一种稀土永磁体及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种稀土永磁体及其制造方法。
【背景技术】
[0002]烧结钕铁硼磁体由于其优异的磁性能，广泛应用于电子信息、汽车工业、医疗设备、能源交通等众多领域。其中很多应用要求磁体具有高的耐热性，不仅要求磁体有较高的最大磁能积(BH)max,同时还要求有高的内禀矫顽力H。」及退磁曲线方形度，以减少在使用过程中尤其是在相对高温的环境下使用时的失磁，从而确保磁体在上述环境中长期使用时仍具有闻的磁性能。
[0003]近年来，对如何在不降低剩磁的前提下提高矫顽力并减少重稀土的使用量做了大量研究，已有多种通过向磁体表面及近表面的晶界处提供重稀土元素来提高矫顽力的方法被公开报道了。
[0004]中国专利申请200580001133.X公开了一种稀土永磁材料的制备方法，通过将稀土元素的氟化物、氧化物和氟氧化物的粉末热扩散至磁体内部，从而使磁体的剩磁和磁能积基本不降低，而矫顽力得到提高，且该方法使用的重稀土资源相对较少。然而，该方法要求基材磁体的厚度都不大于3mm。而应用于较大型电机的高矫顽力磁体材料厚度大部分都在5mm以上。
[0005]中国专利申请200980101615.0公开了一种烧结Nd-Fe-B磁体的制造方法，在基材磁体的表面堆积重稀土并进行热扩散，确保基材磁体中的稀土含量在12.7at%以上。由于与主相的化学计量组成相比，如果金属状态的稀土量过剩达到一定量以上，晶界扩散处理时会在晶界形成粗的熔融的Nd富相的通路，可以使镝(Dy)和铽(Tb)从表面附近向基材深处快速扩散。因此，这种方法在提高磁体矫顽力的同时能提高磁体的退磁曲线方形度。但过量的稀土容易导致磁体的耐蚀性下降，同时也增加磁体的生产成本。
[0006]经过磁场取向后压型、烧结的钕铁硼磁体被侵蚀后，对磁体上垂直于取向方向的表面和除垂直于取向方向的表面之外的其他表面的金相(见图1)进行比较可知，在液相温度以上时取向方向有更宽的富稀土相通道存在。对于采用扩散重稀土来提高矫顽力的方法而言，这种液相通道上的方向性差异影响着扩散速度和效果。
【发明内容】
[0007]鉴于磁体的上述特性，本发明提供一种稀土永磁体及其制造方法，实现了在不影响磁体耐蚀性的基础上，使磁体获得高的矫顽力和理想的退磁曲线方形度。
[0008]所述稀土永磁体，由合金Rla-T1-B和合金Rlb-T2-M1-B制得。所述合金Rla-T1-B中含有原子百分比为8.0?15%的R1'原子百分比为5.1?7.5%的B和余量的T1，其中俨是钕元素和选自包括钇和钪在内的稀土元素中的至少一种元素，B是硼元素，T1是铁元素或铁和钴两种元素。所述合金Rlb-T2-M1-B中含有原子百分比为10?25%的Rlb、原子百分比为5.1?7.5%的B、原子百分比为O?7%的M1和余量的T2，其中Rlb是选自包括钇和钪在内的稀土元素中的至少一种，M1是选自铝、铜、锌、镓、铟、锗和锡中的至少一种元素，T2是铁元素、钴元素或铁和钴两种元素。所述磁体上垂直于取向方向的表面的面积与除所述垂直于取向方向的表面之外的其他表面的面积之比大于等于0.5。镝、铽或钦中的至少一种元素，通过晶界扩散由所述磁体的表面扩散进入所述磁体的内部。
[0009]所述制造稀土永磁体的方法，包括以下步骤:
[0010]a、用合金Rla-T1-B和合金Rlb-T2-M1-B制造毛坯磁体，
[0011]所述合金Rla-T1-B中含有原子百分比为8.0?15%的Rla、原子百分比为5.1?7.5 %的B和余量的T1，其中Rla是钕和选自包括钇和钪在内的稀土元素中的至少一种，B是硼元素，T1是铁元素或铁和钴两种元素，
[0012]所述合金Rlb-T2-M1-B中含有原子百分比为10?25%的Rlb、原子百分比为5.1?7.5%的B、原子百分比为O?7%的M1和余量的T2，其中Rlb是选自包括钇和钪在内的稀土元素中的至少一种，M1是选自铝、铜、锌、镓、铟、锗和锡中的至少一种元素，T2是铁元素、钴元素或铁和钴两种元素；
[0013]b、对所述毛坯磁体进行机加工并清洁其表面，得到基材磁体，所述基材磁体的尺寸满足:所述基材磁体上垂直于取向方向的表面的面积与除所述垂直于取向方向的表面之外的其他表面的面积之比大于等于0.5 ；
