CN103480836B - 烧结钕铁硼粉料的造粒方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结钕铁硼粉料的造粒方法，包括如下步骤：将烧结钕铁硼原料制备成平均粒径为2～5μm的细粉粉料；将细粉粉料加入到模腔中；采用磁场对细粉粉料进行取向，其中磁场＞0.8T，取向时间＞2S；将细粉粉料压制成型，得到生坯；将生坯进行造粒处理，得到平均粒径为15～100μm烧结钕铁硼粉料；优点是烧结钕铁硼粉料取向充分，松装密度高，且流动性好，该烧结钕铁硼粉料可直接用于制备壁簿且填充高度高的产品，不需先制作成较规则的大块毛坯，降低了生产成本。

Description

烧结钕铁硼粉料的造粒方法

技术领域

本发明涉及一种造粒方法，尤其是涉及一种烧结钕铁硼粉料的造粒方法。

背景技术

烧结钕铁硼系永磁材料是目前磁性最强的磁性材料，广泛应用于电磁、电声、磁力、核磁和电子加速发光等学科，如各种各样的电机、喇叭、磁耦合装置、医疗摄像设备和自由电子振荡器等器械和装置。

烧结钕铁硼系永磁材料是采用粉末冶金方法制造的，其制备工艺流程一般为：原材料准备→冶炼→铸片→破碎与制粉→磁场取向与压型→烧结→时效→机加工与表面处理→检测。磁场取向与压型是制造高性能烧结钕铁硼永磁体的关键工艺技术之一，该工艺使用带有磁场的压机实现，工艺过程为：将制造好的粉料加入到取向成型模具中，先开启磁场对粉料进行取向，然后在磁场作用下对粉料施加压力，得到烧结钕铁硼磁体压坯（密度一般为3.5-4.5g/cm³）。烧结Nd-Fe-B系永磁体的磁性能主要来源于具有四方结构的Nd2Fe14B基体相，它是单轴各向异性晶体，C轴为易磁化轴，a轴为难磁化轴。对于单晶体来说，当沿其易磁化轴磁化时，有最大的剩磁Br=μ₀M_s。如果烧结钕铁硼系永磁体的各个粉末颗粒（粉料）的C轴是混乱取向的，则得到的是各向同性磁体，Br=μ₀M_s/2=J_s/2，这是最低的。如果使每一个粉末颗粒的易磁化方向(C轴)沿相同方向取向，制成各向异性磁体，则沿粉末颗粒C轴取向的方向有最大的剩磁。取向的目的就是为了使粉料都沿着磁场方向按C轴排列，为此，一些原先是混乱分布的颗粒需在磁场的作用下发生转动，转动到沿C轴一致的方向上来，而且转动必须充分。由于磁场取向与压型工艺中的磁场是一定的，不能做到足够的大，而粉末与粉末之间存在着团聚力，内摩擦力等阻力，因此要尽可能的减少粉末之间的阻力。目前，主要通过制粉工艺来减少粉末之间的阻力。现有的制粉工艺过程为：首先采用氢破碎(HD)或者机械破碎将大块合金片破碎成平均粒径为250μm～50μm的中等粉末；然后采用球磨或气流磨将粗破碎后的中等粉末进行研磨，制备成平均粒径为2～5μm的细粉粉料。上述方法制备的粉料绝大多数为单晶体，且在制粉阶段需要将粉末颗粒平均粒径控制在2～5μm的单晶体尺寸，平均粒径为2～5μm的细粉的阻力更小，更容易在磁场下转动完全，也就是取向充分。

但众所周知，平均粒径在2～5μm的粉料呈粉尘状，松装密度低，流动性差，对于尺寸较大的产品影响不大，但对于一些壁簿且填充高度高（高径比大于等于4）的产品，在压型时就很困难，不仅难以充填，效率低，而且，压坯的均匀性难以控制，烧结后产品变形量大，易开裂，其尺寸也具有一定的局限性。人们为了克服以上问题，顺利的制造出所需的产品，通常只能先制作成较规则的大块毛坯，然后采用加工工艺加工出所需要的小产品，由此导致增加了材料的加工余量，降低了材料的出材率，增加了产品的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以制备取向度好，松装密度高，且流动性好的粉料的烧结钕铁硼粉料的造粒方法。采用本发明的造粒方法制备的粉料可直接用于制备壁簿且填充高度高的产品，不需先制作成较规则的大块毛坯，降低了生产成本。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种烧结钕铁硼粉料的造粒方法，包括如下步骤：

