钕铁硼永磁体的涂覆液和钕铁硼永磁体的制备方法

本发明涉及永磁材料应用，尤其涉及一种钕铁硼永磁体的涂覆液和一种钕铁硼永磁体的制备方法。

背景技术：

1、烧结钕铁硼永磁体具有优异的磁性能，在节能电机、新能源汽车、发电机、变压器以及航空航天等众多领域得到广泛应用。然而，钕铁硼永磁体的温度稳定性较差，造成其难以在较高温度环境下应用。为了改善永磁体温度特性，通常在磁体中加入大量的重稀土元素如dy、tb等来增加永磁体的矫顽力。但添加资源稀缺、价格昂贵的重稀土元素，使得生产钕铁硼永磁体的成本居高不下。此外，添加dy或tb重稀土元素过量，造成永磁体剩磁和磁能积明显降低。因此，降低重稀土使用量，制备高性能、低成本的钕铁硼永磁体是该领域发展方向。

2、近年来，研究人员发现在烧结ndfeb磁体表面涂覆dy或tb元素，热处理后，dy或tb元素沿晶界扩散到磁体中，在不牺牲剩磁的情况下可提升永磁体的矫顽力。

3、到目前为止，已开发出各种热扩渗的方法，主要包括贴片法、溅射法和涂覆法。但是上述方法都有缺陷：贴片法是将dy或tb板贴附在永磁体表面，成本昂贵；溅射法是将dy或tb靶材激发成等离子体后在永磁体表面形成dy或tb薄膜，但热处理后薄膜难以去除，影响后续电镀工艺，容易造成表面质量不合格；涂覆法因操作简单受到了广泛关注，主要是将商业购买的dy2o3、tb2o3、dyf3或tbf3粉和酒精进行混合，然后将混合液涂覆在永磁体表面，但该方法获得重稀土涂层与基体的结合力较差，容易脱落，难以形成均匀涂层，因此热扩渗均一性差，工艺缺乏稳定性和可控性，重稀土元素利用率效率低。此外，商业购买的dy2o3、tb2o3、dyf3或tbf3粉是通过物理法制备的，这种重稀土粉末的粒径较大(5μm以上)，且粒径分布较宽，粉体形貌不一致，需要较高的热扩渗的温度才能使重稀土元素发生扩渗，但较高的温度会造成永磁体中的主晶粒长大，导致磁体矫顽力开始下降。因此，如何获得高效、实用的热扩渗技术是制备高性能、低成本的钕铁硼永磁体的关键。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题在于提供一种钕铁硼永磁体的涂覆液，本申请提供的涂覆液可有效提高钕铁硼永磁体的磁性能和矫顽力。

2、有鉴于此，本申请提供了一种钕铁硼永磁体的涂覆液，包括树脂溶液、多组分纳米粒子、稀释剂、流平剂和悬浮剂；

3、所述多组分纳米粒子选自xy氢化物和xy磷化物中的一种或多种，所述x选自dy、tb、ho、er和pr中的一种，所述y选自al、cu、bi、ga和zn中的一种或多种。

4、优选的，所述树脂溶液、所述多组分纳米粒子、所述稀释剂、所述流平剂和所述悬浮剂的质量比为(0.5～7.0)：(20～65)：(35～65)：(0.2～3.0))：(0.3～4.0)，所述树脂溶液的浓度为4.0～10.0wt％。

5、优选的，所述多组分纳米粒子的制备方法为：

6、将金属前驱体、还原剂、溶剂和表面活性剂混合，再进行除水处理，得到混合液；所述金属前驱体为x源和y源的混合物；

7、将所述混合液反应，得到多组分纳米粒子。

8、优选的，所述还原剂和所述金属前驱体的摩尔比为(0.2～2)：1，所述金属前驱体和所述还原剂的总摩尔量和所述溶剂的摩尔量的比值为1：(20～50)，所述溶剂和所述表面活性剂的体积比为(5～25)：1。

9、优选的，所述多组分纳米粒子包括xy氢化物时，所述还原剂为硼氢化钠、硼氢化锂、三乙基硼氢化锂或硼氢化钾；所述多组分纳米粒子包括xy硼化物时，所述还原剂为次亚磷酸钠、磷酸钠、次磷酸二氢钠和三乙酯次磷酸中的一种。

10、优选的，所述xy氢化物由两种元素组成时，两种金属前驱体的摩尔比为(0.1～1)：(0.1～1)；所述xy氢化物由三种元素组成时，三种金属前驱体的摩尔比为(0.1～1)：(0.1～1)：(0.1～1)。

