一种近终成型制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法与流程

本技术涉及稀土永磁领域，尤其是涉及一种近终成型制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法。

背景技术：

1、钕铁硼磁体是由钕、铁和硼形成的四方晶系晶体，具有优异的磁性能、高磁能积以及强矫顽力，被广泛应用于电子、电力机械、医疗器械、玩具、包装、五金机械以及航空航天等领域中。钕铁硼磁体主要通过烧结和黏结两种方法制备而成，烧结钕铁硼磁体是目前市场的主流产品。

2、然而，烧结钕铁硼磁体具有韧性差的缺点。钕铁硼磁体制成的产品多为小型、异型规格，需要对钕铁硼磁体进行进一步的机械加工，韧性差的烧结钕铁硼磁体在小尺寸和形状复杂的磁体切割加工时容易出现崩边、掉角、破碎等质量问题，降低了生产效率，并造成了材料的浪费。近终成形技术是一种快速制造技术，首先将磁块做成接近产品的形状，然后再进行烧结成型。3d打印是一种新型的近终成型技术，将钕铁硼磁体粉末根据计算机输出系统控制，逐层打印成型得到复杂形状的胚体，打印得到的胚体不需要进一步的切削加工，仅需要简单的后处理即可得到产品，有助于减少原材料的浪费。

3、钕铁硼磁体粉末由于含有性质活泼的稀土元素钕而容易氧化，因此在制备的全过程中均需要真空或惰性气体进行保护。在3d打印过程中，磁体不可避免的会接触到氧气发生氧化，氧化会影响到后续钕铁硼磁体的磁性能，故有待改善。

技术实现思路

1、为了提升钕铁硼磁体的磁性能，本技术提供一种近终成型制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法。

2、本技术提供的一种近终成型制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法采用如下的技术方案：一种近终成型制备高矫顽力钕铁硼磁体的方法，其特征在于：采用如下步骤制备：

3、按照质量百分含量为30-40％钕粉、2-2.5％铌粉、0.9-1.1％硼粉以及余量为铁的组成进行称重配料，混合获得合金粉末，将合金粉末在惰性气体保护下进行熔炼和浇铸，得到合金铸锭，将合金铸锭进行氢破碎处理，得到粗粉，将粗粉进行气流磨得到磁体粉末；

4、在惰性气体保护下，对磁体粉末进行电沉积改性处理，洗涤干燥得到初步改性磁体粉末；配置磷化处理液，将初步改性磁体粉末放入磷化处理液中，水浴搅拌反应，将反应后的初步改性磁体粉末干燥得到改性磁体粉末；

5、将有机粘结剂和改性磁体粉末混合得到磁体浆料，将磁体浆料加入3d打印机，在紫外光照射下逐层打印胚体，待胚体成型后在取向磁场中充磁，将充磁后的胚体进行低温排胶和高温烧结，得到高矫顽力钕铁硼磁体。

6、在钕铁硼磁体中掺杂铌元素，铌元素可以和铁形成铌铁相，调控晶界厚度、形状以及晶粒的大小，可以细化钕铁硼磁体中的晶粒尺寸，降低烧结时钕铁硼磁体磁通的不可逆损失，提升钕铁硼磁体的磁性能；电沉积改性处理可以在磁体粉末表面电镀一层金属镀层保护磁体粉末，提升初步改性磁体粉末的抗氧化性能；磷化处理液可以钝化初步改性磁体粉末的表面，提升改性磁体粉末的抗氧化性能；有机粘结剂具有良好的抗氧化性能，与改性磁体粉末共混得到磁体浆料，帮助改性磁体粉末在3d打印过程中迅速固化成型，提升胚体的致密度，从而提升钕铁硼磁体的稳定性和磁性能。

7、优选的，所述电沉积改性处理采用锌锡合金作为阳极。

8、锌锡合金比改性磁体粉末更加活泼，可以保护稀土元素钕，提升初步改性磁体粉末的抗氧化性能；锌锡合金具有低熔点，可以在有机粘结剂低温排胶脱除的时候起到粘合效果，减少胚体的坍塌变形现象，提升胚体的致密性，提升钕铁硼磁体的稳定性和磁性能。

9、优选的，所述初步改性磁体粉末包括磁体粉末和金属镀层，所述初步改性磁体粉末中金属镀层的质量百分含量为1.5-2％。

10、按照上述质量百分含量获得的初步改性磁体粉末具有良好的抗氧化性能和磁性能。

11、优选的，所述磷化处理液包括磷酸和硬脂酸锌。

12、磷酸和硬脂酸锌可以在初步改性磁体粉末的表面形成一层致密的磷化膜，进一步提升改性磁体粉末的抗氧化性能；硬脂酸锌可以提升改性磁体粉末和有机粘结剂的相容性，增加有机粘结剂和改性磁体粉末之间的结合力，提升磁体浆料的分散性和稳定性，从而提升钕铁硼磁体的磁性能。

