CN104157388A - 环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，该磁石采用以下原子分子式的永磁材料：(Nd1-x-yGdxPry)a(Fe1-zZrz)100-a-b-cBbSic，其中x＝0.27-0.33，y＝0.15-0.18，z＝0.1-0.12，a＝27-31，b＝4.5-5，c＝1-3，该方法包括如下步骤：(1)制粉；(2)制坯；(3)烧结。本发明制备的磁石，其材料采用Gd和Pr替代部分Nd，以提高磁体的矫顽力，材料中添加Zr和Si，提高磁体的磁能积，在制坯过程中保证磁石呈极异方内径配向，提高磁石在电机中的磁性能。
Description
所属技术领域
本发明涉环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法。
背景技术
磁性材料与人们的生活息息相关，它是各种电子、机电产品的主要配套产品，无论是家电产品还是工业类产品，如计算机、通讯设备、汽车以及国防工业等均离不开磁性材料。在磁性材料中，磁化曲线随晶轴方向的不同而有所差别，即磁性随晶轴方向显示各向异性，这个现象称为磁晶各向异性。其中磁晶各向异性常数大的材料也常称为具有极异方性，适合作永磁材料。
具有极异方性钕铁硼永磁体被广泛应用于直流电机的转子中。近年来这类少杰铁氧体的研究和新产品的开发，无论在高能积、高矫顽力、热稳定性和可靠性、以及耐蚀性镀层等方面都取得了较大的成绩，但是还满足不了发展的需求。
发明内容
本发明提供环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，使用该方法制备的磁石，具有较高的矫顽力、磁能积。
为了实现上述目的，本发明提供一种环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，该磁石采用以下原子分子式的永磁材料：(Nd1-x-yGdxPry)a(Fe1-zZrz)100-a-b-cBbSic，其中x＝0.27-0.33，y＝0.15-0.18，z＝0.1-0.12，a＝27-31，b＝4.5-5，c＝1-3，该方法包括如下步骤：
(1)制粉
按配比称取原料，将称取后的原料混合后氩气气氛下于进行熔化，精炼，冷却，浇注，得到稀土永磁合金锭；
将上述稀土永磁合金锭经过加入氢碎炉的反应釜抽真空后，冲入氢气进行氢破碎脱氢处理冷却至室温后，将料从反应釜取出装入中碎罐，同时给中碎罐通入氮气密封，随后将钕铁硼粗粉搅拌均匀，将搅拌后的粗粉在气流磨粉碎成5-10μm的磁粉；
(2)制坯
在氩气保护氛围，在氩气氛中，将上述磁粉填入具有环状模穴空间的模具组后，模具组以轴向将磁粉一体冲压成型为环状胚体，并且在冲压的同时，将环状模穴空间内的磁粉进行配向；所述的配向是在环状模穴空间中心位置的模条上施予轴向电流，使模条上产生与磁石极数相同数量垂直磁场，且相邻的两极构成一磁回路，该多极磁场即可对构成环状胚体的磁粉形成异方性配向作用，进而使磁粉的配向形成与模具组的冲压方向为垂直方向的径向，令环状胚体在一体冲压成型的过程中，其磁粉具有多极的异方性径向配向同时在2.5-3T的磁场下进行取向，制得密度为3.7-3.95g/cm3的毛坯；
(3)烧结
将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先以5-10℃/min升温至700-800℃，保温2-3h，然后以10-15℃/min升温至1000-1030℃烧结4-5h；
随后进行三段匀速降温：第一个降温阶段，降温速度为4-7℃/分钟，在降温至870-890℃时回火处理2-4小时；在第二个降温阶段，降温速度保持在12-15℃/分钟，降温至650-680℃时回火处理2-4小时；在第三个降温阶段，采用风冷降温至环境温度。
本发明制备的磁石，其材料采用Gd和Pr替代部分Nd，以提高磁体的矫顽力，材料中添加Zr和Si，提高磁体的磁能积，在制坯过程中保证磁石呈极异方内径配向，提高磁石在电机中的磁性能。
具体实施方式
实施例一
本实施例的磁石采用以下原子分子式的永磁材料：(Nd0.58Gd0.27Pr0.15)27(Fe0.9Zr0.1)70.5B1.5Si1。
按配比称取原料，将称取后的原料混合后氩气气氛下于进行熔化，精炼，冷却，浇注，得到稀土永磁合金锭。
将上述稀土永磁合金锭经过加入氢碎炉的反应釜抽真空后，冲入氢气进行氢破碎脱氢处理冷却至室温后，将料从反应釜取出装入中碎罐，同时给中碎罐通入氮气密封，随后将钕铁硼粗粉搅拌均匀，将搅拌后的粗粉在气流磨粉碎成5-10μm的磁粉。
在氩气保护氛围，在氩气氛中，将上述磁粉填入具有环状模穴空间的模具组后，模具组以轴向将磁粉一体冲压成型为环状胚体，并且在冲压的同时，将环状模穴空间内的磁粉进行配向；所述的配向是在环状模穴空间中心位置的模条上施予轴向电流，使模条上产生与磁石极数相同数量垂直磁场，且相邻的两极构成一磁回路，该多极磁场即可对构成环状胚体的磁粉形成异方性配向作用，进而使磁粉的配向形成与模具组的冲压方向为垂直方向的径向，令环状胚体在一体冲压成型的过程中，其磁粉具有多极的异方性径向配向同时在2.5T的磁场下进行取向，制得密度为3.7g/cm3的毛坯。
将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先以5℃/min升温至700℃，保温3h，然后以10℃/min升温至1000℃烧结5h。
随后进行三段匀速降温：第一个降温阶段，降温速度为4℃/分钟，在降温至870℃时回火处理4小时；在第二个降温阶段，降温速度保持在12℃/分钟，降温至650℃时回火处理4小时；在第三个降温阶段，采用风冷降温至环境温度。
实施例二
本实施例的磁石采用以下原子分子式的永磁材料：(Nd0.49Gd0.33Pr0.18)31(Fe0.88Zr0.12)61B5Si3。
按配比称取原料，将称取后的原料混合后氩气气氛下于进行熔化，精炼，冷却，浇注，得到稀土永磁合金锭。
