CN102364617A - 一种高均匀辐向取向钕铁硼永磁环及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高均匀辐向取向钕铁硼永磁环及制备方法，它涉及稀土永磁材料技术领域，其制备方法为：将钕铁硼永磁合金料粉通过辐射取向磁场成型及二次冷等静压制成密度≥4.5g/cm3的辐向取向磁环生坯，然后通过真空烧结及热处理制得辐向取向磁环毛坯，最后通过机械加工及磁化制得辐向取向钕铁硼永磁环，其中辐向取向磁场产生的原理为磁极同性相斥。它操作简单、生产效率高，采用该方法制备的辐向取向钕铁硼永磁环具有毛坯变形及开裂率小、辐向磁取向度高、表面磁通密度均匀性好等优点，适合批量生产。
Description
技术领域：
本发明涉及稀土永磁材料技术领域，具体涉及一种高均匀辐向取向钕铁硼永磁环及制备方法。
背景技术：
辐向取向稀土永磁环在航天、航空、航海的导航和控制系统中有重要应用，如用于人造卫星、宇宙飞船、大型舰艇和战略导弹的控制系统和制导系统中的精密器件上，同时各种永磁电机和陀螺仪对辐向永磁环的需求也越来越大。
目前辐向取向稀土永磁环主要通过若干同一取向的瓦型磁体拼装而成，存在着几何中心与磁场中心不重合、表磁分布不均匀(呈锯齿状)的缺点，严重影响器件的性能，同时还会造成大量原材料的浪费与加工成本的倍增。整体辐向取向稀土永磁环可以克服上述缺点，国内外已有很多制备整体辐向取向磁环的专利及技术，如专利号为200810066269、200510086882、200580009032、01111509、200720170174等专利公布的技术。尽管如此，目前整体辐向取向烧结钕铁硼永磁环仍然存在着取向不饱和、磁环型号单一、表面磁通密度均匀性差、成型及烧结热处理过程中开裂率高等缺点，导致其制造成本较高，难以实现市场化。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高均匀辐向取向钕铁硼永磁环及制备方法，它操作简单、生产效率高，采用该方法制备的辐向取向钕铁硼永磁环具有毛坯变形及开裂率小、辐向磁取向度高、表面磁通密度均匀性好等优点，适合批量生产。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明的制备方法为：将钕铁硼永磁合金料粉通过辐射取向磁场成型及二次冷等静压制成密度≥4.5g/cm3的辐向取向磁环生坯，然后通过真空烧结及热处理制得辐向取向磁环毛坯，最后通过机械加工及磁化制得辐向取向钕铁硼永磁环，其中辐向取向磁场产生的原理为磁极同性相斥。
本发明的具体制备工艺为：(1)钕铁硼永磁合金料粉制备：将钕铁硼永磁合金铸锭通过磨机破碎与气流磨破碎成平均粒度3～5μm的料粉，并在料粉中添加0.1wt％～0.2wt％润滑剂，其中合金成分为PrNd26.5wt％～32.5wt％、Dy0.0wt％～5.0wt％、Nb0.0wt％～1.0wt％、Al0.0wt％～1.0wt％、Cu0.0wt％～0.2wt％、Co0.0wt％～3.0wt％、B1.0wt％～1.1wt％、Fe余量。
(2)辐向取向磁场成型：辐向取向磁场由辐向取向模压装置及一体化设计的辐向取向模具组成，模压装置是上电磁铁1和下电磁铁5通电后产生的磁场在其相邻面极性相同(同为N极或同为S极)，磁力线经上芯棒2和下芯棒6导入阴模腔3填料区域聚合，形成辐向取向磁场，然后通过阴模4、辐向取向模压装置导磁板及副轭铁形成回路，将钕铁硼永磁合金料粉填入阴模辐向取向磁场均匀区，将获得高的辐向磁取向度，然后经模压装置双向加压，制得密度≥4.0g/cm3的辐向取向磁环生坯。
