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      一種輻射或多極取向磁環(huán)的熱處理方法

      文檔序號:6830478閱讀:189來源:國知局
      專利名稱:一種輻射或多極取向磁環(huán)的熱處理方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種稀土鐵系輻射或多極取向環(huán)狀磁體的生產(chǎn)工藝,特別是涉及一種可以降低稀土鐵系輻射或多極取向環(huán)狀磁體開裂率的熱處理方法。
      背景技術(shù)
      沿徑向輻射或多極取向的圓環(huán)狀磁體在電機(jī)領(lǐng)域中具有著廣泛的應(yīng)用前景。在輻射或多極取向環(huán)具體的生產(chǎn)制備過程中,其性能指標(biāo)不僅取決于合金成分的配置、合理的壓制取向成型工藝,還很大程度上取決于熱處理工藝。目前制作輻射或多極取向環(huán)的技術(shù)難點之一便是由于徑向各向異性所導(dǎo)致的燒結(jié)過程中的保形問題,由于Nd2Fe14B熱膨脹系數(shù)存在著各向異性,在燒結(jié)過程中易造成磁體開裂。因此燒結(jié)工藝的不合適將直接導(dǎo)致燒結(jié)開裂現(xiàn)象的發(fā)生,降低產(chǎn)品的收得率(燒結(jié)開裂的現(xiàn)象在極各向異性磁環(huán)以及薄壁環(huán)中表現(xiàn)的更為明顯)。同時燒結(jié)后毛坯的變形較大,尺寸加工余量大小不一,對于后續(xù)的磨加工操作有著十分不利的影響。文獻(xiàn)《燒結(jié)方式對NdFeB磁體磁性能的影響》(電子元件與材料,2006,25 (4) 41-43)中提到燒結(jié)NdFeB磁鋼通常采用的是真空燒結(jié)制度以及氬氣氣氛燒結(jié)。相對于真空燒結(jié)而言,氬氣氣氛燒結(jié)產(chǎn)品的抗氧化和腐蝕的能力差,但產(chǎn)品的綜合磁性能以及一致性要好。然而上述兩種熱處理制度對于獲得磁性能優(yōu)異,尺寸一致性好以及開裂率低的磁環(huán)產(chǎn)品(尤其是對極各向異性磁環(huán)和薄壁環(huán)而言)存在著很大的局限性,因為它不能有效保證磁環(huán)內(nèi)外圓的一致收縮率。中國專利申請200710139441. X和200520129463. 4中提到了在氫氣氣氛下保護(hù)燒
      結(jié)的方法,但它們都主要應(yīng)用于硬質(zhì)合金和金剛石等領(lǐng)域,并且有專用的氫氣燒結(jié)爐,這種方法不適用于稀土永磁產(chǎn)品,原因是燒結(jié)NdFeB磁體易于氧化,且在熱處理的過程中需要不斷的放氣,以排除基體中的一些雜質(zhì),因此在升溫的過程中需要抽真空。如果一直采用氣氛燒結(jié)的話,雜質(zhì)無法及時排除,將留在基體中形成氣孔、碳化物等缺陷,嚴(yán)重影響燒結(jié) NdFeB產(chǎn)品的各種性能,如磁性能顯著降低、機(jī)械性能明顯變差不利于后加工。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明目的是提供一種可以改進(jìn)輻射或多極取向磁環(huán),尤其對于薄壁和極各向異性產(chǎn)品性能的燒結(jié)方法。通過這種改進(jìn)的燒結(jié)方法,能夠顯著降低磁環(huán)產(chǎn)品的開裂率、提高磁環(huán)產(chǎn)品的強(qiáng)度,保證磁環(huán)產(chǎn)品的尺寸一致性,降低后續(xù)磨加工的操作難度。