用于制备R-Fe-B系烧结磁体的粉末组合物及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于制备R-Fe-B系烧结磁体的粉末组合物及方法。
【背景技术】
[0002] 近年来由于R-Fe-B系烧结磁体的综合磁性能高，在汽车、家电等领域中高性能电 机方面的应用越来越受到人们的重视。这些高性能电机要求R-Fe-B系烧结磁体既要有高 的剩磁，又必须有高的内禀矫顽力。
[0003] 在R-Fe-B系烧结磁体中大量添加重稀土元素RH(Dy(镝）、Tb(铽））来取代R2Fe14B 相中的稀土元素R，可以显著提高磁体的矫顽力。这是因为Dy2Fe14B或Tb2Fe14B具有比 Nd2Fe14B更高的磁晶各向异性场，使得磁体的内禀矫顽力可能进一步提高。Dy/Tb部分取代 主相Nd2Fe14B中的Nd后生成的固溶相（Nd，Dy)2Fe14B或（Nd，Tb)2Fe14B的磁晶各向异性场 比Nd2Fe14B大，因而可以明显提高烧结磁体的矫顽力。
[0004] 但是在R-Fe-B系烧结磁体中，若用重稀土元素RH(Dy(镝）、Tb(铽））取代轻稀土 元素（Pr、Nd)，虽然矫顽力提高，剩磁却不可避免地大幅降低。因为在Nd2Fe14B主相中Nd与 Fe的磁矩平行排列，两者的磁矩是增强性叠加，而Dy/Tb与Fe为亚铁磁耦合，Dy/Tb的磁矩 与Fe磁矩反平行排列，部分抵消主相的总磁矩。这样，磁体的饱和磁化强度显著降低，磁体 的剩磁和最大磁能积也都会明显降低。另外由于Dy、Tb是稀少并且昂贵的元素，从成本方 面考虑也不能大量添加。
[0005] 专利文件CN200610089124. 7给出了一种用纳米Dy、Tb粉末作为第二相，与主合金 粉末混合制作高矫顽力Nd-Fe-B烧结磁体的方法。在相同的条件下，该方法在一定程度上 能够节省重稀土的使用量，但是矫顽力提升幅度较小，剩磁降低明显。
[0006] 专利文件CN201110024823. 4提供了一种采用重稀土氟化物、硝酸盐和磷酸盐的 粉末在磁体表面热扩散的方法，解决了磁体热扩散后表面残存有不均匀分布熔融物的问 题，从而解决了涂覆后的基体与镀层之间结合力变差以及耐蚀性下降的问题。但是，粉末的 成分和磁体表面的状态等会非常敏感地影响到矫顽力的提升效果。
[0007] 实验证明，如果仅靠扩散法来使Dy或Tb的化合物扩散到烧结磁体中，而忽略粉末 的活性及磁体表面状态的话，则难以保证重稀土在磁体表面扩散到磁体中，也难以保证扩 散过程的可重复性及工艺稳定性，从而难以工业化制备矫顽力能够稳定得以提高的磁体。 实验还表明，单纯依靠Dy、Tb的氟化物、氧化物和氟氧化物中的一种提高矫顽力的效果是 十分有限的。
【发明内容】
[0008] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种用于制备R-Fe-B系烧结磁体的粉末 组合物以及使用该粉末组合物制备R-Fe-B系烧结磁体的方法，具有在基本保持磁体的剩 磁和最大磁能积的前提下，使用极少量重稀土Dy(镝）或Tb(铽）而显著提高磁体矫顽力 的技术效果。
[0009]本发明提供的用于制备R-Fe-B系烧结磁体的粉末组合物，由组分（A)、组分（B) 和组分（C)组成。所述组分（A)是选自重稀土的氟化物、氧化物、氟氧化物中的一种或多种 粉末。所述组分（B)是具有1%&12晶体结构的稀土-过渡族金属间化合物粉末。所述组分 (C)选自稀土水合硝酸盐粉末中的一种或多种。
[0010] 所述组分（A)占所述粉末组合物的重量百分比为1%?98%，所述组分⑶占所 述粉末组合物的重量百分比为1%?98%，所述组分（C)占所述粉末组合物的重量百分比 为1%?98%。
[0011] 在所述组分（B)中，稀土元素的重量百分比含量> 55%，且镝、铽或镝与铽之和的 重量百分比彡10%，过渡金属元素中的铁、钴或铁与钴之和的重量百分比彡40%，其余为 选自铜、钛、铬、锌、镍中的至少一种。
[0012] 所述组分（A)的平均粒径彡50ym。
