[发明专利]具有径向磁化强度和增强的机械强度的环形烧结磁体

说明书

技术领域

本发明涉及具有环形几何形状和径向磁化强度的烧结磁体。这些磁体优选地由粉末注射成型技术或粉末冷压技术而形成，或者由以粉末形成部件的任何其他技术而形成。

本发明适用于要求使用这种具有径向磁化强度的环形磁体的任何技术领域，例如适用于电动机领域。

传统上，“径向磁化强度”指的是沿着径向(在点源处所测量)的磁化强度，该磁化强度沿着环形磁体的外围呈旋转对称性分布。换言之，磁场在环形磁体的外围的所有点处沿着径向取向。

背景技术

通常使用粉末冶金工艺来来制造基于稀土元素(例如R-Fe-B和R-(Co，Fe)(其中，R指的是稀土族中的至少一个元素))和(Sr,Ba)-Fe-O类型的六方晶系铁氧体的高性能磁体，该粉末冶金工艺包括不同的主要步骤。

首先，合成具有所需组成的测微尺寸晶粒的粉末。

下一步，通过注射或压缩这些粉末来使多孔坯料成型，并且之后通过完成烧结来获得高密度的部件。

烧结之后，可以对部件进行打磨以获取所需的尺寸，并且在某些情况下对部件覆上涂层以防止部件氧化。最终，使部件在磁场中进行磁化以获取剩余磁感应强度B_r和最大能量乘积(BH)_max，剩余磁感应强度B_r和最大能量乘积(BH)_max是给定温度下的磁场性能的两个特征。

用于坯料成型的最常用的成型技术是干粉浆料的冷压或粉末注射成型。这些粉末冶金技术连同烧结固结技术可以被用于制造大量的金属和陶瓷组件。

可通过将干粉压入磨具(单轴压制)或等静压制(被称为“冷等静压制”(CIP))而使干粉被压紧。在两种情况中，通常将少于5％质量的润滑剂添加到由高压(例如500到5000bar之间)而压紧的粉末中。压缩后部件的孔隙率为约20％到50％。该方法的一个变型为，准备由粉末和有机和/或无机化合物混合而成的浆料，并且之后通过将所述浆料压入磨具来对所述浆料进行塑型。压缩之后，通过化学脱脂处理或热脱脂处理来消除有机/无机相，并使得坯料内部的孔隙率为20％到50％。

注射成型技术频繁地用于制造大量不同的复杂形状物体。在这个方法中，第一步包括获取适用于目标应用的原料。原料由作为注射载体的有机材料(或高分子粘合剂)和(金属或陶瓷的)无机粉末混合而成。之后原料作为热塑材料进行注射。

脱模之后，通过热/化学处理来释放部件以移除有机相并在坯料内留下20％到50％的空隙率。准备这种原料的方法对于本领域技术人员是已知的。

如上面所提到的，使用最频繁的技术是冷压缩和粉末注射成型，但也存在其他可能的方法(脱模成型、丝网印刷、喷墨印刷、负压压缩(被称为低压压缩工艺(PLP)))。

不考虑为坯料所选择的成型技术，通过将粉末成型和施加的磁场相结合来生产坯料以致使粉末颗粒沿着优选的方向取向。

多孔坯料由高温烧结技术进行致密，通常在高于1000℃但总低于形成材料的主相的熔化温度。这种固结(也被称为烧结)通过在炉中的热处理来完成，该炉在适于所用化合物的类型的环境中工作。

通常地，在使用了非等温梯度和恒温平稳状态的热处理过程中对部件进致密化，对于该热处理过程，根据材料等级来对个体特征(持续时间、级别)和排序进行精确地调整。热处理特别地适用于所期望的致密化速率和微观结构。为此，应用相同的热处理来实现同时烧结两种具有不同成分的材料通常是十分困难的。当克服了烧结的不一致性时，对多重材料结构的固结可以转换成单一的共烧结处理。然而，保留了材料之间的化学相互扩散现象并且可能导致化学污染，该化学污染在具有不同材料的共烧结磁体的情况下是不可接受的。

在烧结热处理结束时，部件被冷却至室温并且因此会收缩一定的幅度，该收缩的幅度取决于热膨胀系数值。烧结出的部件天然地为多晶的，换言之烧结出的部件由牢固结合的晶体晶粒(几微米大小的微晶)构成，该晶体晶粒来源于原始粉末的颗粒并且保持着粉末颗粒的晶向。

最终，通过对烧结出的部件施加沿着相对于部件来确定的给定方向取向的磁场来对烧结出的部件进行磁化。磁化场由被称为磁化机的特殊电磁设备来产生。