一種釹鐵硼磁體晶界擴散設備的製作方法

2023-12-05 04:58:16

本發明涉及稀土永磁材料領域，特指一種釹鐵硼磁體晶界擴散設備。

背景技術：

在稀土永磁材料中，釹鐵硼磁體在室溫下的磁性能優於其他的永磁材料，目前廣泛應用於計算機、通訊、網絡信心和醫療設備等領域。釹鐵硼磁材料的磁能積和矯頑力等磁性能的提高有利於燒結磁體在電動機市場快速增長。目前提高釹鐵硼磁體磁性能的常用方法有合金化法和晶界擴散處理法。合金化法主要通過內稟性能提高和微觀結構改善兩方面來提高磁體的居裡溫度與內稟矯頑力，實現nd亞晶格磁矩的溫度補償，進而提高溫度穩定性。經元素合金化處理後的磁體的剩磁和磁能積會有較大的損失。晶界擴散處理較傳統的元素合金化法能更好的提高磁體的性能。晶界擴散通過向釹鐵硼磁材料中擴散稀土單質、稀土合金和h、o、f元素的無機稀土化合物，改善磁體的微觀結構，使富稀土相在磁體的晶界上分布更加均勻，減小基體相的磁交換耦合作用來提高磁體的磁性能。

國內外諸多學者對晶界擴散技術開展了廣泛研究目前常用的晶界擴散處理方法主要有：濺射法、氣相沉積法、表面粘覆和滲透法等。通過這些方法，可以改善釹鐵硼磁體晶粒晶界處和磁體基體相結合部的組織結構和成分。在經過晶界擴散處理後，磁體的晶界相和主相之間會形成一個非磁性的過渡層，這個過渡層含有高濃度的稀土金屬元素，使磁體的基體相晶粒相互之間孤立存在，減小磁體的反鐵磁性使磁體的磁性能提高。但是目前常用的晶界擴散處理方法存在晶界擴散處理過程中對晶界擴散處理環境要求高、實驗操作複雜、成本高的問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種釹鐵硼磁體晶界擴散設備，克服在晶界擴散處理過程中對晶界擴散處理環境要求高、實驗操作複雜、成本高的問題。

本發明的技術方案是：一種釹鐵硼磁體晶界擴散設備，包括固定支撐結構、傳動結構、磁體固定結構和密封結構；

所述固定支撐結構包括底座、彈簧、支撐板、電機固定板、支撐杆和密封筒；所述密封筒的底部固定在底座的上表面；支撐杆在密封筒的內部，支撐杆的下端安裝在底座中間；所述彈簧套在支撐杆上、且一端抵在底座上表面，另一端抵在第一磁體固定件的底部，有一定壓縮量；所述支撐板可拆卸的固定在密封筒的上表面；電機固定板固定在支撐板的一側；

所述傳動結構包括電動機、聯軸器、端蓋、軸承和軸；所述電動機和軸的一端通過聯軸器連接；所述軸承置於支撐板中間的孔內所述端蓋在支撐板的孔內、且處於軸承的上端面上；所述軸的另一端垂直於支撐板的上表面，依次穿過端蓋、軸承和密封墊；所述磁體固定結構包括第一磁體固定件和第二磁體固定件；所述第一磁體固定件在密封筒的內部，第一磁體固定件與支撐杆的上端垂直連接；第二磁體固定件置於第一磁體固定件內，第二磁體固定件和軸的下端垂直連接；電動機通過聯軸器和軸驅動第二磁體固定件做旋轉運動；在擴散過程中，第一磁體固定件和下磁體不動，第二磁體固定件帶動上磁體旋轉與擴散物質和下磁體產生相對運動，相互摩擦生熱；

所述密封結構包括密封圈、密封墊和密封填充物；所述密封圈套在第一磁體固定件的外表面；密封墊套在軸上、且位於第二磁體固定件的上表面和支撐板的下表面之間；所述密封填充物位於第一磁體固定件和第二磁體固定件之間。

