本發(fā)明涉及一種稀土永磁材料制備技術(shù)，具體說，涉及一種制備低重稀土高矯頑力釹鐵硼磁體的方法。
背景技術(shù)：
釹鐵硼永磁材料是我國稀土行業(yè)最為關(guān)注的稀土應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)的進步對高性能釹鐵硼永磁材料的需求日益廣泛。眾所周知，為了提高釹鐵硼的矯頑力和高溫使用性，通常采用的方法是加入少量重稀土元素(如Dy、Tb等)或優(yōu)化工藝細化磁體晶粒。
目前使用的降低重稀土使用量的方法主要包括雙合金工藝和晶間擴散重稀土元素工藝。雙合金工藝是分別熔煉主合金和包含重稀土元素的輔合金，破碎制粉，將主合金磁粉和輔合金粉按配比混合，取向壓制，燒結(jié)，該工藝中重稀土元素使用量仍較高。晶間擴散重稀土元素工藝是通過涂抹、噴灑、浸漬和鍍膜等方式在釹鐵硼表面形成重稀土元素覆蓋層，經(jīng)高溫晶間擴散將重稀土元素擴散至磁體內(nèi)部以達到提高磁體矯頑力，少量使用重稀土的目的。但是該工藝僅限于制作較薄的磁件(厚度一般不超過5mm)，在制備大塊磁體時矯頑力提升不明顯。
目前通常采用的細化磁體晶粒的方法主要是在磁體成分中加入微量的W、Mo、V、Ti、Ta、Zr、Nb、Co、Cr、Ga等元素抑制磁體晶粒的長大，但此類元素在磁體中會發(fā)生偏析等不均勻分布，對晶粒長大的抑制效果有限，加入量過高則會對磁體性能產(chǎn)生嚴重的影響。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種制備低重稀土高矯頑力釹鐵硼磁體的方法，可使釹鐵硼磁體矯頑力顯著提高，細化磁體晶粒，大幅降低重稀土元素使用量。
技術(shù)方案如下：
一種制備低重稀土高矯頑力釹鐵硼磁體的方法，包括：
配料、熔煉、速凝鑄片；
采用物理氣相沉積方法，在惰性氣氛下將重稀土粒子或者高熔質(zhì)粒子沉積在釹鐵硼薄片上；
進行破碎制粉、取向成型、燒結(jié)熱處理，制備釹鐵硼磁體。
進一步：重稀土粒子采用Dy或者Tb元素的粒子，高熔質(zhì)粒子采用W、Mo、V、Ti、Ta、Zr、Nb、Co、Cr或者Ga元素的粒子。
進一步：惰性氣氛采用真空、充入氬氣或充入氦氣。
進一步：物理氣相沉積的溫度為300～500℃，沉積速率為0.01～50μm/min。
進一步，沉積微量重稀土粒子的步驟包括：
選擇所需重稀土靶材；
將釹鐵硼合金薄片和重稀土靶材置于物理氣相沉積裝置內(nèi)；
抽真空至真空度高于2.0×10-2Pa，充入氬氣至0.2～1.0Pa；
調(diào)節(jié)參數(shù)，對釹鐵硼薄片加熱，加熱溫度300～500℃；
開啟物理氣相沉積裝置，利用物理氣相沉積將靶材粒子沉積在釹鐵硼薄片上；
停止物理氣相沉積，待釹鐵硼薄片溫度降至室溫后取出；
將制得的釹鐵硼薄片破碎制粉、取向壓制成型、真空燒結(jié)、回火熱處理，獲得最終釹鐵硼磁體。
進一步：物理氣相沉積采用磁控濺射沉積、離子鍍沉積或者蒸發(fā)源沉積；粒子沉積速率為0.01～50μm/min。
進一步：重稀土靶材為Dy或Tb中至少一種元素的純金屬、合金或氧化物。
進一步，沉積高熔質(zhì)粒子的步驟包括：
選擇所需高熔質(zhì)靶材；
將釹鐵硼合金薄片和高熔質(zhì)靶材分別置于物理氣相沉積裝置內(nèi)；
抽真空至真空度高于2.0×10-2Pa，充入氬氣至0.2～1.0Pa；
調(diào)節(jié)參數(shù)，對釹鐵硼薄片加熱，加熱溫度300～500℃；
開啟物理氣相沉積裝置，利用物理氣相沉積將靶材粒子沉積在釹鐵硼薄片上；