①将烧结钕铁硼原料制备成平均粒径为2～5μm的细粉粉料；

②将细粉粉料加入到模腔中；

③采用磁场对细粉粉料进行取向，其中磁场>0.8T，取向时间>2S；

④将细粉粉料压制成型，得到生坯；

⑤将生坯进行造粒处理，得到平均粒径为15～100μm烧结钕铁硼粉料。

所述的步骤④中生坯的密度为2.0～4.5g/cm³。

所述的步骤⑤中造粒处理过程为：破碎、揉和、造粒和过筛处理。

所述的步骤①中细粉粉料的制备过程为：

①-1将烧结钕铁硼原料放在真空电磁感应炉熔炼，在1400℃～1500℃温度下浇注成厚度为0.2～0.6mm的速凝片；

①-2在氢碎炉中将速凝片氢碎制成颗粒大小为0.1～3mm的粗粉；

①-3将粗粉在气流磨制粉设备中经过0.6～0.7Mpa的高压气体加速，使其相互之间碰撞形成平均粒径为2～5μm的细粉粉料。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过将细粉粉料加入到模腔中后采用磁场进行取向使细粉颗粒在磁场下充分转动，达到磁畴完全沿磁场的C轴排列，此时施加压力将细粉粉料压制成型，将取向后的粉料颗粒固定，保证在整个模腔内粉料的磁畴排列一致，最后再将生坯进行造粒处理，得到烧结钕铁硼粉料，该烧结钕铁硼粉料平均粒径为15～100μm，已进行充分的取向，不但具有良好的取向度，而且流动性好，具有较高的松装密度高，该烧结钕铁硼粉料可直接用于制备壁簿且填充高度高的产品，不需先制作成较规则的大块毛坯，降低了生产成本；

当生坯的密度为2.0～4.5g/cm³时，能够将生坯中粉料的取向磁畴方向进行有效的固定；

当采用真空电磁感应炉熔炼原材料，在1400℃～1500℃温度下浇注成厚度为0.2～0.6mm的速凝片，然后在氢碎炉中将速凝片氢碎，最后通过气流磨制粉，可以提高产品成型时的取向度和烧结时晶粒的一致性，为生产高性能的烧结NdFeB磁钢打下基础。

附图说明

图1为本发明的装料状态图；

图2为本发明的装料后细粉粉料的磁极方向放大图；

图3为本发明的细粉粉料取向状态图；

图4为本发明的取向后细粉粉料的磁极方向放大图；

图5为本发明的细粉粉料压制成型的结构示意图；

图6为本发明的细粉粉料压制成型后细粉粉料的磁极方向放大图；

图7为本发明的生坯的示意图；

图8为本发明的钕铁硼造粒后粉料的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例：一种烧结钕铁硼粉料的造粒方法，包括如下步骤：

①将烧结钕铁硼原料制备成平均粒径为2～5μm的细粉粉料1；

②将细粉粉料1加入到取向成型模具2的模腔3中；装料状态如图1所示，装料后细粉粉料的磁极方向如图2所示，图2中箭头方向表示细粉粉料1中各个细粉11的磁极方向，此时，细粉11的磁极方向是混乱无序的；

③采用磁场4对细粉粉料进行取向，其中磁场大小为1-2T，取向时间>2S；细粉粉料1取向状态如图3所示，取向后细粉粉料1中各个细粉11的磁极方向如图4所示，图4中箭头方向表示细粉粉料1中各个细粉11的磁极方向，此时，各个细粉11的磁极方向相同，有序排列且各个细粉之间的间距较大；

④将细粉粉料1压制成型，得到生坯5；细粉粉料1压制成型的结构示意图如图5所示，细粉粉料1压制成型后各个细粉11的磁极方向如图6所示，图6中箭头方向表示细粉的磁极方向，此时，细粉的磁极方向相同，且各个细粉之间紧密的有序排列；

⑤将生坯5进行破碎、揉和、造粒和过筛处理，得到平均粒径为15～100μm的烧结钕铁硼粉料6，烧结钕铁硼粉料6的示意图如图8所示，烧结钕铁硼粉料6由多颗细粉11组成，图8中箭头表示细粉11的磁化方向。