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種輻射或多極取向磁環(huán)的熱處理方法,其特征在于將磁環(huán)燒結(jié)坯料放進(jìn)底部均勻分布一層燒結(jié)填料粉末的料盒中放置于真空燒結(jié)爐中, 進(jìn)行放氣處理后對燒結(jié)坯料進(jìn)行氣氛燒結(jié)。優(yōu)選地,所述的燒結(jié)填料粉末的成分為1 3wt%的稀土氧化物或氟化物;1 2wt%。氯化氨;1 5wt%。石墨粉;2 8wt%鐵粉;1 3 1:%氧化招粉;2 6wt%。硬脂酸化合物;剩余的為NdFeB磁體的廢粉。
      優(yōu)選地,所述的稀土氧化物或氟化物為DyF、TbF3、NdF3> Dy2O3> Nd2O3> Pr2O3> Sc203、 La2O3、Y2O3、Ho2O3、Er2O3,這些氧化物或氟化物即可以單獨使用,也可以混合使用。優(yōu)選地,所述的硬脂酸化合物為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鋰、硬脂酸招。優(yōu)選地,所述的氣氛燒結(jié)為待燒結(jié)坯料放氣結(jié)束后,先在真空度< I X IO-1Pa時真空預(yù)燒O. 5 I小時,燒結(jié)溫度為1000 1040°C ;然后充入氫氣進(jìn)行氣氛燒結(jié)O. 5 3 小時,充氣壓力范圍為lX103Pa 5X104Pa。本發(fā)明通過氣氛燒結(jié)和添加燒結(jié)填料的方法,降低燒結(jié)溫度,提高輻射或多極取向環(huán)的磁性能,降低磁環(huán)的開裂率,獲得均勻一致的毛坯收縮率。
      具體實施例方式首先按傳統(tǒng)的稀土系輻射或多極取向磁環(huán)的制造方法,按照一定的質(zhì)量配比將原料進(jìn)行合金熔煉,將得到的合金進(jìn)行粉碎,得到平均粒徑5 μ m左右的微粉末,將該粉末填充到取向成形裝置中,壓制成輻射取向或多極取向磁環(huán)的燒結(jié)坯料,然后將燒結(jié)坯料放進(jìn)傳統(tǒng)的真空燒結(jié)爐進(jìn)行放氣處理。然后將磁環(huán)產(chǎn)品放入石墨做的料盒中在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。待燒結(jié)坯料放氣結(jié)束后,先在真空度< IXlO-1Pa時真空預(yù)燒O. 5 I小時,燒結(jié)溫度為1000 1040°C,溫度比傳統(tǒng)燒結(jié)溫度下降30 50°C ;然后充入氫氣進(jìn)行氣氛燒結(jié)
      O.5 3小時,充氣壓力范圍為lX103Pa 5X104Pa。同時在燒結(jié)的過程中在料盒的底部均勻的分布一層混合粉末作為燒結(jié)填料,粉末的組成為 I 3wt % 的稀土氧化物或氟化物,如 DyF3、TbF3> NdF3> Dy203、Nd2O3> Pr2O3> Sc203、 La2O3> Y2O3> Ho2O3> Er2O3等,這些氧化物或氟化物即可以單獨使用,也可以混合使用;1 2wt%。氯化氨;1 5wt%。石墨粉;2 8wt%鐵粉;1 3 1:%氧化招粉;2 6wt%。硬脂酸化合物,如硬脂酸鋅、硬脂酸鋁等;剩余的為NdFeB廢粉,成分不限。這些填料在熱處理的過程中會釋放出還原型氣氛,起到潤滑、提高磁環(huán)磁性能、降低開裂率和增強(qiáng)磁環(huán)表面韌性的作用,有效提高磁環(huán)的性能和收得率。此種燒結(jié)填料可重復(fù)使用,只需要定期添加一些反應(yīng)掉的組分即可。燒結(jié)填料在磁環(huán)產(chǎn)品的時效處理過程中同樣可以鋪在料盒的底部。實施例I :將重量配比為19. 8% Nd-8. 