一种高性能双合金扩散钕铁硼磁体及其制备方法

本发明涉及稀土永磁材料，尤其涉及一种高性能双合金扩散钕铁硼磁体及其制备方法。

背景技术：

1、稀土永磁材料以其独特的物理性质在各大领域都得到了广泛的应用，自从1984年烧结钕铁硼(s-ndfeb)材料发明以来，立刻以其极高的能量密度与相对较低的制作成本主导了稀土永磁材料的市场。然而随着目前科技水平的不断发展，对于钕铁硼材料的需求量越来越大；对其性能要求也越来越高。而目前来说高性能钕铁硼材料主要依赖于重稀土元素例如dy、tb的添加，导致了重稀土元素稀缺的问题日渐凸显，同时也造成了稀土资源的利用不均衡问题。

2、为了解决稀土资源不均衡利用的问题，研究者们也尝试使用其他成本更低的重稀土元素添加至钕铁硼材料中，例如ho元素。但研究结果表明，虽然通过添加ho可以一定程度上增加钕铁硼材料的矫顽力hcj，但同时部分的ho会聚集在晶界处形成软磁相，从而影响磁体的磁性能，导致ho元素的作用得不到完全发挥。

3、近年来，晶界扩散工艺也逐渐应用到钕铁硼材料生产中。通过一定方式使含有dy、tb元素的扩散源沿着晶界扩散到磁体中，部分替换主相中的nd原子，在主相周围形成(dy,nd)2fe14b或是(tb,nd)2fe14b的壳层结构，具有比nd2fe14b相更高的各向异性场ha，因此晶界扩散能在提升重稀土元素利用效率的同时大幅度提升钕铁硼材料的矫顽力。然而在经过一段时间的扩散后，晶界中的扩散源耗尽，此时主相中的重稀土元素浓度要高于晶界相中的浓度，受到高温环境以及浓度差的影响，此时主相中的重稀土元素容易发生向晶界处扩散的现象，导致晶界处重稀土元素浓度要高于主相，形成反壳层结构，极大的影响了晶界扩散的效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高性能双合金扩散钕铁硼磁体及其制备方法。所述磁体使用双合金法添加ho元素，相比传统单合金工艺下从熔炼阶段添加ho元素，可以一定程度上减少ho元素在晶界处的分布，更多的形成所需的(ho,nd)2fe14b结构，提升ho元素的利用效率；同时形成的(ho,nd)2fe14b结构相对于nd2fe14b在高dy浓度下更不容易发生原子间置换，防止扩散过程中反壳层的生成，提升晶界扩散的效果，进一步提升钕铁硼磁体的矫顽力hcj。

2、为解决上述技术问题，本发明所述的一种高性能双合金扩散钕铁硼磁体及其制备方法，包括以下步骤：

3、s1：分别取平均化学式为(prnd)27.7gd2.7febalco1(cugaal)0.6ti0.2b0.98的主合金以及平均化学式为ho34febalal0.8ga0.5zr0.25b0.98的辅合金，于真空石英管中，并放入退火炉中进行退火处理，并在急冷后分别将合金材料进行甩带工艺处理，得到合金速凝片；

4、s2：分别将得到的合金速凝片进行氢爆工艺处理，分别得到主合金速凝片颗粒和辅合金速凝片颗粒；并分别将所述第主合金速凝片颗粒和辅合金速凝片颗粒加入磁粉保护剂混匀，在高压条件下经气流磨制分别得到主合金粉体颗粒和辅合金粉体颗粒；

5、s3：将得到的主合金粉体颗粒和辅合金粉体颗粒混匀，置于磁场中进行等静压取向压型，得到压制坯体；

6、s4：将所得压制坯体进行高温真空烧结，得到所需双合金钕铁硼磁体毛坯；

7、s5：将所得的烧结体毛坯进行扩散处理，随后将扩散好的磁体进行时效处理，得到所需的双合金扩散钕铁硼磁体。

8、对于上述主合金(prnd)27.7gd2.7febalco1(cugaal)0.6ti0.2b0.98与辅合金ho34febalal0.8ga0.5zr0.25b0.98，其数字下标均为质量百分比。

