CN109273237A - 一种钕铁硼加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钕铁硼加工方法，包括：准备烧结钕铁硼毛坯材料备用；采用多线切割机将毛坯材料加工成薄片；对薄片进行煮料、脱脂、超声清洗和烘干处理；激光切割薄片；将切割后的薄片进行酸洗处理和等离子处理，然后，实施渗镝/铽表面镀膜工艺；将镀膜后的薄片实施晶界扩散的热处理；对晶界扩散后的薄片实施机械式振动倒角，同时实施超声波清洗和烘干处理；以及对机械式振动倒角处理后的薄片实施表面电镀处理。本发明操作简单，在保证钕铁硼的产品性能要求的同时，避免了高温条件下的氧化，且能够解决各类异形难以加工的产品，并且实现一次成型，不仅可以保证尺寸的精度要求，更能提高生产效率要求，同时满足未来设计的环保需求。

Description

一种钕铁硼加工方法

技术领域

本发明涉及稀土永磁体新型加工技术方法领域，特别地，涉及一种新型钕铁硼低成本加工方法。

背景技术

传统型的烧结钕铁硼生产工艺流程，从配料(镨钕、镝铁、除铁、铝、铜、钆、铽等等配方)开始、熔炼、氢碎、气流磨、混粉、压型、等静压、烧结、磁性能测试、毛坯毛刺打磨，切片、磨片、磨弧、打孔、线切割、煮料、倒角、电镀等一系列的生产工艺流程，首先在材料端，需要生产高剩磁高矫顽力，从传统的配方工艺很难实现，而且成本极高。其次，在机械加工方面，由于加工流程跨度大，生产流转时间长，且部分机械加工精度受限，这样也导致一系列的生产品质问题。近些年来，随着烧结钕铁硼工艺的日渐成熟和稳定，钕铁硼行业竞争日益激烈，成本优化也是企业更加注重的方面，如何实现低成本的产品实现的，是摆在我们面前的一个课题，同时随着国家对于环保检查力度的加大，烧结钕铁硼传统加工工艺因使用到的切削油、502胶水、火碱等污染型的辅料，从而带来的环境问题，也日益严峻。为了攻克传统钕铁硼加工工艺带来的生产成本和环境等一系列问题，新型低成本加工工艺将是未来发展的必然形势。

发明内容

发明的目的在于提供一种新型钕铁硼低成本加工方法，解决现有技术中生产成本过高，机械加工流程繁琐，加工精度不高及环境污染等一系列的问题。

根据本发明的一些实施例，提供了一种钕铁硼加工方法，包括：准备烧结钕铁硼毛坯材料备用；采用多线切割机将毛坯材料加工成薄片；对所述薄片进行煮料、脱脂、超声清洗和烘干处理；激光切割所述薄片；将切割后的所述薄片进行酸洗处理和等离子处理，然后，实施渗镝/铽表面镀膜工艺；将镀膜后的所述薄片实施晶界扩散的热处理；对晶界扩散后的所述薄片实施机械式振动倒角，同时实施超声波清洗和烘干处理；以及对机械式振动倒角处理后的薄片实施表面电镀处理。

其中，所述的烧结钕铁硼毛坯材料为较低牌号基材毛坯，其性能特点为高剩磁低矫顽力。通过将镀膜的产品进行晶界扩散的热处理，从而实现矫顽力的提升，采取的材料逆序过程，同步实现高剩磁和高矫顽力特性。

在上述钕铁硼加工方法中，采用N52、N55或它们的组合作为钕铁硼毛坯材料。

在上述钕铁硼加工方法中，将所述毛坯材料加工成薄片之前，对所述毛坯材料进行打磨处理，去除所述毛坯材料的毛刺和表面氧化层。

在上述钕铁硼加工方法中，采用多线切割机，利用金刚线切割，将所述薄片加工为具有厚度为0.88～1mm的方片。

在上述钕铁硼加工方法中，将厚度为0.88～1mm的薄片进行煮料、脱脂、超声清洗和烘干处理后利用夹紧工装固定。

在上述钕铁硼加工方法中，在激光切割所述薄片的步骤中，采用激光切割成型加工，金刚线切割一步实现产品成型要求。

在上述钕铁硼加工方法中，在激光切割的过程中，全程在氮气的保护状态下实施

在上述钕铁硼加工方法中，将激光切割后的所述薄片真空封装后，转入渗镝/铽工序流程。并且通过渗镝/铽表面镀膜工艺处理后的产品，转入真空烧结炉在真空烧结炉的条件下进行高温处理，实现产品表面晶界扩散，达到提升内禀矫顽力(Hcj)的目的。在镀膜前，产品需要进行酸洗处理表面后，在经过等离子处理。

