CN106920610A - 一种磁体材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁体材料及其制造方法，该磁体材料是经将原料熔炼成合金、将合金带破碎成粉末、粉末压制成型、烧结时效处理、加工成磁体半成品、烘烤退火等加工步骤制造而成。通过该方法制造的磁体材料，其磁性能明显得到提高，其高温磁通损失率比不经烘烤退火的磁体材料平均降低50％，且操作简便成本低，尤其适用于Pc值小于0.5或厚度小于1mm的磁体。

Description

一种磁体材料及其制造方法

技术领域

本发明主要涉及一种磁体材料及其制造方法，尤其涉及一种钕铁硼永磁材料及其制造方法。

背景技术

钕铁硼磁性材料，作为稀土永磁材料发展的最新结果，由于其优异的磁性能而被称为“磁王”。钕铁硼磁性材料是镨钕金属，硼铁等的合金，又称磁钢。一般要把可带磁性物体放在有直流电通过的线圈所形成的磁场里充磁，使磁性物质磁化或使磁性不足的磁体增加磁性。磁体在反向充磁时，使磁感应强度(表征磁性大小的参数)降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力(Hcb)。但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消(对外磁感应强度表现为零)。因此矫顽力Hcb表征永磁材料(永磁材料被外加磁场磁化后磁性不消失)抵抗外部反向磁场或其它退磁效应的能力。此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。而使内禀磁感强度UoM或Mr降低至零，所需的反向磁场强度称为内禀矫顽力。也就是，当反向磁场H＝Hcb时，虽然磁体的磁感应强度B为0，磁体对外不显示磁通，但磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和往往并不为0，也就是说此时磁体的磁极化强度J在原来的方向往往仍保持一个较大的值。因此，Hcb还不足以表征磁体的内禀磁特性；当反向磁场H增大到某一值Hcj时，磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和为0，称该反向磁场H值为该材料的内禀矫顽力Hcj。一般磁性材料的性能可以通过其四个参数来加以表述，即剩余磁感应强度(简称剩磁)Br，其大小一般可认为能表明磁件充磁后的表面磁场的高低；矫顽力Hcb；内禀矫顽力Hcj和最大磁能积(BH)max，(BH)max是Br与Hcj乘积的最大值，它的大小直接表明了磁体的性能高低，磁能积是恒量磁体所储存能量大小的重要参数之一。

钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，同时高能量高密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，从而使仪器仪表、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能，其被广泛应用在核磁共振、计算机、各种电动机和风力发电机等领域。饱和充磁后的烧结钕铁硼完成品，在高温下使用或经过高温装配均会有一定程度的减磁现象，尤其是磁导系数Pc值较小的磁体，高温减磁损失比较明显。磁导系数Pc又称为退磁系数，Pc越大磁体越不容易被退磁。另外，磁体材料在不同方向上磁性能会有不同；且存在一个方向，在该方向取向时所得磁性能最高，该方向即为磁体的取向方向。一般磁体成品的厚度方向即为磁体的取向方向，因而厚度较薄的磁体减磁损失会较大。而过大的减磁损失，会对其使用造成严重影响，甚至会造成零件功能失效。

通常的改善磁体高温减磁损失的方法，主要是通过提高所使用的磁材的Hcj、改进表面处理工艺或饱和充磁后老化(磁损失)处理等几种途径进行改善。

CN101228597公布了一种耐高温的R-Fe-B系永磁材料及其制造方法，主要是通过提高所使用的磁材的Hcj来改善磁体的磁损失。在制造过程中采用惰性气体或N2气保护下的无氧工艺技术和高温烧结技术，其热稳定性良好，耐高温。但是需要从合金破碎开始直至毛坯时效处理过程结束都必须在惰性气体或N2气等无氧环境中生产，要求制造过程中氧含量非常低，成本较高。

而表面处理工艺的改进，适用范围较窄，仅适用于少量镀种。钕铁硼永磁材料的机械镀锌、机械镀镍等表面处理方法，在降低生产成本的同时使钕铁硼永磁材料获得优良的耐腐蚀性能，同时也改善了磁体的高温减磁损失。但是目前国内外普遍应用的表面处理工艺是电镀、P(磷)化，机械镀还未普及，且镀锌、镀镍等表面处理方法方法不能应用在P化产品上。

