CN104907558B - 一种稀土永磁材料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稀土永磁材料制备方法，包括以下步骤：制备烧结磁体用粉末的压制坯体、利用排线对压制坯体进行加工，之后烧结，所有步骤均在一整体密闭气氛中执行。其中，排线加工是对压制成型的压制坯体进行线加工，将压制坯体夹持并定位，由驱动机构驱动排线进行往复直线运动，随着定位夹具的旋转，按照预先设定的路径对压制坯体进行加工，最终成型为预定形状和尺寸的块体、片体、弓形或其它异形，该最终成型尺寸预留有烧结收缩余量。本发明的制备工艺流程短、加工效率高、磁粉损耗低、稀土利用率高，且该加工属近净加工，可省去烧结后精加工工序。

Description

一种稀土永磁材料制备方法

技术领域

本发明涉及一种制造稀土永磁材料的方法，属于烧结磁体制备技术领域，尤其涉及烧结钕铁硼永磁材料制备工艺。

背景技术

稀土烧结磁体是用粉末冶金工艺原理制造的一种稀土永磁材料，因其高剩磁、高矫顽力、高磁能积、体积小、重量轻等特点，产品除了应用于电声元件、医疗设备、传感器、磁选、磁吸等领域外，更是广泛应用于包括汽车、电脑硬盘、风力发电、电动工具、电动自行车、空调压缩机、电梯、航空航天等领域在内的各类工业电机中。

高性能钕铁硼材料对生产线及制备方法要求很高，尤其对于烧结工艺制备的钕铁硼材料，磁粉粒度更细，材料更易氧化，制备工艺不当会导致磁性能劣化甚至报废。现有技术中，稀土烧结磁体通常是通过以下方法制造的：粉碎稀土磁性合金变成合金粉末、压制合金粉末获得压制坯体、烧结压制坯体并对烧结体进行时效处理、机加工。通常对制粉及压坯包装封闭后转移或运送，以避免钕铁硼材料在成型前和成型后接触到外界空气产生氧化问题，但这种包装封闭方式通常需人工操作，且气密性难以保证，以这种方式生产高牌号磁材非常困难，且无法适应大规模自动化生产。

目前，有少量厂家试采用无氧成型烧结装置，例如CN202336578U，其将称料箱、通道、全封闭压机、烧结均进行密封连接，用氮气保护，但该装置未涉及涉及烧结前对压坯进行切割加工。

此外，烧结后磁体通常密度大且比较硬，而且很脆，加工时需要很大的机加工载荷，烧结后磁体的切割加工和研磨费事、耗时，增加生产成本，浪费生产时间，且烧结后的加工余料回收再利用比较困难，导致稀土材料利用率低下。

尽管一些厂家及研发机构试采用将压制坯体浸渍于合成油中用转动叶片进行切割，但合成油需在切割后和烧结前脱除，如脱除不完全，将使得磁性能严重劣化，导致烧结时间长、能耗高，且不利于获得高磁能积钕铁硼磁体，更无法适用于高磁能积钕铁硼磁体的大规模化生产。

目前烧结磁体生产中，仍无法解决磁性粉末压坯在加工中氧化、加工屑粘连、熔合、燃烧等问题，制粉和压型中需添加抗氧化剂，加工过程中需施加冷却剂、切割液、润滑剂或抗熔合粉末，而这些，一方面需增加额外的脱除这些添加剂或粉末的步骤，另一方面一旦脱除不完全会带来磁性能的劣化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明优选实施方式提供了一种稀土损耗低、生产效率高的制造烧结磁体的方法。

进一步地，该方法能够解决磁性粉末压坯在加工中氧化、加工屑粘连、熔合、燃烧的问题，该方法在制粉和压型中可以不添加任何抗氧化剂，加工过程中可以不施加任何冷却剂、切割液、润滑剂或抗熔合粉末。

更进一步地，压制坯体的加工余料可直接回收利用，稀土材料利用率高、尤其适合高磁能积钕铁硼磁体的大规模化生产。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种稀土永磁材料生产方法，包括以下步骤：制备烧结磁体用粉末的压制坯体、利用排线对压制坯体进行加工，之后烧结，所有步骤均在整体密闭气氛中执行。

