CN104124051A - 一种提高磁体取向度的成型方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高磁体取向度的成型方法，其包括将原料磁体制成磁体粉末的步骤一、将磁体粉末装入模腔通过极头取向并且压头压制得到取向压坯的步骤二以及将压坯置入真空烧结炉内烧结获得烧结磁体的步骤三，在进行步骤二的过程中，向模腔内的磁体粉末施加超声波使磁体粉末在压型时有震动。本发明还提供了一种用于实现上述提高磁体取向度的成型方法的装置。本发明在钕铁硼微粉成型磁场取向时，加入了超声波使微粉震动且处于悬浮状态，这样就使得微粉取向时，颗粒之间的弱磁吸力团聚和转动阻力大大减小，从而提高磁体的取向度，生产高性能磁体。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高磁体取向度的成型方法及成型装置。
背景技术
烧结钕铁硼磁体是迄今为止磁性最强的永磁材料，它被广泛的应用于电子、机电、仪表和医疗等诸多领域，是当今世界上发展最快，市场前景最好的永磁材料。随着使用量的逐年增加，以及世界各国对节能环保问题的关注，设备向小型和微型化发展，这样也就要求磁体体积不断的减小，为满足使用功能，就必须生产高剩磁和高磁能积的磁体。
钕铁硼磁体材料的主要磁性能指标是剩磁Br、矫顽力Hc（内禀矫顽力Hcj和磁感矫顽力Hcb）、磁能积（BH）max和居里温度Tc。永磁材料的研究者和生产者的主要任务就是最大限度地挖掘材料的潜力，提高永磁材料的剩磁Br、矫顽力Hc、磁能积（BH）max和居里温度Tc。
烧结钕铁硼磁体剩磁Br以及磁能积（BH）max主要由：主相体积数、取向度和相对密度等来决定。目前提高取向度方法：一、微粉颗粒的单晶和单筹等。二、改变磁场，如提高磁场强度、提供震动磁场等。三、减小微粉颗粒取向阻力，如改善微粉颗粒形状、微粉中添加润滑剂等等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高烧结钕铁硼微粉取向度的成型方法及装置。
本发明提供了一种提高磁体取向度的成型方法，包括将原料磁体制成磁体粉末的步骤一、将磁体粉末装入模腔通过极头取向并且压头压制得到取向压坯的步骤二以及将压坯置入真空烧结炉内烧结获得烧结磁体的步骤三，在进行步骤二的过程中，向模腔内的磁体粉末施加超声波使磁体粉末在取向及压制过程时有震动。
所述超声波频率15-35kHz。理论上频率越高，相对力度越小，而频率越低则反之，超声波的常用频率在10-60kHz之间，本发明经实验证明声波频率位于15-35kHz ，更佳的位于20-35kHz范围时，微粉振动幅度最为合适于取向。
所述步骤一磁体粉末粒径1-5μm。
所述步骤二取向磁场1.5-2.5T。
本发明中所述原料磁体可以为钕铁硼速凝薄片，其可购自如安徽大地熊新材料股份有限公司、安徽包钢稀土永磁合金制造有限责任公司等专业的钕铁硼速凝薄片生产企业，或者其也可通过常规的钕铁硼速凝薄片制备工艺如在真空感应熔炼炉中熔炼得到，本发明以安徽包钢稀土永磁合金制造有限责任公司生产的牌号为N48、成分为：Nd31.5Fe66.42Col.0B1.08（质量百分含量）的钕铁硼薄片为例。
本发明对铸锭及废旧磁体回收生产的钕铁硼磁体的微粉也是适用的。
本发明还提供了一种用于实现上述提高磁体取向度的成型方法的装置，其包括压机极头和压头机构，所述压机极头的内侧面设有模框导磁板，所述压头机构包括上压头机构和下压头机构且其均由相互连接的压头和模柄构成，所述模框导磁板与压头机构围成用于放置磁体粉末的模腔，所述下模柄的内部设有超声波传输导管，所述超声波传输导管的一端为超声波输入端，另一端位于模腔内且连接有用于传输超声波至磁体粉末的超声波震板。
所述超声波震板可以为无磁性材料制作的薄片如为无磁薄钢片等。