9 % Pr-L 3% Dy-O. 5 % A1-1. O % B-2. O % Co-Fe 余的原料用真空熔煉爐熔化鑄造合金金屬錠,用鄂式破碎機(jī)將金屬錠粗粉碎,再用氣流磨破碎得到平均粒徑5 μ m的微粉末,將該粉末填充到取向成形裝置中,壓制成尺寸規(guī)格為 Φ46Χ 0 40X18mm的輻射取向磁環(huán)。然后將磁環(huán)產(chǎn)品放入石墨料盒中在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。在料盒的底部均勻地分布著一層混合粉末作為燒結(jié)填料,粉末的組成為Iwt% 的DyF3、Iwt %。氯化氨、Iwt %。石墨粉、2wt %鐵粉、Iwt %氧化招粉、2wt %。硬脂酸鋅、剩余的為NdFeB廢粉,成分不限。燒結(jié)過程中待燒結(jié)坯料放氣結(jié)束后,當(dāng)真空度< IXliT1Pa時在 1030°C真空預(yù)燒O. 5小時,然后充入氫氣至I X IO3Pa進(jìn)行氣氛燒結(jié)O. 5小時。燒結(jié)完成后分別在900°C和500°C二級時效Ih和3h,得到最終的磁環(huán)毛坯產(chǎn)品。測量其磁性能、開裂率和壓環(huán)強(qiáng)度,數(shù)據(jù)如表I所示。對比例為相同的磁環(huán)產(chǎn)品直接放入石墨盒(不加填料)在燒結(jié)爐中1075°C保溫3小時完成燒結(jié),隨后分別在900°C和500°C二級時效Ih和3h,得到磁環(huán)毛坯產(chǎn)品。
      實施例2:將重量配比為22% Nd-8 % Pr-L 0% Dy-L 0% B-2. 5% Co-Fe余的原料用真空熔煉爐熔化鑄造合金金屬錠,用鄂式破碎機(jī)將金屬錠粗粉碎,再用氣流磨破碎得到平均粒徑 5μπι的微粉末,將該粉末填充到取向成形裝置中,壓制成尺寸規(guī)格為Φ26X Φ21 X20mm的四極45度斜充取向磁環(huán)。然后將磁環(huán)產(chǎn)品放入石墨料盒中在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。在料盒的底部均勻分布著一層混合粉末作為燒結(jié)填料,粉末的組成為2被%的TbF3和Pr203、 2wt %。氯化氨、5wt %。石墨粉、8wt %鐵粉、3wt %氧化招粉、6wt %。硬脂酸I丐、剩余的為NdFeB 廢粉,成分不限。燒結(jié)過程中待燒結(jié)坯料放氣結(jié)束后,當(dāng)真空度< IXliT1Pa時在1040°C真空預(yù)燒I小時,然后充入氫氣至5 X IO4Pa進(jìn)行氣氛燒結(jié)3小時。燒結(jié)完成后分別在900°C和 500°C二級時效Ih和3h,得到最終的磁環(huán)毛坯產(chǎn)品。測量其磁性能、開裂率和壓環(huán)強(qiáng)度,數(shù)據(jù)如表I所示。對比例為相同的磁環(huán)產(chǎn)品直接放入石墨盒(不加填料)在燒結(jié)爐中1085°C 保溫3小時完成燒結(jié),隨后分別在900°C和500°C二級時效Ih和3h,得到磁環(huán)毛坯產(chǎn)品。實施例3:將重量配比為21% Nd-8 % Pr-L 0% B-1. 5% Co-O. 5% A1-0. 2% Nb-Fe 余的原料在氬氣氛中進(jìn)行高頻熔煉,將熔體澆鑄到銅的單激冷輥上,以薄帶形式獲得合金。然后用氫化破碎技術(shù)將薄帶合金粉碎成粗粉末,再用氣流磨破碎得到平均粒徑5 μ m的微粉末,將該粉末填充到取向成形裝置中,壓制成尺寸規(guī)格為Φ80X Φ70X32_的十六極取向磁環(huán)。然后將磁環(huán)產(chǎn)品放入石墨料盒中在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。