停止物理氣相沉積，待釹鐵硼薄片溫度降至室溫后取出；
將制得的釹鐵硼薄片破碎制粉、取向壓制成型、真空燒結(jié)、回火熱處理，獲得最終釹鐵硼磁體。
進一步：高熔質(zhì)靶材采用W、Mo、V、Ti、Ta、Zr、Nb、Co、Cr或者Ga中至少一種元素的純金屬、合金或氧化物。
進一步：物理氣相沉積采用磁控濺射沉積、離子鍍沉積或者蒸發(fā)源沉積，粒子沉積速率為0.01～50μm/min。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)效果包括：
1、本發(fā)明可使重稀土粒子或者高熔質(zhì)粒子在磁體中均勻分散在晶界處，提高磁體矯頑力，細化磁體晶粒，減少重稀土使用量，剩磁和磁能積優(yōu)異。采用本發(fā)明制備釹鐵硼磁體，可使釹鐵硼磁體矯頑力顯著提高，細化磁體晶粒，大幅降低重稀土元素使用量，降低釹鐵硼磁體制造成本，同時可降低磁體中氧含量。
2、經(jīng)濟效益顯著。釹鐵硼磁體生產(chǎn)企業(yè)都在力爭用降低Dy/Tb等重稀土元素的使用量，在降低Dy/Tb用量的同時提高性能，使釹鐵硼磁體的生產(chǎn)成本降下來。目前，在高性能釹鐵硼磁體中，平均重量高于2％，特別是矯頑力大于30Koe的產(chǎn)品，Dy/Tb高達4％以上，按目前Dy/Tb價計算價格高達80元/Kg，影響成本達40-80元/Kg，每公斤釹鐵硼Dy/Tb等重稀土元素的使用量一般在20g以上，成本影響大約在每公斤40元，按3萬噸釹鐵硼毛坯計算，成本影響達12-24億元。
具體實施方式
下面參考示例實施方式對本發(fā)明技術(shù)方案作詳細說明。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
制備低重稀土高矯頑力釹鐵硼磁體的方法，具體步驟如下：
步驟1：配料、熔煉、速凝鑄片；
步驟2：采用物理氣相沉積方法，在惰性氣氛下將靶材粒子(微量重稀土粒子或者高熔質(zhì)粒子)沉積在釹鐵硼薄片上；
物理氣相沉積的靶材粒子選用重稀土元素Dy或者Tb粒子，或者高熔質(zhì)元素W、Mo、V、Ti，Ta、Zr、Nb，Co、Cr、Ga粒子中的一種或者多種粒子。惰性氣氛為氬氣或氦氣或真空。
步驟3：進而進行破碎制粉、燒結(jié)制備釹鐵硼磁體。
方案1：沉積微量重稀土粒子
步驟11：配料、熔煉、速凝鑄片；
步驟12：選擇所需重稀土靶材；
步驟13：將釹鐵硼合金薄片和重稀土靶材分別置于物理氣相沉積裝置內(nèi)；
重稀土靶材為Dy、Tb或Dy-Tb的至少一種純金屬、合金或氧化物。
步驟14：抽真空至真空度高于2.0×10-2Pa，充入氬氣至0.2～1.0Pa；
步驟15：調(diào)節(jié)參數(shù)，對釹鐵硼薄片加熱，加熱溫度300～500℃；
步驟16：開啟物理氣相沉積裝置，利用物理氣相沉積將靶材粒子沉積在釹鐵硼薄片上；
物理氣相沉積包括磁控濺射沉積、離子鍍沉積和蒸發(fā)源沉積。粒子沉積速率為0.01～50μm/min。
步驟17：停止物理氣相沉積，待釹鐵硼薄片溫度降至室溫后取出；
步驟18：將制得的釹鐵硼薄片破碎制粉、取向壓制成型、真空燒結(jié)、回火熱處理，獲得最終釹鐵硼磁體。
方案2：沉積高熔質(zhì)粒子
步驟21：配料、熔煉、速凝鑄片；
步驟22：選擇所需高熔質(zhì)靶材；
步驟23：將釹鐵硼合金薄片和高熔質(zhì)靶材分別置于物理氣相沉積裝置內(nèi)；
高熔質(zhì)靶材為W、Mo、V、Ti、Ta、Zr、Nb、Co、Cr、Ga等元素的至少一種純金屬、合金或氧化物。
