CN109509630B - 用于磁力起重器的烧结钕铁硼永磁制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烧结钕铁硼永磁材料领域，具体为用于磁力起重器的烧结钕铁硼永磁制作工艺。解决现有制作工艺难以将永磁矫顽力控制在12.0KOe～12.5KOe的问题。该制作工艺是由如下步骤实现的：（1）制作出矫顽力在8.0KOe到10.0KOe之间的烧结坯；（2）把钕铁硼烧结坯磨削加工，之后对烧结坯进行表面抛光、清洗、烘干处理，得到表面光洁、干净、干燥的半成品；（3）采用物理气相沉积的方式，在钕铁硼半成品表面沉积一层钇锑合金；钇锑合金的沉积量按照每达到半成品重量的0.1%，矫顽力增高0.6KOe来控制；（4）把包覆钇锑合金薄膜的钕铁硼工件在真空炉设备内进行共晶热处理，得到矫顽力在12.0KOe～12.5KOe这一范围内的成品。
Description
本发明涉及烧结钕铁硼永磁材料领域，具体为一种用于磁力起重器的烧结钕铁硼永磁制作工艺。
背景技术
烧结钕铁硼永磁具有高剩磁、高磁能积和高矫顽力，号称为“磁王”。人类利用磁场对宏观物质的磁化作用，把钕铁硼永磁用在磁力起重器中，可以巧妙的对物资实现起吊、支起、搬运的目的，因此钕铁硼永磁在磁力起重器中得到了广泛使用。
在磁力起重器中，钕铁硼永磁的剩磁和磁能积决定磁化起重能力，而矫顽力虽然不直接决定磁化起重能力，但是却有着很重要的意义：一方面，如果永磁体的矫顽力低了，会导致永磁体抗退磁能力下降，尤其是在一些高工作温度的环境下使用时，更容易加速永磁体失磁，从而导致危险产生，因此需要钕铁硼永磁具有较高的矫顽力；而同时另一方面，矫顽力如果较高时，多个永磁体组装在磁力起重器时，磁体之间又会形成较大的退磁场，从而导致起重器余磁较大不能和被起重的物资之间顺利脱离分开。
基于以上情况，经过实践验证，磁力起重器对所使用的钕铁硼永磁希望矫顽力控制在12.0KOe～12.5KOe这一范围内，那么也就是最低值和最高值之间的偏差希望控制在0.5KOe；但是，目前的钕铁硼永磁制作工艺在生产制造时，同一批磁体中，矫顽力的波动值控制得当的话，最低值和最高值之间的偏差一般也在1.0KOe以上，因此，目前用于磁力起重器的钕铁硼永磁，要么需要钕铁硼厂家分选性能、要么需要磁力起重器厂家在组装时多次遴选组合、要么就是在制作钕铁硼时优先保证不失磁需要的矫顽力直接组装而磁力起重器厂家容忍一部分器件存在余磁，这些方式对磁力起重器的使用来说存在不足。
发明内容
本发明旨在克服上述问题，提供一种制作烧结钕铁硼永磁的新工艺，实现用于磁力起重器的钕铁硼永磁的矫顽力控制在12.0KOe～12.5KOe这一范围内，从而使磁力起重器在装配上这样的钕铁硼永磁后，既可防止失磁，也可实现消除余磁。
本发明是采用如下技术方案实现的：用于磁力起重器的烧结钕铁硼永磁制作工艺，是由如下步骤实现的：
（1）制作出矫顽力在8.0KOe到10.0KOe之间的烧结坯（真空回火处理之前的叫烧结坯）；
（2）把钕铁硼烧结坯采用本领域公知的方法进行磨削加工，之后对烧结坯进行表面抛光、清洗、烘干处理，得到表面光洁、干净、干燥的半成品；
（3）采用物理气相沉积的方式，在钕铁硼半成品表面沉积一层钇锑合金，得到均匀包覆着钇锑合金薄膜的钕铁硼工件；钇锑合金的沉积量按照每达到半成品重量的0.1%，矫顽力增高0.6KOe来控制；
（4）把包覆钇锑合金薄膜的钕铁硼工件在钕铁硼领域公知的真空炉设备内进行共晶热处理，得到矫顽力在12.0KOe～12.5KOe这一范围内的成品。
进一步的，所述的钇锑合金中，钇的质量比例是15%～20%，锑的质量比例是80%～85%。
钇锑合金的沉积量的最大值不超过半成品重量的0.8%；超过该值矫顽力不会再有明显提高。
进一步的，共晶热处理时其温度在450℃～650℃之间，在此温度下保温6～8小时。
