提高磁體矯頑力的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種提高磁體矯頑力的方法，尤其是一種提高稀土磁體矯頑力的方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著混合動力汽車、純電動力汽車及節能空調壓縮機的需求量越來越大，對高矯 頑力的稀土永磁材料（例如R -Fe-B系稀土永磁體）的需求也越來越大。傳統方法提高矯頑 力，需要使用大量重稀土元素，造成磁體成本大幅增加，而且會犧牲部分剩磁和磁能積。微 觀研究發現，晶界組織對提高磁體矯頑力作用很大。通過擴散滲透（簡稱擴滲），使重稀土 元素進入磁體晶界，可用較少重稀土大幅提高矯頑力，同時不犧牲剩磁和磁能積，有效降低 了磁體成本。
[0003] 現有技術中已經有一些通過擴散滲透改善晶界的方法中，但往往在提高矯頑力的 同時，會帶來剩磁和磁能積降低明顯、重稀土元素使用量大、工藝復雜難以操控等不良效 果。
[0004] CN101316674A公開了一種稀土永磁體材料的制備方法，其將稀土元素的氟氧化物 粉體布置在磁體表面，然后低于或等于磁體燒結溫度下處理，使稀土元素被吸收至磁體內 部，從而得到用少量Dy、Tb等重稀土元素且具有高性能的磁體。該方法是將重稀土的氟氧 化物粉體擴散，重稀土元素一方面要脫離氟氧化合物，一方面需要擴散至磁體內部，需要較 長時間的保溫處理，還有可能衍生出磁鐵表面層的一部分成為Nd缺損狀態及損壞磁體矯 頑力的軟磁性的a -Fe或DyFe2等問題。另外，該方法通過將重稀土的氟氧化物粉體分散 在水或有機溶劑中，獲得一種漿料，然后布置在磁體表面。但漿料與磁體結合力有限，操作 過程容易脫落，造成重稀土元素吸收不均勻，從而造成磁體性能一致性差。
[0005] CN101331566A公開一種R-Fe-B系稀土類燒結磁鐵及其制造方法，該方法將燒結 磁鐵和含重稀土元素的容器非接觸的放置同一處理室，通過加熱使重稀土元素從磁體表面 擴散至磁鐵內部。該方法采用非接觸擴散滲透，只能依靠金屬蒸汽，這種方法雖能擴散均 勻，但工藝難以控制。若溫度過低，重稀土蒸汽難以從磁體表面擴散至磁體內部，處理時間 大幅延長；而溫度過高，形成的高濃度重稀土蒸汽遠大于擴散進磁體內部的蒸汽，從而在磁 體表面形成重稀土元素層，晶界擴散的效果大大降低。
[0006] CN102568806A公開了一種通過滲透法制備稀土永磁體的方法，其將重稀土類元素 的氟化物和金屬鈣顆粒放置在石墨盒底部，然后放置薄片磁體，通過金屬鈣還原重稀土類 元素的氟化物，然后使重金屬蒸汽擴散至磁體晶界相。該方法的描述不夠詳細，可操作性 不強，例如未提及重稀土類元素的氟化物和鈣顆粒的粒徑大小等對實施結果影響顯著的細 節。且還原后的重稀土元素，仍利用蒸汽法擴散，存在類似于CN101331566A的不足。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于提供一種提高磁體矯頑力的方法，其可以使永磁材料的矯頑力 大大提高，但剩磁和磁能積降低很少。
[0008] 本發明的進一步的目的在于提供一種提高磁體矯頑力的方法，其可以大大降低稀 土元素（尤其是重稀土元素）的用量，節約生產成本。
[0009] 本發明提供一種提高磁體矯頑力的方法，包括如下工序：
[0010] S2)涂覆工序：將涂覆物涂覆在磁體的表面并烘干；和
[0011] S3)滲透工序：對由涂敷工序S2)得到的磁體進行熱處理；
[0012] 其中，所述涂覆物包括（1)金屬鈣顆粒和（2)含稀土元素的物質的顆粒；所述稀土 元素選自鐠、釹、IL、鉞、鏑、鈥、鉺、鎊、鐿和镥中的至少一種。
[0013] 根據本發明的方法，優選地，在涂覆工序S2)中，所述含稀土元素的物質選自：
[0014] al)稀土元素的單質；
[0015] a2)含稀土元素的合金；
[0016] a3)含稀土元素的化合物；或
[0017] a4)以上物質的混合物。
[0018] 根據本發明的方法，優選地，在涂覆工序S2)中，所述含稀土元素的物質選自稀土 元素的鹵化物、氧化物和氮化物。
[0019] 根據本發明的方法，優選地，所述金屬鈣顆粒和含稀土元素的物質的顆粒的平均 粒徑都小于100 ym。