优选地，在加工之后设置清粉步骤，将压制坯体上的粉末清除。

优选地，所述制粉是将熔炼好的磁性合金送入制粉装置，经粗磨、氢脆、气流磨后获得所需粒径的磁性粉末；优选地，该磁性粉末的粒径为2-5μm。

优选的具体实施方式中，由第一输送机构将磁性合金送入制粉装置，所述制粉装置包括密闭连接的粗磨机、氢脆炉、气流磨。

优选地，压制成型得到压制坯体，是将制得的磁性粉末颗粒取向压型，然后经过冷等静压压制成压制坯体。

优选地，所述压制成型中不需要专用模具，例如成型弓形磁铁、片状磁铁、磁环的专用模具，仅采用通用模具压制。

优选地，所述压制坯体密度为4-4.5g/cm³。

优选具体实施方式中，由密闭的第二输送机构向称料箱输送磁性粉末，称料后在定向磁场机成型，再等静压机压制成型，获得压制坯体，所述称料箱、定向磁场成型压机和等静压成型压机密闭连接。

优选地，上述制粉或压型步骤不需要添加任何抗氧化剂。

所述排线加工是对压制成型的压制坯体进行剥离加工，将压制坯体切割加工成多个部分。具体为，排线与压制坯体相对运动的同时对压制坯体进行切割。

优选方式之一为，将压制坯体夹持并定位，由驱动装置驱动排线进行往复直线运动，随着工件定位夹具的运动，按照预先设定的路径对压制坯体进行加工，该加工以特定的相对运动速度进行，最终成型为预定形状和尺寸的块体、片体、弓形或其它异形，该最终成型尺寸预留有烧结收缩余量；优选地，所述加工由CAD/CAM软件辅助设计，并通过优化烧结排样布局，计算得出所需的烧结收缩余量。

优选具体实施方式中，由密闭的第三输送机构将压制好的压制坯体送入排线加工装置内，该加工装置包括排线、驱动机构、氧含量监测机构以及氧含量控制机构；优选地，还包括线张力及排线间距调整机构、工件定位夹具；优选地，定位夹具可进行旋转；更优选地，定位夹具可为360°旋转定位夹具。

优选地，还设置第一余料回收装置，所述第一余料回收装置收集加工过程中的落粉、落料、边角余料，回收后再利用；更优选地，所述第一余料收集装置包括导料斜面和收集台车，或者，第一余料收集装置包括带插板阀的锥形料斗集粉装置。

优选地，所述排线设置为多条，各条线之间以预定的间距设置，该间距取决于加工后的块体或片体的尺寸，各条排线排列设置在排线安装架的横梁上；更优选地，线张力及线间距调整机构也设置于安装架上，对排线的线张力和线间距进行调整，适应压制坯体不同密度、不同尺寸的加工需要。

优选地，由驱动电机带动排线沿着某一预定方向作往复运动，例如Z轴方向作往复运动。

进一步地，排线的往复运动速度为线进给速度，如排线沿着Z轴方向作往复运动的速度就是线进给速度；排线的往复运动频率为50-100次/min，优选60-80次/min。排线相对于压制坯体的移动速度为加工速度，优选加工速度小于30mm/min，优选不超过20mm/min；更优选不超过15mm/min、或者不超过10mm/min。

加工时，线被预先施加一定张力，即加工载荷，该张力优选为10-30N，更优选为20-30N；根据加工成型的形状及尺寸需要，并综合考虑加工效率，所述线加工速度可采用定速或变速。

本发明的发明点之一在于，采用变化的线进给速度。优选地，在排线的一个往复运动行程中，前进行程中，速度由0升高至最大值、再由最大值降至0；返回行程中，速度由0升高至最大值、再由最大值降至0。优选地，速度升降的方式可以是线性的，也可以是曲线变化如正弦波形式变化的。研究表明，优选地，最大线进给速度V_max与压制坯体厚度D满足以下关系式：

V_max≤K1×D+K2；

其中：V_max为排线的最大线进给速度，单位为mm/min；

D为压制坯体厚度，单位为mm；

K1为一修正系数，取值为0.1-1；

K2为一常数，取值为0-15。

排线可使用没有研磨颗粒附着的线，但优选使用附有研磨颗粒的线。所述排线的线芯为钢丝、钢纤维、硬质合金丝、硬质合金纤维或尼龙纤维，优选采用不锈钢丝，研磨颗粒固定在芯上，优选采用电镀或电沉积将研磨颗粒涂覆在芯线上，保证加工过程中良好的排屑性；优选的具体实施方式中所用线/纤维的直径为0.05-2mm，优选0.2-0.5mm，研磨颗粒选用高硬度材料，优选金刚石、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝等，研磨颗粒平均粒径为10-500μm，优选100-200μm。