将上述稀土永磁合金锭经过加入氢碎炉的反应釜抽真空后，冲入氢气进行氢破碎脱氢处理冷却至室温后，将料从反应釜取出装入中碎罐，同时给中碎罐通入氮气密封，随后将钕铁硼粗粉搅拌均匀，将搅拌后的粗粉在气流磨粉碎成5-10μm的磁粉。
在氩气保护氛围，在氩气氛中，将上述磁粉填入具有环状模穴空间的模具组后，模具组以轴向将磁粉一体冲压成型为环状胚体，并且在冲压的同时，将环状模穴空间内的磁粉进行配向；所述的配向是在环状模穴空间中心位置的模条上施予轴向电流，使模条上产生与磁石极数相同数量垂直磁场，且相邻的两极构成一磁回路，该多极磁场即可对构成环状胚体的磁粉形成异方性配向作用，进而使磁粉的配向形成与模具组的冲压方向为垂直方向的径向，令环状胚体在一体冲压成型的过程中，其磁粉具有多极的异方性径向配向同时在3T的磁场下进行取向，制得密度为3.95g/cm3的毛坯。
将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先以10℃/min升温至800℃，保温2h，然后以15℃/min升温至1030℃烧结4h。
随后进行三段匀速降温：第一个降温阶段，降温速度为7℃/分钟，在降温至890℃时回火处理2小时；在第二个降温阶段，降温速度保持在15℃/分钟，降温至680℃时回火处理2小时；在第三个降温阶段，采用风冷降温至环境温度。
比较例
按照分子式(Pr40Nd460)11.75Fe43B6.2的配比将原料金属感应炉中熔化，熔化后在1550℃精炼30分钟，然后冷却浇铸成一定重量和形状的合金锭。将得到的合金锭带置于破碎机中，在氩气的保护下，经过破碎，并过40目筛；将筛分后的粉末再在氩气保护下，经600℃～700℃条件下热处理10分钟，即可得到最终的磁粉。利用磁场压机，将中混合均匀的粉末在1.7T的磁场下取向成型，再经过冷等静压，压力为200MPa，得到密度为4.68g/cm3的压坯；将成型压坯置于真空烧结炉中，在1075℃烧结保温3小时，在890℃一级回火保温2小时，在560℃二级回火保温3小时，获得烧结磁石环。
对相同形状和尺寸的实施例1-2及比较例的永磁磁环进行磁性能测试，在45℃进行测试，测量最大磁能积(BH)max和矫顽力。测试结果显示：实施例1-2的最大磁能积相对比较例提高20-25％，矫顽力相对比较例提高33％以上。
Claims (1)
1.一种环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，该磁石采用以下原子分子式的永磁材料：(Nd1-x-yGdxPry)a(Fe1-zZrz)100-a-b-cBbSic，其中x＝0.27-0.33，y＝0.15-0.18，z＝0.1-0.12，a＝27-31，b＝4.5-5，c＝1-3，该方法包括如下步骤：
(1)制粉
按配比称取原料，将称取后的原料混合后氩气气氛下于进行熔化，精炼，冷却，浇注，得到稀土永磁合金锭；
将上述稀土永磁合金锭经过加入氢碎炉的反应釜抽真空后，冲入氢气进行氢破碎脱氢处理冷却至室温后，将料从反应釜取出装入中碎罐，同时给中碎罐通入氮气密封，随后将钕铁硼粗粉搅拌均匀，将搅拌后的粗粉在气流磨粉碎成5-10μm的磁粉；
(2)制坯
在氩气保护氛围，在氩气氛中，将上述磁粉填入具有环状模穴空间的模具组后，模具组以轴向将磁粉一体冲压成型为环状胚体，并且在冲压的同时，将环状模穴空间内的磁粉进行配向；所述的配向是在环状模穴空间中心位置的模条上施予轴向电流，使模条上产生与磁石极数相同数量垂直磁场，且相邻的两极构成一磁回路，该多极磁场即可对构成环状胚体的磁粉形成异方性配向作用，进而使磁粉的配向形成与模具组的冲压方向为垂直方向的径向，令环状胚体在一体冲压成型的过程中，其磁粉具有多极的异方性径向配向同时在2.5-3T的磁场下进行取向，制得密度为3.7-3.95g/cm3的毛坯；
(3)烧结
将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先以5-10℃/min升温至700-800℃，保温2-3h，然后以10-15℃/min升温至1000-1030℃烧结4-5h；
随后进行三段匀速降温：第一个降温阶段，降温速度为4-7℃/分钟，在降温至870-890℃时回火处理2-4小时；在第二个降温阶段，降温速度保持在12-15℃/分钟，降温至650-680℃时回火处理2-4小时；在第三个降温阶段，采用风冷降温至环境温度。
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|---|---|
| CN (1) | CN104157388A (zh) |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN104821694A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-05 | 南通保来利轴承有限公司 | 一种电机用稀土永磁体的制备方法 |
| CN106100255A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-09 | 无锡新大力电机有限公司 | 一种电机用稀土永磁体的制备方法 |
| CN106887293A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-06-23 | 钢铁研究总院 | 一种高性能辐向取向稀土永磁管及其热变形成型方法 |
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2014
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| CN106100255A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-09 | 无锡新大力电机有限公司 | 一种电机用稀土永磁体的制备方法 |
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