【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能r-t-b稀土永磁体及其制备方法。
技术介绍
1、r-t-b稀土永磁体是一种磁性能优异的永磁材料，与其他永磁材料相比具有最高的磁能积，广泛应用于现代工业。r-t-b稀土磁体高磁能积的特点能够有效实现设备的小型化，因此在电动机领域逐渐取代了其他永磁材料。晶界扩散是近些年发展起来的新技术，能够在保证磁体具有高剩磁的情况下显著提高磁体矫顽力，是制备高性能r-t-b稀土永磁体的常用方法。
2、传统晶界扩散处理首先在磁体表面涂覆含重稀土元素的扩散源层，然后加热到规定温度保温一段时间。高温阶段磁体表面扩散源中的重稀土元素会沿着晶界富r相向磁体内部扩散，在磁体主相晶粒表面形成一层具有高各向异性场的壳层，从而提高磁体的矫顽力。但由于扩散源直接涂覆在磁体表面，磁体表面重稀土元素含量较高，重稀土元素在晶界扩散的同时也会发生体扩散，导致磁体剩磁降低。且由于磁体表层体扩散消耗了较多的重稀土元素，最终磁体矫顽力提升量也会降低。
3、蒸镀扩散是在传统晶界扩散基础上的一种改进方法，可以显著抑制体扩散的产生，从而降低扩散后磁体br下降量。与传统扩散源直接涂覆到磁体表面不同，蒸镀扩散时扩散源与磁体之间不直接接触，而是保留一定的间隙。当加热到高温时，扩散源中的重稀土原子会挥发到磁体表面，而后通过晶界扩散的方式向磁体内部扩散。通过控制重稀土原子向磁体表面的挥发速度，可以避免扩散源在磁体表面大量堆积，从而抑制体扩散的产生。因此在矫顽力增量相同的情况下，采用蒸镀扩散的br降低量更小，且重稀土的利用率
4、近期的一些研究表明，在扩散源中添加低熔点金属元素制备复合扩散源可以进一步提高晶界扩散效果，降低材料成本。蒸镀扩散过程中低熔点金属元素会随着重稀土元素一起挥发到磁体表面，并通过晶界向磁体内部扩散。低熔点金属元素能够降低晶界相的熔点，优化扩散通道，促进重稀土元素向磁体内部的扩散速率，提升扩散效果。相比于在磁体基体中直接添加低熔点金属元素，在扩散源中添加低熔点金属元素对磁体剩磁造成的影响较小。因此采用低熔点金属元素复合扩散源蒸镀扩散能够制备更高性能的r-t-b稀土永磁体。
5、工程实践表明低熔点金属元素复合扩散源蒸镀扩散工艺仍存在一些难题。首先低熔点金属元素复合扩散源可重复利用次数少，扩散后产品性能稳定性较差。蒸镀扩散主要原理为在一定温度及真空度下，扩散源的原子蒸发到磁体表面，然后通过晶界扩散的方式向磁体内部扩散，该过程对磁体饱和蒸汽压有一定的要求。对于复合扩散源，由于重稀土元素与低熔点金属元素的饱和蒸气压不同，且绝大部分元素之间的饱和蒸汽压的差别非常大，这会导致在蒸镀扩散时不同元素的挥发速度不同。经过多次使用后，扩散源成分与初始成分存在较大偏离。饱和蒸汽压大的元素由于挥发速度快，其在扩散源中所占比例随着使用次数的增加逐渐降低，饱和蒸汽压较小的元素则反之。扩散源成分的变化会导致不同批次产品性能的一致性变差，扩散工艺难以管控。同时扩散源在使用数次后就需要报废处理，导致材料成本增加。其次，当扩散源中低熔点金属元素含量较高时，低熔点金属元素与稀土元素会生成一系列化合物。在较强的化学键作用下化合物中元素难以挥发，这也导致部分扩散源的浪费。最后，为提升复合扩散源的晶界扩散效果，通常增加扩散源中低熔点金属元素的比例。蒸镀扩散时，磁体表面低熔点金属元素浓度显著升高，磁体表面层晶界相熔点有较大程度的降低，在扩散过程中主相晶粒转动使br存在一定程度降低。
6、有必要对低熔点金属复合扩散源蒸镀扩散工艺进行进一步研发，开发出饱和蒸气压相同或相近的复合扩散源，提高不同批次的一致性。
技术实现思路
1、针对低熔点金属元素复合扩散源中稀土元素与低熔点金属元素因饱和蒸汽不同而出现扩散源成分随使用时间延长出现较大偏移，导致产品性能一致性变差；扩散源中低熔点金属元素含量较高时与稀土元素生成化合物，造成扩散源的浪费；以及提升扩散源中低熔点元素比例导致扩散过程中磁体表层晶界相低熔点金属元素浓度升高，磁体表层主相晶粒发生转动出现的磁体剩磁降低的不足，本专利技术提供了一种基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能r-t-b稀土永磁体及其制备方法。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能r-t-b稀土永磁体，所述磁体成分包括以下质量分数的成分：
4、r：28.5~34.0wt.%，r包含dy和r1， dy含量为磁体质量分数的0.05~10.0wt.%，r的余量为r1，r1为nd、pr、ho、gd、la、ce、er中的至少一种，
5、ga：0.1~3.0wt.%；
6、m1：0.0~5.0wt.%，m1为al、cu、zn、w、mo、v、mn中的一种或多种，其中的0代表可以不含有m1；
7、m2：0.1~2.0wt.%，m2为高熔点元素，m2为zr、ti和nb中的至少一种，
8、b：0.85~1.1wt.%，
9、余量为t及其他不可避免杂质，t包含fe或fe和co，
10、所述磁体包含2:14:1主相颗粒、晶界富r相和含m2的晶界r-ga相，含m2的晶界r-ga相中，占体积比的60.0vol.%以上的晶界r-ga相分布于磁体三主相颗粒晶界相中。
11、所述磁体中，晶界相的2%~60vol.%为含m2的r-ga相。
12、三主相颗粒晶界相是指，磁体中由三个以上的主相颗粒所包围形成的晶界相。
13、所述磁体存在至少一个表面a，表面a的ga元素平均含量高于磁体ga元素平均含量，磁体从表面a起至磁体内部100μm深度范围内，含m2的晶界r-ga相中ga元素浓度随着深度增加而逐渐降低。
