稀土永磁材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種稀土永磁材料及其制造方法，尤其是一種燒結(jié)釹鐵硼稀土永磁材 料及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界對降低能源消耗的日益重視，節(jié)能減排已經(jīng)成為各個(gè)國家關(guān)注的重點(diǎn)。 與非永磁電機(jī)相比，永磁電機(jī)可以提高能效比，因此，為了降低能耗，在空調(diào)壓縮機(jī)、電動(dòng)汽 車、混合動(dòng)力汽車等領(lǐng)域都采用釹鐵硼（Nd-Fe-B)永磁材料來制作電機(jī)。由于這些電機(jī)工 作溫度較高，所以都要求磁體具有較高的內(nèi)稟矯頑力（H。,）；并且，為了增加電機(jī)的磁通密 度，還要求磁體具有較高的磁能積（BH)。
[0003] 采用傳統(tǒng)的釹鐵硼制造工藝很難滿足高磁能積和高內(nèi)稟矯頑力的需求，即使達(dá)到 這樣的需求，也需要使用大量的重稀土鏑（Dy)和鋱（Tb)。由于世界上Dy和Tb的儲(chǔ)量有 限，大量使用Dy和Tb會(huì)造成磁體的價(jià)格上漲和重稀土資源的加速枯竭。
[0004] 為了提高永磁材料性能并減少重稀土的使用，業(yè)界做了很多的工作。例如， CN101404195A公開了一種用于制備稀土永磁體的方法，包括：提供由12-17原子％的稀土、 3-15原子％的B、0. 01-11原子％的金屬元素、0? 1-4原子％的0、0? 05-3原子％的C、0. 01-1 原子％的N和余量的Fe組成的燒結(jié)磁體本體，在磁體本體的表面上布置包含另一種稀土的 氧化物、氟化物和/或氟氧化物的粉末，以及在真空中或在惰性氣氛中在燒結(jié)溫度以下的 溫度下熱處理該粉末覆蓋的磁體本體，以使得其它稀土被吸收在磁體本體中。該方法的特 點(diǎn)是通過對表面布置重稀土的氧化物或氟化物和/或氟氧化物的磁體進(jìn)行加熱，以實(shí)現(xiàn)滲 透的目的，其缺點(diǎn)是引入了 〇和F這些對磁體有害的物質(zhì)。更重要的是，滲透完成的磁體表 面會(huì)有較多的類似于氧化皮的物質(zhì)，需要進(jìn)行磨加工，造成磁材的浪費(fèi)。
[0005] CN101506919A公開了一種永磁鐵的制造方法，其不會(huì)使Nd-Fe-B系的燒結(jié)磁鐵表 面惡化，可通過使Dy高效擴(kuò)散到晶界相中，有效提高磁化及頑磁力，不需要后續(xù)工序。該方 法中，在處理室內(nèi)把Nd-Fe-B系的燒結(jié)磁鐵和Dy隔一定距離配置；接著，在減壓下把處理室 加熱，使燒結(jié)磁鐵升溫到規(guī)定溫度的同時(shí)使Dy蒸發(fā)，將蒸發(fā)的Dy原子提供到燒結(jié)磁鐵表面 并使之附著；此時(shí)，通過控制Dy原子對燒結(jié)磁鐵的供給量，在燒結(jié)磁鐵表面上形成Dy層之 前，使Dy均勻地?cái)U(kuò)散到燒結(jié)磁鐵的晶界相之中。該方法特點(diǎn)是加熱含有重稀土的物質(zhì)形成 蒸汽，其缺點(diǎn)是設(shè)備造價(jià)昂貴，蒸發(fā)效率低，實(shí)際對比的結(jié)果顯示，該方法不如前述方法增 加t效果明顯。
[0006] CN101615459A公開了一種速凝片晶界擴(kuò)散重稀土化合物提高燒結(jié)釹鐵硼永磁性 能的方法，其中，在燒結(jié)之前進(jìn)行滲透處理，其缺點(diǎn)是當(dāng)滲透后的磁體在高溫?zé)Y(jié)的過程 中，本來富集到晶間相的重稀土?xí)U(kuò)散到主相內(nèi)部，造成重稀土的平均化，效果較差。
