一种晶界可调控的钕铁硼磁体制备方法技术

本发明专利技术涉及一种晶界可调控的钕铁硼磁体制备方法，通过晶界的调控控制钕铁硼磁体性能，扩散源与钕铁硼磁体形成钕铁硼磁体中间体，钕铁硼磁体中间体的化学成分按照质量百分比表示为[R1

【技术实现步骤摘要】
一种晶界可调控的钕铁硼磁体制备方法
本专利技术属于本专利技术涉及钕铁硼磁体
，尤其涉及一种晶界可调控的钕铁硼磁体制备方法，提高钕铁硼烧结永磁体的矫顽力。
技术介绍
被称为“磁王”的钕铁硼烧结永磁体自诞生以来受到广泛使用，已经深深根植在现代化社会中，广泛应用在电子信息、医疗设备、新能源汽车、家用电器、机器人等高新
随着信息化和工业化的快速发展，高性能磁体成为当前的研究热点。2005年Nakamura报道了一种通过使用重稀土氧化物和氟化物粉末添加这种简单而快速提高矫顽力即“晶界扩散技术”。随着扩散技术的发展，形成两种扩散机理即通过含重稀土元素的扩散硬化Nd2Fe14B主相，形成大量核壳结构或者拓宽并稀释晶界铁磁性相提高矫顽力。目前，提高矫顽力效果最显著通过重稀土扩散，但是当前企业成本压力越来越大及重稀土的丰度极差，价格昂贵，所以越来越多研究人员寻求降低重稀土用量或者不使用重稀土来提高磁体的矫顽力。因此，开发出含有重稀土极低甚至不含有重稀土的磁体成为研究热点。通过控制晶界即晶界中非磁性相并且有效隔断磁体的磁交换耦合至关重要。比如专利CN104078176A和JP2014209546A通过冷却速度，抑制晶界相中铁磁性相的偏析，形成La6Co11Ga13型结晶结构的R6T13M相来提高矫顽力，专利CN108878090A通过控制各元素含量和低温回火等工艺得到高性能的无重稀土钕铁硼磁体得到较清晰的晶界型钕铁磁体，专利CN105206417A通过硫受热气化实现对磁粉颗粒与晶粒的气相隔离使低熔点合金稀土-铜铝合金与主相完全隔开获得高的矫顽力，专利CN102290181A实现了低成本的无重稀土或者极低重稀土的高性能的钕铁硼磁体。但是上述磁体未给出晶界的有效调控。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出一种晶界可调控的钕铁硼磁体制备方法，通过磁体与扩散源之间的协同效应，通过控制磁体基体成分与扩散源成分配比进行计算，制备特定的钕铁硼磁体中间体、控制气氛中的C、0、N和升温和冷却速度进行晶界的有效调控，提高钕铁硼烧结永磁体的矫顽力。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括以下步骤：一种晶界可调控的钕铁硼磁体制备方法，其特殊之处在于，（1）、在钕铁硼磁体上覆扩散源形成钕铁磁体中间体，钕铁硼磁体中间体的化学成分按照质量百分比表示为[R1xR2yR31-x-y]aMbBcFe100-a-b，其中0.8≤x≤1，0≤y≤0.08，32≤a≤38，0.5≤b≤7，0.9≤c≤1.2，R1是指Nd、Pr、Ce中的一种或多种，R2是指La、Sm中的一种或多种，R3是指Tb、Dy、Ho中的一种或多种，M是指Al、Cu、Ga、Ti、Co、Mg、Zn、Nb、Mo、Sn中的多种组合，其中扩散源是指一种合金，合金元素包括Nd、Pr、Ce、La、Ho、Tb、Dy、Ga、Al、Cu、Mg中的多种；（2）、将钕铁硼磁体中间体装炉，进行高温、时效处理，其中时效采用Ar气正压循环冷却,形成可调控晶界的钕铁硼磁体。晶界的厚度在10nm-1μm，其中1μm指晶界最宽位置，最优宽度30-800nm，晶界的结构包括主相、晶界a、晶界b、晶界c，其中晶界中的R是指稀土总量，M是指Al、Cu、Ga、Ti、Co、Mg、Zn、Nb、Mo、Sn中的多种组合，晶界a、R≥55wt%或35wt%≤R≤40wt%，10wt%≤M≤28wt%，其中3:1≤Nd:Pr或Ce或La≤2:1，M中(Cu+Al+Ga)/M≥0.8晶界b、满足40wt%≤R≤55wt%,10wt%≤M≤20wt%，9:10≤Nd:Pr≤或Ce或La≤2，(Cu+Co+Al)/M≥0.9；晶界c、25wt%≤R≤50wt%或R≥60%，0≤M≤10wt%，wt%为元素占钕铁硼磁体中间体的质量百分比。进一步的，钕铁硼磁体上面覆扩散源的方法为磁控溅射镀膜、蒸镀镀膜、涂覆镀膜、粘粉镀膜中的任一种。进一步的，所述的钕铁硼磁体中间体分为无重稀土型中间体和含重稀土型中间体。