CN110534331A - 一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法 - Google Patents

一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，首先通过配料—熔炼甩带—氢爆—气流磨—磁场成型—烧结—机加工等工序制备烧结钕铁硼毛坯磁体，接着对毛坯磁体进行包括除锈、除油、酸洗、清洗等预处理环节，随后利用配制好的重稀土悬浮液对其喷涂覆盖，最后对喷涂有重稀土附着层的磁体进行放电等离子扩散处理(SPS)和回火热处理以获得烧结钕铁硼磁体。与现有技术相比，本发明具有重稀土利用率优，加工效率高，生产成本低，磁性能一致性高等优点，易于实现商业化应用，能很好的满足客户需求，很适合于制备低成本高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体。

Description

一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，属于稀土永磁材料制备技术领域。
背景技术
烧结钕铁硼磁体自1983年发明以来因具有高磁能积、高矫顽力、高性价比等优势已发展成为信息、能源、交通和国防等高技术领域不可缺少的关键材料。随着全球大力提倡节能减排、绿色能源，以电动汽车、风力发电、节能家电为代表的新能源产业得到了快速发展，这些领域要求烧结钕铁硼磁体既具有较高的磁能积BHmax以提供足够大的磁储能，同时具有足够高的内禀矫顽力(Hcj≥30KOe)以保证在高温下(180～220℃)能正常运行。然而，目前烧结钕铁硼磁体的实际矫顽力普遍较低，市面上多数产品的Hcj不到理论值的1/3(Hcj＜20KOe)，这会导致磁体温度稳定性差，高温下因热退磁而失去磁性，严重制约其在高温环境下的应用。
现阶段，通过熔炼合金化或双合金法引入重稀土元素Dy或Tb是提高烧结钕铁硼磁体矫顽力最有效的方法之一，但这些方法会使大部分Dy或Tb进入Nd2Fe14B主相，与Fe原子之间的反铁磁耦合作用将导致磁体剩磁和磁能积的大幅降低。同时，Dy和Tb为稀缺资源，这会极大地提高磁体成本。在烧结钕铁硼磁体的多相结构中，主相决定了磁体可能获得的最大磁能积，主相晶粒边界层及其周围富钕相的化学成分和分布则决定了磁体实际达到的矫顽力。因此，晶界的显微结构被认为对烧结钕铁硼磁体的矫顽力有着重要的影响。晶界调控技术己成为获得高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼永磁的重要手段。晶界扩散技术是一种高效利用重稀土元素的晶界调控方法。它是将重稀土金属或其化合物附着在钕铁硼磁体表面，通过热处理使重稀土元素沿着磁体晶界从表面扩散进入磁体内部，使晶界富钕相和主相晶粒外沿层形成具有高各向异性场的重稀土(Nd,RE)2Fe14B(RE＝Dy,Tb)壳层，增强主相边界层磁硬化，从而在基本不影响磁体剩磁的前提下显著提高磁体矫顽力。在提高磁体磁性能的同时，大幅减少了重稀土元素的使用量，极大程度地降低了生产成本。
近年来，采用晶界扩散工艺制备低成本高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体成为永磁制造领域的研究热点。目前，重稀土金属或其化合物的附着方法主要有以下几种：涂覆(如专利CN104112580B、CN104576016B)、电泳沉积(如专利CN102776547B、CN106409497B)、蒸镀(如专利CN103366944B)、磁控溅射(如专利CN105755441B)等方式。但是这些工艺都在不同程度上存在各种缺点。涂覆后存在表面涂层不平整，流坠和大点等现象，涂层均匀性较差，厚度不一，导致磁体的磁性能一致性较差；蒸镀/电泳的方法则很难控制重稀土元素的蒸发速度和电泳迁移率，无法保证制品一致性差，同时重稀土元素的利用率低；磁控溅射的设备投入大，同时产能低。另外，在扩散阶段，常采用电阻加热的方式，这种加热机制以辐射、传导为主，加热效率低，需在高温下(一般高于800℃)长时间保温(一般超过3h)，这既不利于提高生产效率，造成了资源、能源的浪费，还可能会对烧结钕铁硼的组织性能产生不利影响。因而，亟需优化现有晶界扩散技术，开发出一种重稀土利用率优、产品一致性好、生产效率高的适合于低成本高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼永磁产业化应用的制备方法。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，
