專利名稱：一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法
技術領域：
本發明屬于稀土永磁材料技術領域，具體涉及一種組織均勻細小、致密度高，具有優異磁性能的各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法。
背景技術：
永磁無刷電機在汽車、計算機、家電產品、辦公用品等領域的應用非常廣泛，這類電機一般采用永磁體磁環作為轉子，通過轉子磁體的磁場和定子繞組產生的磁場相互作用，產生轉矩，推動電機轉動。這類磁環主要包括鐵氧體磁環與NdFeB磁環。其中，NdFeB永磁是迄今為止磁性能最好的一類永磁材料，采用這類材料制備出的磁環在相同的性能下， 體積遠小于鐵氧體磁環，特別適應于當前無刷電機小型化、輕量化的要求，具有廣闊的市場前景。目前，制備NdFeB磁環的方法有多種[1_7]。如將NdFeB粘結磁粉進行模壓、注塑等方法[1_2]，制備成輻射取向的粘結磁環，這種磁環的特點是成型容易，便于大批量的生產，但是，由于粘結磁環的密度較低且含有非磁性的粘結劑，其磁性能不高。還有將快淬NdFeB磁粉熱壓致密后進行熱擠[3_5]，以獲得致密的NdFeB輻射取向磁環，但是這種方法過程復雜， 效率低且成本高昂，難以推向市場應用。此外，將NdFeB合金鑄錠破碎后在磁場下取向成型，然后進行燒結，也可以制備出高性能的全致密NdFeB輻射取向磁環[6_7]，但是，該工藝也存在著磁環易開裂、一致性差等問題。微波加熱是近年來發展起來的一種冶金新技術。這種加熱方式的特點是將微波能量在金屬材料內部直接轉化為熱能，屬于整體加熱，加熱速度快且加熱均勻。而且，采用微波加熱技術，可以有效降低化學反應的活化能，從而降低反應溫度，縮短反應時間。但是，目前還沒有發現將微波加熱技術用于制備各向異性NdFeB輻射取向磁環領域的報道。
發明內容
本發明的目的旨在提供一種工藝簡單、生產效率高及能耗低的各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，使得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環具備組織均勻細小和致密度高的特點，從而具有優異的磁性能。本發明的目的是通過以下技術方案得以實施的
一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，包括下述步驟
(1)將各向異性NdFeB磁粉在輻射磁場下取向成型，獲得環狀毛坯；
(2)將已輻射取向成型的環狀毛坯置于微波熱壓設備中進行微波熱壓處理。研究發現，本發明的方法，由于微波加熱是通過微波能量在金屬材料內部直接轉化為熱能來實現的，加熱速度快且均勻，因此整個熱壓致密過程可以在很短的時間內完成， 不會出現材料組織過分長大的情況；而且，由于磁環的致密過程是在模具的約束下完成，因此也不存在常規燒結過程中磁環容易開裂、一致性差的情況。作為優選方案，根據本發明所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其中，所述的微波熱壓處理中溫度為500-1100°C，壓力為30-200MPa，保壓時間為 l-60mino選取合適的熱壓參數，可以使磁環具有較高的致密度同時，晶粒組織不至于過分長大，從而具有良好的磁性能。作為更優選方案，根據本發明所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其中，所述的微波熱壓處理中溫度為700-1000°C，壓力為50-100MPa，保壓時間為 5-lOmin。選取更合適的熱壓參數，除了可使磁環具有良好的磁性能外，能耗也可降低。作為優選方案，根據本發明所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其中，所述的微波熱壓處理是在氬氣保護或真空環境下進行的。本發明的術語“真空”是本領域的通用術語；選擇氬氣保護的目的是防止氧化。作為優選方案，根據本發明所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其中，所述的各向異性NdFeB磁粉采用HDDR工藝[8_1(1]制備的各向異性NdFeB磁粉或采用快淬+熱壓-熱變形+破碎工藝制備的各向異性NdFeB磁粉。目前制備各向異性 NdFeB磁粉的工藝主要有兩種，即HDDR工藝與快淬+熱壓-熱變形+破碎工藝，本發明采用兩種工藝制備的磁粉皆可。作為優選方案，根據本發明所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其中，所述的各向異性NdFeB磁粉的粒徑為5-200 μ m。作為優選方案，根據本發明所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其中，所述的輻射磁場下取向成型中輻射磁場的強度為1-2T，外加磁場為脈沖磁場或靜磁場。在1-2T磁場的下，各向異性磁粉可以充分定向。作為更優選方案，根據本發明所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其中，所述的輻射磁場下取向成型中輻射磁場的強度為1. 5-1. 8T，外加磁場為脈沖磁場或靜磁場。在1.5-1. 8T磁場的下，除了可實現各向異性磁粉充分定向，還能降低能耗。作為優選方案，根據本發明所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其中，所述的微波熱壓處理中所采用的模具，其材料為透微波陶瓷材料。本發明中的透微波陶瓷材料為高強度的透微波陶瓷材料，市售產品，具有高硬度和高韌性的特點。本發明有以下優點
本發明中，磁環的致密化過程是通過微波熱壓來實現的，而微波加熱是利用微波能量與電偶極子直接耦合而產生熱量，具有加熱速度快和加熱均勻特點，因此制造出的磁環產品組織均勻細小、析出物少、致密度高，具有優異的磁性能。同時，由于本發明整個制造過程是在較低的溫度下迅速完成，本發明還具有生產效率高、能耗低、環境友好等優點。本發明制造的各向異性NdFeB輻射取向磁環，根據磁粉種類以及工藝參數的不同，其磁能積(BH) m達到200 256k J/m3，相對密度達到0. 95 1。