进一步的，所述的无重稀土型中间体化学成分为[R1xR21-x]aMbBcFe100-a-b，其中0.94≤x≤1，32≤a≤37，1.5≤b≤7，0.9≤c≤1.2，其中R1是指Nd，Pr,Ce中的一种或多种，R2是指La，Sm中的一种或两种，M指Al，Cu，Ga，Ti，Co,Mg，Zn，Nb,Mo,Sn中的多种组合；最优为范围32≤a≤36，例如33、35；和或，当R1包含Nd和Pr时，0.03≤Pr/Nd≤0.6；和或，当R2中包含La和Sm时，La：Sm比例范围为2:1-1:2；和或，M包括Al，Cu，Ga，Ti，Co,Mg，Zn，Nb,Mo,Sn中的一种或多种，其中较优的是，当包括Cu与Al时，Cu与Al比例范围为0≤Cu/Al≤6.5；和或，M包括Al，Cu，Ga，Ti，Co,Mg，Zn，Nb,Mo,Sn中的一种或多种，其中较优的是，当包括Cu和Ga时，Cu和Ga的比例范围为0≤Cu/Ga≤5；和或，M包括Al，Cu，Ga，Ti，Co,Mg，Zn，Nb,Mo,Sn中的一种或多种，其中较优的是，当包括Mg和Al时，Mg和Al比例范围为0≤Mg/Al≤6；和或，B的取值范围为0.9≤c≤1.2,最优范围为0.92-1.0，比如0.95，0.97。进一步的，所述的无重稀土型中间体经处理后可高于25kOe。进一步的，所述的重稀土型[R1xR3yR21-x-y]aMbBcFe100-a-b，其中32.5≤a≤38，0.8≤x≤0.98，0.003≤y≤0.3，1.5≤b≤7，0.9≤c≤1.2，其中R1是指Nd，PrCe中的一种或多种，R2是指La，Sm中的一种或两种，R3是指Tb，Dy，Ho中的一种或多种，M指Al，Cu，Ga，Ti，Co,Mg，Zn,Sn中的多种组合，最优为范围是33≤a≤37，例如34wt%，35wt%，wt%为元素占钕铁硼磁体中间体的质量百分比；和或，重稀土型中间体中的重稀土是指熔炼过程添加的重稀土，较优的范围y是0.05-0.12；和或R1包括Nd和Pr，且0.03≤Pr/Nd≤0.4；和或，重稀土型中间体中R2和M的范围等同于无重稀土型中间体中R2和M的范围。进一步的，所述的重稀土型中间体经处理后矫顽力性能可高于29kOe。进一步的，所述的冷却是指Ar气经过铜管翅式环形交换器后吹向磁钢进行冷却包括垂直或平行冷却或垂直和平行交替冷却。进一步的，所述的冷却压力范围在1000mbar-5000mbar。进一步的，所述的钕铁硼磁体的扩散温度为850-920℃，扩散时间为6-20h，时效温度为420-680℃，时效时间为3-10h。与现有技术相比，本专利技术有益之处在于：通过磁体成分设计与扩散源之间的匹配结合，形成特定成分的中间体，通过控制气氛、扩散的温度、时效的温度、正压的冷却压力、可以实现晶界厚度的有效调控，实验条件要求简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶界可调控的钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，/n（1）在钕铁硼磁体上覆扩散源形成钕铁磁体中间体，钕铁硼磁体中间体的化学式按照质量百分比表示为[R1xR2yR31-x-y]aMbBcFe100-a-b，其中0.8≤x≤1，0≤y≤0.08，32≤a≤38，0.5≤b≤7，0.9≤c≤1.2，R1是指Nd、Pr、Ce中的一种或多种，R2是指La、Sm中的一种或多种，R3是指Tb、Dy、Ho中的一种或多种，M是指Al、Cu、Ga、Ti、Co、Mg、Zn、Nb、Mo、Sn中的多种组合，其中扩散源是指一种合金，合金元素包括Nd、Pr、Ce、La、Ho、Tb、Dy、Ga、Al、Cu、Mg中的多种；/n（2）将钕铁硼磁体中间体装炉，进行高温、时效处理，其中时效采用Ar气正压循环冷却,形成可调控晶界的钕铁硼磁体，晶界厚度在10 nm-1μm，晶界的结构包括主相、晶界a、晶界b、晶界c，晶界中的R是指稀土含量，晶界中的M是指Al、Cu、Ga、Ti、Co、Mg、Zn、Nb、Mo、Sn中的多种组合；/n晶界a中R≥55 wt%或35 wt%≤R≤40 wt%，10 wt%≤M≤28 wt%，其中3:1≤Nd:Pr或Ce或La≤2:1，M中(Cu+Al+Ga)/M≥0.8；/n晶界b中满足40 wt%≤R≤55 wt%, 10wt%≤M≤20 wt%，9:10≤Nd:Pr≤或Ce或La≤2，(Cu+Co+Al)/M≥ 0.9；/n晶界c中25 wt%≤R≤50 wt%或R≥60%，0≤M≤1 0 wt%；/nwt%为元素占钕铁硼磁体中间体的质量百分比。/n...

