技术领域
[0001] 本
发明涉及
磁性材料制备技术领域，尤其涉及一种高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法。
背景技术
[0002]
烧结钕铁硼磁体因其高饱和磁感应强度、高矫顽力及高磁能积等优良性能在
风力发电、卫星通讯、交通运输、医疗和健身器械等方面得到广泛应用，尤其在混合动力
汽车领域，烧结钕铁硼磁体的需求量急剧增长。但是烧结烧结钕铁硼磁体的
居里温度不高，只有312℃，在高于200℃环境下工作，很容易引起磁体的高温磁性能衰减，影响
电机的使用寿命。为保证
驱动电机正常工作，要求磁体在常温下必须具有高于2000KA/m(25kOe)的矫顽力。根据文献报道，烧结钕铁硼磁体的矫顽力由形核机制控制，若能提高
晶界附近区域的
各向异性场便能有效抑制反磁化核的形成，从而提高矫顽力。
[0003] 重稀土元素铽(Tb)和镝(Dy)符合要求，它们可以取代主相Nd2Fe14B中的钕(Nd)后，生成新相(Nd、Dy)2Fe14B和(Nd、Tb)2Fe14B，其对应的磁晶各向异性场分别为17600KA/m和12000KA/m，远大于Nd2Fe14B的各向异性场5600KA/m。其中重稀土Tb由于其非常昂贵的原材料价格极少应用于烧结钕铁硼磁体的大规模生产，而相对较便宜的Dy元素可作为研究对象。但由于Dy与Fe为反
铁磁性耦合，采用传统
合金化的方法会造成磁体剩磁的大幅降低，且考虑到熔炼烧损，需要添加大量Dy才能达到高矫顽力，造成磁体生产成本的增加。
[0004] 另一种方法是晶界结构优化制备高矫顽力钕铁硼磁体，通常把Dy2O3、DyF3和DyHx等粉末通过合金化的方式添加到主相晶粒中进行混合压制、烧结和时效来制备钕铁硼磁体，或是涂覆在磁体表面，通
过热处理的方式来提高矫顽力。而Dy2O3、DyF3和DyHx这些化合物的熔点都相对较高，在生产所用的
热处理温度条件下，它们仍未
熔化，不利于磁体的烧结致密，也不利于重稀土元素在晶界的流通扩散，另外，磁体中残留下来的
氧(O)、氟(F)以及氢(H)
原子也会恶化磁体的磁性能。
发明内容
[0005] 本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0006] 本发明还有一个目的是提供一种高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法，通过将钕铁硼磁体置于配置的Dy82.3Co17.7混合溶液中超声涂覆并烧结，使得制成的钕铁硼磁体矫顽力显著提高，且重稀土利用率更高，与制备同等性能的磁体相比，降低了原材料的成本和消耗。
[0007] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了以下技术方案：
[0008] 一种高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法，主要包括以下步骤：
[0009] 步骤1、将钕铁硼磁体的表面进行清洁；
[0010] 步骤2、将Dy82.3Co17.7合金粉末15-55g、酒精100-500ml和助
溶剂1-8g混合，搅拌均匀得到Dy82.3Co17.7混合溶液；
[0011] 步骤3、将步骤1中清洁后的钕铁硼磁体置于所述Dy82.3Co17.7混合溶液中，并配合超声涂覆使钕铁硼磁体表面形成Dy82.3Co17.7合金层，并烘干，得到预制高矫顽力钕铁硼磁体；
[0012] 步骤4、将所述预制高矫顽力钕铁硼磁体置于
真空中烧结，并进行扩
散热处理，即得所述高矫顽力钕铁硼磁体。
[0013] 优选的是，所述的高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法中，步骤1中对钕铁硼磁体的表面进行清洁的具体方法为：对钕铁硼磁体的表面除油、除锈、
水洗和吹干。
[0014] 优选的是，所述的高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法中，