在料盒的底部均勻分布著一層混合粉末作為燒結(jié)填料,粉末的組成為I. 5 1:%的Dy203、Ho2O3和Y;A、1. 5wt%。氯化氨、3wt%0 石墨粉、5wt%鐵粉、2wt%氧化鋁粉、4wt%。硬脂酸鋇、剩余的為NdFeB廢粉,成分不限。燒結(jié)過程中待燒結(jié)坯料放氣結(jié)束后,當(dāng)真空度< IXliT1Pa時在10001真空預(yù)燒0.8小時,然后充入氫氣至I X IO4Pa進(jìn)行氣氛燒結(jié)2小時。燒結(jié)完成后分別在900°C和500°C二級時效Ih 和3h,得到最終的磁環(huán)毛坯產(chǎn)品。測量其磁性能、開裂率和壓環(huán)強(qiáng)度,數(shù)據(jù)如表I所示。對比例為相同的磁環(huán)產(chǎn)品直接放入石墨盒(不加填料)在燒結(jié)爐中1050°C保溫3小時完成燒結(jié),隨后分別在890°C和490°C二級時效Ih和3h,得到磁環(huán)毛坯產(chǎn)品。實施例4 將重量配比為21% Nd-8 % Pr-2. 0% Dy_l. 5% Co-0. 5% Α1_1· 0% B_Fe 余的原料在氬氣氛中進(jìn)行高頻熔煉,將熔體澆鑄到銅的單激冷輥上,以薄帶形式獲得合金。然后用氫化破碎技術(shù)將薄帶合金粉碎成粗粉末,再用氣流磨破碎得到平均粒徑5 μ m的微粉末,將該粉末填充到取向成形裝置中,壓制成尺寸規(guī)格為Φ 16X Φ 12X8mm的八極取向磁環(huán)。然后將磁環(huán)產(chǎn)品放入石墨料盒中在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。在料盒的底部均勻分布著一層混合粉末作為燒結(jié)填料,粉末的組成為2wt %的Dy2O3、La2O3、Er2O3和NdF3、I. 5wt%。氯化氨、2wt%0 石墨粉、6wt%鐵粉、I. 5wt%氧化鋁粉、3wt%。硬脂酸鋁、剩余的為NdFeB廢粉,成分不限。燒結(jié)過程中待燒結(jié)坯料放氣結(jié)束后,當(dāng)真空度< IXliT1Pa時在1020°C真空預(yù)燒I小時,然后充入氫氣至8X IO3Pa進(jìn)行氣氛燒結(jié)I. 5小時。燒結(jié)完成后分別在900°C和500°C二級時效 Ih和3h,得到最終的磁環(huán)毛坯產(chǎn)品。測量其磁性能、開裂率和壓環(huán)強(qiáng)度,數(shù)據(jù)如表I所示。 對比例為相同的磁環(huán)產(chǎn)品直接放入石墨盒(不加填料)在燒結(jié)爐中1065°C保溫3小時完成燒結(jié),隨后分別在900°C和500°C二級時效Ih和3h,得到磁環(huán)毛坯產(chǎn)品。實施例5
      將重量配比為20 % Nd-8. 5 % Pr-L O % B-1. O % Co-O. 2 % A1-0. I % Nb-Fe 余的原料用真空熔煉爐熔化鑄造合金金屬錠,用鄂式破碎機(jī)將金屬錠粗粉碎,再用氣流磨破碎得到平均粒徑5 μ m的微粉末,將該粉末填充到取向成形裝置中,壓制成尺寸規(guī)格為 Φ 130 X Φ 120 X 16mm的二十四極取向磁環(huán)。然后將磁環(huán)產(chǎn)品放入石墨料盒中在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。在料盒的底部均勻分布著一層混合粉末作為燒結(jié)填料,粉末的組成為2wt%的 Dy203> Sc203、Ho2O3> Pr2O3 和 TbF3、l. 5wt%。氯化氨、4wt%。石墨粉、4wt%鐵粉、2. 5wt%氧化招粉、5wt%。