CN104493158B - 降低烧结钕铁硼磁偏角的一种制备方法及其装置 - Google Patents
降低烧结钕铁硼磁偏角的一种制备方法及其装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104493158B CN104493158B CN201410807225.8A CN201410807225A CN104493158B CN 104493158 B CN104493158 B CN 104493158B CN 201410807225 A CN201410807225 A CN 201410807225A CN 104493158 B CN104493158 B CN 104493158B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic field
- mould
- powder
- oil cylinder
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
Abstract
一种降低烧结钕铁硼磁偏角的永磁体制备方法，包括配料—熔炼—制粉—成型—烧结，在制粉过程中添加提高粉料流动性添加剂，在成型过程中提高磁场强度H，减少模具取向长度L，增大垂直磁力线方向的截面积A，将混合物的粉料放入压机成型模具内，调节模具支架上的成型模具处在线圈磁极的中心位，使压制粉料在成型取向压制过程中处于线圈磁场的中心位置，通过调整四个相关参数的综合效果，制备的烧结钕铁硼磁性材料的磁偏角由10度下降到3度，磁偏角合格材料的利用率由35%提高到60%以上，大幅度降低生产成本，提高了经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及永磁体制造方法及其装置，特别是一种降低烧结钕铁硼磁偏角的制造方法及其装置。
背景技术
烧结钕铁硼永磁材料以其优异的磁性能已广泛地应用于电机制造领域。理论上钕铁硼永磁体物理形状上的磁极轴线应该与磁体充磁后的磁极方向重合，但是由于磁体制备过程中，尤其是成型工艺和加工工艺等各种因素的影响，实际上磁体物理形状上的磁极轴线与磁体充磁后的磁极方向存在夹角，此夹角为磁偏角φ。由于磁偏角的存在使磁体非磁化方向产生磁场，形成杂散磁场，降低了永磁体的磁性能，因而影响了电机的精度。
随着电机精度要求越来越高，要求所采用的永磁材料的磁偏角要求小于3°。目前磁性材料生产厂家为达到磁偏角小于3°的要求，针对充磁产品，只有通过全检的方式挑出磁力线均匀、磁偏角小的部分进行加工，增加了加工废料量，材料利用率仅有30～40%，远低于普通产品60%的材料利用率，生产成本大幅提高。而针对不充磁发货的产品，许多企业无法生产控制确保磁偏角在3°以内。CN101447273A提出一种克服永磁体磁偏角的方法和装置，该方法利用其装置对已烧结永磁体的两个磁场取向面进行机械加工，使磁场取向面与磁场取向磁力线垂直，这种方法和装置仅用机械切割永磁体，造成磁体性能破坏，对降低磁体磁偏角没实质性改进。
发明内容
本发明专利针对上述技术现状而提供一种降低烧结钕铁硼磁偏角的永磁体制备方法和装置。
一种降低烧结钕铁硼磁偏角的永磁体制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：将原料按配方比例配制；
（2）熔炼：将配制好的原料装入真空感应炉中，将感应炉抽真空≤5Pa，加热熔炼至炉内原料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后速凝浇铸，然后关闭加热电源，待铸片温度低于40℃出炉；
（3）制粉：将上述铸片放入氢碎炉中进行氢破，控制氢破粉氧含量≤1000PPM，经气流磨机制粉，粉末粒度控制在2.5～5.0μm，然后按每公斤粉料添加1～2ml添加剂和2～5ml航空汽油，经过60～120min搅拌；
（4）成型：将上述混好的粉料称重放入成型压机的模具内，通过调节模具支架调节上下压头和模具处在磁场的中心位置，使粉料在取向压制的过程中处于磁场的中心位置；使松装粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头圆心连接线所在水平面S2之间距离D≤10mm，成型模具沿磁场取向方向长度L≤150mm，且成型模具腔体垂直磁场方向的截面需在压机极头面积范围之内，施加磁场强度H≥2.0T的磁场取向、压制成型，退磁后取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压150～200MPa，保压1～3min后取出制成的生坯；
（5）烧结：将上述成型生坯装入料盒内，放入真空烧结炉内烧结，在1000～1100℃下烧结3.5～5.0h后，即制成钕铁硼磁体毛坯料；
为了降低烧结钕铁硼磁偏角，实施取向压制成型工艺，必须对现有取向压制成型机进行结构改进，本发明提出一种结构改进的取向压制成型装置。
一种降低烧结钕铁硼磁偏角的装置，它包括线圈、极头、上下压制油缸，以及设在所述极头与上下压制油缸中间的成型模具，上下压制油缸活塞的相对应端分别从成型模具上下两端伸入成型模具腔内滑动，所述成型模具下端连接一模具支架，在所述模具支架下端的支撑面连接一由调节油缸支撑的调节活塞。
所述模具支架由下支撑面、上支撑面，连接固定上、下支撑面的中间支撑杆组成，上支撑面为支撑成型模具的接触面，上下支撑面的中间为通过下压制油缸活塞的圆筒面，下支撑面的下端面与调节油缸活塞相固接。所述下支撑面中间滑动穿过下压制油缸活塞。下压制油缸活塞滑动穿过所述调节油缸活塞内。
所述模具支架也可用步进电机带动升降。