[0014]C、在所述基材磁体的表面布置元素R，所述元素R是镝、铽或钦中的至少一种；
[0015]d、对布置有所述元素R的所述基材磁体进行热处理，使附着到所述基材磁体表面的所述元素R扩散进入所述基材磁体的内部；
[0016]e、将所述基材磁体加工形成成品磁体。
[0017]优选地，在所述步骤c中，通过在所述基材磁体的表面布置粉末来布置所述元素R，所述粉末包括以下粉末中的至少一种:所述元素R的氟化物粉末、氢化物粉末、硝酸盐粉末、硫酸盐粉末、元素R与元素M2的合金粉末,所述元素M2是铁、钴、铜、招、锌、镓、铟、锗、锡中的至少一种，其中R的质量百分比不少于50%。
[0018]优选地，在所述步骤c中，通过在所述基材磁体表面上蒸镀含有所述元素R的金属，使其成膜来布置所述元素R。
[0019]优选地，在所述步骤b中，所述基材磁体的尺寸满足:当所述基材磁体最小线度方向的尺寸大于3_时，所述基材磁体上垂直于取向方向的表面的面积与除所述垂直于取向方向的表面之外的其他表面的面积之比大于等于0.5。
[0020]更优选地，在所述步骤b中，所述基材磁体的尺寸满足:当所述基材磁体最小线度方向的尺寸大于6mm时,所述基材磁体上垂直于取向方向的表面的面积与除所述垂直于取向方向的表面之外的其他表面的面积之比大于等于0.5。
[0021]根据本发明的技术方案，在不影响磁体耐蚀性的基础上，确保基材磁体垂直于取向方向的表面的面积与除垂直于取向方向的表面之外的其他表面的面积比值在一定范围，然后进行重稀土元素的扩散。这样当基材磁体的最小线度方向尺寸比较大时，例如在3mm以上，依旧能获得高的矫顽力和理想的退磁曲线方形度。
【附图说明】
[0022]图1是现有技术的磁体被侵蚀后的金相显微照片，(a)是垂直于取向方向的表面，(b)是平行于取向方向的表面。
[0023]图2是本发明【具体实施方式】中基材磁体、实施例磁体和对比例磁体的退磁曲线。
[0024]图3是本发明【具体实施方式】中各实施例的工艺条件参数。
[0025]图4是分别在20°C和100°C下，实施例1磁体和对比例I磁体的磁性能测定结果。
[0026]图5是在20°C下，实施例2?6和对比例2的磁体磁性能的测定结果。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。
[0028]1、基材磁体的准备
[0029]首先，熔炼得到合金Rla-T1-B (下文称为合金A)和合金Rlb-T2-B-M1 (下文称为合金B)的铸锭或合金薄片。
[0030]在Rla-T1-B中，Rla为包括Y和Sc在内的稀土元素中的至少一种，且Rla至少含有Nd，Rla的原子百分比为8.0%?15.0%，B是硼元素，其原子百分比为5.1?7.5%，余量为T1, T1为Fe或Fe和Co两种元素。
[0031]在Rlb-T2-B-M1中，Rlb为包括Y和Sc在内的稀土元素中的至少一种，Rlb的原子百分比为10.0?25.0%, M1为Al、Cu、Zn、Ga、In、Ge、Sn中的至少一种，M1的原子百分比为O?7%，B的原子百分比为5.1?7.5%，余量为T2，T2为Fe、Co或Fe和Co两种元素。
[0032]接下来，按常规方法分别对合金A、B的铸锭或薄片进行机械破碎、氢破碎和气流磨或球磨。为了使磁体获得高的矫顽力和退磁曲线方形度，原始的磁体主相晶粒需要比较细小且均匀。因此，合金A粉末的粒径D50为3?6 μ m，合金B粉末的D50为I?5 μ m，且合金B粉末比合金A粉末更细。按比例混合合金A、B的粉末,其中合金A粉末的质量百分比在60?100%的范围内，其余为合金B粉末。
[0033]然后，将均匀混合后的粉末经磁场取向压制成型，通过等静压法压制成型后，进行常规真空烧结，真空度为10_3?lOOPa，烧结温度在1040?1100°C的范围内，烧结保温时间为0.5?15h。然后优选进行回火,并优选两级回火，真空度为10_3?10Pa,第一级回火的温度为750?950°C，保温时间为0.5?8h，第二级回火的温度为450?650°C，保温时间为0.5?15h，得到毛坯磁体。
[0034]接着，对毛坯磁体进行切割、磨削、倒角等机加工处理，并用酸或碱液进行清洗以清洁毛坯磁体的表面，最后得到基材磁体。
[0035]假设基材磁体的总表面积为S,垂直于取向方向的表面的面积为S。,其他表面的