本发明的发明人发现，当加工密闭气氛的氧浓度在100ppm以下时，在特定的线加工速度下，加工过程中不会出现粉末氧化及燃烧，加工块体间也不会出现熔合。

进一步地，研究表明：所述排线加工中密闭气氛的氧含量与未烧结磁粉耐氧化时间的关系满足下表：

上述耐氧化时间均在制粉和压型不添加任何抗氧化剂下获得。

进一步地，本发明的发明人还发现，考虑到烧结后磁体变形率，排线的加工余量按以下关系式制定，即排线的加工余量m与压制坯体密度ρ、加工成型后料块/片体的厚度d需要满足以下关系式②：

m＝L1×d-L2×ρ+L3

其中：m为排线加工余量，单位为μm；

ρ为压制坯体密度，单位为g/cm³；

d为加工成型后料块/片体的厚度，单位为mm；

L1为一修正系数，取值为2-8；

L2为一修正系数，取值为15-25；

L3为一常数，取值为91。

优选地，加工中利用定位夹具夹持定位待加工压制坯体；更优选的具体实施方式中，包括旋转夹持台以及X、Y夹持方向调节机构以及驱动电机，通过驱动电机提供动力，驱动所述旋转夹持台进行旋转运动，进而实现加工过程中带动压制坯体进行旋转运动；所述X、Y夹持方向调节机构可调节所述旋转夹持台的夹持座在X、Y方向的位移，由此适应不同尺寸压制坯体的夹持定位。优选的，旋转夹持台为360°旋转夹持台。

所述氧含量监测装置实时监测所述排线加工装置所在密闭系统内的氧浓度和氮气压力，确保氧浓度和氮气压力在所设定的范围内。

优选地，由控制机构控制排线的行程、往复运动频率、加工路径以及线进给速度、所述360°旋转定位夹具的动作、以及监测控制密闭气氛的氧含量、氮压力等。

优选的具体实施方式中，加工时，首先将压制坯体装载定位于定位夹具，电机驱动排线沿着某一预定方向进行往复直线运动，随着所述定位夹具的运动，按照预先设定的路径对压制坯体进行加工，该加工不同于传统的线切割，其是以符合特定要求的速度对压制坯体进行切割，从而得到预定形状及尺寸的块体、片体、弓形或其它异形。在所述特定的线进给速度下，该加工过程中即使不添加任何冷却剂、切割液、润滑剂、或抗熔合粉末，加工过程中也不会出现粉末氧化及燃烧，加工块体间也不会出现熔合。优选地，定位夹具为360°旋转定位夹具。

进一步优选地，本发明的制备方法还包括对切割后的块体/片体进行清粉的步骤。

优选的具体实施方式中，由第四输送机构将排线加工后的料块即块体/片体送入自动清粉装置内，所述自动清粉装置包括相向旋转的滚筒，滚筒上设置毛刷，由毛刷清理排线加工后料块上、下表面的毛刺、碎屑、微粉等，根据产能需要，可设置多组相对旋转的滚筒；优选地，所述自动清粉装置还包括第二余料收集装置，所述第二余料收集装置对毛刷清理下来的碎屑、粉末进行收集、回收。

具体的，由第五输送机构将清粉后的料块送入烧结装置内。优选地，所述烧结装置包括烧结炉，烧结炉内设置料架和升降机构，所述升降机构接受来自第四输送机构的料盘中放置的已清粉的料块，然后将料块送入烧结炉内料架的料盘内，烧结炉关闭后按预定工艺进行烧结和热处理，冷却后打开炉门，升降机构将料块从烧结炉内移出，获得烧结磁体产品。

由于在加工过程中不添加任何冷却剂、切割液、润滑剂、或抗熔合粉末，烧结中无需脱除这些添加剂或添加粉末，因而烧结温度相较于传统R-T-B永磁材料的烧结温度低30-40℃，且保温时间较传统烧结时间短；本发明的烧结温度为1000℃至1050℃，在惰性或真空条件下进行，保温1-1.5小时，烧结能耗低；烧结后即获得接近最终形状和尺寸的烧结磁体。在加工余量计算精确的情况下，烧结后不需进行精加工即可得到合格的烧结磁体。

