一种焊接钕铁硼磁体及其制备方法技术

一种焊接钕铁硼磁体，采用焊接热处理制备大尺寸的高磁能积和高矫顽力磁体，其方法是将烧结钕铁硼磁体切成薄片，把渗Dy或者渗Tb处理的薄片磁体沿厚度方向叠加起来，然后在880‑920℃下进行焊接热处理。该方法能够克服目前传统的方法不能够制备高性能高矫顽力磁体的缺点，同时也能够克服渗Dy或者渗Tb处理不能够制备大块厚度钕铁硼磁体的弊端。该方法获得磁体磁体力学性能没有损失，可以满足应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种焊接钕铁硼磁体及其制备方法
本专利技术涉及烧结钕铁硼磁体的制备方法，尤其是通过晶界扩散制备大尺寸高性能高矫顽力的钕铁硼磁体的方法。
技术介绍
烧结钕铁硼磁体已经广泛应用于风力发电、混合动力汽车、伺服电机等各个领域。由于下游应用器件朝着小型化、轻量化和高效率方向发展，钕铁硼磁钢必须具有高磁能积和高矫顽力。传统提高磁体矫顽力的方式为通过合金添加Dy或者Tb等重稀土元素，这两种元素在提高磁体矫顽力的同时降低了磁体的磁能积。比如，磁能积在50MGOe，通过这种方法目前只能够将矫顽力做到16kOe，没办法将矫顽力做到20kOe以上。所以仅通过合金化的方法添加重稀土Dy或者Tb，目前是没有办法制备出高磁能积和高矫顽力的磁体。近年来，磁体业界发展了晶界扩散方法也称之为渗Dy或者渗Tb方法。该方法是在磁体表面上布置一层重稀土化合物粉末，该化合物是重稀土的氟化物或者氢化物。然后在高温下真空热处理。由于重稀土是从磁体表面沿晶界往磁体内部扩散的，重稀土能够扩散的深度大约500μm。从性能提升的角度看，晶界扩散方法只适合制备薄片磁体，一般磁体厚度在3mm左右（如中国专利201710545814.7，一种烧结钕铁硼磁体的制备方法及电机用转子）。如果要制备大块磁体，比如厚度大于10mm的磁体，就没办法通过扩散制备。因此，在大块磁体方面特别是较厚的磁体就没有办法发挥晶界扩散制备高磁能积和高矫顽力的优势。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是使用焊接热处理方法制备大块的高性能高矫顽力磁体的方法。该方法能够克服目前传统的方法不能够制备高性能高矫顽力磁体的缺点，同时也能够克服晶界扩散不能够制备大块磁体的弊端，以获得较厚的高磁能积和高矫顽力的磁钢。一种焊接钕铁硼磁体，其特征为重稀土Dy或者Tb的含量在磁体厚度方向呈现从高到低再到高的周期性分布。一种焊接钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤：①先通过粉末冶金工艺制备毛坯磁体，工艺包括配料、速凝、氢破碎、气流磨、取向成型、烧结；②将毛坯磁体机械加工成厚度在0.5-6mm的薄片磁体，其厚度沿取向方向；③将薄片磁体进行表面处理；④将磁体放在Dy或者Tb或者两者的合金的蒸汽炉中，在真空下，进行850-950度保温6-30h扩散处理；⑤将上述磁体从Dy或Tb蒸汽炉中拿出，然后将磁体沿厚度方向叠起来；⑥将叠好的磁体放入烧结炉中，真空下进行880-920℃保温焊接热处理4-6h，然后将磁体在真空中进行480-540℃时效处理。所述重稀土Dy或Tb含量高的位置对应于每一个薄片磁体的表面，重稀土含量低的位置对应于每一个薄片磁体的心部。所述薄片磁体表面处理方法包括碱性洗涤剂+3-5%稀硝酸洗+水洗，然后在80-100℃下烘干，或采用30-90目的砂粒进行喷砂处理。所述磁体在厚度方向叠的片数为2-50片。本专利技术提供一种焊接钕铁硼磁体的制备方法，见图1所示，该方法先将磁体加工成薄片磁体，然后进行热蒸发渗重稀土Dy或者Tb处理。热蒸发处理后再将渗Dy处理后的磁体沿着取向方向叠起来，叠到目标磁体的厚度，然后在高温下进行焊接热处理。所述焊接热处理是在高温下，磁体表面存在一定含量的晶界上的液相，液相的成分主要为Nd和Fe，液相在相互靠近的两块已经渗重稀土处理的磁体之间相互扩散，高温下两块磁钢就紧紧的焊接在一起。由于相互靠近的两块磁钢成分相近，晶体结构也相近，冷却之后磁钢之间缝隙也不会有残留，对磁体的力学性能没有影响。磁体中重稀土沿着厚度方向的从高到低再到高周期性的分布，如图2所示。因此本专利技术及发挥了渗重稀土能够制备高磁能积高矫顽力的优势，同时克服了渗重稀土不能做大块厚度磁体的缺点。为制备大块的高性能高矫顽力磁钢提供了解决方案。附图说明图1、焊接钕铁硼磁体制备流程图。图2、重稀土沿厚度方向分布示意图。图3、实施例1的磁体中重稀土分布示意图，图中颜色越深表示重稀土浓度越高。