CN104741613B - 钕铁硼辐射取向环及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了钕铁硼辐射取向环及其制备方法，该钕铁硼辐射取向环的制备方法包括以下步骤：a)提供钕铁硼合金粉，其组成为Re_aFe_{(1‑a‑b‑c)}B_bM_c，a、b、c分别表示各元素的原子百分比，14at%≤a≤18at%，5at%≤b≤7at%，0≤c≤5at%，Re为选自Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Gd中的至少一种稀土金属粉，M为选自Co、Al、Cu、Zr、Ni、Sn、Ga、Nb、Mo、Ti、V中的至少一种；b)在钕铁硼合金粉中加入相对钕铁硼合金粉含量为0.1～2wt%的抗氧化剂并混合，得到混合粉体；c)在混合粉体中加入有机溶剂，在惰性气氛下在150～180摄氏度下混炼2～4小时，得到注射浆料；d)将注射浆料在磁场取向注射成型机上注射成型为生坯；以及e)脱除生坯中的有机物，在1050～1120摄氏度下在惰性气体气氛下或真空条件下进行烧结，得到钕铁硼辐射取向环。

Description

钕铁硼辐射取向环及其制备方法

技术领域

本发明涉及稀土永磁材料及其制备技术领域，尤其涉及钕铁硼辐射取向环及其制备方法。

背景技术

钕铁硼稀土永磁材料发现于上世纪80年代，是当今综合磁性能最高的永磁材料。自发现以来，钕铁硼行业得到飞速发展，广泛应用于风力发电、电动机、电声、IT、医疗等行业，已成为现代工业的绿色新能源材料之一。

其中，沿半径或直径方向辐射取向的圆环状磁体（简称辐射环）在电机、传感器领域具有广泛的应用前景，尤其为达到节能、高效的要求，电机马达轻量化、小型化、微型化已是一种趁势，故小规格的辐向磁环越来越得到客户的青睐。

目前钕铁硼辐射环制造一般有两种方法：第一种是干压成型为烧结钕铁硼辐射环。即一体干压成型为辐射环毛坯，或取向为瓦型坯块然后拼接为钕铁硼辐射环，此后进行真空烧结、回火、加工，来获得烧结钕铁硼辐射环；第二种是注射成型为粘接钕铁硼辐射环。即采用粘接钕铁硼磁粉，按步骤加入偶联剂、分散剂、粘结剂等有机物，注射成型为粘接钕铁硼辐射环。然而，第一种干压成型为烧结钕铁硼辐射环的方法易造成磁场取向不均，密度不均，从而导致表磁不均、辐射环收缩应力不均引起磁性能不一致、辐射环易变形及碎裂等问题；而第二种注射成型为粘接钕铁硼辐射环的方法存在钕铁硼磁性能低的问题，通常磁能积数值仅有烧结钕铁硼的四分之一左右。

专利200510086882.9公开了一种烧结钕铁硼辐射环制造方法。该专利使用磁粉干压成型工艺，充磁取向采用磁极同性相斥原理，励磁线圈截面田字型排布，产生辐射取向磁场，通过辐射取向成型模具压制具有辐射取向整体永磁毛坯环，然后通过真空烧结、热处理得到烧结钕铁硼辐射环。该发明存在磁场取向不均，导致表磁不均、辐射环收缩应力不均导致变形及碎裂等缺点。

另外，专利200810066269.4公开了一种烧结钕铁硼辐射环制造方法，其特点在于在成型过程中取向磁场在圆环状磁体外围旋转，由于取向极头为同一励磁源，保证了磁场取向的均匀。然而，该方法主要存在两点问题。(1)磁场取向复杂，工艺难以实现；(2)取向压型过程取向场（或模具）旋转，在取向结束停止点也会造成取向场偏差。

