一种用于烧结磁体的急冷合金片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种急冷合金片，具体地涉及一种用于烧结磁体的急冷合金片。
【背景技术】
[0002] 在稀土磁铁的急冷合金制作工序中，处于熔融状态的稀土合金熔液通过中间包浇 铸到匀速转动的铜辊上，随铜辊转动，热量通过铜辊内侧的冷却水排放，熔液快速冷却形成 合金铸片。现有铜辊的结构如下，由铜辊和水套构成，铜辊为内螺旋，并且通过右盖板和左 盖板形成封闭结构，右盖板通过动密封连接件与回水管连接，水套安装在铜辊的内部，水套 的一端开设数个小孔，水套的另一端沿轴向与进水管固定连接，高压循环水通过进水管进 入水套的内部，并通过小孔喷向铜辊的内壁，发生热交换，并沿水套和铜辊之间的间隙进入 回水管，从而实现冷却水的更新和循环。
[0003] 但铜辊具有以下缺陷：稀土合金熔液在铜辊上快速冷却，会残留微量的固态合金 夹杂粘贴在铜辊表面，这样容易导致铜辊表面的光滑度下降，并形成龟裂纹；另外，稀土合 金熔液在铜辊表面的浇铸不均匀，因此，铜辊表面的受热也会不均匀，这样容易导致铜辊表 面不平整。
[0004] 为克服上述问题，中国专利文献：CN102982935A、CN103567432A、CN103817337A 中 揭露在甩带法（SC)工艺中选择使用钼辊（钼轮），但并未说明钼辊的结构与相应的工艺参 数。在300K的温度下，铜的热导率为400W/m · K，而钼的热导率为140. 6W/m · K，两者相差 2. 84倍。因此，稀土合金熔液在铜辊表面可以102K/s~104K/s的冷却速度形成合金铸片， 而在使用钼辊之时，由于钼的热导率远低于铜，因此，为达到与铜辊相当的冷却速度，需要 提高辊的转速，但正如专利文献CN103567432A所揭示的那样，钼轮转速高达21. 5m/s之时， 才能以l〇2K/s~104K/s的冷却速度冷却，但上述的转速对于目前的常规设备来说，是难以 实现的，工业可操作性差。因此，仅仅将冷却辊的材质由铜替换为钼，尚无法产出合格的稀 土合金铸片。
[0005] 另外，由于钼的热导率下降，合金熔液的冷却速度下降，较小的温度梯度不利于柱 状晶的规则生长，因此，钼辊面所生成的是如图3所示的长宽比较小的柱状晶，而无法生成 如图2所示的具有较大长宽比的柱状晶（铜辊面形成的柱状晶），一般认为，长宽比较大的 柱状晶在氢破后，晶体主要沿短轴方向断裂，合金粉末的取向度较好，有利于后续烧结，而 长宽比较小的柱状晶（钼辊面形成的柱状晶）存在一些弯折处，这些部分的晶体断裂后将 影响合金粉末的取向度，对后续烧结不利。
[0006] 另外，在使用钼表面的冷却辊之时，合金熔液的冷却速度有所下降，在冷却辊的线 速度为〇. 5m/s~2m/s之时，仍然可保证迅速降低到包晶反应线以下，此时，γ-Fe相来不及 形成，包晶反应也被抑制，由于a-Fe相是当温度继续降低时由γ-Fe相转变的，γ-Fe相 来不及形成，a -Fe相也不会出现，因此，在图3中仅观察到极少量黑色的a -Fe枝晶形成。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了提供一种用于烧结磁体的急冷合金片，该急冷合金片是将原料合金 熔液在金属钼或者含钼复合材料作为工作面的冷却辊上浇铸形成的，受到温度梯度和W分 布的影响，富钕相呈薄层状均匀分布在主相内部和晶界处。
[0008] 本发明的技术方案如下：
[0009] -种用于烧结磁体的急冷合金片，所述烧结磁体具有R2T14B的主相，其特征在于： 所述急冷合金片是通过将含有〇. 〇〇〇5at%~0. 03at%的W的原料合金熔液在金属钼或者 含钼复合材料作为工作面的冷却辊上浇铸形成的。
[0010] 尽管钼辊面的合金熔液冷却速度较现有铜辊慢，致使柱状晶的生长尺寸较小，但 由于原料合金中含有〇. 〇〇〇5at%~0. 03at%的W，W与主要构成元素的稀土元素、铁、硼的 离子半径及电子构造不同，因此，R2Fe14B主相中几乎不存在W，W在熔融液的冷却过程中，随 着R 2Fe14B主相的析出，向结晶晶界浓缩，受到温度梯度和W分布的影响，富钕相呈薄层状均 匀分布在晶界处，由于富钕相的分布较薄，因此，氢破后产生的超细粉较少，即富钕相被更 多地保留在成品合金粉末中，这对后续烧结是有利的，且由于富钕相分布均匀的特点，可实 现晶体断裂较为均匀，所获得合金粉末的尺寸均一性较好的技术效果。
