CN113223846A - 一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法 - Google Patents

一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113223846A
CN113223846A CN202110456496.3A CN202110456496A CN113223846A CN 113223846 A CN113223846 A CN 113223846A CN 202110456496 A CN202110456496 A CN 202110456496A CN 113223846 A CN113223846 A CN 113223846A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnet
magnetic powder
iron boron
neodymium iron
preparing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110456496.3A
Other languages
English (en)
Inventor
岳明
唐渝洋
李玉卿
刘卫强
路清梅
张东涛
张红国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN202110456496.3A priority Critical patent/CN113223846A/zh
Publication of CN113223846A publication Critical patent/CN113223846A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0273—Imparting anisotropy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0576—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together pressed, e.g. hot working

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Abstract

一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法，属于稀土磁性材料制备技术领域。包括：将磁粉冷压成型；然后，对冷压成型的压坯体直接进行热挤压以获得各向异性纳米晶磁体。热挤压过程中，首先升温到变形温度，保温一定时间，然后加压进行变形，将压坯体挤入预先设计的模具压头间隙内成型。与传统热压‑热变形方法相比，本发明具有以下优势：首先，本发明只需要一步加热，即可获得各向异性磁体，大大减低能源消耗，降低成本；其次，本发明可以节省加热、冷却以及脱模等工序，从而大大缩短工序流程，提高生产效率，适合连续生产；最后，本发明可以通过模具设计直接生产具有各类形状截面的柱状磁体，具有净成型特征。

