CN108010652A - 一种钕铁硼磁体的烧结方法及其专用装置 - Google Patents

一种钕铁硼磁体的烧结方法及其专用装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种钕铁硼磁体的烧结方法及其装置，属于稀土磁材料技术领域；其特点是，磁体烧结采用旋转烧结炉，烧结方法包括装料、入炉和烧结步骤；解决了传统烧结炉不同位置存在温度偏差，而造成的烧结后不同位置毛坯密度不均匀，进而造成烧结毛坯磁性能一致性差的问题；本发明方法适用性强，可满足不同规格的钕铁硼压坯烧结成型。

Description

一种钕铁硼磁体的烧结方法及其专用装置
技术领域：
本发明涉及永磁材料生产技术领域，具体地讲是一种钕铁硼磁体的烧结方法及其专用装置。
背景技术：
随着全球范围内混合动力车及纯电动汽车的迅速发展和技术进步，对烧结钕铁硼磁体性能及其一致性提出了更高的要求。钕铁硼磁体传统烧结工艺为，坯料放在烧结炉内固定不动，加热元件分布在坯料周围，采用热辐射进行加热，这种传统方式烧结，容易造成坯料放置区域内，不同区域温度不同，即温度不均匀，区域温度低的地方，坯料烧结收缩不到位，磁体孔隙率高，烧结密度低，相应造成磁性能偏低。如果将性能一致性差的磁钢装配到电机里面，则会造成：磁场不均匀-功耗大-发热温升-磁钢退磁-近一步不均匀-功耗再加大-继续温升的恶性循环。
发明内容：
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种钕铁硼磁体的烧结方法。
本发明的另一目的是提供实现钕铁硼磁体的烧结方法的其专用装置。
本发明主要解决现有的钕铁硼磁体烧结方法磁体的磁性能一致性差的问题。
本发明的技术方案是：一种钕铁硼磁体的烧结方法，其特殊之处在于，包括如下工艺步骤：
a装料：将压制成型后的钕铁硼压坯放置于料盒内，钕铁硼压坯之间间隙小于1mm，料盒载满钕铁硼压坯后，盖上料盒盖，料盒及料盒盖组成料盒工装；
b入炉：将载满钕铁硼压坯的料盒工装依次排列在旋转烧结炉炉腔内，并码好垛；
c烧结：设定旋转烧结炉炉腔旋转速度和烧结工艺，将钕铁硼压坯烧结成钕铁硼磁体。
进一步的，所述的c步骤的旋转速度为5rpm-16rpm；烧结工艺为：一段烧结温度300-450℃，保温时间2-3h，真空度≤5Pa；二段烧结温度780-880℃，保温时间4-5h，真空度≤10Pa；三段烧结温度1010-1080℃，保温时间4-8h，真空度≤5×10-2Pa。
本发明的钕铁硼磁体的烧结方法的专用装置，包括旋转烧结炉炉体，旋转烧结炉炉体通过管路与真空机构连接，其特殊之处在于，所述的旋转烧结炉炉体内侧面周边安装加热带，旋转烧结炉炉体下部设隔热板；旋转烧结炉腔位于隔热板之上，且其中轴线与旋转烧结炉炉体中轴线重合；码垛位于旋转烧结炉腔内，所述的码垛由载满钕铁硼压坯的料盒工装层叠组成；所述的隔热板通过旋转机构与驱动电机连接；所述的真空机构、旋转烧结炉的加热带和驱动电机通过线路与控制器连接。
进一步的，所述的料盒工装采用耐2000℃高温且不会发生变形、变质、不会与稀土发生反应的材料制成，料盒形状为方形、圆形或异形,料盒底面设四个支撑点。
本发明的一种钕铁硼磁体的烧结方法及其专用装置与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，钕铁硼压坯在旋转烧结炉内的烧结过程中，压坯均匀旋转，各坯料均匀受热，尺寸收缩均匀，烧结后毛坯密度一致性好，磁性能均匀，可满足新能源车电机用磁钢需求。
附图说明：
图1是本发明磁体烧结专用装置结构示意图；
图2是本发明的码垛结构示意图。
具体实施方式：
以下结合附图及实施方式，进一步阐述本发明，但以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明本发明，而非是对本发明范围的限制，另外，本领域技术人员在阅读本发明后，以同等替代进行本发明改动或修改，均落在本申请权利要求书所限定范围内。
参见图1、2，根据设计需要选择旋转烧结炉炉体7，将旋转烧结炉炉体7通过管路与真空机构3连接，烧结时对旋转烧结炉腔抽气，避免高温下压坯氧化；在旋转烧结炉炉体7内侧面周边安装旋转烧结炉的加热带2，下部安装隔热板8，加热带2用于对压坯烧结加热，旋转烧结炉腔位于隔热板8之上，且其中轴线与旋转烧结炉炉体7中轴线重合；将码垛1置于旋转烧结炉腔内，码垛1由载满钕铁硼压坯9的料盒工装10层叠组成；料盒工装10的底部安装4个支撑点11，料盒工装10采用耐2000℃高温且不会发生变形、变质、不会与稀土发生反应的材料制成，料盒工装10形状可为方形、圆形或异形；将隔热板8通过旋转机构5与驱动电机4连接，驱动电机4驱动旋转机构5旋转，带动载满钕铁硼压坯9的料盒工装10层叠组成的码垛1旋转；将真空机构3、旋转烧结炉的加热带2和驱动电机4通过线路与控制器6连接；形成本发明的专用装置。