本发明一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，包括以下步骤：
将含重稀土源的悬浮液喷涂至烧结钕铁硼毛坯磁体表面获得重稀土层，然后对喷涂有重稀土层的烧结钕铁硼磁体进行SPS烧结以及回火热处理，即得高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体；所述SPS烧结的温度为500～700℃。
本发明采用重稀土悬浮液喷涂处理保证附着层的厚度均匀性和一致性，并结合放电等离子扩散处理(SPS)技术，在较低的温度下能够实现Dy/Tb原子的快速扩散，缩短扩散时间，提高生产效率非常有利于低成本高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼永磁的大批量生产。
SPS烧结是通过直流脉冲电流时瞬间产生的放电等离子体，并附加一定的压力，可使磁性粉末颗粒自身产生焦耳热，加快表面活化。这能更好的促进重稀土元素的扩散，同时较低的烧结温度和较短的保温时间，相对于其他的烧结设备需要在更高的温度下扩散，可以很好的避免晶粒的长大，进而有效的削弱磁能积的降低以及增大矫顽力的提升。
在本发明中，烧结钕铁硼毛坯磁体采用常规工艺制备即可，例如：通过配料—熔炼甩带—氢爆—气流磨—磁场成型—烧结—机加工工序获得烧结钕铁硼毛坯磁体。
作为优选方案，所述毛坯磁体在最小厚度方向的尺寸不超过10mm，作为进一步的优选方案，所述毛坯磁体在最小厚度方向的尺寸为5～8mm。
作为优选方案，所述烧结钕铁硼毛坯磁体在喷涂前先经如下预处理：将经砂纸打磨后的烧结钕铁硼毛坯磁体依次进行去离子水超声清洗、再用硝酸酒精溶液酸洗处理，最后再经无水乙醇清洗。
具体的，用砂纸依次打磨毛坯磁体的六个面，除去表面氧化层。接着用去离子水超声波清洗毛坯磁体，除去表面油污。然后用硝酸酒精溶液中酸洗毛坯磁体，以便更好吸附重稀土颗粒。最后将酸洗后磁体在无水乙醇中清洗，除去磁体表面酸液及杂物。
进一步的优选方案，所述超声清洗的时间为1～3min，所述硝酸酒精溶液中，硝酸的质量分数为3～5wt.％，所述酸洗的时间为0.5～2min，所述无水乙醇清洗的时间为0.5～1min。
通过本发明配取的硝酸酒精溶液的酸洗腐蚀后，毛坯磁体表面的碎屑、划痕、裂纹，以及很多细小孔洞都被腐蚀掉，露出均匀平整的表面，钕铁硼基体相被富钕相所覆盖，有利于矫顽力得到更好的提升。
作为优选方案，所述含重稀土源的悬浮液中，溶剂选自乙醇、乙二醇和聚乙烯醇中的至少一种。
在本发明中，所采用的溶剂为对烧结钕铁硼磁体磁性能无影响的溶剂，在实际操作过程中，将重稀土源分散于上述溶剂中，混合均匀即得含重稀土化合物的悬浮液。
作为优选方案，所述重稀土源在悬浮液中的质量分数为30～50％。
重烯土源在悬浮液中的质量分数会对喷涂性能具有一定的影响，如如果质量分数过小，将影响喷涂后附着层的厚度，不利于矫顽力的提升，如若质量分数过大，那么悬浮液的粘度增大，会影响喷涂时的雾化效果，甚至堵塞喷嘴。
作为优选方案，所述含重稀土源选自重稀土金属或重稀土化合物，所述重金属稀土为镝和/或铽，所述重稀土化合物为含镝和/或铽的化合物。
作为进一步的优选，所述重稀土化合物选自氟化镝、氟化铽、氢化镝和氢化铽中的至少一种。
作为优选方案，所述的重稀土源的粒度小于5μm，
作为进一步的优选方案，所述的重稀土源的粒度为0.5～3μm。
采用上述进一步优选的粒径，可以使重稀土层的厚度更加均匀。