Description

一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法
技术领域：
本发明涉及制备各向异性钕铁硼磁体的方法，属于稀土磁性材料制备技术领域。
技术背景：
稀土永磁材料不仅应用计算机、汽车、仪器、仪表、家用电器、石油化工、医疗保健、航空航天等行业中的各种微特电机，以及核磁共振设备、电器件、磁分离设备、磁力机械、磁疗器械等需产生强间隙磁场的元器件中，而且风力发电、新能源汽车、变频家电、节能电梯、节能石油抽油机等新兴领域对高端稀土永磁材料的需求日益增长，应用市场空间巨大。相应应用领域的快速发展也对永磁材料的磁性能提出了更高的要求。热变形Nd-Fe-B磁体因其纳米晶结构特征比相同成分的微米晶磁体更容易获得高矫顽力，因而更适合制备高温领域应用的永磁体。另外，与传统粉末冶金烧结的微米晶磁体相比，热变形纳米晶磁体无需磁场取向即可获得各向异性，具有近净成型特点，而且其力学性能和抗腐蚀性能更优。
近些年，热变形方法被广泛的用来制备各向异性纳米晶Nd-Fe-B磁体。其中，热压过程是为了获得高致密的纳米晶磁体，而热变形过程则是为了获得高的变形织构，实现磁各向异性。这种常规的热变形工艺一般包括冷压-热压-热变形三个步骤。常规热变形方法一般采用镦粗变形，该方式由于变形不均匀，所制备的热变形磁体磁性能也不均匀，需要后期加工中切除上下面形变量小的区域，无法达到近净成形，造成大量的浪费；另外，常规镦粗变形方法也需要两步加热过程，能耗大，工艺复杂。另外，背向挤压变形方式也可以用来制备热变形磁体、磁环或磁瓦，但是该方法同样需要经历两个高温过程，且在热压和热变形过程中都需要加热、冷却和脱模三个过程，工序繁杂且耗时很长，因此，难以连续生产，生产效率低。另外，热压和热变形两个过程都需要在高温下完成，消耗大量能源，制备成本高。本发明具有以下特征：首先，本发明只需要一步加热，即可获得热变形磁体，大大减低能源消耗，降低成本；其次，本发明以简单方便的冷压代替热压过程，可以节省加热和冷却时间以及脱模等工序，这样可以大大缩短工序流程，提高生产效率，适合连续生产；最后，本发明可以通过磨具设计直接生产各类形状的磁体，具有净成型特征。
发明内容：
本发明的目的是要简化热压-热变形钕铁硼磁体的制备工艺，提高磁体的生产效率，实现磁体的连续生产。本发明制备各向异性磁体的工艺包括冷压成型和热变形两个过程，包括：冷压过程中，对快淬磁粉进行常温预压制备压坯体；然后对压坯体进行热挤压制备各向异性钕铁硼磁体。制备过程中，通过在热挤压模具的压头设计空隙，热挤压过程中，升温后施加压力，将压坯体挤过另一侧压头的空隙中成型。
一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)冷压过程，将原料磁粉冷压成型获得压坯体；
2)热变形过程，对上述压坯体进行热变形以获得热变形磁体；其中，将压坯体挤过预先设计的模具压头间隙成型。
冷压过程，是在室温下以20-50MPa的压力对磁粉进行冷压成块，再通过等静压或者其他压实方法以100-300MPa的压力进一步提升冷压块密度制备压坯体，压坯体密度要保证在理论密度的75％以上。
热变形过程，以650-950℃的温度下，先保温一段时间(1-5min)，然后以50-200MPa对压坯体进行热变形。
本发明中所用的磁粉需保证磁粉的晶粒尺寸是纳米级别或者非晶。可以是快淬带，然后将快淬带研碎成粉，如Nd-Fe-B快淬磁粉；也可以是机械合金化法即高能球磨制备的磁粉。
本发明使用的原料磁粉的成分组成是RE-Fe-B(RE为稀土元素中的一种或者几种的组合)系列磁粉(包括富RE相与RE2Fe14B组成的磁粉、RE2Fe14B和软磁相组成的磁粉)。
步骤(2)热挤压变形采用的设备，包括外模3，外模3的中间的为上下相通的挤压腔，挤压腔的上方开口匹配可沿挤压腔向下压的实心的上压头2，挤压腔的下方开口匹配下压头4，下压头4中心为挤压出成型产品的出口上下通孔缝隙，此缝隙对应的为成型产品的形状；挤压最终结果时上压头2的下端面与下压头4上端面紧贴合在一起。在热变形过程中，在温度和压力的作用下，将压坯体挤过下压头的通孔缝隙中成型，如图1、2所示。
通过设计压头空隙形状，可以连续生产不同截面形状的热变形磁体，比如薄片状、瓦状、薄环状等各类截面形状的柱体。空隙形状需保证长宽比超过4，大的长宽比是挤压获得各向异性的关键因素。
传统热压-热变形工艺有两步加热过程，即热压致密成型和热变形。本发明具有以下特征：首先，本发明只需要一步加热，即可获得各向异性磁体，大大减低能源消耗，降低成本；其次，本发明以简单方便的冷压代替热压过程，可以节省加热、冷却以及脱模等工序，从而大大缩短工序流程，提高生产效率，适合连续生产；最后，本发明可以通过模具设计直接生产各类形状的磁体，具有净成型特征。
附图说明(图不能由灰度)：
图1为根据本发明的实施方案的热挤压前的示意图，其中1为压坯体，2为上压头，3为外模，4为下压头，右图为下压头的截面图，5为压力方向。
图2为根据本发明的实施方案的热挤压后的示意图，其中1为压坯体，2为上压头，3为外模，4为下压头，5为压力方向，6为变形样品示意图。
具体实施方式：
本发明制备各向异性钕铁硼磁体的工艺包括冷压成型和热挤压两个过程，包括：冷压过程中，对快淬磁粉进行常温预压制备压坯体；然后对压坯体进行热挤压制备各向异性钕铁硼磁体。制备过程中，通过在热挤压模具的压头设计间隙，热挤压过程中，升温后施加压力，将压坯体挤过该间隙以成型。
原料磁粉
本发明中所用的磁粉需保证磁粉的晶粒尺寸是纳米级别或者非晶。一般使用快淬带，然后将快淬带研碎成粉；或者使用机械合金化法即高能球磨制备的磁粉。
本发明使用的原料磁粉的成分组成可以是RE-Fe-B(RE为稀土元素中的一种或者几种的组合)系列磁粉(包括富RE相与RE2Fe14B组成的磁粉、RE2Fe14B和软磁相组成的磁粉)。
冷压步骤
冷压过程没有特殊的限制，可以直接使用模压或者等静压。冷压过程后样品的形状也没有特殊要求，只需与后续热挤压模具配套使用即可。根据热挤压模具界面尺寸制备相应的冷压压坯体即可，可以是正方体、长方体、圆柱体或者其他截面的柱体。需要说明的是冷压过程，是在室温下以20-50MPa的压力对磁粉进行冷压成块，再通过等静压或者其他压实方法以100-300MPa的压力进一步提升冷压块密度制备压坯体，压坯体密度要保证在理论密度的75％以上。
热挤压步骤
热挤压过程中，在650-950℃的温度下50-200MPa压力对压坯体进行挤压。热挤压过程需在真空或者Ar气气氛下进行。升温速率没有特定要求，如50-200℃/min；升温后可以适当进行保温，如保温1-5min；保温后加压进行变形，将压坯体挤入压头空隙中。
实施例1
将磁粉装入模具中进行预压(压力20MPa)，然后采用等静油压进一步压实(压力为100MPa)制备压坯体。
将压坯体装入相应尺寸的模具中，如图1所示。
在真空状态(小于10Pa)下，分别升温至750℃，升温速率为60℃/min，保温3min，然后逐步施加压力(60MPa)，将压坯体挤入压头空隙中，如图2所示。制备的热挤压磁体磁性能和密度如下表所示。
实施例2
将磁粉装入模具中进行预压(压力20MPa)，然后采用等静压进一步压实(压力为200MPa)制备压坯体。
将压坯体装入相应尺寸的模具中，如图1所示。
在真空状态(小于10Pa)下，分别升温至750℃，升温速率为60℃/min，保温3min，然后逐步施加压力(60MPa)，将压坯体挤入压头空隙中，如图2所示。制备的热挤压磁体磁性能和密度如下表所示
实施例3
将磁粉装入模具中进行预压(压力20MPa)，然后采用等静压进一步压实(压力为200MPa)制备压坯体。
将压坯体装入相应尺寸的模具中，如图1所示。
在真空状态(小于10Pa)下，分别升温至750℃，升温速率为60℃/min，保温5min，然后逐步施加压力(60MPa)，将压坯体挤入压头空隙中，如图2所示。制备的热挤压磁体磁性能和密度如下表所示。
实施例4
将磁粉装入模具中进行预压(压力20MPa)，然后采用等静压进一步压实(压力为200MPa)制备压坯体。
将压坯体装入相应尺寸的模具中，如图1所示。
在真空状态(小于10Pa)下，分别升温至800℃，升温速率为60℃/min，保温5min，然后逐步施加压力(60MPa)，将压坯体挤入压头空隙中，如图2所示。制备的热挤压磁体磁性能和密度如下表所示。
Figure BDA0003039356500000041