本发明专利的有益效果是：本发明在不改变烧结钕铁硼的原有配方的前提下，通过改进压制成型工艺：提高磁场强度H，减小模具取向长度L，增大垂直磁力线方向的截面积A，调节松装粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头圆心连接线所在水平面S2之间距离D。提高磁场强度H和参数L、A、D配合使用，使模具中松散的粉末处于磁场中心区且对称分布。1）如果仅提高磁场强度，增大单畴颗粒转动的力矩，使易磁化轴平行于磁场方向的能力增强，但若取向磁场和被充磁体的轴线并不完全平行，即模具没有处于磁场中心位置，将会造成易磁化轴与磁体轴方向不一致，无法达到减小磁偏角，提高材料利用率的目的；2）如果仅调整参数L、A、D，使模具处于磁场中心位置，不增强磁场强度，粉末颗粒转动的力矩不够大，不足以克服颗粒转动时的摩擦阻力，也无法达到减小磁偏角，提高材料利用率的目的。3）当在强磁场中，减小模具取向长度L，增大垂直磁力线方向的截面积A，调节松装粉料沿N磁场取向方向的中心线所在水平面S1与磁场两极头圆心连接线所在水平面S2之间距离D，在压机缓慢压制磁场过程，始终保持D≤10mm，L≤150mm，磁场强度H≥2.0T，H、L、A、D四个工艺参数相互配合使用后，单畴颗粒获得了足够大的转动能量，并保证模腔中的松装粉料处于磁场中心最好场区内, 磁力线密度一致，分布对称，即可达到减小磁偏角，提高成型材料利用率目的。
另外，在制粉时添加了主要成份为硅油和硼酸三丁酯的脂类添加剂，主要改善粉料静电场，降低电位差，减小粉料颗粒间静电力和摩擦阻力，从而提高粉料颗粒的流动性，有利于相同磁场强度下磁粉易磁化轴的旋转。
采用本发明所述的方法制备的烧结钕铁硼磁性材料，磁偏角由8度下降到3度左右，磁偏角合格状态下的材料利用率由35%提升到60%以上，大幅降低生产成本，提高经济效益。
附图说明
图1本发明的实施例的磁场取向成型机参数调节示意图。
图2本发明对比例磁场取向成型机示意图。
具体实施方式
实施例1
成品规格为20mm×4mm×9mm↓(取向方向)，牌号N40产品的生产过程。
配料：按照以下成份配比重量配料，镨钕合金30.2%重量、钆2.0%重量、硼1.03%重量、铝0.64%重量、锆0.3%重量、铜0.02%重量、余量为铁及其他杂质，其中镨钕合金中，镨占25%重量，钕占75%重量，硼以BFe合金状态加入，硼含量为19%，铁含量为81%；钆以GdFe合金状态加入，钆含量为75%，铁含量为25%。
熔炼：将配制好的原料装入真空感应炉中，将感应炉抽真空4.5～5Pa，加热熔炼至炉内原料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后速凝浇铸，然后关闭加热电源，待铸片温度下降到30～35℃出炉；
制粉：将上述铸片放入氢碎炉中进行氢破，控制氢破粉氧含量850～900PPM，经气流磨机制粉，粉末粒度控制在2.9μm，然后按每公斤粉料添加1.5ml添加剂和5ml航空汽油，经过100min搅拌；
成型：参看图1所示，调整磁场的极头1之间距离，将模具4放在模具支架6的上支撑面62上，模具4沿磁场取向方向长度L为138.7mm，模具4腔体垂直磁场方向的截面积A为6024.3mm2，极头1小端面直径φ为200mm，启动下压制油缸7，下压制油缸活塞8向上运动，带动下压头5插入模具下方，形成一个模腔。
根据模腔尺寸以及松装粉料密度，计算松装磁粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头1圆心连接线所在水平面S2之间距离D。启动调节油缸11，由调节活塞推动模具支架6的下支撑面61运动，带动模具支架6的上支撑面62细调上下移动，使D控制在4～6mm之内。
将上述磁粉料3称重放入成型压机的模具4内，上压制油缸10启动，上压制活塞9带着上压头2向下运动，在磁场强度为2.5T的磁场中压制成型。退磁后，上压制活塞9复位，下压制油缸7动作，下压制油缸活塞8带动下压头5向上运动，将压制成型的磁体顶出模腔，取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压180MPa，保压1min后取出制成的生坯。同批生坯取向压制成型后，调节油缸活塞60带动模具支架6的下支撑面61复位。
烧结：将上述成型生坯装入料盒内，放入真空烧结炉内烧结，在1060℃下烧结4.5h后，即制成钕铁硼磁体毛坯料；毛坯规格尺寸67mm×63.5mm×20.5mm↓，1个毛坯可加工90片成品。
对比例1
成品规格为20mm×4mm×9mm↓(取向方向)，牌号N40产品的生产过程。
配料：按实施例1的原料比例配制原料，镨钕合金30.2%重量、钆2.0%重量、硼元素1.03%重量、铝0.64%重量、锆0.3%重量、铜0.02%重量、余量为铁及其他杂质，其中镨钕合金中，镨占25%重量，钕占75%重量，硼元素以BFe合金状态加入，硼含量为19%，铁含量为81%；钆元素以GdFe合金状态加入，钆含量为75%，铁含量为25%。
熔炼：将配制好的原料装入真空感应炉中，将感应炉抽真空4.5～5.0Pa，加热熔炼至炉内原料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后速凝浇铸，然后关闭加热电源，待铸片温度下降到30～35℃出炉；
制粉：将上述铸片放入氢碎炉中进行氢破，控制氢破粉氧含量850～900PPM，经气流磨机制粉，粉末粒度控制在2.9μm，然后按每公斤粉料添加5ml航空汽油，经过100min搅拌；
成型：参看图2所示，调整磁场的极头1之间距离，将模具4放在模具支架6的上支撑面62上，模具4沿磁场取向方向长度L为177.9mm，模具4腔体垂直磁场方向的截面积A为4032.1mm2，极头1小端直径φ为200mm。启动下压制油缸7，下压制油缸活塞8向上运动，带动下压头5插入模具下方，形成一个模腔。
将上述混好的粉料3称重放入图2所示成型压机的模具4内，上压制油缸10启动，上压制活塞9带着上压头2向下运动，在磁场强度为1.5T的磁场中压制成型。退磁后，下压制油缸7动作，下压制油缸活塞8带动下压头5向上运动，将压制成型的磁体顶出模腔，取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压180MPa，保压1min后取出制成的生坯。
烧结：将上述成型生坯装入料盒内，放入真空烧结炉内烧结，在1060℃下烧结4.5h后，即制成钕铁硼磁体毛坯料；毛坯规格名义尺寸67mm×42.5mm×48.5mm↓，成品出率为150片，即1个毛坯可加工150片成品。
磁偏角通过专用检测仪器测量，材料利用率通过生产报表统计得到，对比数据如表一。
表一20mm×4mm×9mm产品成型工艺参数及磁偏角检测数据对比