作为优选方案，所述重稀土层的厚度为150～250μm。在该厚度下的重稀土层可全部扩散至烧结钕铁硼毛坯磁体中，同时也可以保证有足量的重稀土扩散至烧结钕铁硼毛坯磁体来提高矫顽力。
作为优选方案，所述喷涂方法为，通过空气喷枪使含重稀土源的悬浮液从其喷嘴喷出，将在压缩空气下雾化，均匀涂覆于经预处理的烧结钕铁硼毛坯磁体表面。
作为进一步的优选方案，所述空气喷枪为吸上式空气喷枪。
发明人发现，吸上式喷枪对悬浮液的雾化效果最佳，且更适合批量生产。
作为进一步的优选方案，所述喷涂时，喷枪喷嘴的口径为1.0～1.5mm，喷枪的压力为0.25～0.35MPa，悬浮液喷出量为95～170ml/min，喷幅为100～170mm。
本发明通过大量的实验，确定了喷涂的工艺参数，在上述的工艺参数下，可以可控的获得厚度均匀的，附着力优异的重稀土层。
而如果喷嘴口径过大，将导致喷雾形状中间厚，两端薄，出现附着层厚度不均匀的现象，进而降低磁性能；如果喷涂压力过低，则喷涂的图形厚度中间大，两端小，影响扩散效果；如果喷出量过大，会出现悬浮液的雾化效果不良，影响重稀土的附着，导致磁性能下降。
总之采用吸上式空气喷枪，通过调节喷嘴口径、喷枪压力、悬浮液喷出量以及喷幅等重要参数，将平均粒度小于5μm的重稀土金属或者重稀土化合物粉末和对烧结钕铁硼磁体磁性能无影响的溶剂配制而成的悬浮液喷涂到磁体表面，一方面可以避免悬浮液对烧结钕铁硼磁体磁性能造成损坏，另一方面有利于在钕铁硼磁体表面获得分布均匀性及厚度一致性好的重稀土附着层。
作为优选方案，所述SPS烧结的时间为5～30min，升温速率为100～500℃/min。
作为优选方案，所述SPS烧结氩气气氛下烧结，烧结压力为30～50MPa。
在本发明中，SPS烧结过程中，先抽真空，再升温并充入氩气，充入氩气前控制真空度小于等于5*10-3Pa。
当然，本发明首创的将SPS烧结应用于钕铁硼毛坯磁体的晶界扩散，亦是通过大量的实验优选出SPS烧结参数，若参数设置不合理，将导致材料制备失败，如温度过高，将导致磁体过烧。
作为优选方案，所述回火处理的温度为450～450℃，回火时间为1～4h，且控制回火处理时真空度小于等于5*10-3Pa。
本发明所得的烧结钕铁硼磁体的磁性能一致性好，最大磁能积(MGOe)+内禀矫顽力(KOe)＝70～75。较晶界扩散前内禀矫顽力可提高30％以上，剩磁仅下降2％以内，扩散深度可达5mm以上。
本发明所得的烧结钕铁硼磁体的重稀土利用率高，制备成本远低于现有同类产品。其生产效率是现有生产技术的3倍以上。
本发明基于上述技术方案，采用重稀土悬浮液喷涂处理结合放电等离子扩散处理(SPS)技术，制备出低成本高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体。首先通过配料—熔炼甩带—氢爆—气流磨—磁场成型—烧结处理等工序制备烧结钕铁硼毛坯磁体，接着对烧结钕铁硼毛坯进行包括除锈、除油、酸洗、清洗等预处理，随后利用配制好的重稀土悬浮液对其进行喷涂处理，最后对喷涂有重稀土层的烧结钕铁硼磁体进行SPS扩散以及回火处理。
烧结钕铁硼预处理的好坏直接影响晶界扩散重稀土的效果。通过去除磁体表面的油污、锈蚀等异物，提供适合于扩散重稀土的清洁表面，能显著提高重稀土金属或者重稀土化合物附着力和扩散能力。经酸洗腐蚀后，磁体表面的碎屑、划痕、裂纹，以及很多细小孔洞都被腐蚀掉，露出均匀平整的表面，钕铁硼基体相被富钕相所覆盖，有利于矫顽力得到更好的提升。在喷涂作业过程中，喷枪操作不当就会影响产品的喷涂效果。采用吸上式空气喷枪，通过调节喷嘴口径、喷枪压力、悬浮液喷出量以及喷幅等重要参数，将平均粒度小于5μm的重稀土金属或者重稀土化合物粉末和对烧结钕铁硼磁体磁性能无影响的溶剂配制而成的悬浮液喷涂到磁体表面，一方面可以避免悬浮液对烧结钕铁硼磁体磁性能造成损坏，另一方面有利于在钕铁硼磁体表面获得分布均匀性及厚度一致性好的重稀土附着层。在扩散处理阶段，首次采用放电等离子加热的方式(SPS)，与常规电阻加热方式完全不同，它是一种利用通-断直流脉冲电流直接通电烧结的加压烧结法。通-断式直流脉冲电流的主要作用是产生放电等离子体、放电冲击压力、焦耳热和电场扩散作用。在SPS烧结过程中，电极通入直流脉冲电流时瞬间产生的放电等离子体，使烧结体内部各个颗粒均匀的自身产生焦耳热并使颗粒表面活化。它具有加热均匀，升温速度快，烧结温度低，烧结时间短，生产效率高，产品组织细小均匀等特点。这种加压烧结的方式具有较大的驱动力能够更好的促进重稀土元素进入钕铁硼磁体内，同时由于保温时间短，也能很好的避免重稀土元素向晶粒内部扩散。
