CN102324814B - 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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Abstract

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 (2)

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；
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。
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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Assignee: Guangzhou Weiwen Motor Co., Ltd.

Assignor: Deng Shangyun

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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

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