在制作钕铁硼时，本领域公知的通常采用的工艺步骤实际上在真空烧结之后还需要对烧结坯进行真空回火处理，在真空回火结束之后得到具有最终希望的剩磁、磁能积、矫顽力三项磁性能指标的钕铁硼毛坯，之后直接进行磨削加工而成为成品；由于在真空回火时冷却一致性较差，使得矫顽力最低值和最高值之间的偏差一般在1.0KOe以上，不利于把矫顽力控制在12.0KOe～12.5KOe这一范围内，因此，本发明中，在真空烧结之后并没有再进行回火步骤，这样使得烧结坯矫顽力最低值和最高值之间的偏差可以控制在0.5KOe的范围内，为后续经过沉积包覆钇锑合金薄膜然后共晶热处理最终实现矫顽力控制在12.0KOe～12.5KOe这一范围内具备了可控基础。
本发明采用物理气相沉积的方式，钇锑合金的比例、钇锑合金沉积重量对矫顽力贡献值已经验证总结出明确的结论，因此，本发明设计合理，能够精准控制矫顽力，保障产品磁性能的实现，并且生产成本适宜，可以实现批量化生产。
具体实施方式
用于磁力起重器的烧结钕铁硼永磁制作工艺，是由如下步骤实现的：
（1）制作出矫顽力在8.0KOe到10.0KOe之间的烧结坯；
（2）把钕铁硼烧结坯采用本领域公知的方法进行磨削加工，之后对烧结坯进行表面抛光、清洗、烘干处理，得到表面光洁、干净、干燥的半成品；
（3）采用物理气相沉积的方式，在钕铁硼半成品表面沉积一层钇锑合金，得到均匀包覆着钇锑合金薄膜的钕铁硼工件；钇锑合金的沉积量按照每达到半成品重量的0.1%，矫顽力增高0.6KOe来控制；
（4）把包覆钇锑合金薄膜的钕铁硼工件在钕铁硼领域公知的真空炉设备内进行共晶热处理，得到矫顽力在12.0KOe～12.5KOe这一范围内的成品。
所述的钇锑合金中，钇的质量比例是15%～20%，锑的质量比例是80%～85%（如，选择钇15%锑85%，钇17%锑82%，钇20%锑80%）。
钇锑合金的沉积量的最大值不超过半成品重量的0.8%；超过该值矫顽力不会再有明显提高。
共晶热处理时其温度在450℃～650℃之间（如，选用450℃、500℃、550℃、580℃、610℃、650℃），在此温度下保温6～8小时（如，选用6小时、6.5小时、7小时、7.5小时、8小时）。
具体实施时，步骤（1）制作烧结坯采用钕铁硼领域公知的通常采用的工艺方法和设备进行生产，得到矫顽力是在8.0KOe到10.0KOe之间任意值的烧结坯，即按照以下步骤生产：配方拟制－原材料称配－真空熔炼速凝为合金铸片－氢破碎为粗粉－气流磨制为细粉－细粉搅拌混匀－称粉装入模具内－细粉在磁场取向下成型为生坯－脱模－真空包装－等静压－拆包装后摆入料盒－入炉真空烧结。在配方拟制时，本领域的技术人员能够根据要想得到的矫顽力在8.0KOe到10.0KOe之间的任意值，把影响矫顽力大小的化学元素进行调配设计。
步骤（3）所述的物理气相沉积是在磁控溅射设备内实现，即把钇锑合金作为靶材离化后，沉积在钕铁硼半成品表面。钇锑合金的沉积重量可以由磁控溅射设备实现精准控制，能够以半成品重量的0.001%的微小比例连续可调。
实施例1
一种制作矫顽力控制在12.0KOe～12.5KOe这一范围内的烧结钕铁硼永磁的制作工艺，具体步骤如下：
1、配方拟制：以下化学元素按照重量比设计：镨钕20%、钆3%、铈7%、硼1%、钴0.5%、铜0.15%、锆0.15%、铝0.3%铁67.9%。
2、按照以下步骤制作烧结坯：原材料按照上述配方比例称配－真空熔炼速凝为合金铸片－氢破碎为粗粉－气流磨制为平均粒度3.1um的细粉－细粉搅拌混匀－称粉105g装入模具内－细粉在磁场取下成型为规格尺寸34mm×23mm×17mm的生坯－脱模－真空包装－等静压－拆包装后摆入料盒－入炉真空烧结。
3、烧结坯进行磁性能检测，测得的结果如下：
表1：实施例1烧结坯磁性能检测结果
4、把34mm×23mm×17mm烧结坯磨削加工为33mm×22mm×16mm，之后对其进行表面抛光、清洗、烘干处理，得到表面光洁、干净、干燥的半成品。
5、采用物理气相沉积的方式，在磁控溅射设备内把钇16%锑84%的钇锑合金靶材离化后，沉积在钕铁硼半成品表面。
依据烧结坯矫顽力值为9.4KOe～9.9KOe，33mm×22mm×16mm半成品称量重量为