优选地，所述余料回收步骤也在密闭气氛中进行，具体包括所述第一余料收集装置、所述第二余料收集装置、第六运输机构，还包括退磁装置和二次制粉装置，所述第一余料收集装置收集排线加工装置内加工过程中的落粉、落料、边角余料，所述第二余料收集装置收集所述清粉装置内毛刷清理下来的碎屑、粉末，两个余料回收装置的粉末汇集后，经第六输送机构送入所述退磁装置进行退磁，再送入制粉装置。当然，也可先分别进行退磁，再分别送入制粉装置。

优选地，上述各装置的开启、运行均在控制机构控制下进行。优选地，控制机构包括各装置控制器、交互通讯装置以及总控制机，所述各装置控制器通过交互通讯装置与总控制机进行通讯、控制、反馈，并控制该密闭系统的各部分装置的运行以及密闭系统的氧浓度和氮气压力。

尤其需要指出的是，排线对压制坯体进行加工时，由于排线的线径比较小，优选0.05-2mm，线进给速度非常慢，小于30mm/min，优选不超过25mm/min，更优选不超过15mm/min、或不超过10mm/min，且该线被施加一定张力(即加工载荷)，优选张力为10-30N，更优选为20-30N，排线对压制坯体的切割加工实际上是以剥落微粉颗粒的方式使构成压制坯体的磁性颗粒与压制坯体分离，加工过程中产生的热量很小，并且控制密闭气氛的氧浓度在100ppm以下，保证了磁性粉末不会产生燃烧、氧化、粉末粘结及熔合问题，因而在制粉和压型中不添加任何抗氧化剂，加工过程不施加任何冷却剂、切割液、润滑剂、或抗熔合粉末，且加工余料可直接回收利用；同时，由于烧结前压制坯体密度低，4-4.5g/cm³、材质软，尽管上述线进给速度较慢，但加工时间短，且由于省去了脱除添加剂、添加粉末以及烧结后精加工的工序，所以制备工艺流程短，加工效率高、适用于大规模化烧结磁体的生产；相较于传统技术对烧结后磁体进行线切割加工，尽管进给速度比较快，通常100-5000mm/min，但烧结后磁体密度较大，接近7.5g/cm³，且材质硬，线被施加的加工载荷较大，但加工时间较长、加工效率低下、不适用于大规模化烧结磁体的生产。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明是在烧结前对压制坯体进行剥离加工，由于压制坯体密度低、材质软，尽管本发明线进给速度比较慢，但由于省去了脱除添加剂、添加粉末以及烧结后精加工的工序，其制备工艺流程短、加工效率高、磁粉损耗低、稀土利用率高，且该加工属近净加工，可省去烧结后精加工工序；此外，由于该加工可直接精密成型预定形状及尺寸的块体、片体、弓形或其它异形，适应目前小型化、复杂化、精密化生产磁铁的需要，压型时采用通用模具即可，无需使用专用模具，节省了模具设计及制造成本。

2.本发明在制粉和压型中不添加任何抗氧化剂，加工过程可不施加任何冷却剂、切割液、润滑剂、或抗熔合粉末，通过控制排线加工过程中气氛的氧含量、以及排线的进给速度，使得烧结前磁粉的耐氧化时间超过20小时，确保磁性粉末压坯在加工中不发生氧化、加工屑粘连、熔合、燃烧。

3.本发明的排线加工是以剥落的方式使构成压制坯体的磁性颗粒与压制坯体分离，通过往复运动频率、线进给速度、线张力、以及线径的合理匹配，其加工中产生的热量很小，再加上控制加工密闭气氛的氧浓度在100ppm以下，保证磁性粉末在加工中不会产生氧化及燃烧，也不会出现粉末熔合问题。

4.本发明首次提出了变化的线进给速度与压制坯体厚度的关系，符合该关系式的线进给速度可保证良好的排屑能力、高的加工效率，以及极低的加工发热量，确保该线进给速度下，磁粉不会出现氧化和燃烧问题。

5.本发明还首次提出了线加工余量与压制坯体密度、加工后料块/片体的厚度的关系式，符合该关系式的加工余量，可满足磁性材料烧结变形率的要求，确保高的材料利用率，以及低的稀土损耗率，使得本发明最终的稀土损耗率降低到1.7％。

6.本发明的制备方法实现加工余料、落料的直接回收利用，提高了磁性材料利用率，降低了稀土材料损耗、节约了生产成本。

7.本发明的制备方法可不需要执行烧结中脱除抗氧化剂、冷却剂、切割液、润滑剂的步骤，相较于传统的烧结工艺，本发明的烧结温度低、烧结时间缩短，降低了烧结能耗。

8.本发明的制备方法整体在密闭气氛中进行，氧浓度控制在微氧范围，即氧浓度在100ppm以下，将材料在生产过程中可能的吸氧降低到最大限度，极大降低了最终磁体产品的氧含量，提高了磁体的磁能积，适应批量化、高牌号磁体的生产需要。