表一是20mm×4mm×9mm长方形产品成型取向压制参数对比，从对比数据可得出，在相同的配料、熔炼、制粉、成型、烧结工艺下，对传统的成型工艺改进开发，优化了以下参数：模具取向长度L由177.9mm减小到138.7mm；调整排料方式，成型模具腔体垂直磁场方向的截面积A由4032.1 mm2增加到6024.3 mm2；松装粉料沿取向方向的中心线所在水平面S1与磁场两极头1圆心连接线所在水平面S2之间距离D由24～25mm减小到4～6mm；磁场强度由1.5T增加到2.5T。经检测，材料的磁偏角由6.52°减小到2.85°，达到设计要求，由于磁偏角已控制在要求范围之内，材料可充分利用，除工艺废料外，没有增加因挑选而产生的废料，材料利用率由35.4%提高到60.5%，达到行业材料较高利用率，大幅度降低了生产成本。
实施例2
成品规格为Φ100mm×3mm↓(取向方向)，牌号N38产品的生产过程。
配料：按照以下成份配比重量配料，镨钕合金31%重量、钆2.5%重量、硼1.02%重量、铝0.64%重量、锆0.1%重量、铜0.02%重量、余量为铁及其他杂质，其中镨钕合金中，镨占25%重量，钕占75%重量，硼以BFe合金状态加入，硼含量为19%，铁含量为81%；钆以GdFe合金状态加入，钆含量为75%，铁含量为25%。
熔炼：将配制好的原料装入真空感应炉中，将感应炉抽真空4.0～4.5Pa，加热熔炼至炉内原料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后速凝浇铸，然后关闭加热电源，待铸片温度下降到30～35℃出炉；
制粉：将上述铸片放入氢碎炉中进行氢破，控制氢破粉氧含量900～950PPM，经气流磨机制粉，粉末粒度控制在2.8μm，然后按每公斤粉料添加1.5ml添加剂和5ml航空汽油，经过100min搅拌；
成型：参看图1所示，调整磁场极头1之间距离，将模具4放在模具支架6的上支撑面62上，模具4沿磁场取向方向长度L为142.9mm，模具4腔体垂直磁场方向的截面积A为10930.3mm2，极头1小端直径φ为350mm。启动下压制油缸7，下压制油缸活塞8向上运动，带动下压头5插入模具下方，形成一个模腔。
根据模腔尺寸以及松装粉料密度，计算松装粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头1圆心连接线所在水平面S2之间距离D。启动调节油缸11，由调节活塞60推动模具支架6下支撑面61运动，带动模具支架6上支撑面62细调上下移动，使D控制在8～10mm之内。
将上述混好的粉料3称重放入成型压机的模具4内，上压制油缸10启动，上压制活塞9带着上压头2向下运动，在磁场强度为2.3T的磁场中压制成型。退磁后，上压制活塞9复位，下压制油缸7动作，下压制油缸活塞8带动下压头5向上运动，将压制成型的磁体顶出模腔，取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压160MPa，保压1min后取出制成的生坯。同批生坯取向压制成型后，调节油缸活塞60带动模具支架6的下支撑面61复位。
烧结：将上述成型生坯装入料盒内，放入真空烧结炉内烧结，在1040℃下烧结4h后，即制成钕铁硼磁体毛坯料；毛坯规格尺寸Φ100mm×23.5mm↓，成品出率为6片，即一个毛坯料可加工6片成品。
对比例2
成品规格为Φ100mm×3mm(取向方向)↓，牌号N38产品的生产过程。
配料：按实施例2的原料比例配制原料；镨钕合金31%重量、钆2.5%重量、硼1.02%重量、铝0.64%重量、锆0.1%重量、铜0.02%重量、余量为铁及其他杂质，其中镨钕合金中，镨占25%重量，钕占75%重量，硼以BFe合金状态加入，硼含量为19%，铁含量为81%；钆以GdFe合金状态加入，钆含量为75%，铁含量为25%。
熔炼：将配制好的原料装入真空感应炉中，将感应炉抽真空4.0～4.5Pa，加热熔炼至炉内原料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后速凝浇铸，然后关闭加热电源，待铸片温度下降到30～35℃出炉；
制粉：将上述铸片放入氢碎炉中进行氢破，控制氢破粉氧含量900～950PPM，经气流磨机制粉，粉末粒度控制在2.8μm，然后按每公斤粉料添加5ml航空汽油，经过100min搅拌；
成型：参看图2所示。调整磁场极头1之间距离，将模具4放在模具支架6的上支撑面62上，模具4沿磁场取向方向长度L为163.9mm，成型模具4腔体垂直磁场方向的截面积A为10930.3mm2，极头1小端直径φ为350mm。启动下压制油缸7，下压制油缸活塞8向上运动，带动下压头5插入模具下方，形成一个模腔。
将上述混好的粉料3称重放入成型压机的模具4内，上压制油缸10启动，上压制活塞9带着上压头2向下运动，在磁场强度为1.8T的磁场中压制成型。退磁后，上压制活塞9复位，下压制油缸7动作，下压制油缸活塞8带动下压头5向上运动，将压制成型的磁体顶出模腔，取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压160MPa，保压1min后取出制成的生坯。
烧结：将上述成型生坯装入料盒内，放入真空烧结炉内烧结，在1040℃下烧结4h后，即制成钕铁硼磁体毛坯料；毛坯规格名义尺寸Φ100mm×38.5mm↓，成品出率为11片，即一个毛坯料可加工11片成品。
磁偏角通过专用检测仪器测量，材料利用率通过生产报表统计得到，对比数据表二
表二 Φ100mm×3mm产品成型工艺参数及磁偏角检测数据对比
表二是Φ100mm×3mm产品成型取向压制参数对比，从对比数据可得出，在相同的配料、熔炼、制粉、成型、烧结工艺下，对传统的成型工艺改进开发，优化了以下参数：模具取向长度L由163.9mm减小到142.9mm；由于压制圆柱形毛坯，成型模具腔体内不可压制多个圆柱形毛坯，因此成型模具腔体垂直磁场方向的截面积A不变，为10930.3 mm2；松装粉料沿取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头圆心连接线所在水平面S2之间距离D由48～50mm减小到8～10mm；磁场强度H由1.8T增加到2.3T。经检测，材料的磁偏角由4.6°减小到2.5°，达到设计要求，由于磁偏角已控制在要求范围之内，材料可充分利用，除工艺废料外，没有增加因挑选而产生的废料，材料利用率由55.2%提高到61.5%，达到行业材料利用率较好水平，大幅度降低了生产成本。