11、本申请还提供了一种钕铁硼永磁体的制备方法，包括以下步骤：

12、将初始钕铁硼永磁体进行预处理；

13、将涂液涂覆于预处理后的钕铁硼永磁体表面，干燥后再进行热处理，得到钕铁硼永磁体；

14、所述涂液为所述的涂覆液。

15、优选的，所述钕铁硼永磁体表面涂层的厚度为5～100μm，所述涂液的涂覆量为所述初始钕铁硼永磁体的0.5～5.0wt％。

16、优选的，所述热处理包括依次进行的热扩渗工艺、回火工艺和风冷。

17、优选的，所述热扩渗工艺具体为：将干燥后的磁体置于密闭容器中，抽真空至10-3pa以上后，以1～10℃/min升温至800～1000℃，保温3～12h；所述回火处理具体为：以1～10℃/min升温至400～550℃，保温1～3h。

18、本申请提供了一种钕铁硼永磁体的涂覆液，其包括树脂溶液、多组分纳米粒子、稀释剂、流平剂和悬浮剂，其中多组分纳米粒子选自xy氢化物和xy磷化物中的一种或多种；本申请涂覆液中包括低熔点元素，在热处理过程中，低熔点元素可提高扩散元素与钕铁硼基体的润湿性和迁移率，促进重稀土元素扩散，优化晶界相分布，阻碍主晶相之间的磁耦合作用，从而提升钕铁硼永磁体的矫顽力；同时，涂覆液中的重稀土元素在制备过程中形成于晶界处，晶界中的重稀土元素以较慢的扩散率扩散到主相中，形成均匀且薄的具有更高磁晶各向异性的富重稀土元素薄层，可以抑制反磁化畴在主相晶粒边缘形核，进一步提高钕铁硼永磁体的磁性能。进一步的，本申请提供的涂覆液通过成分的选择使其具有速干、附着力强、悬浮性高、涂覆均一和涂层厚度可控等特点。

技术特征：

1.一种钕铁硼永磁体的涂覆液，包括树脂溶液、多组分纳米粒子、稀释剂、流平剂和悬浮剂；

2.根据权利要求1所述的涂覆液，其特征在于，所述树脂溶液、所述多组分纳米粒子、所述稀释剂、所述流平剂和所述悬浮剂的质量比为(0.5～7.0)：(20～65)：(35～65)：(0.2～3.0))：(0.3～4.0)，所述树脂溶液的浓度为4.0～10.0wt％。

3.根据权利要求1所述的涂覆液，其特征在于，所述多组分纳米粒子的制备方法为：

4.根据权利要求3所述的涂覆液，其特征在于，所述还原剂和所述金属前驱体的摩尔比为(0.2～2)：1，所述金属前驱体和所述还原剂的总摩尔量和所述溶剂的摩尔量的比值为1：(20～50)，所述溶剂和所述表面活性剂的体积比为(5～25)：1。

5.根据权利要求3所述的涂覆液，其特征在于，所述多组分纳米粒子包括xy氢化物时，所述还原剂为硼氢化钠、硼氢化锂、三乙基硼氢化锂或硼氢化钾；所述多组分纳米粒子包括xy硼化物时，所述还原剂为次亚磷酸钠、磷酸钠、次磷酸二氢钠和三乙酯次磷酸中的一种。

6.根据权利要求3所述的涂覆液，其特征在于，所述xy氢化物由两种元素组成时，两种金属前驱体的摩尔比为(0.1～1)：(0.1～1)；所述xy氢化物由三种元素组成时，三种金属前驱体的摩尔比为(0.1～1)：(0.1～1)：(0.1～1)。

7.一种钕铁硼永磁体的制备方法，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述钕铁硼永磁体表面涂层的厚度为5～100μm，所述涂液的涂覆量为所述初始钕铁硼永磁体的0.5～5.0wt％。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热处理包括依次进行的热扩渗工艺、回火工艺和风冷。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述热扩渗工艺具体为：将干燥后的磁体置于密闭容器中，抽真空至10-3pa以上后，以1～10℃/min升温至800～1000℃，保温3～12h；所述回火处理具体为：以1～10℃/min升温至400～550℃，保温1～3h。

技术总结
本发明提供了一种钕铁硼永磁体的涂覆液，包括树脂溶液、多组分纳米粒子、稀释剂、流平剂和悬浮剂；所述多组分纳米粒子选自XY氢化物和XY磷化物中的一种或多种，所述X选自Dy、Tb、Ho、Er和Pr中的一种，所述Y选自Al、Cu、Bi、Ga和Zn中的一种或多种。本申请还提供了一种钕铁硼永磁体的制备方法。本申请涂覆液中包括低熔点元素，其提升了钕铁硼永磁体的矫顽力；同时，涂覆液中的重稀土元素可进一步提高钕铁硼永磁体的磁性能。

技术研发人员：裴文利,赵东
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14