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的叙述。需要指出的是，下述实施例不对本专利技术起任何限定作用，旨在对本专利技术的理解。实施例1步骤1、制备毛坯按照质量比(Pr0.2Nd0.8)30Al0.4Cu0.1Co1Nb0.2Fe65.8B0.96配置原料，然后经过粉末冶金工艺即速凝、氢破碎、气流磨、取向成型、烧结制备成毛坯磁体。其中速凝是将配置的原料在1470-1500℃熔化，然后在1450℃左右浇铸到直径为0.9m的旋转的铜辊表面，铜辊的线速度为2m/s，获得平均厚度为0.35mm的铸片，然后将铸片在氢气气氛中吸氢至饱和，并在500℃下脱氢。氢破碎后的粉末在气流磨下制备成粒度为2.5μm左右的粉末，然后磁体在磁场下压制成生坯，生坯经过180Mpa等静压后在真空炉中烧结和时效处理。烧结温度为1050℃*4.5h，时效温度为900℃*2h和485℃*2h。得到毛坯磁体，毛坯磁体尺寸为50mm*50mm*27mm↑。步骤2、获得薄片磁体将毛坯磁体经过磨床磨加工，多线切割机切片加工，加工成30mm*30mm*2mm↑薄片磁体。步骤3、薄片磁体表面处理将薄片磁体在碱性溶液中清洗除油，3%的稀硝酸溶液中酸洗，然后清水洗，获得活化的表面，然后再将磁体用烘干机进行表面吹干处理，获得光洁、无油污表面的磁体，用于热蒸发渗Dy处理。步骤4、热蒸发渗Dy处理将酸洗后的磁体单片摆放在50目的不锈钢钢网上，放在含有Dy蒸汽+Ar气氛的真空炉中，炉内压力控制在10-1~1Pa,然后在900℃下保温12h。结束后充Ar至5*104Pa冷却至室温。步骤5、焊接热处理将已经渗Dy处理的薄片磁体沿厚度方向叠起来，叠的层数为3片，并使用不锈钢夹具将磁钢加紧，防止磁钢位移。然后在900℃真空下保温4h。获得大块的高性能磁体。步骤6、时效处理将已经焊接热处理的磁钢进行500℃保温4h的真空回火处理。磁体标记为焊接磁体。同时将毛坯磁体和渗Dy处理薄片磁体也进行同样温度的回火处理。表1三种磁体回火后的性能。表1对比了三种磁体的性能。从表中可以看出，薄片磁体经过渗Dy处理，矫顽力提高了7.3kOe，剩磁只下降了0.1kGs。焊接磁体的矫顽力和薄片磁体的矫顽力接近。由于焊接处理过程中，磁体内部的重稀土分布比薄片更均匀一些，所以矫顽力比薄片磁体下降了约0.8kOe。焊接磁体和毛坯磁体尺寸接近，但是前者矫顽力高了6.4kOe。根据Dy是沿表层向心部扩散的原理，可以知道，磁体越靠近表层Dy的浓度越高。由于测试样品尺寸的限制，很难拍一个实际磁体中Dy的面分布图。图3画出实施例1中磁体中重稀土分布的周期性分布示意图，这个图中可以看出Dy从表层到心部周期性的从高到低再到高。另外可以看出，渗Dy处理的薄片磁体，其抗压强度降低，这主要是磁体片薄的缘故。经过焊接热处理做成块体较大的焊接磁体时，磁体的抗弯强度得到大幅度提升。其抗弯强度可以和毛坯磁体相媲美。实施例2步骤1、制备毛坯磁体按照质量比(Pr0.2Nd0.8)30Al0.4Cu0.1Co1Nb0.2Fe65.8B0.96配置原料，然后经过粉末冶金工艺即速凝、氢破碎、气流磨、取向成型、烧结制备成毛坯磁体。其中速凝是将配置的原料在1470-1500℃熔化，然后在1450℃左右浇铸到直径为0.9m的旋转的铜辊表面。铜辊的线速度为2m/s，获得平均厚度为0.35mm的铸片，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接钕铁硼磁体，其特征为重稀土Dy或者Tb的含量在磁体厚度方向呈现从高到低再到高的周期性分布。

【技术特征摘要】
1.一种焊接钕铁硼磁体，其特征为重稀土Dy或者Tb的含量在磁体厚度方向呈现从高到低再到高的周期性分布。2.根据权利要求1所述焊接钕铁硼磁体的制备方法，其特征包括以下步骤：（1）先通过粉末冶金工艺制备毛坯磁体，工艺包括配料、速凝、氢破碎、气流磨、取向成型、烧结；（2）将毛坯磁体机械加工成厚度在0.5-6mm的薄片磁体，其厚度沿取向方向；（3）将薄片磁体进行表面处理；（4）将磁体放在Dy或者Tb或者两者的合金的蒸汽炉中，在真空下，进行850-950度保温6-30h扩散处理；（5）将上述磁体从Dy蒸汽炉中拿出，然后将磁体沿厚度方向叠起来；（6）将叠好的磁体放入烧结炉中，真空下进行880...

【专利技术属性】
技术研发人员：严长江，
申请(专利权)人：宁波科田磁业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33