CN1039502A - 辐向取向钕-铁-硼永磁环及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于永久磁性材料领域。特别适用于采用Nd-Fe-B合金粉末所制备的辐向取向整体永磁烧结环及其永磁环的制造方法。
本发明Nd-Fe-B永磁环制品是采用辐向取向压型后再进行烧结而成的整体磁环，这种永磁环具有辐向磁场均匀，磁性能高，和易于加工，而且加工合格率很高，磁性能比国外现有技术要高2倍以上。
Description
本发明属于永久磁性材料领域。特别适用于采用Nd-Fe-B合金粉末所制备的永磁辐向取向整体烧结环的制造方法。
现在所采用永久磁体制取辐向取向磁环的方法有多种。如采用磁铁拚块粘接成整体环，这种方法所生产的辐向环具有辐向间隙磁场不均匀，而且装配极为复杂。还有采用各向同性的磁粉粘接成Nd-Fe-B辐向取向磁环，这种磁环因为磁体密度低，所以磁性能也很低，磁能积范围约在6-8MGOe。这样就使辐向磁环在使用时受到限制。
目前美国于1987年在国际磁学会议提出了一种采用热压型Nd-Fe-B辐向取向磁环。这种方法发表在IEEE Trans on Mogn Vol-MAG-23，№5，2518-2520文集中，在这篇文章中美国坩埚公司研究中心研究出一种新的制取辐向取向Nd-Fe-B永磁环的方法，这种方法是将予合金在保护气氛下雾化成微粉末，再封装、除气，再于500℃-1100℃之间热压成辐向取向磁环。这种热压成型的辐向取向磁环的磁能积（BH）m＝13～14MGOe，因此采用热压成型的辐向取向磁环磁性能很低，而这种生产方法所需费用确很高，如热压模具的加工要求高，制粉设备复杂等。对于热压辐向取向方法，这篇文章中并没有介绍。
本发明的目的是提供一种高磁性能的辐向取向烧结体永磁环及其这种磁环的制作方法。
本发明所提出的是一种辐向取向整体烧结成型的永磁环，这种磁环采用Nd-Fe-B合金粉末作为磁体原料，磁环的成型是将合金粉末装置具有辐向取向的特定模具中，在辐向取向磁场的作用下使合金粉末得到有序的排列，然后再对模具压杆施加一定的压力，使合金粉末受压成型。这种特定模具的磁场取向是由两组直流线圈所组成，其原理是在两组相同线圈上同时施加相同量的直流电流，这样就会产生相同量的磁场强度，而两组线圈的摆放是磁场N极相斥，这样当对线圈通以直流电流时，则两线线圈均产生出相同量磁场的磁力线，相汇于两组线圈之间，而磁环的成型模具就安放在两组线圈之间，当两组磁力线通过成型模具相汇于辐向取向磁环粉末对称中心时，由于同极磁场相互排斥力的作用，使磁力线均匀的向四周辐射，使合金粉末沿辐向磁场得到取向排列。如果采用高性能合金粉末，则将两组直流线圈换成两组相同容量的脉冲线圈，这样所得到的辐向取向磁场将会更高。
在磁性材料中，想要得到高的磁性能，则必须使磁性材料内部组织沿着易磁化轴方向排列，所以高的磁性能材料都有很强的磁各向异性。在辐向取向永磁环中，材料的易磁化轴是沿着辐向排列，磁环的磁化方向也同样是沿着辐向取向的，因此在三维方向上具有很强的磁各向异性。采用烧结永磁合金制取辐向取向磁环体时所发生的断裂现象，其主要原因是由于这类材料的辐向取向磁环热膨胀的各向异性在烧结后的降温过程中，产生的应力大于烧结体磁环的抗拉强度所致，目前常被人们所采用的各种磁性材料的热膨胀系数和抗拉强度见表1。
表1、磁性材料的各物理参数
| 材料类型 | 热膨胀系数 | 抗弯强度 | 抗拉强度 | |
| 单 位 | 10－6 ×/℃ | MPa | MPa | |
| α⊥C | α∥C | |||
| SmCo 永磁材料NdFeB 永磁材料 | 14.9-48 | 6.33.4 | 180250 | 3480 |
采用Nd-Fe-B合金粉末制备辐向取向永磁体磁环，虽然这类材料具有很强的磁各向异性，但它的居里温度较低为310℃，并且具有较大的抗拉强度，因此在制备辐向取向磁环的过程中要严格控制磁环的取向、压型和烧结制度。
本发明所制备的辐向取向Nd-Fe-B永磁体磁环及其制取方法的实施要把根据附图1叙述如下。附图1所给出的是Nd-Fe-B辐向取向永磁环成型的模具示意图。在附图1中：1-磁轭;2-线圈;3-模芯;4-压杆;5-磁合金粉末。当磁合金粉末放置于模具成型腔内时，则对两组线圈2同时施加大于100A电流，则两组线圈所发射出的N极磁场通过模芯3、磁轭1，对模具内磁合金粉5形成辐向取向磁场的一组闭合迴路，使合金粉末得到有序的辐向取向排列，然后再通过压杆4对已辐向取向的磁粉施加大于12kg/cm2的压力，使磁粉在辐向取向的磁场中受压成型，然后再去掉磁场将磁环取出。本发明的永磁环烧结制度为840℃～860℃保温30分钟，再升温至1010～1200℃保温120分钟，水淬至室温后再回火处理，回火温度为500℃～900℃保温时间为90分钟。烧结热处理是将辐向取向Nd-Fe-B永磁环放入炉管内，抽真空至4×10-4mmHg后充氩气，整个烧结热处理过程是在氩气保护气氛中进行。
