[发明专利]一种制备钕铁硼永磁磁环的方法

说明书

技术领域

本发明涉及永磁材料加工技术领域，是一种制备钕铁硼永磁磁环的方法。

背景技术

永磁磁环在小型微电机上具有重要和大量的应用需求，如在伺服电机。但现有制备永磁磁环的方法主要为粘结钕铁硼磁粉的方法，也就是先熔炼钕铁硼合金，然后将钕铁硼合金锭重熔快淬，对快淬薄带先破碎，再过筛，之后将晶化的纳米晶钕铁硼磁粉与高分子粘结剂、抗氧化剂、偶联剂、润滑剂、脱模剂混合，接着造粒；造粒之后有两种成型工序任选一种：压制、注射；之后对成型磁环进行后续处理工序，最后充磁。但粘结磁环最大的问题是因含有高分子材料而导致使用温度不高，即使长期在40℃～70℃工作，高分子材料易老化导致永磁磁环结构失效；难以满足高于70℃的温度环境的使用要求。如何创新永磁磁环的制造方法满足微型电机工程上重要和大量应用需求？这一难题存在了二十多年。

采用热压热变形钕铁硼磁环的工艺，虽然能制备出没有高分子材料的永磁磁环，但变形后磁环磁性不均匀，磁环不同位置取样所测矫顽力不均匀性达到59％～68％。

能否发明一种没有高分子材料、磁性均匀的钕铁硼永磁磁环的制备方法？

发明内容

本发明的目的是针对现有技术制备的钕铁硼粘结永磁磁环存在的问题，因含有高分子材料易老化失效导致钕铁硼粘结永磁磁环不能在40℃～70℃长期工作，无法满足高于70℃的温度环境使用的要求，本发明的目的是针对现有技术制备的热变形钕铁硼磁环的磁性不均匀性太大，难以满足电机工程对磁性均匀性的使用要求，发明一种方法使得制备的钕铁硼永磁磁环不含高分子材料，而且磁环的磁性均匀性大幅度改善。

本发明一种制备钕铁硼永磁磁环的方法，配制并熔炼钕铁硼铸锭，通过循环冷却过热结合熔融玻璃净化法、磁悬浮熔炼结合循环冷却过热法中至少一种方法使合金熔体获得稳定深过冷度，钕铁硼铸锭熔炼保温温度为1300℃～1700℃，其特征是：1)先真空10^-3Pa～10^-2Pa再充氩，钕铁硼铸锭加热到熔炼温度保温30秒～120秒，然后立即采用金属模吸铸成钕铁硼非晶管；2)据永磁磁环体积计算所需非晶管坯的尺寸，将按计算下料的非晶吸铸管坯放入模具中，先真空10^-3Pa～10^-2Pa再充氩，然后加热并在等于大于560℃小于673℃的温度范围保温30秒～240秒，接着以8X10^-4/s～5X10^-2/s变形速率热压成非晶磁环，然后退模；3)在等于大于673℃小于785℃的温度范围内将非晶磁环保温1分～10分，得到永磁磁环。

与现有技术相比，本发明具有如下的显著优越性：

相对钕铁硼粘结磁环，本发明制备的钕铁硼永磁磁环不含高分子材料，100％为钕铁硼金属材料，不仅可以在常温到70℃长期使用结构不易失效，而且可以在高于70℃使用，具有显著的优越性。

相对热压热变形钕铁硼磁环，本发明制备的钕铁硼永磁磁环不同位置取样的矫顽力不均匀性小于5％，本发明所制备磁环的磁性均匀性大幅度改善，具有显著的优越性。

具体实施方式

实施例1

钕铁硼成分为Nd₉Fe₇₃Ti₄C₂B₁₂先配制合金，先真空10^-3Pa～10^-2Pa再充氩，然后通过磁悬浮熔炼结合循环冷却过热法使合金熔体获得稳定深过冷度，钕铁硼铸锭熔炼保温温度为1300℃，保温30秒，然后立即采用金属模吸铸成钕铁硼非晶管，管壁0.5mm厚；据永磁磁环体积计算所需非晶管坯的尺寸，将按计算下料的非晶吸铸管坯放入模具中，先真空10^-3Pa～10^-2Pa再充氩，然后加热并在560℃保温240秒，接着以8X10^-4/s变形速率热压成非晶磁环，然后退模；在673℃将非晶磁环保温10分，得到永磁磁环，磁环尺寸为外径12mm，内径11mm，高3mm；磁环不同位置取样采用振动样品磁强计测量，矫顽力不均匀性为4.8％；磁环使用温度75℃。

实施例2

(Nd_0.75Pr_0.25)₉Fe₇₀Ti₃Nb₃C₂B₁₃配制并熔炼钕铁硼铸锭，先真空10^-3Pa～10^-2Pa再充氩，通过循环冷却过热结合熔融玻璃净化法使合金熔体获得稳定深过冷度，钕铁硼铸锭熔炼保温温度为1700℃，保温30秒，然后立即采用金属模吸铸成钕铁硼非晶管，管壁厚1.1mm；据永磁磁环体积计算所需非晶管坯的尺寸，将按计算下料的非晶吸铸管坯放入模具中，先真空10^-3Pa～10^-2Pa再充氩，然后加热并在672℃的温度范围保温30秒，接着以5X10^-2/s变形速率热压成非晶磁环，然后退模；在784℃将非晶磁环保温1分，得到永磁磁环，磁环尺寸为外径10mm，内径9mm，高5mm；磁环不同位置取样采用振动样品磁强计测量，矫顽力不均匀性为4.5％；磁环使用温度80℃。