一种高耐蚀性烧结钕铁硼磁体及其制备方法与流程

1.本发明涉及稀土永磁材料制备技术领域，特别涉及一种高耐蚀性烧结钕铁硼磁体及其制备方法。


背景技术：

2.烧结钕铁硼磁体具有优异的磁性能，被广泛应用于航空航天、微波通讯技术、汽车工业、仪器仪表及医疗器械等领域。但是，烧结钕铁硼材料表面存在大量孔隙和疏松，易氧化生锈，其化学稳定性及耐腐蚀性能较差。此外，由于其本身存在多相组织，各相间存在较大的化学电位差，导致晶间富钕相和富硼相优先分解，使铁磁性主相nd2fe
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b遭到破坏，严重恶化其磁性能，尤其在潮湿、高温和有氢的环境下容易发生腐蚀，限制了其更广泛的应用。
3.目前大多数研究所采用的技术手段为表面处理方法防腐，如公开号为“cn108364780a”的中国专利中提出了一种烧结钕铁硼磁体表面高耐蚀涂层的制备方法，将znal涂层作为底涂和富al涂层作为面涂相结合，通过两道喷涂处理，有效降低磁体与腐蚀介质之间的孔隙率，提高了涂层与磁体之间的结合力，使烧结钕铁硼磁体具有良好的抗腐蚀性；
4.又如公开号为“cn 111926366 a”的中国专利公开了一种烧结钕铁硼磁体表面耐蚀性涂层及其制备方法，通过微弧氧化技术处理烧结钕铁硼磁体，得到的原位生长氧化陶瓷层与基体结合性能优良，进一步使用脉冲等离子爆炸工艺，通过冲击波与高压电流场、电磁场的能量相叠加作用于烧结钕铁硼磁体表面，使其表面在快速熔凝过程中发生合金化反应以及自淬火效应，重构材料表层组织，可以在材料表面形成具有超细或纳米结构，从而显著提高其耐蚀性；
5.再如公开号为“cn 110904480 a”的中国专利公开了一种提高钕铁硼稀土永磁材料耐蚀性的表面处理方法，通过硫酸盐电镀锌形成底锌层，由于烧结钕铁硼永磁材料是通过粉末冶金烧结成型的产品，结构疏松，孔隙率高，而硫酸盐镀锌具有分散能力强的特点，可以很快的让疏松的孔洞上镀，增加了镀层和基体的锁扣效应，进而增加了镀层的结合力，使捏锌合金镀层与钕铁硼稀土永磁材料结合牢固，碱性锌镍合金电镀，减少了氢离子对基体的腐蚀及聚氢现象，进而降低了镀层的脆性；通过相关设备对锌镍合金镀层进行分析，当镍的含量在12.5～13.5％时为γ相，是单相的金属间化合物，具有很高的热力学稳定性，锌镍合金的稳定电位比永磁材料基体的要负，其合金镀层属于阳极性镀层，能起到优异的电化学保护作用。但锌镍合金的电极电位又比镀锌层的正，其腐蚀电动势又比锌小，故其腐蚀电流小，耐蚀性比镀锌层更高，钝化后耐盐雾实验可以达200小时以上。
6.然而，上述技术手段均存在的问题是成本较高，并且存在明显的“三废”问题，处理起来较为麻烦。
7.另一种实现钕铁硼磁体防腐的技术手段是合金化，即制备钕铁硼磁体时掺入合金元素，使在钕铁硼的晶界处形成金属间化合物，提高其耐腐蚀性，但是，这种引入合金元素
的方式极易导致磁性能的降低，对于生产工艺的控制较为严格。