[0015] 采用
碱液对钕铁硼磁体的表面进行除油，所述碱液为
质量浓度均为15-20g/L的
碳酸钠、氢氧化钠、
磷酸三钠的一种或多种与质量浓度为1-3g/L的烷基酚聚氧乙烯醚按质量比为1:1混合得到的
混合液；
[0016] 采用除锈液对钕铁硼磁体的表面进行除锈，所述除锈液为质量分数3-5％的
硝酸溶液。
[0017] 优选的是，所述的高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法中，所述碱液除油的温度为50-60℃，除油时间为80-100s；所述除锈液的除锈时间为15-30s。
[0018] 优选的是，所述的高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法中，步骤2中所述Dy82.3Co17.7合金粉末的粒度≤100nm；所述酒精的质量分数≥99.5％；所述助溶剂为质量分数≥99.8％的聚乙二醇400保湿增溶剂。
[0019] 优选的是，所述的高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法中，所述Dy82.3Co17.7合金粉末的制备方法为：将纯度为99.9％的稀土镝和纯度为99.9％的金属钴在感应熔炼炉中熔炼获得Dy82.3Co17.7的合金
铸锭，然后进行氢
破碎，并在
乙醇介质保护下高能球磨，即得所述Dy82.3Co17.7合金粉末。
[0020] 优选的是，所述的高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法中，步骤3中超声涂覆的时间为3-10min。
[0021] 优选的是，所述的高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法中，步骤3中所述烘干温度为80-100℃，烘干时间为15-30min。
[0022] 优选的是，所述的高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法中，步骤4中所述扩散热处理包括一级回火处理和二级回火处理；
[0023] 其中，所述一级回火处理的温度为800-950℃，保温时间为3-5h；所述二级回火处理的温度为450-650℃，保温时间为2-4h。
[0024] 本发明至少包括以下有益效果：
[0025] 本发明通过将一定量的Dy82.3Co17.7合金粉末溶于适当的溶剂内，然后将磁体浸于该溶液中，在磁体表面涂覆一层Dy82.3Co17.7合金层，然后进行热处理，使得制成的钕铁硼磁体的矫顽力显著提高，且重稀土利用率更高，与制备同等性能的磁体相比，降低了原材料的成本和消耗。
[0026] 本发明选取低熔点的Dy82.3Co17.7合金，在不引入氢、氧、氟等非磁性元素的情况下促进Dy元素的有效扩散。在热处理过程中，涂覆在磁体表层的Dy82.3Co17.7合金会扩散进入磁体表层区域，涂覆层中的重稀土元素会扩散进入磁体内部，共同改善磁体的微观组织和优化磁性相的边界结构，达到提高矫顽力的目的。
[0027] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
[0028] 下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照
说明书文字能够据以实施。
[0029] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0030] 一种高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法，主要包括以下步骤：
[0031] 步骤1、将钕铁硼磁体的表面进行清洁。
[0032] 步骤2、将Dy82.3Co17.7合金粉末15-55g、酒精100-500ml和助溶剂1-8g混合，搅拌均匀得到Dy82.3Co17.7混合溶液。