[0007] 另一方面，在釹鐵硼磁體表面鍍敷金屬鍍層已在諸多現(xiàn)有技術(shù)中公開。在這些現(xiàn) 有技術(shù)中，多弧離子鍍工藝（Multi-arc Ion Plating)是在釹鐵硼磁體表面鍍敷金屬的一 種重要工藝。
[0008] 例如，CN104018133 A公開了一種燒結(jié)釹鐵硼磁體表面多弧離子鍍制備多層復(fù) 合防護(hù)涂層的工藝，其中，采用多弧離子鍍沉積技術(shù)高效地在燒結(jié)釹鐵硼磁體表面制備過 渡層、耐蝕層、表面阻擋層和耐磨層復(fù)合防護(hù)涂層，實(shí)現(xiàn)顯著改善燒結(jié)釹鐵硼磁體的耐蝕 性。CN104651783A公開了一種永磁釹鐵硼磁鋼表面鍍鋁的方法，其中，采用多弧離子鍍鍍 鋁，并對鍍鋁完成的永磁釹鐵硼磁鋼進(jìn)行鈍化處理，得到表面細(xì)致，防腐良好的表面鍍鋁。 CN102031522A公開了一種鋁或鋁合金復(fù)合涂層的釹鐵硼磁體的制備方法，其中，采用多弧 離子鍍技術(shù)，在釹鐵硼磁體上沉積鋁或鋁合金薄膜，后進(jìn)行磷化處理，所制備的復(fù)合涂層耐 蝕性和粘附性能好，對釹鐵硼基體的磁性能無影響。然而，這些現(xiàn)有技術(shù)均未公開或教導(dǎo)采 用多弧離子鍍在燒結(jié)釹鐵硼磁體表面鍍敷含重稀土元素的金屬單質(zhì)或合金，并且這些現(xiàn)有 技術(shù)的目的僅在于為燒結(jié)釹鐵硼磁體表面提供耐蝕涂層，均未公開或教導(dǎo)將鍍敷在燒結(jié)釹 鐵硼磁體表面的重稀土元素滲透至燒結(jié)釹鐵硼磁體內(nèi)的晶間相，以改善燒結(jié)釹鐵硼磁體的 磁性參數(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種稀土永磁材料，其內(nèi)稟矯頑力（Hcj，單位kOe)與最大 磁能積，單位MGOe)之和為66.8以上。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的在于提供一種稀土 永磁材料的制造方法，其生產(chǎn)效率高，不會(huì)增加有害物質(zhì)，且設(shè)備價(jià)格相對便宜。
[0010] 本發(fā)明提供一種稀土永磁材料，所述的稀土永磁材料滿足如下公式：
[0011] Hcj+(BH)nax^66.8,
[0012] 其中，&表示永磁材料的內(nèi)稟矯頑力，單位為kOe ;
[0013] (BH)_表示永磁材料的最大磁能積，單位為MGOe。
[0014] 本發(fā)明還提供一種上述稀土永磁材料的制造方法，其包括如下工序：
[0015] S2)多弧離子鍍工序：采用多弧離子鍍工藝將含重稀土元素的金屬沉積在燒結(jié)釹 鐵硼磁體表面，其中，所述燒結(jié)釹鐵硼磁體至少在一個(gè)方向上的厚度為1〇_以下；和
[0016] S3)滲透工序：對由多弧離子鍍工序S2)得到的燒結(jié)釹鐵硼磁體進(jìn)行熱處理；
[0017] 其中，多弧離子鍍工序S2)在真空密閉空間中進(jìn)行，所述密閉空間的絕對真空度 為 0?00001 ~0? OOlPa。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的制造方法，優(yōu)選地，在多弧離子鍍工序S2)中，所述含重稀土元素的 金屬選自重稀土元素的金屬單質(zhì)或含重稀土元素的合金，其中，所述重稀土元素選自釓、 鋱、鏑和鈥中的至少一種。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的制造方法，優(yōu)選地，在多弧離子鍍工序S2)中，以所述含重稀土元 素的金屬作為陰極材料，通過多弧離子放電裝置施加電壓進(jìn)行放電，所述陰極材料在放電 過程中蒸發(fā)形成煙霧狀微顆并沉積在燒結(jié)釹鐵硼磁體表面，其中，施加電壓的時(shí)間為1~ 30min〇
