CN108806909A - 一种钐钴磁铁的高安全性加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钐钴磁铁加工技术领域，目的在于提供一种钐钴磁铁的高安全性加工工艺，能有效的提高钐钴磁铁的成品率和加工速度。一种钐钴磁铁的高安全性加工工艺，包括以下步骤：A、熔炼：将钐、钴、铜、铁、锆和铝按质量比20:35:12:20:3：0.5加入真空感应炉内进行熔炼；B、制粉；C、磁场成型；D、烧结；E、机加工；本发明能有效的提高钐钴磁铁的成品率和加工速度。

Description

一种钐钴磁铁的高安全性加工工艺
技术领域
本发明涉及钐钴磁铁加工技术领域，具体涉及一种钐钴磁铁的高安全性加工工艺。
背景技术
钐钴磁铁，是一种稀土磁铁，是由钐、钴和其它金属稀土材料经配比，溶炼成合金，经粉碎、压型、烧结后制成的一种磁性工具材料。具有高磁能积、极低的温度系数，最高工作温度可达350℃，负温不限，在工作温度180℃以上时，其最大磁能积(BHmax)、矫顽性(coercivity)及温度稳定性和化学稳定性均超过钕铁硼永磁材料。钐钴磁铁具有很强的抗腐蚀和抗氧化性，所以被广泛应用在航空航天、国防军工、微波器件、通讯、医疗设备、仪器、仪表、各种磁性传动装置、传感器、磁处理器、电机、磁力起重机等。现有的钐钴磁铁加工过程如下：配料→熔炼制锭→制粉→压型→烧结回火→磁性检测→磨加工→销切加工→成品。现有技术中在对钐钴磁铁加工的过程中，对原料配方和工艺参数的控制不甚理想，导致钐钴磁铁在机加工的过程中常常出现缺边掉角，极大的影响了钐钴磁铁的成品率。
同时，现有技术中对钐钴磁铁烧结时通常在真空烧结炉进行，真空烧结炉一般由炉体、加热系统、真空系统组成。在真空烧结中，除了对设备温度均匀性和准确性、极限真空度有较高要求外，冷却速度也是评价真空烧结炉的一项重要指标。现有的真空烧结炉在产品烧结完成后，关闭加热系统，然后通过自然冷却。为了保证钐钴磁铁产品的质量安全，避免钐钴磁铁在冷却的过程中与空气在高温下发生反应，冷却时不能打开炉门。因而无法通过常规的风冷手段进行冷却，这种情况下要将温度降低至开炉温度，往往需要较长的时间，导致每一批产品出炉时间被大大的延长，影响了生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种钐钴磁铁的高安全性加工工艺，能有效的提高钐钴磁铁的成品率和加工速度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钐钴磁铁的高安全性加工工艺，包括以下步骤：
A、熔炼：将钐、钴、铜、铁、锆和铝按质量比20:35:12:20:3：0.5加入真空感应炉内进行熔炼，待真空度≤0.1Pa时,然后在800-850℃下预热0.2h；待真空度≤0.05Pa时，充入惰性气体，继续升温熔炼，待原料呈熔融状态后，在1500-1550℃下，精炼3min，浇注冷却，得到钐钴铸锭；
B、制粉：在汽油为保护介质下，先将步骤A所得钐钴铸锭粗破碎，过60目筛，然后再球磨至粒径为4-6μm，干燥后得到钐钴磁粉；
C、磁场成型：将步骤B所得钐钴磁粉在取向磁场强度2.1-2.3T，压力3-6Mpa下，压制成型，然后在180-200Mpa压力下，冷等静压5-10min，得到钐钴毛坯；
D、烧结：将步骤C所得钐钴毛坯在真空烧结机中进行烧结，真空度≤0.05Pa，在1300-1350℃下烧结2h，然后在600-650℃下保温2h，快速冷却至室温，得到烧结毛坯；
E、机加工：将步骤D所得烧结毛坯采用线切割或片切割的方式加工成圆柱形或方片形；
所述步骤D中采用的真空烧结机包括真空烧结炉和用于对真空烧结炉进行降温的冷却装置，所述冷却装置包括气瓶、冷却水箱和冷凝罐；所述冷却水箱内设置换热机构，所述换热机构包括两个相互平行的中空的圆盘，所述两个圆盘的内腔通过若干根毛细铜管相互连通；所述真空烧结炉上设置进气口和出气口，所述进气口和出气口处均设置有阀门；所述气瓶的出口通过管路与进气口连接，所述出气口通过管路与气泵的进口连接；所述气泵的出口通过管路与一个圆盘的内腔连接，所述另一个圆盘的内腔通过管路与气瓶的进口连接；所述冷却水箱顶部设置蒸发口，所述蒸发口通过管路与冷凝罐的进口连接，所述冷凝罐的出口通过回流管路与冷却水箱的内部连通；所述回流管路上设置水泵。
