一种含铈钕铁硼磁体的制备方法与流程

1.本发明涉及一种含铈钕铁硼磁体的制备方法，属于稀土永磁材料技术领域。


背景技术：

2.钕铁硼永磁体因其优越的磁性能，以及轻型化、小型化、易加工的特点，在其应用领域得到了迅猛发展。近年来，对具有高磁能积、高矫顽力、高工作稳定性的烧结钕铁硼永磁体的需求倍增。但传统的钕铁硼磁材应用过多，则会导致稀土资源的不平衡。而稀土金属中的铈(ce)元素在地壳元素丰度排名是第25位，制备含铈钕铁硼磁材有利于平衡稀土金属的利用，但是含铈钕铁硼磁材中加入铈后，铈进入主相，降低了主相的磁晶各向异性，使磁材的磁性能(特别是矫顽力)下降严重，因此限制了铈在钕铁硼磁体中的应用。
3.如申请号cn202210437883.7，名称为“一种中高性能钕铁硼磁体及制备方法”的发明专利申请在其磁体坯体中采用了铈元素，扩散源采用hrem合金。但此方案中是将重稀土dy、tb覆盖钕铁硼薄片表面，批量生产高成本高。
4.又如申请号cn202210922137.7，名称为“一种高矫顽力钕铁硼磁性材料及其制备方法”的发明专利申请在其磁体本体中采用了铈元素，然后将重稀土形成的混合粉末加热融化蒸发在磁体本体一面形成薄膜并渗透，最后将轻稀土合金片贴合在重稀土层相对的一面并热扩散处理。但此方案中流程多、过程复杂，周期长，同时过程流程多容易造成合格率低，批量生产制造成本高、周期长、合格率低。
5.因此，怎样提供一种适用于含ce磁体生产且成本较低的高综合磁性能钕铁硼磁体的方法，已成为本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明针对上述技术问题提出了一种含铈钕铁硼磁体的制备方法，所制得的含铈钕铁硼磁体具有较高的矫顽力，适合大批量生产。
7.本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种含铈钕铁硼磁体的制备方法，准备r-m-b系扩散基材，其中r为含有ce的稀土元素；准备扩散源r1，其中扩散源r1为含有pr和nd中至少一种的单质或合金，且pr和/或nd占整体质量的80％以上；准备扩散源r2，其中扩散源r2为含有dy和tb中至少一种的单质或合金，且dy和/或tb占整体质量的80％以上。在扩散源r1中，pr和nd可以同时存在或者单独存在，同时存在时，两者的含量占整体质量的80％以上，单独存在时，pr或nd的含量占整体质量的80％以上；在扩散源r2中，dy和tb也可以同时存在或者单独存在，同时存在时，两者的含量占整体质量的80％以上，单独存在时，dy或tb的含量占整体质量的80％以上。
8.将扩散源r1置于r-m-b系扩散基材的表面，再将扩散源r2置于r-m-b系扩散基材和扩散源r1的表面得到r-m-b-r1-r2；对r-m-b-r1-r2进行扩散热处理，使扩散源所含的pr和nd的至少一种、以及dy和tb的至少一种从r-m-b系烧结磁体原材料的表面扩散到其内部。
9.进一步地，r-m-b系扩散基材中，r的质量占比为28％以上、35％以下；b的质量占比
为0.85％以上、1.1％以下；m的质量占比为64％以上、71％以下，且m含有fe、cu、ga、co、ni、mi、v、zr、nb、mu、w、al、b、c、o、n、h、s、ag、au元素的一种或多种。
10.进一步地，扩散基材的制作为：按照设计好的合金成分进行配料，然后采用速凝、氢碎、气流磨、成型、烧结的工艺制备出高实密度的烧结钕铁硼坯料。
11.进一步地，扩散源r1中，pr和nd具体为微米级或纳米级的氧化钕、氧化镨、氢化钕、氢化镨、氟化镨、氟化钕、氢化镨钕、镨镓合金粉、镨钕镓铜铝合金粉中的一种或多种。
12.进一步地，扩散源r2中，dy和tb具体为微米级或纳米级的氧化镝、氧化铽、氢化镝、氢化铽、氟化镝、氟化铽、镝镓合金粉、镝镓铜铝、铽镓铜铝合金粉中的一种或多种。
13.进一步地，扩散源r1采用涂覆、喷射、涂布中的一种或多种方式置于r-m-b系扩散基材表面；扩散源r2采用涂覆、喷射、涂布中的一种或多种方式置于具有扩散源r1层的r-m-b系扩散基材表面。
14.进一步地，在r-m-b-r1-r2表面再设置扩散源r1，且再设置的扩散源r1质量不超过总质量的0.1％。最外层的r1层可以起到防氧化作用。
15.进一步地，在r-m-b-r1-r2中，[r1]/[r2]≤1，其中[r1]表示r-m-b-r1-r2中r1的质量含量，[r2]表示r-m-b-r1-r2中r2的质量含量。
