CN103971918B - 一种钕铁硼磁体的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钕铁硼磁体的焊接方法，其特征在于，采用冷压焊接的方法对钕铁硼磁体进行焊接。本发明采用冷压焊接的方法对钕铁硼磁体进行焊接，实现了不需要采用粘结法对烧结钕铁硼磁体进行加工处理，解决了在不含有粘结剂的条件下，能够将钕铁硼磁体加工成尺寸较小，形状复杂等加工难度比较高产品。

Description

一种钕铁硼磁体的焊接方法

技术领域

本发明属于磁体制备技术领域，尤其涉及一种钕铁硼磁体的焊接方法。

背景技术

磁体是能够产生磁场的物质，具有吸引铁磁性物质如铁、镍、钴等金属的特性。磁体一般分为永磁体和软磁体，作为导磁体和电磁体的材料大都是软磁体，其极性是随所加磁场极性而变化的；而永磁体即硬磁体，能够长期保持其磁性的磁体，不易失磁，也不易被磁化。因而，无论是在工业生产还是在日常生活中，硬磁体最常用的强力材料之一。

硬磁体可以分为天然磁体和人造磁体，人造磁铁是指通过合成不同材料的合金可以达到与天然磁体(吸铁石)相同的效果，而且还可以提高磁力。早在18世纪就出现了人造磁体，但制造更强磁性材料的过程却十分缓慢，直到20世纪30年代制造出铝镍钴磁体(AlNiCo)，才使磁体的大规模应用成为可能。随后，20世纪50年代制造出了铁氧体(Ferrite)，60年代，稀土永磁的出现，则为磁体的应用开辟了一个新时代，第一代钐钴永磁SmCo₅，第二代沉淀硬化型钐钴永磁Sm₂Co₁₇，迄今为止，发展到第三代钕铁硼永磁材料(NdFeB)。虽然目前铁氧体磁体仍然是用量最大的永磁材料，但钕铁硼磁体的产值已大大超过铁氧体永磁材料，已发展成一大产业。

钕铁硼磁体也称为钕磁体(Neodymium magnet)，其化学式为Nd₂Fe₁₄B，是一种人造的永久磁体，也是目前为止具有最强磁力的永久磁体，其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体10倍以上，在裸磁的状态下，其磁力可达到3500高斯左右。钕铁硼磁体的优点是性价比高，体积小、重量轻、良好的机械特性和磁性强等特点，如此高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛的应用，在磁学界被誉为磁王。因而，钕铁硼磁体的制备和扩展一直是业内持续关注的焦点。

钕铁硼磁体通常是抽真空通过高温加热成型的烧结钕铁硼或是加入粘结剂粘结成型的粘结钕铁硼。粘结钕铁硼由于使用粘结剂，影响钕铁硼磁体的稳定性，并且粘结钕铁硼磁体在磁性能和使用温度上都较低，因而在应用上具有一定的局限性。烧结钕铁硼不含有粘结剂，性能上具有较好的稳定性，但是它是一种脆性材料，其抗拉强度与抗弯强度均比较低，同时居里温度点更低，只有500～600℃，温度特性差，而且这种脆性是其难以改变的固有特性。由于钕铁硼磁体的各向异性、硬脆性以及低温性，给后续的加工技术带来很大的困难，但是烧结钕铁硼磁体还经常需要加工一些尺寸较小，形状复杂的产品，其加工难度则更加可想而知。

现有工艺中，通常对烧结钕铁硼磁体加工只能采用切割、钻孔等简单的方法，无法进行拼接工艺，如加工焊接等，因次，如何找到一种钕铁硼磁体的加工焊接技术，一直是困扰钕铁硼磁体生产加工企业的一大难题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种钕铁硼磁体的焊接方法，使用本发明提供的方法，能够实现钕铁硼磁体之间的加工焊接。

