提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法技術

本發明專利技術公開了一種提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法，其包括：以稀土化合物粉體的無水有機懸浮液作為電泳溶液，并以經過預處理的燒結釹鐵硼磁體作為陰極，通過電泳沉積方法將稀土化合物沉積到所述磁體上，從而在所述磁體表面形成平坦均勻的稀土化合物涂層，其中所述稀土化合物選自稀土氟化物和/或稀土氧化物；以及，對表面附有所述稀土化合物涂層的所述磁體依次進行干燥處理、擴散熱處理和回火處理。藉由本發明專利技術工藝可以有效控制沉積的稀土化合物涂層的厚度，沉積過程快，沉積效率高，且經處理后的磁體在剩磁基本不變的前提下，矯頑力得到顯著提高，提高幅度達2～9kOe。同時本發明專利技術工藝過程簡單可控，稀土利用率高，在規模工業化生產中具有巨大優勢。

Method for improving magnetic property of Nd-Fe-B magnetic material

The invention discloses a method for improving, the magnetic properties of NdFeB magnetic material comprising anhydrous organic suspension of rare earth compound powder as electrophoresis solution, and after sintered NdFeB magnetic pretreatment as cathode, rare earth compounds deposited onto the magnet by electrophoretic deposition method, and rare earth flat and uniform compound coating formed on the surface of the magnet, wherein the rare earth compound selected from the group consisting of rare earth fluoride and / or rare earth oxides; and, attached to the surface of the magnet and the rare earth compound coating followed by dry processing, diffusion and tempering. Through the process of the invention can effectively control the deposition of rare earth compound coating thickness, deposition process, deposition efficiency is high, and the premise of magnet treated in essentially the same remanence, coercivity increased, improved by 2 ~ 9kOe. Meanwhile, the process of the invention is simple and controllable, and the utilization rate of rare earth is high, and the utility model has great advantages in scale industrial production.