[0033] 步骤3、将步骤1中清洁后的钕铁硼磁体置于所述Dy82.3Co17.7混合溶液中，并配合超声涂覆使钕铁硼磁体表面形成Dy82.3Co17.7合金层，并烘干，得到预制高矫顽力钕铁硼磁体。
[0034] 步骤4、将所述预制高矫顽力钕铁硼磁体置于真空中烧结，并进行扩散热处理，即得所述高矫顽力钕铁硼磁体。
[0035] 一个优选方案中，步骤1中对钕铁硼磁体的表面进行清洁的具体方法为：对钕铁硼磁体的表面除油、除锈、水洗和吹干。
[0036] 一个优选方案中，采用碱液对钕铁硼磁体的表面进行除油，所述碱液为质量浓度均为15-20g/L的碳酸钠、氢氧化钠、磷酸三钠的一种或多种与质量浓度为1-3g/L的烷基酚聚氧乙烯醚按质量比为1:1混合得到的混合液。采用除锈液对钕铁硼磁体的表面进行除锈，所述除锈液为质量分数3-5％的硝
酸溶液。
[0037] 一个优选方案中，所述碱液除油的温度为50-60℃，除油时间为80-100s；所述除锈液的除锈时间为15-30s。
[0038] 一个优选方案中，步骤2中所述Dy82.3Co17.7合金粉末的粒度≤100nm；所述酒精的质量分数≥99.5％；所述助溶剂为质量分数≥99.8％的聚乙二醇400保湿增溶剂。
[0039] 一个优选方案中，所述Dy82.3Co17.7合金粉末的制备方法为：将纯度为99.9％的稀土镝和纯度为99.9％的金属钴在感应熔炼炉中熔炼获得Dy82.3Co17.7的合金铸锭，然后进行氢破碎，并在乙醇介质保护下高能球磨，即得所述Dy82.3Co17.7合金粉末。
[0040] 一个优选方案中，步骤3中超声涂覆的时间为3-10min。
[0041] 一个优选方案中，步骤3中所述烘干温度为80-100℃，烘干时间为15-30min。
[0042] 一个优选方案中，步骤4中所述扩散热处理包括一级回火处理和二级回火处理。
[0043] 其中，所述一级回火处理的温度为800-950℃，保温时间为3-5h；所述二级回火处理的温度为450-650℃，保温时间为2-4h。
[0045] 一种高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法，主要包括以下步骤：
[0046] 步骤1、选用牌号为44H的烧结钕铁硼磁体(尺寸为D10*6mm)作为样品，并对其表面进行清洁。
[0047] 具体清洁方法为：首先，将样品置于温度为50℃的碱性溶液中超声90s进行
脱脂除油，而后采用流动清水清洗，直到上道工序残留溶液清洗干净为止。
[0048] 然后，将除油后的样品放入质量分数为3％的硝酸溶液中超声15s去除铁锈和氧化层，而后采用流动清水清洗，直至上道工序残留溶液清洗干净为止。
[0049] 最后，将除去铁锈和氧化层后得到的钕铁硼磁体放入超声水槽中进行超声水洗，洗去表面酥松颗粒和杂质，取出后用
吹风机吹干，得到表面清洁的烧结钕铁硼磁体。
[0050] 其中碱性溶液的组分为：质量浓度为18g/L的磷酸三钠、18g/L的碳酸钠、15g/L的氢氧化钠和2g/L的乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚OP-10，按照质量比为0.33:0.33:0.33:1混合。
[0051] 步骤2、将粒径为80nm的Dy82.3Co17.7合金粉末20g，与300ml质量分数为99.8％的酒精以及5g质量分数为99.9％的聚乙二醇400(PEG-400)混合，搅拌均匀得到Dy82.3Co17.7混合溶液。
[0052] 步骤3、将步骤1中清洁后的样品置于所述Dy82.3Co17.7混合溶液中，超声涂覆3min，并置于温度为80℃的干燥箱中
烘烤15min，得到预制高矫顽力钕铁硼磁体。
[0053] 步骤4、将所述预制高矫顽力钕铁硼磁体置于真空中烧结，在900℃保温热处理4h，氩气风冷至室温，然后升温至520℃保温热处理3h，再次氩气风冷至室温，即得所述高矫顽力钕铁硼磁体。
[0054] 实施例2
[0055] 一种高矫顽力钕铁硼磁体的制备方法，主要包括以下步骤：
[0056] 步骤1、选用牌号为38SH的烧结钕铁硼磁体(尺寸为D10*6mm)作为样品，并对其表面进行清洁。