在上述钕铁硼加工方法中，在真空封装的条件下，对晶界扩散后的所述薄片实施机械式振动倒角，同时实施超声波清洗和烘干处理。矫顽力提升后的产品转入机械振动式倒角处理，同时进行脱脂和超声波清洗，去除表面的部分氧化层。

在上述钕铁硼加工方法中，所述煮料、脱脂、超声清洗和烘干处理的步骤包括：

1)将薄片放入清洗槽中，采用去离子水清洗2～3min；

2)将清洗后的所述薄片放入浸泡槽中浸泡10～15min，浸泡槽中放入浸泡液，所述浸泡液的温度为40～70℃，所述浸泡液按重量份数为：浓度为10～15％的乙酸10～20份、浓度为5～8％的稀硫酸5～8份、浓度为3～6％的稀硫酸3～5份和浓度为10～20％的磷酸三钠3～6份；

3)将浸泡后的所述薄片放入以蒸馏水为离心剂的离心机中离心分离，离心速度为4500rpm～7000rpm；

4)将经过离心处理后的薄片放入超声清洗槽中，超声波频率为25～40KHZ，时间为5～8min；以及

5)将超声后的所述薄片放入真空干燥箱中干燥，干燥温度为：80～100℃。

本发明的有益效果

1、本发明操作简单，在保证钕铁硼的产品性能要求的同时，避免了高温条件下的氧化，且能够解决各类异形难以加工的产品，并且实现一次成型，不仅可以保证尺寸的精度要求，更能提高生产效率要求，同时满足未来设计的环保需求。

2、本发明因钕铁硼本身的晶体结构而形成固有的物理特性(硬、脆)增加了加工的难度，多线切割机的加工原理，是罗拉拉动金刚线对产品研磨的加工方式，采取多线切割机来加工成0.88～1mm的薄片，优选地，0.88mm。在现有的工艺流程实现加工逆序，同时保证了后续激光切割更加有效实现。

3、本发明经脱脂清洗后的方片，增加了后续切割的安全性，激光切割利用的聚焦的高功率能量，故较高光能强度会引燃油污，发生燃烧或碳化现象，故产品表面的油污很大程度上影响到激光加工的产品质量，而处理干净后的方片，不会有此影响。将所得方片，根据其外观的尺寸形状，设计相对应的固定夹紧工装，确保后续在激光切割中，实现产品的固定夹紧要求，确保加工尺寸精度要求。

4、本发明激光切割利用聚焦的高功率密度的前提下，激光束的能量以及惰性气体辅助切割过程所附加的化学反应热能全部被材料吸收，由此引起的激光作用点的温度急剧上升，达到沸点后的的材料开始汽化，并形成孔洞，随着光束与工件的相对运动，最终使材料形成切缝，切缝处的熔渣被一定的惰性辅助气体吹除。

5、本发明在切割过程中，全程在惰性气体的保护状态下实现，因钕铁硼属于极易氧化的，且表面的氧化层会严重影响磁铁的性能、磁通要求等，故需要在惰性气体的保护实现产品的加工。

6、本发明在渗镝/铽过程中，同样采取的是材料逆序的思路，将低性能的材料在此过程提升材料性能，实现剩磁和矫顽力的双高，满足目前未来市场的需求。

7、本发明在晶界扩散过程中，采用重稀土Dy/Tb等重稀土元素部分置换磁铁中心的Nd是一种显著的有效提升矫顽力的方法，同时可以确保剩磁不变化的前提下，大幅度提升材料的矫顽力。

