一種提高釹鐵硼磁力矯頑力的裝置及方法
2023-05-24 09:53:51
專利名稱：一種提高釹鐵硼磁力矯頑力的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及釹鐵硼加工領域，特別涉及一種能滲入到釹鐵硼磁體表面並提高釹鐵硼磁體矯頑力的裝置及方法。
背景技術：
新型永磁材料NdFeB是1983年開始並逐漸發展起來的一種高性能永磁體，通常NdFeB是由富Nd和基相Nd2Fe14B相組成的，在國內得到了廣泛的應用，通常釹鐵硼的製造工藝為熔煉-制粉-壓型-燒結及熱處理。根據產品的不同要求，燒結後的工件有時還需進行各種後續熱處理，以提高其表 面性能。影響釹鐵硼永磁體性能的因素相當多，如成分、生產工藝及熱處理方法等，但是當材料配方確定之後，磁性能決定於它的組織結構。釹鐵硼磁體由三個相組成=Nd2Fe14B相是構成磁體的基相，是使釹鐵硼具有優異磁性能的主要相，Nd2Fe7B6是富硼相，它在室溫呈非鐵磁性；還有約含90%釹的富釹相，彌散分布於基體相之間，把基體相和富硼相分隔開。正是由於NdFeB永磁體是一種多孔燒結體，且極易氧化，因此在真空下使金屬揮發到磁體表面，可明顯改善和提高磁性能。金屬的晶界滲入是公知的理論，日立金屬株式會社申請號CN200780003883. X中提到其製造方法採用真空蒸鍍法、濺射法、離子鍍法、IVD法、EVD法及浸潰法中的任一種方法實施。總結其上鍍方法共三種蒸鍍、濺射及浸潰法，蒸鍍的缺點是金屬很難蒸發到磁體上，對磁體要求溫度高，且在這種蒸發方式下，需對磁體高溫加熱，其磁體本身的性能會在一定程度上變差，不利於其磁性能的提高；濺射的缺點是速度慢，效率低；而浸潰法對整個工藝要求太高，其對應的成本也會相對高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中的不足，提供一種能滲入到釹鐵硼磁體表面並提高磁體矯頑力的金屬真空揮發方法及實施該方法的裝置。本發明解決上述技術問題的技術方案如下一種提高釹鐵硼矯頑力的裝置，包括真空容器及自上而下依次設置於所述真空容器內部的陽極、至少一個源電極和陰極，以及工件架，所述真空容器的頂部設置有惰性氣體導入口和坩堝溫控器，所述陽極與源電極通過等離子電源電連接，所述陽極與陰極通過等離子電源電連接。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。進一步，所述源電極由揮發金屬元素組成。進一步，所述揮發金屬元素為鏑、鋱或鏑鋱合金。進一步，所述源電極置於坩堝內。進一步,所述陰極固定在工件架一側。本發明還提供一種利用上述裝置的提高釹鐵硼矯頑力的方法，包括以下步驟I)將釹鐵硼磁體放置於工件架上，將裝置抽成真空，通過設置於真空容器的頂部的惰性氣體導入口充入惰性氣體；
2)開啟電連接陽極與陰極的等離子電源，對釹鐵硼磁體進行加熱；3)開啟電連接陽極與源電極的等離子電源及設置於所述真空容器頂部的坩堝溫控器，對源電極加熱使其揮發、滲入釹鐵硼表面，持續12 18個小時。進一步，步驟I)所述的充入惰性氣體後的壓力為I lOOPa。進一步，步驟2)所述的電連接陽極與陰極的等離子電源的電壓為300 1500伏，對釹鐵硼磁體加熱至600 1000°C。進一步，步驟3)所述的電連接陽極與源電極的等離子的電壓為400 600伏，對源電極加熱至900 1100°C，釹鐵硼表面的溫度為850 1500°C。 