专利201310160255.X公开的制造钕铁硼辐射环方法，特点在于，钕铁硼取向成型为辐射取向瓦型钕铁硼坯块，扇面角为90°，将四块瓦片放入圆形橡胶模中，置入铁圆柱再装入真空袋抽真空密封，经过等静压拼装成一个辐射环毛坯，然后取出铁圆柱进入烧结炉进行烧结。该方法缺点主要在于模具边角存在磁场发散，导致拼装起来的辐射环磁场中心和几何中心不重合、表磁分布不均匀，导致电机转动不稳定并产生一个谐波，严重影响电机运转性能。且磁环不是一体成型，通过后续等静压拼接起来，后续转运、烧结易造成裂纹，降低生产良率。

专利201210340573.X提出采用HDDR各向异性钕铁硼磁粉注射成型为粘接钕铁硼辐射环的方法。虽然采用各向异性磁粉制造为注射钕铁硼辐射环其磁性能较各项同性粘接钕铁硼磁性能提高2～3倍，但相对烧结钕铁硼来说，综合磁性能仍然只有烧结型的四分之一左右，且HDDR各向异性钕铁硼磁粉制造工艺敏感，批次一致性差，大大提高了制造成本及降低批量一致性。

综合上述可知，目前的制备方法在制作钕铁硼辐射环有两个难点：(1)成型（或压型）阶段对钕铁硼辐射取向的均匀一致；(2)由于钕铁硼具有收缩率各向异性特点，生产过程需克服辐射环烧结不同区域应力，避免辐射环出现碎裂。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种具有尺寸精度高、取向均匀、磁性能高的钕铁硼辐射取向环的制备方法。

本发明的另一个目的在意提出一种尺寸精度高、取向均匀、磁性能高的钕铁硼辐射取向环。

根据本发明实施例的钕铁硼辐射取向环的制备方法，包括以下步骤：

a)提供钕铁硼合金粉，所述钕铁硼合金粉的组成为Re_aFe_(1-a-b-c)B_bM_c，其中，其中a、b、c分别表示各元素的原子百分比，14at%≤a≤18at%，5at%≤b≤6at%，0≤c≤5at%，Re为选自Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Gd中的至少一种稀土金属粉，M选自Co、Al、Cu、Zr、Ni、Sn、Ga、Nb、Mo、Ti、V中的至少一种；

b)在所述钕铁硼合金粉中加入相对于钕铁硼合金粉含量为0.1～2wt%的抗氧化剂并进行混合，得到混合粉体；

c)在所述混合粉体中加入有机溶剂，在惰性气氛下在150～180摄氏度下混炼2～4小时，得到注射浆料；

d)将所述注射浆料在磁场取向注射成型机上注射成型为辐射环生坯；以及

e)脱除所述辐射环生坯中的有机物，并在1050～1120摄氏度下在惰性气体气氛下或真空条件下进行烧结，得到所述钕铁硼辐射取向环。

根据本发明上述实施例的钕铁硼辐射取向环的制备方法，通过在制粉过程加入一定量的抗氧化剂，使钕铁硼合金粉可适用于注射成型方法，以使注射成型方式不至于降低磁粉活性，降低其磁性能。此外，在后处理中去除生坯中的有机物，既保留了注射粘接钕铁硼尺寸精度高，成型密度均匀，取向均匀等优点，又可以获得高性能的烧结钕铁硼。

另外，根据本发明上述实施例的钕铁硼辐射取向环的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述步骤a)包括：

a-1)根据所述组成配比各金属粉末，并将配比后的各金属粉末在真空感应炉熔炼后通过速凝甩带浇铸为薄带合金；以及

a-2)对所述薄带合金进行氢碎并进行气流磨，得到粒度为3～4μm的所述钕铁硼合金粉。

根据本发明的一些实施例，所述步骤b)中，所述抗氧化剂为选自丙二酸二乙酯、石油醚、聚环氧乙烷单脂肪酸、二缩三乙二醇中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述步骤b)中，还加入相对于钕铁硼合金粉含量为0.5～2wt%的稀土金属粉，所述稀土金属粉为选自Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Gd中的至少一种。由此，可以进一步补偿因氧化损失掉的稀土金属元素，从而有利于烧结的正常进行。