优选的，所述冷却水箱的底部还设置有紊流机构。
优选的，所述紊流机构为曝气盘。
优选的，所述冷却水箱上还设置有补水口，所述补水口处设置浮球阀。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果集中体现在：
1、通过钐、钴、铜、铁、锆和铝的合理配比，显著的提高了钐钴磁铁的韧性，在烧结环节通过对温度的合理控制，使得工件既保持了一定的韧性又具有足够的表面强度。从整体上提高了工件的机加工性能，减少了缺边掉角的现象发生，使合格率到达99％以上，与传统的加工方式85％左右的方式相比，极大的保证了产品的质量安全。
2、利用特有的真空烧结机对钐钴毛坯进行烧结，无需打开真空烧结炉炉门就能实现真空烧结炉的快速冷却，既能有效的保证产品质量安全，又能提高产品出炉的效率。具体来说，本发明在真空烧结炉内进行钕铁硼的烧结，在烧结完成后打开阀门，气瓶内储存的惰性气体进入真空烧结炉内进行换热，换热后的惰性气体在气泵的抽送下进入换热机构。本发明换热机构的若干毛细铜管可充分的与冷却水箱内的水进行换热，使惰性气体快速的降温，降温后重新进入循环对真空烧结炉进行降温，因此能够显著的提升真空烧结炉的降温速度。冷却水箱内的水在换热蒸发后带走大量的热量，并由蒸发口进入冷凝罐内快速冷凝，然后再通过回流管路重新回流至冷却水箱内实现循环利用，节约了冷却水的用量。
附图说明
图1是真空烧结机的结构示意图；
图2是换热机构的机构示意图。
具体实施方式
结合图1和2所示，本发明在烧结工序所采用的真空烧结机包括真空烧结炉1和用于对真空烧结炉1进行降温的冷却装置，所述真空烧结炉1用于对钕铁硼原料进行烧结。真空烧结炉1的构造为现有技术，此处不再赘述。如图1所示，所述冷却装置包括气瓶2、冷却水箱3和冷凝罐4。所述气瓶2用于储存惰性气体，所述冷却水箱3用于存放冷却水，所述冷凝罐4用于对蒸发的水进行冷凝。所述冷却水箱3内设置换热机构，所述换热机构可以是常规的换热盘管或其他起到相同作用的结构。
为了保障换热机构的换热性能，更好的做法是，如图2所示，所述换热机构包括两个相互平行的中空的圆盘5，所述两个圆盘5的内腔通过若干根毛细铜管6相互连通，毛细铜管6可增大与冷却水的接触面积，如图2中所示，毛细铜管6可以呈直管状，当然也可以呈蛇形的弯管状，从而进一步增大与冷却水的换热面积。惰性气体进入一个圆盘5的内腔后，可被均匀的分散至毛细铜管6中并流向另一个圆盘5。
所述真空烧结炉1上设置进气口7和出气口8，所述进气口7和出气口8处均设置有阀门9，所述阀门9可以采用电磁阀门，也可以采用手动阀门。所述气瓶2的出口通过管路与进气口7连接，所述出气口8通过管路与气泵10的进口连接。所述气泵10的出口通过管路与一个圆盘5的内腔连接，所述另一个圆盘5的内腔通过管路与气瓶2的进口连接。所述冷却水箱3顶部设置蒸发口11，所述蒸发口11通过管路与冷凝罐4的进口连接，所述冷凝罐4的出口通过回流管路与冷却水箱3的内部连通。所述回流管路上设置水泵12。
本发明在真空烧结炉1内进行钕铁硼的烧结，在烧结完成后打开阀门9，气瓶2内储存的惰性气体进入真空烧结炉1内进行换热，换热后的惰性气体在气泵10的抽送下进入换热机构。本发明换热机构的若干毛细铜管6可充分的与冷却水箱3内的水进行换热，使惰性气体快速的降温，降温后重新进入循环对真空烧结炉1进行降温，因此能够显著的提升真空烧结炉1的降温速度。冷却水箱3内的水在换热蒸发后带走大量的热量，并由蒸发口11进入冷凝罐4内快速冷凝，然后再通过回流管路重新回流至冷却水箱3内实现循环利用，节约了冷却水的用量。
为了进一步提高本发明的性能，更好的做法还可以是，所述冷却水箱3的底部还设置有紊流机构。所述紊流机构用于促进冷却水箱3内的水的流动，提高对流效率，使换热机构的换热效果更好。所述紊流机构可以是设置在冷却水箱3内的由电机驱动的搅拌桨，通过搅拌桨促进水流动。更好的做法是，所述紊流机构为曝气盘13。曝气盘13鼓入的空气能够引起冷却水翻腾，一方面提高对流效果，另一方面提高蒸发的速率。另外，还可以在所述冷却水箱3上设置补水口14，补水口14通常与自来水管网连通，所述补水口14处设置浮球阀15；在冷却水箱3内水位较低时，浮球阀15自动打开，通过补水口14向冷却水箱3补水。