8、本发明线切割使用的研磨砂为“绿碳”，其硬度仅次于金刚石，是由碳化硅纯度在95％以上极硬的结晶构成，化学成分稳定，破碎后自生成尖锐的刃角，具有极好的研磨力。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了N55基材磁性能图。

图2示出了N55基材渗镝后性能图。

图3为根据本发明的一个实施例的加工产品的尺寸示意图。

图4为根据本发明的实施例的钕铁硼加工方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本实施例提供了一种新型钕铁硼加工方法，如本发明图4所示，具体工艺流程包括：

1)准备烧结钕铁硼毛坯材料备用；

2)采用多线切割机将毛坯材料加工成薄片；

3)对所述薄片进行煮料、脱脂、超声清洗和烘干处理；

4)激光切割所述薄片；

5)将切割后的所述薄片进行酸洗处理和等离子处理，然后，实施渗镝/铽表面镀膜工艺；

6)将镀膜后的所述薄片实施晶界扩散的热处理；

7)对晶界扩散后的所述薄片实施机械式振动倒角，同时实施超声波清洗和烘干处理；以及

8)对机械式振动倒角处理后的薄片实施表面电镀处理。

利用激光切割机的激光振荡器发射的激光束，通过光束通道射入待加工的方形片表面，实现切割；激光切割机利用激光振荡器发射的激光束，通过光束通道射入待加工的产品表面，实现切割。而产品尺寸的形成，主要是通过丝杠的位移来实现的。

本实施例的方法，将钕铁硼加工成薄片时，如表1所示，因钕铁硼本身的晶体结构而形成固有的物理特性(硬、脆)增加了加工的难度，故利用多线切机切割薄片，更加容易实现了后续激光切割的可行性。如表2和表3所示，分别示出了多线切割与传统切片机加工方式的尺寸表。其中，在表2和表3中，序号1-10是分别代表10组样品数据，每组样品包括10个样品。通过比较多线切割与传统切片机加工方式的尺寸表可知，多线切割机生产效率提高、精度提升、且更加符合未来国家的环保需求。如图3所示，示出了根据本发明的一个实施例的加工产品的尺寸示意图，本实施例验证的图纸尺寸规范，通过比较可以很明显看出来，本实施例切割的更有优势。通过多线切割机和激光切割机的加工方式可以实现外形和内孔的一次成型，比传统方式，不仅效率高，而且精度大幅度提升。

表1钕铁硼机械物理特性

表2传统加工方式尺寸表

表3多线切割加工方式尺寸表

表4高剩磁低矫顽力的性能表

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											Br	14.56	14.50	14.52	14.50	14.48	14.58	14.54	14.52	14.58	14.56
Hcb	12.33	12.20	12.33	12.31	12.12	12.32	12.30	12.31	12.33	12.25
											Hcj	12.46	12.40	12.46	12.38	12.05	12.42	12.45	12.42	12.46	12.30
(BH)max	50.84	50.44	50.64	50.52	50.45	50.90	50.80	50.80	50.92	50.92
											渗镝后	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Br	14.25	14.22	14.26	14.30	14.30	14.35	14.38	14.37	14.25	14.28
											Hcb	13.86	13.85	13.95	13.80	13.90	13.92	13.98	13.85	13.85	13.95
Hcj	22.51	22.60	23.01	22.80	22.80	22.95	22.98	22.97	22.57	22.68
											(BH)max	49.41	49.50	50.05	49.85	49.80	49.95	49.98	49.97	49.50	49.60

通过表4可知，渗镝过程提升了内禀矫顽力(Hcj)，采用低牌号的钕铁硼，通过渗镝技术提升了矫顽力，且成本低。从表格可以看出，通过渗镝技术后，矫顽力提升了大约10000Koe(千奥斯特)。

在一个实施例中，所述薄片为厚度为0.88mm的方片。

因钕铁硼本身的晶体结构而形成固有的物理特性(硬、脆)增加了加工的难度，多线切割机的加工原理，是罗拉拉动金刚线带动砂浆对产品研磨的加工方式，采取多线切割机来加工成0.88mm的薄片，在现有的工艺流程实现加工逆序，同时保证了后续激光切割更加有效实现。

