一种提高再生钕铁硼腐蚀行为及吸波性能的方法

1.本发明涉及钕铁硼技术领域，具体为一种提高再生钕铁硼腐蚀行为及吸波性能的方法。


背景技术：

2.钕铁硼凭借低成本和强大的磁性能被广泛应用于涡轮机、发电机和电子设备等领域。随着工业与技术的发展，钕铁硼磁性材料获得极大的市场需要。 2017年中国生产烧结钕铁硼10.4万吨，而全球烧结钕铁硼的产量为12万。另外wtgs预测在2020～2030年钕铁硼的年平均需求增长率将增长10％。面对日益增长的需求量，需开发替换资源和提高制备技术，以满足未来的应用。然而，钕铁硼在生产过程中会产生30～40％的钕铁硼废料，其中稀土元素约有 30％；同时失效的电子设备中也存有大量的废旧钕铁硼。
3.另一方面，由于钕铁硼永磁材料被广泛的应用于各种环境下；但钕铁硼磁体中的主相和富钕相之间存在较大的电极电位差，这使得钕铁硼永磁体在潮湿环境下会发生电化学腐蚀，进而让磁体不能够继续使用。此外，钕铁硼磁体应用在电子产品领域时，会带来极大的电磁污染。更重要的是，钕铁硼磁体具有较强的磁化强度，可突破snoke极限，是一种理想的吸波材料。因此，本文利用晶界添加ho
63.3
fe
36.7
合金来提高再生钕铁硼磁体的腐蚀行为和吸波性能。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高再生钕铁硼腐蚀行为及吸波性能的方法，利用晶界添加低熔点ho
63.3
fe
36.7
合金改善再生钕铁硼的抗腐蚀性能和吸波性能。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种提高再生钕铁硼腐蚀行为及吸波性能的方法s1：选用ho和fe并根据化学计量比称量，然后在充满氩气的氛围进行电弧熔炼出ho
63.3
fe
36.7
合金，然后以5℃/min升至 650℃，保温7天。
6.s2：将步骤s1中的ho
63.3
fe
36.7
合金粉碎处理，得到粉末颗粒。
7.s3：在充满n2的手套箱中，将两种合金粉末经过50目筛网过筛后，置于圆柱形滚筒中充分混料30min，然后再进行取向成型和冷等静压，最后在 1070℃，保温5h添加下进行烧结，并对其进行时效处理。
8.s4：将制备出的再生钕铁硼切割成10
×
10
×
5mm的块体，首先在酒精中进行超声，再用400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#和5400#进行打磨抛光，制备出光滑洁净的样品测试面，而非测试面采用自凝型义齿基托树脂密封隔绝。
9.s5：将制备好的测试样品分别置于3.5wt％nacl溶液中，通过交流阻抗谱和极化曲线表达再生钕铁硼的腐蚀行为，其中极化曲线测试区间为
ꢀ‑
1.2～0.3v，电位扫描速率为2mv/s；阻抗谱测量频率范围为10-2
～104hz，振幅为10mv，改性后磁体整体的抗腐蚀性能得到了提升。
10.s6：首把石蜡油和测试材料按照1:8.5的比例进行混合，然后把混合好的粉末压制
成一个圆环状，最后在室温条件下，测试2～18ghz频率范围内的电磁参数，根据电磁参数测试结果来判定材料的吸波性能。
11.优选的，所述步骤s1中ho和fe的纯度均大于99.99％。
12.优选的，所述步骤s2中，ho
63.3
fe
36.7
合金颗粒粉末是先机械破碎获得粗粉，然后利用行星球磨机在300rmp转速下，研磨24h获得3.26μm的粉末颗粒，废旧钕铁硼颗粒粉末是通过氢爆工艺和气流磨工艺获得，其粉末颗粒大小为3.18μm。
13.优选的，所述步骤s3中，一级时效为900℃，保温2h，二级时效温度为 520℃，保温1.5h。
14.优选的，所述材料是否具有较好的吸波性能，还可通过损耗能力和匹配特性进行评判，其材料的损耗能力可用衰减常数或损耗角正切值进行表示，匹配特性则以zin/z0表示。
15.本发明提供了一种提高再生钕铁硼腐蚀行为及吸波性能的方法，其有益效果是：通过晶界添加低熔点ho
63.3
fe
36.7
合金提高再生钕铁硼磁体的腐蚀性能和吸波性能，从而使废旧钕铁硼磁体得到应用，实现稀土资源的可持续性发展。
附图说明
16.图1为制备再生钕铁硼的工艺路线；
17.图2为ho
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fe
36.7
合金的dsc曲线；
18.图3为ho
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fe
36.7
合金和再生钕铁硼的颗粒尺寸(3.18)
19.图4为ho
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fe
36.7
合金和再生钕铁硼的颗粒尺寸(3.26)；
20.图5为不同ho
63.3
fe
36.7
添加下再生钕铁硼磁体在2～16ghz时的反射损耗(2.1mm)；
21.图6为不同ho
63.3
fe
36.7
添加时的损耗角正切值与匹配特性；
22.图7为损耗力对比示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种提高再生钕铁硼腐蚀行为及吸波性能的方法。本实施例测定在3.5wt％nacl溶液中，不同ho
