一種稀土永磁材料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制造稀土永磁材料的方法，屬于燒結(jié)磁體制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉 及燒結(jié)釹鐵硼永磁材料制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 稀土燒結(jié)磁體是用粉末冶金工藝原理制造的一種稀土永磁材料，因其高剩磁、高 矯頑力、高磁能積、體積小、重量輕等特點(diǎn)，產(chǎn)品除了應(yīng)用于電聲元件、醫(yī)療設(shè)備、傳感器、磁 選、磁吸等領(lǐng)域外，更是廣泛應(yīng)用于包括汽車、電腦硬盤、風(fēng)力發(fā)電、電動工具、電動自行車、 空調(diào)壓縮機(jī)、電梯、航空航天等領(lǐng)域在內(nèi)的各類工業(yè)電機(jī)中。
[0003] 高性能釹鐵硼材料對生產(chǎn)線及制備方法要求很高，尤其對于燒結(jié)工藝制備的釹鐵 硼材料，磁粉粒度更細(xì)，材料更易氧化，制備工藝不當(dāng)會導(dǎo)致磁性能劣化甚至報(bào)廢?，F(xiàn)有技 術(shù)中，稀土燒結(jié)磁體通常是通過以下方法制造的：粉碎稀土磁性合金變成合金粉末、壓制合 金粉末獲得壓制坯體、燒結(jié)壓制坯體并對燒結(jié)體進(jìn)行時(shí)效處理、機(jī)加工。通常對制粉及壓坯 包裝封閉后轉(zhuǎn)移或運(yùn)送，以避免釹鐵硼材料在成型前和成型后接觸到外界空氣產(chǎn)生氧化問 題，但這種包裝封閉方式通常需人工操作，且氣密性難以保證，以這種方式生產(chǎn)高牌號磁材 非常困難，且無法適應(yīng)大規(guī)模自動化生產(chǎn)。
[0004] 目前，有少量廠家試采用無氧成型燒結(jié)裝置，例如CN202336578U，其將稱料箱、通 道、全封閉壓機(jī)、燒結(jié)均進(jìn)行密封連接，用氮?dú)獗Ｗo(hù)，但該裝置未涉及涉及燒結(jié)前對壓坯進(jìn) 行切割加工。
[0005] 此外，燒結(jié)后磁體通常密度大且比較硬，而且很脆，加工時(shí)需要很大的機(jī)加工載 荷，燒結(jié)后磁體的切割加工和研磨費(fèi)事、耗時(shí)，增加生產(chǎn)成本，浪費(fèi)生產(chǎn)時(shí)間，且燒結(jié)后的加 工余料回收再利用比較困難，導(dǎo)致稀土材料利用率低下。
[0006] 盡管一些廠家及研發(fā)機(jī)構(gòu)試采用將壓制坯體浸漬于合成油中用轉(zhuǎn)動葉片進(jìn)行切 害J，但合成油需在切割后和燒結(jié)前脫除，如脫除不完全，將使得磁性能嚴(yán)重劣化，導(dǎo)致燒結(jié) 時(shí)間長、能耗高，且不利于獲得高磁能積釹鐵硼磁體，更無法適用于高磁能積釹鐵硼磁體的 大規(guī)?；a(chǎn)。
[0007] 目前燒結(jié)磁體生產(chǎn)中，仍無法解決磁性粉末壓坯在加工中氧化、加工肩粘連、熔 合、燃燒等問題，制粉和壓型中需添加抗氧化劑，加工過程中需施加冷卻劑、切割液、潤滑劑 或抗熔合粉末，而這些，一方面需增加額外的脫除這些添加劑或粉末的步驟，另一方面一旦 脫除不完全會帶來磁性能的劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式提供了一種稀土損耗低、生產(chǎn)效率高的 制造燒結(jié)磁體的方法。
[0009] 進(jìn)一步地，該方法能夠解決磁性粉末壓坯在加工中氧化、加工肩粘連、熔合、燃燒 的問題，該方法在制粉和壓型中可以不添加任何抗氧化劑，加工過程中可以不施加任何冷 卻劑、切割液、潤滑劑或抗熔合粉末。
[0010] 更進(jìn)一步地，壓制坯體的加工余料可直接回收利用，稀土材料利用率高、尤其適合 高磁能積釹鐵硼磁體的大規(guī)?；a(chǎn)。