(3)冷等静压成型：在辐向取向磁场初压磁环生坯中塞入一特制铝芯(铝芯高度与磁环高度相同，铝芯直径比磁环生坯内径小0.1mm)，然后经过真空包封以后进行冷等静压，制得密度≥4.5g/cm3的辐向取向磁环生坯。
(4)烧结及热处理：在平整的烧结舟上撒上一层干燥的刚玉粉，然后将等静压后的辐向取向磁环生坯平放于刚玉粉上，在真空烧结炉中经1130℃～1140℃烧结3～5h，然后经850℃～950℃回火1～3h以及500℃～650℃回火3～5h制得辐向取向磁环毛坯。
(5)机械加工：将烧结后的辐向取向磁环毛坯经过平面磨、内外圆磨以及电火花线切割等工艺加工至所需产品尺寸。
(6)磁化：将机械加工后的辐向取向磁环放入与脉冲电源连接的水冷辐向充磁夹具，在脉冲磁场下磁化至饱和，设计不同的辐向充磁夹具可以制备单极或多极的高均匀辐向取向钕铁硼永磁环。
本发明具有以下有益效果：它操作简单、生产效率高，采用该方法制备的辐向取向钕铁硼永磁环具有毛坯变形及开裂率小、辐向磁取向度高、表面磁通密度均匀性好等优点，适合批量生产。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图，
图2为本发明所采用的辐向取向磁场，
图3为本发明所采用的辐向取向磁场磁力线分布示意图。
具体实施方式：
参看图1-3，本具体实施方式的制备方法为：将钕铁硼永磁合金料粉通过辐射取向磁场成型及二次冷等静压制成密度≥4.5g/cm3的辐向取向磁环生坯，然后通过真空烧结及热处理制得辐向取向磁环毛坯，最后通过机械加工及磁化制得辐向取向钕铁硼永磁环，其中辐向取向磁场产生的原理为磁极同性相斥。
本具体实施方式的具体制备工艺为：(1)钕铁硼永磁合金料粉制备：将钕铁硼永磁合金铸锭通过磨机破碎与气流磨破碎成平均粒度3～5μm的料粉，并在料粉中添加0.1wt％～0.2wt％润滑剂，其中合金成分为PrNd26.5wt％～32.5wt％、Dy0.0wt％～5.0wt％、Nb0.0wt％～1.0wt％、Al0.0wt％～1.0wt％、Cu0.0wt％～0.2wt％、Co0.0wt％～3.0wt％、B1.0wt％～1.1wt％、Fe余量。
(2)辐向取向磁场成型：辐向取向磁场由辐向取向模压装置及一体化设计的辐向取向模具组成，模压装置是上电磁铁1和下电磁铁5通电后产生的磁场在其相邻面极性相同(同为N极或同为S极)，磁力线经上芯棒2和下芯棒6导入阴模腔3填料区域聚合，形成辐向取向磁场，然后通过阴模4、辐向取向模压装置导磁板及副轭铁形成回路，将钕铁硼永磁合金料粉填入阴模辐向取向磁场均匀区，将获得高的辐向磁取向度，然后经模压装置双向加压，制得密度≥4.0g/cm3的辐向取向磁环生坯。
(3)冷等静压成型：在辐向取向磁场初压磁环生坯中塞入一特制铝芯(铝芯高度与磁环高度相同，铝芯直径比磁环生坯内径小0.1mm)，然后经过真空包封以后进行冷等静压，制得密度≥4.5g/cm3的辐向取向磁环生坯。
(4)烧结及热处理：在平整的烧结舟上撒上一层干燥的刚玉粉，然后将等静压后的辐向取向磁环生坯平放于刚玉粉上，在真空烧结炉中经1130℃～1140℃烧结3～5h，然后经850℃～950℃回火1～3h以及500℃～650℃回火3～5h制得辐向取向磁环毛坯。
(5)机械加工：将烧结后的辐向取向磁环毛坯经过平面磨、内外圆磨以及电火花线切割等工艺加工至所需产品尺寸。
(6)磁化：将机械加工后的辐向取向磁环放入与脉冲电源连接的水冷辐向充磁夹具，在脉冲磁场下磁化至饱和，设计不同的辐向充磁夹具可以制备单极或多极的高均匀辐向取向钕铁硼永磁环。
本具体实施方式操作简单、生产效率高，采用该方法制备的辐向取向钕铁硼永磁环具有毛坯变形及开裂率小、辐向磁取向度高、表面磁通密度均匀性好等优点，适合批量生产。