[0057] 具体清洁方法为：首先，将样品置于温度为50℃的碱性溶液中超声90s进行脱脂除油，而后采用流动清水清洗，直到上道工序残留溶液清洗干净为止。
[0058] 然后，将除油后的样品放入质量分数为3％的硝酸溶液中超声15s去除铁锈和氧化层，而后采用流动清水清洗，直至上道工序残留溶液清洗干净为止。
[0059] 最后，将除去铁锈和氧化层后得到的钕铁硼磁体放入超声水槽中进行超声水洗，洗去表面酥松颗粒和杂质，取出后用吹风机吹干，得到表面清洁的烧结钕铁硼磁体。
[0060] 其中碱性溶液的组分为：质量浓度为15g/L的磷酸三钠、15g/L的碳酸钠、15g/L的氢氧化钠和2g/L的OP-10，按照质量比为0.33:0.33:0.33:1混合。
[0061] 步骤2、将粒径为80nm的Dy82.3Co17.7合金粉末30g，与380ml质量分数为99.7％的酒精以及6g质量分数为99.8％的聚乙二醇400(PEG-400)混合，搅拌均匀得到Dy82.3Co17.7混合溶液。
[0062] 步骤3、将步骤1中清洁后的样品置于所述Dy82.3Co17.7混合溶液中，超声涂覆5min，并置于温度为80℃的干燥箱中烘烤20min，得到预制高矫顽力钕铁硼磁体。
[0063] 步骤4、将所述预制高矫顽力钕铁硼磁体置于真空中烧结，在900℃保温热处理4h，氩气风冷至室温，然后升温至570℃保温热处理3h，再次氩气风冷至室温，即得所述高矫顽力钕铁硼磁体。
[0064] 对比例1
[0065] 采用常规熔炼工艺制备的44H烧结态磁体未经涂覆直接回火，得到1号钕铁硼磁体。
[0066] 对比例2
[0067] 采用常规熔炼工艺制备的42SH烧结态磁体未经涂覆直接回火，得到2号钕铁硼磁体。
[0068] 对比例3
[0069] 采用常规熔炼工艺制备的38SH烧结态磁体未经涂覆直接回火，得到3号钕铁硼磁体。
[0070] 对比例4
[0071] 采用常规熔炼工艺制备的35EH烧结态磁体未经涂覆直接回火，得到4号钕铁硼磁体。
[0072] 对实施例1得到的高矫顽力钕铁硼磁体和对比例1得到的1号钕铁硼磁体以及对比例2得到的2号钕铁硼磁体分别进行等离子
光谱Dy含量分析，并用NIM-10000H稀土永磁无损测试仪进行磁性能测试，测试结果参见下表1。
[0073] 表1实施例1和对比例1、2所制备的钕铁硼磁体的重稀土含量和磁性能对比[0074]
[0075] 由表1可知，与常规熔炼工艺对比，对于同牌号的钕铁硼磁体，Dy82.3Co17.7合金涂覆制备的钕铁硼磁体与对比例1得到的1号钕铁硼磁体相比，其内禀矫顽力有了显著的提高，而对于采用常规熔炼工艺制备的牌号为42SH的2号钕铁硼磁体，实施例1得到的钕铁硼磁体在保持了高剩磁和磁能积的同时，内禀矫顽力与2号钕铁硼磁体的大小也基本没有差别，但在制造同等矫顽力的钕铁硼熔炼工艺相比，大幅降低了重稀土Dy的使用含量，有效的降低了生产成本。
[0076] 对实施例2得到的高矫顽力钕铁硼磁体和对比例3得到的3号钕铁硼磁体以及对比例4得到的4号钕铁硼磁体分别进行等离子光谱Dy含量分析，并用NIM-10000H稀土永磁无损测试仪进行磁性能测试，测试结果参见下表2。
[0077] 表2实施例2和对比例3、4所制备的钕铁硼磁体的重稀土含量和磁性能对比[0078]
[0079] 由表2可知，与常规熔炼工艺对比，对于同牌号的钕铁硼磁体，Dy82.3Co17.7合金涂覆制备的钕铁硼磁体与对比例3得到的3号钕铁硼磁体相比，其内禀矫顽力有了显著的提高，而对于采用常规熔炼工艺制备的牌号为35EH的4号钕铁硼磁体，实施例2得到的钕铁硼磁体在保持了高剩磁和磁能积的同时，内禀矫顽力与4号钕铁硼磁体的大小也基本没有差别，但在制造同等矫顽力的钕铁硼熔炼工艺相比，大幅降低了重稀土Dy的使用含量，有效的降低了生产成本。
[0080] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的
修改，因此在不背离
权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