[0016]
进一步地，[r1]/[r2]≤0.5。
[0017]
进一步地，扩散热处理的具体操作为：将r-m-b-r1-r2放入烧结炉进行热处理，一级热处理温度为800～950℃，保温时间为10～24h；二级热处理温度为400～650℃，保温时间为2～8h。
[0018]
本发明的有益效果是：
[0019]
1.本发明通过先将少量的轻稀土r1置于含ce磁体表面，再在将含重稀土r2置于r1和含ce磁体表面，一方面轻稀土r1扩散到含ce磁体内部提高hcj，另一方面，r1能够更高效率将r2中的dy或tb扩散到含ce磁体内部，大幅提高hcj。
[0020]
2.本发明所提供的技术方案可以大量降低重稀土，适用于含ce磁体批量生产成本较低的高综合磁性能钕铁硼磁体。
具体实施方式
[0021]
实施例一
[0022]
第一步：按照prnd
25
ce6al
0.5
ga
0.1
cu
0.1
co1zr
0.1b0.94
fe
bal
的设计配方进行配料，经熔炼、氢碎、气流磨制得粒径约为3.0μm的细粉，混合均匀后经成型、烧结、加工成规格为30x25x4mm的薄片，获得扩散基材。
[0023]
将金属prnd氢化，并磨至粒度为0.5～5微米的微粒，得到r1，将r1占比30％～45％，工业酒精或分析纯占比45％～65％，添加剂占比0.8％～7％，搅拌时间20min，搅拌速度为160转/min。
[0024]
将金属dy氢化，并磨至粒度为0.5～5微米的微粒，得到r2，将r2占比30％～45％，工业酒精或分析纯占比45％～65％，添加剂占比0.8％～7％，搅拌时间20min，搅拌速度为160转/min。
[0025]
第二步：将混合后的r1用加压喷枪喷涂在扩散基材表面，喷涂量为按前后称量产品重量，分别按照重量比0、0.1％、0.2％、0.3％进行喷涂。
[0026]
将混合后的r2用加压喷枪喷涂扩散基材表面，喷涂量为按前后称量产品重量，分别按照重量比0.4％进行喷涂。
[0027]
第三步：将喷涂完的产品放入烧结炉进行一段热处理，热处理温度为920℃，保温时间20h。
[0028]
将热处理后的产品继续进行回火处理，回火温度为490℃，保温时间为4h。
[0029]
将回火后的产品用切片机加工成15x10x4mm的薄片若干进行磁性能测试。所得结果如表1所示。
[0030]
表1不同r1含量的含铈钕铁硼磁体的磁性能
[0031][0032]
从表1中可以看出，在r2含量不变的情况下，随着r1含量的提高，磁体矫顽力得到提高。
[0033]
实施例二
[0034]
第一步：按照prnd
25
ce6al
0.5
ga
0.1
cu
0.1
co1zr
0.1b0.94
fe
bal
的设计配方进行配料，经熔炼、氢碎、气流磨制得粒径约为3.0μm的细粉，混合均匀后经成型、烧结、加工成规格为30x25x4mm的薄片，获得扩散基材；
[0035]
将金属prnd氢化，并磨至粒度为0.5～5微米的微粒，得到r1，将r1占比30％～45％，工业酒精或分析纯占比45％～65％，添加剂占比0.8％～7％，搅拌时间20min，搅拌速度为160转/min。
[0036]
将金属dy氢化，并磨至粒度为0.5～5微米的微粒，得到r2，将r2占比30％～45％，工业酒精或分析纯占比45％～65％，添加剂占比0.8％～7％，搅拌时间20min，搅拌速度为160转/min。
[0037]
第二步：将混合后的r1用加压喷枪喷涂扩散基材表面，喷涂量为按前后称量产品重量，分别按照重量比0、0.2％进行喷涂。
[0038]
将混合后的r2用加压喷枪喷涂扩散基材表面，喷涂量为按前后称量产品重量，分别按照重量比0.6％、0.4％进行喷涂。
[0039]
第三步：将喷涂完的产品放入烧结炉进行一段热处理，热处理温度为920℃，保温
时间20h。
[0040]
将热处理后的产品继续进行回火处理，回火温度为490℃，保温时间为4h。
[0041]
将回火后的产品用切片机加工成15x10x4mm的薄片若干进行磁性能测试。所得结果如表2所示。
[0042]
表2不同r1和r2含量的含铈钕铁硼磁体的磁性能
[0043][0044]
从表2中可以看出，将部分r2材料用r1替换，可以得到性能相近的磁体，但成本可以大幅降低。
[0045]