优选地，所述稀土金属粉为选自Dy、Tb、Ho中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述稀土金属粉的粒径为3～10μm。优选第，所述稀土金属粉的为4～6μm。

根据本发明的一些实施例，所述步骤c)中，所述有机溶剂中包含占所述注射浆料总重量3～5wt%的聚乙烯、1～3wt%的石蜡、7～12wt%的巴西棕榈蜡、1～5wt%的乙烯-醋酸乙烯共聚物、以及0.2～1wt%的硬脂酸。

根据本发明的一些实施例，在所述步骤d）中，注射温度为160～180摄氏度，注射压力为30～60bar，模具温度50～90摄氏度。

根据本发明的一些实施例，在所述步骤e）包括以下步骤：

e-1)将所述辐射环生坯在温度80～110摄氏度下利用萃取溶剂萃取其中的部分有机溶剂；以及

e-2）将经过萃取的所述辐射环生坯在惰性气体气氛下或真空条件下在700～850摄氏度下脱脂1～3小时。

根据本发明的一些实施例，还包括以下步骤：

f)在烧结后，在降温过程中，将所述钕铁硼辐射取向环在800～950摄氏度、450～600摄氏度下分别进行0.5～1.5小时的热处理。

根据本发明实施例的钕铁硼辐射取向环由根据上述任一实施例的制备方法制得。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是的注射取向模具的磁路示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面，描述根据本发明实施例的钕铁硼辐射取向环的制备方法。

根据本发明实施例的钕铁硼辐射取向环的制备方法，包括以下步骤：

a)提供钕铁硼合金粉，所述钕铁硼合金粉的组成为Re_aFe_(1-a-b-c)B_bM_c，其中，其中a、b、c分别表示各元素的原子百分比，14at%≤a≤18at%，5at%≤b≤6at%，0≤c≤5at%，Re为选自Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Gd中的至少一种，M选自Co、Al、Cu、Zr、Ni、Sn、Ga、Nb、Mo、Ti、V中的至少一种。

此处，需要说明的是，该钕铁硼合金粉只要是满足上述组成的钕铁硼合金粉即可，既可以自我进行制备，也可以采用市售合金粉。

例如，可以采用如下方法来制备钕铁硼合金粉：

a-1)根据所述组成配比各金属粉末，并将配比后的各金属粉末在真空感应炉熔炼后通过速凝甩带浇铸为薄带合金；以及

a-2)对所述薄带合金进行氢碎并进行气流磨，得到粒度为3～4μm的所述钕铁硼合金粉。

具体地，例如按照上述组成配比各金属后在真空感应炉中熔炼，此后通过速凝甩带浇铸为薄带合金，薄带合金厚度可以为0.4～0.5mm；此后，将薄带合金放入氢碎炉中氢碎，脱氢温度500～600℃；最后，通过气流磨制粉，研磨压力0.65～0.7MPa，氢碎粗粉为3～4μm合金粉。

b)在所述钕铁硼合金粉中加入相对于钕铁硼合金粉含量为0.1～2wt%的抗氧化剂并进行混合，得到混合粉体。

其中，所述抗氧化剂可以为选自丙二酸二乙酯、石油醚、聚环氧乙烷单脂肪酸、二缩三乙二醇中的至少一种。通过加入上述抗氧化剂，可以有效地降低粉体在注射成型中的氧化，从而不至于降低磁粉的活性。

此外，在步骤b)中，还可以加入相对于钕铁硼合金粉含量为0.5～2wt%的稀土金属粉，所述稀土金属粉为选自Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Gd中的至少一种；优选为选自Dy、Tb、Ho中的至少一种。

