一種大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種釹鐵硼永磁體的制備方法，尤其是涉及一種大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁 體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 燒結(jié)釹鐵硼永磁材料是目前磁能積最高的磁性材料，已被廣泛應(yīng)用于電磁交互場(chǎng) 的磁媒介質(zhì)源，比如代替以往用通電螺線管做磁源，用于各種電機(jī)、音響和核磁共振儀等設(shè) 備而產(chǎn)生固定磁場(chǎng)。燒結(jié)釹鐵硼永磁材料生產(chǎn)工藝通常為：首先把原材料放在真空電磁感 應(yīng)爐熔煉澆注合金，接著采用機(jī)械破碎或者氫碎工藝將合金制成粗粉，粗粉在氣流磨的磨 室中經(jīng)過(guò)高壓氣體加速和相互碰撞后形成細(xì)粉，再將這些細(xì)粉裝入被電磁感應(yīng)取向磁場(chǎng)覆 蓋的型腔內(nèi)壓制成生坯，生坯經(jīng)等靜壓后轉(zhuǎn)入或生坯直接轉(zhuǎn)入真空爐內(nèi)高溫?zé)Y(jié)形成致密 的塊狀燒結(jié)釹鐵硼永磁材料。塊狀燒結(jié)釹鐵硼永磁材料制備完成后，經(jīng)過(guò)機(jī)械加工和表面 處理，制作成燒結(jié)釹鐵硼永磁體作為各種設(shè)備的磁源生成部件。
[0003] 隨著永磁材料應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，微特磁場(chǎng)和超高磁場(chǎng)應(yīng)用越來(lái)越多。微特磁場(chǎng)主 要用于一些微特伺服電機(jī)，如精密控制電機(jī)；超高磁場(chǎng)主要用于大型核磁共振儀和大型發(fā) 電機(jī)等，特別是大型核磁共振儀，不但需要使用磁場(chǎng)性能更高的燒結(jié)釹鐵硼永磁體，而且要 求燒結(jié)釹鐵硼永磁體尺寸非常大，其大小往往超出現(xiàn)有壓制成型設(shè)備能被磁場(chǎng)覆蓋的型腔 的極限尺寸；我們通常將這種燒結(jié)釹鐵硼永磁體稱為大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體。
[0004] 現(xiàn)有的大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體的制備方法主要有兩種：第一種方法是先制作多個(gè) 小塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體，然后用膠水將多個(gè)小塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體粘結(jié)，最后將粘結(jié)后的 多個(gè)小塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體加工到最終尺寸；第二種方法是先將粉料壓制成生坯，然后將 多個(gè)生坯直接拼接，最后將拼接后的生坯經(jīng)等靜壓壓制和燒結(jié)后形成一個(gè)大塊燒結(jié)釹鐵硼 永磁體。
[0005] 但是上述第一種方法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，工藝成本高，材料利用率低，而且膠水具有不 導(dǎo)磁性能，會(huì)在大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體形成氣隙，增加磁阻，減弱磁性能；上述第二種方法 相對(duì)于第一種方法工藝簡(jiǎn)單，加工成本較低，材料利用率較高，但其在制備牌號(hào)為N50及以 上或者粉料平均粒度小于等于2. 9ym的大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體時(shí)，拼接面開(kāi)裂比例較高， 產(chǎn)品合格率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，加工成本較低，材料利用 率較高，且在制備牌號(hào)為N50及以上或者粉料平均粒度小于2. 9ym的大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁 體時(shí)，拼接面不會(huì)開(kāi)裂的大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體的制備方法。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體的制 備方法，包括如下步驟：