在一个实施例中，将薄片进行煮料、脱脂(除油)、超声清洗和烘干处理后利用夹紧工装固定。

经除油清洗后的方片，增加了后续切割的安全性，激光切割利用的聚焦的高功率能量，故较高光能强度会引燃油污，发生燃烧或碳化现象，故产品表面的油污很大程度上影响到激光加工的产品质量，而处理干净后的方片，不会有此影响。将所得方片，根据其外观的尺寸形状，设计相对应的固定夹紧工装，确保后续在激光切割中，实现产品的固定夹紧要求，确保加工尺寸精度要求。

在一个实施例中，在激光切割的同时，加入惰性气体辅助切割。

激光切割利用聚焦的高功率密度的前提下，激光束的能量以及惰性气体辅助切割过程所附加的化学反应热能全部被材料吸收，由此引起的激光作用点的温度急剧上升，达到沸点后的材料开始汽化，并形成孔洞，随着光束与工件的相对运动，最终使材料形成切缝，切缝处的熔渣被一定的惰性辅助气体吹除。

在一个实施例中，在切割的过程中，全程在氮气的保护状态下。

在切割过程中，全程在氮气的保护状态下实现，因钕铁硼属于极易氧化的，且表面的氧化层会严重影响磁铁的性能、磁通要求等，故需要在氮气的保护实现产品的加工。

在一个实施例中，将切割后的产品真空封装后转入渗镝/铽过程，将所得的产品进行酸洗和等离子处理后，进行表面的镀膜，将纯度为99.99％镝靶/铽靶溅射到产品基材上。

在一个实施例中，将镀膜处理后的基材，进行900℃下Dy蒸镀扩散处理，同时在进行500℃左右的回火。实现大幅度提升基材的内禀矫顽力(Hcj)。

在一个实施例中，利用超声波清洗脱脂。

超声波清洗方式超过一般以的常规清洗方法，特别是工件的表面比较复杂，象一些表面凹凸不平，有盲孔的机械零部件，一些特别小而对清洁度有较高要求的产品如：钟表和精密机械的零件，电子元器件，电路板组件等，使用超声波清洗都能达到很理想的效果。超声清洗的原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质—清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相同的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡。超声波清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致；超声波清洗速度快，提高生产效率，不须人手接触清洗液，安全可靠；超声波对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净；超声波对工件表面无损伤，节省溶剂、热能、工作场地和人工。

在一个实施例中，所述煮料、脱脂、超声清洗和烘干处理的步骤包括：

1)将薄片放入清洗槽中，采用去离子水清洗2～3min；

2)将清洗后薄片放入浸泡槽中浸泡10～15min，浸泡槽中放入浸泡液，所述浸泡液的温度为40～70℃，所述浸泡液按重量份数为：浓度为10～15％的乙酸10～20份、浓度为5～8％的稀硫酸5～8份、浓度为3～6％的稀硫酸3～5份和浓度为10～20％的磷酸三钠3～6份；

3)将浸泡后的薄片放入以蒸馏水为离心机的离心机中离心分离，离心速度为4500rpm～7000rpm；

4)将经过离心处理后的薄片放入超声清洗槽中，超声波频率为25～40KHZ，时间为5～8min；

5)将超声后的薄片放入真空干燥箱中干燥，干燥温度为：80～100℃。

本发明提供的实施例使得薄片表面洁净，脱胶效果好，节约了劳动力，品质一致，适合推广使用。

对比例

一种钕铁硼永磁铁的加工方法，包括以下步骤：A、备料高性能毛坯，备好块状或者柱状原料；B、粘棒，主要是便于后续的上料成方块，将步骤A中备好的原料堆叠粘结于玻璃板之上，得到粘结料块；C、切割，先一刀切除步骤B中得到的粘结料块的端部边料，再按产品尺寸要求一刀切割得到一块半成品料块和余料块；D、煮散，将步骤C得到的半成品料块置于加有添加剂的水煮液中进行煮散处理，半成品料块被煮散，分散得到粗磁铁块；E、尺寸控制与倒角处理，将步骤D得到的粗磁铁块置于平磨或者端磨精密处理，再对精磁铁块做震动倒角处理；F、电镀和充磁，对步骤E得到的精磁铁块进行表面电镀处理，电镀处理完成再对精磁铁块进行充磁处理，得到成品磁铁，电镀处理过程依次包括电镀锌过程和电镀镍过程。