通过进一步加入上述稀土金属粉，可以有效地补偿因熔炼中氧化损失掉的部分，从而有利于提高最终的烧结性能。

其中，所述稀土金属粉的粒径没有具体的限制，为了提高混合均匀性、烧结性能，优选为3～10μm，进一步优选为4～6μm。

c)在所述混合粉体中加入有机溶剂，在惰性气氛下在150～180摄氏度下混炼2～4小时，得到注射浆料。

关于具体的有机溶剂没有特殊限制，可以参考现有技术中的有机溶剂，优选地，采用如下有机溶剂：所述有机溶剂中包含占所述注射浆料总重量3～5wt%的聚乙烯、1～3wt%的石蜡、7～12wt%的巴西棕榈蜡、1～5wt%的乙烯-醋酸乙烯共聚物、以及0.2～1wt%的硬脂酸。

所述惰性气氛是指与所述混合粉体不发生反应的气体气氛，例如可以为氮气、氩气等惰性气体气氛。

d)将所述注射浆料在磁场取向注射成型机上注射成型为辐射环生坯。

此后，将上述步骤c)得到的注射浆料在磁场取向注射成型机上进行注射成型，得到辐射环生坯。

关于磁场取向注射成型机，可以利用现有的磁场取向注射成型机。其中的模具磁路示意图，如图1所示，导磁模具钢与励磁线圈组成磁路，励磁线圈通入电流时，在气隙处形成均匀辐射磁场，型腔上、下底板采用无磁模具钢拼合。当熔融注射浆料从注射口挤入，取向磁场对磁粉颗粒取向、定型，获得取向均匀辐射环压坯。由此，注射浆料通过图1所示的模具在磁场取向注射成型机上即被注射成型为以中心沿着径向辐射取向的辐射环生坯。

其中，注射温度可以为160～180摄氏度，注射压力可以为30～60bar，模具温度可以为50～90摄氏度。上述具体参数可以根据所使用的有机溶剂含量、成分、所成型的辐射环生坯的厚度等进行适当调节。

e)脱除所述辐射环生坯中的有机物，并在1050～1120摄氏度下在惰性气体气氛下或真空条件下进行烧结，得到所述钕铁硼辐射取向环。

最后，在脱除辐射环生坯中的有机物后，在1050～1120摄氏度下在惰性气体气氛下或真空条件下进行烧结，即得到所述钕铁硼辐射取向环。

脱除生坯中的有机物再进行烧结，既保留了注射粘接钕铁硼尺寸精度高，成型密度均匀，取向均匀等优点，又可以获得高性能的烧结钕铁硼。

具体的，脱除所述辐射环生坯中的有机物可以包括以下步骤：

e-1)将所述辐射环生坯在温度80～110摄氏度下利用萃取溶剂萃取其中的部分有机溶剂；以及

e-2）将经过萃取的所述辐射环生坯在惰性气体气氛下或真空条件下在700～850摄氏度下脱脂1～3小时。

其中，所述萃取溶剂只要能够充分溶解生坯中的有机物即可，例如可以采用三氯乙烯。利用三氯乙烯在80～110摄氏度下进行萃取，可以萃取出其中30%以上的有机物，从而可以降低后续的高温下脱脂的时间，并有利于提高有机物的脱除率，对于提高尺寸精度、提高密度均匀性、改善烧结后的辐射取向环的机械性能起到有益的效果。

在烧结后，还可以对所述钕铁硼辐射取向环进行如下处理：

f)在烧结后，在降温过程中，将所述钕铁硼辐射取向环在800～950摄氏度、450～600摄氏度下分别进行0.5～1.5小时的热处理。热处理有助于消除材料组织内应力，晶间富钕相光滑平整，从而提高材料矫顽力。

