CN112645614B - 一种烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法 - Google Patents

一种烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法。选取两个未经表面电镀处理的烧结钐钴永磁体，加工成所需形状；分别对两个磁体的熔接面进行喷砂处理，依次用蒸馏水、丙酮清洗，干燥；将玻璃粉制成浆料涂覆在一个烧结钐钴永磁体的熔接面，涂敷层干燥后，将另一个一个烧结钐钴永磁体的熔接面放在涂敷层上；将两块磁体放于热处理炉中，加热至熔接温度并保温一定时间后，降温至室温，完成钐钴永磁体的熔接；所述熔接温度低于550℃。本发明提出的方法可以在550℃温度以下短时间快速完成烧结钐钴永磁体的熔接，且熔接体抗弯强度为80‑90MPa。

Description

一种烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法
技术领域
本发明属于稀土永磁体焊接技术领域，特别涉及一种烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法。
背景技术
2:17型钐钴烧结永磁材料具有较高磁性能，拥有高居里温度(～830℃)、低温度系数的特点，是高温领域应用不可替代的磁性材料。在实际应用中需要将磁体焊接满足特殊结构设计的需要，而烧结钐钴磁体的难焊性使磁体之间的连接问题成为制约其发展的瓶颈。
目前，通常采用环氧树脂粘结钐钴永磁体，或用螺栓等机械方式连接磁体。环氧树脂长时间使用会发生老化，而钐钴磁体为脆性材料，机械连接易导致磁体破裂，风险很大。为了解决上述问题，中国发明专利申请CN105081606A公开了一种稀土钴基永磁体用带状钎焊料及其制备方法，中国发明专利申请CN105081498A提出了一种烧结钐钴磁体的焊接方法，二者尝试在材料制备过程中完成焊接，焊接温度大于800℃，但是现有技术中关于在较低温度(低于550℃)进行玻璃熔接钐钴永磁体的技术方案，至今还未见报道。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法，实现低温(低于550℃)短时间快速完成烧结钐钴永磁体的熔接。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法，包括如下步骤：
(1)选取两个未经表面电镀处理的烧结钐钴永磁体，加工成所需形状；分别对两个磁体的熔接面进行喷砂处理，依次用蒸馏水、丙酮清洗后干燥；
(2)将玻璃粉制成玻璃涂层浆料，涂覆在一个烧结钐钴永磁体的熔接面，涂敷层干燥后，将另一个烧结钐钴永磁体的熔接面放涂敷层上；将两块磁体放于热处理炉中，加热至熔接温度并保温5-20分钟后，降温至室温，完成烧结钐钴永磁体的熔接；所述熔接温度低于550℃。
所述步骤(1)中，喷砂处理中的压缩空气压力为0.5～1.0MPa。
所述步骤(1)中，喷砂处理中喷嘴与烧结钐钴永磁体的熔接面之间的距离为80～150mm，喷射角度为30°～50°。
所述步骤(1)中，喷砂处理中所用砂粒选自0.5～1.0mm的石英砂、金刚砂、玻璃微珠中的一种。
所述步骤(2)中，玻璃粉的化学组成按重量百分比表示为：B2O3 6～10％、Bi2O3 5～15％、ZnO 8～15％，SiO2 0.1～1％、Al2O3 0.1～1％、其余为PbO。
所述步骤(2)中，玻璃粉的化学组成按重量百分比表示为：B2O3 7～10％、Bi2O3 5～15％、ZnO 9～12.5％，SiO2 0.3～0.5％、Al2O3 0.2～0.5％、其余为PbO。
所述步骤(2)中，热处理炉以5～10℃/min加热至450～500℃并保温5～20分钟后，以2～7℃/min降温至室温。
所述步骤(2)中，制备玻璃涂层浆料的方法如下：
I.按玻璃粉组成配料、称量和混合，置于V型混料机中混合均匀，然后置于刚玉坩埚中，在硅碳棒电炉空气气氛中加热至800℃，保温2小时后，倒入去离子水中水淬，烘干后，用气流粉碎机破碎至300目以下得到玻璃粉；
II.将上述玻璃粉与乙醇按照重量比1:0.8～1.5混合，在球磨机中球磨混合1～2h，制得玻璃涂层浆料。
熔接的烧结钐钴永磁体的抗弯强度为80～90MPa。
所述步骤(2)中，将玻璃涂层料浆刷涂或喷涂在烧结钐钴永磁体的熔接面，涂敷层厚度为0.1～2mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明采用玻璃熔接方式，设计了一种低于550℃实现玻璃熔接烧结钐钴永磁的方法，可实现低温短时间快速完成烧结钐钴永磁体的熔接，为钐钴磁体的连接提供了一个全新的技术方案。本发明提出的烧结钐钴永磁体玻璃熔接方法，熔接温度低(450～500℃)、熔接时间短(5-20分钟)，强度高(抗弯强度为80～90MPa)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
本发明的烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法，包括如下步骤：
