 yu
紘叫的條:切1且。
[0165] 本發明通過將微波熱處理與晶界熱擴散相結合，通過改善晶界特征及其與主相晶 粒的相互作用，提高主相晶粒表面層的磁晶各向異性場，進而提高燒結欽鐵棚磁體的內稟 矯頑力化j，同時，對剩磁化和最大磁能積度H)max影響很小。
[0166] 圖2中的退磁曲線是表1中的經過微波擴散處理、熱處理后樣品磁性能與燒結態 樣品的性能比較，通過圖2的結果說明經過微波處理后產品磁性能的提高。其中，圖2種的 "燒結態樣品"是指步驟1制備完成后的磁體。
[0167] 圖3中的退磁曲線是表2中的經過微波擴散處理、熱處理后樣品磁性能與燒結態 樣品的性能比較，通過圖3的結果說明經過微波處理后產品磁性能的提高。其中，圖3種的 "燒結態樣品"是指步驟1制備完成后的磁體。
[016引表1列出了實施例1、對比例1-1、對比例1-2和對比例1-3磁體的磁性能。其中：
[0169] 實施例1采用了本發明中的方法，W化-化作為重稀±原材料，采用微波加熱技術 進行重稀±元素的晶界熱擴散，
[0170] 而對比例1-1則采用了常規的加熱方法進行了相同材料的擴散。
[0171] 對比例1-2和對比例1-3都是對未進行表面涂覆的原始燒結樣品進行的同步熱處 理對比樣，對比例1-2與對比例1-1的熱處理工序一致，對比例1-3與實施例1的熱處理工 序一致。
[0172] 從表1中展示的數據可W看出，對于未涂覆的燒結態樣品，無論經過微波處理（對 比例1-3)還是常規熱處理（對比例1-2)，其磁性能基本相同。而對于經過表面重稀±源 涂覆的燒結態樣品，經過微波熱處理后，其矯頑力較沒有涂覆的樣品提高了 3.化Oe左右， 而且剩磁基本沒有變化，雖然矯頑力提高效果不如對比例1-1，但是由于保溫時間只有3分 鐘，遠遠小于對比例1-1的保溫時間，因此存在明顯的工業應用價值。
[0173] 從圖4a的顯微結構照片看，在實施例1的樣品邊緣位置化元素滲透效果明顯， 擴散量明顯大于對比例1-1樣品（圖4b)。圖6a中區域1為經過微波擴散處理后的實施 1樣品表面殘留的涂覆層，由于微波源使用功率偏高，實施例1樣品邊緣沿磁體取向深度方 向存在體積擴散區，厚度約為70 y m，從圖6a中區域2和3的能譜分析結果看，此區域中化 的含量分別為8at%和7. 5at%，二者相差0. 5at%，可見體積擴散區內擴散的重稀±元素 濃度差較小。當檢測深度提高到100-200 ym時（圖6a的區域4和5)，化的含量分別為 2.19曰*%和0.45曰*%。區域4和5中70%^上晶粒體現出明顯的殼-忍結構。檢測深度 超過350 ym后，如圖6a的區域6,則很難檢測到明顯的化含量。圖化標示出了實施I中 樣品體積擴散區和晶界擴散區的范圍。
[0174] 而對比例1-1的體積擴散深度則較實施例1小，大概為25 ym，當檢測深度超過 200 ym后，則很難檢測到明顯的化含量（圖7)。說明在相同最高熱處理溫度的條件下，由 于微波熱處理的活化作用，擴散反應的效果更佳明顯。圖7中未看到明顯的體積擴散區。 [01巧]通過改變微波的發射功率、頻率及熱處理溫度、保溫時間，可W對擴散后磁體內部 的顯微結構及磁性能進行調整。
[0176] 表2列出了實施例2、對比例2-1、對比例2-2和對比例2-3磁體的磁性能，其中：
[0177] 實施例2采用了本發明中的方法，W Dy-F作為重稀±源材料，采用微波加熱技術 進行重稀±元素的晶界熱擴散，
[017引而對比例2-1則采用了常規的加熱方法進行了相同材料的擴散。
[0179] 對比例2-2和對比例2-3都是對未進行表面涂覆的原始燒結樣品進行的同步熱處 理對比樣，對比例2-2與對比例2-1的熱處理工序一致，對比例2-3與實施例2的熱處理工 序一致。
[0180] 從表2中展示的數據可W看出，對于未涂覆的燒結態樣品，無論經過微波處理（對 比例2-3)還是常規熱處理（對比例2-2)，其磁性能基本相同。
[0181] 而對于經過表面重稀±源涂覆的燒結態樣品，經過微波熱處理后，其矯頑力較沒 有涂覆的樣品提高了 2.化Oe左右，而且剩磁基本沒有變化，雖然矯頑力提高效果不如對比 例2-1，但是由于保溫時間只有3分鐘，遠遠小于對比例1的保溫時間，因此存在明顯的工業 應用價值。
[0182] 從圖5a的顯微結構照片看，在實施例2的樣品邊緣位置Dy元素滲透效果明顯，與 對比例2-1樣品（圖5b)相當，由此可W得知，可W通過微波加熱溫度和加熱時間調整，對 樣品的性能進行優化。
