一种高耐腐蚀RFEB系磁体及其制备方法.pdf

本发明涉及一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体及其制备方法，在磁体本体表面覆盖有厚度大于等于2um并渗透到其内部深度大于等于2um的易熔化且耐腐蚀不导磁的金属合金。制备方法包括熔炼钢锭；将钢锭破碎成颗粒；再碎成粉末；压型成圆柱磁体；用550℃的环境温度使合金金属熔化并充分搅拌；烧结时再把圆柱磁体放入熔化的金属合金中溶液中让金属合金溶液渗透3小时；从金属合金溶液中取出磁体放入带惰性气体风冷的密闭冷却箱中气淬，并自然冷却；在真空烧结炉烧结；磨外圆并切片。本发明磁体防腐能力强，大大减少了因气孔、针眼处有残留液对磁体的腐蚀，也最大限度的避免电镀等表面处理工艺对气孔和针眼处有不上镀情况的隐患。

1、  一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体，包括R-Fe-B系磁体本体，其特征在于所述磁体本体表面覆盖有一层不导磁的金属合金，金属合金并渗透到磁体本体内部；所述金属合金为Zn、Al、Cu、Ag、Ga、Cr、Sb、Sn、Zr、Ti、Pb、Bi、In、Cd、Ca的一种或一种以上。

2、  根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体，其特征在于所述磁体本体表面覆盖有厚度大于等于2um不导磁的金属合金并渗透到磁体本体内部深度大于等于2um。

3、  根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体，其特征在于所述金属合金渗透到所述磁体本体表层中取代富稀土相和富硼相，同时金属合金与富稀土相和富硼相发生扩散或渗透形成新的合金层。

4、  根据权利要求1或2或3所述的一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体，其特征在于所述金属合金渗透到所述磁体本体表层中随着深度的增加金属合金的浓度逐渐减少。

5、  如权利要求1所述的一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体的制备方法，包括根据配方配比原料并在真空熔炼炉中熔炼成钢锭；再将钢锭用中破机中碎成颗粒；用气流磨微粉碎成粉末；压型成圆柱磁体；在真空烧结炉烧结；磨外圆并切片；所有磁体作倒角，酸洗前处理，其特征在于用450℃～650℃的环境温度使所述合金金属熔化并充分搅拌；把做完倒角酸洗之后的磁体放入熔化的金属合金溶液中让金属合金溶液渗透；从金属合金溶液中取出经处理的磁体放入带惰性气体风冷的密闭冷却箱中气淬，并自然冷却，即得成品。

6、  根据权利要求5所述的一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体的制备方法，其特征在于在得到所述成品后，再将成品作电镀处理。

7、  根据权利要求5所述的一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体的制备方法，其特征在于所述做完倒角酸洗之后的磁体放入熔化的金属合金溶液中让金属合金溶液渗透0.5～10小时。

8、  根据权利要求5所述的一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体的制备方法，其特征在于所述磁体放入熔化的金属合金中溶液中加以0～200mpa压强的熔液处理0.5～10小时。