(1)选取两个未经表面电镀处理的烧结钐钴永磁体，用线切割加工成所需形状；分别对两个磁体的熔接面进行喷砂处理，依次用蒸馏水、丙酮清洗后干燥；
(2)将玻璃粉制成玻璃涂层浆料，刷涂或喷涂在一个烧结钐钴永磁体的熔接面，干燥后，将另一个烧结钐钴永磁体的熔接面放于干燥后的玻璃粉上；将两块磁体放于热处理炉中，以5～10℃/min加热至450～500℃并保温5～20分钟后，以2～7℃/min降温至室温，完成钐钴永磁体的焊接。
所述步骤(1)中，喷砂处理为：压缩空气压力为0.5～1.0MPa，所用砂粒选自0.5～1.0mm的石英砂、金刚砂、玻璃微珠中的一种，喷嘴与烧结钐钴永磁体的熔接面之间的距离为80～150mm，喷射角度为30°～50°。
所述步骤(2)中，玻璃粉的化学组成按重量百分比表示包括：PbO 65～80％、B2O3 6～10％、Bi2O3 5～15％、ZnO 8～15％，SiO2 0.1～1％、Al2O3 0.1～1％。将按上述化学组成混合均匀的玻璃粉原料置于耐火坩埚中，空气气氛中加热熔化，并保温一定时间后，倒入去离子水中水淬，烘干后，破碎为玻璃粉。
所述步骤(2)中，玻璃涂层浆料的制作方法为：将玻璃粉与乙醇、丙酮、异丙醇等按照重量比1:1混合，在球磨机中球磨混合1～2h，制得玻璃涂层浆料。
实施例1
(1)选取两个未经表面电镀处理的烧结钐钴永磁体，用线切割加工成10×10×5mm块状，在熔接面喷砂处理，压缩空气压力为0.5MPa，所用砂粒为1mm石英砂，喷嘴与钐钴表面距离为80mm，喷射角度30°，分别用蒸馏水、丙酮清洗，干燥；
(2)选取玻璃粉组成重量百分比为：PbO为75％、B2O3为10％、Bi2O3为5％、ZnO为9％，SiO2为0.5％、Al2O3为0.5％。各种原料按上述配比称量混合后，置于V型混料机中混合均匀。将混合均匀的原料置于刚玉坩埚中，在硅碳棒电炉空气气氛中加热至800℃，保温2小时后，倒入去离子水中水淬，烘干后，用气流粉碎机破碎至300目以下。玻璃粉制备过程为玻璃行业普通技术人员所熟知。
将玻璃粉与乙醇按照重量比1:1混合，在球磨机中球磨混合1h，制得玻璃涂层浆料。
将玻璃涂层浆料用刷子刷涂在一个烧结钐钴永磁体的熔接面，在电加热鼓风干燥箱中干燥1小时后，将另一个烧结钐钴永磁体的熔接面放在干燥的玻璃粉上，放在热处理炉内以6℃/min加热至450℃保温10分钟后，以5℃/min降温至室温后取出，完成钐钴永磁体的熔接。
实施例2
(1)选取两个未经表面电镀处理的烧结钐钴永磁体，用线切割加工成10×10×5mm块状，在熔接面喷砂处理，压缩空气压力为0.6MPa，所用砂粒为1mm金刚砂，喷嘴与钐钴表面距离为100mm，喷射角度40°，分别用蒸馏水、丙酮清洗，干燥；
(2)选取玻璃粉组成重量百分比为：PbO为70％、B2O3为8％、Bi2O3为10％、ZnO为11.5％，SiO2为0.3％、Al2O3为0.2％。各种原料按上述配比称量混合后，置于V型混料机中混合均匀。将混合均匀的原料置于刚玉坩埚中，在硅碳棒电炉空气气氛中加热至850℃，保温2.5小时后，倒入去离子水中水淬，烘干后，用球磨机球磨至300目以下。玻璃粉制备过程为玻璃行业普通技术人员所熟知。
将玻璃粉与丙酮按照重量比1:1混合，在球磨机中球磨混合1.5h，制得玻璃涂层浆料。
将玻璃涂层浆料用刷子刷涂在一个烧结钐钴永磁体的熔接面，在电加热鼓风干燥箱中干燥1小时后，将另一个烧结钐钴永磁体的熔接面放在干燥的玻璃粉上，放在热处理炉内以7℃/min加热至480℃保温15分钟后，以6℃/min降温至室温后取出，完成钐钴永磁体的熔接。
实施例3
(1)选取两个未经表面电镀处理的烧结钐钴永磁体，用线切割加工成10×10×5mm块状，在熔接面喷砂处理，压缩空气压力为0.8MPa，所用砂粒为0.5mm玻璃微珠，喷嘴与钐钴表面距离为110mm，喷射角度50°，分别用蒸馏水、丙酮清洗，干燥；
(2)选取玻璃粉组成重量百分比为：PbO为65％、B2O3为7％、Bi2O3为15％、ZnO为12.5％，SiO2为0.3％、Al2O3为0.2％。各种原料按上述配比称量混合后，置于V型混料机中混合均匀。将混合均匀的原料置于刚玉坩埚中，在硅碳棒电炉空气气氛中加热至780℃，保温，2.5小时后，倒入去离子水中水淬，烘干后，用球磨机球磨至300目以下。玻璃粉制备过程为玻璃行业普通技术人员所熟知。
将玻璃粉与异丙醇按照重量比1:1混合，在球磨机中球磨混合2h，制得玻璃涂层浆料。
将玻璃涂层浆料用刷子刷涂在一个烧结钐钴永磁体的熔接面，在电加热鼓风干燥箱中干燥1小时后，将另一个烧结钐钴永磁体的熔接面放在干燥的玻璃粉上，放在热处理炉内以5℃/min加热至500℃保温8分钟后，以8℃/min降温至室温后取出，完成钐钴永磁体的熔接。实施效果：
由表1中实施例1～3和对比例的比较可见，采用本发明提出的烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法，熔接后的磁体抗弯强度高于环氧树脂粘结磁体的抗弯强度，达到钐钴磁体基体的抗弯强度值。本发明的有益效果是，在550℃以下实现钐钴永磁体的快速熔接，且熔接体具有良好的力学特性。
表1
玻璃熔接烧结钐钴磁体与环氧树脂粘结烧结钐钴磁体抗弯强度比较
Figure BDA0002854850110000061

