一种防止钕铁硼烧结磁体变形的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种防止钕铁硼烧结磁体变形的制备方法，属于稀土永磁材料领域。其特征在于：在制备烧结钕铁硼永磁材料的“磁场取向与压型”阶段，将钕铁硼粉末颗粒倒入底端开有圆形凹槽的模具中，且粉末倒满型腔后，顶部粉末无需刮平，保持其自然注型状态，进而直接取向压型获得坯体，随后进行等静压、烧结致密化并回火热处理得到磁体。本发明的优点在于，既避免了刮具粘粉导致刮粉时表面不均匀，又可使坯体芯部产生一定的应力，与压型过程中粉末与模具内壁摩擦而导致的坯体外部应力相抵消，避免钕铁硼坯体密度不均匀及出现裂纹，避免烧结后磁体翘角、凹凸等变形。
【专利说明】
一种防止钕铁硼烧结磁体变形的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于稀土永磁材料领域，特别涉及一种防止钕铁硼烧结磁体变形的制备方法。
【背景技术】
[0002]被誉为“磁王”的烧结钕铁硼永磁材料已成为电力、电讯、汽车、计算机、生物医学及家用电器等领域的核心功能材料。烧结钕铁硼的制作工艺流程一般包括配料、熔炼、氢爆、制粉、取向与压型、烧结、回火及后加工。其中，压型的目的是在外加压力的作用下，使微米级的粉末成为具有预定的几何形状、尺寸、密度的半成品。传统的压型过程，当钕铁硼粉末注满模具型腔时，会用刮具将粉末与模具端口刮平，但由于刮具易粘粉末颗粒，很难将粉末颗粒刮均匀，刮粉过程繁琐且刮粉效果水平因人而异，这势必会成为生产过程中的不稳定因素。
[0003]由于在压型过程中，随着压制深度的增加，模具内壁与粉末之间的摩擦力呈指数递增，导致钕铁硼生坯外层产生一定的应力，而内层应力变化相对较小，并由于粉末相对运动等因素，压制成型的钕铁硼生坯的内外层之间会存在应力差，并伴随有密度分布不均匀，易使钕铁硼生坯出现裂纹，且在随后的烧结、回火等工艺阶段，由于收缩或应力释放等效应，使得坯体产生翘角、凹凸等变形。
[0004]因此，如何进一步优化取向与压型的工艺方法，简化繁琐工艺路线，以使其坯体应力分布和密度分布均匀，避免烧结钕铁硼产生裂纹、翘角、凹凸等变形，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明目的是为了解决现有钕铁硼粉取向与压型技术中，由于刮具粘粉且易受人为因素影响，粉末注满模具型腔后难以刮平，且压型过程中坯体外层与模具内壁产生摩擦应力，从而使坯体内外产生应力差以及密度分布不均匀，最终导致烧结钕铁硼产生裂纹、翘角、凹凸等变形的问题。
[0006]—种防止钕铁硼烧结磁体变形的制备方法，其特征在于:在制备烧结钕铁硼永磁材料的“磁场取向与压型”阶段，将钕铁硼粉末颗粒倒入底端开有均匀圆形凹槽的模具中，且粉末倒满型腔后，顶部粉末无需刮平，保持其自然注型状态即沙漏沙峰形态，进而直接取向压型获得坯体，最后进行等静压、烧结致密化并回火热处理得到磁体。
[0007]具体工艺步骤为:
[0008]I).将粒径为3-5微米的钕铁硼粉末颗粒倒入底端开有均匀圆形凹槽的模具中，注满模具型腔且保持自然注型状态，如附图1;
[0009]2).将装有粉料的模具在1.5-2.0T的磁场中充分取向并压型，获得初坯；
[0010]3).将初坯用塑料膜真空封装，随后放入液压装置中进行等静压，得到压坯；
[0011]4).低氧环境下剥去坯体上的塑料膜，在1050 — 1150 °C下高真空烧结2 — 5h;
[0012]5).烧结后的磁体在850 — 950 °C和450 — 600 °C分别高真空回火2 — 4h，得到最终磁体。