技术实现要素：

8.针对现有技术中的问题，本发明实施例的目的在于提供一种高耐蚀性烧结钕铁硼磁体及其制备方法，通过合金化的方式提高钕铁硼磁体的耐腐蚀性，同时避免对其磁性能造成影响。
9.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
10.一种制备高耐蚀性烧结钕铁硼磁体的方法，所述的方法包括：将碳化硅粉体分散到乙醇中形成分散液，采用雾化喷射将所述分散液添加到钕铁硼粉末中，形成混合浆料；
11.将装有混合浆料的模具在1.5-3t的磁场中充分取向，然后真空烘干以去除乙醇，得到初坯，随后将所述初坯放入液压装置中进行冷等静压，形成压坯；
12.将所述压坯放入真空烧结炉中烧结成型，热处理，得到钕铁硼磁体。
13.在进一步的技术方案中，所述碳化硅粉体的粒径为1-5μm；
14.所述碳化硅粉体与所述乙醇的质量比为(1～5)：20。
15.在进一步的技术方案中，所述雾化喷射采用氮气作为动力气，压力为20
±
2kpa。
16.在进一步的技术方案中，所述混合浆料中，所述碳化硅粉体的加入量为所述钕铁硼粉末的0.5-1.3wt.％。
17.在进一步的技术方案中，所述冷等静压的条件至少包括，压制力为100-300mpa。
18.在进一步的技术方案中，所述压坯在真空烧结炉中的烧结工艺为：在1050-1120℃下烧结处理2-5h。
19.在进一步的技术方案中，所述热处理分为两步，具体为：先降低温度至890-920℃，保温处理3.5-5h，再降低温度至490-520℃，保温处理3-6h，然后冷却至60℃以下出炉以得到所述钕铁硼磁体。
20.本发明还提供了一种基于上述方法制备得到的高耐蚀性烧结钕铁硼磁体。
21.与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
22.本发明通过将碳化硅粉体先分散到乙醇中形成分散液，再通过雾化喷射的方式与钕铁硼粉末进行混合，提高了碳化硅粉体与钕铁硼粉末的混合均匀性；将形成的混合浆料置于磁场环境中进行取向，由于钕铁硼粉末浸润在浆料中，使其具有较好的流动性，以便于实现高取向度，确保了钕铁硼磁体具有较好的磁性能；
23.通过向钕铁硼粉体中掺入碳化硅粉体，经真空烧结处理后，由于碳化硅的存在，显著的提升了钕铁硼磁体的耐腐蚀性能。
24.本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
具体实施方式
25.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
26.如前所述，本发明提供了一种制备高耐蚀性烧结钕铁硼的方法，所述的方法包括：将碳化硅粉体分散到乙醇中形成分散液，采用雾化喷射将所述分散液添加到钕铁硼粉末中，形成混合浆料；
27.将装有混合浆料的模具在1.5-3t的磁场中充分取向，然后真空烘干以去除乙醇，得到初坯，随后将所述初坯放入液压装置中进行冷等静压，形成压坯；
28.将所述压坯放入真空烧结炉中烧结成型，热处理，得到钕铁硼磁体。
29.本发明提供的技术方案中，通过向钕铁硼粉体中掺入碳化硅粉体，在真空烧结的过程中，碳化硅粉末大多数位于钕铁硼晶粒的晶界处，形成第二相，将每个包含富钕相的晶粒隔离开，阻断了富钕相形成的网络，从而阻止了富钕相的蔓延腐蚀现象，并且该晶界处高电位的第二相平衡了晶界相与主相之间的电位差，限制了原电池的形成，高稳定的碳化硅第二相在晶界处主要是散射电子的迁移，减少了腐蚀电流的传输，阻止了腐蚀的蔓延。
30.此外，在本发明提供的制备工艺中，通过将碳化硅粉体先分散到乙醇中形成分散液，再通过雾化喷射的方式与钕铁硼粉末进行混合，提高了碳化硅粉体与钕铁硼粉末的混合均匀性；将形成的混合浆料置于磁场环境中进行取向，由于钕铁硼粉末浸润在浆料中，使其具有较好的流动性，以便于实现高取向度。