9、进一步的，所述步骤s1中，所述双合金扩散钕铁硼磁体的制备方法，还包括制备所述主合金和辅合金的步骤，包括：按照选定的成分和化学计量比，取prnd、hofe、gdfe、co、cu、ga、al、ti、zr、feb块体，进行相应的质量配样后，在真空电弧熔炼炉中进行反复熔炼4～6次，优选次数为5次。

10、进一步的，所述步骤s1中，所述退火处理步骤具体包括：以3～5℃/min的速度升温至720～750℃后进行保温0.5～1小时，再以1～2℃/min的速度升温至780～800℃进行保温12～15天。

11、进一步的，所述步骤s1中，所述甩带工艺包括分别将所述主合金和辅合金切碎后进行真空加热融化的步骤，以及分别将融化后的合金材料浇注到旋转铜辊上的步骤。

12、进一步的，所述步骤s1中，所述甩带工艺中旋转铜棍的转速为40～45m/s。

13、进一步的，所述步骤s2中，所述氢爆工艺包括在常温下进行吸氢，并于500～550℃进行高温脱氢的步骤；控制第一合金速凝片颗粒和第二合金速凝片颗粒的粒径为1～3mm。

14、进一步的，所述步骤s2中，所述磁体保护剂包括硬脂酸锌；所述磁体保护剂的添加量占所述第一合金粉体质量的0.15～0.2wt％，优选比例为0.18wt％；所述磁体保护剂的添加量占所述第二合金粉体质量的0.15～0.2wt％，优选比例为0.18wt％；控制所述第一合金粉体颗粒的d50粒径为3～4μm，控制所述第二合金粉体颗粒的d50粒径为2.4～3.2μm。

15、进一步的，所述步骤s3中，控制所述第一合金粉体颗粒和所述第二合金粉体颗粒的质量比为98～99.5：0.5～2；控制所述磁场的强度为1.5-2.0t；控制所述等静压取向压型步骤的等静压为150-200mpa。

16、进一步的，所述步骤s4中，所述烧结步骤为在真空环境、1040～1080℃下烧结6小时。

17、进一步的，所述步骤s5中，所述的扩散步骤包括在烧结体毛坯取向方向均匀覆盖占毛坯质量比为1.5wt％的dyf3粉末，随后在真空、850～950℃的温度下扩散处理12小时，优选温度为900℃。

18、进一步的，所述步骤s5中，所述的时效步骤为在真空环境、460～500℃下进行热处理，优选温度为480℃。

19、本没法的有益效果为，本发明所述的双合金扩散磁体是分别以分子式为(prnd)27.7gd2.7febalco1(cugaal)0.6ti0.2b0.98的主合金和分子式为ho34febalal0.8ga0.5zr0.25b0.98的辅合金通过双合金法制备的永磁体，通过双合金法引入成本更低的ho元素，有效降低了稀土永磁体的制造成本；本发明所述的双合金扩散磁体通过双合金法制备永磁体毛坯，将ho元素引入至辅合金内进行添加，对比传统单合金工艺中熔炼时添加ho元素，可以有效的防止大部分ho元素富集在晶界中，导致磁体磁性能的恶化，提升了ho元素的利用效率；同时ho元素添加所生成的(ho,nd)2fe14b结构可以通过ho原子的置换效果将主相中的nd原子置换到晶界处，生成更加连续的富稀土相晶界；并且(ho,nd)2fe14b结构相对与nd2fe14b结构更加稳定，不易在晶界扩散过程中被dy原子所取代，防止反壳层的生成，两者结合带来更好的晶界扩散效果，大大提升了晶界扩散效率，有效提升了永磁体的矫顽力，为工业生产提供了制备更优磁性能的永磁体的方法，同时具有相对更低的原料成本，具有重要的工业价值。