附图说明

图1为本发明优选实施方式的稀土烧结永磁材料自动化制备方法流程。

图2为本发明优选实施方式的稀土烧结永磁材料自动化生产线。

图3为本发明一种优选实施方式的排线加工装置示意图。

图4为本发明优选实施方式的自动清粉装置。

图中：401为料块；402为毛刷滚筒；403为运输带。

图5为本发明优选实施方式的排线加工过程示意图。

其中：5a-线按预定路径加工压制坯体；5b-排线加工后料块示意图；5c-排线加工后断面SEM显微形貌示意图。

图中：501为线/线状锯；401为料块。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明具体实施方式采用的稀土永磁材料为R-T-B，R为至少一种选自稀土元素和Y的元素，T为包括Fe的过渡金属元素，B是硼。

优选地，该合金包括26-31wt％的Nd和/或Pr、0-5wt％的Dy、0-1wt％的Co、0-0.5wt％的Nb、0-0.2wt％的Al、0-0.2wt％的Cu、B 0.9-1.1wt％、余量为Fe。

采用以下制备方法制备R-T-B稀土永磁材料。

如图1-2所示，首先，通过已知的快淬技术制备R-T-B稀土永磁材料的铸片，具体包括：按所需成分配比熔炼合金，在1300-1350℃保持熔液，随后通过单辊快淬获得厚度0.01-0.3mm的铸片。

由第一输送机构将铸片送入密闭的制粉装置，先进行粗磨，再利用氢碎炉对铸片进行破碎，然后经气流磨后获得平均粒径为2-5μm的磁性粉末，优选磁性粉末的平均粒径为2-3μm；制粉中密闭气氛的氧浓度控制在500ppm以下，优选200ppm以下，更优选100ppm以下，制粉中不添加任何抗氧化剂。

由密闭的第二输送机构将制得的磁性粉末送入压制成型设备，首先在定向磁场下取向压型，再经过冷等静压压制成压制坯体，通过二次压制工艺，获得的压制坯体密度为4-4.5g/cm³，优选4.3g/cm³；所述二次压制工艺为现有技术中已知的压制成型方法，不同之处在于，这里不需要使用专用模具，例如成型弓形磁铁、片状磁铁、磁环的专用模具，仅采用通用模具压制，且压制中也不添加任何抗氧化剂。

然后，由密闭的第三输送机构将压制坯体送入排线加工装置内，将压制坯体精密加工为预定形状及尺寸的块体、片体、弓形或其它异形；具体地，首先采用CAD/CAM软件辅助设计，通过烧结排样布局以及烧结工艺参数，结合磁性材料烧结性能，估计所需的烧结收缩量，根据压制坯体密度ρ、加工成型后料块/片体的厚度d确定排线的加工余量。

该排线加工装置具体包括排线、驱动机构、氧含量监测机构、控制机构、线张力及排线间距调整机构、以及工件定位夹具；优选地，所述定位夹具可进行旋转；更优选地，定位夹具可为360°旋转定位夹具。

在该排线加工装置内还设置第一余料回收装置，所述第一余料回收装置收集加工过程中的落粉、落料、边角余料，回收后再利用，所述第一余料收集装置包括导料斜面和收集台车，或者，第一余料收集装置包括带插板阀的锥形料斗集粉装置。

所述排线设置为多条，各条线之间以预定的间距设置，该间距取决于加工后的块体或片体的尺寸，各条排线排列设置在安装架的横梁上；更优选地，线张力及线间距调整机构也设置于安装架上，对排线的线张力和线间距进行调整，适应压制坯体不同密度、不同尺寸的加工需要；由驱动电机带动排线沿着某一预定方向作往复运动，例如Z轴方向作往复运动。

研究表明：排线的加工余量m与压制坯体密度ρ、加工成型后料块/片体的厚度d需要满足以下关系式时能够满足磁性材料烧结变形率的要求：

m＝L1×d-L2×ρ+L3

其中：m为排线加工余量，单位为μm；

ρ为压制坯体密度，单位为g/cm³；

d为加工成型后料块/片体的厚度，单位为mm；

L1为一修正系数，取值为2-8；

L2为一修正系数，取值为15-25；

L3为一常数，取值为91。

具体地，对于压坯密度为4g/cm³、加工后厚度为5mm的磁片，制定其加工余量约为36μm；对于压坯密度为4.3g/cm³、加工后厚度为3mm的磁片，制定其加工余量约为20μm；对于压坯密度为4.5g/cm³、加工后厚度为8mm的磁片，制定其加工余量约为30μm。

