一種梯度型燒結釹鐵硼磁體及其制備方法與流程

本發明涉及釹鐵硼磁體技術領域，具體地講是一種梯度型燒結釹鐵硼磁體及其制備方法，通過調整磁體中添加元素的配比，同時控制磁體制備過程中各項工藝參數實現的。

背景技術：
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釹鐵硼磁體因其優異的磁性能，現已廣泛應用在計算機、通訊技術、電子、電聲、汽車工業、自動化技術、風力發電等領域。釹鐵硼磁體是當代最強永磁體，Nd2Fe14B的各向異性場，即矯頑力的理論極限為80Koe，然而燒結釹鐵硼的實際矯頑力僅能達到理論值的30%，因此提高燒結釹鐵硼的矯頑力大有潛力。

目前，已經有報道通過晶界擴散技術來提高燒結釹鐵硼的矯頑力，同時避免了磁體剩磁和磁能積的大幅下降；同時可以降低磁體中鏑和鋱的含量，降低原材料成本。但該方法存在以下缺點：這些擴散的磁體厚度不能太厚，超過10mm后芯部的矯頑力基本不增長，對于大尺寸產品性能達不到使用要求。

技術實現要素：
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本發明的目的是克服現有技術的不足，而提供一種梯度型燒結釹鐵硼磁體。

本發明的另一目的是提供一種梯度型燒結釹鐵硼磁體的制備方法。

本發明主要解決現有的燒結釹鐵硼的實際矯頑力低及晶界擴散技術提高矯頑力對于磁體厚度和尺寸受限等問題。

本發明的技術方案是：一種梯度型燒結釹鐵硼磁體，其特殊之處在于，所述的磁體的邊部到芯部的稀土總量逐漸增加，呈梯度分布，其增加值為0.5%-5%重量百分比；所述的磁體的元素重量百分比為：R為32%～35%，R包含Pr和Nd兩種元素，B為0.8%～1.2%，Al為0.1%～1%，Co為0.2%～3%，Cu為0.1%～0.3%，Ga為0.1%～0.7%，余量為鐵；成分中不含重稀土元素或重稀土元素重量百分比低于0.2%；所述磁體的尺寸為a×b×c，a為非取向方向，范圍為10～100mm，b為高度方向，范圍為10～60mm，c為取向方向，范圍為10～40mm。

進一步的，所述的磁體由平均粒徑2.0～5.0μm的磁粉制成。

本發明的梯度型燒結釹鐵硼磁體的制備方法，其特殊之處在于，包括如下工藝步驟：

a按照配比配料，用速凝薄帶工藝制備合金片，合金片的厚度為0.2～0.6mm；

b將所得薄片進行氫爆處理，吸氫時間為1-5小時，在500-600℃進行脫氫，得到合金粉末；

c在氫處理后的合金片中加入質量百分數為0.05～0.3%的潤滑劑，隨后將合金片研磨至D50=2.0～5.0μm；

d在制備的粉體中加入質量百分數為0.05～0.3%的潤滑劑，并混合均勻；

e選擇不同尺寸的模具在磁場取向條件下進行壓制成型，取向磁場為2.0T，然后通過等靜壓方式進一步使磁體密實，等靜壓壓力為200Mpa；

f將等靜壓后的生坯在真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度為880℃～1050℃，燒結保溫時間為3～15小時，保溫過程中燒結爐真空度為5×10^-2Pa以下；待冷卻后在850℃進行一級回火處理，保溫時間為3小時；最后在480～720℃進行二級回火，保溫時間為1～5小時。

本發明所述的一種梯度型燒結釹鐵硼磁體及其制備方法，與已有技術相比具有突出的實質性特點和顯著進步，1、本發明的梯度釹鐵硼磁體的主要特點是磁體的邊部到芯部的稀土總量呈梯度分布，逐漸增加，增加值為0.5%-5%重量百分比，是一種適合作為晶界擴散基體的梯度釹鐵硼的方法；2、在磁體制備過程中，不添加任何重稀土元素，而是通過優化磁體顯微結構的方式，通過控制配料成分、粉體粒度、熱處理工藝等因素制備高性能梯度釹鐵硼磁體，有效降低了生產成本，避免了重稀土元素的消耗，節約了資源。

