專利名稱：一種高均勻輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀土永磁材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高均勻輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)及制備方法。
背景技術(shù)：
輻向取向稀土永磁環(huán)在航天、航空、航海的導(dǎo)航和控制系統(tǒng)中有重要應(yīng)用，如用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船、大型艦艇和戰(zhàn)略導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)和制導(dǎo)系統(tǒng)中的精密器件上，同時(shí)各種永磁電機(jī)和陀螺儀對(duì)輻向永磁環(huán)的需求也越來越大。目前輻向取向稀土永磁環(huán)主要通過若干同一取向的瓦型磁體拼裝而成，存在著幾何中心與磁場中心不重合、表磁分布不均勻(呈鋸齒狀)的缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響器件的性能，同時(shí)還會(huì)造成大量原材料的浪費(fèi)與加工成本的倍增。整體輻向取向稀土永磁環(huán)可以克服上述缺點(diǎn)，國內(nèi)外已有很多制備整體輻向取向磁環(huán)的專利及技術(shù)，如專利號(hào)為200810066269、 200510086882、200580009032、01111509、200720170174 等專利公布的技術(shù)。盡管如此，目前整體輻向取向燒結(jié)釹鐵硼永磁環(huán)仍然存在著取向不飽和、磁環(huán)型號(hào)單一、表面磁通密度均勻性差、成型及燒結(jié)熱處理過程中開裂率高等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其制造成本較高，難以實(shí)現(xiàn)市場化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高均勻輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)及制備方法，它操作簡單、生產(chǎn)效率高，采用該方法制備的輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)具有毛坯變形及開裂率小、輻向磁取向度高、表面磁通密度均勻性好等優(yōu)點(diǎn)，適合批量生產(chǎn)。為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的制備方法為將釹鐵硼永磁合金料粉通過輻射取向磁場成型及二次冷等靜壓制成密度> 4. 5g/cm3的輻向取向磁環(huán)生坯，然后通過真空燒結(jié)及熱處理制得輻向取向磁環(huán)毛坯，最后通過機(jī)械加工及磁化制得輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)，其中輻向取向磁場產(chǎn)生的原理為磁極同性相斥。本發(fā)明的具體制備工藝為(1)釹鐵硼永磁合金料粉制備將釹鐵硼永磁合金鑄錠通過磨機(jī)破碎與氣流磨破碎成平均粒度3 5μπι的料粉，并在料粉中添加0. Iwt% 0. 2wt % 潤滑劑，其中合金成分為 PrNd26. 5wt % 32. 5wt %、DyO. Owt % 5. Owt %、 NbO. Owt% 1. OwtA10. Owt% 1. OwtCuO. Owt% 0. 2wt%,CoO. Owt% 3. Owt Bi. 0wt% 1. lwt%,Fe 余量。(2)輻向取向磁場成型輻向取向磁場由輻向取向模壓裝置及一體化設(shè)計(jì)的輻向取向模具組成，模壓裝置是上電磁鐵1和下電磁鐵5通電后產(chǎn)生的磁場在其相鄰面極性相同(同為N極或同為S極)，磁力線經(jīng)上芯棒2和下芯棒6導(dǎo)入陰模腔3填料區(qū)域聚合，形成輻向取向磁場，然后通過陰模4、輻向取向模壓裝置導(dǎo)磁板及副軛鐵形成回路，將釹鐵硼永磁合金料粉填入陰模輻向取向磁場均勻區(qū)，將獲得高的輻向磁取向度，然后經(jīng)模壓裝置雙向加壓，制得密度彡4. Og/cm3的輻向取向磁環(huán)生坯。
(3)冷等靜壓成型在輻向取向磁場初壓磁環(huán)生坯中塞入一特制鋁芯(鋁芯高度與磁環(huán)高度相同，鋁芯直徑比磁環(huán)生坯內(nèi)徑小0. 1mm)，然后經(jīng)過真空包封以后進(jìn)行冷等靜壓，制得密度> 4. 5g/cm3的輻向取向磁環(huán)生坯。(4)燒結(jié)及熱處理在平整的燒結(jié)舟上撒上一層干燥的剛玉粉，然后將等靜壓后的輻向取向磁環(huán)生坯平放于剛玉粉上，在真空燒結(jié)爐中經(jīng)1130°C 1140°C燒結(jié)3 證，然后經(jīng)850°C 950°C回火1 3h以及500°C 650°C回火3 5h制得輻向取向磁環(huán)毛坯。(5)機(jī)械加工將燒結(jié)后的輻向取向磁環(huán)毛坯經(jīng)過平面磨、內(nèi)外圓磨以及電火花線切割等工藝加工至所需產(chǎn)品尺寸。