[0013] 所述组分⑶的平均粒径为2?10iim。
[0014] 所述组分（C)的平均粒径彡100iim。
[0015] 本发明还提供一种制备R-Fe-B系烧结磁体的方法，包括以下步骤：将权利要求 1?6任意一项中所述的粉末组合物分散于有机溶剂中来制备处理液；将所述处理液涂覆 于磁体；对涂覆所述处理液后的磁体进行真空热处理。
[0016] 所述处理液中所述粉末组合物的含量为0. 01?1.Og/mL。所述处理液中还包括分 散剂，所述分散剂与所述有机溶剂的体积比小于1%。
[0017] 所述有机溶剂选自醇类、含有5?16个碳原子的烷烃类或酯类。
[0018] 将所述处理液涂覆于磁体的步骤包括：将所述磁体浸渍在处于搅拌状态的所述处 理液中，浸渍时间为1?60分钟。
[0019] 所述真空热处理包括以下步骤：将所述涂覆所述处理液后的磁体放入真空烧结 炉，抽真空至真空度达到l(r2Pa;升温到820?1050°C，保温1?8小时；充氩气冷却到 100°C以下，停止冷却，抽真空至真空度达到l(T2Pa;升温到450°C?620°C，保温1?5小时； 充氩气冷却到80°C以下。
[0020] 本发明还提供一种R-Fe-B系烧结磁体，包括磁体部和位于所述磁体部外表面的 涂覆部，所述涂覆部由上述粉末组合物形成。
[0021] 本发明还提供一种由上述方法制备的R-Fe-B系烧结磁体。
【具体实施方式】
[0022] 以下通过【具体实施方式】对本发明的技术方案进行说明。
[0023] 在本实施方式中，组分A是选自镝和/或铽的氟化物、氧化物和/或氟氧化物中的 一种或多种粉末，组分B是具有MgCu2晶体结构的稀土 -过渡族金属间化合物粉末，组分C 是选自稀土水合硝酸盐粉末中的一种或多种。
[0024] 按一定比例混合上述组分A、B和C制成粉末组合物。组分A占粉末组合物的重量 百分比为1 %?98%，组分B占粉末组合物的重量百分比为1 %?98%，组分C占粉末组合 物的重量百分比为1 %?98%。
[0025] 组分A的平均粒径不大于50iim。
[0026]在组分B中，稀土元素的重量百分比含量不低于55 %，且Dy、Tb或Dy与Tb之和的 重量百分比不低于10%，过渡金属元素中的Fe、Co或Fe与Co的重量百分比不低于40%, 其余为Cu，Ti，Cr，Zn，Ni等的至少一种。组分B的平均粒径为2?10iim。
[0027] 组分C的平均粒径不大于100iim。
[0028] 按比例混合组分A、B和C而得到的粉末组合物，经过晶界扩散处理后，使得重稀土 元素均匀地分布在磁体主相晶粒的表层和外延层中，且主相晶粒细小，组织均匀，这样降低 了重稀土的使用量，从而节约了制造成本。
[0029] 此外，使用上述粉末组合物能够针对不同规格、不同牌号磁体的要求进行处理，既 能够保证涂覆过程中粉末均匀分布在磁体的表面，热处理扩散后无大块的熔融物残留，又 能够显著提高矫顽力，而几乎不降低剩磁和最大磁能积，保证不同规格、不同牌号的磁体矫 顽力提高的均匀性和一致性，以及不同批次产品矫顽力提高的稳定性和一致性。具体来说， 使得剩磁的均匀性< 〇. 9%，矫顽力的均匀性< 2%，最大磁能积的均匀性< 2. 5%。这里， 使用（极差/均值）X100 (% )来表示均匀性，数值越大，则均匀性越低；数值越小，则均匀 性越高。
[0030] 参照以下工艺，将上述粉末组合物用于制备R-Fe-B系烧结磁体。
[0031] 首先，按照一定的比例混合组分A、B和C，配制成粉末组合物。在惰性气体保护下 储存、配置和使用粉末组合物。
[0032] 将上述粉末组合物按0. 01?1.Og/mL的比例分散于有机溶剂中，充分搅拌，形成 浆液。还可以在浆液中添加分散剂，分散剂与所用有机溶剂的体积比小于1%。
[0033] 将上述浆液作为晶界扩散渗透使用的混合粉末浆液，涂覆在磁体上，该磁体是机 加工后仅经过表面清洗处理或磷化、氧化等转换膜处理，而没有加金属、非金属或有机保护 层的磁体，且磁体的氧含量小于等于4000ppm，并且磁体充磁方向（即磁体的取向方向）的