Claims (7)

1.一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法，其特征在于：
1)冷压过程，将原料磁粉冷压成型获得压坯体；
2)热变形过程，对上述压坯体进行热变形以获得热变形磁体；其中，将压坯体挤过预先设计的模具压头间隙成型；
步骤(2)热变形采用的设备，包括外模3，外模3的中间的为上下相通的挤压腔，挤压腔的上方开口匹配可沿挤压腔向下压的实心的上压头2，挤压腔的下方开口匹配下压头4，下压头4中心为挤压出成型产品的出口上下通孔缝隙，此缝隙对应的为成型产品的形状；挤压最终结果时上压头2的下端面与下压头4上端面紧贴合在一起。
2.根据权利要求1所述的一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法及其装备，其特征在于：冷压过程，是在室温下以20-50MPa的压力对磁粉进行冷压成块，再通过等静压或者其他压实方法以100-300MPa的压力进一步提升冷压块密度制备压坯体，压坯体密度要保证在理论密度的75％以上。
3.根据权利要求1所述的一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法，其特征在于：热变形过程，以650-950℃的温度下，先保温一段时间1-5min，然后以50-200MPa对压坯体进行热变形。
4.根据权利要求1所述的一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法，其特征在于：所用的原料磁粉需保证磁粉的晶粒尺寸是纳米级别或者非晶；是快淬带，然后将快淬带研碎成粉或是机械合金化法即高能球磨制备的磁粉。
5.根据权利要求1所述的一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法，其特征在于：原料磁粉的成分组成是RE-Fe-B系列磁粉，RE为稀土元素中的一种或者几种的组合，包括富RE相与RE2Fe14B组成的磁粉、RE2Fe14B和软磁相组成的磁粉。
6.根据权利要求1所述的一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方，其特征在于：在热变形过程中，在温度和压力的作用下，将压坯体挤过压头的空隙中成型。
7.根据权利要求1所述的一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法，其特征在于，通过设计压头空隙形状，可以连续生产不同截面形状的热变形磁体，比如薄片状、瓦状、薄环状等各类截面形状的柱体。空隙形状需保证长宽比超过4，大的长宽比是挤压获得各向异性的关键因素。
CN202110456496.3A 2021-04-26 2021-04-26 一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法 Pending CN113223846A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110456496.3A CN113223846A (zh) 2021-04-26 2021-04-26 一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110456496.3A CN113223846A (zh) 2021-04-26 2021-04-26 一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113223846A true CN113223846A (zh) 2021-08-06