本發明的有益效果是傳統的燒結處理方式對溫度要求嚴格溫度過高，金相組織結構會形成大晶粒，形成過燒；溫度過低，晶粒空隙大，同樣會影響產品性能；只有合適的溫度才能保證廣品的各項指標。磁體在800 1000 C進入晶間相，大於1000 C時進入王相，而鏑的熔點是1412°c，鋱的熔點是1356°C，傳統的蒸鍍方法是將鏑或鋱加熱至2000°C揮發，但此種加熱方式已經超過磁體所能承受的高溫，磁體性能變差。而本發明通過輔助加熱和離子化兩種方式，使鏑、鋱或鏑鋱合金在900 1100°C之間揮發，此種加熱方式不會對磁體造成傷害，磁體溫度能準確控制，在磁體溫度達到600 1000°C時迅速滲入到磁體晶間，從而極大的提高了矯頑力。
圖I為本發明結構圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下I、惰性氣體入口，2、陽極，3、溫控器，4、工件架，5、加熱器，6、陰極，7、源電極，8、等
離子電源，9、坩堝溫控器。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。如圖I所示，本發明包括真空容器及自上而下依次設置於所述真空容器內部的陽極2、至少一個置於坩堝內的源電極7和陰極6，所述真空容器的頂部設置有惰性氣體導入口 I和坩堝溫控器9，所述陽極2與源電極7通過等離子電源8電連接，所述陽極3與陰極6通過等離子電源8電連接，所述陰極6固定在上方設有溫控器3、下方設有加熱器5的工件架4的一側。其中，所述源電極由揮發金屬元素組成，所述揮發金屬元素為鏑、鋱或鏑鋱合金。本發明還提供一種提高釹鐵硼磁體矯頑力的方法，通過以下實施例來解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。實施例I⑴在真空容器內設置陽極、陰極及預蒸發金屬組成的源極；預揮發金屬元素為鏑，將鏑放置於空心杯狀的坩堝中。⑵將釹鐵硼磁體放入真空容器中旋轉工件上，工件尺寸為40 X 30 X 2. 2mm，啟動真空泵，把真空室抽真空，真空度為1X10—1帕，後開始充入氬氣，室內壓力為I帕。
⑶開啟等離子電源，陽極和陰極之間的電壓為1200伏，用加熱器對釹鐵硼工件進行加熱至850°C進行保壓，工件間的距離為10麗。⑷開啟輝光放電加熱及輔助加熱裝置，電壓為500伏，對金屬進行加熱，溫度為950°C時，開始揮發，並滲透在釹鐵硼工件表面，在此過程中，釹鐵硼工件升溫區間為850°C，且不能超過850 1050°C，12小時後關閉加熱裝置和等離子電源。(5)抽真空冷卻開爐。實施例2⑴在真空容器內設置陽極、陰極及預蒸發金屬組成的源極，預揮發金屬元素為鋱，將鋱放置於空心杯狀的坩堝中。⑵將釹鐵硼磁體放入真空容器中旋轉工件上，工件尺寸為40 X 30 X 2. 2mm，啟動真空泵，把真空室抽真空，真空度為3ΧΚΓ1帕，後開始充入氬氣，室內壓力為30帕。 (3汧啟陽極和陰極之間的等離子電源，調節電壓為1500伏，用加熱器對釹鐵硼工件進行加熱至600°C進行保壓，工件間的距離為20MM。⑷開啟陽極和源極之間電源及輔助加熱裝置，輝光放電電壓為400伏，對金屬鋱進行加熱，溫度為900°C時開始揮發，滲入到釹鐵硼工件表面，在此過程中，釹鐵硼工件升溫區間為850 1050°C，且不能超過1050°C，15小時後關閉加熱裝置和等離子電源。(5)抽真空冷卻開爐。實施例3⑴真空容器內設置陽極、陰極及預揮發金屬組成的源極；預揮發金屬元素為鏑鋱合金，將鏑放置於空心杯狀的坩堝中。