CN108568520A - 一种各向异性钕铁硼磁体的取向成型模具 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于通过成型模具的合理设计，实现大块钕铁硼产品性能随所处磁体的位置变化而呈现规律性的差异。所用成型模具为中空的长方体结构，由四个异形导磁模块A，两个长方体不导磁模块B以及两个异形不导磁模块C组合而成，所有模块组合在一起形成的中空部分为长方体结构；其中两个模块B长度方向垂直于中空部分的长度方向，且对称设置于模具的两个侧面，两个模块C对称设置于模具另外两个侧面，四个模块A设置在模具的四角，并分别填充于模块B和模块C之间的空间；模块C的横截面形状为：两端为矩形，中间为梯形，且靠近中空部分的矩形长度小于远离中空部分的矩形长度；模块B与模块C相互之间不接触。
Description
技术领域
本发明属于稀土永磁材料领域，特别涉及一种各向异性钕铁硼磁体的取向成型模具。
背景技术
Nd2Fe14B类稀土永磁材料由于其优异的磁性能，被广泛的应用于风力发电、新能源汽车、航空航天、轨道交通等领域。烧结钕铁硼的生产工艺流程一般包括：配料—熔炼—氢碎—气流磨—取向成型—烧结—后加工。其中取向成型是各向异性钕铁硼磁体制备的关键工艺技术之一，所用模具一般是由模板、侧板、压头组成。其中，模板一般选用导磁材质，而侧板与压头选用不导磁材质。采用此类模具制备所得大块磁体不同位置处磁性能均匀一致，没有明显差异。
然而对于一些特殊应用领域，需要同一块磁体中不同位置处呈现规律性差异化的性能，从而实现器件不同位置处选择性或差异化的功能。当然，通过粘胶组件的方式，将不同性能的小块磁体进行组件，也可以实现这一目的。但增加粘胶组件这一工序，加长产品生产周期，降低产品合格率，明显增加产品生产成本。
发明内容
本发明的目的在于无需通过后续组件，通过成型模具的合理设计，实现大块钕铁硼产品性能随所处磁体的位置变化而呈现规律性的差异。
本发明技术方案如下：
一种各向异性钕铁硼磁体的取向成型模具，其特征在于：所述模具为中空的长方体结构，由四个异形导磁模块A1，两个长方体不导磁模块B2以及两个异形不导磁模块C3组合而成，所有模块组合在一起形成的中空部分4为长方体结构；
其中两个模块B2长度方向垂直于中空部分4的长度方向，且对称设置于模具的两个侧面，两个模块C3对称设置于模具另外两个侧面，四个模块A1设置在模具的四角，并分别填充于模块B2和模块C3之间的空间；模块C3的横截面形状为：两端为矩形，中间为梯形，且靠近中空部分4的矩形长度小于远离中空部分4的矩形长度；模块B2与模块C3相互之间不接触。
本发明所述各向异性钕铁硼磁体的取向成型模具，其特征在于：模块A1采用45#钢、碳钼莱体钢Cr12MoV中的一种或多种制成(优选碳钼莱体钢Cr12MoV)，模块B2和模块C3采用304不锈钢、碳素结构钢70Mn(优选碳素结构钢70Mn)中的一种或多种制成。
本发明通过模具各部件材质是否导磁、各部件形状、尺寸等的合理设计，实现最终所得磁体不同位置处不同的磁性能，并呈现规律性变化；且可通过材质和形状的变换，制备出不同位置性能可控的单一磁体，从而满足实际需求。
作为优选的技术方案，模块A1与模块B2之间、模块A1与模块C3之间均采用螺栓紧固。模块B2在长度方向上的延伸线不与模块C3相交，模块B2在宽度方向上的延伸线不与模块C3远离中空部分4的矩形部分相交。
本发明还提供了采用所述成型模具制备各向异性钕铁硼磁体的方法，其特征在于，具体步骤如下：
①、在成型模具中空部分4放入下压头，将钕铁硼粉末倒入中空部分4中，采用上压头在0.8-2.5T的磁场中取向压制得到生坯；
②、用PE膜将生坯包覆，外面再用塑料袋真空封装，封装后的生坯进行油冷等静压，压力为100-250MPa；
③、低氧环境下剪开外层封装袋，去除PE膜，将压坯放置在铁盒中，在1030-1090℃下高真空烧结2-10h，再于800-950℃下回火1-3h，480-580℃下回火3-5h，得到最终磁体。
与现有技术相比，本发明的优点在于：导磁模块A与不导磁模块C组合作为模具的模板，导磁模块A与不导磁模块B组合作为模具的侧板，通过模具的材质和形状的合理设计，实现最终磁体不同位置处不同的磁性能，并呈现规律性变化；本发明所述模具制作工艺简单，适于规模化生产；并且可通过材质和形状的变换，制备出不同位置性能可控的单一磁体，从而满足实际需求。
附图说明
图1取向成型模具俯视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明不限于这些实施例，以下实施例只为说明目的，不应当被用来限制本发明以及权利要求的范围。
如图1所示，本申请所用成型模具为中空的长方体结构，由四个异形导磁模块A1，两个长方体不导磁模块B2以及两个异形不导磁模块C3组合而成，所有模块之间均采用螺栓紧固，组合在一起形成的中空部分4为长方体结构；
其中，两个模块B2长度方向垂直于中空部分4的长度方向，且对称设置于模具的两个侧面，两个模块C3对称设置于模具另外两个侧面，四个模块A1设置在模具的四角，并分别填充于模块B2和模块C3之间的空间；模块C3的横截面形状为：两端为矩形，中间为梯形，且靠近中空部分4的矩形长度小于远离中空部分4的矩形长度；模块B2与模块C3相互之间不接触。
实施例1
