一种烧结Nd-Fe-B永磁体及其制备方法

摘要

本发明公开一种烧结Nd‑Fe‑B永磁体及其制备方法。本发明所述烧结Nd‑Fe‑B永磁体毛坯配方的重量份数比为：(Pr

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用重稀土晶界扩散技术的烧结Nd-Fe-B永磁体及其制造方法，具体地说是一种烧结Nd-Fe-B永磁体及其制备方法。

背景技术

永磁材料Nd-Fe-B自发现以来，无论是永磁材料本身还是其应用技术都得到了迅猛发展。永磁材料已广泛应用于磁盘驱动器的音圈电机、各类电机、核磁共振成像设备、电声器件和磁力机械等领域。永磁材料主要有烧结Nd-Fe-B和粘结Nd-Fe-B。Nd-Fe-B永磁体的剩磁Br和磁能积(BH)max由下式决定：

Br＝AfJs(1-β)d/d0；

(BH)max＝Br2/4μrec；    (1)

其中，A为正向畴的体积分数，f为取向度，Js为磁体的饱和磁化强度，β为非磁性相体积分数，d为磁体实际密度，d0为磁体的理想密度，μrec为磁体的回复磁导率。可知，通过控制磁体的饱和磁化强度、主相比例、相对密度和取向度，可以控制磁体的剩磁和磁能积。

重稀土镝和铽是高性能钕铁硼永磁体不可或缺的元素，由于价格昂贵，为了降低成本需要最大限度减少镝和铽的使用量。

随着探索的不断发展，近年来人们探索了一种重稀土境界扩散的方法，使用了基本不添加或者少量添加重稀土镝或者铽的低内禀矫顽力(Hcj)的毛坯磁体，切成薄片后，把重稀土镝或者铽覆盖到薄片磁体的表面，然后在真空或者惰性气氛下进行热扩散，使重稀土元素从表面向磁体内部扩散，并且只分布在晶粒边界层，从而获得高性能的磁体。

晶界扩散技术的最大缺点是对磁体的尺寸有限制，因此亟待一种降低磁体尺寸限制的晶界扩散技术。

发明内容

本发明的目的在于提出一种烧结Nd-Fe-B永磁体，该磁体的最大厚度超过23mm；本发明的另一个目的在于提出一种烧结Nd-Fe-B永磁体的制造方法，该方法能使磁体的厚度达到23mm，从而使晶界扩散技术更广泛得到应用。

为实现上述目的，本发明所述一种烧结Nd-Fe-B永磁体，该烧结Nd-Fe-B永磁体毛坯配方的重量份数比为：

(Pr

其中TM＝Co,Al，Nb,Cu,Zr,Ga中的一种或者组合。

所述一种烧结Nd-Fe-B永磁体毛坯配方的重量份数为：a：16-28；b：5-16；c：1.5-2；d：0.85-1；式中x：0.15-0.3；m：0.1-0.6；n：0-1。

所述一种烧结Nd-Fe-B永磁体毛坯配方中，含有Ce和Dy、Gd两种元素中至少一种元素，且Dy、Gd两种元素的重量分数总和占Ce、Dy、Gd三种元素重量分数总和的10-60％。

本发明所述一种制备烧结Nd-Fe-B永磁体的方法，包括以下步骤：

1)制备合金铸锭，其中，该合金铸锭至少含有Ce和Dy、Gd两种元素中至少一种元素，且Ce、Dy、Gd三种元素重量分数总和占合金铸锭重量分数的5wt.％～16wt.％,且Dy、Gd两种元素的重量分数总和占Ce、Dy、Gd三种元素重量分数总和的10-60％；

2)将制备得到的合金铸锭粉碎成粉末；

a.将制备得到的合金铸锭粉碎成1-5微米的粉末；

b.在外磁场中取向该粉末，并将其压结成密度为4.0-4.5g/cm

c.1000-1050℃烧结上述块状压坯3-8小时，形成所述烧结永磁体，所述烧结永磁体为(Pr-Nd)-(Ce-Dy-Gd)-Fe-B永磁体；

d.将上述步骤制备得到的烧结永磁体切割，切割厚度为0.5mm-30mm；在该磁体的表面覆涂0.1-1.5％的重稀土Dy或者Tb，然后在真空扩散炉内850℃-950℃保温3-20h，获取高矫顽力磁体。

所述烧结(Pr-Nd)-(Ce-Dy-Gd)-Fe-B永磁体的磁性能参数范围是：剩磁大于等于1.15T，磁能积为30～52MGOe，矫顽力大于等于10kOe。

所述高矫顽力磁体的磁性能范围为：剩磁大于等于1.15T，磁能积为30～52MGOe，矫顽力大于等于15kOe。

本发明所述一种烧结Nd-Fe-B永磁体及其制备方法，其有益效果在于：能使磁体的厚度达到23mm甚至更厚，从而使晶界扩散技术更广泛得到应用。

附图说明

图1是(Pr

图2是(Pr

图3是(Pr

图4是(Pr

具体实施方式

实施例1

本发明所述一种制备烧结Nd-Fe-B永磁体的方法，包括以下步骤：

1)制备合金铸锭，其中配方为：

(Pr

2)将制备得到的合金铸锭粉碎成粉末；

a.将制备得到的合金铸锭粉碎成1微米的粉末；

b.在外磁场中取向该粉末，并将其压结成密度为4.0g/cm

c.1000℃烧结上述块状压坯8小时，形成烧结永磁体，所述烧结永磁体为(Pr-Nd)-(Ce-Dy-Gd)-Fe-B永磁体；

d.将上述步骤制备得到的烧结永磁体切割，切割厚度为23mm；在该磁体的表面覆涂0.1％的重稀土Dy，然后在真空扩散炉内850℃保温20h，获取高矫顽力磁体，所述高矫顽力磁体的磁体性能如下：Br:12.0kGs；Hc j:21kOe,(BH)max 37.2MGOe，Hk/Hc j＝96％的磁钢。

实施例2

本发明所述一种制备烧结Nd-Fe-B永磁体的方法，包括以下步骤：

1)制备合金铸锭，其中配方为：

(Pr

2)将制备得到的合金铸锭粉碎成粉末；

a.将制备得到的合金铸锭粉碎成2微米粉末；

b.在外磁场中取向该粉末，并将其压结成密度约为4.3g/cm

c.1050℃烧结该块状压坯5小时，形成烧结永磁体，所述烧结永磁体为(Pr-Nd)-(Ce-Dy-Gd)-Fe-B永磁体；

d.将上述步骤制备得到的烧结(Pr-Nd)-(Ce-Dy-Gd)-Fe-B永磁体切割，切割厚度为0.5mm；在该磁体的表面覆涂1.5％的重稀土Dy，然后在真空扩散炉内950℃保温3h，获取高矫顽力磁体；所述高矫顽力磁体的磁体性能：Br:12.0kGs；Hc j:21kOe,(BH)max37.2MGOe，Hk/Hc j＝96％的磁钢。

实施例3

本发明所述一种制备烧结Nd-Fe-B永磁体的方法，包括以下步骤：

1)制备合金铸锭，其中配方为：

(Pr

2)将制备得到的合金铸锭粉碎成粉末；

a.将制备得到的合金铸锭粉碎成3微米粉末；

b.在外磁场中取向该粉末，并将其压结成密度约为4.5g/cm

c.1000℃烧结该块状压坯3小时，形成烧结永磁体，所述烧结永磁体为(Pr-Nd)-(Ce-Dy-Gd)-Fe-B永磁体；

d.将上述步骤制备得到的烧结(Pr-Nd)-(Ce-Dy-Gd)-Fe-B永磁体切割，切割厚度为25mm；在该磁体的表面覆涂0.1％的Tb，然后在真空扩散炉内850℃℃保温20h，获取高矫顽力磁体，所述高矫顽力磁体的磁体性能：Br:12.0kGs；Hc j:21kOe,(BH)max 37.2MGOe，Hk/Hc j＝96％的磁钢。

实施例4

本发明所述一种制备烧结Nd-Fe-B永磁体的方法，包括以下步骤：

1)制备合金铸锭，其中配方为：

(Pr

2)将制备得到的合金铸锭粉碎成粉末；

a.将制备得到的合金铸锭粉碎成4微米粉末；

b.在外磁场中取向该粉末，并将其压结成密度约为4g/cm

c.1000℃烧结该块状压坯8小时，形成烧结永磁体，所述烧结永磁体为(Pr-Nd)-(Ce-Dy-Gd)-Fe-B永磁体；

d.将上述步骤制备得到的(Pr-Nd)-(Ce-Dy-Gd)-Fe-B永磁体切割，切割厚度为28mm；在该磁体的表面覆涂1.5％的Tb，然后在真空扩散炉内950℃保温3h，获取高矫顽力磁体，所述高矫顽力磁体的磁体性能：Br:12.0kGs；Hc j:21kOe,(BH)max 37.2MGOe，Hk/Hc j＝96％的磁钢。

实施例5

本发明所述一种制备烧结Nd-Fe-B永磁体的方法，包括以下步骤：

1)制备合金铸锭，其中配方为：

(Pr

2)将制备得到的合金铸锭粉碎成粉末；

a.将制备得到的合金铸锭粉碎成5微米粉末；

b.在外磁场中取向该粉末，并将其压结成密度约为4.5g/cm

c.1050℃烧结该块状压坯5小时，形成烧结永磁体，所述烧结永磁体为(Pr-Nd)-(Ce-Dy-Gd)-Fe-B永磁体；

d.将上述步骤制备得到的烧结(Pr-Nd)-(Ce-Dy-Gd)-Fe-B永磁体切割，切割厚度为30mm；在该磁体的表面覆涂1％的重稀土Dy，然后在真空扩散炉内900℃保温15h，获取高矫顽力磁体，所述高矫顽力磁体的磁体性能：Br:12.0kGs；Hc j:21kOe,(BH)max 37.2MGOe，Hk/Hc j＝96％的磁钢。