实施例：
将成分为(PrNd)27.2Dy4.5Nb0.5Al0.5Cu0.2Co1.5B1.04Fe余的钕铁硼合金铸锭经磨机与气流磨破碎成平均粒度为4.6μm的料粉，然后在图2所示的辐向取向磁场中取向成型，制得密度为4.02g/cm3的辐向取向磁环生坯，并经冷等静压进一步将其密度提高至4.6g/cm3，磁环生坯在真空烧结炉中经1138℃烧结4h，890℃回火1.5h及510℃回火3.5h制得辐向取向磁环毛坯，磁环毛坯经机械加工与脉冲辐向磁场磁化制得外径68.4mm、内径58.2mm、高度4mm的单极辐向取向钕铁硼永磁环。采用AMT-4型磁化特性自动测量仪测试陪烧样品的常温磁性能，结果如表1所示；采用TYU-2000特斯拉计测试磁环表面磁通密度，结果如表2所示。
表1陪烧样品常温磁性能
表2磁环表面磁通密度测试结果
| 最大值(Gs) | 最小值(Gs) | 平均值(Gs) | 不均匀性(％) |
| 3881.84 | 3579.1 | 3736.458 | 1.24 |
由表1及表2可知，本发明制备的辐向取向钕铁硼永磁环具有磁性能强、表面磁通密度均匀等优点。
Claims (2)
1.一种高均匀辐向取向钕铁硼永磁环及制备方法，其特征在于其制备方法为：将钕铁硼永磁合金料粉通过辐射取向磁场成型及二次冷等静压制成密度≥4.5g/cm3的辐向取向磁环生坯，然后通过真空烧结及热处理制得辐向取向磁环毛坯，最后通过机械加工及磁化制得辐向取向钕铁硼永磁环，其中辐向取向磁场产生的原理为磁极同性相斥。
2.根据权利要求1所述的一种高均匀辐向取向钕铁硼永磁环及制备方法，其特征在于其具体制备工艺为：(1)、钕铁硼永磁合金料粉制备：将钕铁硼永磁合金铸锭通过磨机破碎与气流磨破碎成平均粒度3～5μm的料粉，并在料粉中添加0.1wt％～0.2wt％润滑剂，其中合金成分为PrNd26.5wt％～32.5wt％、Dy0.0wt％～5.0wt％、Nb0.0wt％～1.0wt％、Al0.0wt％～1.0wt％、Cu0.0wt％～0.2wt％、Co0.0wt％～3.0wt％、B1.0wt％～1.1wt％、Fe余量；(2)、辐向取向磁场成型：辐向取向磁场由辐向取向模压装置及一体化设计的辐向取向模具组成，模压装置是上电磁铁(1)和下电磁铁(5)通电后产生的磁场在其相邻面极性相同，磁力线经上芯棒(2)和下芯棒(6)导入阴模腔(3)填料区域聚合，形成辐向取向磁场，然后通过阴模(4)、辐向取向模压装置导磁板及副轭铁形成回路，将钕铁硼永磁合金料粉填入阴模辐向取向磁场均匀区，将获得高的辐向磁取向度，然后经模压装置双向加压，制得密度≥4.0g/cm3的辐向取向磁环生坯；(3)、冷等静压成型：在辐向取向磁场初压磁环生坯中塞入一特制铝芯，然后经过真空包封以后进行冷等静压，制得密度≥4.5g/cm3的辐向取向磁环生坯；(4)、烧结及热处理：在平整的烧结舟上撒上一层干燥的刚玉粉，然后将等静压后的辐向取向磁环生坯平放于刚玉粉上，在真空烧结炉中经1130℃～1140℃烧结3～5h，然后经850℃～950℃回火1～3h以及500℃～650℃回火3～5h制得辐向取向磁环毛坯；(5)、机械加工：将烧结后的辐向取向磁环毛坯经过平面磨、内外圆磨以及电火花线切割等工艺加工至所需产品尺寸；(6)、磁化：将机械加工后的辐向取向磁环放入与脉冲电源连接的水冷辐向充磁夹具，在脉冲磁场下磁化至饱和，设计不同的辐向充磁夹具可以制备单极或多极的高均匀辐向取向钕铁硼永磁环。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120229 |