与现有技术相比，本发明采用重稀土悬浮液喷涂处理结合放电等离子扩散处理(SPS)的新型晶界扩散技术制备出低成本高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体。其特点如下：
1)扩散后磁体的内禀矫顽力可以提高30％以上，剩磁仅下降2％以内，扩散深度可达5mm以上；
2)扩散后磁体的磁性能一致性好，最大磁能积(MGOe)+内禀矫顽力(KOe)＝70～75；
3)重稀土利用率高，加工成本大大降低，生产效率是现有生产技术的3倍以上，易于实现大批量生产。
综上所述，本发明采用新型晶界扩散技术制备出低成本高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体，重稀土利用率高，加工效率高，生产成本低，制品磁性能一致性高，易于实现商业化应用，解决了现有技术中产品一致性差、生产效率低、成本高昂等问题，能很好的满足客户需求，很适合于制备低成本高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体。
附图说明
图1是晶界扩散的示意图
图2为本发明所设计的工艺流程图
具体实施方式
以下结合五个实例对本发明方法作进一步说明。
实施例1
一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其过程如下：
A、烧结钕铁硼毛坯磁体制备：通过配料—熔炼甩带—氢爆—气流磨—磁场成型—烧结—机加工等工序，制备出最小厚度方向的尺寸为8mm的毛坯磁体，标识为1#。
B、烧结钕铁硼毛坯预处理：用砂纸依次打磨毛坯磁体的六个面，除去表面氧化层。接着用去离子水超声波清洗毛坯磁体，除去表面油污，清洗时间为1min。然后用硝酸酒精溶液中酸洗毛坯磁体，以便更好吸附重稀土颗粒，硝酸酒精溶液中硝酸的浓度为3wt.％，酸洗时间为1min。最后将酸洗后磁体在无水乙醇中清洗，除去磁体表面酸液及杂物，清洗时间为0.5min。
C、配制喷涂用重稀土悬浮液：将平均粒度为3um的重稀土化合物DyF3粉末分散于乙醇溶剂内，混合均匀后得到悬浮液，重稀土源在悬浮液中的质量分数为30％。
D、烧结钕铁硼磁体喷涂处理：通过吸上式空气喷枪使重稀土悬浮液从喷嘴喷出，靠压缩空气的压力吹散雾化，均匀覆盖于经预处理的毛坯磁体的表面。喷枪喷嘴的口径为1.0mm，喷枪的压力为0.25MPa，悬浮液喷出量为95ml/min，喷幅为100mm，重稀土附着层的厚度为150μm。
E、放电等离子扩散处理(SPS)以及回火热处理：将喷涂有重稀土层的磁体放入SPS烧结炉中，在氩气保护的状态下进行扩散处理。随后，在真空烧结炉中进行回火处理，标识为2#。SPS扩散处理的温度为700℃，压力为30MPa(由氩气提供)，充氩气前真空度为5*10- 3Pa，保温时间为10min，升温速率为300℃/min。回火热处理的温度为650℃，保温时间为1h，真空度为5*10-3Pa。
对比例1-1
与实例1的唯一区别是扩散热处理采用常规电阻加热的方法，温度为900℃，保温时间为3h，标识为3#。
对比例1-2
与实例1的唯一区别是重稀土化合物DyF3粉的平均粒度为0.2um，标识为4#。
对比例1-3
与实例1的唯一区别是喷枪喷嘴的口径为3mm，标识为5#。
对比例1-4
与实例1的唯一区别是喷枪的压力为0.1MPa，标识为6#。
对比例1-5
与实例1的唯一区别是悬浮液喷出量为200ml/min，标识为7#。
F、磁性能测试：采用永磁测量仪分别对1～7#样品进行磁性能测量。
表1：烧结钕铁硼1～7#磁体的磁性能结果
实施例2