硬脂酸鋰、剩余的為NdFeB廢粉,成分不限。燒結(jié)過程中待燒結(jié)坯料放氣結(jié)束后, 當(dāng)真空度< IXlO-1Pa時在1040°C真空預(yù)燒I小時,然后充入氫氣至2X IO4Pa進(jìn)行氣氛燒結(jié)2. 5小時。燒結(jié)完成后分別在900°C和500°C二級時效Ih和3h,得到最終的磁環(huán)毛坯產(chǎn)品。測量其磁性能、開裂率和壓環(huán)強(qiáng)度,數(shù)據(jù)如表I所示。對比例為相同的磁環(huán)產(chǎn)品直接放入石墨盒(不加填料)在燒結(jié)爐中1070°C保溫3小時完成燒結(jié),隨后分別在900°C和500°C 二級時效Ih和3h,得到磁環(huán)毛坯產(chǎn)品。表I
      權(quán)利要求
      1.一種輻射或多極取向磁環(huán)的熱處理方法,其特征在于將磁環(huán)燒結(jié)坯料放進(jìn)底部均勻分布一層燒結(jié)填料粉末的料盒中放置于真空燒結(jié)爐中,進(jìn)行放氣處理后對燒結(jié)坯料進(jìn)行氣氛燒結(jié)。
      2.如權(quán)利要求I所述的磁環(huán)熱處理方法,其特征在于所述的燒結(jié)填料粉末的成分為 I 3wt%的稀土氧化物或氟化物;1 2wt%。氯化氨;1 5wt%。石墨粉;2 8wt%鐵粉; I 3 〖%氧化鋁粉;2 6wt%。硬脂酸化合物;剩余的為NdFeB磁體的廢粉。
      3.如權(quán)利要求2所述的磁環(huán)熱處理方法,其特征在于所述的稀土氧化物或氟化物為 DyF、TbF3、NdF3、Dy2O3、Nd2O3、Pr2O3、Sc2O3、La2O3、Y2O3、Ho2O3、Er2O3,這些氧化物或氟化物即可以單獨使用,也可以混合使用。
      4.如權(quán)利要求2所述的磁環(huán)熱處理方法,其特征在于所述的硬脂酸化合物為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鋰、硬脂酸鋁。
      5.如權(quán)利要求I所述的磁環(huán)熱處理方法,其特征在于所述的氣氛燒結(jié)為待燒結(jié)坯料放氣結(jié)束后,先在真空度< I X KT1Pa時真空預(yù)燒O. 5 I小時,燒結(jié)溫度為1000 1040°C ; 然后充入氫氣進(jìn)行氣氛燒結(jié)O. 5 3小時,充氣壓力范圍為I X IO3Pa 5X 104Pa。
      全文摘要
      一種輻射或多極取向磁環(huán)的熱處理方法,其特征在于將磁環(huán)燒結(jié)坯料放進(jìn)底部均勻分布一層燒結(jié)填料粉末的料盒中放置于真空燒結(jié)爐中,進(jìn)行放氣處理后對燒結(jié)坯料進(jìn)行氣氛燒結(jié)。本發(fā)明可以明顯改進(jìn)輻射或多極取向磁環(huán),尤其薄壁和極各向異性產(chǎn)品的性能。通過這種改進(jìn)的燒結(jié)方法,能夠顯著降低磁環(huán)產(chǎn)品的開裂率、提高磁環(huán)產(chǎn)品的強(qiáng)度,保證磁環(huán)產(chǎn)品的尺寸一致性,降低后續(xù)加工的操作難度。
      文檔編號H01F1/057GK102601367SQ20111002464
      公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
      發(fā)明者胡伯平, 陳國安, 饒曉雷 申請人:北京中科三環(huán)高技術(shù)股份有限公司
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