此外，根据具体的需要，可以对热处理后的钕铁硼辐射取向环进行机械加工，以满足尺寸要求。

下面，结合具体实施例进一步描述本发明。

实施例1

用速凝甩片工艺制备钕铁硼合金薄片，其成分为Nd_11.94Dy_1.97Tb_0.4Fe_77.62B_5.92M_余（其中M包含的元素及其原子含量为：Co=1.09、Al=0.3、Cu=0.25、Zr=0.25、Ga=0.1、Nb=0.16）。将钕铁硼合金薄片采用1.1Mpa氢压下吸氢2.5h，并在500℃下脱氢8h，得到氢碎粉。并将氢碎粉研磨成粒度为3μm的合金粉料。

接着，在合金粉中按重量加入相对于钕铁硼合金粉含量为1wt%、平均粒度在5μm的金属Dy粉，同时加入0.8wt%抗氧化剂，其中抗氧化剂为丙二酸二乙酯、石油醚、聚环氧乙烷单脂肪酸按质量比为2:5:1配比得到。在三维混料机中混料3h，混料罐充氩气保护。

混合后合金粉在氩气保护手套箱中加入有机物，氩气保护气氛罐中加热混炼3h，混炼温度165℃。有机物加入量为（按加入后总质量百分比）：聚乙烯（PP）为4.7wt%，石蜡2.8wt%，巴西棕榈蜡8.4%，EVA1.6wt%，硬脂酸0.4wt%。

混合完成注射料在磁场取向注射成型机上成型为所需规格辐射环。

注射温度160℃；注射压力60bar；模具温度60℃。磁环规格为40（外径）*25（内径）*8（高）（单位：mm）。

注射成型后的磁环采用三氯乙烯作为萃取溶剂对样品进行萃取有机物，萃取温度100℃，萃取时间8h。经计算得到，有机物萃取率为40%以上。

萃取后，磁环放入真空气氛脱脂炉中脱脂，脱脂温度800℃，在脱脂1小时后，进行真空烧结，烧结温度1090℃，烧结时间4.5h。

其中，真空烧结炉和脱脂炉为同一炉，但是本发明不限于此，也可以分别采用真空脱脂炉和真空烧结炉进行各自的处理。

烧结完成，分别在900℃保温2h、在520℃保温3.5h，以进行两次热处理。

最后，通过机加工磨削成品加工为32（外径）*20（内径）*6（高）（单位：mm）。并利用充磁夹具充磁，获得烧结钕铁硼辐射环1。

对上述烧结钕铁硼辐射环1，采用日本强力TM-601高斯计测试辐射环表磁分布。采用中国计量院NIM-10000H磁测仪测试磁性能。对样品进行表磁分布、磁性能综合测试。

采用夹具定位，对磁环径向方向周长中心线等分为16个测试点，测试各点表磁强度，数值见表1。

表1烧结钕铁辐射环1的表磁分布

从表1测试结果看出，表磁分布均匀，极性单一，为理想烧结钕铁硼辐射环。

此外，为了研究注射浆料在注射后的磁性能的变化，将上述注射料在磁场取向注射成型机上注射成型后，经与上述相同的萃取、脱脂、烧结、回火、机加工，做成Φ10*7（单位：mm）的圆柱样品1-1、1-2、1-3，测试其磁性能，结果见表1。

表2圆柱样品的磁性能

从表2的测试结果看出，采用该方案相对传统干粉制备烧结钕铁硼而言，磁性能的降低有限，本次试验最终获得35SH牌号磁性能。

实施例2

除下述特别指出的部分之外，以与实施例1相同的条件制备钕铁辐射环。

钕铁硼合金薄片配方为(Pr-Nd)_10.95Dy_2.42Tb_1.65Fe_76.8B₆M_余（其中M包含的元素及其原子含量为：Co=1.12、Al=0.3、Cu=0.3、Zr=0.2、Ga=0.15、Nb=0.11）。经氢碎、气流磨为4μm粉末。

按重量加入相对于钕铁硼合金粉含量为0.5wt%、平均粒度在5μm的金属Dy粉，同时加入1wt%抗氧化剂，抗氧化剂配比：丙二酸二乙酯、石油醚、聚环氧乙烷单脂肪酸、二缩三乙二醇质量比为2:5:1:1。