步驟24：抽真空至真空度高于2.0×10-2Pa，充入氬氣至0.2～1.0Pa；
步驟25：調(diào)節(jié)參數(shù)，對釹鐵硼薄片加熱，加熱溫度300～500℃；
步驟26：開啟物理氣相沉積裝置，利用物理氣相沉積將靶材粒子沉積在釹鐵硼薄片上；
物理氣相沉積包括磁控濺射沉積、離子鍍沉積和蒸發(fā)源沉積。粒子沉積速率為0.01～50μm/min。
步驟27：停止物理氣相沉積，待釹鐵硼薄片溫度降至室溫后取出；
步驟28：將制得的釹鐵硼薄片破碎制粉、取向壓制成型、真空燒結(jié)、回火熱處理，獲得最終釹鐵硼磁體。
實施例1：
一種低重稀土高矯頑力釹鐵硼磁體的制備方法，具體包括如下步驟：
(1)配料、熔煉、速凝鑄片制備釹鐵硼薄片；
(2)將所得釹鐵硼薄片進行物理氣相沉積：
選擇Dy金屬靶材，抽真空至2.0×10-2Pa，充入氬氣至0.2Pa，采用磁控濺射，調(diào)整濺射功率，使Dy粒子沉積速率為0.01μm/min；
(3)將所得的釹鐵硼薄片盤磨破碎、球磨制粉、取向成型、燒結(jié)、熱處理，獲得最終磁體。
采用磁性能測量儀測試本實施例制備的磁體磁能積和矯頑力，與傳統(tǒng)方法制備的磁體進行對比，結(jié)果如表1所示。
表1
實施例2：
一種低重稀土高矯頑力釹鐵硼磁體的制備方法，具體包括如下步驟：
(1)配料、熔煉、速凝鑄片制備釹鐵硼薄片；
(2)將所得釹鐵硼薄片進行物理氣相沉積：
選擇Tb金屬靶材，抽真空至5.0×10-3Pa，充入氦氣至0.5Pa，將釹鐵硼薄片加熱到300℃，采用離子鍍，調(diào)整氬氣發(fā)射源電流，使Tb粒子沉積速率為50μm/min。
(3)將所得的釹鐵硼薄片氫破碎、氣流磨、取向成型、燒結(jié)、熱處理，獲得最終磁體。
采用磁性能測量儀測試本實施例制備的磁體磁能積和矯頑力，與傳統(tǒng)方法制備的磁體進行對比，結(jié)果如表2所示。
表2
實施例3：
一種低重稀土高矯頑力釹鐵硼磁體的制備方法，具體包括如下步驟：
(1)配料、熔煉、速凝鑄片制備釹鐵硼薄片；
(2)將所得釹鐵硼薄片進行物理氣相沉積：
選擇CoZr金屬靶材，抽真空至9.0×10-4Pa，將釹鐵硼薄片加熱到500℃
采用蒸發(fā)沉積，調(diào)整蒸發(fā)舟加熱源功率，使CoZr原子氣化蒸發(fā)，沉積速率為3μm/min。
(3)將所得的釹鐵硼薄片氫破碎、氣流磨、取向成型、燒結(jié)、熱處理，獲得最終磁體。
采用磁性能測量儀測試本實施例制備的磁體磁能積和矯頑力，與傳統(tǒng)方法制備的磁體進行對比，結(jié)果如表3所示。
表3
實施例4：
一種低重稀土高矯頑力釹鐵硼磁體的制備方法，具體包括如下步驟：
(1)配料、熔煉、速凝鑄片制備釹鐵硼薄片；
(2)將所得釹鐵硼薄片進行物理氣相沉積：
選擇Dy2O3靶材，Mo靶材，抽真空至3.0×10-2Pa，充入氬氣至0.3Pa，將釹鐵硼薄片加熱到420℃，采用磁控濺射，同時對兩種靶材進行濺射，調(diào)整濺射功率，使粒子沉積速率為0.2μm/min。
(3)將所得的釹鐵硼薄片氫破碎、氣流磨、取向成型、燒結(jié)、熱處理，獲得最終磁體。
采用磁性能測量儀測試本實施例制備的磁體磁能積和矯頑力，與傳統(tǒng)方法制備的磁體進行對比，結(jié)果如表4所示。
表4
本發(fā)明所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當理解，上述實施例不限于任何前述的細節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。