东星磁性材料美国专利公开:提高钕铁硼磁体矫顽力的方法及通过该方法制备的磁体

2024-05-28 18:38 编辑

4月11日,由烟台东星磁性材料股份有限公司申请关于提高钕铁硼磁体矫顽力的方法及通过该方法制备的磁体的发明专利在美国专利局公开(US 20240116106 A1)。该方法针对钕铁硼磁体生产领域,特别是针对如何提高这类磁体的矫顽力进行了深入研究和创新。

根据专利描述,与传统方法相比,该技术制备的重稀土涂层具有更高的硬度和强度,且磁体在扩散后的属性更加均匀,消耗的重稀土元素也更少。此外,该方法有效避免了涂层在扩散和加热过程中的不规则收缩,从而提高了重稀土元素的分散均匀性和磁体的整体性能。

该专利的权利要求如下:
  1. 一种提升钕铁硼磁体矫顽力的方法,包括以下步骤:

    1. (S1) 混合重稀土扩散源粉末、有机粘合剂、球形高温耐热陶瓷粉末和有机溶剂,搅拌制备重稀土浆料,其中球形高温耐热陶瓷粉末的粒径是扩散源粉末的5-10倍,且其重量是重稀土扩散源粉末重量的10%-30%;

    2. (S2) 将重稀土浆料涂覆于钕铁硼磁体表面并干燥,形成重稀土涂层,涂层具有由球形高温耐热陶瓷粉末构成的基本骨架结构,重稀土扩散源粉末在骨架结构的间隙中以三维网络形状分布;

    3. (S3) 在真空或氩气保护条件下,对涂有重稀土涂层的钕铁硼磁体进行高温扩散和时效处理。

  2. 根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(S1)中,重稀土扩散源粉末是纯铽粉末、纯镝粉末、镝氢化物粉末或铽氢化物粉末中的至少一种,且其平均粒径在2-10微米范围内。

  3. 根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(S1)中,有机粘合剂是树脂粘合剂或橡胶粘合剂。

  4. 根据权利要求3所述的方法,其中树脂粘合剂是聚氯乙烯树脂粘合剂。

  5. 根据权利要求3所述的方法,其中橡胶粘合剂是异戊橡胶粘合剂或硅橡胶粘合剂。

  6. 根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(S1)中,有机溶剂是酮类溶剂、苯类溶剂或酯类溶剂。

  7. 根据权利要求6所述的方法,其中酮类溶剂是丙酮。

  8. 根据权利要求6所述的方法,其中苯类溶剂是乙苯。

  9. 根据权利要求6所述的方法,其中酯类溶剂是丁酯。

  10. 根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(S1)中,球形高温耐热陶瓷粉末是球形氧化铝陶瓷粉末、球形氧化锆陶瓷粉末或球形硼氮化物陶瓷粉末。

  11. 根据权利要求10所述的方法,其中球形高温耐热陶瓷粉末的粒径在10-100微米范围内。

  12. 根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(S1)中,重稀土扩散源粉末和球形高温耐热陶瓷粉末的总重量占重稀土浆料重量的40%-80%,有机粘合剂的重量占重稀土浆料重量的5%-10%,有机溶剂为剩余部分。

  13. 根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(S2)中,通过丝网印刷或喷涂方式涂覆重稀土浆料。

  14. 根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(S2)中,涂覆在钕铁硼磁体表面的重稀土涂层中重稀土扩散源粉末的重量是钕铁硼磁体重量的0.3%-1.5%。

  15. 根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(S3)中,高温扩散在850-950摄氏度下进行3-48小时。

  16. 根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(S3)中,时效处理在450-650摄氏度下进行3-10小时。

  17. 一种磁体,包括钕铁硼磁体及其表面涂覆的重稀土涂层,其中重稀土涂层包括由球形高温耐热陶瓷粉末构成的基本骨架结构以及填充在骨架结构中的重稀土扩散源粉末。

以下是该专利中的实施例和对比例的实验过程:

实施例1:

  • (S1) 使用纯Tb粉末(粒径2微米)作为重稀土扩散源,异戊橡胶粘合剂,丙酮溶剂和粒径为10微米的球形氧化铝陶瓷粉末作为重稀土浆料的原料。首先,将纯Tb粉末与球形氧化铝粉末按重量比混合,其中氧化铝陶瓷粉末的重量是Tb粉末重量的10%。然后,将混合粉末与橡胶粘合剂和丙酮溶剂按重量比40%,5%和55%混合,搅拌均匀制备重稀土浆料。