氩气保护气氛罐中加热混炼4h，混炼温度155℃。有机物加入量为（按加入后总质量百分比）：聚乙烯（PP）为3.1wt%，石蜡2.7wt%，巴西棕榈蜡10.2wt%，EVA1wt%，硬脂酸0.2wt%。

注射为40（外径）*25（内径）*8（高）（单位：mm）规格生坯。后续进行萃取、脱脂、烧结、热处理、机加工、充磁，最终获得烧结钕铁辐射环2。

烧结钕铁辐射环2的表磁分布结果示于表3。

表3烧结钕铁辐射环2的表磁分布

从测试结果看出，磁性能相当于30UH牌号烧结钕铁硼，表磁分布均匀、极性单一，为理想烧结钕铁硼辐射环。

此外，与实施例1同样地制备圆柱2-1、2-2、2-3，并分析其性能，其结果列于表4。

表4圆柱样品的磁性能

实施例3

除下述特别指出的部分之外，以与实施例1相同的条件制备钕铁辐射环。

钕铁硼合金薄片配方为(Pr-Nd)_4.76Gd_10.79Fe_77.62B_6.03M_余（其中M包含的元素及其原子含量为：Al=0.5、Cu=0.3）。经氢碎、气流磨为5μm粉末。

接着，在合金粉中按重量加入相对于钕铁硼合金粉含量为0.5wt%、平均粒度在5μm的金属Nd粉，同时加入0.15wt%抗氧化剂，抗氧化剂选用石油醚。

氩气保护气氛罐中加热混炼4h，混炼温度160℃。有机物加入量为（按加入后总质量百分比）：聚乙烯（PP）为4.2wt%，石蜡1.6wt%，巴西棕榈蜡8.9wt%，EVA2wt%，硬脂酸0.5wt%。

注射为40（外径）*25（内径）*8（高）（单位：mm）规格生坯。后续进行萃取、脱脂。

烧结工艺制度1050℃/4h，两次热处理，工艺制度分别为860℃/2h、530℃/4h。

磁环经机加工、充磁，最终获得烧结钕铁辐射环3。

烧结钕铁辐射环3的表磁分布结果示于表5。

表5烧结钕铁辐射环3的表磁分布

从测试结果看出，表磁分布均匀、极性单一，为理想烧结钕铁硼辐射环。

此外，与实施例1同样地制备圆柱3-1、3-2、3-3，并分析其性能，其结果列于表6。

表6圆柱样品的磁性能

实施例4

除下述特别指出的部分之外，以与实施例1相同的条件制备钕铁辐射环。

钕铁硼合金薄片配方为Dy_5.08Tb_1.3Ho_8.34Fe_77.66B_6.37M_余（其中M包含的元素及其原子含量为：Al=0.5、Cu=0.2、Zr=0.15、Ga=0.2、Nb=0.1、Ti=0.1）。经氢碎、气流磨为4m粉末。

接着，在合金粉中按重量加入相对于钕铁硼合金粉含量为0.5wt%、平均粒度在5μm的金属Tb粉。同时加入2wt%抗氧化剂，抗氧化剂配比：丙二酸二乙酯、聚环氧乙烷单脂肪酸、二缩三乙二醇质量比为4:1:1。

氩气保护气氛罐中加热混炼4h，混炼温度160℃。有机物加入量为（按加入后总质量百分比）：聚乙烯（PP）为4.4wt%，石蜡2.6wt%，巴西棕榈蜡10.1wt%，EVA1.1wt%，硬脂酸0.4wt%。