【技術實現步驟摘要】
提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法
本專利技術屬于磁性材料領域，具體涉及一種提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法。
技術介紹
具有“磁王”之稱的釹鐵硼磁體以其優異的磁性能已廣泛應用于各個領域。近年來，隨著混合動力汽車、純電動汽車、風力發電的興起，迫切需求具有更高矯頑力(Hcj)的磁體。目前，提高釹鐵硼燒結磁體的矯頑力主要有細化晶粒和添加重稀土元素兩種途徑，其中利用熔煉或雙合金方法添加重稀土元素(HRE)是目前普遍采用，并且非常有效的一種手段，但采用這種方法存在如下不足：一是由于在2:14:1相中，重稀土元素Dy或Tb與Fe形成反鐵磁耦合，磁體的飽和磁化強度(Ms)比Nd2Fe14B相低，從而導致磁體的剩磁(Br)和磁能積((BH)max)降低；二是Dy、Tb等重稀土元素資源稀缺，價格昂貴，生產中添加過多的重稀土元素，會導致磁體的生產成本提高。因此降低高矯頑力釹鐵硼磁體的重稀土元素使用量成為當前國內國際研究的熱點和重點。近年來，晶界擴散法被認為是一種可以在不影響磁體剩磁的前提下顯著提高磁體矯頑力的非常有效的方法。采用晶界擴散的方法在熱處理過程中將重稀土元素從磁體表面沿晶界擴散到磁體內部，使重稀土元素主要存在于晶界及晶粒的外圍而不過多的進入晶粒內部，形成(Nd，HRE)2Fe14B相的殼層結構，從而顯著提高磁體的矯頑力并且保持剩磁不變。目前，已經報道了多種將稀土元素從磁體表面擴散到磁體內部的晶界擴散工藝。例如，一種是通過濺射或蒸鍍的方法，將Dy、Pr、Tb等稀土元素沉積在釹鐵硼燒結磁體表面，隨后進行擴散熱處理；另一種是在磁體表面涂覆稀土化合物如氟化物粉末并進行擴散熱處理的工藝。又一種是利用陰極電泳在磁體表面沉積一層含水分子的重稀土化合物(例如水合堿式硝酸(碳酸)稀土鹽)，再進行擴散熱處理。通過上述方法能使稀土元素沿著晶界以及主相晶粒表面區域滲透，使稀土元素主要存在于晶粒的外圍而不過多的進入磁體內部，不僅提高了矯頑力，還在一定程度上節約了昂貴重稀土的使用量，而且剩磁及磁能積沒有明顯降低。但這些方法在實際應用過程中仍存在著許多不足之處：(1)蒸鍍過程中涂層厚度不易控制，而且大量重稀土金屬散布在加熱爐腔室內，造成了重稀土金屬不必要的浪費，利用率低；(2)濺射法將Dy或Tb金屬沉積在燒結釹鐵硼磁鐵表面，真空要求度高，濺射效率低，設備昂貴，工序費用過高，不適宜實際生產應用；(3)涂覆法將Dy或Tb的氟化物粉末附著在燒結釹鐵硼磁體表面，方法簡單，但是附著層不均勻，并且厚度不可控制，造成產品一致性差，難以實現產業化。如果涂層太薄，矯頑力的提高受限，而涂層太厚，會導致重稀土元素的浪費；(4)利用陰極電泳可以將稀土化合物沉積到磁體表面，獲得均勻平整、厚度可控、附著力好的重稀土涂層，但其中采用的水合堿式硝酸(碳酸)稀土鹽在配置成粉體的膠體溶液過程及熱處理過程中，會產生如NO3-、OH-、H2O等易于與釹鐵硼磁體中稀土元素發生反應的離子或化合物，極易對磁體產生腐蝕，從而對磁體的結構及性能造成不利影響。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于提供一種提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法，以克服現有技術中的不足。為實現前述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案包括：本專利技術的實施例提供了一種提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法，其包括：以稀土化合物粉體的無水有機懸浮液作為電泳溶液，并以經過預處理的燒結釹鐵硼磁體作為陰極，通過電泳沉積方法將稀土化合物沉積到所述磁體上，從而在所述磁體表面形成平坦均勻的稀土化合物涂層，其中所述稀土化合物選自稀土氟化物和/或稀土氧化物；以及，對表面附有所述稀土化合物涂層的所述磁體依次進行干燥處理、擴散熱處理和回火處理。進一步的，所述稀土化合物可優選自氟化鋱、氟化鏑、氟化鐠、氟化釹等稀土氟化物和氧化鋱、氧化鏑、氧化鐠、氧化釹等稀土氧化物中的任意一種或兩種以上的組合。較為優選的，所述電泳溶液中所含稀土化合物粉末的濃度為2～30g/L。較為優選的，所述稀土化合物粉體的粒度為50nm～50μm。在一些較佳實施方案中，所述電泳沉積方法采用的條件包括：沉積電壓為20～90V，沉積時間為10s～10min；和/或，電極之間的距離為20～100mm。較為優選的，所述稀土化合物涂層的厚度為10～150μm。在一些較佳實施方案中，所述干燥處理采用的條件包括：溫度為60～120℃，時間為20min～24h。在一些較佳實施方案中，所述擴散熱處理是在惰性氣氛或真空度小于10-3Pa的真空環境中進行，且采用的熱處理溫度為700～1000℃，保溫時間為0.5～15h，之后冷卻。在一些較佳實施方案中，所述回火處理是在惰性氣氛或真空度小于10-3Pa的真空環境中進行，且采用的回火溫度為460～560℃，保溫時間為0.5～10h，之后冷卻。進一步的，所述冷卻的方式可選自風冷或水冷，但不限于此。進一步的，所述提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法中，對燒結釹鐵硼磁體進行預處理的過程可以包括：將燒結釹鐵硼磁體置于含除油劑的溶液中去除磁體表面的油污，然后用超聲波水洗至磁體表面無雜質，再用無水乙醇等將釹鐵硼磁體清洗3～4次。本專利技術工藝以稀土化合物粉體的懸浮液作為電泳溶液，并以經過預處理的燒結釹鐵硼磁體作為基底(陰極)，利用電泳沉積方法將這些稀土化合物沉積到所述磁體表面，其中通過控制電泳沉積電壓、沉積時間、電極間距等電泳參數在所述磁體表面獲得平坦均勻、厚度可控、附著力好的稀土化合物涂層，然后通過將表面附有所述稀土化合物涂層的所述磁體依次進行干燥、擴散熱處理和回火處理，使重稀土元素沿晶界進入所述磁體內部，并富集在主相晶粒外圍而形成殼層結構，進而使燒結釹鐵硼永磁材料的矯頑力得到大幅提升。與現有技術相比，本專利技術的優點包括：(1)提供的工藝中利用電泳沉積法制備稀土化合物涂層，可以有效控制沉積的稀土化合物涂層的厚度，沉積過程快，沉積效率高，并可以在復雜的、任意形狀的燒結釹鐵硼磁體表面形成與釹鐵硼磁體有較好結合力的均勻、平整、厚度可控的稀土化合物涂層，實現最佳的稀土量添加效果，從而實現重稀土的高效利用，同時在電泳沉積過程中不發生化學反應，沉積之后剩余的懸浮液仍可繼續收集利用，從而有效提高了稀土化合物原材料的利用率，避免重稀土金屬在涂層制備過程中的浪費，適合進行大規模工業化生產；(2)提供的工藝在電泳沉積形成稀土化合物涂層之后，再通過高溫擴散處理，使沉積在磁體表面的稀土化合物從磁體表面沿晶界擴散至磁體內部，并在晶粒外圍形成殼層結構，從而可以在不降低磁體剩磁的情況下，使磁體的矯頑力有顯著提高(例如，較處理前可提高2～9kOe，增幅約12～57％)。附圖說明為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1a為實施例1燒結釹鐵硼磁體電泳沉積氟化鏑前后在不同熱處理條件下，樣品的退磁曲線圖；圖1b為實施例1電泳沉積氟化鏑后樣品的矯頑力隨擴散熱處理溫度的變化關系圖；圖1c為實施例1電泳沉積氟化鏑后樣品的剩磁隨擴散熱處理溫度的變化關系圖；圖1d為實施例1電泳沉積氟化鏑后樣品的最大磁能積隨擴散熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于包括：以稀土化合物粉體的無水有機懸浮液作為電泳溶液，并以經過預處理的燒結釹鐵硼磁體作為陰極，通過電泳沉積方法將稀土化合物沉積到所述磁體上，從而在所述磁體表面形成平坦均勻的稀土化合物涂層，其中所述稀土化合物選自稀土氟化物和/或稀土氧化物；以及，對表面附有所述稀土化合物涂層的所述磁體依次進行干燥處理、擴散熱處理和回火處理。