进一步研究表明：所述排线加工过程中密闭气氛的氧含量与烧结前磁粉耐氧化时间的关系满足下表：

上述耐氧化时间均在制粉和压型不添加任何抗氧化剂下测试，可见随着气氛氧含量从10ppm增加到100ppm以上，烧结前磁粉的耐氧化能力呈几何级数递减。

基于上述研究结论，控制所述排线加工装置所在的密闭系统的氧含量在100ppm以下，具体地在50ppm以下，并通入氮气，氮气压力控制在100-500Pa，具体优选为200-300Pa。

加工时，预先将待加工的压制坯体夹持并定位，由驱动装置驱动排线进行往复直线运动，控制机构控制排线的行程、往复运动频率、加工路径以及线进给速度、所述360°旋转定位夹具的动作，并监测控制密闭气氛的氧含量、氮压力在上述设定范围内。

发明人通过大量试验研究得出：线加工中通过往复运动频率、线进给速度、加工载荷、以及线径的合理匹配，再加上控制加工密闭气氛的氧浓度在上述范围内，使得磁性粉末在加工中不会产生氧化及燃烧，也不会出现粉末熔合问题。

具体地，所述排线大的往复运动频率为60-80次/min，线进给速度不超过25mm/min、更优选不超过10mm/min，且加工时线被预先施加的张力为20-30N，以及采用0.2-0.5mm的不锈钢芯线，研磨颗粒选用平均粒径为100-200μm的碳化硅；根据加工成型的形状及尺寸需要，所述线进给为定速或变速。

优选地，研究表明：最大线进给速度V_max与压制坯体厚度D满足以下关系式时能够保证良好的排屑能力、高的加工效率，以及极低的加工发热量：

V_max≤K1×D+K2

其中：V单位为mm/min；

D单位为mm；

K1为一修正系数，取值为0.1-1；

K2为一常数，取值为0-15。

具体地，对于厚度为8mm的压制坯体，其线进给速度为0.8-23mm/min，本实施例中确定该线进给速度为15mm/min。

随着定位夹具的旋转，按照预先设定的路径对压制坯体进行加工，最终成型为预定形状和尺寸的块体、片体、弓形或其它异形(如图5a、图5b所示)，该排线加工过程不施加任何冷却剂、切割液、润滑剂、和/或抗熔合粉末。

采用扫描电镜SEM研究排线加工后断面显微形貌，如图5c所示，加工后的断面类似解离断裂的显微形貌，晶粒保持比较完整，基本沿着晶界解离，无明显的切割线，这与传统线切割料块的断面通常出现的晶粒不完整、具有明显切割线的显微形貌具有显著区别，表明本发明的排线加工不同于传统的线切割加工，而是以剥离、剥落的方式迫使压制坯体的磁性颗粒沿着加工面分离。

加工好的多个片体/料块送入密闭的第四运输机构，进入自动清粉机，如图4所示，由毛刷滚筒同时对多个料块的上、下表面进行清理。

清理后的料块被送入烧结炉进行烧结，烧结后获得接近最终形状和尺寸的烧结磁体，其中烧结工艺如下：烧结温度为1000℃至1050℃，具体控制烧结温度为1030℃至1040℃，氮气或真空条件下进行，保温1-1.5小时，烧结中无需脱除冷却剂、切割液、润滑剂的步骤；烧结后即获得接近最终形状和尺寸的烧结磁体，无需后续的精加工步骤。

另外，本发明的工艺还包括余料回收步骤，收集上述线加工过程中的落料、边角余料，以及自动清粉中清理下来的碎屑、粉末，收集后进行退磁，再进行制粉，由于这两个步骤收集的是烧结前的磁性粉末，因而经退磁后，可直接返回制粉步骤进行再利用，由此原料利用率非常高，稀土损耗率非常低，小于1.7％。

