[发明专利]一种辐射环的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种辐射环的制备方法，属于磁性材料技术领域。

背景技术

自上世纪80年代钕铁硼磁体问世以来，稀土永磁辐射环其高磁性能均匀性、稳定性以及良好的同心度和配合尺寸，在高速电机、工具电机、半导体生产线系统中运用广泛。到目前为止，钕铁硼永磁材料是综合磁性能最优异的永磁材料，对器件小型化、集成化和高效率具有重要意义。

在对传统稀土永磁辐射环的制备方法上，以烧结为主的钕铁硼用量最大。烧结钕铁硼磁体的制备工艺主要是采用速凝工艺得到钕铁硼合金，然后将合金磨碎得到3-5μm的单晶颗粒，将单晶磁粉颗粒放入磁场中取向成型得到生坯，将生坯在1000-1100℃温度烧结得到烧结钕铁硼毛坯，毛坯再经过机械加工最终得到烧结钕铁硼产品。在生产中，除了少部分大规格产品可以通过单片成型制得以外，其他大部分烧结钕铁硼产品都需要机械加工，综合材料利用率约为66％，而对于一些薄片和异形产品来说材料利用率不到50％。特别是磁环或磁瓦等异形薄壁产品，由于磁粉流动性差造成生坯密度不均匀，在烧结过程中的收缩比差异造成了产品的变形甚至开裂，从而影响产品的成品率和材料利用率。另外，制备辐射环等特殊取向产品时，由于受铁芯饱和的限制，无法获得磁场强度很高(1T以上)的辐射取向磁场，从而限制了辐射磁环的发展。

针对永磁环产品易开裂、辐射取向磁场强度低等缺点，中国专利(ZL200810246638.8)公开了一种通过对粉末进行预取向操作和毛坯预处理工艺来提高磁环取向度和提高20％产品成品率，然而增加预取向操作及毛坯预处理会大幅度提高生产成本，且该技术中只能一次压制一种规格的磁环。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的上述不足，提供一种辐射环制备方法，该制备方法可以一次压制出多个不同规格的辐射环。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种辐射环的制备方法，包括如下步骤：

(1)浇注：将钕铁硼磁体原材料熔炼成合金液并浇注成合金甩片；

(2)制粉：将合金甩片先氢碎再于氮气保护气下经气流磨制成平均粒度为2.5-4μm、D90/D10为4-5的粉料，然后将粉末与添加剂在不锈钢瓶中混合得到混合粉料；

(3)取向成型：在氮气保护下将混合粉料置于封闭的辐射环高磁场压机中，在含氧量为0-500ppm和40mm气隙的场强强度为8000-20000GS的大功率发散性取向磁场中沿圆周进行取向，然后压制成实心圆柱或圆环，退磁后真空封装并进行等静压处理得实心圆柱生坯或圆环生坯；

(4)烧结：将生坯在氮气保护下先剥油然后在1000-1100℃下烧结2-4h，再于850-950℃下进行第一次回火处理1-3h，在450-550℃进行二次回火处理2-4h，得实心圆柱坯件或圆环坯件；

(5)套孔：将烧结后的实心圆柱坯件或圆环坯件根据不同规格进行套孔加工，一次压制出多个辐射环。

现有技术中采用的磁场功率一般为6000-8000GS，沿轴向取向，而本发明中大大提高了磁场功率，采用8000-20000GS的大功率发散性取向磁场沿圆周进行取向，增加了混合粉料的取向度，进而提升了产品的表磁比，提高了产品的性能。再者本发明将大功率磁场取向后的粉料压制成实心圆柱坯件，在后续的烧结中坯件的内外收缩均衡，不会出现如传统薄壁圆环因内外收缩应力带来的开裂现象。最后结合套孔工艺进行加工，可以一次压制出多个不同规格的辐射环，不仅大幅度提高了辐射环的性能，还提高了材料的利用率及加工效率，克服了现有技术中制备辐射环容易出现开裂，一次只能制备一个辐射环的缺陷。经电镀的辐射环具有较强的防锈能力。

作为优选，步骤(1)中所述的熔炼具体为：将钕铁硼磁体原材料混合后装入真空速凝熔炼炉中，抽真空至0-10Pa，开始加温熔炼，待炉内原材料发红时，充入氩气，持续升温至1400℃-1450℃，直至原材料完全融化成合金液，然后精炼合金液10-12min。分段式升温熔炼可以在达到熔炼效果的同时减少能源的消耗，降低成本。精炼可以进一步减少材料中的杂质，提升产品质量。

作为优选，步骤(1)中所述的浇注具体为：将精炼后的合金液浇注成合金甩片，浇注时铜辊的冷却水温度为15-25℃，待合金甩片低于80℃时出炉。抛光后的铜辊可以降低合金甩片的表面粗糙度。

作为优选，步骤(2)中所述的氢碎具体为：将合金甩片放置于氢碎炉中，通入氢气，待产品完全吸氢后，再升温至550-600℃，随后进行5-6小时的脱氢处理，脱氢后的粉料冷却到60℃以下时出炉。