[0013]进一步，所述的底端开有均匀圆形凹槽的模具，圆形凹槽最大直径长度为模具底边最短边长的0.3-1.0倍，凹槽最大深度为凹槽最大直径长度的0.1-0.3倍。
[0014]本发明中，模具底端开有均匀圆形凹槽，且注粉后顶部不刮平，既避免了刮具粘粉导致刮粉不均匀，还可使压型过程中坯体芯部产生一定的应力，与压型过程中粉末与模具内壁摩擦而导致的坯体外部应力相抵消，避免钕铁硼坯体密度不均匀性及出现裂纹，避免烧结后磁体出现翘角、凹凸等变形。
[0015]本发明的优点在于:不仅省去了刮粉的工艺步骤，而且漫出的粉末使坯体芯部产生的应力，与粉末与模具内壁摩擦产生的应力相抵消，避免钕铁硼坯体密度不均匀性及出现裂纹，避免烧结后磁体出现翘角、凹凸等变形。
【附图说明】
[0016]图1取向压型模具及粉末注型状态示意图
【具体实施方式】
[0017]实施例1:
[0018]将粒径为3.5μπι、成分为Nd29.5Fe69.1Ga0.2Nb0.2B1.0的钕铁硼粉末颗粒，倒入底端开有均勾圆形凹槽的模具中(规则长方体部分8cm X 8cm X 3cm，圆形凹槽位于底面中心且最大直径为Φ 5cm，凹槽最大深度为0.5cm)，注满模具型腔后保持自然注型状态;在1.8T的磁场下取向并压型得到初坯;将初坯用塑料膜真空封装，随后放入液压装置中进行冷等静压;剥去坯体上的塑料膜，并将坯体在1080 0C下高真空烧结3h;将烧结磁体在900 0C和500°C分别高真空回火2h;得到的烧结钕铁硼永磁材料，保持规则长方体形状，无凹凸或翘角现象。
[0019]实施例2:
[0020]将粒径为3.Ομπι、成分为(NdPr)30.0Fe68.9Cu0.2Zr0.2B1.0的钕铁硼粉末颗粒倒入底端开有均勾圆形凹槽的模具中(规则长方体部分1cm X 1cm X 5cm，圆形凹槽位于底面中心且最大直径为Φ 6cm，凹槽最大深度为1.0cm)，注满模具型腔后保持自然注型状态;在1.8T的磁场下取向并压型得到初坯;将初坯用塑料膜真空封装，随后放入液压装置中进行冷等静压；剥去坯体上的塑料膜，并将坯体在1080°C下高真空烧结3h;将烧结磁体在900°C和500°C分别高真空回火2h;得到的烧结钕铁硼永磁材料，保持规则长方体形状，无凹凸或翘角现象。
【主权项】
1.一种防止钕铁硼烧结磁体变形的制备方法，其特征在于:在制备烧结钕铁硼永磁材料的“磁场取向与压型”阶段，将钕铁硼粉末颗粒倒入底端开有均匀圆形凹槽的模具中，且粉末倒满型腔后，顶部粉末无需刮平，保持其自然注型即“沙漏沙峰”形状，取向压型获得坯体，最后进行等静压、烧结致密化并回火热处理得到磁体。2.如权利要求1所述一种防止钕铁硼烧结磁体变形的制备方法，其特征在于:具体工艺步骤为: 1).将粒径为3-5微米的钕铁硼粉末颗粒倒入底端开有均匀圆形凹槽的模具中，注满模具型腔且保持自然注型状态； 2).将装有粉料的模具在1.5-2.0T的磁场中充分取向并压型，获得初坯； 3).将初坯用塑料膜真空封装，随后放入液压装置中进行等静压，得到压坯； 4).低氧环境下剥去坯体上的塑料膜，在1050—1150 °C下高真空烧结2 — 5h; 5).烧结后的磁体在850-950 0C和450 — 600 °C分别高真空回火2 — 4h，得到最终磁体。3.如权利要求1或2所述一种防止钕铁硼烧结磁体变形的制备方法，其特征在于:所述的底端开有均匀圆形凹槽的模具，圆形凹槽最大直径长度为模具底边最短边长的0.3-1.0倍，凹槽最大深度为凹槽最大直径长度的0.1-0.3倍。
【文档编号】B22F3/04GK106041062SQ201610391132
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】高学绪, 曹帅, 包小倩, 李纪恒
【申请人】北京科技大学