实施例三
[0046]
第一步：按照prnd
23.3dy0.7
ce8al
0.5
ga
0.1
cu
0.1
co1zr
0.1b0.94
fe
bal
的设计配方进行配料，经熔炼、氢碎、气流磨制得粒径约为3.0μm的细粉，混合均匀后经成型、烧结、加工成规格为30x25x4mm的薄片，获得扩散基材；
[0047]
将金属prnd氢化，并磨至粒度为0.5～5微米的微粒，得到r1，将r1占比30％～45％，工业酒精或分析纯占比45％～65％，添加剂占比0.8％～7％，搅拌时间20min，搅拌速度为160转/min。
[0048]
将金属tb氢化，并磨至粒度为0.5～5微米的微粒，得到r2，将r2占比30％～45％，工业酒精或分析纯占比45％～65％，添加剂占比0.8％～7％，搅拌时间20min，搅拌速度为160转/min。
[0049]
第二步：将混合后的r1用加压喷枪喷涂扩散基材表面，喷涂量为按前后称量产品重量，分别按照重量比0、0.2％进行喷涂。
[0050]
将混合后的r2用加压喷枪喷涂扩散基材表面，喷涂量为按前后称量产品重量，分别按照重量比0.6％、0.4％进行喷涂。
[0051]
第三步：将喷涂完的产品放入烧结炉进行一段热处理，热处理温度为920℃，保温时间20h。
[0052]
将热处理后的产品继续进行回火处理，回火温度为490℃，保温时间为4h。
[0053]
将回火后的产品用切片机加工成15x10x4mm的薄片若干进行磁性能测试。所得结果如表3所示。
[0054]
表3不同r1和r2含量的含铈钕铁硼磁体的磁性能
[0055][0056]
从表3中可以看出，将部分r2材料用r1替换，可以得到性能更佳的磁体，而且成本可以大幅降低。
[0057]
实施例四
[0058]
第一步：按照prnd
23
ce8al
0.5
ga
0.1
cu
0.1
co1zr
0.1b0.94
fe
bal
的设计配方进行配料，经熔炼、氢碎、气流磨制得粒径约为3.0μm的细粉，混合均匀后经成型、烧结、加工成规格为30x25x4mm的薄片，获得扩散基材；
[0059]
将配方为prnd
90
ga5cu
0.5
al
4.5
熔炼成合金并球磨至粒度为0.5～5微米的微粒，得到r1，将r1占比30％～45％，工业酒精或分析纯占比45％～65％，添加剂占比0.8％～7％，搅拌时间20min，搅拌速度为160转/min。
[0060]
将金属dy氢化，并磨至粒度为0.5～5微米的微粒，得到r2，将r2占比30％～45％，工业酒精或分析纯占比45％～65％，添加剂占比0.8％～7％，搅拌时间20min，搅拌速度为160转/min。
[0061]
第二步：将混合后的r1用加压喷枪喷涂扩散基材表面，喷涂量为按前后称量产品重量，分别按照重量比0、0.3％进行喷涂。
[0062]
将混合后的r2用加压喷枪喷涂扩散基材表面，喷涂量为按前后称量产品重量，分别按照重量比0.6％、0.3％进行喷涂。
[0063]
第三步：将喷涂完的产品放入烧结炉进行一段热处理，热处理温度为920℃，保温时间20h。
[0064]
将热处理后的产品继续进行回火处理，回火温度为490℃，保温时间为4h。
[0065]
将回火后的产品用切片机加工成15x10x4mm的薄片若干进行磁性能测试。所得结果如表4所示。
[0066]
表4不同r1和r2含量的含铈铁硼磁体的磁性能
[0067][0068]
从表4中也可以看出，将部分r2材料用r1替换，可以得到性能更佳的磁体，但成本可以大幅降低。
[0069]
可见，r1的添加有助于r2朝基材内部扩散，进而提高磁体的性能，达到在降低成本的同时使制得的钕铁硼磁体依然有较佳的性能，从而同样能够满足使用要求。
[0070]
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

技术特征：