一种钐钴磁铁的高安全性加工工艺，包括以下步骤：
A、熔炼：将钐、钴、铜、铁、锆和铝按质量比20:35:12:20:3：0.5加入真空感应炉内进行熔炼，待真空度≤0.1Pa时,然后在800-850℃下预热0.2h；待真空度≤0.05Pa时，充入惰性气体，继续升温熔炼，待原料呈熔融状态后，在1500-1550℃下，精炼3min，浇注冷却，得到钐钴铸锭；
B、制粉：在汽油为保护介质下，先将步骤A所得钐钴铸锭粗破碎，过60目筛，然后再球磨至粒径为4-6μm，干燥后得到钐钴磁粉；
C、磁场成型：将步骤B所得钐钴磁粉在取向磁场强度2.1-2.3T，压力3-6Mpa下，压制成型，然后在180-200Mpa压力下，冷等静压5-10min，得到钐钴毛坯；
D、烧结：将步骤C所得钐钴毛坯在真空烧结机中进行烧结，真空度≤0.05Pa，在1300-1350℃下烧结2h，然后在600-650℃下保温2h，快速冷却至室温，得到烧结毛坯；
E、机加工：将步骤D所得烧结毛坯采用线切割或片切割的方式加工成圆柱形或方片形；
本发明通过钐、钴、铜、铁、锆和铝的合理配比，显著的提高了钐钴磁铁的韧性，在烧结环节通过对温度的合理控制，使得工件既保持了一定的韧性又具有足够的表面强度。从整体上提高了工件的机加工性能，减少了缺边掉角的现象发生，使合格率到达99％以上，与传统的加工方式85％左右的方式相比，极大的保证了产品的质量安全。

Claims (4)

1.一种钐钴磁铁的高安全性加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、熔炼：将钐、钴、铜、铁、锆和铝按质量比20:35:12:20:3：0.5加入真空感应炉内进行熔炼，待真空度≤0.1Pa时,然后在800-850℃下预热0.2h；待真空度≤0.05Pa时，充入惰性气体，继续升温熔炼，待原料呈熔融状态后，在1500-1550℃下，精炼3min，浇注冷却，得到钐钴铸锭；
B、制粉：在汽油为保护介质下，先将步骤A所得钐钴铸锭粗破碎，过60目筛，然后再球磨至粒径为4-6μm，干燥后得到钐钴磁粉；
C、磁场成型：将步骤B所得钐钴磁粉在取向磁场强度2.1-2.3T，压力3-6Mpa下，压制成型，然后在180-200Mpa压力下，冷等静压5-10min，得到钐钴毛坯；
D、烧结：将步骤C所得钐钴毛坯在真空烧结机中进行烧结，真空度≤0.05Pa，在1300-1350℃下烧结2h，然后在600-650℃下保温2h，快速冷却至室温，得到烧结毛坯；
E、机加工：将步骤D所得烧结毛坯采用线切割或片切割的方式加工成圆柱形或方片形；
所述步骤D中采用的真空烧结机包括真空烧结炉(1)和用于对真空烧结炉(1)进行降温的冷却装置，其特征在于：所述冷却装置包括气瓶(2)、冷却水箱(3)和冷凝罐(4)；所述冷却水箱(3)内设置换热机构，所述换热机构包括两个相互平行的中空的圆盘(5)，所述两个圆盘(5)的内腔通过若干根毛细铜管(6)相互连通；所述真空烧结炉(1)上设置进气口(7)和出气口(8)，所述进气口(7)和出气口(8)处均设置有阀门(9)；所述气瓶(2)的出口通过管路与进气口(7)连接，所述出气口(8)通过管路与气泵(10)的进口连接；所述气泵(10)的出口通过管路与一个圆盘(5)的内腔连接，所述另一个圆盘(5)的内腔通过管路与气瓶(2)的进口连接；所述冷却水箱(3)顶部设置蒸发口(11)，所述蒸发口(11)通过管路与冷凝罐(4)的进口连接，所述冷凝罐(4)的出口通过回流管路与冷却水箱(3)的内部连通；所述回流管路上设置水泵(12)。
2.根据权利要求1所述的钐钴磁铁的高安全性加工工艺，其特征在于：所述冷却水箱(3)的底部还设置有紊流机构。
3.根据权利要求2所述的钐钴磁铁的高安全性加工工艺，其特征在于：所述紊流机构为曝气盘(13)。
4.根据权利要求1所述的钐钴磁铁的高安全性加工工艺，其特征在于：所述冷却水箱(3)上还设置有补水口(14)，所述补水口(14)处设置浮球阀(15)。
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