具體實施例方式下面結合實施例，更具體地說明本發明的內容。應當理解，本發明的實施并不局限于下面的實施例，對本發明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發明保護范圍。在本發明中，若非特指，所有的設備和原料等均可從市場購得或是本行業常用的。 下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規方法。
實施例1
本實施例采用HDDR工藝制備的各向異性粘結釹鐵硼磁粉作為原料磁粉，其最大磁能積為(BH)maX=288kJ/m3，內稟矯頑力Hcj=1040kA/m。將磁粉經150目的過篩機過篩后裝入模具中，在輻射磁場的強度為1. 5T的輻射磁場下冷壓成型，獲得環狀毛坯，外加磁場為脈沖磁場或靜磁場，壓制力為150MPa ；然后將輻射取向成型的環狀毛坯置于微波熱壓設備中在氬氣保護下進行微波熱壓致密，熱壓模具的材料為高強度的透微波陶瓷材料，熱壓溫度為700°C，熱壓壓力為150MPa，保壓lOmin。 本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH ) m達到 253kJ/m30實施例2
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于取向成型所采用的輻射磁場強度為1T。本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH ) m達到 242kJ/m3 ο實施例3
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于取向成型所采用的輻射磁場強度為2T。本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH ) m達到 255kJ/m30實施例4
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱壓過程是在真空環境下進行的。本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH) m達到 245kJ/m3 ο實施例5
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱壓過程時，所采用的溫度為 500 "C。本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH) m達到 200kJ/m3。實施例6
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱壓過程時，所采用的溫度為 650 "C。 本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH ) m達到 246kJ/m3。實施例7
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱壓過程時，所采用的溫度為 1000°C。本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH ) m達到 217kJ/m3。實施例8
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱壓過程時，所采用的溫度為 1100°C。
本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH ) m達到 210kJ/m3。實施例9
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱壓過程時，所采用的壓力為 30MPa。本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH) m達到 210kJ/m3。實施例10
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱壓過程時，所采用的壓力為 50MPa。本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH) m達到 231kJ/m3。實施例11
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于取向成型所采用的壓力為lOOMPa。
本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH ) m達到 251kJ/m3。實施例12
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于取向成型所采用的壓力為200MPa。本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH ) m達到 254kJ/m3。實施例13
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱壓過程時，保壓時間為lmin。本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH ) m達到 220kJ/m3。實施例14
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱壓過程時，保壓時間為5min。本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH) m達到 232kJ/m30實施例15
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱壓過程時，保壓時間為8min。本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH) m達到 247kJ/m3 ο實施例16
