一种层状复合结构钕铁硼永磁体及其制备方法技术

本申请公开了一种层状复合结构钕铁硼永磁体及其制备方法，所述钕铁硼永磁体具有层状复合结构，包括K层钕铁硼磁体层；其中，钕铁硼磁体层包括钕铁硼磁体层A和钕铁硼磁体层B，钕铁硼磁体层A和钕铁硼磁体层B交替排列，第一层为钕铁硼磁体层A，第K层为钕铁硼磁体层A；所述钕铁硼磁体层A的内禀性能中的至少一种高于所述钕铁硼磁体层B的内禀性能。本发明专利技术制备的层状复合钕铁硼稀土永磁体各层成分均匀，层间界面处结合牢固，同时由于元素扩散形成了异质结，能极大提升磁体的性能。本发明专利技术操作过程简单，适合于大批量规模化生产，可以制备出高性能的层状复合钕铁硼磁体。能的层状复合钕铁硼磁体。

【技术实现步骤摘要】
一种层状复合结构钕铁硼永磁体及其制备方法


[0001]本申请涉及一种层状复合结构钕铁硼永磁体及其制备方法，属于稀土永磁材料制备领域。

技术介绍

[0002]稀土钕铁硼永磁材料开发于二十世纪八十年代初，因其具有极高矫顽力和最大磁能积而被称为“磁王”，并在诸如仪器仪表、微波通信、风力发电、电动汽车等国民经济的各个行业得到广泛应用。截止目前，实际制备烧结钕铁硼的性能已经逼近其理论值，其性能的提升主要围绕在成分优化、细化晶粒和晶界优化等方面展开。
[0003]一般而言，烧结钕铁硼矫顽力机制为反磁化畴形核机制，容易在晶粒边界结构不完整处形成反磁化畴，从而降低磁体矫顽力，因此优化边界技术的核心是通过完善晶粒边界结构，降低反磁化畴的形成几率，从而提高矫顽力。磁体成分设计时添加微量元素Cu，Al，Ga，Ti等，不仅可以降低液相的熔点，而且可以提高三角晶界处富Nd相的浸润性，促进回火过程中液相渗入薄壁晶界处形成相对较厚的非铁磁富Nd晶界相，降低主相晶粒之间的交换耦合作用，从而提高磁体的矫顽力，其中Ga元素对磁体矫顽力的提高作用尤为明显。
[0004]细化晶粒也被认为是从技术上提高磁体矫顽力的有效途径。理论和实验均证实了，内禀矫顽力Hcj在一定范围内随着晶粒尺寸的减小增大，可望同时获得高磁性能和高的矫顽力。近年来，业界在细化晶粒方面做了很多工作，包括在速凝(SC)工艺中缩短片层间距(Nd
‑
Fe
‑
B的SC合金片上柱状富Nd相在主相Nd2Fe
14
B之间以间隔方式出现，该间隔被称为片层间距)并相应地在气流磨工艺中减小磁粉粒径等。此外，利用氦气作为气流磨介质，将钕铁硼磁粉的平均粒度减小至1μm，并专利技术了配套的无压烧结工艺，使制备的无重稀土钕铁硼磁体的矫顽力达到20kOe，磁能积达到50MGOe。
[0005]对烧结钕铁硼磁体矫顽力机制的研究发现，晶粒表层缺陷导致磁晶各向异性场降低，在退磁过程中首先形成反磁化畴，进而导致整个晶粒的反磁化，因此对晶粒表层界面处的改性自然是提高矫顽力的有效技术途径。晶界扩散技术是在烧结磁体表面覆盖Dy、Tb等重稀土的氟化物、氧化物或者合金化合物等，再经低于烧结温度的热处理使得重稀土沿着晶界的低熔点富稀土液相进行扩散，这样在液相中扩散的重稀土Dy、Tb置换主相晶粒表层中的Nd而形成高磁晶各向异性的RE2Fe
14
B壳层(RE为Nd和Dy或Tb)，主相晶粒中央并没有受到太多影响，因此在增强晶粒表层的磁晶各向异性场的同时，对整个磁体的内禀特性并没有产生太大影响。相比传统的合金方法或者元素添加方法，对于获得相同矫顽力水平的磁体，晶界扩散法可节省Dy、Tb重稀土用量，是一种重稀土高效利用技术。
[0006]然而，综合分析以往的报道可以发现：目前对钕铁硼磁体性能提升的方法主要集中在微观层面，通过对磁体成分、晶粒尺寸、磁体中元素微观分布的调控可在一定程度上提高钕铁硼磁体的矫顽力。但是，对钕铁硼磁体宏观的结构的调控相对较困难，目前的研究中也鲜有报道。