实施例3
成品规格为Φ21mm×3mm↓(取向方向)，牌号N45产品的生产过程。
配料：按照以下成份配比重量进行配料：钕28%、硼1.02%，镝1.0%，钬1.5%、铝0.2%、钆1.5%、铌0.4%、铜0.2%、钴0.2%、镓0.1%、铁及其他杂质为65.88%，其中硼以BFe合金状态加入，硼含量为19%、铁含量为81%；钬以HoFe纯度99.50%合金状态加入，钬含量为80%、铁含量为20%；钆以GdFe合金状态加入，钆含量为75%、铁含量为25%；铌以NbFe合金状态加入，其中铌含量为65%，铁含量为35%。
熔炼：将配制好的原料装入真空感应炉中，将感应炉抽真空4.0～4.5Pa，加热熔炼至炉内原料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后速凝浇铸，然后关闭加热电源，待铸片温度下降到30～35℃出炉；
制粉：将上述铸片放入氢碎炉中进行氢破，控制氢破粉氧含量800～850PPM，经气流磨机制粉，粉末粒度控制在2.8μm，然后按每公斤粉料添加1.5ml添加剂和5ml航空汽油，经过100min搅拌；
成型：参看图1所示，调整磁场极头1之间距离，将模具4放在模具支架6的上支撑面62上，模具4沿磁场取向方向长度L为142.9mm，模具4腔体垂直磁场方向的截面积A为482.02mm2，极头1小端面直径φ为200mm。启动下压制油缸7，下压制油缸活塞8向上运动，带动下压头5插入模具下方，形成一个模腔。
根据模腔尺寸以及松装粉料密度，计算松装粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头1圆心连接线所在水平面S2之间距离D。启动调节油缸11，由调节活塞60推动模具支架6下支撑面61运动，带动模具支架6上支撑面62细调上下移动，使D控制在6～8mm之内。
将上述混好的粉料3称重放入成型压机的模具4内，上压制油缸10启动，上压制活塞9带着上压头2向下运动，在磁场强度H为2.4T的磁场中压制成型。退磁后，上压制活塞9复位，下压制油缸7动作，下压制油缸活塞8带动下压头5向上运动，将压制成型的磁体顶出模腔，取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压160MPa，保压1.5min后取出制成的生坯。同批产品生坯取向压制完后，调节油缸活塞60带动模具支架下支撑面61复位。
烧结：将上述成型生坯装入料盒内，放入真空烧结炉内烧结，在1080℃下烧结4h后，即制成钕铁硼磁体毛坯料；毛坯规格名义尺寸Φ21mm×23.5mm↓，成品出率为6片。
对比例3
成品规格为Φ21mm×3mm(取向方向)↓，牌号N45产品的生产过程。
配料：按实施例3的原料比例配制原料；按照以下成份配比重量进行配料：钕28%、硼1.02%，镝1.0%，钬1.5%、铝0.2%、钆1.5%、铌0.4%、铜0.2%、钴0.2%、镓0.1%、铁及其他杂质为65.88%，其中硼以BFe合金状态加入，硼含量为19%、铁含量为81%；钬以HoFe纯度99.50%合金状态加入，钬含量为80%、铁含量为20%；钆以GdFe合金状态加入，钆含量为75%、铁含量为25%；铌以NbFe合金状态加入，其中铌含量为65%，铁含量为35%。
熔炼：将配制好的原料装入真空感应炉中，将感应炉抽真空4.0～4.5Pa，加热熔炼至炉内原料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后速凝浇铸，然后关闭加热电源，待铸片温度下降到30～35℃出炉；
制粉：将上述铸片放入氢碎炉中进行氢破，控制氢破粉氧含量800～850PPM，经气流磨机制粉，粉末粒度控制在2.8μm，然后按每公斤粉料添加5ml航空汽油，经过100min搅拌；
成型：参看图2所示，调整磁场极头1之间距离，将模具4放在模具支架6的上支撑面62上，模具4沿取向方向长度L为163.9mm，模具4腔体垂直磁场方向的截面积A为482.02mm2，极头1小端面直径φ为200mm。启动下压制油缸7，下压制油缸活塞8向上运动，带动下压头5插入模具下方，形成一个模腔。
将上述混好的粉料3称重放入成型压机的模具4内，上压制油缸10启动，上压制活塞9带着上压头2向下运动，在磁场强度H为1.5T的磁场中压制成型。退磁后，上压制活塞9复位，下压制油缸7动作，下压制油缸活塞8带动下压头5向上运动，将压制成型的磁体顶出模腔，取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压160MPa，保压1.5min后取出制成的生坯。
烧结：将上述成型生坯装入料盒内，放入真空烧结炉内烧结，在1080℃下烧结4h后，即制成钕铁硼磁体毛坯料；毛坯规格名义尺寸Φ21mm×38.5mm↓，成品出率为11片。
磁偏角通过专用检测仪器测量，材料利用率通过生产报表统计得到，对比数据如表三。
表三 Φ21mm×3mm产品成型工艺参数及磁偏角检测数据对比
表三是Φ21mm×3mm产品成型取向压制参数对比，从对比数据可得出，在相同的配料、熔炼、制粉、成型、烧结工艺下，对传统的成型工艺改进开发，优化了以下参数：模具取向长度L由163.9mm减小到142.9mm；由于压制圆柱形毛坯，成型模具腔体内不可压制多个圆柱形毛坯，因此成型模具腔体垂直磁场方向的截面积A不变，为482.02 mm2；松装粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头1圆心连接线所在水平面S2之间距离D由35～37mm减小到6～8mm；磁场强度H由1.5T增加到2.4T。经检测，材料的磁偏角由5.7°减小到2.6°，达到设计要求。由于磁偏角已控制在要求范围之内，材料可充分利用，除工艺废料外，没有增加因挑选而产生的废料，材料利用率由44.5%提高到62.3%，达到了行业材料利用率水平，大幅度降低了生产成本。
实施例4
成品规格为Φ21mm×20mm↓(取向方向)，牌号N48产品的生产过程。