87.38g，沉积量每达到半成品重量的0.1%，可实现矫顽力增高0.6KOe进行计算，要得到矫顽力在12.0KOe～12.5KOe，需要在半成品表面沉积钇锑合金0.3786g，在进行磁控溅射时，该设备的沉积速率为0.00077g/秒，设置沉积时间为492秒控制，得到沉积的重量。
6、把包覆钇锑合金薄膜的钕铁硼工件摆放在真空炉设备内，在505℃温度下保温6.5小时进行共晶热处理，出炉后对成品进行磁性能检测，测得的结果如下：
表2：实施例1成品磁性能检测结果
实施例2
一种制作矫顽力控制在12.0KOe～12.5KOe这一范围内的烧结钕铁硼永磁的制作工艺，具体步骤如下：
1、配方拟制：以下化学元素按照重量比设计：镨钕19.5%、钆4%、铈8%、硼1%、铜0.18%、铌0.20%、铝0.2%铁66.92%。
2、按照以下步骤制作烧结坯：原材料按照上述配方比例称配－真空熔炼速凝为合金铸片－氢破碎为粗粉－气流磨制为平均粒度3.1um的细粉－细粉搅拌混匀－称粉240g装入模具内－细粉在磁场取下成型为规格尺寸54mm×34mm×17mm的生坯－脱模－真空包装－等静压－拆包装后摆入料盒－入炉真空烧结。
3、烧结坯进行磁性能检测，测得的结果如下：
表3：实施例2烧结坯磁性能检测结果
4、把54mm×34mm×17mm烧结坯磨加工为53mm×33mm×16mm，之后对其进行表面抛光、清洗、烘干处理，得到表面光洁、干净、干燥的半成品。
5、采用物理气相沉积的方式，在磁控溅射设备内把钇20%锑80%的钇锑合金靶材离化后，沉积在钕铁硼半成品表面。
依据烧结坯矫顽力值为8.24KOe～8.71KOe，53mm×33mm×16mm半成品称量重量为210.72g，沉积量每达到半成品重量的0.1%，可实现矫顽力增高0.6KOe进行计算，要得到矫顽力在12.0KOe～12.5KOe，需要在半成品表面沉积钇锑合金1.3346g，在进行磁控溅射时，该设备的沉积速率为0.00077g/秒，设置沉积时间为1733秒控制，得到沉积的重量。
6、把包覆钇锑薄膜的钕铁硼工件摆放在真空炉设备内，在550℃温度下保温7.5小时进行共晶热处理，出炉后对成品进行磁性能检测，测得的结果如下：
表4：实施例2成品磁性能检测结果
从以上实施例可见，采用本发明的方法，可以精准控制矫顽力，保障产品磁性能的实现。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖权利要求保护范围中。
Claims (4)
1.一种用于磁力起重器的烧结钕铁硼永磁制作工艺，其特征在于，是由如下步骤实现的：
（1）制作出矫顽力在8.0KOe到10.0KOe之间的烧结坯；
（2）把钕铁硼烧结坯进行磨削加工，之后对烧结坯进行表面抛光、清洗、烘干处理，得到表面光洁、干净、干燥的半成品；
（3）采用物理气相沉积的方式，在钕铁硼半成品表面沉积一层钇锑合金，得到均匀包覆着钇锑合金薄膜的钕铁硼工件；钇锑合金中，钇的质量比例是15%～20%，锑的质量比例是80%～85%，钇锑合金的沉积量按照每达到半成品重量的0.1%，矫顽力增高0.6KOe来控制；
（4）把包覆钇锑合金薄膜的钕铁硼工件在真空炉设备内进行共晶热处理，得到矫顽力在12.0KOe～12.5KOe这一范围内的成品。
2.根据权利要求1所述的用于磁力起重器的烧结钕铁硼永磁制作工艺，其特征在于，钇锑合金的沉积量的最大值不超过半成品重量的0.8%。
3.根据权利要求1或2所述的用于磁力起重器的烧结钕铁硼永磁制作工艺，其特征在于，共晶热处理时其温度在450℃～650℃之间，在此温度下保温6～8小时。
4.根据权利要求1或2所述的用于磁力起重器的烧结钕铁硼永磁制作工艺，其特征在于，步骤（3）所述的物理气相沉积是在磁控溅射设备内把钇锑合金作为靶材离化后，沉积在钕铁硼半成品表面。
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