14、所述表面a为磁体的扩散表面，是具有采用蒸镀方式制备重稀土薄膜的磁体表面；
15、扩散表面可以垂直于磁体取向方向、平行于磁体取向方向或与磁体取向方向成任意角度，优选扩散表面垂直于磁体取向方向。
16、所述2:14:1主相为稀土元素r、t元素和b元素原子比接近2:14:1的相；晶界富r相为稀土元素r比例高于2:14:1主相中稀土元素r比例的晶界相，且晶界富r相不属于含m2的晶界r-ga相；所述含m2的晶界r-ga相中ga元素含量在2.0~25.0wt.%，m2含量在0.2~15.0wt.%，余量为r及其他元素的晶界相，且m2元素以固溶或析出物的方式存在于晶界r-ga相中。
17、受磁体中m2含量的影响，部分晶界r-ga相中可能不包含m2元素，不含m2元素的r-ga相算作上述的晶界富r相。
18、进一步，磁体的ga可以在熔炼阶段以原料的方式添加到磁体基体中，另一部分通过晶界扩散的方式继续添加。也可以在基体中不添加，全部通过晶界扩散的方式添加。
19、优选占磁体质量0.05wt%以上的ga以晶界扩散的方式添加到磁体中。
20、工程实践表明，添加ga元素可以提高磁体基体的矫顽力，但当ga本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能R-T-B稀土永磁体，其特征在于，所述磁体成分包括以下质量分数的成分：
2.如权利要求1所述的基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能R-T-B稀土永磁体，其特征在于，所述磁体存在至少一个表面A，表面A的Ga元素平均含量高于磁体Ga元素平均含量，磁体从表面A起至磁体内部100μm深度范围内，含M2的晶界R-Ga相中Ga元素浓度随着深度增加而逐渐降低。
3.如权利要求1所述的基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能R-T-B稀土永磁体，其特征在于，所述2:14:1主相为稀土元素R、T元素和B元素原子比接近2:14:1的相；晶界富R相为稀土元素R比例高于2:14:1主相中稀土元素R比例的晶界相；所述含M2的晶界R-Ga相中Ga元素含量在2.0~25.0wt.%，M2含量在0.2~15.0wt.%，余量为R及其他元素的晶界相，且M2元素以固溶或析出物的方式存在于晶界R-Ga相中。
4.如权利要求1所述的基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能R-T-B稀土永磁体，其特征在于，所述基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能R-T-B稀土永磁体按方法制备得到
5.如权利要求1~3任一项所述的基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能R-T-B稀土永磁体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，扩散片和扩散源之间的间隔为0.1mm~5mm。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，扩散源与扩散片之间采用网状隔片进行隔离，所述网状隔片为耐高温的网状隔片。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，在熔炼后采用快速凝固的方式制备得到合金片或合金粉，要求合金液的冷却速度v≥103K/s。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，晶界扩散处理的温度为850~1000℃，时间为6~30h；所述时效处理的温度为400-600℃，保温时间1~10h，保温结束后冷却至低于80℃，得到所述高性能R-T-B稀土永磁体。
...【技术特征摘要】
1.一种基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能r-t-b稀土永磁体，其特征在于，所述磁体成分包括以下质量分数的成分：
2.如权利要求1所述的基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能r-t-b稀土永磁体，其特征在于，所述磁体存在至少一个表面a，表面a的ga元素平均含量高于磁体ga元素平均含量，磁体从表面a起至磁体内部100μm深度范围内，含m2的晶界r-ga相中ga元素浓度随着深度增加而逐渐降低。
3.如权利要求1所述的基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能r-t-b稀土永磁体，其特征在于，所述2:14:1主相为稀土元素r、t元素和b元素原子比接近2:14:1的相；晶界富r相为稀土元素r比例高于2:14:1主相中稀土元素r比例的晶界相；所述含m2的晶界r-ga相中ga元素含量在2.0~25.0wt.%，m2含量在0.2~15.0wt.%，余量为r及其他元素的晶界相，且m2元素以固溶或析出物的方式存在于晶界r-ga相中。
4.如权利要求1所述的基于复合扩散源蒸镀扩散的高性能r-t-b稀土永磁体，其特征在于，所述基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：付松，陈彪，叶中秋，郑岿婧，宫文，何杰杰，
申请(专利权)人：浙江英洛华磁业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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