本发明的专用装置，旋转烧结炉工作时，首先将载满钕铁硼压坯9的料盒工装10层叠组成的码垛1置于旋转机构5上，开启真空机构3，当炉腔内真空度下降到5×10-2Pa以下时，启动驱动电机4，驱动旋转机构5带动码垛1旋转，同时开启旋转烧结炉的加热带2，按设定烧结工艺给坯料加热。
以下实施例均采用上述专用装置。
实施例1，以性能牌号为N40SH烧结钕铁硼材料，规格为60×43×36（mm）的方坯为例，其制备包括如下工艺步骤：
1）装料：将压制成型后的N40SH压坯放置于料盒内，压坯之间间隙小于1mm，料盒载满压坯后，盖上料盒盖，料盒及料盒盖组成料盒工装；；
2）入炉：将载满钕铁硼压坯的料盒工装依次排列在旋转烧结炉炉腔内，并码好垛；码垛由装载钕铁硼压坯的料盒工装层叠组成；
3）烧结：根据设定的旋转烧结炉炉腔旋转速度和烧结工艺，将压坯烧结成钕铁硼磁体；旋转速度为5rpm，烧结工艺为：一段烧结温度300℃，保温时间3h，真空度≤5Pa，二段烧结温度780℃，保温时间5h，真空度≤10Pa，三段烧结温度1010℃，保温时间4h，真空度≤5×10-2Pa。
按照上述实施例1的制备方法得到烧结钕铁硼毛坯，任意位置取样6件，标号S1-S6检测烧结密度及磁性能，见表1。
对比例1，取同样性能、规格的压坯，按照同样的烧结工艺采用传统烧结炉进行烧结，同样，任意位置取样6件，标号D1-D6检测烧结密度及磁性能，见表2。
表1.实施例1样品磁性能
表2.对比例1样品磁性能
从实施例1和对比例1比较，旋转烧结炉烧结出的毛坯较传统烧结炉烧结出的毛坯，烧结密度偏差、剩磁偏差、矫顽力偏差分别由0.037，0.27和0.35降低到0.012，0.09和0.13，减小了批次偏差，提高了烧结后磁体的均匀性。
实施例2，以性能牌号为N42SH的烧结钕铁硼材料、规格为100×80×30（mm）的方坯为例，其制备包括如下工艺步骤：
1）装料：将压制成型后的N42SH压坯放置于料盒内，压坯之间间隙小于1mm，料盒载满压坯后，盖上料盒盖，料盒及料盒盖组成料盒工装；
2）入炉：将载满钕铁硼压坯的料盒工装依次排列在旋转烧结炉炉腔内，并码好垛；码垛由装载钕铁硼压坯的料盒工装层叠组成；
3）压坯烧结：根据设定的旋转烧结炉炉腔旋转速度和烧结工艺，将压坯烧结成钕铁硼磁体；旋转速度为16rpm，烧结工艺为：一段烧结温度450℃，保温时间2h，真空度≤5Pa，二段烧结温度880℃，保温时间4h，真空度≤10Pa，三段烧结温度 1080℃，保温时间8h，真空度≤5×10-2Pa。
按照实施例2制备过程得到烧结钕铁硼毛坯，任意位置取样6件，标号S7-S12检测烧结密度及磁性能，见表3。
对比例2，取同样性能，规格压坯，按照同样的烧结工艺采用传统烧结炉进行烧结，同样，任意位置取样6件，标号D7-D12检测烧结密度及磁性能，见表4。
表3. 实施例2样品磁性能
表4.对比例2样品磁性能
从实施例2和对比例2比较，旋转烧结炉烧结出的毛坯较传统烧结炉烧结出的毛坯，烧结密度偏差、剩磁偏差、矫顽力偏差分别由0.048，0.34和0.36降低到0.013，0.11和0.16.减小了批次偏差，提高了烧结后磁体的均匀性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种钕铁硼磁体的烧结方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
a装料：将压制成型后的钕铁硼压坯放置于料盒内，钕铁硼压坯之间间隙小于1mm，料盒载满钕铁硼压坯后，盖上料盒盖，料盒及料盒盖组成料盒工装；
b入炉：将载满钕铁硼压坯的料盒工装依次排列在旋转烧结炉炉腔内，并码好垛；
c烧结：设定旋转烧结炉炉腔旋转速度和烧结工艺，将钕铁硼压坯烧结成钕铁硼磁体。
2.根据权利要求1所述的一种钕铁硼磁体的烧结方法，其特征在于，所述的c步骤的旋转速度为5rpm-16rpm；烧结工艺为：一段烧结温度300-450℃，保温时间2-3h，真空度≤5Pa；二段烧结温度780-880℃，保温时间4-5h，真空度≤10Pa；三段烧结温度1010-1080℃，保温时间4-8h，真空度≤5×10-2Pa。
3.实现权利要求1或2的钕铁硼磁体的烧结方法的专用装置，包括旋转烧结炉炉体（7），旋转烧结炉炉体（7）通过管路与真空机构（3）连接，其特征在于，所述的旋转烧结炉炉体（7）内侧面周边安装加热带（2），旋转烧结炉炉体（7）下部设隔热板（8）；旋转烧结炉腔位于隔热板（8）之上，且其中轴线与旋转烧结炉炉体（7）中轴线重合；码垛（1）位于旋转烧结炉腔内，所述的码垛（1）由载满钕铁硼压坯（9）的料盒工装（10）层叠组成；所述的隔热板（8）通过旋转机构（5）与驱动电机（4）连接；所述的真空机构（3）、旋转烧结炉的加热带（2）和驱动电机（4）通过线路与控制器（6）连接。
4.根据权利要求3所述的专用装置，其特征在于，所述的料盒工装（10）采用耐2000℃高温且不会发生变形、变质、不会与稀土发生反应的材料制成，料盒（10）形状为方形、圆形或异形,料盒（10）底面设四个支撑点（11）。
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