13、优选的，所述有机粘结剂包括酸酐接枝β-环糊精和改性聚氨酯。

14、酸酐接枝β-环糊精具有两亲性和抗氧化性能，使用酸酐接枝β-环糊精对改性聚氨酯进行改性处理，能够改善有机粘结剂的抗氧化性能，提升有机粘结剂与改性磁体粉末的相容性，提升磁体浆料的分散性能和稳定性，从而提升胚体的致密度，提升钕铁硼磁体的磁性能。

15、优选的，所述酸酐接枝β-环糊精包括辛烯基琥珀酸酐和β-环糊精基体。

16、辛烯基琥珀酸酐具有良好的抗氧化性能和疏水性能，使用辛烯基琥珀酸酐接枝改性β-环糊精，可以提升β-环糊精的两亲性，辛烯基琥珀酸酐和β-环糊精协同提升改性聚氨酯的抗氧化性能，从而提升磁体浆料的稳定性，提升钕铁硼磁体的磁性能。

17、优选的，所述辛烯基琥珀酸酐、β-环糊精基体和改性聚氨酯的质量比为(0.1-0.2)：1：2.5。

18、按照上述质量比获得有机粘结剂具有良好的分散性和抗氧化性能。

19、优选的，所述改性聚氨酯包括查尔酮、聚乙二醇、六亚甲基二异氰酸酯、2，2’-二羟甲基丙酸和催化剂。

20、查尔酮具有良好的光敏性，使用查尔酮改性聚氨酯，可以使得磁体浆料在紫外光作用下迅速固化，得到致密度高的胚体，提升钕铁硼磁体的磁性能；查尔酮还具有优良的抗氧化性能，可以和酸酐接枝β-环糊精协同提升聚氨酯的抗氧化性能，从而提升钕铁硼磁体的磁性能。

21、优选的，所述催化剂为铋基催化剂。

22、铋基催化剂可以催化聚氨酯合成反应，具有低环境毒性；使用铋基催化剂可以在烧结钕铁硼磁体中引入铋元素，铋元素可以细化晶粒尺寸，提升钕铁硼磁体的磁性能。

23、优选的，所述有机聚合物采用如下步骤制备：

24、将β-环糊精分散至去离子水中，水浴搅拌得到β-环糊精水溶液，将辛烯基琥珀酸酐使用无水乙醇稀释，将稀释后的辛烯基琥珀酸酐滴加至β-环糊精水溶液中，调节ph至碱性，反应结束后再次调节ph至中性，将调节ph后的溶液冷冻干燥得到冻干物，将冻干物洗涤干燥后粉碎，得到酸酐接枝β-环糊精；

25、将聚乙二醇、六亚甲基二异氰酸酯、2，2’-二羟甲基丙酸、铋基催化剂和n-甲基吡咯烷酮混合搅拌得到反应溶液，水浴加热反应后，向反应后的反应溶液中加入查尔酮，水浴搅拌反应后得到改性聚氨酯；

26、将酸酐接枝β-环糊精加入改性聚氨酯中，水浴搅拌后得到有机粘结剂。

27、按照上述步骤制备的有机粘结剂具有良好的抗氧化性能和分散性能。

28、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

29、1.在钕铁硼磁体中掺杂铌元素，铌元素可以和铁形成铌铁相，调控晶界厚度、形状以及晶粒的大小，可以细化钕铁硼磁体中的晶粒尺寸，降低烧结时钕铁硼磁体磁通的不可逆损失，提升钕铁硼磁体的磁性能；通过电沉积改性处理和磷化处理液，提升磁体粉末的抗氧化性能，搭配具有抗氧化性能的有机粘结剂，提升钕铁硼磁体的抗氧化性能，从而提升磁性能。

30、2.选用锌、锡两种活泼金属对磁体粉末进行电沉积改性处理，可以保护稀土元素钕，提升磁体粉末的抗氧化性能；锌锡合金具有低熔点，可以在有机粘结剂低温排胶脱除的时候起到粘合效果，减少胚体的坍塌变形现象，提升胚体的致密性，从而提升钕铁硼磁体的稳定性和磁性能。

31、3.有机粘结剂具有良好的抗氧化性能，改性磁体粉末和有机粘结剂混合得到的磁体浆料具有良好的分散性和稳定性，可以提升3d打印的效果，从而提升钕铁硼磁体的磁性能。