  • (S2) 通过丝网印刷将重稀土浆料涂覆在尺寸为10105毫米的N48H牌号钕铁硼磁体的两个表面(10*10毫米),并干燥形成特殊结构的重稀土涂层,控制涂层中重稀土元素的重量比为磁体重量的0.8%。

  • (S3) 在真空条件下,对涂有重稀土涂层的钕铁硼磁体进行850摄氏度48小时的扩散处理和500摄氏度5小时的时效处理。处理完成后,测试产品的总体磁性能。

对比例1:

  • (S1) 使用纯Tb粉末(粒径2微米),异戊橡胶粘合剂和丙酮溶剂按重量比40%,5%和55%混合,搅拌均匀制备重稀土浆料。

  • (S2) 通过丝网印刷将重稀土浆料涂覆在尺寸为10105毫米的N48H牌号钕铁硼磁体的两个表面(10*10毫米),并干燥形成重稀土涂层,控制涂层中重稀土元素的重量比为磁体重量的0.8%。

  • (S3) 在真空条件下,对涂有重稀土涂层的钕铁硼磁体进行850摄氏度48小时的扩散处理和500摄氏度5小时的时效处理。处理完成后,测试产品的总体磁性能。

实施例2:

  • (S1) 使用混合的DyH粉末(粒径5微米)和纯Dy粉末(比例1:1)作为重稀土扩散源,聚氯乙烯树脂粘合剂,丁酯溶剂和粒径为35微米的球形氧化锆陶瓷粉末作为重稀土浆料的原料。首先,将重稀土扩散源粉末与球形氧化锆粉末按重量比混合,其中氧化锆陶瓷粉末的重量是重稀土扩散源粉末重量的15%。然后,将混合粉末与树脂粘合剂和酯溶剂按重量比60%,10%和30%混合,搅拌均匀制备重稀土浆料。

  • (S2) 通过丝网印刷将重稀土浆料涂覆在尺寸为10103毫米的N55H牌号钕铁硼磁体的两个表面(10*10毫米),并干燥形成特殊结构的重稀土涂层,控制涂层中重稀土元素的重量比为磁体重量的0.3%。

  • (S3) 在氩气保护下,对涂有重稀土涂层的钕铁硼磁体进行900摄氏度3小时的扩散处理和450摄氏度3小时的时效处理。处理完成后,测试产品的总体磁性能。

对比例2:

  • (S1) 使用混合的DyH粉末(粒径5微米)和纯Dy粉末(比例1:1)作为重稀土扩散源,聚氯乙烯树脂粘合剂和丁酯溶剂按重量比60%,10%和30%混合,搅拌均匀制备重稀土浆料。

  • (S2) 通过丝网印刷将重稀土浆料涂覆在尺寸为10103毫米的N55H牌号钕铁硼磁体的两个表面(10*10毫米),并干燥形成特殊结构的重稀土涂层,控制涂层中重稀土元素的重量比为磁体重量的0.3%。

  • (S3) 在氩气保护下,对涂有重稀土涂层的钕铁硼磁体进行900摄氏度3小时的扩散处理和450摄氏度3小时的时效处理。处理完成后,测试产品的总体磁性能。


实施例3:

  • (S1) 使用粒径为10微米的TbH粉末作为重稀土扩散源,硅橡胶粘合剂,乙苯溶剂和粒径为100微米的球形氮化硼陶瓷粉末作为重稀土浆料的原料。首先,将TbH粉末与氮化硼粉末按重量比混合,其中氮化硼陶瓷粉末的重量是TbH粉末重量的10%。然后,将混合粉末与橡胶粘合剂和乙苯溶剂按重量比80%,6%和14%混合,搅拌均匀制备重稀土浆料。

  • (S2) 通过喷涂将重稀土浆料涂覆在尺寸为10106毫米的N55H牌号钕铁硼磁体的两个表面(10*10毫米),并干燥形成特殊结构的重稀土涂层,控制涂层中重稀土元素的重量比为磁体重量的1.0%。

  • (S3) 在氩气保护下,对涂有重稀土涂层的钕铁硼磁体进行950摄氏度30小时的扩散处理和600摄氏度10小时的时效处理。处理完成后,测试产品的总体磁性能。

对比例3:

  • (S1) 使用粒径为10微米的TbH粉末,硅橡胶粘合剂和乙苯溶剂按重量比80%,6%和14%混合,搅拌均匀制备重稀土浆料。

  • (S2) 通过喷涂将重稀土浆料涂覆在尺寸为10106毫米的N55H牌号钕铁硼磁体的两个表面(10*10毫米),并干燥形成特殊结构的重稀土涂层,控制涂层中重稀土元素的重量比为磁体重量的1.0%。

  • (S3) 在氩气保护下,对涂有重稀土涂层的钕铁硼磁体进行950摄氏度30小时的扩散处理和600摄氏度10小时的时效处理。处理完成后,测试产品的总体磁性能。

实施例4:

  • (S1) 使用粒径为5微米的TbH粉末作为重稀土扩散源,聚氯乙烯树脂粘合剂,丁酯溶剂和粒径为50微米的球形氧化锆陶瓷粉末作为重稀土浆料的原料。首先,将TbH粉末与氧化锆粉末按重量比混合,其中氧化锆陶瓷粉末的重量是TbH粉末重量的30%。然后,将混合粉末与树脂粘合剂和酯溶剂按重量比60%,8%和32%混合,搅拌均匀制备重稀土浆料。

  • (S2) 通过喷涂将重稀土浆料涂覆在尺寸为10108毫米的N42H牌号钕铁硼磁体的两个表面(10*10毫米),并干燥形成特殊结构的重稀土涂层,控制涂层中重稀土元素的重量比为磁体重量的1.5%。

  • (S3) 在真空条件下,对涂有重稀土涂层的钕铁硼磁体进行900摄氏度40小时的扩散处理和650摄氏度8小时的时效处理。处理完成后,测试产品的总体磁性能。

对比例4:

  • (S1) 使用粒径为5微米的TbH粉末,聚氯乙烯树脂粘合剂和丁酯溶剂按重量比60%,8%和32%混合,搅拌均匀制备重稀土浆料。

  • (S2) 通过喷涂将重稀土浆料涂覆在尺寸为10108毫米的N42H牌号钕铁硼磁体的两个表面(10*10毫米),并干燥形成特殊结构的重稀土涂层,控制涂层中重稀土元素的重量比为磁体重量的1.5%。

  • (S3) 在真空条件下,对涂有重稀土涂层的钕铁硼磁体进行900摄氏度40小时的扩散处理和650摄氏度8小时的时效处理。处理完成后,测试产品的总体磁性能。


对比结果差异可以发现,在涂层的硬度和强度方面,实施例中的重稀土涂层因为加入了特定比例和粒径的球形高温耐热陶瓷粉末,展现出比对比例更高的硬度和强度,同时具备更好的耐磨损和抗刮擦性能。这种改进的涂层结构显著提升了磁体的耐用性。实施例中的磁体在经过高温扩散和时效处理之后,表现出更加均匀的磁性能。这意味着磁体的表面和中心区域在扩散后的属性差异较小,从而提高了磁体的整体性能。实施例中的方法由于涂层的特殊结构,能够更有效地分散重稀土元素,减少了重稀土元素的消耗。实施例中的重稀土涂层在高温扩散过程中表现出更好的抗收缩性能,减少了涂层的不规则收缩,从而避免了局部区域重稀土元素的损失,这一点对于保持磁体性能的一致性和可靠性至关重要。

综上,专利要求了一种用于提升钕铁硼磁体矫顽力的方法,以及通过该方法制备的磁体。专利指出采用该方法制备的磁体在涂层硬度、强度、抗刮擦性、抗收缩性以及磁体性能的均匀性方面均优于传统方法。此外,该方法还能减少重稀土元素的消耗。

附录信息

  • 发表日期:2024-04-11

  • 专利公告号:US 20240116106 A1

  • 专利名称:METHOD FOR IMPROVING COERCIVITY OF NEODYMIUM-IRON-BORON MAGNET AND MAGNET PREPARED BY METHOD

  • 发明人:YANG; Kunkun, PENG; Zhongjie, WANG; Chuanshen, DING; Kaihong

  • 申请人:Yantai Dongxing Magnetic Materials Inc.


来源:稀土永磁科技进展

作者:小编(VX:CisHH9)


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