一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其过程如下：
A、烧结钕铁硼毛坯磁体制备：通过配料—熔炼甩带—氢爆—气流磨—磁场成型—烧结—机加工等工序，制备出最小厚度方向的尺寸为7.5mm的毛坯磁体，标识为1#。
B、烧结钕铁硼毛坯预处理：用砂纸依次打磨毛坯磁体的六个面，除去表面氧化层。接着用去离子水超声波清洗毛坯磁体，除去表面油污，清洗时间为1min。然后用硝酸酒精溶液中酸洗毛坯磁体，以便更好吸附重稀土颗粒，硝酸酒精溶液中硝酸的浓度为3.5wt.％，酸洗时间为1.5min。最后将酸洗后磁体在无水乙醇中清洗，除去磁体表面酸液及杂物，清洗时间为1min。
C、配制喷涂用重稀土悬浮液：将平均粒度为2.6um的重稀土化合物DyHx粉末分散于乙醇溶剂内，混合均匀后得到悬浮液，重稀土源在悬浮液中的质量分数为35％。
D、烧结钕铁硼磁体喷涂处理：通过吸上式空气喷枪使重稀土悬浮液从喷嘴喷出，靠压缩空气的压力吹散雾化，均匀覆盖于经预处理的毛坯磁体的表面。喷枪喷嘴的口径为1.0mm，喷枪的压力为0.25MPa，悬浮液喷出量为95ml/min，喷幅为100mm，重稀土附着层的厚度为180μm。
E、放电等离子扩散处理(SPS)以及回火热处理：将喷涂有重稀土层的磁体放入SPS烧结炉中，在氩气保护的状态下进行扩散处理。随后，在真空烧结炉中进行回火处理，标识为2#。SPS扩散处理的温度为650℃，压力为35MPa(由氩气提供)，充氩气前真空度为5*10- 3Pa，保温时间为15min，升温速率为300℃/min。回火热处理的温度为600℃，保温时间为2h，真空度为5*10-3Pa。
对比例2-1
与实例2的唯一区别是扩散热处理采用常规电阻加热的方法，温度为900℃，保温时间为3h，标识为3#。
F、磁性能测试：采用永磁测量仪分别对1～3#样品进行磁性能测量。
表2：烧结钕铁硼1～3#磁体的磁性能结果
实施例3
一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其过程如下：
A、烧结钕铁硼毛坯磁体制备：通过配料—熔炼甩带—氢爆—气流磨—磁场成型—烧结—机加工等工序，制备出最小厚度方向的尺寸为7mm的毛坯磁体，标识为1#。
B、烧结钕铁硼毛坯预处理：用砂纸依次打磨毛坯磁体的六个面，除去表面氧化层。接着用去离子水超声波清洗毛坯磁体，除去表面油污，清洗时间为2min。然后用硝酸酒精溶液中酸洗毛坯磁体，以便更好吸附重稀土颗粒，硝酸酒精溶液中硝酸的浓度为4wt.％，酸洗时间为1.5min。最后将酸洗后磁体在无水乙醇中清洗，除去磁体表面酸液及杂物，清洗时间为1min。
C、配制喷涂用重稀土悬浮液：将平均粒度为2.5um的重稀土化合物TbHx粉末分散于乙二醇溶剂内，混合均匀后得到悬浮液，重稀土源在悬浮液中的质量分数为40％。
D、烧结钕铁硼磁体喷涂处理：通过吸上式空气喷枪使重稀土悬浮液从喷嘴喷出，靠压缩空气的压力吹散雾化，均匀覆盖于经预处理的毛坯磁体的表面。喷枪喷嘴的口径为1.3mm，喷枪的压力为0.3MPa，悬浮液喷出量为140ml/min，喷幅为155mm，重稀土附着层的厚度为200μm。
E、放电等离子扩散处理(SPS)以及回火热处理：将喷涂有重稀土层的磁体放入SPS烧结炉中，在氩气保护的状态下进行扩散处理。随后，在真空烧结炉中进行回火处理，标识为2#。SPS扩散处理的温度为600℃，压力为40MPa(由氩气提供)，充氩气前真空度为5*10- 3Pa，保温时间为20min，升温速率为350℃/min。回火热处理的温度为550℃，保温时间为2.5h，真空度为5*10-3Pa。
对比例3-1
与实例3的唯一区别是扩散热处理采用常规电阻加热的方法，温度为900℃，保温时间为3h，标识为3#。
F、磁性能测试：采用永磁测量仪分别对1～3#样品进行磁性能测量。
表3：烧结钕铁硼1～3#磁体的磁性能结果
实施例4
一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其过程如下：