[0008] ①根據(jù)配方配置原材料，并將原材料制備成粉料，粉料的比表面積平均粒徑為 2.O~4.Oum;
[0009] ②將粉料裝入成型壓機(jī)的模腔中，在通電螺線管形成的取向磁場(chǎng)下用壓制成型的 方式將粉料制作成小塊生坯；
[0010] ③將各個(gè)小塊生坯按設(shè)計(jì)尺寸方向排列，每相鄰兩個(gè)小塊生坯的結(jié)合面之間插入 一片金屬薄片，所述的金屬薄片的兩個(gè)側(cè)表面與所述的小塊生坯的結(jié)合面尺寸相同，所述 的金屬薄片的兩個(gè)側(cè)表面之間的厚度為〇. 05~0. 5mm;將各個(gè)小塊生坯和金屬薄片拼攏， 所述的金屬薄片的兩個(gè)側(cè)表面分別與相鄰的兩個(gè)小塊生坯的結(jié)合面貼合，得到拼接生坯；
[0011] ④將拼接生坯放入橡膠制成的模盒中，將所述的模盒真空封裝后在140~230MPa 的等靜壓力下保壓1~14秒；
[0012] ⑤將等靜壓處理后的拼接生坯燒結(jié)得到大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體。
[0013] 所述的金屬薄片由熔點(diǎn)在500~1100°C的金屬或者金屬合金壓制而成。
[0014] 所述的熔點(diǎn)在500~1100°C的金屬為鋁、釹、銅、鎂、銀和金中的一種，所述的熔點(diǎn) 在500~1100°C的金屬合金為含有鋁、釹、銅、鎂、銀和金中的一種或者多種的金屬合金。
[0015] 所述的步驟⑤中的燒結(jié)工藝為：將等靜壓處理后的拼接生坯先裝入燒結(jié)盆內(nèi)，然 后將燒結(jié)盆移入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，得到大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體；或者所述的步驟⑤中的 燒結(jié)工藝為：將等靜壓處理后的拼接生坯先裝入流轉(zhuǎn)盒中，再將流轉(zhuǎn)盒裝入燒結(jié)盆內(nèi)，最后 將燒結(jié)盆放入真空爐中燒結(jié)，得到大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體。
[0016] 所述的含有拼接生坯的燒結(jié)盆在1010~IlKTC溫度下保溫?zé)Y(jié)2. 5~6. 5個(gè)小 時(shí)。
[0017] 所述的步驟①中粉料的制備過(guò)程是：將原材料放在真空電磁感應(yīng)爐熔煉，在 1420~1520°C溫度下澆注成厚度為0. 2~0. 6mm的速凝片或者厚度為10~25mm的鑄錠， 然后在氫碎爐中對(duì)速凝片或鑄錠進(jìn)行氫碎得到顆粒大小為0. 1~3mm的粗粉或者采用機(jī)械 破碎將速凝片或鑄錠制成顆粒大小為〇. 1~3mm的粗粉，再將所述的粗粉在氣流磨制粉設(shè) 備中經(jīng)過(guò)0. 55~0. 65MPa的高壓氣體加速，使粗粉之間相互碰撞形成比表面積平均粒徑為 2.0~4.Oym的粉料。
[0018] 所述的小塊生坯的結(jié)合面為該小塊生坯的取向面。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于拼接后的生坯在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中，金屬薄片 會(huì)熔化，生坯中粉料之間存在許多間隙，金屬液通過(guò)流動(dòng)和滲透到兩邊生坯粉料中的間隙 處，在生坯中粉料經(jīng)過(guò)燒結(jié)收縮后，金屬液會(huì)在生坯的拼接表面形成一定的濃度梯度，經(jīng)過(guò) 冷卻金屬液會(huì)凝固，從而使兩塊原先獨(dú)立的生坯實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，從而使其具有非常高的結(jié) 合強(qiáng)度，本發(fā)明的方法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，加工成本較低，材料利用率較高，在制備牌號(hào)為N50 及以上或者粉料平均粒度小于2. 9ym的大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體時(shí)，拼接面不會(huì)開(kāi)裂；