本实施例中，细粉粉料的制备过程为：

①-1将烧结钕铁硼原料放在真空电磁感应炉熔炼，在1400℃～1500℃温度下浇注成厚度为0.2～0.6mm的速凝片；烧结钕铁硼原料由金属钕、镨钕、镝铁、纯铁、硼铁、金属铜、铝和铌铁等按照需要的配方配料混合均匀而成；

①-2在氢碎炉中将速凝片氢碎制成颗粒大小为0.1～3mm的粗粉；

①-3将粗粉在气流磨制粉设备中经过0.6～0.7Mpa的高压气体加速，粗粉相互之间碰撞形成平均粒径为2～5μm的细粉粉料。

本实施例中，模腔为方形，细粉粉料压制成型中施加的压力为0.2-2T/cm²，得到生坯5为块状体，密度为2.0--4.5g/cm³，如图7所示，图7中M表示生坯5的磁化方向。

以下对采用现有技术制备的粉料和采用本发明的方法制备的粉料分别制备壁簿且填充高度高的产品的出料率进行对比，该产品为Φ7mm×35mm的小圆柱磁体，高径比为5。

采用现有技术制备尺寸为Φ7mm×35mm的小圆柱磁体时，先将烧结钕铁硼原料制备成平均粒径为2～5μm的细粉粉料，然后将细粉粉料制备成53.3mm×46mm×35mm（长度×宽度×高度）的大块毛坯材料,大块毛坯材料可加工出7.15mm×7.15mm×35mm方条磁体42根，将42根方条磁体进行后处理得到42根Φ7mm×35mm的小圆柱磁体，其中大块毛坯材料的重量为652g；加工后的单根小圆柱的重量为10.24g；则采用现有技术制备的平均粒径为2～5μm的细粉粉料在制备Φ7mm×35mm的小圆柱磁体时材料利用率为：10.24×42/652×100%=65.96%。

采用本发明的方法制备的平均粒径为15～100μm的烧结钕铁硼粉料制备尺寸为Φ7mm×35mm的小圆柱磁体时，先将粉料制造成Φ7.8mm×35mm的圆柱，再采用无芯磨的方式Φ7.8mm×35mm的圆柱将加工成Φ7mm×35mm的圆柱，其中Φ7.8mm×35mm的圆柱的重量为12.72g，Φ7mm×35mm的圆柱的重量为10.24g，则采用本发明的方法制备的平均粒径15～100μm的烧结钕铁硼粉料在制备Φ7mm×35mm的小圆柱磁体时材料利用率为：10.24/12.72×100%=80.5%。

综上所述，本发明的方法制备的平均粒径为15～100μm的烧结钕铁硼粉料取向度好，松装密度高，且流动性好，可直接用于制备壁簿且填充高度高的产品，不需先制作成较规则的大块毛坯，相对于利用现有技术制备的粉料，其材料出材率能大幅提高。

Claims (3)

1.一种烧结钕铁硼粉料的造粒方法，其特征在于包括如下步骤：

①将烧结钕铁硼原料制备成平均粒径为2～5μm的细粉粉料；

②将细粉粉料加入到模腔中；

③采用磁场对细粉粉料进行取向，其中磁场>0.8T，取向时间>2S；

④将细粉粉料压制成型，得到生坯；

⑤将生坯进行造粒处理，得到平均粒径为15～100μm烧结钕铁硼粉料；

所述的步骤④中生坯的密度为2.0～4.5g/cm³。

2.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼粉料的造粒方法，其特征在于所述的步骤⑤中造粒处理过程为：破碎、揉和、造粒和过筛处理。

3.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼粉料的造粒方法，其特征在于所述的步骤①中细粉粉料的制备过程为：

①-1将烧结钕铁硼原料放在真空电磁感应炉熔炼，在1400℃～1500℃温度下浇注成厚度为0.2～0.6mm的速凝片；

①-2在氢碎炉中将速凝片氢碎制成颗粒大小为0.1～3mm的粗粉；

①-3将粗粉在气流磨制粉设备中经过0.6～0.7Mpa的高压气体加速，使其相互之间碰撞形成平均粒径为2～5μm的细粉粉料。