⑵將釹鐵硼磁體放入真空容器中旋轉工件上，工件尺寸為40X30X2. 2mm，啟動真空泵，把真空室抽真空，真空度為6X10—1帕，後開始充入氬氣，室內壓力為100帕。⑵啟等離子電源，陽極和陰極之間的電壓為300伏，用加熱器對釹鐵硼工件進行加熱至1000°c進行保壓，工件間的距離為30MM。⑷開啟陽極和源極之間電源及輔助加熱裝置，輝光放電電壓為600伏，對金屬鏑鋱合金進行加熱，溫度為1100°C時，開始揮發，滲入到釹鐵硼工件表面，在此過程中，釹鐵硼工件升溫區間為850 1050°C，且不能超過1050°C，18小時後關閉加熱裝置和等離子電源。(5)抽真空冷卻開爐。表I實施例I 3產品成分對比
權利要求
1.一種提高釹鐵硼矯頑力的裝置，包括真空容器及自上而下依次設置於所述真空容器內部的陽極、至少一個源電極和陰極，以及工件架，其特徵在於，所述真空容器的頂部設置有惰性氣體導入口和坩堝溫控器，所述陽極與源電極通過等離子電源電連接，所述陽極與陰極通過等離子電源電連接。
2.根據權利要求I所述的提高釹鐵硼矯頑力的裝置，其特徵在於，所述源電極由揮發金屬元素組成。
3.根據權利要求2所述的提高釹鐵硼矯頑力的裝置，其特徵在於，所述揮發金屬元素為鏑、鋪或鏑鋪合金。
4.根據權利要求I至3任一所述的提高釹鐵硼矯頑力的裝置，其特徵在於，所述源電極置於坩堝內。
5.根據權利要求I至3任一所述的提高釹鐵硼矯頑力的裝置，其特徵在於，所述陰極固 定在工件架一側。
6.一種提高釹鐵硼矯頑力的方法，其特徵在於，包括以下步驟 1)將釹鐵硼磁體放置於工件架上，將權利要求I至5任一所述的裝置的真空容器抽成真空，通過設置於真空容器的頂部的惰性氣體導入口充入惰性氣體； 2)開啟電連接陽極與陰極的等離子電源，對釹鐵硼磁體進行加熱； 3)開啟電連接陽極與源電極的等離子電源及設置於所述真空容器頂部的坩堝溫控器，對源電極加熱使其揮發、滲入釹鐵硼表面，持續12 18個小時。
7.根據權利要求6所述的提高釹鐵硼矯頑力的方法，其特徵在於，步驟I)所述的充入惰性氣體後的壓力為I lOOPa。
8.根據權利要求6所述的提高釹鐵硼矯頑力的方法，其特徵在於，步驟2)所述的電連接陽極與陰極的等離子電源的電壓為300 1500伏，對釹鐵硼磁體加熱至600 1000°C。
9.根據權利要求6所述的提高釹鐵硼矯頑力的方法，其特徵在於，步驟3)所述的電連接陽極與源電極的等離子的電壓為400 600伏，對源電極加熱至900 1100°C，釹鐵硼表面的溫度為850 1050°C。
全文摘要
本發明涉及一種釹鐵硼加工領域，特別涉及一種能滲入到釹鐵硼磁體表面並提高釹鐵硼磁體矯頑力的裝置及方法，所述裝置包括真空容器及自上而下依次設置於所述真空容器內部的陽極、至少一個源電極和陰極，以及工件架，所述真空容器的頂部設置有惰性氣體導入口和坩堝溫控器，所述陽極與源電極通過等離子電源電連接，所述陽極與陰極通過等離子電源電連接。加工時，本發明通過輔助加熱和離子化兩種方式，使鏑、鋱或鏑鋱合金在900～1100℃之間揮發，此種加熱方式不會對磁體造成傷害，磁體溫度能準確控制，在磁體溫度達到600～1000℃時迅速滲入到磁體晶間，從而極大的提高了矯頑力。
文檔編號H01F1/057GK102969110SQ20121047638
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者王慶凱, 於永江, 趙軍濤, 李巖, 李廣軍, 馬玉坤 申請人:煙臺正海磁性材料股份有限公司