A、烧结钕铁硼毛坯磁体制备：通过配料—熔炼甩带—氢爆—气流磨—磁场成型—烧结—机加工等工序，制备出最小厚度方向的尺寸为6mm的毛坯磁体，标识为1#。
B、烧结钕铁硼毛坯预处理：用砂纸依次打磨毛坯磁体的六个面，除去表面氧化层。接着用去离子水超声波清洗毛坯磁体，除去表面油污，清洗时间为2min。然后用硝酸酒精溶液中酸洗毛坯磁体，以便更好吸附重稀土颗粒，硝酸酒精溶液中硝酸的浓度为5wt.％，酸洗时间为2min。最后将酸洗后磁体在无水乙醇中清洗，除去磁体表面酸液及杂物，清洗时间为1min。
C、配制喷涂用重稀土悬浮液：将平均粒度为2um的重稀土化合物TbF3粉末分散于乙二醇溶剂内，混合均匀后得到悬浮液，重稀土源在悬浮液中的质量分数为45％。
D、烧结钕铁硼磁体喷涂处理：通过吸上式空气喷枪使重稀土悬浮液从喷嘴喷出，靠压缩空气的压力吹散雾化，均匀覆盖于经预处理的毛坯磁体的表面。喷枪喷嘴的口径为1.3mm，喷枪的压力为0.3MPa，悬浮液喷出量为140ml/min，喷幅为155mm，重稀土附着层的厚度为220μm。
E、放电等离子扩散处理(SPS)以及回火热处理：将喷涂有重稀土层的磁体放入SPS烧结炉中，在氩气保护的状态下进行扩散处理。随后，在真空烧结炉中进行回火处理，标识为2#。SPS扩散处理的温度为550℃，压力为40MPa(由氩气提供)，充氩气前真空度为5*10- 3Pa，保温时间为25min，升温速率为350℃/min。回火热处理的温度为500℃，保温时间为3h，真空度为5*10-3Pa。
对比例4-1
与实例4的唯一区别是扩散热处理采用常规电阻加热的方法，温度为900℃，保温时间为3h，标识为3#。
F、磁性能测试：采用永磁测量仪分别对1～3#样品进行磁性能测量。
表4：烧结钕铁硼1～3#磁体的磁性能结果
实施例5
一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其过程如下：
A、烧结钕铁硼毛坯磁体制备：通过配料—熔炼甩带—氢爆—气流磨—磁场成型—烧结—机加工等工序，制备出最小厚度方向的尺寸为6mm的毛坯磁体，标识为1#。
B、烧结钕铁硼毛坯预处理：用砂纸依次打磨毛坯磁体的六个面，除去表面氧化层。接着用去离子水超声波清洗毛坯磁体，除去表面油污，清洗时间为2min。然后用硝酸酒精溶液中酸洗毛坯磁体，以便更好吸附重稀土颗粒，硝酸酒精溶液中硝酸的浓度为5wt.％，酸洗时间为1.5min。最后将酸洗后磁体在无水乙醇中清洗，除去磁体表面酸液及杂物，清洗时间为1min。
C、配制喷涂用重稀土悬浮液：将平均粒度为1.5um的重稀土Tb粉末分散于聚乙烯醇溶剂内，混合均匀后得到悬浮液，重稀土源在悬浮液中的质量分数为50％。
D、烧结钕铁硼磁体喷涂处理：通过吸上式空气喷枪使重稀土悬浮液从喷嘴喷出，靠压缩空气的压力吹散雾化，均匀覆盖于经预处理的毛坯磁体的表面。喷枪喷嘴的口径为1.5mm，喷枪的压力为0.35MPa，悬浮液喷出量为170ml/min，喷幅为170mm，重稀土附着层的厚度为250μm。
E、放电等离子扩散处理(SPS)以及回火热处理：将喷涂有重稀土层的磁体放入SPS烧结炉中，在氩气保护的状态下进行扩散处理。随后，在真空烧结炉中进行回火处理，标识为2#。SPS扩散处理的温度为500℃，压力为50MPa(由氩气提供)，充氩气前真空度为5*10- 3Pa，保温时间为30min，升温速率为400℃/min。回火热处理的温度为450℃，保温时间为4h，真空度为5*10-3Pa。
对比例5-1
与实例5的唯一区别是扩散热处理采用常规电阻加热的方法，温度为900℃，保温时间为3h，标识为3#。
F、磁性能测试：采用永磁测量仪分别对1～3#样品进行磁性能测量。
表5：烧结钕铁硼1～3#磁体的磁性能结果