本发明提供了一种钕铁硼磁体的焊接方法，其特征在于，采用冷压焊接的方法对钕铁硼磁体进行焊接；

所述冷压焊接中，钕铁硼磁体的伸出长度小于等于0.05mm。

优选的，所述冷压焊接中，钕铁硼磁体的伸出长度为0.01～0.02mm。

优选的，所述钕铁硼磁体晶粒尺寸小于等于5μm，所述冷压焊接的压力为500～700MPa。

优选的，所述钕铁硼磁体晶粒尺寸为5～8μm，所述冷压焊接的压力为700～870MPa。

优选的，所述钕铁硼磁体晶粒尺寸大于等于8μm，所述冷压焊接的压力为870～1100MPa。

优选的，所述冷压焊接的顶锻次数为4～10次。

优选的，所述冷压焊接的顶锻次数为4～7次。

优选的，所述钕铁硼磁体为烧结钕铁硼磁体。

优选的，所述钕铁硼磁体的焊接面不含有氧化皮。

本发明提供了一种钕铁硼磁体的焊接方法，本发明采用冷压焊接的方法对钕铁硼磁体进行焊接。本发明在一定的压力和一定的伸出长度下，经过多次顶锻后，得到焊接后的钕铁硼磁体。与现有技术相比，本发明在特定的条件下，采用冷压焊接的方法对钕铁硼磁体进行焊接，实现了对烧结钕铁硼磁体的拼接加工处理，解决了烧结钕铁硼磁体只能采用切割、钻孔等加工方式，无法进行加工焊接的缺陷，从而能够将钕铁硼磁体加工成尺寸较小，形状复杂等加工难度比较高产品。实验结果表明，使用本发明提供的焊接方法，得到的钕铁硼磁体，其磁体剩磁为12.74kGs，矫顽力为14.98koe；磁体的抗拉强度为115Mpa，抗压强度为583Mpa，并且断裂时不是沿焊缝断裂，焊缝的强度大于等于钕铁硼磁体强度的97％，符合相关《焊接工艺评定》中的标准。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。

本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可；本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯。

本发明提供了一种钕铁硼磁体的焊接方法，其特征在于，采用冷压焊接的方法对钕铁硼磁体进行焊接；所述冷压焊接中，钕铁硼磁体的伸出长度优选为小于或等于0.05mm。

本发明采用冷压焊接的方法对钕铁硼磁体进行焊接，实现了对烧结钕铁硼磁体的拼接加工处理，解决了烧结钕铁硼磁体只能采用切割、钻孔等加工方式，无法进行加工焊接的缺陷，从而能够将钕铁硼磁体加工成尺寸较小，形状复杂等加工难度比较高产品。

本发明在对钕铁硼磁体进行冷压焊接前，为提高焊接效果，保证焊接后的磁体性能，优选首先对所述钕铁硼磁体的焊接面进行处理，本发明对所述处理方法没有特别限制，以本领域技术人员熟知的处理方法即可，本发明优选为先去除钕铁硼磁体焊接面的氧化皮，并且在去除氧化皮时，同时用水冲洗冷却，然后再将上述去除氧化皮的钕铁硼磁体清洗后，准备进行冷压焊接。本发明对所述去除钕铁硼磁体焊接面氧化皮的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的去除氧化皮的方式即可；本发明对冲洗冷却的其他条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的冲洗冷却的方式即可；本发明对所述清洗没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钕铁硼磁体毛坯的清洗方式即可。

本发明采用冷压焊接的方法对钕铁硼磁体进行焊接；所述冷压焊接中，钕铁硼磁体的伸出长度优选为小于或等于0.05mm，更优选为小于或等于0.03mm，最优选为0.01～0.02mm；本发明在冷压焊接中，根据钕铁硼磁体晶粒尺寸的不同，对焊接压力进行适应性调整，当待焊接的钕铁硼磁体晶粒尺寸小于或等于5μm，所述冷压焊接的压力优选为500～700MPa，更优选为550～650MPa；当待焊接的钕铁硼磁体晶粒尺寸为5～8μm，所述冷压焊接的压力优选为700～870MPa，更优选为750～820MPa；当待焊接的钕铁硼磁体晶粒尺寸大于等于8μm，所述冷压焊接的压力优选为870～1100MPa，更优选为920～1050MPa；所述冷压焊接的顶锻次数优选为4～10次，更优选为5～8次，最优选为5～6次。