注射为40（外径）*25（内径）*8（高）（单位：mm）规格生坯。后续进行萃取、脱脂。

烧结工艺制度1130℃/4h，两次热处理，工艺制度分别为930℃/2.5h、500℃/3h。

磁环经机加工、充磁，最终获得烧结钕铁辐射环4。

烧结钕铁辐射环4的表磁分布结果示于表7。

表7烧结钕铁辐射环4的表磁分布

从测试结果看出，表磁分布均匀、极性单一，为理想烧结钕铁硼辐射环。

此外，与实施例1同样地制备圆柱4-1、4-2、4-3，并分析其性能，其结果列于表8。

表8圆柱样品的磁性能

实施例5

除下述特别指出的部分之外，以与实施例1相同的条件制备钕铁辐射环。

钕铁硼合金薄片配方为Nd_17.61Fe_76.39B₆。经氢碎、气流磨为4-5μm粉末。

在合金粉中按重量加入2wt%抗氧化剂，抗氧化剂选用石油醚。

氩气保护气氛罐中加入有机物加热混炼4h，混炼温度160℃。有机物加入量为（按加入后总质量百分比）：聚乙烯（PP）为4.8wt%，石蜡1.5wt%，巴西棕榈蜡10.5wt%，EVA2.3wt%，硬脂酸0.6wt%。

混炼结束注射为40（外径）*25（内径）*8（高）（单位：mm）规格生坯。后续进行萃取、脱脂。

烧结工艺制度1060℃/4h，两次热处理，工艺制度分别为820℃/1.5h、540℃/2.5h。

磁环经机加工、充磁，最终获得烧结钕铁辐射环5。

烧结钕铁辐射环5的表磁分布结果示于表9。

表9烧结钕铁辐射环5的表磁分布

此外，与实施例1同样地制备圆柱5-1、5-2、5-3，并分析其性能，其结果列于表10。

表10圆柱样品的磁性能

从测试结果看出，表磁分布极性单一，表磁数值均匀。磁性能相当于N38牌号标准。

此外，为了进行比较，对于市售的钕铁硼磁粉利用现有的注射成型法制备并烧结得到烧结钕铁硼辐射环，其制备方法和性能分析结果如下。

对比例1

采用市售各向异性性HDDR钕铁硼磁粉，其配方为Nd_13.1Fe_75.9Co₅B₆。将原粉与表面改性剂硅烷混合包覆处理，表面改性剂添加量为1.2%，然后进行真空干燥与粘接剂充分混炼均匀，混炼温度220℃。粘接剂按混料质量添加15wt%EVA，10wt%PP，然后在取向注射成形机注射成形制得规格为40（外径）*25（内径）*8（高）（单位：mm）的各向异性粘结NdFeB磁体。对磁体经充磁后测试表磁性能，其结果示于表9。

表9NdFeB磁体的磁环（DB-1）径向方向表磁分布

其中，将注射料按实施例1的方法，制备Φ10*7规格的圆柱DB1-1、DB1-2、DB1-3并测试其磁性能，其结果示于表10。

表10圆柱（Φ10*7mm）的磁性能

从测试结果来看，各项异性注射成型粘结钕铁硼也能加工出粘接钕铁硼辐射环，但其综合磁性能仅为烧结钕铁硼四分之一到五分之一。

对比例2

金属配料，其配方为(Pr-Nd)13.79Dy0.82Fe78.54B6.1M余（其中M包含的元素及其原子含量为：Al=0.4、Cu=0.2、Nb=0.15），真空感应熔炼，甩带为0.4-0.5mm薄片。然后经氢碎、气流磨为3-5μm磁粉，采用专利200510086882.9公开的模具压型，压型磁环规格为60（外径）*40（内径）*10（高）（单位：mm），压坯入炉真空烧结，烧结制度：1090℃/4h，然后分别经940℃/2h、480℃/4h两次热处理，机加工、表面处理为辐射环成品。