上述方案中，所述底座的中間開有與支撐杆下端相配合的矩形盲孔，支撐杆下端安裝在矩形盲孔內。

上述方案中，所述第一磁體固定件與支撐杆的上端通過螺紋連接，彈簧套在支撐杆上，並且彈簧具有一定的壓縮量。支撐杆和第一磁體固定件可以在密封筒內上下移動。彈簧具有壓縮量，對第一磁體固定件一直有向上的力的作用，這樣可以保證在整個擴散過程中磁體和擴散物質緊密接觸，不受擴散物質體積變化的影響。支撐杆能保證彈簧的形變都是在支撐杆的這條直線上收縮或回復。

上述方案中，所述第一磁體固定件的上表面開有與第二磁體固定件的外表面相配合的圓形盲孔，第二磁體固定件安裝在圓形盲孔內，所述圓形盲孔的底部開有與下磁體過盈配合的矩形凹坑。

上述方案中，所述第二磁體固定件的內部開有與上磁體相配合的矩形凹坑。

上述方案中，所述密封圈的兩邊開有透氣孔，可以保證排出密封墊下表面與密封圈上表面-上磁體固定件上表面-下磁體固定件上表面所組成的平面之間的空氣。密封圈與密封筒的配合為過盈配合。

上述方案中，所述密封墊有壓縮量，避免因為密封墊的磨損導致空氣殘餘，影響擴散效果，並且還能起到排出密封墊下表面與密封圈上表面-上磁體固定件上表面-下磁體固定件上表面所組成的平面之間的空氣的作用。密封墊與密封筒的配合為過盈配合。

上述方案中，所述密封填充物填滿第一磁體固定件和第二磁體固定件之間的整個空間。填充物的作用主要有兩個：第一，填充物填滿整個空間可以完全排除下磁體固定件內腔和上磁體固定件內腔之間的空氣；第二，填充物填滿整個空間，即使擴散物質有固態變為液態也不會造成擴散物質外溢。

上述方案中，所述密封結構的材料都為耐高溫的膨脹石墨盤根製成，石墨盤根具有很高的耐磨、耐高溫性能，在整個擴散過程中不會造成汙染。

上述方案中，所述密封筒的一側開有觀察窗口，便於觀察整個擴散過程。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.本發明的晶界擴散處理設備可以同時處理兩個磁體，形成磁體-擴散物質-磁體相互疊加的結構，提高擴散處理效率和擴散物質利用率。

2.本發明所述彈簧具有一定的壓縮量，對第一磁體固定件具有向上的作用力，第一磁體固定件、第二磁體固定件和彈簧可以保證磁體和擴散物質在整個擴散過程中緊密接觸，有利於磁體擴散深度的增加。

3.本發明的晶界擴散處理設備本身可以使磁體和擴散物質不與空氣接觸，對實驗的環境要求不高有利於節約晶界擴散處理的成本。

4.本發明的晶界擴散處理設備結構簡單，減少製造晶界擴散處理設備的成本。

5.本發明的晶界擴散處理設備運行平穩，擴散均勻，效率高。

附圖說明

圖1為本發明一種實施方式的的晶界擴散設備的簡要裝配示意圖。

圖中，1—底座；2—彈簧；3—透氣孔；4—密封圈；5—密封墊；6—支撐板；7—軸承；8—端蓋；9—聯軸器；10—電動機；11—電機固定板；12—軸；13—第二磁體固定件；14—上磁體；15—擴散物質；16—下磁體；17—密封填充物；18—第一磁體固定件；19—支撐杆；20—密封筒。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護範圍並不限於此。

圖1所示為本發明所述釹鐵硼磁體晶界擴散設備的一種實施方式，使用該釹鐵硼磁體晶界擴散設備對nd-fe-b磁體進行晶界擴散處理，從而獲得高性能的nd-fe-b磁體。所述釹鐵硼磁體晶界擴散設備，包括固定支撐結構、傳動結構、磁體固定結構和密封結構。固定支撐結構，用於固定支撐其他結構；傳動結構用於塗覆過程中各個結構的傳動；磁體固定結構用於固定磁和擴散物質；密封結構用於密封磁體和擴散物質。