优选地，所述线进给速度与压制坯体的厚度、线的直径、研磨颗粒的粒径以及加工密闭气氛均有关系。

图3给出本发明一种优选实施方式的排线加工装置示意图。排线被张紧布置于线架100上，直线运动驱动机构带动线架上下往复运动。具体地，由驱动轴150带动驱动轮151旋转，柔性链部件152的一端铰接连接于所述驱动轮151上，所述柔性链部件152通过导向部件153导向后与直线往复运动部件即线架100悬垂连接。工作时，驱动轮旋转带动柔性链部件圆周摆动，经过导向部件的导向作用后实现被驱动部件的直线运动。在所述被驱动部件处于上升周期时，由所述驱动轮通过柔性链施加提升力，当所述被驱动部件处于下降周期时，所述被驱动部件在驱动轴的制动力和自身的重力作用下平滑下行。

进一步的，为被驱动部件的平滑运动，所述线架100滑动安装在导柱102上；所述导柱102优选为竖直方向安装；并且进一步优选的，所述柔性链部件152在所述导向部件153与所述被驱动部件之间的行程与所述导柱102平行，使所述导向部件153下部的所述柔性链部件152的行程方向与所述线架100的行程方向相同，使所述被驱动部件在行程过程中不承受剪力作用。优选的，导柱可以根据被驱动部件的尺寸设置至少一个，根据平稳导向的需要设置一个或多个。

优选的，为线架100的直线运动没有偏差更为精确，导柱与框架可以采用多种配合方式，如滑动配合、内置滚珠滚动配合，其中所述滑动配合可采用凸起面与凹槽面的配合，如导轨与凹槽配合；配合面可采用多种形式，如圆柱面配合、矩形槽配合或燕尾槽形配合等。

所述悬垂连接是指，所述柔性链部件承受所述被驱动部件的部分或全部重力，这样就使所述被驱动部件在下落的过程中由制动力和重力作用共同实现，实现平滑过渡。

进一步的，所述导向部件导引所述柔性链部件的圆周摆动输出成为直线往复运动，所述导向部件优选为导向轮，所述导向轮设为两个，并且对向安装，当所述柔性链部件从所述导向轮间通过时，两侧的导向轮对所述柔性链部件进行限位，保证所述柔性链部件沿着单一的方向直线输出，而不会产生偏转。

本领域技术人员知道，导向部件不局限于两个对向设置的导向轮，可以为起导向作用的多种结构。比如，可以为开有竖直导向槽的固定导向块，优选导向槽上部根据柔性链部件的运动方向进行圆弧处理，避免对柔性链部件导向时引起冲击；再比如，导向部件也可为具有中空通道的固定导向块，柔性链部件穿过中空通道、其另一端与被驱动部件悬垂连接，优选中空通道上部根据柔性链部件的运动方向进行平滑处理，如处理为平滑的向上向外扩张的倒角，以避免对柔性链部件导向时引起冲击。

优选的，所述柔性链部件的部分或全部为柔性结构。所述柔性链部件通过所述导向部件的部分为柔性结构，其他部分的柔性链部件可以为柔性结构，也可以为刚性结构。

所述柔性结构为绳索；进一步优选的，所述绳索为钢丝绳、尼龙绳或其他纤维绳；进一步优选的，所述绳索可为复合结构，即采用多种材料混捻(例如采用钢丝、尼龙和聚酯纤维进行混捻)或采用层状结构，采用层状结构是指包括芯层和表层，芯层采用抗拉伸材料，表层采用耐磨材料。

进一步优选的，在同一驱动轴上可设置多个驱动轮。这样，驱动轴转动时，多个驱动轮分别带动各自的柔性链部件进行直线驱动运动。多个驱动轮上的柔性链部件的工作初始相位可以相同，这样可以有多个被驱动部件被驱动同时上下运动；多个驱动轮上的柔性链部件的工作初始相位可以不同，工作时多个被驱动部件被驱动但上下运动不一致；优选的，多个驱动轮上的柔性链部件的工作初始相位不同且相位差相等。

本发明优选实施例如图3，所述驱动轮设为两个，两个驱动轮上的柔性链部件的初始工作相位相差180度。

本领域技术人员在实施的过程中，也可将所述驱动轮设为三个或者四个，当所述驱动轮设为三个时，三个驱动轮上的柔性链部件的工作相位相差120度；当所述驱动轮设为四个时，四个驱动轮上的柔性链部件的工作相位相差90度。

优选的，所述驱动轴由电机通过减速器进行驱动。

本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本发明权利要求所涵盖。

Claims (30)

1.一种稀土永磁材料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：制备烧结磁体用粉末的压制坯体、利用排线对压制坯体进行加工，之后烧结，所有步骤均在一整体密闭气氛中执行；