对辐射环磁体经充磁后测试表磁性能，其结果示于表11。

表11烧结钕铁辐射环（DB-2）的表磁分布

从测试结果看出，该方法制作出辐射环表磁分布极性单一，但表磁数值波动较大，磁力线分布不均匀。

对比例3

金属配料，其配方为(Pr-Nd)13.79Dy0.82Fe78.54B6.1M余（其中M包含的元素及其原子含量为：Al=0.4、Cu=0.2、Nb=0.15），真空感应熔炼，甩带为0.4-0.5mm薄片。然后经氢碎、气流磨为3-5μm磁粉。采用专利201310160255.X公开的制造钕铁硼辐射环方法，磁场取向压型为扇面角为90°磁瓦。将四块瓦片放入圆形橡胶模中，置入铁圆柱再装入真空袋抽真空密封，经过等静压拼装成一个辐射环毛坯，然后取出铁圆柱进入真空烧结炉烧结。烧结制度：1090℃/4h，然后分别经940℃/2h、480℃/4h两次热处理，机加工、表面处理为辐射环成品。

对辐射环磁体经充磁后测试表磁性能，其结果示于表12。

表12烧结钕铁辐射环（DB-3）的表磁分布

从测试结果看出，该方法制作出辐射环表磁分布极性单一，但表磁数值波动较大，磁力线分布不均匀。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种钕铁硼辐射取向环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)提供钕铁硼合金粉，所述钕铁硼合金粉的组成为Re_aFe_(1-a-b-c)B_bM_c，其中a、b、c分别表示各元素的原子百分比，14at％≤a≤18at％，5at％≤b≤7at％，0≤c≤5at％，Re为选自Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Gd中的至少一种稀土金属粉，M为选自Co、Al、Cu、Zr、Ni、Sn、Ga、Nb、Mo、Ti、V中的至少一种；

b)在所述钕铁硼合金粉中加入相对于钕铁硼合金粉含量为0.1～2wt％的抗氧化剂并进行混合，得到混合粉体；

c)在所述混合粉体中加入有机溶剂，在惰性气氛下在150～180摄氏度下混炼2～4小时，得到注射浆料；

d)将所述注射浆料在磁场取向注射成型机上注射成型为辐射环生坯；以及

e)脱除所述辐射环生坯中的有机物，并在1050～1120摄氏度下在惰性气体气氛下或真空条件下进行烧结，得到所述钕铁硼辐射取向环。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)包括：

a-1)根据所述组成配比各金属粉末，并将配比后的各金属粉末在真空感应炉熔炼后通过速凝甩带浇铸为薄带合金；以及

a-2)对所述薄带合金进行氢碎并进行气流磨，得到粒度为3～4μm的所述钕铁硼合金粉。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述抗氧化剂为选自丙二酸二乙酯、石油醚、聚环氧乙烷单脂肪酸、二缩三乙二醇中的至少一种。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，还加入相对所述钕铁硼合金粉含量为0.5～2wt％的、选自Nd、Pr、Dy、Tb、Ho、Gd中的至少一种稀土金属粉。

5.如权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述稀土金属粉为选自Dy、Tb、Ho中的至少一种。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述稀土金属粉的粒径为3～10μm。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述稀土金属粉的粒径为4～6μm。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c)中，所述有机溶剂中包含占所述注射浆料总重量3～5wt％的聚乙烯、1～3wt％的石蜡、7～12wt％的巴西棕榈蜡、1～5wt％的乙烯-醋酸乙烯共聚物、以及0.2～1wt％的硬脂酸。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤d)中，注射温度为160～180摄氏度，注射压力为30～60bar，模具温度50～90摄氏度。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤e)中，脱除所述辐射环生坯中的有机物包括以下步骤：

e-1)将所述辐射环生坯在温度80～110摄氏度下利用萃取溶剂萃取其中的部分有机溶剂；以及

e-2)将经过萃取的所述辐射环生坯在惰性气体气氛下或真空条件下在700～850摄氏度下脱脂1～3小时。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：

f)在烧结后，在降温过程中，将所述钕铁硼辐射取向环在800～950摄氏度、450～600摄氏度下分别进行0.5～1.5小时的热处理。

12.一种钕铁硼辐射取向环，其特征在于，由权利要求1～11任一项所述的制备方法制备得到。