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fe
36.7
合金添加量的腐蚀行为。
26.具体实施步骤如下：
27.s1：选用纯度均大于99.99％的ho和fe，并根据化学计量比称量，然后在充满氩气的氛围进行电弧熔炼出ho
63.3
fe
36.7
合金，并对合金样品进行4～5 次翻转熔炼，然后以5℃/min升至650℃，保温7天。
28.s2：ho
63.3
fe
36.7
合金颗粒粉末是先机械破碎获得粗粉，然后利用行星球磨机在300rmp转速下，研磨24h获得3.26μm的粉末颗粒。废旧钕铁硼颗粒粉末是通过氢爆工艺和气流磨工艺获得，其粉末颗粒大小为3.18μm。
29.s3：在充满n2的手套箱中，将两种合金粉末经过50目筛网过筛后，置于圆柱形滚筒中充分混料30min。然后再进行取向成型和冷等静压，最后在 1070℃，保温5h添加下进行烧结，并对其进行时效处理(一级时效为900℃，保温2h，二级时效温度为520℃，保温1.5h)。
30.s4：将制备出的再生钕铁硼切割成10
×
10
×
5mm的块体，首先在酒精中进行超声，再用400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#和5400#进行打磨抛光，制备出光滑洁净的样品测试面，而非测试面采用自凝型义齿基托树脂密封隔绝。
31.s5：将制备好的测试样品分别置于3.5wt％nacl溶液中，通过交流阻抗谱和极化曲线表达再生钕铁硼的腐蚀行为。其中极化曲线测试区间为
ꢀ‑
1.2～0.3v，电位扫描速率为2mv/s；阻抗谱测量频率范围为10-2
～104hz，振幅为10mv。参考图5及表1给出了不同添加量的磁体在3.5wt％nacl水溶液中的极化曲线及相对应的腐蚀电位(ecorr)和腐蚀电流(icorr)。随着 ho
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的加入，磁体的腐蚀电位显著提高，当添加量为2wt％时，腐蚀电位从-0.939v增加至-0.704v，同时，腐蚀电流从5.69μa/cm2降低至2.13 μa/cm2。基于上述数据，可以分析得出改性后磁体整体的抗腐蚀性能得到了提升。
32.s6：首把石蜡油和测试材料按照1:8.5的比例进行混合，然后把混合好的粉末压制成一个圆环状，厚度2.1mm。最后在室温条件下，测试2～18ghz 频率范围内的电磁参数。根据电磁参数测试结果来判定材料的吸波性能。
33.s7：为了能够直观的反映出ho
63.3
fe
36.7
合金添加对磁体吸波性能的影响，如图6所示，随着ho
63.3
fe
36.7
合金的添加，样品反射损耗值(rl)呈现出先增加后减少的变化，且rl的峰值逐步向高频方向移位。在未添加ho
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fe
36.7
合金的磁体中，反射损耗rl＝-5.18db(rl＞-10db)，此时吸波性能较差。与未添加ho
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fe
36.7
合金的磁体相比，添加后的反射损耗都得到了提高，并在2 wt％添加时获得最佳的反射损耗值，此时频率为7.13ghz，rl＝-21.72db(微波吸收率超过99％)，有效吸收宽带为1.3ghz(6.52～7.82ghz)，详细结果如
34.表2。
35.sampleecorr[mvvs.sce]icorr[a/cm2]0wt％ho
63.3
fe
36.7-0.9395.69
×
10-5
1wt％ho
63.3
fe
36.7-0.9374.30
×
10-5
2wt％ho
63.3
fe
36.7-0.7042.13
×
10-5
3wt％ho
63.3
fe
36.7-0.9232.78
×
10-5
[0036]
表1
[0037][0038]
表2
[0039]
s7：材料是否具有较好的吸波性能，还可通过损耗能力和匹配特性进行评判，其材料的损耗能力可用衰减常数或损耗角正切值进行表示，匹配特性则以zin/z0表示。如图7a为不同ho
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fe
36.7
添加时的损耗角正切值与匹配特性。而从图7a可知，zin/z0在ho
63.3
fe
36.7
合金添加后，与1值相接近，在 2wt％添加时达到最佳的阻抗匹配；从图7b，ho
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fe
36.7
合金添加后磁体的损耗能力得到提升，同样在2wt％添加时获得最佳损耗能力。
[0040]
综上所知，ho
63.3
fe
36.7
合金的添加能够使磁体材料对电磁波的损耗和阻抗匹配获得提升，进而提高再生钕铁硼磁体的吸波性能。
[0041]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。