饱和充磁后老化处理的方法仅适用于饱和充磁品，且老化工序较繁琐，时间较长。CN102568808公开了一种提高永磁体磁稳定性的冷热循环老化处理方法，采用冷冻加热循环的老化处理方法，提高永磁体的热稳定性、时间稳定性。但是该专利针对的是充磁产品，并且要求多个所述永磁体中相邻两个永磁体之间的间隔为永磁体5倍磁化方向长度以上，所以改善成本较高，不适用于较大数量磁体的改善。

因此有必要提出一种磁体材料及其制造方法，能解决传统方法制造磁体材料存在的上述缺陷问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种磁体材料及其制造方法，该方法制造出的磁体可以明显降低高温减磁损失，且操作简便成本低，尤其适用于Pc值小于0.5或取向方向小于1mm的磁体。

本发明提出的一种磁体材料，其为钕铁硼磁体材料，其特征在于，该磁体材料是经100-350℃加热、保温时间为0.5-10小时、在空气或保护气体气氛中烘烤退火制造而成。

上述的磁体材料，其高温磁通损失率比不经烘烤退火的磁体材料平均降低50％。

上述的磁体材料的磁导系数Pc值小于0.5或者上述磁体材料的厚度小于1mm。

本发明提供的一种制造磁体材料的方法，其特征在于，将该磁体材料的磁体半成品在100-350℃温度下加热、保温0.5-10小时、在空气或保护气体气氛中烘烤退火。

上述磁体材料是经将原料熔炼成合金、将合金带破碎成粉末、粉末压制成型、烧结时效处理、加工成磁体半成品、烘烤退火等加工步骤制造而成。

进一步地，上述加工步骤还包括：磁体半成品烘烤退火后冷却至80℃后出炉。

进一步地，上述加工步骤还可包括：将所述出炉的磁体半成品浸泡在防锈液中继续冷却，时间为0.5-5小时。

上述加工步骤还包括：烘烤退火后的所述磁体半成品进行表面处理，加工成磁体成品。

本发明的技术方案，通过采用对磁体半成品进行烘烤退火的热处理工艺，制造出的磁体材料可以改善磁体高温减磁损失，且操作简便成本低，尤其适用于Pc值小于0.5或取向方向小于1mm的磁体。

附图说明

图1是本发明一种磁体材料的制造方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

本发明的实施例以制造烧结钕铁硼来说明此种磁体材料及其制造方法。如图1所示的本发明提高磁体磁性能的方法的流程图，首先把原料熔炼成合金，熔炼合金指的是把一定配比的原料熔炼成合金锭，或采用速凝薄片技术把一定配比的原料熔炼速凝成合金甩带片，即利用真空感应熔炼方法，把坩埚封闭在真空室中，利用电磁感应产生的涡流作为热源，在真空或惰性气体状态下把原料进行脱气、熔化处理，通过坩埚倾炉系统浇铸，经过中间包在水冷辊上急速凝固后形成薄片，再在水冷盘上进行慢速降温，在拨凿的搅拌下，把合金片降到30℃左右，形成大小薄厚均匀的合金薄片。

接下来，将熔炼好的合金锭或甩带片用氢爆工艺破碎成中粉。氢爆工艺是将吸收氢气达到饱和后的合金锭或甩带片，再经480-580摄氏度高温长达6-10小时脱氢处理。氢爆工艺采用ULVAC的FHH6-6130H型六室连续氢化炉氢爆设备。

然后将上述中粉用气流磨的工艺磨成细粉，该细粉的粉末粒度控制在3-6μm。

再下来，将细粉用垂直压机压制成大块毛坯，毛坯规格为33mmx51mmx32mm(32方向为取向方向)。

可再经过等静压提高压坯密度后，用高压泵把传压流体介质压入封闭的容器内，容器内的毛坯在高压流体介质的静态压力作用下成型，成为致密体或粘结体。等静压工艺可使工件在各个方向上获得均匀的压应力。将毛坯码放在料盒中，送入真空烧结炉内进行烧结，烧结温度1000-1050℃，保温4小时，冷却至室温后在450-550℃下进行至少2小时的时效处理，。

时效处理后，将毛坯经过切片工序加工成一定尺寸的薄片磁体半成品，薄片的厚度方向为取向方向。目前常用的加工方法：切片、磨加工、线切割、打孔、掏孔等，可以加工出方片、圆片、圆环等常见形状，也可以加工出瓦形，梯形等复杂形状。