本发明的提高烧结钕铁硼微粉取向度的方法，具体包括以下工序 ：
a、将成型压坯所用的钕铁硼微粉加入模腔中；
b、下压头带动微粉向极头中心下行，同时由附图的超声波传输导管传输至无磁薄钢片再给微粉输入超声波能量，微粉产生震动；
c、微粉处于极头中心时，压模两边的极头通入取向磁场，同时保持微粉超声波震动；
d、模具上下压头开始压合时，微粉超声波震动和取向场同时保持；
e、压合完成后，超声波震动停止，然后压模两边的极头取向磁场换向，开始退磁；
f、退磁结束后，保压脱模，得到初压毛坯。
本发明在磁粉向极头中心下行及压机两边的极头通入取向磁场时，由下模压头给磁粉输入超声波，使钕铁硼微粉在模具的型腔中产生震动。钕铁硼微粉随超声波产生的震动，能够消除钕铁硼微粉的弱磁团聚现象，并能够让钕铁硼微粉在模具的型腔中处于悬浮状态，这样就使得微粉取向时，颗粒之间的弱磁吸力和转动阻力大大减小，从而提高磁体的取向度。因为取向时微粉的震动，接近取向极头微粉聚集现象削弱，压坯各部分磁性能一致性更佳；同时粉末在模具腔中填装密度更均 匀，使得压型后的初压密度更均匀，烧结出的毛坯形位公差更好，减小毛坯磨削量，节约了成本。
本发明在钕铁硼微粉成型磁场取向时，加入了超声波使微粉震动且处于悬浮状态，这样就使得微粉取向时，颗粒之间的弱磁吸力团聚和转动阻力大大减小，从而提高磁体的取向度，生产高性能磁体。
附图说明
图1为本发明提高磁体取向度的成型装置结构示意图。
图中：1、超声波传输导管；2、下模柄；21、下压头；3、压机极头；4、模框导磁板；5、无磁薄钢片；6、磁体粉末；7、上模柄；71、上压头。
具体实施方式
下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
如图1所示，本发明的用于提高磁体取向度的成型装置，包括压机极头3和压头机构，压机极头3的内侧面设有模框导磁板4，所述压头机构包括上压头机构和下压头机构且其均由相互连接的压头和模柄构成，所述模框导磁板4与压头机构围成用于放置磁体粉末6的模腔，下模柄2的内部设有超声波传输导管，所述超声波传输导管的一端为超声波输入端，另一端位于模腔内且连接有用于传输超声波至磁体粉末的无磁薄钢片5。
超声波传输导管1和传输能量至微粉的无磁薄钢片5是连接在一起的，传输能量至微粉的无磁薄钢片5的边缘与下压头机构的压头边缘以点连接或者线连接如通过点焊连接在一起，而整个大面不连接，以便无磁薄钢片5震动传输能量；超声波传输导管1从下压头机构的中心孔中有间隙的穿过；压机极头3提供取向磁场，通过模框导磁板4，对磁体粉末6取向；上压头机构和下压头机构组件对压，完成微粉压制成坯料。
实施例1
a、首先将成分为N48：Nd31.5Fe66.42Col.0B1.08（质量百分含量）的钕铁硼薄片，采用氢爆法破碎-气流磨粉碎工艺，制成平均粒径3微米的微粉，装入模腔；
b、向模腔内加15 kHz声波，在强度为2.0T磁场中取向并压制成型得到压坯；
c、接着将压坯置入真空烧结炉内，烧结固熔和一、二级回火，即获得烧结磁体。所制备磁体的平均各项磁性能指标及密度如表1中所述。
对比例1
a、将成分为N48：Nd31.5Fe66.42Col.0B1.08（质量百分含量）的合金薄片，采用氢爆法破碎-气流磨粉碎工艺，将薄片制成平均粒径3微米的微粉，装入模腔。
b、按现行的常规方式，即不加微粉超声波震动，然后将粉末在2.0T的磁场中取向并压制成型；
c、接着将压坯置入高真空烧结炉内，同实施例1一样工艺，烧结固熔和一、二级回火，即获得烧结磁体。所制备磁体的平均各项磁性能指标及密度如表1中所述。
表1
| 剩磁（kGS） | 矫顽力（KOe） | 磁能积（MGOe） | 密度（g/cm） | |
| 实施例1 | 14.14 | 13.08 | 48.65 | 7.56 |