31.进一步的，通过将初坯放入液压装置中进行冷等静压，对于初坯来说，来自于各个方向的压力相等，因此不会破坏已经取得的高取向度，同时压坯密度分布相对均匀，从而大大改善因烧结密度不均匀导致收缩不均匀而产生的裂纹和磕边掉角问题。
32.根据本发明提供的方法，本发明中，所述碳化硅粉体的粒径可以在较宽的范围内选择，为了确保最终的钕铁硼磁体具有优异的耐腐蚀性，所述碳化硅粉体的粒径为1-5μm；进一步的，本发明中，所述碳化硅粉体与所述乙醇的质量比为(1～5)：20。
33.本发明中，所述雾化喷射采用氮气作为动力气，压力为20
±
2kpa。
34.根据本发明提供的方法，本发明中，所述碳化硅粉体在最终钕铁硼磁体中的加入量可以在较宽的范围内选择，为了确保最终的钕铁硼磁体具有优异的耐腐蚀性，所述混合浆料中，所述碳化硅粉体的加入量为所述钕铁硼粉末的0.5-1.3wt.％。
35.根据本发明提供的方法，本发明中，所述冷等静压的压制力可以在较宽的范围内选择，为了确保最终的钕铁硼磁体具有优异的耐腐蚀性，所述冷等静压的压制力为100-300mpa。
36.在一些实施例中，所述压坯在真空烧结炉中的烧结工艺为：在1050-1120℃下烧结处理2-5h。
37.在一些实施例中，所述热处理分为两步，具体为：先降低温度至890-920℃，保温处理3.5-5h，再降低温度至490-520℃，保温处理3-6h，然后冷却至60℃以下出炉以得到所述钕铁硼磁体。
38.以下通过具体的实施例对本发明提供的制备高耐蚀性烧结钕铁硼磁体的方法做出进一步的说明。
39.需要说明的是，以下实施例所采用的钕铁硼粉末是按照传统制备工艺制备而成的，其平均粒径为3.5μm，成分为nd
29.5
fe
69.1
ga
0.2
nb
0.2b1.0
。
40.实施例1
41.本实施例提供了一种制备高耐蚀性烧结钕铁硼磁体的方法，所述的方法包括：
42.将碳化硅粉体(粒径为3μm)分散到乙醇中形成分散液，采用雾化喷射将所述分散液添加到钕铁硼粉末中，形成混合浆料；
43.所述碳化硅粉体与所述乙醇的质量比为3:20；所述雾化喷射采用氮气作为动力
气，压力为20kpa；所述混合浆料中，所述碳化硅粉体的加入量为所述钕铁硼粉末的1.1wt.％；
44.将装有混合浆料的模具在2.0t的磁场中充分取向，然后真空烘干以去除乙醇，得到初坯，随后将所述初坯放入液压装置中，在压制力为200mpa的条件下进行冷等静压，形成压坯；
45.将所述压坯放入真空烧结炉中，在1080℃烧结成型处理4h，随后先降低温度至910℃，保温处理4h，再降低温度至510℃，保温处理4h，然后冷却至60℃以下出炉以得到所述钕铁硼磁体。
46.对照例1
47.在本对照例中，直接将钕铁硼粉末在2.0t的磁场中充分取向，然后放入液压装置中，在压制力为200mpa的条件下进行冷等静压，形成压坯；
48.将所述压坯放入真空烧结炉中，在1080℃烧结成型处理4h，随后先降低温度至910℃，保温处理4h，再降低温度至510℃，保温处理4h，然后冷却至60℃以下出炉以得到所述钕铁硼磁体。
49.用b-h仪测试两种磁体的磁性能，同时将二种磁体通过机械加工制得φ10
×
10(mm)的标样，再进行hast试验(131℃，96％rh，2.6bar，96h)来测试材料的耐腐蚀性，其性能如表1。
50.表1：
[0051][0052]
基于上述测试数据可以看出，基于本发明提供制备方法还能显著的提升磁体的磁性能，并且经碳化硅粉体改善后的磁体的耐腐蚀性明显增强。
[0053]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。