所述排线的排线加工余量与压制坯体密度、加工后料块/片体的厚度满足以下关系式：

m＝L1×d－L2×ρ+L3

其中：m为排线加工余量，单位为μm；

ρ为压制坯体密度，单位为g/cm³；

d为加工成型后料块/片体的厚度，单位为mm；

L1为一修正系数，取值为2-8；

L2为一修正系数，取值为15-25；

L3为一常数，取值为91。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在压制坯体前还具有制粉步骤，所述制粉步骤也在所述整体密闭气氛中进行。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在排线加工之后还设置清粉步骤，所述清粉步骤也在所述整体密闭气氛中进行。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在排线加工和/或清粉步骤中还设置余料回收步骤，回收料退磁后返回制粉步骤再利用，所述余料回收步骤也在所述整体密闭气氛中进行。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述压制坯体包括磁场取向压制和冷等静压压制。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，排线加工是对压制成型的压制坯体进行线加工，将压制坯体夹持并定位，由驱动机构驱动排线进行往复直线运动，随着定位夹具的旋转，按照预先设定的路径对压制坯体进行加工，最终成型为预定形状和尺寸的块体或片体，该最终成型尺寸预留有烧结收缩余量。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述预定形状为弓形。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述排线设置为多条，各线之间以预定的间距设置并排在上、下端的安装架上，该安装架上设置有线张力及线间距 调整机构。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述排线采用变化的线进给速度。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在排线的一个往复运动行程中，前进行程中，速度由0升高至最大值、再由最大值降至0；返回行程中，速度由0升高至最大值、再由最大值降至0。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，速度升降变化的方式是线性的，或者是曲线变化的。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，速度升降曲线变化的方式是正弦波形式变化的。

13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，最大线进给速度V_max与压制坯体厚度D满足以下关系式：

V_max≤K1×D+K2

其中：V单位为mm/min；

D单位为mm；

K1为一修正系数，取值为0.1-1；

K2为一常数，取值为0-15。

14.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述排线的往复运动频率为50-100次/min。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述排线的往复运动频率为60-80次/min。

16.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述排线的最大线进给速度小于30mm/min。

17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述排线的最大线进给速度不超过20mm/min。

18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述排线的最大线进给速度不超过15mm/min或不超过10mm/min。

19.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述排线被预先施加一定张力，该张力为10-30N。

20.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，该张力为20-30N。

21.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述排线的线芯为钢丝、钢纤 维、硬质合金丝、硬质合金纤维、或尼龙纤维，研磨颗粒固定在芯上，所述排线的线/纤维的直径为0.05-2mm，研磨颗粒为金刚石、碳化硅、氮化硅、氮化铝、或氧化铝，研磨颗粒平均粒径为10-500μm。

22.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，所述排线的线/纤维的直径为0.2-0.5mm，研磨颗粒平均粒径为100-200μm。

23.根据权利要求1-22任一所述的制备方法，其特征在于：所述排线加工过程中密闭气氛的氧含量与烧结前磁粉耐氧化时间的关系满足下表：

其中，所述耐氧化时间是制粉和压制成型时不添加任何抗氧化剂下的耐氧化时间。

24.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述制粉步骤是将熔炼好的磁性合金送入制粉装置，经粗磨、氢脆、气流磨后获得所需粒径的磁性粉末。

25.根据权利要求24所述的制备方法，其特征在于，所述磁性粉末的粒径为2-5μm。

26.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述清粉步骤是采用两两相向旋转的滚筒，滚筒上设置毛刷，由毛刷清理排线加工后料块上、下表面的毛刺、碎屑。

27.根据权利要求1-22、24-26任一所述的制备方法，其特征在于：所述烧结步骤中无需脱除抗氧化剂、冷却剂、切割液、润滑剂、或抗熔合粉末，烧结温度为1000℃至1050℃，在惰性或真空条件下进行，保温1-1.5小时。

28.根据权利要求1-22、24-26任一所述的制备方法，其特征在于：所述稀土永磁材料为R-T-B，R为选自稀土元素和Y元素中的至少一种元素，T为必须包括Fe的过渡金属元素，B是硼。

29.根据权利要求28所述的制备方法，其特征在于，所述稀土元素中包括Y。

30.根据权利要求28所述的制备方法，其特征在于：所述稀土永磁材料包括：26-31wt％的Nd和/或Pr、0-5wt％的Dy、0-1wt％的Co、0-0.5wt％的Nb、0-0.2wt％的Al、0-0.2wt％的Cu、B 0.9-1.1wt％、余量为Fe。