附圖說明：

圖1是實施例3的1#位置放大200倍的掃描電鏡圖像；

圖2是實施例3的3#位置放大200倍的掃描電鏡圖像；

圖3是實施例3的1#位置放大1000倍的掃描電鏡圖像；

圖4是實施例3的3#位置放大1000倍的掃描電鏡圖像；

圖5是進行性能測試的圓柱取樣示意圖。

具體實施方式：

為了更好地理解與實施，下面結合實施例詳細說明本發明。所舉實施例僅用于解釋本發明，并非用于限制本發明的范圍。

實施例1、2、3、4、5、6的梯度型燒結釹鐵硼磁體的制備方法如下：

a按照元素重量百分比為：R為32%～35%，R包含Pr和Nd兩種元素，B為0.8%～1.2%，Al為0.1%～1%，Co為0.2%～3%，Cu為0.1%～0.3%，Ga為0.1%～0.7%，余量為鐵；成分中不含重稀土元素或重稀土元素重量百分比低于0.2 %，進行配比配料；用速凝薄帶工藝制備合金片，合金片的厚度為0.2～0.6mm；

b將所得薄片進行氫爆處理，吸氫時間為1-5小時，在500-600℃進行脫氫，得到合金粉末；

c在氫處理后的合金片中加入質量百分數為0.05～0.3%的常規潤滑劑；隨后使用氣流磨將合金片研磨至D50=2.0～5.0μm；

d在氣流磨制備的粉體中加入質量百分數為0.05～0.3%的常規潤滑劑，，并用混料機混合均勻；

e隨后選擇尺寸不同的模具在磁場取向條件下進行壓制成型，取向磁場為2.0T，然后通過等靜壓方式進一步使磁體密實，等靜壓壓力為200Mpa；

f將等靜壓后的生坯在真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度為880℃～1050℃，燒結保溫時間為3～15小時，保溫過程中燒結爐真空度為5×10^-2Pa以下；待冷卻后在850℃進行一級回火處理，保溫時間為3小時；最后在480～720℃進行二級回火，保溫時間為1～5小時；保溫過程中燒結爐真空度為5×10^-2Pa以下；制得梯度型燒結釹鐵硼磁體，磁體的邊部到芯部的稀土總量逐漸增加，呈梯度分布，其增加值為0.5%-5%重量百分比。

實施例1、2、3、4、5、6的元素配比及工藝條件見表1；磁體成份及性能對比見表2。

表1：

表2

步驟a中各實施例按照表1所述配比進行配料；步驟b中實施例5吸氫時間為1小時，脫氫溫度為500℃，實施例6吸氫時間為5小時，脫氫溫度為600℃，其它實施例吸氫時間均為3小時，脫氫溫度均為600℃；步驟c中實施例1的潤滑劑比例為0.05%，實施例5的潤滑劑比例為0.3%，其余都為0.1%；步驟d中實施例5的潤滑劑比例為0.05%，實施例6的潤滑劑比例為0.3%，其它實施例的潤滑劑比例都為0.15%；步驟f中實施例5的燒結時間為15h，實施例6的燒結時間為3h，其它實施例的燒結時間都為6h。

時效后在毛坯體心沿取向方向加工φ10mm圓柱，如圖5所示，將圓柱四等分后分別在1#、2#、3#、4#、5#位置加工直徑φ10mm，高度1.5mm的圓柱進行性能測試，之后再做成分分析，得到結果見表2，從邊部到芯部ΣRe逐漸增加、Hcj逐漸升高。

圖1、圖3和圖2、圖4分別是實施例3的1#和3#位置的掃描電鏡圖像，圖中白色區域是Re，明顯看出圖2的Re的含量比圖1的高，圖4的Re的含量比圖3的高，磁體的ΣRe從邊部到芯部逐漸增加。

以上所述，僅代表本發明的較好實施例，并非對本發明在任何形式上的限制，凡是依據本發明技術實質對本實施例進行的修改，均落入本發明的保護范圍。