将商业45M牌号钕铁硼粉末倒入图1所示模具中空部分4中(导磁模块A1的材质为导磁碳钼莱体钢Cr12MoV，不导磁模块B2、模块C3的材质为不导磁碳素结构钢70Mn)，并于1.8T磁场中取向成型，压制压力5MPa，压制得到生坯，将生坯先后用PE膜包覆、塑料袋真空封装，再于油压设备中进行等静压，等静压力220MPa；剥除压坯外层PE膜和塑料袋，放置于铁盒中，在高真空环境中于1085℃温度下烧结4h；将此烧结磁体再于890℃和515℃下分别回火2h和4h，得到最终磁体(规格：40*31*7mm，其中7mm方向为取向方向)。
将此大块磁体加工成小方块(规格11*9*6.5mm，其中6.5mm方向为取向方向)测试磁性能，发现不同位置处磁体剩磁和磁能积呈现规律性变化。剩磁变化范围为10-13.4kGs，磁能积变化范围为21.9-42.3MGOe。
对比例
将商业45M牌号钕铁硼粉末倒入钕铁硼商业化生产模具中(模板全部选用导磁材质碳钼莱体钢Cr12MoV，侧板全部选用不导磁碳素结构钢70Mn)，并于1.8T磁场中取向成型，压制压力5MPa，将生坯先后用PE膜包覆、塑料袋真空封装，再于油压设备中进行等静压，等静压力220MPa；剥除压坯外层PE膜和塑料袋，放置于铁盒中，在高真空环境中于1085℃温度下烧结4h；将次烧结磁体再于890℃和515℃下分别回火2h和4h，得到最终磁体(规格：40*31*7mm，其中7mm方向为取向方向)。
将磁体加工成小方块(规格11*9*6.5mm，其中6.5mm方向为取向方向)测试磁性能，发现不同位置处磁体剩磁和磁能积均匀一致：剩磁为13.7kGs，磁能积为44MGOe。
实施例2
将商业45M牌号钕铁硼粉末倒入图1模具中空部分4中(导磁模块A1的材质为导磁碳钼莱体钢Cr12MoV，不导磁模块B2、模块C3的材质为不导磁碳素结构钢70Mn)，并于1.0T磁场中取向成型，压制压力4.2MPa，压制得到生坯，将生坯先后用PE膜包覆，塑料袋真空封装，再于油压设备中进行等静压，等静压力200MPa；剥除压坯外层PE膜和塑料袋，放置于铁盒中，在高真空环境中于1075℃温度下烧结3h；将此烧结磁体再于890℃和505℃下分别回火2.5h和4.5h，得到最终磁体(规格：32*8*33mm，其中33mm方向为取向方向)。
将磁体加工成小方块(规格9*7.7*11mm，其中11mm方向为取向方向)测试磁性能，发现不同位置处磁体剩磁和磁能积呈现规律性变化。剩磁变化范围为9-12kGs，磁能积变化范围为17-33MGOe。
实施例3
与实施例2的不同之处在于，导磁模块A1的材质为导磁45#钢，不导磁模块B2、模块C3的材质为不导磁304不锈钢，所得磁体不同位置处磁体剩磁和磁能积也呈现规律性变化。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种各向异性钕铁硼磁体的取向成型模具，其特征在于：所述模具为中空的长方体结构，由四个异形导磁模块A(1)，两个长方体不导磁模块B(2)以及两个异形不导磁模块C(3)组合而成，所有模块组合在一起形成的中空部分(4)为长方体结构；
其中两个模块B(2)长度方向垂直于中空部分(4)的长度方向，且对称设置于模具的两个侧面，两个模块C(3)对称设置于模具另外两个侧面，四个模块A(1)设置在模具的四角，并分别填充于模块B(2)和模块C(3)之间的空间；模块C(3)的横截面形状为：两端为矩形，中间为梯形，且靠近中空部分(4)的矩形长度小于远离中空部分(4)的矩形长度；模块B(2)与模块C(3)相互之间不接触。
2.按照权利要求1所述各向异性钕铁硼磁体的取向成型模具，其特征在于：模块A(1)采用45#钢、碳钼莱体钢Cr12MoV中的一种或多种制成，模块B(2)和模块C(3)采用304不锈钢、碳素结构钢70Mn中的一种或多种制成。
3.按照权利要求1或2所述各向异性钕铁硼磁体的取向成型模具，其特征在于：模块A(1)与模块B(2)之间、模块A(1)与模块C(3)之间均采用螺栓紧固。
4.按照权利要求1或2所述各向异性钕铁硼磁体的取向成型模具，其特征在于：模块B(2)在长度方向上的延伸线不与模块C(3)相交，模块B(2)在宽度方向上的延伸线不与模块C(3)远离中空部分(4)的矩形部分相交。
5.按照权利要求4所述各向异性钕铁硼磁体的取向成型模具，其特征在于：模块A(1)采用碳钼莱体钢Cr12MoV制成，模块B(2)和模块C(3)采用碳素结构钢70Mn制成。
6.一种采用权利要求1所述成型模具制备各向异性钕铁硼磁体的方法，其特征在于，具体步骤如下：
①在成型模具中空部分(4)放入下压头，将钕铁硼粉末倒入中空部分(4)中，采用上压头在0.8-2.5T的磁场中取向压制得到生坯；
②用PE膜将生坯包覆，外面再用塑料袋真空封装，封装后的生坯进行油冷等静压，压力为100-250MPa；
③低氧环境下剪开外层封装袋，去除PE膜，将压坯放置在铁盒中，在1030-1090℃下高真空烧结2-10h，再于800-950℃下回火1-3h，480-580℃下回火3-5h，得到最终磁体。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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