参考图1和图2，其中图1示出了示出了N55基材磁性能图。图2示出了N55基材渗镝后性能图。图1和图2主要表征的是高剩磁和低矫顽力，通过渗镝技术后，获得高剩磁和高矫顽力的钕铁硼产品，主要是Hcj(内禀矫顽力)的提升，提升了产品的工作温度，不过最大磁能积(BH)max略有损失。但是相对来讲，克服了传统工艺困难点，在本发明中，通过采用渗镝技术配合激光切割，采取加工逆序(先机械加工成品片然后在渗镝，晶界扩散，回火)可以最终获得高剩磁和高矫顽力的钕铁硼产品。

通过同对比例的对比可知，相对于钕铁硼的传统型加工方式，此新型加工方法产生颠覆式的改变。采用低性能毛坯，加工逆序，在结合渗镝/铽技术，大幅度提升产品性能，极大缩短工艺流程，增加加工精度，提升生产效率，大大降低生产成本。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种钕铁硼加工方法，其特征在于，包括：

准备烧结钕铁硼毛坯材料备用；

采用多线切割机将毛坯材料加工成薄片；

对所述薄片进行煮料、脱脂、超声清洗和烘干处理；

激光切割所述薄片；

将切割后的所述薄片进行酸洗处理和等离子处理，然后，实施渗镝/铽表面镀膜工艺；

将镀膜后的所述薄片实施晶界扩散的热处理；

对晶界扩散后的所述薄片实施机械式振动倒角，同时实施超声波清洗和烘干处理；以及

对机械式振动倒角处理后的薄片实施表面电镀处理。

2.根据权利要求1所述的钕铁硼加工方法，其特征在于，采用N52、N55或它们的组合作为钕铁硼毛坯材料。

3.根据权利要求1所述的钕铁硼加工方法，其特征在于，将所述毛坯材料加工成薄片之前，对所述毛坯材料进行打磨处理，去除所述毛坯材料的毛刺和表面氧化层。

4.根据权利要求1所述的钕铁硼加工方法，其特征在于，采用多线切割机，利用金刚线切割，将所述薄片加工为具有厚度为0.88～1mm的方片。

5.根据权利要求1所述的钕铁硼加工方法，其特征在于，将厚度为0.88～1mm的薄片进行煮料、脱脂、超声清洗和烘干处理后利用夹紧工装固定。

6.根据权利要求1所述的钕铁硼加工方法，其特征在于，在激光切割所述薄片的步骤中，采用激光切割成型加工，金刚线切割一步实现产品成型要求。

7.根据权利要求1所述的钕铁硼加工方法，其特征在于，在激光切割的过程中，全程在氮气的保护状态下实施。

8.根据权利要求1所述的钕铁硼加工方法，其特征在于，将激光切割后的所述薄片真空封装后，转入渗镝/铽工序流程。

9.根据权利要求1所述的钕铁硼加工方法，其特征在于，在真空封装的条件下，对晶界扩散后的所述薄片实施机械式振动倒角，同时实施超声波清洗和烘干处理。

10.根据权利要求1所述的钕铁硼加工方法，其特征在于，所述煮料、脱脂、超声清洗和烘干处理的步骤包括：

1)将薄片放入清洗槽中，采用去离子水清洗2～3min；

2)将清洗后的所述薄片放入浸泡槽中浸泡10～15min，浸泡槽中放入浸泡液，所述浸泡液的温度为40～70℃，所述浸泡液按重量份数为：浓度为10～15％的乙酸10～20份、浓度为5～8％的稀硫酸5～8份、浓度为3～6％的稀硫酸3～5份和浓度为10～20％的磷酸三钠3～6份；

3)将浸泡后的所述薄片放入以蒸馏水为离心剂的离心机中离心分离，离心速度为4500rpm～7000rpm；

4)将经过离心处理后的薄片放入超声清洗槽中，超声波频率为25～40KHZ，时间为5～8min；以及

5)将超声后的所述薄片放入真空干燥箱中干燥，干燥温度为：80～100℃。