一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高耐腐蚀的稀土永磁材料及其制备方法。
背景技术
高耐腐蚀稀土永磁材料可使磁体进入极端恶劣环境下使用，甚至不用表面电镀便可直接使用。近些年来，随着稀土永磁材料逐步进入风力发电机、特种电机、汽车电机等应用领域，其对高耐腐蚀性的要求也不断增加。因烧结R-Fe-B系磁体的边界相是活泼的富稀土相，与主相(R₂Fe₁₄B)相的电负性偏低太多，所以磁体的腐蚀都是从边界相开始的，且一旦发生腐蚀反应便会产生H₂，并加剧破坏磁体，使磁体成为粉末，进而导致镀层起泡或脱落。
现有技术中，把电镀、电泳等表面处理工艺作为R-Fe-B系稀土磁体的防腐措施并被大量采用，但粉末冶金烧结法制作的R-Fe-B稀土磁体表面存在很多气孔，电镀、电泳或化学镀方法只能达到普通的防腐信赖性试验要求，例如镀镍-铜-镍产品的盐雾试验一般只保证在100小时以内镀层不生锈和起泡，PCT一般只保证48小时以内镀层不生锈和起泡。且在酸洗、清洗和电镀过程中，会在磁体表面气孔或腐蚀层中残留部分酸液、水和电镀液等，这些残留物质会在电镀工艺完成后继续与磁体发生化学反应，从而使与镀层结合处的R-Fe-B基体形成粉末，镀层和基体出现分离降低镀层结合力，严重者会出现镀层脱落卡住电机转动部分，极大影响电机的使用或寿命。针对这些情况，目前均采用添加Cu、Co、Ca等金属来改善稀土磁体结构和成分，使边界相物质的电负性和主相的电负性差值减少，减少其发生原电池反应的速度，同时采用磷片合金薄带工艺，以降低其晶粒大小，提高密度，减少孔隙度等，来减少基体腐蚀的可能。但并没有彻底解决磁体的防腐缺陷，这对于烧结R-Fe-B系永磁体进入电机行业，尤其高端大型电机领域还是存在较大的难度及风险。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种防腐能力强，大大减少了因气孔、针眼处有残留液对磁体的腐蚀，也最大限度的避免电镀等表面处理工艺对气孔和针眼处有不上镀情况隐患的高耐腐蚀R-Fe-B系磁体及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体，包括R-Fe-B系磁体本体，在所述磁体本体表面覆盖有厚度大于等于2um并渗透到其内部深度大于等于2um的易熔化且耐腐蚀不导磁的金属合金；所述金属合金为Zn、Al、Cu、Ag、Ga、Cr、Sb、Sn、Zr、Ti、Pb、Bi、In、Cd、Ca的一种或一种以上。
一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体，所述金属合金渗透到所述磁体本体表层中取代富稀土相和富硼相，同时金属合金与富稀土相和富B相发生扩散或渗透形成新的合金层。
一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体，所述金属合金渗透到所述磁体本体表层中随着深度的增加金属合金的浓度逐渐减少。
一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体的制备方法，根据配方配比原料并在真空熔炼炉中熔炼成钢锭；再将钢锭用中破机中碎成颗粒；用气流磨微粉碎成粉末；压型成圆柱磁体；在真空烧结炉烧结；磨外圆并切片；所有磁体作倒角，酸洗前处理，该方法在真空烧结炉烧结之前用450℃～650℃的环境温度使所述合金金属熔化并充分搅拌；烧结时再把所述压型成的圆柱磁体放入熔化的金属合金中溶液中让金属合金溶液渗透0.5～10小时；从金属合金溶液中取出经处理的磁体放入带惰性气体风冷的密闭冷却箱中气淬，并自然冷却。
一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体的制备方法，经所述酸洗前处理后，将磁体作电镀处理。
一种高耐腐蚀R-Fe-B系磁体的制备方法，所述磁体放入熔化的金属合金中溶液中加以0～200mpa压强的熔液处理0.5～10小时。
本发明利用一种易熔化且耐腐蚀不导磁的金属合金，此金属合金在磁体表面覆盖2um以上并渗透到内部2um以上的表层中取代富稀土相和富硼相，同时金属合金与富稀土相和富B相发生扩散或渗透形成新的合金层，且随着深度的增加金属合金的浓度减少，它把里层的富稀土相和富硼相与外界隔开，因金属合金为化学性很稳定的高防腐的可用于作电镀层物质元素组成，大大的提高了磁体的防腐能力；同时金属合金的扩散和渗透填补磁体表面的气孔、针眼，这大大减少了因气孔、针眼处有残留液对磁体的腐蚀，也最大限度的避免电镀等表面处理工艺对气孔和针眼处有不上镀情况的隐患。其次，任何被加工后的磁体，无论是经过切片、磨加工、线切割、立磨等加工，都会对磁体被加工表面的晶粒带来损伤，部分晶粒由于在加工被一分为二时不可避免的振动使其与基体产生松动，这大幅影响了镀层的结合力。另外磁体部分表面在加工过程中由于冷却液和电火花的腐蚀，使富稀土相的腐蚀深度已达到了10～200um之多，在此区域只留下主相和少部分稀土相而成为类似于松动的“珊瑚礁”区域，且会带来残留酸液和镀液空隙的较大可能，对电镀后，此区域会以最快速度形成原电池腐蚀而使镀层脱落，影响镀层的结合力等。由于金属合金的扩散进去，加固了被一分为二且松动的晶粒，同时金属合金填补了因加工导致腐蚀的区域，把有破坏作用的的酸液、镀液等排挤置换出来，对晶粒产生了加固作用。另外金属合金为不导磁的金属，进入边界富稀土相后能提高在主相与边界相处磁畴形核区的钉扎作用能力，弥补并提高了被腐蚀处降低的矫顽力，从而提高磁体例如磁通、表磁等性能的整体磁性能。尤其在磁体厚度小于2mm时，提高就越明显且磁体越薄其作用越突出。
按此方法制造出的磁体可以不需表面处理便可达到盐雾试验200小时不生锈和PCT试验100小时以上的显著效果，因而达到不用电镀可以直接应用在电机等领域，如继续作表面处理涂覆，将能提高10～20倍的防腐能力和电镀结合力。本发明方法中磁体经烧结完做完900℃级时效后不必做第二级时效，因为金属合金处理温度范围也是磁体的第二级时效温度，即在表面处理的同时也让磁体在金属合金熔液为热传导和保护介质中作了时效处理，如果加工时为带磁加工工艺，磁体不可避免的会带磁而影响电镀质量，必须在电镀之前作退磁处理，本发明也会让磁体在金属合金熔液的保护下达到退磁处理效果。这大大减少了另做时效和退磁处理工序的能源浪费，比真空烧结炉作时效和退磁的效率要高，只需要1小时以上即可，而且已加热到高温的金属合金熔液介质不需随磁体冷却便可以继续投入生产使用，减少了用以烧结炉做时效和退磁的升温、冷却的时间。
不同方式处理的磁体其测试结果如下：
表1：普通方法磁体酸洗之后和经酸洗再作本发明处理之后磁体的表磁和失重测试(120°、0.2金属pa、100％RH湿度条件下测试其磁体粉化之后失去的重量)：