輻向取向釹-鐵-硼永磁環及其製造方法
2023-10-31 03:52:37
專利名稱：：輻向取向釹-鐵-硼永磁環及其製造方法
技術領域：
：本發明屬於永久磁性材料領域。特別適用於採用Nd-Fe-B合金粉末所製備的永磁輻向取向整體燒結環的製造方法。現在所採用永久磁體製取輻向取向磁環的方法有多種。如採用磁鐵拚塊粘接成整體環，這種方法所生產的輻向環具有輻向間隙磁場不均勻，而且裝配極為複雜。還有採用各向同性的磁粉粘接成Nd-Fe-B輻向取向磁環，這種磁環因為磁體密度低，所以磁性能也很低，磁能積範圍約在6-8MGOe。這樣就使輻向磁環在使用時受到限制。目前美國於1987年在國際磁學會議提出了一種採用熱壓型Nd-Fe-B輻向取向磁環。這種方法發表在IEEETransonMognVol-MAG-23，№5，2518-2520文集中，在這篇文章中美國坩堝公司研究中心研究出一種新的製取輻向取向Nd-Fe-B永磁環的方法，這種方法是將予合金在保護氣氛下霧化成微粉末，再封裝、除氣，再於500℃-1100℃之間熱壓成輻向取向磁環。這種熱壓成型的輻向取向磁環的磁能積(BH)m＝13～14MGOe，因此採用熱壓成型的輻向取向磁環磁性能很低，而這種生產方法所需費用確很高，如熱壓模具的加工要求高，制粉設備複雜等。對於熱壓輻向取向方法，這篇文章中並沒有介紹。本發明的目的是提供一種高磁性能的輻向取向燒結體永磁環及其這種磁環的製作方法。本發明所提出的是一種輻向取向整體燒結成型的永磁環，這種磁環採用Nd-Fe-B合金粉末作為磁體原料，磁環的成型是將合金粉末裝置具有輻向取向的特定模具中，在輻向取向磁場的作用下使合金粉末得到有序的排列，然後再對模具壓杆施加一定的壓力，使合金粉末受壓成型。這種特定模具的磁場取向是由兩組直流線圈所組成，其原理是在兩組相同線圈上同時施加相同量的直流電流，這樣就會產生相同量的磁場強度，而兩組線圈的擺放是磁場N極相斥，這樣當對線圈通以直流電流時，則兩線線圈均產生出相同量磁場的磁力線，相匯於兩組線圈之間，而磁環的成型模具就安放在兩組線圈之間，當兩組磁力線通過成型模具相匯於輻向取向磁環粉末對稱中心時，由於同極磁場相互排斥力的作用，使磁力線均勻的向四周輻射，使合金粉末沿輻向磁場得到取向排列。如果採用高性能合金粉末，則將兩組直流線圈換成兩組相同容量的脈衝線圈，這樣所得到的輻向取向磁場將會更高。在磁性材料中，想要得到高的磁性能，則必須使磁性材料內部組織沿著易磁化軸方向排列，所以高的磁性能材料都有很強的磁各向異性。在輻向取向永磁環中，材料的易磁化軸是沿著輻向排列，磁環的磁化方向也同樣是沿著輻向取向的，因此在三維方向上具有很強的磁各向異性。採用燒結永磁合金製取輻向取向磁環體時所發生的斷裂現象，其主要原因是由於這類材料的輻向取向磁環熱膨脹的各向異性在燒結後的降溫過程中，產生的應力大於燒結體磁環的抗拉強度所致，目前常被人們所採用的各種磁性材料的熱膨脹係數和抗拉強度見表1。本發明所製備的輻向取向Nd-Fe-B永磁體磁環及其製取方法的實施要把根據附圖1敘述如下。附圖1所給出的是Nd-Fe-B輻向取向永磁環成型的模具示意圖。在附圖1中1-磁軛;2-線圈;3-模芯;4-壓杆;5-磁合金粉末。當磁合金粉末放置於模具成型腔內時，則對兩組線圈2同時施加大於100A電流，則兩組線圈所發射出的N極磁場通過模芯3、磁軛1，對模具內磁合金粉5形成輻向取向磁場的一組閉合迴路，使合金粉末得到有序的輻向取向排列，然後再通過壓杆4對已輻向取向的磁粉施加大於12kg/cm2的壓力，使磁粉在輻向取向的磁場中受壓成型，然後再去掉磁場將磁環取出。本發明的永磁環燒結制度為840℃～860℃保溫30分鐘，再升溫至1010～1200℃保溫120分鐘，水淬至室溫後再回火處理，回火溫度為500℃～900℃保溫時間為90分鐘。燒結熱處理是將輻向取向Nd-Fe-B永磁環放入爐管內，抽真空至4×10-4mmHg後充氬氣，整個燒結熱處理過程是在氬氣保護氣氛中進行。由於採用了本發明方法製備Nd-Fe-B輻向取向永磁環，所以能夠得到具有很強的磁各向異性輻向取向永磁環，其易磁化軸是沿輻向取向方向排列，而取向度大於0.75，最大磁能積(BH)m＝32MGOe。採用本發明方法所製取的Nd-Fe-B燒結體輻向取向永磁磁環與現有技術相比較具有以下特點。1.本發明的Nd-Fe-B燒結體輻向取向永磁磁環與美國坩堝公司所生產的熱壓Nd-Fe-B輻向取向磁環相比較，具有磁性能高。磁性能對比見表2。表2、Nd-Fe-B輻向取向磁環磁性能的對比2.採用本發明製取Nd-Fe-B輻向取向永磁環的方法，具有生產方法簡單，設備投資少，而製取的永磁環加工性能確很好，加工成品合格率達到90%以上，與一般Nd-Fe-B磁塊產品合格率相同。實施例將Nd-Fe-B合金粉末放入輻向取向模具中，通入110A的電流，對粉末施加輻向磁場，使其輻向取向，再通過壓杆對Nd-Fe-B合金粉末施加壓力，壓力為15kg/cm2，燒結熱處理工藝見表3。表3、輻向取向Nd-Fe-B燒結永磁環的燒結熱處理工藝由上述方法生產的輻向取向Nd-Fe-B整體燒結永磁環的性能見表4。表4、輻向取向永磁環(Nd-Fe-B)的磁性能表權利要求1.一種輻向取向Nd-Fe-B整體永磁環，其特徵在於這種永磁環磁體具有很強的磁各向異性，易磁化軸沿輻向取向方向排列，取向度大於0.75。2.一種製備輻向取向Nd-Fe-B整體永磁環的方法，其特徵在於這種永磁環是由Nd-Fe-B合金粉末經輻向取向、壓型、燒結成型的方法所製取的。3.根據權利要求2所述方法，其特徵在於這種磁環的輻向取向是採用兩組相同容量而N極相斥的線圈，同時作用於模具內磁粉對稱中心處，使磁力線均勻的向四周輻射。4.根據權利要求2所述方法，其特徵在於永磁環的燒結制度為840℃～860℃保溫30分鐘升溫至1010℃-1200℃保溫120分鐘，回火溫度為500℃～900℃保溫90分鐘。全文摘要本發明屬於永久磁性材料領域。特別適用於採用Nd-Fe-B合金粉末所製備的輻向取向整體永磁燒結環及其永磁環的製造方法。文檔編號H01F1/047GK1039502SQ8810383公開日1990年2月7日申請日期1988年7月16日優先權日1988年7月16日發明者李衛,祝景漢,蔣龍,王德文申請人:冶金工業部鋼鐵研究總院