【技術特征摘要】
1.一種提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于包括：以稀土化合物粉體的無水有機懸浮液作為電泳溶液，并以經過預處理的燒結釹鐵硼磁體作為陰極，通過電泳沉積方法將稀土化合物沉積到所述磁體上，從而在所述磁體表面形成平坦均勻的稀土化合物涂層，其中所述稀土化合物選自稀土氟化物和/或稀土氧化物；以及，對表面附有所述稀土化合物涂層的所述磁體依次進行干燥處理、擴散熱處理和回火處理。2.根據權利要求1所述的提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于：所述稀土化合物選自氟化鋱、氟化鏑、氟化鐠、氟化釹、氧化鋱、氧化鏑、氧化鐠、氧化釹中的任意一種或兩種以上的組合。3.根據權利要求1所述的提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于：所述電泳溶液中所含稀土化合物粉末的濃度為2～30g/L，所述稀土化合物粉體的粒度為50nm～50μm。4.根據權利要求1或3所述的提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于：所述電泳溶液中采用的無水有機溶劑包括乙醇或丙酮。5.根據權利要求1所述的提高釹鐵硼磁性材料磁性能的方法，其特征在于：所述電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳嶺，曹學靜，郭帥，陳仁杰，閆阿儒，
申請(專利權)人：中國科學院寧波材料技術與工程研究所，
類型：發明
國別省市：浙江,33