CN102324814A - 一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺 - Google Patents

一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺 Download PDF

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本发明公开了一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺,包括以下步骤:1)将钕铁硼粉末与铁氧体粉末混合均匀后,置入偶联剂溶液中,分散,浸泡烘干;2)将粘结剂和固化剂溶液与步骤1)中烘干后的磁粉一起混炼造粒;3)将步骤2)中得到的混合物熔炼,铸片,氢碎,气磨制成粒径为3-4μm的料粉;4)将料粉置于模具中,取向,压制成型,退磁,取出生坯,抽真空后封装起来,将封装的坯料置入等静压机中加压到18-25MPa,保压后取出;5)将步骤4)中的成型的生坯置于高真空炉中烧结,再经过两级时效处理。本发明的制备工艺以较低的成本制造高密度、高性能永磁交流同步电机用永磁体。

Description

一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺。
背景技术
现有技术中,制作永磁交流同步电机用磁体的方法一般包括温压成型和注射成型,温压成型和注射成型均为常见的粉末冶金成型技术,对于温压成型,此种方法固有的弊端为:成型并不容易,形成的磁体往往致密度不高,强度不大,注射成型形成的永磁体往往性能较为低下。
发明内容
本发明的目的是提供一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺。
本发明所采取的技术方案是:
一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺,包括以下步骤:
1)将钕铁硼粉末与铁氧体粉末按照3:7-5:5的质量比混合均匀后,置入偶联剂溶液中,分散,浸泡8-12h后,烘干;
2)将含有7-9wt%的粘结剂和2-3wt%固化剂的溶液与步骤1)中烘干后的磁粉一起混炼造粒;
3)将步骤2)中得到的混合物置于真空中频速凝感应炉中,抽真空,通入保护气体,进行加热熔化,精炼完成后,将熔体浇到铜辊上,制备铸片,在氢碎炉中进行氢化合金铸片,再通过气流磨制成粒径为3-4μm的料粉;
4)将料粉置于模具中,在磁感应强度2-4T的磁场中取向,并且压制成型,再退磁,取出生坯,抽真空后封装起来,将封装的坯料置入等静压机中加压到18-25MPa,保压后取出;
5)将步骤4)中的成型的生坯置于高真空炉中烧结,调节其真空度至1.8×10-2-2×10-2Pa时升温至810-850℃,在该温度范围内保持6-8小时,调节烧结温度至1000-1100℃,保持该温度2.5-3小时,再充入保护气体,冷却至80-85℃,再于高真空炉中进行时效处理。
所述的偶联剂溶液为含有5-7wt%偶联剂的乙醇溶液或丙酮溶液。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
所述的粘结剂为环氧树脂、尼龙树脂。
步骤2)中,所述的粘结剂的质量为磁粉质量的2.5-4.5%。
所述的固化剂为胺类固化剂或酸酐固化剂。
所述的时效处理分两级,第一级时效处理温度为900-940℃,保温2-2.5小时后充氩气冷却至85℃下;第二级时效温度为500-540℃,保温2.5-3小时后充氩气冷却至85℃以下。
本发明的有益效果是:本发明的制备工艺以较低的成本制造高密度、高性能永磁交流同步电机用永磁体。
具体实施方式
一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺,包括以下步骤:
1)将钕铁硼粉末与铁氧体粉末按照3:7-5:5的质量比混合均匀后,置入偶联剂溶液中,分散,浸泡8-12h后,烘干;
2)将含有7-9wt%的粘结剂和2-3wt%固化剂的溶液与步骤1)中烘干后的磁粉一起混炼造粒;
3)将步骤2)中得到的混合物置于真空中频速凝感应炉中,抽真空,通入保护气体,进行加热熔化,精炼完成后,将熔体浇到铜辊上,制备铸片,在氢碎炉中进行氢化合金铸片,经过吸氢反应与脱氢反应后,合金铸片变成松散的颗粒,然后再通过气流磨制成粒径为3-4μm的料粉;
其中,吸氢反应时,当炉内的氢气压力大于0.095Mpa时,氢气阀门自动关闭,而当氢气压力小于0.036Mpa时,氢气阀门开启,吸氢反应2.5-3小时,脱氢反应6.5-7小时,温度在560-570℃。
4)将料粉置于模具中,在磁感应强度2-4T的磁场中取向,并且压制成型,再退磁,取出生坯,抽真空后封装起来,将封装的坯料置入等静压机中加压到18-25MPa,保压后取出;
5)将步骤4)中的成型的生坯置于高真空炉中烧结,调节其真空度至1.8×10-2-2×10-2Pa时升温至810-850℃,在该温度范围内保持6-8小时,调节烧结温度至1000-1100℃,保持该温度2.5-3小时,再充入保护气体,冷却至80-85℃,再于高真空炉中进行时效处理。