[0011] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來具體實(shí)現(xiàn)：
[0012] 一種稀土永磁材料生產(chǎn)方法，包括以下步驟：制備燒結(jié)磁體用粉末的壓制坯體、利 用排線對壓制坯體進(jìn)行加工，之后燒結(jié)，所有步驟均在整體密閉氣氛中執(zhí)行。
[0013] 優(yōu)選地，在加工之后設(shè)置清粉步驟，將壓制坯體上的粉末清除。
[0014] 優(yōu)選地，所述制粉是將熔煉好的磁性合金送入制粉裝置，經(jīng)粗磨、氫脆、氣流磨后 獲得所需粒徑的磁性粉末；優(yōu)選地，該磁性粉末的粒徑為2-5 y m。
[0015] 優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】中，由第一輸送機(jī)構(gòu)將磁性合金送入制粉裝置，所述制粉裝 置包括密閉連接的粗磨機(jī)、氫脆爐、氣流磨。
[0016] 優(yōu)選地，壓制成型得到壓制坯體，是將制得的磁性粉末顆粒取向壓型，然后經(jīng)過冷 等靜壓壓制成壓制坯體。
[0017] 優(yōu)選地，所述壓制成型中不需要專用模具，例如成型弓形磁鐵、片狀磁鐵、磁環(huán)的 專用模具，僅采用通用模具壓制。
[0018] 優(yōu)選地，所述壓制坯體密度為4-4. 5g/cm3。
[0019] 優(yōu)選【具體實(shí)施方式】中，由密閉的第二輸送機(jī)構(gòu)向稱料箱輸送磁性粉末，稱料后在 定向磁場機(jī)成型，再等靜壓機(jī)壓制成型，獲得壓制坯體，所述稱料箱、定向磁場成型壓機(jī)和 等靜壓成型壓機(jī)密閉連接。
[0020] 優(yōu)選地，上述制粉或壓型步驟不需要添加任何抗氧化劑。
[0021] 所述排線加工是對壓制成型的壓制坯體進(jìn)行剝離加工，將壓制坯體切割加工成多 個(gè)部分。具體為，排線與壓制坯體相對運(yùn)動的同時(shí)對壓制坯體進(jìn)行切割。
[0022] 優(yōu)選方式之一為，將壓制坯體夾持并定位，由驅(qū)動裝置驅(qū)動排線進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn) 動，隨著工件定位夾具的運(yùn)動，按照預(yù)先設(shè)定的路徑對壓制坯體進(jìn)行加工，該加工以特定的 相對運(yùn)動速度進(jìn)行，最終成型為預(yù)定形狀和尺寸的塊體、片體、弓形或其它異形，該最終成 型尺寸預(yù)留有燒結(jié)收縮余量；優(yōu)選地，所述加工由CAD/CAM軟件輔助設(shè)計(jì)，并通過優(yōu)化燒結(jié) 排樣布局，計(jì)算得出所需的燒結(jié)收縮余量。
[0023] 優(yōu)選【具體實(shí)施方式】中，由密閉的第三輸送機(jī)構(gòu)將壓制好的壓制坯體送入排線加工 裝置內(nèi)，該加工裝置包括排線、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、氧含量監(jiān)測機(jī)構(gòu)以及氧含量控制機(jī)構(gòu)；優(yōu)選地， 還包括線張力及排線間距調(diào)整機(jī)構(gòu)、工件定位夾具；優(yōu)選地，定位夾具可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；更優(yōu)選 地，定位夾具可為360°旋轉(zhuǎn)定位夾具。
[0024] 優(yōu)選地，還設(shè)置第一余料回收裝置，所述第一余料回收裝置收集加工過程中的落 粉、落料、邊角余料，回收后再利用；更優(yōu)選地，所述第一余料收集裝置包括導(dǎo)料斜面和收集 臺車，或者，第一余料收集裝置包括帶插板閥的錐形料斗集粉裝置。