[0183] W上實施例僅為本發明的示例性實施例，不用于限制本發明，本發明的保護范圍 由權利要求書限定。本領域技術人員可W在本發明的實質和保護范圍內，對本發明做出各 種修改或等同替換，運種修改或等同替換也應視為落在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種稀土永磁體，其特征在于，所述材料由磁體表面沿磁場取向方向至磁體內部 5 μ m~100 μ m深度存在重稀土元素體積擴散現象，形成體積擴散層區；將體積擴散區劃分 為體積10 * 100 * 5um的磁體單元，體積擴散層內各個位置磁體單元的重稀土元素的濃度 差在0· 5at%以下。2. 根據權利要求2所述的稀土永磁體，其特征在于，重稀土元素為Tb和/或Dy。3. 根據權利要求1或2所述的稀土永磁體，其特征在于，在磁體的體積擴散區和內部磁 體之間存在晶界擴散區；所述內部磁體中重稀土含量與未擴散前磁體中重稀土含量差不大 于0. lat %;所述晶界擴散區中至少有70 %數量的晶粒具有殼-芯結構，其中所述芯部重稀 土元素的含量低于所述殼部重稀土元素的含量，二者至少相差lat %。4. 權利要求1-3任一項所述稀土永磁體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，制備出毛坯磁體； 步驟2,制備重稀土源漿料：將重稀土元素金屬的粉末、含有重稀土元素的合金、含有 重稀土元素的固溶體、含有重稀土元素的化合物的任意一種或一種以上，與有機溶劑混合 均勻制成重稀土源漿料； 步驟3,將重稀土源漿料涂覆到毛坯磁體的至少一個表面上形成涂覆層； 步驟4,微波熱處理：對涂覆后的毛坯磁體在真空條件下進行微波熱處理；熱處理溫度 為650°C~1000°C，保溫時間為1分鐘~60分鐘。5. 根據權利要求1所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，在步驟4之后還包 括步驟5,對步驟4微波熱處理后獲得的毛坯磁體進行常規熱處理，常規熱處理的溫度為 400 °C~600 °C，保溫時間為60分鐘~300分鐘。6. 根據權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，所述毛坯磁體在最 小厚度方向上，厚度不超過l〇mm。7. 根據權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，所述重稀土元素包 括但不限于Dy、Tb和Ho ;所述重稀土元素的金屬粉末中至少含有一種重稀土元素，粉末平 均顆粒度為1 μ m~100 μ m。8. 根據權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，含有重稀土元素的 化合物包括：稀土金屬的氫化物、稀土金屬的氟化物、稀土金屬的氧化物、稀土金屬的硝酸 鹽水合物中的至少一種。9. 根據權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，含有重稀土元素的 合金表示為Ra_M b或者表示為RxTyMz; 其中R選自重稀土元素中的至少一種；Μ選自Al、Si、C、P、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、 6〇、2廠他、]?〇、厶8、111、511、513、!^、了3、￥、？13和祀中的至少一種元素，1'是選自卩6和(：〇中 的至少一種； a和b ;x，y和z為對應元素的原子百分數，并且：15〈b彡99,余量為a ;5彡X彡85， 15〈z < 95,余量為y，并且y大于0。10. 根據權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑為 醇類、酯類和烷烴中的至少一種。11. 根據權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，所述涂覆層的厚 度小于或等于0. 5mm。12. 根據權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，在步驟3之前，還 包括對毛坯磁體進行表面處理的步驟，以清除表面的氧化層。13. 根據權利要求4或5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，在步驟3之后，還 包括對涂覆后的毛坯磁體進行干燥揮發處理的步驟，以去除涂覆層中的有機溶劑。14. 根據權利要求13所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，干燥揮發處理的步 驟中，干燥溫度為20°C~200°C，干燥時間至少為1分鐘。15. 根據權利要求5所述的稀土永磁體的制備方法，其特征在于，步驟5完成后，采取快 速冷卻或隨爐冷卻的方式將毛坯磁體冷卻至l〇〇°C以下，然后對毛坯磁體進行表面處理，以 去除毛坯磁體表面的涂覆層。
【文檔編號】H01F41/02GK105845301SQ201510498280
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年8月13日
【發明人】陳治安, 鈕萼, 朱偉, 陳風華, 何葉青, 饒曉雷, 胡伯平, 王浩頡
【申請人】北京中科三環高技術股份有限公司