配料：按照以下成份配比重量进行配料：钕28%、硼1.02%，钬2.5%、铝0.2%、铌0.4%、铜0.2%、钴0.2%、镓0.1%、铁及其他杂质为67.38%，其中硼以BFe合金状态加入，硼含量为19%、铁含量为81%；钬以HoFe纯度99.50%合金状态加入，钬含量为80%、铁含量为20%；钆以GdFe合金状态加入，钆含量为75%、铁含量为25%；铌以NbFe合金状态加入，其中铌含量为65%，铁含量为35%。
熔炼：将配制好的原料装入真空感应炉中，将感应炉抽真空4.0～4.5Pa，加热熔炼至炉内原料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后速凝浇铸，然后关闭加热电源，待铸片温度下降到30～35℃出炉；
制粉：将上述铸片放入氢碎炉中进行氢破，控制氢破粉氧含量800～850PPM，经气流磨机制粉，粉末粒度控制在3.0μm，然后按每公斤粉料添加1.5ml添加剂和5ml汽油，经过100min搅拌；
成型：参看图1所示。调整磁场极头1之间距离，将模具4放在模具支架6的上支撑面62上，成型模具4沿取向方向长度L为140.1mm，成型模具4腔体垂直磁场方向的截面积A为482.02mm2，极头1直径φ为200mm。启动下压制油缸7，下压制油缸活塞8向上运动，带动下压头5插入模具下方，形成一个模腔。
根据模腔尺寸以及松装粉料密度，计算松装粉料沿取向方向的几何中心线所在水平面S1与压机磁场两极头1圆心连接线所在水平面S2之间距离D。启动调节油缸11，由调节活塞60推动模具支架下支撑面61运动，带动模具支架上支撑面62细调上下移动，使D控制在5～7mm之内。
将上述混好的粉料3称重放入成型压机的模具4内，上压制油缸10启动，上压制活塞9带着上压头2向下运动，在磁场强度H为2.5T的磁场中压制成型。退磁后，上压制活塞9复位，下压制油缸7动作，下压制油缸活塞8带动下压头5向上运动，将压制成型的磁体顶出模腔，取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压160MPa，保压1.5min后取出制成的生坯。同批生坯取向压制完成后，调节油缸活塞60带动模具支架6下支撑面61复位。
烧结：将上述成型生坯装入料盒内，放入真空烧结炉内烧结，在1050℃下烧结4h后，即制成钕铁硼磁体毛坯料；毛坯规格名义尺寸Φ21mm×21.5mm↓，成品出率为1片，即1个毛坯加工1个成品。
对比例4
成品规格为Φ21mm×20mm↓(取向方向)，牌号N48产品的生产过程。
配料：按实施例4的原料比例配制原料，钕28%、硼1.02%，钬2.5%、铝0.2%、铌0.4%、铜0.2%、钴0.2%、镓0.1%、铁及其他杂质为67.38%，其中硼以BFe合金状态加入，硼含量为19%、铁含量为81%；钬以HoFe纯度99.50%合金状态加入，钬含量为80%、铁含量为20%；钆以GdFe合金状态加入，钆含量为75%、铁含量为25%；铌以NbFe合金状态加入，其中铌含量为65%，铁含量为35%。
熔炼：将配制好的原料装入真空感应炉中，将感应炉抽真空4.0～4.5Pa，加热熔炼至炉内原料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后速凝浇铸，然后关闭加热电源，待铸片温度下降到30～35℃出炉；
制粉：将上述铸片放入氢碎炉中进行氢破，控制氢破粉氧含量800～850PPM，经气流磨机制粉，粉末粒度控制在3.0μm，然后按每公斤粉料添加5ml汽油，经过100min搅拌；
成型：参看图2所示，调整磁场极头1之间距离，将模具4放在模具支架6的上支撑面62上，模具4沿磁场取向方向长度L为169.5mm，模具4腔体垂直磁场方向的截面积A为482.02mm2，极头1小端直径为φ200mm。启动下压制油缸7，下压制油缸活塞8向上运动，带动下压头5插入模具下方，形成一个模腔。
将上述混好的粉料3称重放入成型压机的模具4内，上压制油缸10启动，上压制活塞9带着上压头2向下运动，在磁场强度H为1.8T的磁场中压制成型。退磁后，上压制活塞9复位，下压制油缸7动作，下压制油缸活塞8带动下压头5向上运动，将压制成型的磁体顶出模腔，取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压160MPa，保压1.5min后取出制成的生坯。
烧结：将上述成型生坯装入料盒内，放入真空烧结炉内烧结，在1050℃下烧结4.5h后，即制成钕铁硼磁体毛坯料；毛坯规格名义尺寸Φ21mm×42.5mm↓，成品出率为2片，即1个毛坯加工2个成品。
磁偏角通过专用检测仪器测量，材料利用率通过生产报表统计得到，对比数据表四。
表四 Φ21mm×20mm产品成型工艺参数及磁偏角检测数据对比
表四是Φ21mm×20mm产品成型取向压制参数对比，从对比数据可得出，在相同的配料、熔炼、制粉、成型、烧结工艺下，对传统的成型工艺改进开发，优化了以下参数：模具取向长度L由169.5mm减小到140.1mm；由于压制圆柱形毛坯，成型模具腔体内不可压制多个圆柱形毛坯，因此成型模具腔体垂直磁场方向的截面积A不变，为482.02 mm2；松装粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头1圆心连接线所在水平面S2之间距离D由35～37mm减小到5～7mm；磁场强度H由1.8T增加到2.5T。经检测，材料的磁偏角由3.5°减小到0.8°，达到设计要求，由于磁偏角已控制在要求范围之内，材料可充分利用，除工艺废料外，没有增加因挑选而产生的废料，材料利用率由56.5%提高到83.5%，达到了行业材料利用率水平，大幅度降低了生产成本。
实施例5
成品规格为32mm×12mm×3mm↓(取向方向)，牌号N40产品的生产过程。
配料：按照以下成份配比重量配料，镨钕合金30.2%重量、钆2.0%重量、硼1.03%重量、铝0.64%重量、锆0.3%重量、铜0.02%重量、余量为铁及其他杂质，其中镨钕合金中，镨占25%重量，钕占75%重量，硼以BFe合金状态加入，硼含量为19%，铁含量为81%；钆以GdFe合金状态加入，钆含量为75%，铁含量为25%。
