一种高匹配度钕铁硼梯度渐变磁体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钕铁硼永磁材料，具体涉及一种高匹配度钕铁硼梯度渐变磁体及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 传统钕铁硼的制造过程，主要是要经过熔炼、氢碎、气流磨、成型、烧结、机加工、镀 层处理。但传统钕铁硼生产出来的产品是基本均一化的，即生产出的毛坯各个位置的特性 是一致的。为优化钕铁硼材料特性，诞生了双合金或多合金技术以及晶界扩散技术。
[0003] 双合金或多合金实际上是采用含高重稀土含量的Dy等元素，在单独完成熔炼之 后的任何工序以一定比例添加，最终实现高各向异性场的Dy等元素的置换作用，实现主相 晶体边缘形成一层以Dy2Fe14B的晶体，提高晶体边界的抗磁畴反转，最终提高磁体矫顽力， 从而获得高的抗温特性。
[0004] 晶界扩散技术实际上是在以形成具有一定物理特性的磁体或磁粉表面采用物理 接触或者气相沉积的方法，使Dy等金属或化合物渗透到磁体的表面，并通过元素间的置 换，实现磁体外表面高矫顽力的晶体，最终达到使磁体耐高温。
[0005] 钕铁硼已广泛应用于各种电机，特别是风能电机、新能源汽车电机、伺服电机及其 他类型的电机。在电机的设计和实际使用过程中，同一成品磁钢在电机中各个不同位置所 需要的抗温抗反向磁场的要求并不相同。
[0006] 现有生产和研发钕铁硼毛坯在磁体表面明显存在一层氧化层，通过大立磨或双面 磨去除表面氧化层，一般设计表面会预0. 5_~Imm磨削量，比较严格的产品有时会采用只 使用中心部分的磁体，表面大部分去除，实现产品均匀一致，这样导致产品材料利用率低， 材料中心和表面性能的一致性差，更无法实现近似成品尺寸的磁体的生产。
[0007] 现有钕铁硼粉体由于粉体为不规则且粉体流动性差，实验孔径20mm的锥形漏斗 常规粉体无法自然流动。粉体流动性差，对于毛坯尺寸接近产品尺寸的磁体，现有条件很难 实现粉体的自动供料，而是采用人为手动加料等实现。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种高匹配度钕铁硼梯度渐变磁体及其制备方法，可以实现 高匹配度低成本的梯度渐变磁体，最终实现稀土材料的有效利用和成本最大化降低。
[0009] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述高匹配度钕铁硼梯度渐变磁 体由两种或两种以上牌号烧结而成，烧结的牌号均包含a、b两种性能参数，其中a表示剩磁 或最大磁能积，b表示内禀矫顽力，所有牌号的a值均相同或相近，所有牌号的b值均不相 同。
[0010] 优选的，所述不同牌号区域化分布，b值最高的牌号分布在磁体的外围或取向方向 的两侧或分布在所述磁体受到电场或磁场变化强的区域或分布在所述磁体受到温度变化 高的区域。
[0011] 优选的，不同牌号以磁粉的形式添加，不同的磁粉通过喷嘴区域化添加，形成的磁 体与成品相比具有高匹配度，不同牌号的磁粉在区域交界处微观上存在明显的相互交叉或 者渐变的过渡带。
[0012] 优选的，所述b值低的牌号成分中元素Zr的含量和/或元素Zr和Nb的总体含量 大于等于相应牌号总量的〇.lwt%，b值低的牌号成分中含限制晶粒长大的元素含量大于b 值高的牌号成分中含限制晶粒长大的元素含量。
[0013] 优选的，所述区域化分布的不同牌号单独烧结致密的温度差小于等于25°C，所述 梯度渐变磁体的取向方向尺寸大于等于5_。
[0014] 优选的，所述高匹配度钕铁硼梯度渐变磁体的取向方向尺寸大于等于10_，所述 磁体表面和中心位置处氧含量差异小于等于lOOOppm。
[0015] -种高匹配度钕铁硼梯度渐变磁体的制备方法，包括以下步骤：
[0016] (1)制备不同牌号的粗粉；
[0017] (2)在不同牌号的粗粉中分别添加钕铁硼防氧化剂和硬脂酸锌，将不同牌号的粗 粉分别制备成细粉，然后分别添加钕铁硼润滑剂，并分别混合均匀；
[0018] (3)将步骤（2)制备完成的不同牌号的细粉区域化添加，实现不同细粉的组合，形 成梯度渐变磁体的雏形；