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于微波熱壓過程時，保壓時間為60min。
本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH ) m達到 242kJ/m3 ο
實施例17
本實施例其他操作同實施例1，不同之處在于所采用的材料為MQI公司采用熱壓-熱變形法生產的各向異性NdFeB磁粉。
本實施例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH ) m達到 256kJ/m3。上述實施例制備的各向異性NdFeB輻射取向磁環，根據所選工藝參數(磁場、溫度、時間、壓力)及磁粉種類的不同，相對密度可以達到0. 95 1，磁能積(BH)m達到200 256k J/m3，高于模壓工藝與注射工藝制備的各向異性NdFeB輻射取向磁環，略低于熱變形工藝與傳統燒結工藝制備的磁環，但工藝要比熱變形工藝與傳統燒結工藝簡單，且能耗低、 產品不易開裂、一致性好。比較例1
本比較例所采用的原料磁粉與實施例1相同，不同之處在于將磁粉經120目的過篩機過篩后與環氧樹脂粘結劑按100 3的質量比混合均勻、烘干；然后將磁粉放入模具中溫壓成型，成型溫度、壓力、磁場分別為120°C、700MPa、l. 5T ；最后將磁環在180°C下固化Ih得到
最終廣品。本比較例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH)m為
3m 。比較例2
本比較例所采用的原料磁粉與實施例1相同，不同之處在于將磁粉經120目的過篩機過篩后與尼龍12按100 10的質量比混合均勻、烘干、造粒，然后在1. 5T的輻射磁場、270°C 的溫度下注射成型。本比較例得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環進行檢測，磁能積(BH)m為96. 6kJ/
3
m ο上述優選實施例只是用于說明和解釋本發明的內容，并不構成對本發明內容的限制。盡管發明人已經對本發明做了較為詳細地列舉，但是，本領域的技術人員根據發明內容部分和實施例所揭示的內容，能對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或/和補充或采用類似的方式來替代是顯然的，并能實現本發明的技術效果，因此，此處不再一一贅述。本發明中出現的術語用于對本發明技術方案的闡述和理解，并不構成對本發明的限制。參考文獻
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權利要求
1.一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其特征在于，所述的制造方法包括下述步驟(1)將各向異性NdFeB磁粉在輻射磁場下取向成型，獲得環狀毛坯；(2)將已輻射取向成型的環狀毛坯置于微波熱壓設備中進行微波熱壓處理。
2.根據權利要求1所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其特征在于， 所述的微波熱壓處理中溫度為500-1100°C，壓力為30-200MPa，保壓時間為l-60min。
3.根據權利要求1或2所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其特征在于，所述的微波熱壓處理中溫度為700-1000°C，壓力為50-100MPa，保壓時間為 5-10mino
4.根據權利要求1所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其特征在于， 所述的微波熱壓處理是在氬氣保護或真空環境下進行的。
5.根據權利要求1所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其特征在于，所述的各向異性NdFeB磁粉采用HDDR工藝制備的各向異性NdFeB磁粉或采用快淬+熱壓-熱變形+破碎工藝制備的各向異性NdFeB磁粉。
6.根據權利要求1或5所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其特征在于，所述的各向異性NdFeB磁粉的粒徑為5-200 μ m。
7.根據權利要求1所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其特征在于， 所述的輻射磁場下取向成型中輻射磁場的強度為1-2T，外加磁場為脈沖磁場或靜磁場。
8.根據權利要求1或7所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其特征在于，所述的輻射磁場下取向成型中輻射磁場的強度為1. 5-1. 8T，外加磁場為脈沖磁場或靜磁場。
9.根據權利要求1所述的一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，其特征在于， 所述的微波熱壓處理中所采用的模具，其材料為透微波陶瓷材料。
全文摘要
本發明屬于稀土永磁材料技術領域，具體涉及一種各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，包括下述步驟(1)將各向異性NdFeB磁粉在輻射磁場下取向成型，獲得環狀毛坯；(2)將輻射取向成型的環狀毛坯置于微波熱壓設備中進行微波熱壓處理。本發明提供了一種工藝簡單、生產效率高及能耗低的各向異性NdFeB輻射取向磁環的制造方法，使得到的各向異性NdFeB輻射取向磁環具備組織均勻細小和致密度高的特點，從而具有優異的磁性能。
文檔編號B22F5/10GK102412043SQ20111021291
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月28日 優先權日2011年7月28日
發明者傅曉敏, 包大新, 李佳玉, 李玉平, 金志洪 申請人:橫店集團東磁股份有限公司