[发明专利]一种改善钕铁硼磁体甩片厚度分布和微观组织结构的方法

说明书

本发明涉及永磁体制备技术领域，公开了一种改善钕铁硼磁体甩片厚度分布和微观组织结构的方法，步骤为：设计坩埚浇铸过程理论出液体积随浇铸角度的变化曲线；根据出液量变化范围对出液体积变化曲线进行分段，得出各出液段对应的浇铸角度段；计算浇铸总时间；根据各角度段之间出液量占总出液量百分比计算出各角度段时间，得到角度‑时间浇铸曲线；对冷却铜辊进行喷砂打磨；对原料进行变功率熔融和精炼；按照浇铸曲线将熔融和精炼后的原料浇注至打磨后的冷却铜辊，旋转得到甩片。本发明通过改变浇铸曲线得到厚度分布一致性好的甩片，并通过改变精炼过程及铜辊打磨方式提高柱状晶比例，细化晶粒，提高生产出的钕铁硼磁体的性能和生产效率。

技术领域

本发明涉及永磁体制备技术领域，尤其是涉及一种改善钕铁硼磁体甩片厚度分布和微观组织结构的方法。

背景技术

烧结钕铁硼永磁材料，因其高剩磁、高矫顽力以及优异的加工性，被广泛应用在电机、VCM、电子通讯、新能源等领域，作为第三代永磁材料，拥有良好的应用前景。熔炼是烧结钕铁硼磁体生产过程中的重要工序，熔炼过程是将经过预处理后的原材料按照比例配料，原料经高温融化成液体后，通过浇注器浇注到冷却铜辊，铜辊进行旋转冷却后得到甩片，使得产品成分均匀，结晶取向度高，组织一致性好，并且避免ɑ-Fe的生成。

而熔炼时均匀的甩片厚度和良好微观组织结构是获得高性能钕铁硼磁体的基础。为了使甩片获得均匀的厚度和良好的微观组织结构，现有技术中采用的方法包括：熔炼过程二次投料，可以提高熔炼效率；使用铝制坩埚进行熔炼，可以提升钕铁硼内禀矫顽力；在铜辊中内置超声波震动装置，使合金液冷却过程中始终处于高频震动状态，进而增加冷却形核点，达到细化晶粒提高柱状晶比例的效果。例如，一种在中国专利文献上公开的“超声波振荡熔炼钕铁硼合金的方法”，其公告号CN109468520A，包括以下步骤：在盛放钕铁硼合金原料的坩埚外围缠绕电磁线圈，电磁线圈通电加热钕铁硼合金原料开始融化时，将第一超声波发生器的振动杆与坩埚轴可旋转连接，直到精炼结束后，得到钕铁硼合金液，再将铜辊的一端与第二超声波发生器的振动杆可旋转连接，以使铜辊在旋转的同时产生振动，将钕铁硼合金液浇铸在铜辊上制成甩片。

但在熔炼过程中二次投料，对炉体极限真空度要求较高，且二次投料增加合金氧含量等不足，对生产出的钕铁硼磁体磁性能提高不明显；使用铝制坩埚进行熔炼，铝的引入对钕铁硼剩磁影响明显，对最终产品性能会造成不可控因素；在铜辊中内置超声波震动装置，合金液处于震动状态会影响整体甩片厚度分布的不均匀，一致性变差，且高频震动会使莫来石中间包边缘冷却层更容易剥离，造成浇铸过程中间包漏液。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中钕铁硼磁体熔炼过程中甩片厚度分布不均匀，且没有可以有效改善甩片微观组织结构的方法，生产出的钕铁硼磁体的磁性能无法满足日益提高的使用要求的问题，提供一种改善钕铁硼磁体甩片厚度分布和微观组织结构的方法，通过改变浇铸曲线与匹配合理铜辊转速得到厚度分布一致性好的甩片，并通过改变精炼过程及铜辊打磨方式优化合金液结晶过程，提高柱状晶比例，细化晶粒，提高生产出的钕铁硼磁体的性能和生产效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种改善钕铁硼磁体甩片厚度分布和微观组织结构的方法，包括如下步骤：

(1)根据熔炼炉坩埚尺寸和浇铸角度θ计算熔融原料的出液体积V，得到坩埚浇铸过程理论出液体积随浇铸角度的变化曲线；

(2)根据出液量变化范围对出液体积变化曲线进行分段，得出各出液段对应的浇铸角度段；

(3)根据浇铸设备尺寸及甩片性质计算浇铸总时间T；

(4)根据步骤(2)各角度段之间出液量占总出液量百分比将浇铸总时间进行等比例分配，计算出各角度段时间，得到角度-时间浇铸曲线；

(5)对冷却铜辊进行喷砂打磨；

(6)对原料进行变功率熔融和精炼；