所用的铁氧体粉末为永磁铁氧体粉末,为钡或锶铁氧体粉末(各向同性或异性)。
下面结合具体实施例来进一步说明本发明:
实施例1
1)将钕铁硼粉末与铁氧体粉末按照3:7的质量比混合均匀后,置入含有5wt%的硅烷偶联剂KH550的乙醇溶液中,超声分散30min,浸泡8h后,烘干;
2)将含有7wt%的环氧树脂E51和2wt%固化剂顺丁烯二酸酐的乙醇溶液与步骤1)中烘干后的磁粉一起混炼造粒,同时,溶液中的环氧树脂占磁粉质量的2.5%;
3)将步骤2)中得到的混合物置于真空中频速凝感应炉中,抽真空至小于0.8Pa,通入氩气,进行加热熔化,精炼完成后,将熔体浇到铜辊上,制备铸片(厚度为0.28-0.3mm),在氢碎炉中进行氢化合金铸片,再通过气流磨制成粒径为3-4μm的料粉;
4)将料粉置于模具中,在磁感应强度2T的磁场中取向,并且压制成型,再退磁,取出生坯,抽真空后封装起来,将封装的坯料置入等静压机中加压18MPa,保压后取出;
5)将步骤4)中的成型的生坯置于高真空炉中烧结,调节其真空度至1.8×10-2Pa时升温至810℃,在该温度范围内保持6小时,调节烧结温度至1000℃,保持该温度2.5小时,再充入保护气体氩气,冷却至80℃,再于高真空炉中进行两级时效处理,第一级时效处理温度为900℃,保温2.5小时后充一个大气压的氩气冷却至85℃下;第二级时效温度为500℃,保温3小时后充一个大气压的氩气冷却至85℃以下。
实施例2
1)将钕铁硼粉末与铁氧体粉末按照4:6的质量比混合均匀后,置入含有7wt%的硅烷偶联剂KH550的乙醇溶液中,超声分散30min,浸泡12h后,烘干;
2)将含有9wt%的环氧树脂E44和3wt%固化剂间苯二胺的乙醇溶液与步骤1)中烘干后的磁粉一起混炼造粒,同时,溶液中的环氧树脂占磁粉质量的4.5%;
3)将步骤2)中得到的混合物置于真空中频速凝感应炉中,抽真空至小于1Pa,通入氩气,进行加热熔化,精炼完成后,将熔体浇到铜辊上,制备铸片(厚度为0.28-0.3mm),在氢碎炉中进行氢化合金铸片,再通过气流磨制成粒径为3-4μm的料粉;
4)将料粉置于模具中,在磁感应强度4T的磁场中取向,并且压制成型,再退磁,取出生坯,抽真空后封装起来,将封装的坯料置入等静压机中加压25MPa,保压后取出;
5)将步骤4)中的成型的生坯置于高真空炉中烧结,调节其真空度至2×10-2Pa时升温至850℃,在该温度范围内保持8小时,调节烧结温度至1100℃,保持该温度3小时,再充入保护气体氩气,冷却至85℃,再于高真空炉中进行两级时效处理,第一级时效处理温度为940℃,保温2小时后充一个大气压的氩气冷却至85℃下;第二级时效温度为540℃,保温2.5小时后充一个大气压的氩气冷却至85℃以下。
实施例3
1)将钕铁硼粉末与铁氧体粉末按照5:5的质量比混合均匀后,置入含有6wt%的硅烷偶联剂KH560的乙醇溶液中,超声分散60min,浸泡12h后,烘干;
2)将含有8wt%的环氧树脂E51和2.5wt%固化剂顺丁烯二酸酐的乙醇溶液与步骤1)中烘干后的磁粉一起混炼造粒,同时,溶液中的环氧树脂占磁粉质量的4%;
3)将步骤2)中得到的混合物置于真空中频速凝感应炉中,抽真空至小于1Pa,通入氩气,进行加热熔化,精炼完成后,将熔体浇到铜辊上,制备铸片(厚度为0.28-0.3mm),在氢碎炉中进行氢化合金铸片,再通过气流磨制成粒径为3-4μm的料粉;
4)将料粉置于模具中,在磁感应强度3T的磁场中取向,并且压制成型,再退磁,取出生坯,抽真空后封装起来,将封装的坯料置入等静压机中加压20MPa,保压后取出;
5)将步骤4)中的成型的生坯置于高真空炉中烧结,调节其真空度至1.9×10-2Pa时升温至830℃,在该温度范围内保持7小时,调节烧结温度至1050℃,保持该温度2.8小时,再充入保护气体氩气,冷却至83℃,再于高真空炉中进行两级时效处理,第一级时效处理温度为920℃,保温2.2小时后充一个大气压的氩气冷却至85℃下;第二级时效温度为540℃,保温2.7小时后充一个大气压的氩气冷却至85℃以下。
实施例1-3中用到的铁氧体粉末为各向异性锶铁氧体粉末。
实施例1中得到的永磁体,剩磁Br=500 mT、内禀矫顽力H cj=930 kA/M、最大磁能积(BH)max=209kJ/m3、磁体致密度达8.3g/ cm3
实施例2中得到的永磁体,剩磁Br=650 mT、内禀矫顽力H cj=1100 kA/M、最大磁能积(BH)max=227.4 kJ/m3、磁体致密度达9.8g/ cm3
实施例3中得到的永磁体,剩磁Br=635mT、内禀矫顽力H cj=1040kA/M、最大磁能积(BH)max=218.3 kJ/m3、磁体致密度达9.2g/ cm3
将实施例1的永磁材料应用在该材料制作的永磁交流同步电机的效果,如下表:
Figure 2011102486186100002DEST_PATH_IMAGE001
通过上表可以看到使用该材料制作的电机转子,电机的效率达到了92%以上。
另外对电机的整体性能进行评估,功率密度达到了1.6~1.8kW/kg,启动扭力达到了240NM以上,噪音低于55dB。