(6)磁化將機(jī)械加工后的輻向取向磁環(huán)放入與脈沖電源連接的水冷輻向充磁夾具，在脈沖磁場下磁化至飽和，設(shè)計(jì)不同的輻向充磁夾具可以制備單極或多極的高均勻輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)。本發(fā)明具有以下有益效果它操作簡單、生產(chǎn)效率高，采用該方法制備的輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)具有毛坯變形及開裂率小、輻向磁取向度高、表面磁通密度均勻性好等優(yōu)點(diǎn)， 適合批量生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖，圖2為本發(fā)明所采用的輻向取向磁場，圖3為本發(fā)明所采用的輻向取向磁場磁力線分布示意圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1-3，本具體實(shí)施方式
的制備方法為將釹鐵硼永磁合金料粉通過輻射取向磁場成型及二次冷等靜壓制成密度> 4. 5g/cm3的輻向取向磁環(huán)生坯，然后通過真空燒結(jié)及熱處理制得輻向取向磁環(huán)毛坯，最后通過機(jī)械加工及磁化制得輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)， 其中輻向取向磁場產(chǎn)生的原理為磁極同性相斥。本具體實(shí)施方式
的具體制備工藝為(1)釹鐵硼永磁合金料粉制備將釹鐵硼永磁合金鑄錠通過磨機(jī)破碎與氣流磨破碎成平均粒度3 5μπι的料粉，并在料粉中添加0. lwt% 0. 2wt%潤滑劑，其中合金成分為PrNd26. 5wt% 32. 5wt%, DyO. 0wt% 5. 0wt%,Nb0. Owt% 1. 0wt%,A10. Owt% 1. 0wt%,Cu0. Owt% 0. 2wt%,CoO. Owt% 3. 0wt%,Bl. 0wt% 1. lwt%,Fe 余量。(2)輻向取向磁場成型輻向取向磁場由輻向取向模壓裝置及一體化設(shè)計(jì)的輻向取向模具組成，模壓裝置是上電磁鐵1和下電磁鐵5通電后產(chǎn)生的磁場在其相鄰面極性相同(同為N極或同為S極)，磁力線經(jīng)上芯棒2和下芯棒6導(dǎo)入陰模腔3填料區(qū)域聚合，形成輻向取向磁場，然后通過陰模4、輻向取向模壓裝置導(dǎo)磁板及副軛鐵形成回路，將釹鐵硼永磁合金料粉填入陰模輻向取向磁場均勻區(qū)，將獲得高的輻向磁取向度，然后經(jīng)模壓裝置雙向加壓，制得密度彡4. Og/cm3的輻向取向磁環(huán)生坯。(3)冷等靜壓成型在輻向取向磁場初壓磁環(huán)生坯中塞入一特制鋁芯(鋁芯高度與磁環(huán)高度相同，鋁芯直徑比磁環(huán)生坯內(nèi)徑小0. 1mm)，然后經(jīng)過真空包封以后進(jìn)行冷等靜壓，制得密度> 4. 5g/cm3的輻向取向磁環(huán)生坯。
(4)燒結(jié)及熱處理在平整的燒結(jié)舟上撒上一層干燥的剛玉粉，然后將等靜壓后的輻向取向磁環(huán)生坯平放于剛玉粉上，在真空燒結(jié)爐中經(jīng)1130°C 1140°C燒結(jié)3 證，然后經(jīng)850°C 950°C回火1 3h以及500°C 650°C回火3 5h制得輻向取向磁環(huán)毛坯。(5)機(jī)械加工將燒結(jié)后的輻向取向磁環(huán)毛坯經(jīng)過平面磨、內(nèi)外圓磨以及電火花線切割等工藝加工至所需產(chǎn)品尺寸。(6)磁化將機(jī)械加工后的輻向取向磁環(huán)放入與脈沖電源連接的水冷輻向充磁夾具，在脈沖磁場下磁化至飽和，設(shè)計(jì)不同的輻向充磁夾具可以制備單極或多極的高均勻輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)。本具體實(shí)施方式
操作簡單、生產(chǎn)效率高，采用該方法制備的輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)具有毛坯變形及開裂率小、輻向磁取向度高、表面磁通密度均勻性好等優(yōu)點(diǎn)，適合批量生產(chǎn)。實(shí)施例將成分為(PrNd) 27.2Dy4.5Nb0.5A10.5Cu0.2CoL5BL3 余的釹鐵硼合金鑄錠經(jīng)磨機(jī)與氣流磨破碎成平均粒度為4. 6μπι的料粉，然后在圖2所示的輻向取向磁場中取向成型，制得密度為4. 02g/cm3的輻向取向磁環(huán)生坯，并經(jīng)冷等靜壓進(jìn)一步將其密度提高至4. 6g/cm3，磁環(huán)生坯在真空燒結(jié)爐中經(jīng)1138°C燒結(jié)4h，890°C回火1. 及510°C回火3. 5h制得輻向取向磁環(huán)毛坯，磁環(huán)毛坯經(jīng)機(jī)械加工與脈沖輻向磁場磁化制得外徑68. 4mm、內(nèi)徑58. 2mm、高度 4mm的單極輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)。采用AMT-4型磁化特性自動(dòng)測量儀測試陪燒樣品的常溫磁性能，結(jié)果如表1所示；采用TYU-2000特斯拉計(jì)測試磁環(huán)表面磁通密度，結(jié)果如表2所