[0019] (4)将步骤（3)制备好的雏形进行取向和压制，然后进行等静压操作，形成成型 坯；
[0020] (5)将成型坯装于石墨盒中，进行烧结，形成毛坯，然后对毛坯进行磨加工；
[0021] (6)对磨加工好的毛坯进行镀层保护处理，然后对镀层保护处理完成的坯料进行 充磁，即形成钕铁硼梯度渐变磁体成品。
[0022] 优选的，所述步骤（2)中添加的钕铁硼防氧化剂和硬脂酸锌的总重量小于等于钕 铁硼梯度渐变磁体总重量的〇. 4%，添加的钕铁硼润滑剂的重量小于等于钕铁硼梯度渐变 磁体总重量的〇. 4%。
[0023] 优选的，所述步骤（2)中b值大的牌号的细粉的平均粒度为3. 0±0. 5ym，b值小 的牌号的细粉的平均粒度为3. 3±0. 5ym，且b值小的牌号细粉的平均粒度大于b值大的牌 号细粉的平均粒度，所述粗粉通过气流磨制成细粉，b值小的牌号的粗粉在气流磨过程中添 加10~150ppm的氧。
[0024] 优选的，所述步骤（3)中采用喷嘴对不同牌号的细粉进行区域化添加，步骤（4)中 进行等静压后成型坯的密度大于等于4. 4g/cm3。
[0025] 采用上述技术方案后，本发明具有以下积极效果：
[0026] (1)在电机的设计和实际使用过程中，同一成品磁钢在电机中各个不同位置所需 要的抗温抗反向磁场的要求并不相同，本发明的钕铁硼梯度渐变磁体，采用相同或接近的 剩磁或/和磁能积且不同矫顽力的组合实现各个不同位置所需要的特性，在满足电机特性 情况下，获得最优的成本；
[0027] (2)磁体沿取向方向的边部受到的反向电场值最大，磁钢最容易失磁，本发明中， 内禀矫顽力大的牌号分布在磁体的外围或取向方向的两侧，使磁体的涡流损失大大降低；
[0028] (3)本发明中的钕铁硼梯度渐变磁体的制备方法中，粉体流动性不同，常规钕铁硼 粉几乎不流动，通过添加钕铁硼防氧化剂、润滑剂及粉末状的硬脂酸锌且控制他们的加入 量实现细粉的流动性改善，采用喷嘴对不同磁粉区域化添加，并辅助采用振动装置，使粉体 能够喷射出来，实现粉体自动供料，使用喷嘴能够使成型后的坯料与产品尺寸及形状相同 或相近，生产出的坯料具有高匹配度，节省后续再加工过程，极大的节省材料；
[0029] (4)本发明的磁体中，内禀矫顽力大的牌号的细粉的平均粒度为3. 0±0. 5ym，内 禀矫顽力小的牌号的细粉的平均粒度为3. 3±0. 5ym，且各自烧结温度差在25°C以内，最 终保持不同牌号的细粉的晶体能够一致生长，不同牌号区域收缩一致，实现烧结后近似成 品尺寸的磁体；
[0030] (5)由于钕铁硼磁体在生产过程中，由于腔体中始终存在氧氛围，因此无法100% 保证磁体或磁粉不氧化，使得处于外围的粉体或磁体总是会与腔体中少量的氧气或吸附的 水汽发生反应，最终导致磁体中心和外部氧含量差异，使得磁体均匀性差，通过大立磨或双 面磨去除表面氧化层，一般设计表面会预留0. 5mm~Imm磨削量，比较严格的产品有时会采 用只使用中心部分的磁体，表面大部分去除，实现产品均匀一致，这样导致产品材料利用率 低，材料中心和表面性能的一致性差，无法实现近似成品尺寸的磁体的生产，而本发明中在 内禀矫顽力小的牌号的粗粉气流磨过程中添加10~150ppm的氧，使表面磁体氧含量和中 心磁体氧含量差异较小，低于lOOOppm，使得材料整体性能均匀良好，不需额外过多磨削；
[0031] (6)本发明中的磁体有效降低重稀土Dy等重稀土材料的使用，节约资源，并且降 低成本，最大效能的实现高成本的钕铁硼材料的价值，物尽其用，降低成本6%以上，最大降 幅超过30 %。
【附图说明】
[0032] 图1为本发明的实施例1、2和对比例1、2中钕铁硼梯度渐变磁体的结构示意图；
[0033] 图2为本发明的实施例3中钕铁硼梯度渐变磁体的结构示意图；
[0034] 图3为本发明的对比例3中钕铁硼梯度渐变磁体的结构示意图；
[0035]图4为本发明的实施例4中钕铁硼梯度渐变磁体的结构示意图；
[0036] 图5为本发明的实施例5中钕铁硼梯度渐变磁体的结构示意图；
[0037]图6为本发明的实施例6中钕铁硼梯度渐变磁体的结构示意图；
[0038] 图7为本发明的实施例7中钕铁硼梯度渐变磁体的结构示意图；
[0039] 图8为本发明的实施例8中钕铁硼梯度渐变磁体的结构示意图；
[0040] 图9为本发明的