本发明对所述钕铁硼磁体没有特别限制，以本领域人员熟知的常规钕铁硼磁体即可，本发明优选为烧结钕铁硼磁体。本发明对所述冷压焊接的设备没有特别限制，以本领域技术人员熟知的冷压焊接设备即可，本发明优选为XL-3A台式冷压焊机。

本发明对所述冷压焊接的其他具体步骤没有特别限制，以本领域技术人员熟知的冷压焊接步骤即可，本发明优选具体按照以下步骤进行：

1、首先对冷压焊机进行检查，试验一下所有的活动零件是否移动灵活，并将机器上多余的油脂擦干净，再对冷压焊机进行装模、走模、调缝等操作。

2、然后将两个已经去除氧化皮的圆柱型钕铁硼磁体毛坯放入模具内，卡到台式冷压焊机操作台上，调整好平行度和垂直度，确保两个毛坯的圆面紧密啮合，开启冷压焊机，调整伸出长度，并进行顶锻操作。

3、最后将钕铁硼磁体从模具中取出，清除废边后，得到焊接好的磁体。

本发明对上述步骤中的具体操作没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况或产品需要进行调整即可。

本发明经过上述过程，得到焊接好的钕铁硼磁体后，对其性能进行检测，磁性能的具体测试方法为：将磁铁卡在内圆切片机内，切出一个长度为10mm左右的磁体(包含上述焊接的焊缝部分)，将样品放在大块稀土永磁测量装置内，读取退磁曲线，获得磁性能数据。磁体力学性能测试方法：将原磁体与焊接成品通过拉伸试验机和冲压试验机，对拉伸力和冲压力进行测试，实验结果表明，使用本发明提供的焊接方法，得到的钕铁硼磁体，其磁体剩磁为12.74kGs，矫顽力为14.98koe；磁体的抗拉强度为115Mpa，抗压强度为583Mpa，并且断裂时不是沿焊缝断裂；相比较焊接前的磁体性能和力学性能，焊接前磁体的剩磁为13.13kGs，矫顽力为15.31koe，焊接前磁体的抗拉强度为117Mpa，抗压强度为600Mpa，焊接后磁体的剩磁降低3％，矫顽力降低2.1％，原磁体与焊接成品能够承受的拉伸力与冲压力相差不超过3％，即焊缝的强度大于等于钕铁硼磁体强度的97％，符合相关《焊接工艺评定》中的标准。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供一种钕铁硼磁体的焊接方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

首先取两个D6.5mm*25mm的晶粒尺寸为5μm钕铁硼磁体毛坯，将毛坯放在磨床上。去掉圆柱两边的氧化皮，同时用水冲洗冷却。

然后调整好台式冷压焊机，再将毛坯清洗干净后，放入模具中，卡到台式冷压焊机上，调整好平行度和垂直度，确保两个毛坯的圆面紧密啮合，开启冷压焊机，设置压力为500MPa，调整伸出长度为0.02mm，连续顶锻操作4次，得到焊接成功的钕铁硼磁体。

最后，取出上述步骤得到的钕铁硼磁体，按要求测试磁性能及拉伸，压缩性能，测试结果表明，焊接后磁体剩磁为12.74kGs，矫顽力为14.98koe；焊接后磁体的抗拉强度为115Mpa，抗压强度为583Mpa，并且断裂时不是沿焊缝断裂。

相比较焊接前的磁体性能和力学性能，焊接前磁体的剩磁为13.13kGs，矫顽力为15.31koe，焊接前磁体的抗拉强度为117Mpa，抗压强度为600Mpa，焊接后磁体的剩磁降低3％，矫顽力降低2.1％，焊缝的强度大于等于钕铁硼磁体强度的97％，符合相关《焊接工艺评定》中的标准。

实施例2

首先取两个D23.5mm*35mm的晶粒尺寸为7μm钕铁硼磁体毛坯，将毛坯放在磨床上。去掉圆柱两边的氧化皮，同时用水冲洗冷却。

然后调整好台式冷压焊机，再将毛坯清洗干净后，放入模具中，卡到台式冷压焊机上，调整好平行度和垂直度，确保两个毛坯的圆面紧密啮合，开启冷压焊机，设置压力为800MPa，调整伸出长度为0.02mm，连续顶锻操作6次，得到焊接成功的钕铁硼磁体。