熔炼：将配制好的原料装入真空感应炉中，将感应炉抽真空4.5～5Pa，加热熔炼至炉内原料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后速凝浇铸，然后关闭加热电源，待铸片温度下降到30～35℃出炉；
制粉：将上述铸片放入氢碎炉中进行氢破，控制氢破粉氧含量850～900PPM，经气流磨机制粉，粉末粒度控制在2.9μm，然后按每公斤粉料添加1.5ml添加剂和5ml航空汽油，经过100min搅拌；
成型：参看图1所示，调整磁场头1之间距离，将模具4放在模具支架6的上支撑面62上，模具4沿磁场取向方向长度L为145.7mm，模具4腔体垂直磁场方向的截面积A为1228.73mm2，极头1直径为φ200mm。启动下压制油缸7，下压制油缸活塞8向上运动，带动下压头5插入模具下方，形成一个模腔。
根据模腔尺寸以及松装粉料密度，计算松装粉料沿取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头1圆心连接线所在水平面S2之间距离D。启动调节油缸11，由调节活塞60推动模具支架6下支撑面61运动，带动模具支架上支撑面62细调上下移动，使D控制在8～10mm之内。
将上述混好的粉料3称重放入成型压机的模具4内，上压制油缸10启动，上压制活塞9带着上压头2向下运动，在磁场强度H为2.5T的磁场中压制成型。退磁后，上压制活塞9复位，下压制油缸7动作，下压制油缸活塞8带动下压头5向上运动，将压制成型的磁体顶出模腔，取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压180MPa，保压1min后取出制成的生坯。同批生坯取向压制完成后，调节油缸活塞60带动模具支架6下支撑面61复位。
烧结：将上述成型生坯装入料盒内，放入真空烧结炉内烧结，在1060℃下烧结4.5h后，即制成钕铁硼磁体毛坯料；毛坯规格尺寸32.5mm×26.7mm×25.5mm↓，1个毛坯可加工7片成品。
对比例5
成品规格为32mm×12mm×3mm↓(取向方向)，牌号N40产品的生产过程。
配料：按实施例5的原料比例配制原料，镨钕合金30.2%重量、钆2.0%重量、硼1.03%重量、铝0.64%重量、锆0.3%重量、铜0.02%重量、余量为铁及其他杂质，其中镨钕合金中，镨占25%重量，钕占75%重量，硼以BFe合金状态加入，硼含量为19%，铁含量为81%；钆以GdFe合金状态加入，钆含量为75%，铁含量为25%。
熔炼：将配制好的原料装入真空感应炉中，将感应炉抽真空4.5～5Pa，加热熔炼至炉内原料发红时，关闭真空阀，充入氩气，待材料熔清后速凝浇铸，然后关闭加热电源，待铸片温度下降到30～35℃出炉；
制粉：将上述铸片放入氢碎炉中进行氢破，控制氢破粉氧含量850～900PPM，经气流磨机制粉，粉末粒度控制在2.9μm，然后按每公斤粉料添加5ml航空汽油，经过100min搅拌；
成型：参看图2所示，调整磁场极头1之间距离，将模具4放在模具支架6的上支撑面62上，模具4沿取向方向长度L为177.9mm，模具4腔体垂直磁场方向的截面积A为4032.1mm2，极头1直径为φ200mm。启动下压制油缸7，下压制油缸活塞8向上运动，带动下压头5插入模具下方，形成一个模腔。
将上述混好的粉料3称重放入成型压机的模具4内，上压制油缸10启动，上压制活塞9带着上压头2向下运动，在磁场强度H为2.5T的磁场中压制成型。退磁后，上压制活塞9复位，下压制油缸7动作，下压制油缸活塞8带动下压头5向上运动，将压制成型的磁体顶出模腔，取出生坯，迅速抽真空封装，再将封装好的坯料放入等静压机中加压180MPa，保压1min后取出制成的生坯。
烧结：将上述成型生坯装入料盒内，放入真空烧结炉内烧结，在1060℃下烧结4.5h后，即制成钕铁硼磁体毛坯料；毛坯规格名义尺寸32.5mm×26.7mm×35mm↓，成品出率为10片，即1个毛坯可加工10片成品。
磁偏角通过专用检测仪器测量，材料利用率通过生产报表统计得到，对比数据如表五。
表五32mm×12mm×3mm产品成型工艺参数及磁偏角检测数据对比
表五是32mm×12mm×3mm长方形产品成型取向压制参数对比，从对比数据可得出，对比例5仅增加磁场强度，不减小模具取向长度，不调节松装粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头圆心连接线所在水平面S2之间距离D，磁体材料的磁偏角为6.19°，说明仅靠提高磁场强度不能降低磁偏角。同时材料利用仅为52.4%。而实施例5在增加磁场强度，减小了模具取向长度，调节S1与S2之间的距离D，在以上条件共同作用下，磁偏角减小到2.75°，由于磁偏角已控制在要求范围之内，材料可充分利用，除工艺废料外，没有增加因挑选而产生的废料，材料利用率由52.4%提高到73.5%，达到行业材料利用率较高水平，大幅度降低了生产成本。
Claims (5)
1.降低烧结钕铁硼磁偏角的一种取向成型装置，它包括线圈、极头、上下压制油缸，以及设在所述极头与上下压制油缸中间的成型模具，上下压制油缸活塞的相对应端分别从成型模具上下两端伸入成型模具腔内滑动，其特征在于所述成型模具下端连接一模具支架，在所述模具支架下端的支撑面连接一由调节油缸支撑的调节活塞；所述模具支架由下支撑面、上支撑面，连接固定上、下支撑面中间的支撑杆组成，上支撑面为支撑所述成型模具的接触面，上、下支撑面的中间为通过下压制油缸活塞的圆筒面，下支撑面下端面与调节油缸活塞相固接。
2.降低烧结钕铁硼磁偏角的一种取向成型方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）调整磁场的极头（1）之间距离，将模具（4）放在模具支架（6）的上支撑面（62）上，模具（4）沿磁场取向方向长度L≤150mm，模具（4）腔体垂直磁场方向的截面积A需在压机极头（1）面积范围之内，启动下压制油缸（7），下压制油缸活塞（8）向上运动，带动下压头（5）插入模具下方，形成一个模腔；
（2）根据模腔尺寸以及松装磁粉料密度，计算松装粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头（1）圆心连接线所在水平面S2之间距离D，启动调节油缸（11），由调节活塞推动模具支架（6）的下支撑面（61）运动，带动模具支架（6）的上支撑面（62）细调上下移动，使D控制在≤10mm之内；