由于采用了本发明方法制备Nd-Fe-B辐向取向永磁环，所以能够得到具有很强的磁各向异性辐向取向永磁环，其易磁化轴是沿辐向取向方向排列，而取向度大于0.75，最大磁能积（BH）m＝32MGOe。
采用本发明方法所制取的Nd-Fe-B烧结体辐向取向永磁磁环与现有技术相比较具有以下特点。
1.本发明的Nd-Fe-B烧结体辐向取向永磁磁环与美国坩埚公司所生产的热压Nd-Fe-B辐向取向磁环相比较，具有磁性能高。磁性能对比见表2。
表2、Nd-Fe-B辐向取向磁环磁性能的对比
| 几种类型的辐向磁环 | （BH)m MGOe | 备 注 |
| 烧结体辐向取向磁环 | 30～32 | 本发明 |
| 热压型辐向取向磁环 | 13～14 | 美国坩埚公司 |
| 粘结型辐向取向磁环 | ≤6～8 | 日本住友公司 |
2.采用本发明制取Nd-Fe-B辐向取向永磁环的方法，具有生产方法简单，设备投资少，而制取的永磁环加工性能确很好，加工成品合格率达到90%以上，与一般Nd-Fe-B磁块产品合格率相同。
实施例
将Nd-Fe-B合金粉末放入辐向取向模具中，通入110A的电流，对粉末施加辐向磁场，使其辐向取向，再通过压杆对Nd-Fe-B合金粉末施加压力，压力为15kg/cm2，烧结热处理工艺见表3。
表3、辐向取向Nd-Fe-B烧结永磁环的烧结热处理工艺
| 序号 | 保 温 | 烧 结 | 回 火 | 保护气氛 |
| 1 | 900℃×30′ | 1070×30′＋1100×15′+1050×60′/水淬 | 900×60′＋700×60′ | Ar |
| 2 | 900℃×30′ | 1080×20′+1060×60′/水淬 | ″ | Ar |
| 3 | 900℃×30′ | 1070×30′＋1100×15′＋1050×60′/水淬 | 900×60′＋550×60′ | Ar |
由上述方法生产的辐向取向Nd-Fe-B整体烧结永磁环的性能见表4。
表4、辐向取向永磁环（Nd-Fe-B）的磁性能表
| 序号 | Br(KG) | bHc(KOe) | iHc(KOe) | (BH)m(MGOe) | αBr(%/℃) |
| 1 | 11.2 | 6.0 | 7.5 | 30.0 | 0.07 |
| 2 | 11 | 9.0 | 10.4 | 27.6 | 0.03 |
| 3 | 12.0 | 9.8 | 11.4 | 32.5 | 0.12 |
Claims (4)
1、一种辐向取向Nd-Fe-B整体永磁环，其特征在于这种永磁环磁体具有很强的磁各向异性，易磁化轴沿辐向取向方向排列，取向度大于0.75。
2、一种制备辐向取向Nd-Fe-B整体永磁环的方法，其特征在于这种永磁环是由Nd-Fe-B合金粉末经辐向取向、压型、烧结成型的方法所制取的。
3、根据权利要求2所述方法，其特征在于这种磁环的辐向取向是采用两组相同容量而N极相斥的线圈，同时作用于模具内磁粉对称中心处，使磁力线均匀的向四周辐射。
4、根据权利要求2所述方法，其特征在于永磁环的烧结制度为840℃～860℃保温30分钟升温至1010℃-1200℃保温120分钟，回火温度为500℃～900℃保温90分钟。
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|---|---|---|---|---|
| CN1862718B (zh) * | 2005-05-09 | 2011-06-08 | 中国科学院电工研究所 | 一种对极永磁磁体 |
| CN102364617A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-02-29 | 中国电子科技集团公司第九研究所 | 一种高均匀辐向取向钕铁硼永磁环及制备方法 |
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- 1988-07-16 CN CN 88103837 patent/CN1010818B/zh not_active Expired
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