从表1～表5可以看出，采用本发明喷涂重稀土悬浮液结合放电等离子扩散处理(SPS)的方式使重稀土元素Dy/Tb沿着磁体晶界从表面扩散进入磁体内部，使晶界富钕相和主相晶粒外沿层形成具有高各向异性场的重稀土(Nd,RE)2Fe14B(RE＝Dy,Tb)壳层，增强主相边界层磁硬化，可以在基本不影响磁体剩磁的前提下显著提高磁体矫顽力(如图1)，矫顽力的增量均在30％以上，而剩磁仅下降量均小于2％(对比1#和2#样品)，最大磁能积(MGOe)+内禀矫顽力(KOe)均在70～75区间。而对比2#和3#样品发现，采用常规电阻加热的矫顽力提高效果不如SPS处理的方式，这是因为SPS能够更好的促进重稀土元素扩散进入钕铁硼磁体内，同时保温时间远远小于常规加热所需的保温时间，存在明显的工业应用价值。对于4#～7#样品可以看出，如过细的重稀土源粒度、过大的喷嘴口径、过小的喷枪压力以及过大的悬浮液喷出量等不合理的喷涂工艺参数都会导致产品磁性能的下降。
以上所述实例仅是本发明较优的实施方法，故不能以此限定本发明的实施范围，其他按照本发明的原理和内容所做的等效改变、修饰、替代和组合，都仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将含重稀土源的悬浮液喷涂至烧结钕铁硼毛坯磁体表面获得重稀土层，然后对喷涂有重稀土层的烧结钕铁硼磁体进行SPS烧结以及回火热处理，即得高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体；所述SPS烧结的温度为500～700℃。
2.根据权利要求1所述的一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于，烧结钕铁硼毛坯磁体在喷涂前先经如下预处理：将经砂纸打磨后的烧结钕铁硼毛坯磁体依次进行去离子水超声清洗、再用硝酸酒精溶液酸洗处理，最后再经无水乙醇清洗；所述超声清洗的时间为1～3min，所述硝酸酒精溶液中，硝酸的质量分数为3～5wt.％，所述酸洗的时间为0.5～2min，所述无水乙醇清洗的时间为0.5～1min。
3.根据权利要求1所述的一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述重稀土源在悬浮液中的质量分数为30～50％；所述含重稀土源的悬浮液中，溶剂选自乙醇、乙二醇和聚乙烯醇中的至少一种。
4.根据权利要求1或3所述的一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述含重稀土源选自重稀土金属或重稀土化合物，所述重金属稀土为镝和/或铽，所述重稀土化合物为含镝和/或铽的化合物。
5.根据权利要求1所述的一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述重稀土源的粒度小于5μm。
6.根据权利要求1所述的一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述重稀土层的厚度为150～250μm。
7.根据权利要求1所述的一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述喷涂方法为，通过空气喷枪使含重稀土源的悬浮液从其喷嘴喷出，涂覆于经预处理的烧结钕铁硼毛坯磁体表面。
8.根据权利要求7所述的一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述喷涂时，喷枪喷嘴的口径为1.0～1.5mm，喷枪的压力为0.25～0.35MPa，悬浮液喷出量为95～170ml/min，喷幅为100～170mm。
9.根据权利要求1所述的一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述SPS烧结氩气气氛下烧结，烧结压力为30～50MPa；所述SPS烧结的时间为5～30min，升温速率为100～500℃/min。
10.根据权利要求1所述的一种高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于：所述回火处理的温度为450～450℃，回火时间为1～4h，且控制回火处理时真空度小于等于5*10-3Pa。
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