| 对比例1 | 13.90 | 13.10 | 46.89. | 7.55 |
以上结果说明对于成分相同的烧结钕铁硼磁体而言，采用本发明加入了超声波磁粉震动取向后，剩磁和磁能积有明显的提高，此外两种磁体的矫顽力基本相当。
实施例2
a、首先将成分为N48：Nd31.5Fe66.42Col.0B1.08（质量百分含量）的钕铁硼薄片，采用氢爆法破碎-气流磨粉碎工艺制成平均粒径3微米的微粉，装入模腔，按本发明的具体实施方式成型。
b、向模腔内加20 kHz声波，在强度为2.0T磁场中取向并压制成型得到压坯；
c、接着将压坯置入高真空烧结炉内，同实施例1一样工艺，烧结固熔和一、二级回火，即获得烧结磁体。所制备磁体的平均各项磁性能指标及密度如表2中所述。
表2
| 剩磁（kGS） | 矫顽力（KOe） | 磁能积（MGOe） | 密度（g/cm） | |
| 实施例2 | 14.18 | 13.02 | 48.82 | 7.57 |
| 对比例1 | 13.90 | 13.10 | 46.89 | 7.56 |
以上结果说明对于成分相同的烧结钕铁硼磁体而言，采用本发明加入了超声波磁粉震动取向后，剩磁和磁能积有了较明显的提高，此外两种磁体的矫顽力基本相当。
实施例3
a、首先将成分为N48：Nd31.5Fe66.42Col.0B1.08（质量百分含量）的钕铁硼薄片，采用氢爆法破碎-气流磨粉碎工艺，制成平均粒径3微米的微粉，装入模腔，按本发明的具体实施方式成型。
b、向模腔内加35kHz声波，在强度为2.0T磁场中取向并压制成型得到压坯；
c、接着将压坯置入真空烧结炉内，同实施例1一样工艺，烧结固熔和一、二级回火，即获得烧结磁体。所制备磁体的平均各项磁性能指标及密度如表3中所述。
表3
| 剩磁（kGS） | 矫顽力（KOe） | 磁能积（MGOe） | 密度（g/cm） | |
| 实施例3 | 14.12 | 13.08 | 48.60 | 7.57 |
| 对比例1 | 13.90 | 13.10 | 46.89 | 7.56 |
根据表1、表 2、表 3 中的实施例1-3和对比例1的 Br 和（BH）max指标相比较，所加声波在15-35kHz范围时，Br 和（BH）max指标均有明显提高，也就说：采用本发明中 所述的技术方案，产品磁性能指标中的Br 和（BH）max得到了显著提升。
Claims (6)
1.一种提高磁体取向度的成型方法，包括将原料磁体制成磁体粉末的步骤一、将磁体粉末装入模腔通过极头取向并且压头压制得到取向压坯的步骤二以及将压坯置入真空烧结炉内烧结获得烧结磁体的步骤三，其特征在于，在进行步骤二的过程中，向模腔内的磁体粉末施加超声波使磁体粉末在取向及压制过程时有震动。
2.如权利要求1所述提高磁体取向度的成型方法，其特征在于，所述超声波频率15-35kHz。
3.如权利要求1所述提高磁体取向度的成型方法，其特征在于，所述步骤一磁体粉末粒径1-5μm。
4.如权利要求1所述提高磁体取向度的成型方法，其特征在于，所述步骤二取向磁场1.5-2.5T。
5.一种用于实现权利要求1-4任一项所述提高磁体取向度的成型方法的装置，包括压机极头和压头机构，所述压机极头的内侧面设有模框导磁板，所述压头机构包括上压头机构和下压头机构且其均由相互连接的压头和模柄构成，所述模框导磁板与压头机构围成用于放置磁体粉末的模腔，其特征在于，所述下模柄的内部设有超声波传输导管，所述超声波传输导管的一端为超声波输入端，另一端位于模腔内且连接有用于传输超声波至磁体粉末的超声波震板。
6.如权利要求5所述装置，其特征在于，所述超声波震板为无磁薄钢片。
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