[0011] 冷却辊的形状如图1中所示。
[0012] 这里的工作面是指冷却辊上与原料合金熔液直接接触的部位。
[0013] 在推荐的实施方式中，所述冷却辊工作面为使用金属钼或含钼复合材料所制成的 工作面。
[0014] 在推荐的实施方式中，所述急冷合金片以102K/s~8X103K/s的冷却速度制得。 钼的热导率远低于铜的热导率，因此，用钼辊面或含钼复合材料的辊面（工作面）制得的急 冷合金片冷却速度较用铜辊制得的急冷合金片冷却速度要低一些，本发明在试验过程中发 现，在将合金熔液的冷却速度控制在l〇 2K/s~8 X 103K/s之时，所得的急冷合金片的富钕相 极为均匀地分布在晶界处，且由于熔液的冷却速度控制在一较低的水平，可避免贴辊面产 生激冷合金，从而获得符合后续工序要求的细粉。这里所述的激冷合金是指合金片上靠近 冷却辊工作面一侧，由于冷却速度过快而形成的颗粒极小的合金，不利于在粉碎过程中产 生粒度均匀的合金粉末。
[0015] 在推荐的实施方式中，所述急冷合金片的平均饶铸厚度为0.1 mm~0. 5_。通过控 制急冷合金片的厚度，进一步改善急冷合金片的金相分布，并最终制得有利后续烧结工序 的粉末。
[0016] 在推荐的实施方式中，在所述急冷合金片的包含法线方向的任意剖面上观察的合 金组织中，柱状晶的长宽比小于10。
[0017] 在推荐的实施方式中，所述冷却辑的线速度为0. 5m/s~2m/s。通过向原料合金溶 液中添加微量W，可在冷却辊的转动速度维持在通常使用的0. 5m/s~2m/s之时，制得富钕 相均匀分布的急冷合金片。且由于所述冷却辊的线速度控制在较低水平，工业可操作性增 加。
[0018] 在推荐的实施方式中，所述的钼复合材料为铜钼复合材料。铜、钼以及部分铜钼复 合材料的导热系数如表1中所示。
[0019] 表1铜、钼以及部分铜钼复合材料的导热系数和热膨胀系数
[0020]
[0022] 从表1可见，铜钼复合材料的热膨胀系数相对于单纯使用铜时的热膨胀系数低， 由此，钼铜复合材料表面的受热不均匀所带来的不良影响降低；再者，铜钼复合材料的导热 系数超过Mo但低于Cu，因此在使用铜钼复合材料制成的冷却辊进行冷却之时，可以同时克 服铜辊由于冷却速度过快产生激冷合金和钼辊冷却速度过慢的不足之处，并可根据产品需 要选择不同导热系数和热膨胀系数的铜钼复合材料使用，制得所需的急冷合金片。
[0023] 此外，铜钼复合材料的加工性能较金属钼的加工性能更佳，可依据生产需求制作 成结构复杂的产品，适用性能更佳。
[0024] 在推荐的实施方式中，所述铜钼复合材料中，铜：钼的重量比为1 :9~9 :1。
[0025] 目前，铜钼复合材料的冷却辊一般选用以下的方式制成：按照铜：钼的重量比为 1 :9~9 :1的比例准备钼粉和铜粉，在球磨机中球磨5~50h，将球磨后的复合粉末在油压 机上等静压压制成型，然后在氢气气氛烧结炉中进行烧结，制得冷却辊。
[0026] 在推荐的实施方式中，所述的含钼复合材料为钨钼合金。
[0027] 在推荐的实施方式中，所述钨钼合金中，钨：钼的重量比为1 :9~9 :1。由于钨钼 合金的性质与铜钼复合材料的性质接近，在此不再予以撰述。
【附图说明】
[0028] 图1为冷却辊。
[0029] 图2为合金熔融液在现有铜冷却辊上浇铸得到的急冷合金片金相图；
[0030] 图3为合金熔融液在现有钼冷却辊上浇铸得到的急冷合金片金相图；
[0031] 图4为实施例二中实施例2的急冷合金片金相图。
【具体实施方式】
[0032] 实施例一
[0033] 在原料配制过程：准备纯度99. 5%的Nd、工业用Fe-B、工业用纯Fe、纯度99. 9% 的Fe-W和纯度99. 5%的Cu、Al、Zr，以原子百分比at%计。
[0034] 为准确控制W的使用配比，该实施例中，所选用的Nd、Fe、Fe