（3）将上述松装粉料称重放入成型压机的模具（4）内，上压制油缸（10）启动，上压制活塞（9）带着上压头（2）向下运动，在磁场强度为H≥2.0T的磁场中压制成型，退磁后，上压制活塞（9）复位，下压制油缸（7）动作，下压制油缸活塞（8）带动下压头（5）向上运动，将压制成型的磁体顶出模腔，取出生坯，迅速抽真空封装。
3.根据根据要求2所述的降低烧结钕铁硼磁偏角的一种取向成型方法，其特征在于取向成型时粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头小端圆心连接线所在水平面S2之间距D为4～6mm，模具沿磁场的取向长度L为130～140mm，磁场强度H为2.3～2.5 T。
4.根据根据要求2所述的降低烧结钕铁硼磁偏角的一种取向成型方法，其特征在于取向成型时粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头小端圆心连接线所在水平面S2之间距D为6～8mm，模具沿磁场的取向长度L为135～145mm，磁场强度H为2.4～2.5T。
5.根据根据要求2所述的降低烧结钕铁硼磁偏角的一种取向成型方法，其特征在于取向成型时粉料沿磁场取向方向的中心线所在水平面S1与压机磁场两极头小端圆心连接线所在水平面S2之间距D为8～10mm，模具沿磁场的取向长度L为140～150mm，磁场强度H为2.3～2.5T。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410807225.8A CN104493158B (zh) | 2014-12-23 | 2014-12-23 | 降低烧结钕铁硼磁偏角的一种制备方法及其装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410807225.8A CN104493158B (zh) | 2014-12-23 | 2014-12-23 | 降低烧结钕铁硼磁偏角的一种制备方法及其装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104493158A CN104493158A (zh) | 2015-04-08 |
| CN104493158B true CN104493158B (zh) | 2017-07-21 |
Family
ID=52934658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410807225.8A Active CN104493158B (zh) | 2014-12-23 | 2014-12-23 | 降低烧结钕铁硼磁偏角的一种制备方法及其装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104493158B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105171905B (zh) * | 2015-09-18 | 2017-08-29 | 宁波天工机械密封有限公司 | 阶梯型静环成型模具 |
| CN106077635A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-09 | 成都八九九科技有限公司 | 一种提高稀土永磁材料磁场成型取向度的设备及永磁材料的制作方法 |
| CN106208551A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-12-07 | 广东威灵电机制造有限公司 | 永磁电机的永磁体制造方法 |
| CN107331500B (zh) * | 2017-08-28 | 2024-02-23 | 佛山市顺德区江粉霸菱磁材有限公司 | 一种用于特殊径向磁场取向成型模具 |
| CN107578913B (zh) * | 2017-10-18 | 2023-04-11 | 山西众恒磁性材料有限公司 | 制作两极磁场强度不对称烧结钕铁硼永磁体的取向装置 |
| CN108987091B (zh) * | 2018-07-25 | 2020-04-28 | 信丰县包钢新利稀土有限责任公司 | 钕铁硼粉末压型机和压型方法 |
| CN110136916B (zh) | 2019-06-11 | 2021-01-26 | 深圳市瑞达美磁业有限公司 | 一种辐射取向实心圆柱状磁体及其生产方法及设备 |
| CN110165847B (zh) * | 2019-06-11 | 2021-01-26 | 深圳市瑞达美磁业有限公司 | 不同宽度波形的径向各向异性多极实心磁体的生产方法 |
| CN111524681B (zh) * | 2020-03-29 | 2021-07-27 | 靳普 | 一种永磁体的充磁方法及高速转子的制造方法 |
| CN114749272B (zh) * | 2022-04-18 | 2022-12-13 | 湖南中科电气股份有限公司 | 一种废钢磁选系统及方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1258919A (zh) * | 1998-12-28 | 2000-07-05 | 北京市石景山区京磁技术公司 | 一种各向异性烧结磁体的成形方法 |
| CN2425728Y (zh) * | 2000-06-09 | 2001-04-04 | 董中天 | 可浮动压的框架式强磁场压机 |
| US20120176212A1 (en) * | 2009-08-28 | 2012-07-12 | Intermetallics Co., Ltd. | METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING SINTERED NdFeB MAGNET, AND SINTERED NdFeB MAGNET PRODUCED BY THE PRODUCTION METHOD |