技术实现思路

[0007]针对这一问题，本专利技术提出层状复合结构钕铁硼永磁体及其制备方法，通过磁粉叠层技术搭配高温热处理工艺，获得具有宏观叠层结构的钕铁硼磁体。本专利技术制备的层状复合结构钕铁硼磁体各层成分均匀，层间结合强度高，并且通过异质结将不同磁性层耦合在一起，使得磁体在宏观上表现出单一退磁行为，获得具有高性能的层状复合结构磁体。此外，本专利技术的工艺过程简单，易于实现自动化操作，适合大规模批量化生产。因此，通过本专利技术可以制备出高性能的层状复合结构钕铁硼磁体，满足实际应用的需求。
[0008]本申请的一个方面，提供了一种钕铁硼永磁体，克服钕铁硼磁体宏观结构难以调控的问题；
[0009]所述钕铁硼永磁体具有层状复合结构，包括K层钕铁硼磁体层；
[0010]其中，钕铁硼磁体层包括钕铁硼磁体层A和钕铁硼磁体层B，钕铁硼磁体层A和钕铁硼磁体层B交替排列，第一层为钕铁硼磁体层A，第N层为钕铁硼磁体层A；
[0011]所述钕铁硼磁体层A由钕铁硼磁粉A制备获得；
[0012]所述钕铁硼磁体层B由钕铁硼磁粉B制备获得；
[0013]所述钕铁硼磁粉A、钕铁硼磁粉B的总质量比为1000:1～1:1000；
[0014]所述钕铁硼磁体层A的内禀性能中的至少一种高于所述钕铁硼磁体层B的内禀性能。
[0015]可选地，所述钕铁硼磁粉A、钕铁硼磁粉B的质量比独立的选自1000：1、500：1、100：1、50：1、10：1、5：1、3:1、1:1、1：5、1：10：1：50、1：100、1：500、1：1000中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0016]可选地，所述层状复合稀土永磁体由具有高内禀性能的钕铁硼磁体层A和具有低内禀性能的钕铁硼磁体层B交替排列组成，其最上层和最底层必须是高性能的A磁体层。
[0017]可选地，3≤K≤1001，其中K为奇数。
[0018]可选地，所述内禀性能选自磁晶各向异性场H
A
、饱和磁化强度Ms、居里温度Tc中的至少一种。
[0019]可选地，所述层状复合结构钕铁硼永磁体的界面处具有异质结。
[0020]可选地，所述钕铁硼磁粉A、钕铁硼磁粉B的组成通式均为RE
α
BγM
x
N
y
Fe
100
‑
α
‑
γ
‑
x
‑
y
；通过调整通式中的原子比，控制钕铁硼磁粉A、钕铁硼磁粉B的内禀性能；
[0021]其中，23≤α≤35，0.90≤γ≤1.20，0≤x≤10，0≤y≤5；
[0022]RE为稀土元素，选自La(镧)、Ce(铈)、Pr(镨)、Nd(钕)、Pm(钷)、Sm(钐)、Eu(铕)、Gd(钆)、Tb(铽)、Dy(镝)、Ho(钬)、Er(铒)、Tm(铥)、Yb(镱)、Lu(镥)、Y(钇)、Sc(钪)中的一种或几种；
[0023]M为过渡族元素，选自Co、Ni、Mn、Cr、Cu、Zn、Ti、V、Zr、Nb中的一种或几种；
[0024]N为其他金属元素，选自Ga、Al、Sn、Ge中的一种或几种。
[0025]可选地，所述钕铁硼磁体层A和钕铁硼磁体层B之间还包括过渡层C。
[0026]可选地，所述过渡层C选自低熔点轻稀土合金、含重稀土合金中的至少一种，其中，所述重稀土合金中的重稀土元素选自Dy、Tb中的至少一种。
[0027]可选地，所述低熔点轻稀土合金为600～700℃熔点轻稀土合金。
[0028]可选地，所述过渡层C选自(Pr,Nd)H
x
、TbH
x
、Dy
70
Cu
30
中的至少一种。
[0029]本申请的一个方面，提供一种上述的层状复合结构钕铁硼永磁体的制备方法，所述制备方法包括：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钕铁硼永磁体，其特征在于，所述钕铁硼永磁体具有层状复合结构，包括K层钕铁硼磁体层；其中，钕铁硼磁体层包括钕铁硼磁体层A和钕铁硼磁体层B，钕铁硼磁体层A和钕铁硼磁体层B交替排列，第一层为钕铁硼磁体层A，第K层为钕铁硼磁体层A；所述钕铁硼磁体层A由钕铁硼磁粉A制备获得；所述钕铁硼磁体层B由钕铁硼磁粉B制备获得；所述钕铁硼磁粉A、钕铁硼磁粉B的总质量比为1000:1～1:1000；所述钕铁硼磁体层A的内禀性能中的至少一种高于所述钕铁硼磁体层B的内禀性能。2.根据权利要求1所述的钕铁硼永磁体，其特征在于，3≤K≤1001，其中K为奇数；优选地，所述内禀性能选自磁晶各向异性场H
A
、饱和磁化强度M
s
、居里温度T
c
中的至少一种；优选地，所述层状复合结构钕铁硼永磁体的A、B界面处具有异质结。3.根据权利要求1所述的钕铁硼永磁体，其特征在于，所述钕铁硼磁粉A、钕铁硼磁粉B的组成通式均为RE
α
B
γ
M
x
N
y
Fe
100
‑
α
‑
γ
‑
x
‑
y
，其中，23≤α≤35，0.90≤γ≤1.20，0≤x≤10，0≤y≤5；RE为稀土元素，选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc中的一种或几种；M为过渡族元素，选自Co、Ni、Mn、Cr、Cu、Zn、Ti、V、Zr、Nb中的一种或几种；N为其他金属元素，选自Ga、Al、Sn、Ge中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的钕铁硼永磁体，其特征在于，所述钕铁硼磁体层A和钕铁硼磁体层B之间还包括过渡层C；优选地，所述过渡层C选自低熔点的轻稀土合金、含重稀土合金中的至少一种，其中，所述重稀土合金中的重稀土元素选自Dy、Tb中的至少一种；优选地，所述过渡层C选自(Pr,Nd)H
x
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：范晓东，丁广飞，樊思宁，郭帅，郑波，贾智，寇明鹏，陈仁杰，闫阿儒，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：