[0020] 根據本發明的方法，優選地，所述涂覆物為膠體溶液，所述膠體溶液含有金屬鈣顆 粒、含稀土元素的物質的顆粒和有機溶劑；所述有機溶劑選自脂肪烴、脂環烴、醇和酮中的 至少一種。
[0021] 根據本發明的方法，優選地，所述涂覆物中的金屬鈣顆粒和含稀土元素的物質的 顆粒的重量比為1:2~5。
[0022] 根據本發明的方法，優選地，所述滲透工序S3)包括：
[0023] S3-1)還原工序：在無氧條件下，在第一溫度保溫，使金屬鈣將稀土元素還原，同 時使部分稀土元素擴散至磁體內部晶界；和
[0024] S3-2)擴散工序：升溫至第二溫度保溫，使還原后的稀土元素從磁體表面沿晶界 進一步擴散至磁體內部晶界；
[0025] 其中，所述第一溫度和第二溫度都高于600°C且都低于所述磁體的燒結溫度。
[0026] 根據本發明的方法，優選地，在還原工序S3-1)中，在第一溫度保溫1~3小時，所 述第一溫度為600°C~1060°C;和
[0027] 在擴散工序S3-2)中，在第二溫度保溫3~8小時，所述第二溫度為600°C~ 1060。。。
[0028] 根據本發明的方法，優選地，所述方法還包括如下工序：
[0029] S1)磁體制造工序：燒結制造涂覆工序S2)中所述的磁體；和
[0030] S4)時效處理工序：對由滲透工序S3)得到的磁體進行時效處理。
[0031] 根據本發明的方法，優選地，時效處理工序S4)中，時效處理的溫度為400°C~ 1020°C，時效處理的時間為0. 5~10小時。
[0032]通過本方法處理過的燒結磁體的剩磁和磁能積變化不大，而矯頑力大幅提高。本 發明的方法能大幅提高還原稀土元素的效果，進而提高稀土元素向磁體內部的擴滲效果。 進一步，通過將細化的鈣顆粒和含稀土元素化合物的顆粒配置成膠體溶液，一方面能提高 鈣金屬還原稀土元素的效果，另一方面能提高稀土元素和磁體的結合力，從而提高擴滲處 理后磁體性能的均勻性和一致性。另外，由于膠體溶液是由有機物溶液組成，在高溫還原工 藝前即可揮發，沒有殘留，不會對磁體造成污染。本發明的方法能用較少稀土使用量大幅提 高磁體矯頑力，有效降低磁體生產成本；并且操作工藝簡單，適合大規模的工業化應用。
【具體實施方式】
[0033] 下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于 此。
[0034] 本發明所述的"剩磁"，是指飽和磁滯回線上磁場強度為零處所對應的磁通密度的 數值，通常記作民或I，單位為特斯拉⑴或高斯（Gs)。
[0035] 本發明所述的"矯頑力"，是指使磁體的剩余磁化強度Mr降為零所需施加的反向 磁場強度，單位為奧斯特（〇e)或安培/米（A/M)。
[0036] 本發明所述的"磁能積"，是指退磁曲線上任何一點的磁通密度⑶與相應的磁場 強度（H)的乘積，通常記作BH，單位為高斯?奧斯特（GOe)。
[0037] 本發明所述的"稀土元素"，包括鐠（Pr)、釹（Nd)、釓（Gd)、鋱（Tb)、鏑（Dy)、鈥 (Ho)、鉺（Er)、鎊（Tm)、鐿（Yb)、镥（Lu)等元素。
[0038] 本發明所述的"惰性氣氛"，是指不與稀土磁體發生反應，并且不影響其磁性的氣 氛。在本發明中，所述"惰性氣氛"包括由惰性氣體（氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣）形成的 氣氛。
[0039] 在本發明中，真空度的數值越小，表示真空度越高。
[0040] 本發明的提高磁體矯頑力的方法包括涂覆工序S2)和滲透工序S3)。優選地，本發 明所述的方法還包括磁體制造工序S1)和時效處理工序S4)。
[0041] 本發明的磁體可以為稀土燒結磁體，例如，R-Fe-B系稀土磁體。R-Fe-B系稀土磁 體是主要由稀土元素R與鐵、硼組成的金屬間化合物。在本發明中，R是選自Nd、Pr、La、Ce、 Tb、Dy、Ho、Er、Eu、Sm、Gd、Pm、Tm、Yb、Lu、Y 和 Sc 中的一種或多種元素；優選為 Nd、Pr、La、 Ce、Tb、Dy、Y和Sc中一種或多種元素；更優選為Nd或Nd與其他稀土元素的組合。Fe表示 鐵元素，