| CN102568807B (zh) * | 2012-01-16 | 2013-07-24 | 北京工业大学 | 纳米Cu粉掺杂制备高矫顽力SmCoFeCuZr高温永磁体的方法 |
| JP2013247321A (ja) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 磁石用焼結材の製造方法、及び磁石用焼結材 |
| CN103447527A (zh) * | 2013-08-07 | 2013-12-18 | 宁波韵升股份有限公司 | 一种磁体成型模具 |
| CN103506626B (zh) * | 2013-10-22 | 2015-07-08 | 宁波科田磁业有限公司 | 一种提高烧结钕铁硼磁体矫顽力的制造方法 |
| CN103600070B (zh) * | 2013-10-24 | 2017-11-10 | 厦门钨业股份有限公司 | 稀土合金磁性粉末成形体的制造方法和稀土磁铁的制造方法 |
| CN103971917B (zh) * | 2014-05-10 | 2016-08-31 | 董中天 | 烧结钕铁硼辐射磁环的成型方法及其设备 |
| CN104143403A (zh) * | 2014-07-31 | 2014-11-12 | 宁波科田磁业有限公司 | 提高烧结钕铁硼磁性能的一种制造方法 |
-
2014
- 2014-12-23 CN CN201410807225.8A patent/CN104493158B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104493158A (zh) | 2015-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104493158B (zh) | 降低烧结钕铁硼磁偏角的一种制备方法及其装置 | |
| CN101812606B (zh) | 铸锭改铸片添加重稀土氧化物制备低成本钕铁硼的方法 | |
| EP0646937A1 (en) | Method for producing a permanent magnet and an apparatus for producing a green compact | |
| US9711280B2 (en) | Method for preparing rare earth sintered magnet | |
| EP3945534B1 (en) | Preparation method of ring-shaped sintered nd-fe-b magnet and its moulding die | |
| CN102592777A (zh) | 一种低成本烧结钕铁硼磁体及其制备方法 | |
| CN103680918A (zh) | 一种制备高矫顽力磁体的方法 | |
| EP2889095B1 (en) | Method and apparatus for preparing rare earth sintered magnet | |
| CN116904839B (zh) | 一种高纯硼铁合金及其制备方法 | |
| CN112053843B (zh) | 一种大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法 | |
| CN110544569A (zh) | 一种钕铁硼磁铁及其生产工艺 | |
| CN116313483A (zh) | 一种降低薄片烧结钕铁硼磁体毛坯变形量的方法 | |
| JP3116885B2 (ja) | 希土類永久磁石の製造方法及び希土類永久磁石 | |
| CN110066936B (zh) | 真空热压-内氧化烧结法制作TiC/Cu-Al2O3复合材料的装置和方法 | |
| CN1271650C (zh) | 永磁体的制造方法及压制装置 | |
| CN1261265C (zh) | NdFeB快冷厚带的低温氢破碎工艺 | |
| CN212230241U (zh) | 一种圆环状烧结钕铁硼磁体的成型模具 | |
| EP2889096B1 (en) | Method for preparing rare earth sintered magnet | |
| JP2003181695A (ja) | 粉末プレス装置、粉末プレス方法およびそれを用いた焼結体製造方法 | |
| CN104741613B (zh) | 钕铁硼辐射取向环及其制备方法 | |
| TW200626299A (en) | Improved method for manufacturing magnetic abrasive for use in magnetic grinding | |
| CN116103522B (zh) | 一种钛、锆及其合金球形粉末高频感应熔炼铸造方法 | |
| JPH06188136A (ja) | 永久磁石の製造方法 | |
| WO2021193115A1 (ja) | 希土類系焼結磁石の製造方法および湿式成形装置 | |
| CN105345008A (zh) | 大质量钐钴永磁体坯料制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 315031 Cicheng Town West Gate, Jiangbei District, Ningbo City, Zhejiang Province Patentee after: Ningbo Ketian Magnetic Industry Co.,Ltd. Patentee after: NINGBO JINTIAN COPPER (GROUP) Co.,Ltd. Address before: 315034, No. 1 Chengxi West Road, Jiangbei Town, Jiangbei District, Zhejiang, Ningbo Patentee before: NINGBO KETIAN MAGNET Co.,Ltd. Patentee before: NINGBO JINTIAN COPPER (GROUP) Co.,Ltd. |