接下来，将磁体半成品在空气或保护气体如N2或Ar气氛中进行100-350℃的烘烤退火，并保温0.5-10小时。

再下来，将上述磁体半成品冷却至80℃后出炉。

将上述出炉的磁体半成品浸泡在防锈液中继续进行冷却，时间为0.5-5小时。

对经过上述处理后的磁体半成品进行表面处理，加工成磁体成品。

下面结合具体试验数据来说明本发明的一种磁体及其制造方法的效果。

加工生产出不同性能及尺寸的磁体半成品，根据性能与尺寸不同共划分为14款磁体，分为编号为GJ01-GJ14。此14款磁体半成品中前六款为方片，第七到第十款为圆片，第十一到第十四款为瓦形形状。

加工生产出不同形状、性能及尺寸的磁体半成品，以及相对应的热处理温度和减磁温度等参数详见表1。

表1中的性能牌号使用的是中科三环的性能牌号，性能值首字母代表性能名称，中间数字代表Br，数字越大，Br越大。

表1中性能值的尾数代表矫顽力。按矫顽力大小磁体分为N,M,H,SH,UH,EH档，按顺序矫顽力Hcj依次增大。此试验中性能范围包含M档到EH档。因为本实施例的试验是为了考察磁体高温下的磁损失，所以减磁温度定为拐点温度。磁体的耐温温度与矫顽力有关系，若磁体超过耐温温度，退磁速度明显，该耐温温度即为拐点温度。拐点温度与尺寸和性能有关，同样的Hcj，尺寸形状越扁平即Pc值越小，拐点温度越低；同样的Pc值，Hcj越小，拐点温度越低。本实施例的减磁温度即按照此规律，根据不同形状尺寸及性能的磁体片施加不同的温度。因热处理温度与磁体形状尺寸及性能不相关联，因而本实施例取在一定数值范围即可。

表1

每款分别抽取40片磁体，分为2组，分别为A组和B组，进行A组与B组的对比试验。其中B组是不做处理的磁体。对A组磁体作如下处理：

首先，A组在空气气氛中加热到如表1所示的热处理温度T₀℃进行烘烤退火，并保温0.5h，冷却至80℃出炉。

接下来，将A组磁体浸泡在防锈液中继续进行冷却，时间为0.5h。

之后将A组与B组磁体一起进行充磁，并将充磁后的磁体逐个放置在铝板上，磁体片间距离大于10cm，在如表1所示减磁温度T下保温1h，测试并计算试验前后磁通损失。计算公式为：高温磁通损失率＝[(试验前磁通-试验后磁通)/试验前磁通]*100％。A组与B组的对比试验结果见表2。

表2

举例来说，如表1所示，编号为GJ01的磁体，形状为方形，长宽高的尺寸分别为30mm、12mm、4mm，Hcj为H档。把该组的20片同尺寸同性能的磁体半成品在热处理温度100℃下烘烤退火，如上述步骤冷却后与B组该性能尺寸的20片磁体在减磁温度120℃下减磁试验。试验结果如表2所示，GJ01磁体的A组试验前平均磁通值为6.85(μwb)，试验后平均磁通值为6.76(μwb)，高温磁通平均损失率(％)为1.31。GJ01磁体的B组试验前平均磁通值为6.83(μwb)，试验后平均磁通值为6.60(μwb)，高温磁通平均损失率(％)为3.37。可得此款磁体烘烤退火后磁体的高温磁通损失率比不经处理的磁体降低约61％。

试验表明，经过退火烘烤后，制造出的磁体材料具有较好的磁性能，磁体的高温磁通损失明显减小，高温磁通损失率比不经处理的磁体平均降低约50％。

此外，经过该种方法较低温度的热处理不会对磁体半成品外观及表面状态产生不良影响，不影响其后续的表面处理。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种磁体材料，其为钕铁硼磁体材料，其特征在于，该磁体材料是经100-350℃加热、保温时间为0.5-10小时、在空气或保护气体气氛中烘烤退火制造而成。

2.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述磁体材料的高温磁通损失率比不经烘烤退火的磁体材料平均降低50％。

3.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述磁体材料的磁导系数Pc值小于0.5或者所述磁体材料的厚度小于1mm。

4.一种制造磁体材料的方法，其特征在于，将该磁体材料的磁体半成品在100-350℃温度下加热、保温0.5-10小时、在空气或保护气体气氛中烘烤退火。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述磁体材料是经将原料熔炼成合金、将合金带破碎成粉末、粉末压制成型、烧结时效处理、加工成磁体半成品、烘烤退火的加工步骤制造而成。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述磁体半成品烘烤退火后冷却至80℃后出炉。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述出炉的磁体半成品浸泡在防锈液中继续冷却，时间为0.5-5小时。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁体半成品烘烤退火后进行表面处理，加工成磁体成品。