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的制造方法，優(yōu)選地，滲透工序S3)與多弧離子鍍工序S2)同時(shí)進(jìn)行， 或者滲透工序S3)在多弧離子鍍工序S2)之后進(jìn)行。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的制造方法，優(yōu)選地，在滲透工序S3)中，熱處理溫度為700~1100°C。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的制造方法，優(yōu)選地，所述制造方法還包括如下工序：
[0023] S1)磁體制造工序：制造燒結(jié)釹鐵硼磁體；和
[0024]S4)時(shí)效處理工序：對燒結(jié)釹鐵硼磁體進(jìn)行時(shí)效處理。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的制造方法，優(yōu)選地，在磁體制造工序S1)中不進(jìn)行時(shí)效處理。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的制造方法，優(yōu)選地，磁體制造工序S1)包括如下工序：
[0027] S1-1)熔煉工序：對釹鐵硼磁體原料進(jìn)行熔煉，使熔煉后的釹鐵硼磁體原料形成 母合金，所述母合金的厚度為〇. 01~2mm;
[0028] S1-2)制粉工序：將由熔煉工序S1-1)得到的母合金破碎成磁粉，所述磁粉的平均 粒度D50為20ym以下；
[0029] S1-3)成型工序：在取向磁場的作用下，將由制粉工序S1-2)得到的磁粉壓制成燒 結(jié)坯體；和
[0030] S1-4)燒結(jié)工序：將由成型工序S1-3)得到的燒結(jié)坯體燒結(jié)定型，形成燒結(jié)釹鐵硼 磁體；燒結(jié)溫度為900~1200°C;所述燒結(jié)釹鐵硼磁體的含氧量低于2000ppm。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的制造方法，優(yōu)選地，在時(shí)效處理工序S4)中，時(shí)效處理溫度為300~ 800。。。
[0032] 本發(fā)明采用多弧離子鍍工藝將含重稀土元素的金屬沉積在燒結(jié)釹鐵硼磁體表面， 經(jīng)熱處理使重稀土元素熔化并滲透至燒結(jié)釹鐵硼磁體內(nèi)的晶間相，然后經(jīng)時(shí)效處理制造 釹鐵硼永磁材料。采用本發(fā)明的制造方法獲得的釹鐵硼永磁材料的內(nèi)稟矯頑力（H。,，單位 kOe)與最大磁能積（(BH) max，單位MGOe)之和可以達(dá)到66. 8以上。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù) 方案，由于采用多弧離子鍍工藝，因而本發(fā)明的制造方法生產(chǎn)效率高，不會(huì)增加有害物質(zhì)， 且設(shè)備價(jià)格相對便宜。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，由于在燒結(jié)釹鐵硼磁體的制造 工序中不進(jìn)行時(shí)效處理，從而節(jié)約了制造成本。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于 此。
[0034] 本發(fā)明所述的"剩磁"，是指飽和磁滯回線上磁場強(qiáng)度為零處所對應(yīng)的磁通密度的 數(shù)值，通常記作民或I，單位為特斯拉⑴或高斯（Gs)。
[0035] 本發(fā)明所述的"內(nèi)稟矯頑力"，是指從磁體的飽和磁化狀態(tài)，把磁場單調(diào)地減小到 零并反向增加，使其磁化強(qiáng)度沿飽和磁滯回線減小到零時(shí)的磁場強(qiáng)度，通常記作^，或mH。