最后，取出上述步骤得到的钕铁硼磁体，按要求测试磁性能及拉伸，压缩性能，测试结果表明，焊接后磁体剩磁为13.04kGs，矫顽力为17.01koe；焊接后磁体的抗拉强度为99Mpa，抗压强度为890Mpa，并且断裂时不是沿焊缝断裂。

相比较焊接前的磁体性能和力学性能，焊接前磁体的剩磁为13.28kGs，矫顽力为18.07koe，焊接前磁体的抗拉强度为103Mpa，抗压强度为910Mpa，焊接后磁体的剩磁降低2％，矫顽力降低3.1％，焊缝的强度大于等于钕铁硼磁体强度的97％，符合相关《焊接工艺评定》中的标准。

实施例3

首先取两个D35.5mm*40mm的晶粒尺寸为9μm钕铁硼磁体毛坯，将毛坯放在磨床上。去掉圆柱两边的氧化皮，同时用水冲洗冷却。

然后调整好台式冷压焊机，再将毛坯清洗干净后，放入模具中，卡到台式冷压焊机上，调整好平行度和垂直度，确保两个毛坯的圆面紧密啮合，开启冷压焊机，设置压力为950MPa，调整伸出长度为0.04mm，连续顶锻操作5次，得到焊接成功的钕铁硼磁体。

最后，取出上述步骤得到的钕铁硼磁体，按要求测试磁性能及拉伸，压缩性能，测试结果表明，焊接后磁体剩磁为12.40kGs，矫顽力为13.50koe；焊接后磁体的抗拉强度为115Mpa，抗压强度为1030Mpa，并且断裂时不是沿焊缝断裂。

相比较焊接前的磁体性能和力学性能，焊接前磁体的剩磁为12.55kGs，矫顽力为13.88koe，焊接前磁体的抗拉强度为135Mpa，抗压强度为1055Mpa，焊接后磁体的剩磁降低1.2％，矫顽力降低3％，焊缝的强度大于等于钕铁硼磁体强度的97％，符合相关《焊接工艺评定》中的标准。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种钕铁硼磁体的焊接方法，其特征在于，采用冷压焊接的方法对钕铁硼磁体进行焊接；

所述冷压焊接中，钕铁硼磁体的伸出长度小于等于0.05mm；

所述钕铁硼磁体晶粒尺寸小于等于5μm，所述冷压焊接的压力为500～700MPa。

2.一种钕铁硼磁体的焊接方法，其特征在于，采用冷压焊接的方法对钕铁硼磁体进行焊接；

所述冷压焊接中，钕铁硼磁体的伸出长度小于等于0.05mm；

所述钕铁硼磁体晶粒尺寸为5～8μm，所述冷压焊接的压力为700～870MPa。

3.一种钕铁硼磁体的焊接方法，其特征在于，采用冷压焊接的方法对钕铁硼磁体进行焊接；

所述冷压焊接中，钕铁硼磁体的伸出长度小于等于0.05mm；

所述钕铁硼磁体晶粒尺寸大于等于8μm，所述冷压焊接的压力为870～1100MPa。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的焊接方法，其特征在于，所述冷压焊接中，钕铁硼磁体的伸出长度为0.01～0.02mm。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的焊接方法，其特征在于，所述冷压焊接的顶锻次数为4～10次。

6.根据权利要求1～3任意一项所述的焊接方法，其特征在于，所述冷压焊接的顶锻次数为4～7次。

7.根据权利要求1～3任意一项所述的焊接方法，其特征在于，所述钕铁硼磁体为烧结钕铁硼磁体。

8.根据权利要求1～3任意一项所述的焊接方法，其特征在于，所述钕铁硼磁体的焊接面不含有氧化皮。

9.一种钕铁硼磁体，其特征在于，由权利要求1～8任意一项所述的焊接方法得到。