7J\ ο表1陪燒樣品常溫磁性能
Br(T)HcB(kA/m)HCJ(kA/m)(BH) .ax (kj/m3)Hk/HCJ(%)1.242977.51913.6302.293.1表2磁環(huán)表面磁通密度測試結(jié)果
最大值(Gs)最小值(Gs)平均值(Gs)不均勻性(％)3881. 843579. 13736.4581. 24 由表1及表2可知，本發(fā)明制備的輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)具有磁性能強(qiáng)、表面磁通密度均勻等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種高均勻輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)及制備方法，其特征在于其制備方法為將釹鐵硼永磁合金料粉通過輻射取向磁場成型及二次冷等靜壓制成密度> 4. 5g/cm3的輻向取向磁環(huán)生坯，然后通過真空燒結(jié)及熱處理制得輻向取向磁環(huán)毛坯，最后通過機(jī)械加工及磁化制得輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)，其中輻向取向磁場產(chǎn)生的原理為磁極同性相斥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高均勻輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)及制備方法，其特征在于其具體制備工藝為(1)、釹鐵硼永磁合金料粉制備將釹鐵硼永磁合金鑄錠通過磨機(jī)破碎與氣流磨破碎成平均粒度3 5 μ m的料粉，并在料粉中添加0. 0. 2wt%潤滑齊IJ， 其中合金成分為 PrNd26. 5wt% 32. 5wt%,DyO. Owt% 5. 0wt%,Nb0. Owt% 1· Owt Α10. Owt% 1. 0wt%,Cu0. Owt% 0. 2wt%,CoO. Owt% 3. 0wt%,Bl. Owt% 1. Iwt1 余量；( 、輻向取向磁場成型輻向取向磁場由輻向取向模壓裝置及一體化設(shè)計(jì)的輻向取向模具組成，模壓裝置是上電磁鐵(1)和下電磁鐵( 通電后產(chǎn)生的磁場在其相鄰面極性相同，磁力線經(jīng)上芯棒(2)和下芯棒(6)導(dǎo)入陰模腔(3)填料區(qū)域聚合，形成輻向取向磁場，然后通過陰模(4)、輻向取向模壓裝置導(dǎo)磁板及副軛鐵形成回路，將釹鐵硼永磁合金料粉填入陰模輻向取向磁場均勻區(qū)，將獲得高的輻向磁取向度，然后經(jīng)模壓裝置雙向加壓，制得密度> 4. Og/cm3的輻向取向磁環(huán)生坯；(3)、冷等靜壓成型在輻向取向磁場初壓磁環(huán)生坯中塞入一特制鋁芯，然后經(jīng)過真空包封以后進(jìn)行冷等靜壓，制得密度> 4. 5g/cm3的輻向取向磁環(huán)生坯；、燒結(jié)及熱處理在平整的燒結(jié)舟上撒上一層干燥的剛玉粉，然后將等靜壓后的輻向取向磁環(huán)生坯平放于剛玉粉上，在真空燒結(jié)爐中經(jīng)1130°C 1140°C燒結(jié)3 5h，然后經(jīng)850°C 950°C回火1 3h以及500°C 650°C回火3 5h制得輻向取向磁環(huán)毛坯；(5)、機(jī)械加工將燒結(jié)后的輻向取向磁環(huán)毛坯經(jīng)過平面磨、內(nèi)外圓磨以及電火花線切割等工藝加工至所需產(chǎn)品尺寸；(6)、磁化將機(jī)械加工后的輻向取向磁環(huán)放入與脈沖電源連接的水冷輻向充磁夾具，在脈沖磁場下磁化至飽和，設(shè)計(jì)不同的輻向充磁夾具可以制備單極或多極的高均勻輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)。
全文摘要
一種高均勻輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)及制備方法，它涉及稀土永磁材料技術(shù)領(lǐng)域，其制備方法為將釹鐵硼永磁合金料粉通過輻射取向磁場成型及二次冷等靜壓制成密度≥4.5g/cm3的輻向取向磁環(huán)生坯，然后通過真空燒結(jié)及熱處理制得輻向取向磁環(huán)毛坯，最后通過機(jī)械加工及磁化制得輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)，其中輻向取向磁場產(chǎn)生的原理為磁極同性相斥。它操作簡單、生產(chǎn)效率高，采用該方法制備的輻向取向釹鐵硼永磁環(huán)具有毛坯變形及開裂率小、輻向磁取向度高、表面磁通密度均勻性好等優(yōu)點(diǎn)，適合批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01F41/02GK102364617SQ20111037937
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者劉波, 趙導(dǎo)文, 鄧盛賢, 陳明 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第九研究所