[0020] 當(dāng)金屬薄片由熔點(diǎn)在500~1100°C的金屬或者金屬合金壓制而成時(shí)，金屬薄片具 有足夠的強(qiáng)度并易于插入兩個(gè)小塊生坯之間，在后續(xù)拼接真空封裝過(guò)程中，金屬薄片與相 鄰兩塊生坯緊密接觸，保證了在燒結(jié)過(guò)程中熔化形成金屬液易于流動(dòng)和滲透進(jìn)入生坯粉料 的間隙處；
[0021 ] 當(dāng)熔點(diǎn)在500~1100°C的金屬為鋁、釹、銅、鎂、銀和金中的一種，熔點(diǎn)在500~ 1100°C的金屬合金為含有鋁、釹、銅、鎂、銀和金中的一種或者多種的金屬合金時(shí)，金屬薄片 可以在燒結(jié)過(guò)程中熔化形成金屬液，金屬液通過(guò)流動(dòng)和滲透進(jìn)入生坯粉料的間隙處將相鄰 兩塊生坯結(jié)合，在保證大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體磁性能的基礎(chǔ)上提高相鄰兩塊生坯之間的結(jié) 合強(qiáng)度；
[0022] 當(dāng)步驟⑤中的燒結(jié)工藝為：將等靜壓處理后的拼接生坯先裝入燒結(jié)盆內(nèi)，然后將 燒結(jié)盆移入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，得到大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體時(shí)，拼接面經(jīng)燒結(jié)后，相鄰兩 塊生坯實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，具有較高強(qiáng)度，保證其后續(xù)能承受機(jī)械加工對(duì)拼接面的壓力而不斷 裂；
[0023]當(dāng)步驟⑤中的燒結(jié)工藝為：將等靜壓處理后的拼接生坯先裝入流轉(zhuǎn)盒中，再將流 轉(zhuǎn)盒裝入燒結(jié)盆內(nèi)，最后將燒結(jié)盆放入真空爐中燒結(jié)，得到大塊燒結(jié)釹鐵硼永磁體時(shí)，可以 防止拼接面在流轉(zhuǎn)過(guò)程中受到振動(dòng)而斷裂，拼接面經(jīng)燒結(jié)后，相鄰兩塊生坯實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合， 具有較高強(qiáng)度，保證其后續(xù)能承受機(jī)械加工對(duì)拼接面的壓力而不斷裂；
[0024] 當(dāng)燒結(jié)盆在1010~IlKTC溫度下保溫?zé)Y(jié)2. 5~6. 5個(gè)小時(shí)，保證金屬薄片熔化 形成的金屬液有足夠的時(shí)間通過(guò)流動(dòng)或滲透進(jìn)入生坯粉料的間隙中，從而成型有一定厚度 的合金層，從而達(dá)到較高的冶金結(jié)合強(qiáng)度；
[0025] 當(dāng)步驟①中粉料的制備過(guò)程是：將原材料放在真空電磁感應(yīng)爐熔煉，在1420~ 1520°C溫度下澆注成厚度為0. 2~0. 6mm的速凝片或者厚度為10~25mm的鑄錠，然后在 氫碎爐中對(duì)速凝片或鑄錠進(jìn)行氫碎得到顆粒大小為0. 1~3mm的粗粉或者采用機(jī)械破碎將 速凝片或鑄錠制成顆粒大小為〇. 1~3mm的粗粉，再將所述的粗粉在氣流磨制粉設(shè)備中經(jīng) 過(guò)0. 55~0. 65MPa的高壓氣體加速，使粗粉之間相互碰撞形成比表面積平均粒徑為2. 0~ 4. 0ym的粉料時(shí)，使壓制還料能得至Ij較高的磁性能；
[0026] 當(dāng)小塊生坯的結(jié)合面為該小塊生坯的取向面時(shí)，可以生產(chǎn)出磁化方向一致的大塊 燒結(jié)釹鐵硼永磁體，使其在工作時(shí)能形成更強(qiáng)的永磁場(chǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為實(shí)施例一或者實(shí)施例二的第一塊小塊生坯、第二塊小塊生坯和金屬薄片拼 接前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2為實(shí)施例一或者實(shí)施例二的第一塊小塊生坯、第二塊小塊生坯和金屬薄片拼 接后得到的拼接生坯的結(jié)構(gòu)示意圖；