所述固定支撐結構包括底座1、彈簧2、支撐板6、電機固定板11、支撐杆19和密封筒20；密封筒20的底部通過螺釘固定在底座1的上表面；支撐杆19在密封筒20的內部，支撐杆19的下端放置於底座1中間的矩形盲孔內，支撐杆19的上端通過螺紋連接和第一磁體固定件18相連，支撐杆19垂直於第一磁體固定件18的下表面，支撐杆19和第一磁體固定件18可在密封筒20內上下移動。彈簧2套在支撐杆19上；支撐板6通過螺釘固定在密封筒20的上表面；電機固定板11通過螺釘固定在支撐板6的左側。彈簧2對第一磁體固定件18始終有向上的作用力，可以使上磁體14和下磁體16在整個擴散過程中與擴散物質15緊密接觸，有利於增加擴散深度。所述密封筒20的一側開有觀察孔，便於觀察整個擴散過程。

所述傳動結構包括電動機10、聯軸器9、端蓋8、軸承7和軸12；聯軸器9的上半部分通過螺釘與電動機10相連，聯軸器9下半部分通過螺釘與軸12上端相連，電動機10和軸12通過聯軸器9連接；軸承7放置於支撐板6中間的階梯孔內，軸承7的端面和支撐板6的上表面平行；端蓋8在支撐板6的階梯孔內，處於軸承7的上端面上；軸12垂直於支撐板6的上表面，依次穿過端蓋8、軸承7和密封墊5，軸12的下端通過螺紋連接和第二磁體固定件13相連。電動機10通過聯軸器9和軸12直接驅動第二磁體固定件13，傳動效率高。

所述磁體固定結構包括第一磁體固定件18和第二磁體固定件13；第一磁體固定件18在密封筒20的內部，第一磁體固定件18通過螺紋連接和支撐杆19的上端相連，第一磁體固定件18的下表面與支撐杆19垂直；所述第一磁體固定件18的上表面開有與第二磁體固定件13的外表面相配合的圓形盲孔，第二磁體固定件13安裝在圓形盲孔內，所述圓形盲孔的底部開有與下磁體16過盈配合的矩形凹坑，下磁體16安裝在第一磁體固定件18的矩形凹坑裡。第二磁體固定件13和軸12的下端通過螺紋連接相連，第二磁體固定件13的上表面和軸12垂直。所述第二磁體固定件13的內部開有與上磁體14相配合的矩形凹坑，上磁體14安裝在二磁體固定件13的矩形凹坑裡。

所述的密封結構包括密封圈4、密封墊5和密封填充物17；密封圈4套在第一磁體固定件18的外表面；所述密封圈4的兩邊開有透氣孔3，密封圈4與密封筒20的配合為過盈配合。密封墊5位於密封筒20內部，套在軸12上，處於第二磁體固定件13的上表面和支撐板6的下表面之間，所述密封墊5有一定的壓縮量，密封墊(5)與密封筒(20)的配合為過盈配合；密封填充物17位於第一磁體固定件18和第二磁體固定件13之間，所述密且填滿第一磁體固定件18和第二磁體固定件13之間的整個空間。所述密封結構的材料都為耐高溫的膨脹石墨盤根製成。

利用本發明進行晶界擴散處理時的步驟具體為：

步驟一：人工將支撐板6打開，將密封墊5、支撐板6、軸承7、端蓋8、聯軸器9、電動機10、電機固定板11、軸12和第二磁體固定件13一起取出；

步驟二：將下磁體16放置在第一磁體固定件18內；

步驟三：將適量的擴散物質15均勻地塗覆在下磁體16的上表面；

步驟四：將適量的密封填充物質17填充在第一磁體固定件18內壁和下磁體16之間；

步驟五：將上磁體14放置在第二磁體固定件13內；

步驟六：人工將支撐板6蓋上，將密封墊5、支撐板6、軸承7、端蓋8、聯軸器9、電動機10、電機固定板11、軸12和第二磁體固定件13一起放回原處；

步驟七：將支撐板6固定在密封筒20上；

步驟八：啟動電動機10；

步驟九：通過觀察孔觀察並控制擴散進程，待擴散處理完成後停止電動機10；

步驟十：重複步驟一；

步驟十一：將上磁體14和下磁體16分別從第二磁體固定件13和第一磁體固定件18中取出；

步驟十二：重複步驟六。

本發明能夠將擴散物質均勻擴散入上磁體14和下磁體16內，操作簡單，對擴散環鏡要求不高，能夠顯著提高擴散處理效率和擴散物質的利用率。

應當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但並非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施例的具體說明，它們並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施例或變更均應包含在本發明的保護範圍之內。