[0025] 優(yōu)選地，所述排線設(shè)置為多條，各條線之間以預(yù)定的間距設(shè)置，該間距取決于加工 后的塊體或片體的尺寸，各條排線排列設(shè)置在排線安裝架的橫梁上；更優(yōu)選地，線張力及線 間距調(diào)整機(jī)構(gòu)也設(shè)置于安裝架上，對排線的線張力和線間距進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)壓制坯體不同 密度、不同尺寸的加工需要。
[0026] 優(yōu)選地，由驅(qū)動電機(jī)帶動排線沿著某一預(yù)定方向作往復(fù)運(yùn)動，例如Z軸方向作往 復(fù)運(yùn)動。
[0027] 進(jìn)一步地，排線的往復(fù)運(yùn)動速度為線進(jìn)給速度，如排線沿著Z軸方向作往復(fù)運(yùn)動 的速度就是線進(jìn)給速度；排線的往復(fù)運(yùn)動頻率為50-100次/min，優(yōu)選60-80次/min。排線 相對于壓制還體的移動速度為加工速度，優(yōu)選加工速度小于30mm/min，優(yōu)選不超過20mm/ min ;更優(yōu)選不超過15mm/min、或者不超過10mm/min〇
[0028] 加工時(shí)，線被預(yù)先施加一定張力，即加工載荷，該張力優(yōu)選為10-30N，更優(yōu)選為 20-30N;根據(jù)加工成型的形狀及尺寸需要，并綜合考慮加工效率，所述線加工速度可采用定 速或變速。
[0029] 本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)之一在于，采用變化的線進(jìn)給速度。優(yōu)選地，在排線的一個(gè)往復(fù)運(yùn) 動行程中，前進(jìn)行程中，速度由〇升高至最大值、再由最大值降至〇 ;返回行程中，速度由〇 升高至最大值、再由最大值降至〇。優(yōu)選地，速度升降的方式可以是線性的，也可以是曲線變 化如正弦波形式變化的。研宄表明，優(yōu)選地，最大線進(jìn)給速度￥_與壓制坯體厚度D滿足以 下關(guān)系式：
[0030] V彡 K1XD+K2;
[0031] 其中：Vmax為排線的最大線進(jìn)給速度，單位為mm/min ;
[0032] D為壓制坯體厚度，單位為mm;
[0033] K1為一修正系數(shù)，取值為0? 1-1 ;
[0034] K2為一常數(shù)，取值為0-15。
[0035] 排線可使用沒有研磨顆粒附著的線，但優(yōu)選使用附有研磨顆粒的線。所述排線的 線芯為鋼絲、鋼纖維、硬質(zhì)合金絲、硬質(zhì)合金纖維或尼龍纖維，優(yōu)選采用不銹鋼絲，研磨顆粒 固定在芯上，優(yōu)選采用電鍍或電沉積將研磨顆粒涂覆在芯線上，保證加工過程中良好的排 肩性；優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】中所用線/纖維的直徑為〇? 〇5_2mm，優(yōu)選0? 2-0. 5mm，研磨顆 粒選用高硬度材料，優(yōu)選金剛石、碳化硅、氮化硅、氮化鋁、氧化鋁等，研磨顆粒平均粒徑為 10-500 y m，優(yōu)選 100-200 y m。
[0036] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加工密閉氣氛的氧濃度在lOOppm以下時(shí)，在特定的線加 工速度下，加工過程中不會出現(xiàn)粉末氧化及燃燒，加工塊體間也不會出現(xiàn)熔合。
[0037] 進(jìn)一步地，研宄表明：所述排線加工中密閉氣氛的氧含量與未燒結(jié)磁粉耐氧化時(shí) 間的關(guān)系滿足下表：
[0039] 上述耐氧化時(shí)間均在制粉和壓型不添加任何抗氧化劑下獲得。
[0040] 進(jìn)一步地，本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，考慮到燒結(jié)后磁體變形率，排線的加工余量按 以下關(guān)系式制定，即排線的加工余量m與壓制坯體密度P、加工成型后料塊/片體的厚度d 需要滿足以下關(guān)系式②：
[0041] m= LIXd-L2X p+L3
[0042]其中：m為排線加工余量，單位為ym ;<