Claims (7)

1.一种烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）选取两个未经表面电镀处理的烧结钐钴永磁体，加工成所需形状；分别对两个磁体的熔接面进行喷砂处理，依次用蒸馏水、丙酮清洗后干燥；
（2）将玻璃粉制成玻璃涂层浆料，涂覆在一个烧结钐钴永磁体的熔接面，涂敷层干燥后，将另一个烧结钐钴永磁体的熔接面放涂敷层上；将两块磁体放于热处理炉中，加热至熔接温度并保温5-20分钟后，降温至室温，完成烧结钐钴永磁体的熔接；所述熔接温度为450~500℃；
所述步骤（2）中，玻璃粉的化学组成按重量百分比表示为：B2O3 6~10%、Bi2O3 5~15%、ZnO8~15%，SiO2 0.1~1%、Al2O3 0.1~1%、其余为PbO；
所述步骤（2）中，热处理炉以5~10℃/min加热至450~500℃并保温5~20分钟后，以2~7℃/min降温至室温；
熔接的烧结钐钴永磁体的抗弯强度为80~90MPa。
2.根据权利要求1所述的烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法，其特征在于，所述步骤（1）中，喷砂处理中的压缩空气压力为0.5~1.0MPa。
3.根据权利要求1所述的烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法，其特征在于，所述步骤（1）中，喷砂处理中喷嘴与烧结钐钴永磁体的熔接面之间的距离为80~150mm，喷射角度为30°~50°。
4.根据权利要求1所述的烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法，其特征在于，所述步骤（1）中，喷砂处理中所用砂粒选自0.5~1.0mm的石英砂、金刚砂、玻璃微珠中的一种。
5.根据权利要求1所述的烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法，其特征在于，所述步骤（2）中，玻璃粉的化学组成按重量百分比表示为： B2O3 7~10%、Bi2O3 5~15%、ZnO 9~12.5%，SiO20.3~0.5%、Al2O3 0.2~0.5%、其余为PbO。
6.根据权利要求1所述的烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法，其特征在于，所述步骤（2）中，制备玻璃涂层浆料的方法如下：
I．按玻璃粉组成配料、称量和混合，置于V型混料机中混合均匀，然后置于刚玉坩埚中，在硅碳棒电炉空气气氛中加热至800℃，保温2小时后，倒入去离子水中水淬，烘干后，用气流粉碎机破碎至300目以下得到玻璃粉；
II．将上述玻璃粉与乙醇按照重量比1:0.8~1.5混合，在球磨机中球磨混合1~2h，制得玻璃涂层浆料。
7.根据权利要求1所述的烧结钐钴永磁体的玻璃熔接方法，其特征在于，所述步骤（2）中，将玻璃涂层浆料刷涂或喷涂在烧结钐钴永磁体的熔接面，涂敷层厚度为0.1~2mm。
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