1.一种含铈钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：准备r-m-b系扩散基材，其中r为含有ce的稀土元素；准备扩散源r1，其中扩散源r1为含有pr和nd中至少一种的单质或合金，且pr和/或nd占整体质量的80％以上；准备扩散源r2，其中扩散源r2为含有dy和tb中至少一种的单质或合金，且dy和/或tb占整体质量的80％以上；将扩散源r1置于r-m-b系扩散基材的表面，再将扩散源r2置于r-m-b系扩散基材和扩散源r1的表面得到r-m-b-r1-r2；对r-m-b-r1-r2进行扩散热处理，使扩散源所含的pr和nd的至少一种、以及dy和tb的至少一种从r-m-b系烧结磁体原材料的表面扩散到其内部。2.如权利要求1所述的含铈钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：r-m-b系扩散基材中，r的质量占比为28％以上、35％以下；b的质量占比为0.85％以上、1.1％以下；m的质量占比为64％以上、71％以下，且m含有fe、cu、ga、co、ni、mi、v、zr、nb、mu、w、al、b、c、o、n、h、s、ag、au元素的一种或多种。3.如权利要求2所述的含铈钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：扩散基材的制作为：按照设计好的合金成分进行配料，然后采用速凝、氢碎、气流磨、成型、烧结的工艺制备出高实密度的烧结钕铁硼坯料。4.如权利要求1所述的含铈钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：扩散源r1中，pr和nd具体为微米级或纳米级的氧化钕、氧化镨、氢化钕、氢化镨、氟化镨、氟化钕、氢化镨钕、镨镓合金粉、镨钕镓铜铝合金粉中的一种或多种。5.如权利要求1所述的含铈钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：扩散源r2中，dy和tb具体为微米级或纳米级的氧化镝、氧化铽、氢化镝、氢化铽、氟化镝、氟化铽、镝镓合金粉、镝镓铜铝、铽镓铜铝合金粉中的一种或多种。6.如权利要求1所述的含铈钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：扩散源r1采用涂覆、喷射、涂布中的一种或多种方式置于r-m-b系扩散基材表面；扩散源r2采用涂覆、喷射、涂布中的一种或多种方式置于具有扩散源r1层的r-m-b系扩散基材表面。7.如权利要求1所述的含铈钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：在r-m-b-r1-r2表面再设置扩散源r1，且再设置的扩散源r1质量不超过总质量的0.1％。8.如权利要求1所述的含铈钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：在r-m-b-r1-r2中，[r1]/[r2]≤1，其中[r1]表示r-m-b-r1-r2中r1的质量含量，[r2]表示r-m-b-r1-r2中r2的质量含量。9.如权利要求8所述的含铈钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：[r1]/[r2]≤0.5。10.如权利要求1所述的含铈钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：扩散热处理的具体操作为：将r-m-b-r1-r2放入烧结炉进行热处理，一级热处理温度为800～950℃，保温时间为10～24h；二级热处理温度为400～650℃，保温时间为2～8h。

技术总结
一种含铈钕铁硼磁体的制备方法，准备含有Ce的R-M-B系扩散基材，准备扩散源R1和扩散源R2，将扩散源R1置于R-M-B系扩散基材的表面，再将扩散源R2置于R-M-B系扩散基材和扩散源R1的表面得到R-M-B-R1-R2；对R-M-B-R1-R2进行扩散热处理，使扩散源所含的Pr和Nd的至少一种、以及Dy和Tb的至少一种从R-M-B系烧结磁体原材料的表面扩散到其内部。本发明通过先将少量的轻稀土R1置于含Ce磁体表面，再在将含重稀土R2置于R1和含Ce磁体表面，一方面轻稀土R1扩散到含Ce磁体内部提高Hcj，另一方面，R1能够更高效率将R2中的Dy或Tb扩散到含Ce磁体内部，大幅提高Hcj，达到在降低成本的同时使制得的钕铁硼磁体依然有较佳的性能，从而同样能够满足使用要求。求。


技术研发人员：唐国团 张林 何卫阳 李海斌 周宇
受保护的技术使用者：湖南奔朗新材料科技有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/8/9