【技术特征摘要】
1.一种晶界可调控的钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，
（1）在钕铁硼磁体上覆扩散源形成钕铁磁体中间体，钕铁硼磁体中间体的化学式按照质量百分比表示为[R1xR2yR31-x-y]aMbBcFe100-a-b，其中0.8≤x≤1，0≤y≤0.08，32≤a≤38，0.5≤b≤7，0.9≤c≤1.2，R1是指Nd、Pr、Ce中的一种或多种，R2是指La、Sm中的一种或多种，R3是指Tb、Dy、Ho中的一种或多种，M是指Al、Cu、Ga、Ti、Co、Mg、Zn、Nb、Mo、Sn中的多种组合，其中扩散源是指一种合金，合金元素包括Nd、Pr、Ce、La、Ho、Tb、Dy、Ga、Al、Cu、Mg中的多种；
（2）将钕铁硼磁体中间体装炉，进行高温、时效处理，其中时效采用Ar气正压循环冷却,形成可调控晶界的钕铁硼磁体，晶界厚度在10nm-1μm，晶界的结构包括主相、晶界a、晶界b、晶界c，晶界中的R是指稀土含量，晶界中的M是指Al、Cu、Ga、Ti、Co、Mg、Zn、Nb、Mo、Sn中的多种组合；
晶界a中R≥55wt%或35wt%≤R≤40wt%，10wt%≤M≤28wt%，其中3:1≤Nd:Pr或Ce或La≤2:1，M中(Cu+Al+Ga)/M≥0.8；
晶界b中满足40wt%≤R≤55wt%,10wt%≤M≤20wt%，9:10≤Nd:Pr≤或Ce或La≤2，(Cu+Co+Al)/M≥0.9；
晶界c中25wt%≤R≤50wt%或R≥60%，0≤M≤10wt%；
wt%为元素占钕铁硼磁体中间体的质量百分比。


2.根据权利要求1所述的一种晶界可调控的钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，钕铁硼磁体上面覆扩散源的方法为磁控溅射镀膜、蒸镀镀膜、涂覆镀膜、粘粉镀膜中的任一种。


3.根据权利要求1所述的一种晶界可调控的钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，所述的钕铁硼磁体中间体分为无重稀土型中间体和含重稀土型中间体。


4.根据权利要求3所述的一种晶界可调控的钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，所述的无重稀土型中间体化学式为[R1xR21-x]aMbBcFe100-a-b，其中0.94≤x≤1，32≤a≤37，1.5≤b≤7，0.9≤c≤1.2，其中R1是指Nd，Pr,Ce中的一种或多种，R2是指La，Sm中的一种或两种，M指Al，Cu，Ga，Ti，Co,Mg，Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传申，杨昆昆，彭众杰，丁开鸿，
申请(专利权)人：烟台首钢磁性材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37