Claims (7)

1.一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺,其特征在于:包括以下步骤:
1)将钕铁硼粉末与铁氧体粉末按照3:7-5:5的质量比混合均匀后,置入偶联剂溶液中,分散,浸泡8-12h后,烘干;
2)将含有7-9wt%的粘结剂和2-3wt%固化剂的溶液与步骤1)中烘干后的磁粉一起混炼造粒;
3)将步骤2)中得到的混合物置于真空中频速凝感应炉中,抽真空,通入保护气体,进行加热熔化,精炼完成后,将熔体浇到铜辊上,制备铸片,在氢碎炉中进行氢化合金铸片,再通过气流磨制成粒径为3-4μm的料粉;
4)将料粉置于模具中,在磁感应强度2-4T的磁场中取向,并且压制成型,再退磁,取出生坯,抽真空后封装起来,将封装的坯料置入等静压机中加压到18-25MPa,保压后取出;
5)将步骤4)中的成型的生坯置于高真空炉中烧结,调节其真空度至1.8×10-2-2×10-2Pa时升温至810-850℃,在该温度范围内保持6-8小时,调节烧结温度至1000-1100℃,保持该温度2.5-3小时,再充入保护气体,冷却至80-85℃,再于高真空炉中进行时效处理。
2.根据权利要求1所述的一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺,其特征在于:所述的偶联剂溶液为含有5-7wt%偶联剂的乙醇溶液或丙酮溶液。
3.根据权利要求2所述的一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺,其特征在于:所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1所述的一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺,其特征在于:所述的粘结剂为环氧树脂、尼龙树脂。
5.根据权利要求1所述的一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺,其特征在于:步骤2)中,所述的粘结剂的质量为磁粉质量的2.5-4.5%。
6.根据权利要求1所述的一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺,其特征在于:所述的固化剂为胺类固化剂或酸酐固化剂。
7.根据权利要求1所述的一种永磁交流同步电机用钕铁硼/铁氧体复合磁体的制备工艺,其特征在于:所述的时效处理分两级,第一级时效处理温度为900-940℃,保温2-2.5小时后充氩气冷却至85℃下;第二级时效温度为500-540℃,保温2.5-3小时后充氩气冷却至85℃以下。
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EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20120118

Assignee: Guangzhou Weiwen Motor Co., Ltd.

Assignor: Deng Shangyun

Contract record no.: 2013440000515

Denomination of invention: Preparation process of neodymium-iron-boron /ferrite composite magnet body for permanent magnet alternating current synchronous motor

Granted publication date: 20130828

License type: Exclusive License

Record date: 20131129

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20130828

Termination date: 20170826