Family

ID=77089588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110456496.3A Pending CN113223846A (zh) 2021-04-26 2021-04-26 一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113223846A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114974866A (zh) * 2022-05-09 2022-08-30 大连理工大学 一种热压-热变形稀土永磁环的一体化成形模具及其制备方法
CN115430836A (zh) * 2022-08-24 2022-12-06 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所 一种高丰度稀土铈基各向异性纳米晶磁体的制备方法和装置
CN116682661A (zh) * 2023-05-12 2023-09-01 燕山大学 一种钕铁硼永磁材料的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4844754A (en) * 1983-08-04 1989-07-04 General Motors Corporation Iron-rare earth-boron permanent magnets by hot working
CN104576028A (zh) * 2014-12-30 2015-04-29 四川大学 富铈各向异性纳米晶稀土永磁体的制备方法
CN106964777A (zh) * 2016-01-14 2017-07-21 罗伯特·博世有限公司 生产热变形磁体的方法和设备
CN107851506A (zh) * 2015-05-20 2018-03-27 罗伯特·博世有限公司 用于由预成形坯形成永磁体的模具和方法以及热变形系统
CN108115140A (zh) * 2016-11-28 2018-06-05 罗伯特·博世有限公司 生产热变形磁体的方法和设备
CN109686555A (zh) * 2017-10-19 2019-04-26 罗伯特·博世有限公司 生产热变形磁体的方法和设备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4844754A (en) * 1983-08-04 1989-07-04 General Motors Corporation Iron-rare earth-boron permanent magnets by hot working
CN104576028A (zh) * 2014-12-30 2015-04-29 四川大学 富铈各向异性纳米晶稀土永磁体的制备方法
CN107851506A (zh) * 2015-05-20 2018-03-27 罗伯特·博世有限公司 用于由预成形坯形成永磁体的模具和方法以及热变形系统
CN106964777A (zh) * 2016-01-14 2017-07-21 罗伯特·博世有限公司 生产热变形磁体的方法和设备
CN108115140A (zh) * 2016-11-28 2018-06-05 罗伯特·博世有限公司 生产热变形磁体的方法和设备
CN109686555A (zh) * 2017-10-19 2019-04-26 罗伯特·博世有限公司 生产热变形磁体的方法和设备

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114974866A (zh) * 2022-05-09 2022-08-30 大连理工大学 一种热压-热变形稀土永磁环的一体化成形模具及其制备方法
CN115430836A (zh) * 2022-08-24 2022-12-06 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所 一种高丰度稀土铈基各向异性纳米晶磁体的制备方法和装置
CN115430836B (zh) * 2022-08-24 2023-11-17 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所 一种高丰度稀土铈基各向异性纳米晶磁体的制备方法和装置
CN116682661A (zh) * 2023-05-12 2023-09-01 燕山大学 一种钕铁硼永磁材料的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113223846A (zh) 一种一步加热制备各向异性钕铁硼磁体的方法
CN106373688A (zh) 一种制备稀土永磁材料的方法
CN103123862B (zh) 提高热压/热变形辐射取向钕铁硼永磁环性能及其轴向均匀性的方法
CN104576028B (zh) 富铈各向异性纳米晶稀土永磁体的制备方法
CN103894607B (zh) 各向异性环形磁体的成型方法及其模具
CN101476055B (zh) 全致密块状各向异性纳米晶SmCo5磁体的制备方法
CN103151161B (zh) 热变形磁体定向破碎制备各向异性钕铁硼磁粉的方法
CN103928204A (zh) 一种低稀土含量的各向异性纳米晶NdFeB致密磁体及其制备方法
US4963320A (en) Method and apparatus for producing anisotropic rare earth magnet
CN1794385A (zh) 辐射取向整体永磁环的制备方法
JP6890423B2 (ja) 熱変形磁石の製造方法及び機器
JP7125222B2 (ja) リング状Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系焼結磁性体の成形装置及びその製造方法
CN101530916B (zh) 控制粉末冶金材料及制品烧结膨胀缺陷的烧结方法的模具
CN103680919A (zh) 一种高矫顽力高强韧高耐蚀烧结钕铁硼永磁体的制备方法
CN204818055U (zh) 一种粉末冶金成型压机上的磁致伸缩作动装置
CN103056369A (zh) 粉末冶金制作零件的生产工艺
CN101288876A (zh) 一种高强超细晶铜带材的制备方法
CN107851506B (zh) 用于由预成形坯形成永磁体的模具和方法以及热变形系统
CN105957675A (zh) 一种稀土永磁材料的制备方法
CN102294479B (zh) 一种烧结钕铁硼器件的制备方法
CN212625163U (zh) 一种用于批量制备稀土永磁环的热压装置
CN109351980B (zh) 热压烧结法制备多尺度析出强化镁合金材料的方法
CN108526471B (zh) 一种铁基粉末冶金摩擦轮的制备方法
CN115074600B (zh) 一种利用相变体积效应提高粉末冶金铁基合金烧结致密度的方法
CN210910470U (zh) 一种稀土铁氧体永磁材料成型装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination