一种钕铁硼稀土永磁体的烧结方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种钕铁硼稀土永磁体的烧结方法，所述的烧结是在连续真空烧结炉进行，装有成型后的磁块的料盒装在料架上，在传动装置的带动下，料架依次进入连续真空烧结炉的准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室进行预热脱去有机杂质，进而加热脱氢脱气、预烧结、烧结、时效和冷却，本发明还公开了连续真空烧结设备。
【专利说明】一种钕铁硼稀土永磁体的烧结方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明属于永磁器件领域，特别是涉及一种钕铁硼稀土永磁体的烧结方法和设备。
【背景技术】
[0002]钕铁硼稀土永磁材料，以其优良的磁性能得到越来越多的应用，被广泛用于医疗的核磁共振成像，计算机硬盘驱动器，音响、手机等；随着节能和低碳经济的要求，钕铁硼稀土永磁材料又开始在汽车零部件、家用电器、节能和控制电机、混合动力汽车，风力发电等领域应用。
[0003]1982年日本住友特殊金属公司首先公开了钕铁硼稀土永磁材料的日本专利1，622，492和2，137，496，随即申请了美国专利和欧洲专利，公布了钕铁硼稀土永磁材料的特性、成分和制造方法，确认了主相:Nd2Fel4B相，晶界相:富Nd相、富B相和稀土氧化物杂质。
[0004]2007年4月I日日本日立金属与日本住友金属合并，并且继承了住友金属的钕铁硼稀土永磁体的专利许可的权利与义务。2012年8月17日，日立金属为了向美国国际贸易委员会(ITC)提出诉讼，提出其拥有在美国申请的US6, 461，565 ；US6, 491，765 ；US6，537，385 ；US 6，527，874 专利。
[0005]专利CN1187152C公开的是用于稀土永磁烧结的烧结箱，专利CN1240088C公开的是制备稀土烧结磁体的方法。
【发明内容】
[0006]现有技术在提高磁性能和降低成本存在不足，为此，本发明找到一种新的制造方法和设备。
[0007]随着钕铁硼稀土永磁材料的应用市场的扩大，稀土资源短缺的问题越来越严重，尤其在电子元器件、节能和控制电机、汽车零部件、新能源汽车、风力发电等领域的应用，需要更多的重稀土以提高矫顽力。因此，如何减少稀土的使用，尤其是重稀土的使用，是摆在我们面前的重要课题。经过探索，我们发现了一种高性能钕铁硼稀土永磁器件制造方法。
[0008]本发明通过以下技术方案实现:
一种钕铁硼稀土永磁体的烧结方法，所述的烧结是在连续真空烧结炉进行，装有成型后的磁块的料盒装在料架上，在传动装置的带动下，料架依次进入连续真空烧结炉的准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室进行预热脱去有机杂质，进而加热脱氢脱气、预烧结、烧结、时效和冷却，各室之间用阀门隔离。
[0009]所述的预热脱去有机杂质温度范围在200-400°C，加热脱氢脱气温度范围在400-800°C，预烧结温度范围在900-1025 °C，预烧结真空度在，烧结温度范围在1025-1080°C，烧结真空度在，时效温度范围在800-950°C，时效后送入冷却室用气体快冷。
[0010]所述的预热脱去有机杂质温度范围在200_400°C，加热脱氢脱气温度范围在600-800°C，预烧结温度范围在900-1000°C，烧结温度范围在1050_1070°C，时效温度范围在900-950°C，时效后送入冷却室用气体快冷。
[0011 ] 所述的预烧结真空度高于5Pa，烧结真空度在5 X KT1Pa至5 X 10_3Pa范围内。
[0012]所述的预烧结真空度高于50Pa，烧结真空度在50Pa至5Pa范围内，烧结时充入氩气。
[0013]所述的料架在进入连续真空烧结炉的准备室前先进入装料室，等静压后的磁块在装料室内去掉包装，装入料盒，再把料盒装在料架上，之后在传动装置驱动下，通过阀门把料架送入准备室。
[0014]一种钕铁硼稀土永磁体连续真空烧结设备，所述的连续真空烧结炉由准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室组成，各室间通过阀门连接，都设置有传动装置；所述的准备室内设置有加热器，准备室通过过滤器与真空机组相连，真空机组包含罗茨真空泵、机械真空泵和阀门，过滤器内设置有冷阱，冷阱温度低于-10°c ;所述的预热脱脂室内设置有加热器、金属隔热屏，预热脱脂室通过过滤器与真空机组相连，真空机组包含罗茨真空泵、机械真空泵和阀门，过滤器内设置有冷阱，冷阱温度低于-10°c。；所述的第一脱气室和第二脱气室内设置有加热器、保温屏，第一脱气室和第二脱气室与真空机组相连，真空机组包含扩散泵、罗茨真空泵、机械真空泵和阀门；所述的预烧结室、烧结室和时效室内设置有加热器、保温屏，预烧结室、烧结室和时效室与真空机组相连，真空机组包含扩散泵、罗茨真空泵、机械真空泵和阀门；所述的冷却室内设置有换热器和冷却风扇和，冷却室与真空机组相连，，真空机组包含罗茨真空泵、机械真空泵和阀门，冷却室还与充气系统相连，充气系统用于充入冷却气体，冷却气体为IS气或氮气。
[0015]所述的准备室内设置有加热器，加热温度最高300°C，所述的预热脱脂室内设置有加热器、金属隔热屏，加热温度最高500°c，所述的第一脱气室和第二脱气室内设置有加热器、保温屏，加热温度最高800°C，所述的预烧结室、烧结室和时效室内设置有加热器、保温屏，加热温度最高1100°C。
[0016]所述的连续真空烧结炉在准备室前设置有装料室，装料室通过阀门与准备室相连，装料室上设置传动装置和有手套。
[0017]所述的传动装置或者包含滚轴，滚筒在料架的下方，第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室和时效室的滚轴由碳纤维复合材料制成，滚轴设置在保温屏内。
[0018]一种真空时效炉，其特征在于:所述的真空时效炉为具有预热室、加热室和冷却室的三室真空炉，室间设置有气动阀门；预热室装有加热器、滚轮和料叉，加热温度最高300°C，料筐从炉外通过滚轮送入预热室，预热后再用料叉送入加热室；加热室设置有加热器、隔热屏和炉床，料架放置在炉床上加热，最高解热温度900°C ;冷却室设置有料叉、滚轮、换热器和风扇，料架加热后由冷却室的料叉从加热室的炉床上取出放到冷却室的滚轮上，冷却后由滚轮从冷却室滚出。
[0019]所述的真空时效炉的加热室设置有分压系统，分压压力范围为:40，000-70，OOOPa0
[0020]一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，首先将原料熔化制成速凝合金片，接着进行氢破碎、气流磨制粉和磁场成型，成型后在氮气保护下将磁块送入连续真空烧结炉进行烧结，在传动装置的带动下，装有磁块的料架依次进入连续真空烧结炉的准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室进行预热脱去有机杂质，进而加热脱氢脱气、预烧结、烧结、时效和冷却，冷却后从连续真空烧结炉中取出再送入到真空时效炉中进行二次时效，二次时效温度450-650°C，二次时效后快冷，制成烧结钕铁硼稀土永磁体，烧结钕铁硼稀土永磁体再经过机械加工和表面处理制成钕铁硼稀土永磁器件。
[0021]所述的烧结，抽真空后开始加热，先在200-500 V保温2-6小时，接着在400-1000 V升温和保温5-12小时，在900-1025 V保温2_8小时预烧结，然后在1025-1080°C保温2-8小时进行烧结，烧结后进行800_950°C的一次时效和450_650°C的二次时效，二次时效后快冷。
[0022]所述的再送入到真空时效炉中进行二次时效，先将料架放到真空时效炉前的炉台的滚筒上，打开炉门将料架传送到预热室预热，预热温度200-300°C，预热后通过预热室内的料叉将料架送入到加热室加热，加热温度450-650°C，加热后通过冷却室内的料叉将加热后的料架取回到冷却室气冷，冷却气体用氩气或氮气。
[0023]所述的将原料熔炼成合金制成速凝合金片，首先将R-Fe-B-M原料在真空条件下加热到500°C以上，之后充入氩气继续加热将R-Fe-B-M原料熔化并精炼成熔融合金，在此过程中加入T2O3氧化物微粉，之后将熔融的合金液通过中间包浇铸到带水冷却的旋转辊上，形成合金片；
其中R代表包含Nd的稀土元素中的一种以上；
M代表元素Al、Co、Nb、Ga、Zr、Cu、V、T1、Cr、N1、Hf元素中的一种或多种；
T2O3 代表氧化物 Dy2O3' Tb2O3' Ho2O3' Y2O3> Al2O3' Ti2O3 中的一种或一种以上；
所述的T2O3氧化物微粉的加入量:0 ( T2O3 ( 2% ；
优选的T2O3氧化物微粉的加入量:0 < T2O3 ( 0.8% ；
优选的T2O3氧化物微粉为Al2O3和Dy2O3中的一种以上；
进一步优选的T2O3氧化物微粉为Al2O3 ；
再进一步优选的T2O3氧化物微粉为Dy2O3 ；
所述的将原料熔炼成合金制成速凝合金片，先将R-Fe-B-M原料和T2O3氧化物微粉在真空条件下加热到500°C以上，之后充入氩气继续加热将R-Fe-B-M原料熔化成合金，精炼后将熔融的合金液通过中间包浇铸到带水冷却的旋转辊上，熔融合金经过旋转辊冷却后形成合金片。
[0024]所述的对合金片进行氢破碎首先将前序的合金片装入旋转滚筒内，抽真空后充入氢气让合金吸氢，控制合金吸氢温度在20-30(TC，然后旋转滚筒并进行加热和抽真空脱氢，脱氢保温温度500-900°C，保温时间3-15小时，保温结束后停止加热、撤离加热炉对滚筒冷却，并继续旋转滚筒和抽真空，温度低于500°C，对滚筒喷水冷却。
[0025]所述的对合金片进行氢破碎采用连续氢碎设备，装有稀土永磁合金片的料筐，在传动装置的驱动下顺序通过连续氢碎设备的吸氢室、加热脱氢室、冷却室，通过出料阀进入出料室，氢碎后的合金片从料筐导出，落入出料室下部的储料罐，在氮气保护下将储料罐封装，料筐从出料室的出料门移出，重新装料后循环运行；所述的吸氢室的吸氢温度50-3500C，所述的加热脱氢室一个以上，脱氢温度600-900°C，所述的冷却室一个以上。
[0026]所述的连续氢碎设备具有两个加热脱氢室，料筐依次在两个加热脱氢室停留，在单个加热脱氢室的停留时间在2-6小时；所述的连续氢破设备具有两个冷却室，料筐依次在两个冷却室停留，在单个冷却室的停留时间在2-6小时。
[0027]所述的加热脱氢结束前充入定量的氢气。
[0028]所述的将储料罐放到混料机进行前混料前将润滑剂或防氧化剂加入储料罐。
[0029]所述的将储料罐放到混料机进行前混料前将T2O3氧化物微粉加入储料罐。
[0030]所述的气流磨制粉前将氢破碎后的合金片加入到混料机进行前混料，前混料时加入防氧化剂和润滑剂一种以上。
[0031]所述的气流磨制粉前将氢破碎后的合金片加入到混料机进行前混料，前混料时加入氧化物微粉一种以上。
[0032]所述的气流磨制粉前将氢破碎后的合金片加入到混料机进行前混料，前混料时加入T2O3氧化物微粉为YA、Al2O3和Dy2O3中的一种以上。
[0033]所述的气流磨制粉前将氢破碎后的合金片加入到混料机进行前混料，前混料时加入T2O3氧化物微粉为Y2O3。
[0034]所述的气流磨制粉前将氢破碎后的合金片加入到混料机进行前混料，前混料时加入T2O3氧化物微粉为Al2O3。
[0035]所述的气流磨制粉前将氢破碎后的合金片加入到混料机进行前混料，前混料时加入T2O3氧化物微粉为Dy2O3。
[0036]所述的气流磨制粉，采用氮气保护气流磨制粉，首先将混料后的氢破碎粉末装入加料器的料斗，通过加料器将粉末加入到磨室，利用喷嘴喷射的高速气流进行磨削，磨削后的粉末随气流进入离心式分选轮选粉，未达到制粉粒度的粗粉在离心力的作用下返回到磨室继续磨削，达到粒度的细粉通过分选轮分选后进入旋风收集器收集，少量的细粉会随着旋风收集器排气管的气流排出，再进入后旋风收集器收集，后旋风收集器排出的气体经过压缩机压缩和冷却机冷却后再进入到喷嘴的进气管，氮气循环使用。
[0037]所述的进入旋风收集器收集的粉末通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，进入后旋风收集器收集的粉末也通过交替开关的阀门收集在旋风收集器下部的混粉机中，粉末在混粉机中混合后装入收料罐。
[0038]所述的旋风收集器收集的粉末和后旋风收集器收集的粉末通过收料器导入收料罐中。
[0039]所述的进入后旋风收集器收集的粉末通过并联的2-6个的后旋风收集器收集。
[0040]所述的进入后旋风收集器收集的粉末通过并联的4个的后旋风收集器收集。
[0041]所述的气流磨制粉后送入到混料机上进行后混料，后混料后的粉末平均粒度
1.6-2.9 μ mD
[0042]所述的气流磨制粉后送入到混料机上进行后混料，后混料后的粉末平均粒度
2.1-2.8 μ m。
[0043]所述的磁场成型方法，将前序的钕铁硼稀土永磁合金粉末在氮气保护下装入氮气保护密封磁场压机，在氮气保护下在密封磁场压机内将称重的料放入组装后的模具模腔，之后将上压头装入模腔，接着将模具送入电磁铁的取向空间，在取向磁场区间对模具内的合金粉末加压和保压，然后对磁块退磁，退磁后液压缸复位，之后将模具拉回到装粉位置，打开模具将磁块取出用塑料或胶套将磁块包装，然后再将模具组装，循环操作，包装后的磁块放入料盘批量从密封磁场压机取出，送入等静压机进行等静压。
[0044]所述的半自动磁场成型，首先将装有钕铁硼稀土永磁合金粉末的料罐与氮气保护取向磁场自动压机的进料口对接，对接后将料罐与半自动压机的进料口阀门之间的空气排出后，打开进料阀门将料罐中的粉料导入称料器的料斗，称重后将粉料自动送入模具的模腔内，送粉装置离开后将压机上压缸下移，进入模腔后对粉末充磁取向，在磁场下对粉末加压成型，之后对成型的磁块退磁和将磁块从模腔中顶出，然后将磁块取出放入氮气保护取向磁场自动压机内的料台，通过手套用塑料或胶套将磁块包装，包装好的磁块放入料盘批量取出，送入等静压机进行等静压。
[0045]所述的等静压是将包装好的磁块置于等静压机有一个高压腔体内，腔体内剩余空间用液压油充满，密封后对腔体内液压油加压，加压最高压力范围150-300MPa，泄压后将磁块取出。
[0046]所述的等静压机有两个高压腔体，一个腔体套在另一个腔体的外侧，形成一个内腔体和一个外腔体，带有包装的磁块装入等静压机的内腔体内，内腔体内剩余空间充满液体介质，等静压机的外腔体充有液压油，与产生高压的装置相连，外腔体的液压油压力通过与内腔体之间的隔套传递给内腔体，内腔体也随之产生高压，内腔体的压力范围150-300MPa。
[0047]所述的自动磁场成型方法，首先将装有钕铁硼稀土永磁合金粉末的料罐与氮气保护取向磁场自动压机的进料口对接，对接后将料罐与自动压机的进料口阀门之间的空气排出后，打开进料阀门将料罐中的粉料导入称料器的料斗，称重后将粉料自动送入模具的模腔内，送粉装置离开后将压机上压缸下移，进入模腔后对粉末充磁取向，然后对粉末加压成型，之后对成型的磁块退磁和将磁块从模腔中顶出，然后将磁块取出放入氮气保护取向磁场自动压机内的料盒，料盒装满后将料盒盖上盖，再将料盒放到料盘上，料盘装满后，打开氮气保护密封磁场自动压机的出料阀门将装满料盒的料盘在氮气保护下传送至传送密封箱，然后在氮气保护下将传送密封箱与真空烧结炉的保护进料箱对接，将装满料盒的料盘送入真空烧结炉的保护进料箱。
[0048]所述的氮气保护密封磁场压机的电磁铁极柱和磁场线圈通有冷却介质，冷却介质为水、油或制冷剂，成型时由电磁铁极柱和磁场线圈构成的放置模具的空间温度低于25°C。
[0049]所述的冷却介质为水、油或制冷剂，成型时由电磁铁极柱和磁场线圈构成的放置模具的空间温度低于5°C高于-10°C。所述的对粉末加压成型，成型压力范围100-300MPa。
[0050]所述的钕铁硼永磁体由主相和晶界相组成，主相具有R2 (Fe, Co) 14B结构，其中主相从外缘向内1/3范围内的重稀土 HR含量高于主相中心处的重稀土 HR含量，晶界相中存在钕的氧化物微粒，R代表包含Nd的稀土元素一种以上，HR代表Dy、Tb、Ho、Y稀土元素中的一种以上。
[0051]所述的钕铁硼永磁体的金相结构具有在R2 (Fe1^xCox) 14B晶粒的周围包围着重稀土含量高于 R2 (Fei_xC0x)14B 相的 ZR2 (Fei_xCox) 14B 相的金相结构，ZR2 (Fei_xCox) 14B 相和R2 (Fei_xC0x)14B之间无晶界相，ZR2 (Fei_xCox) 14B相之间通过晶界相连接；文中ZR表示在晶相中重稀土含量高于平均稀土含量中的重稀土的含量的相的稀土 ；0 ≤ X ≤0.5。
[0052] 所述的钕铁硼永磁体的金相结构中的两个以上ZR2 (Fe1^xCox) 14B相晶粒的交界处的晶界相中存在钕的氧化物微粒，晶界中的氧含量高于主相中的氧含量。[0053]所述的烧结钕铁硼永磁体的制造方法制造的烧结钕铁硼永磁体的晶粒尺寸5-15 μ m, 5-9 μ m。
[0054]烧结时当温度大于500°C后，富R相开始逐渐融化，当温度大于800°C后，融化的动能加大，磁块逐渐合金化，本发明的显著特点是在合金化的同时，发生稀土扩散和置换反应，分布在R2 (Fe1^xCox)14B相周围的HR元素和T2O3氧化物微粉中的HR元素与R2 (Fe1^xCox)14B相外围的Nd发生置换，随着反应的时间的加长，越来越多的Nd被HR取代，形成HR含量较高的 ZR2 (Fe1^xCox)14B 相，ZR2 (Fe1^xCox)14B 相包围在 R2 (Fe1^xCox)14B 相的外围，形成 ZR2(Fe1^xCox) 14B相包围R2 (Fe1^xCox) 14B相的新结构主相；Nd进入晶界后优先与O结合，形成微小的Nd2O3微粒，Nd2O3颗粒在晶界中有效抑制R2Fe14B相的长大，尤其是Nd2O3颗粒位于两个以上晶粒的交界处时，有效抑制晶粒的融合，限制晶粒的异常长大，明显提高了磁体的矫顽力，因此本发明的一个显著特点是在两个以上晶粒的晶界交汇处存在Nd2O3颗粒。
【专利附图】
【附图说明】
[0055]图1为本发明的连续烧结设备原理示意主视图。
[0056]图2为本发明的连续烧结设备原理示意俯视图。
[0057]图中:1、进料阀；2、准备室；4、预热脱脂室；6、第一脱气室；8、第二脱气室；10、预烧结室；12、烧结室；14、时效室；16、冷却室；17、出料门；3、5、7、9、11、13、15为室间阀；18、换热器；19、冷却风扇;20、23、26、29、32、35、38、41 为滚轴;24、27、30、33、36、39、42 为加热器;25、28、31、34、37 为保温屏；40、金属隔热屏;21、22、43、44、45、46、47 为料架。
[0058]如图中所示，一种钕铁硼稀土永磁体连续真空烧结设备，由进料阀1、准备室2、预热脱脂室4、第一脱气室 6、第二脱气室8、预烧结室10、烧结室12、时效室14、冷却室16和出料门17组成，各室间通过阀门连接，序号3、5、7、9、11、13、15为室间阀，各室都设置有传动装置，传动装置带动滚轴转动，序号20、23、26、29、32、35、38、41分别为各室的滚轴；所述的准备室2内设置有加热器42，准备室2通过过滤器与真空机组相连，真空机组包含罗茨真空泵、机械真空泵和阀门，过滤器内设置有冷阱，冷阱温度低于-1o°c;所述的预热脱脂室4内设置有加热器39、金属隔热屏40，预热脱脂室4通过过滤器与真空机组相连，真空机组包含罗茨真空泵、机械真空泵和阀门，过滤器内设置有冷阱，冷阱温度低于-1o°c。；所述的第一脱气室6内设置有加热器36、保温屏37,第一脱气室6与真空机组相连,真空机组包含扩散泵、罗茨真空泵、机械真空泵和阀门；所述的第二脱气室8内设置有加热器33、保温屏34，第二脱气室8与真空机组相连，真空机组包含扩散泵、罗茨真空泵、机械真空泵和阀门；所述的预烧结室10内设置有加热器30、保温屏31，预烧结室10与真空机组相连，真空机组包含扩散泵、罗茨真空泵、机械真空泵和阀门；所述的烧结室12内设置有加热器27、保温屏28，烧结室12与真空机组相连，真空机组包含扩散泵、罗茨真空泵、机械真空泵和阀门；所述的时效室14内设置有加热器24、保温屏25，时效室14与真空机组相连，真空机组包含扩散泵、罗茨真空泵、机械真空泵和阀门；所述的冷却室16内设置有换热器18和冷却风扇19，冷却室16与真空机组相连，真空机组包含罗茨真空泵、机械真空泵和阀门，冷却室还与充气系统相连，充气系统用于充入冷却气体，冷却气体为IS气或氮气；序号21、22、43、44、45、46、47 为料架。【具体实施方式】
[0059]下面通过实施例的对比进一步说明本发明的显著效果。
[0060]实施例1
按成分N (I3ciDy1Coh2Cuai B α9Α1αι Fe^选取合金600Kg加热熔化,加入氧化物Dy2O3微粉，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却形成合金片；使用连续真空氢碎炉氢碎，先把前序的R-Fe-B-M合金片装入吊着的料筐，顺序送入连续氢碎炉的吸氢室、加热脱氢室、冷却室分别进行吸氢、加热脱氢和冷却，然后在保护气氛下将氢碎后的合金装入储料罐，氢破碎后进行混料，混料后采用本发明具有2个后旋风收集器的氮气保护气流磨进行气流磨制粉，气流磨气氛氧含量0-50ppm，旋风收集到的粉末和后旋风收集器收集的细粉收集在收料罐，在氮气保护下用混料机混料后送到氮气保护密封磁场压机成型，保护箱内的氧含量小于190ppm,取向磁场强度1.8T,模腔内温度小于3°C,磁块尺寸62X52X42mm,取向方向为42尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，等静压压力150-180MPa，之后进行烧结和时效，所述的烧结是在连续真空烧结炉进行，装有成型后的磁块的料盒装在料架上，在传动装置的带动下，料架依次进入连续真空烧结炉的准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室进行预热脱去有机杂质，进而加热 脱氢脱气、预烧结、烧结、时效和冷却；之后将料架从烧结炉取出再送入本发明的真空时效炉进行二次时效，制成烧结钕铁硼永磁体；之后取出进行机械加工，加工成方片50X30X20 mm,经过电镀后制成稀土永磁器件；测试结果列入表一。
[0061]实施例2
按成分N Cl3ciDy1Coh2Cuai B α9Α1α i Fe选取合金600Kg加热熔化，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却形成合金片；使用真空氢碎炉氢碎，氢破碎后进行混料，混料时加入氧化物Y2O3微粉和润滑剂，混料后采用本发明具有3个后旋风收集器的氮气保护气流磨进行气流磨制粉，气流磨气氛氧含量0-40ppm，旋风收集到的粉末和后旋风收集器收集的细粉收集在收料罐，在氮气保护下用混料机混料后送到氮气保护密封磁场半自动压机成型，保护箱内的氧含量小于150ppm,取向磁场强度1.5T,模腔内温度小于4°C,磁块尺寸62 X 52 X 42mm,取向方向为42尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，等静压压力185-195MPa之后进行烧结和时效，所述的烧结是在连续真空烧结炉进行，装有成型后的磁块的料盒装在料架上，在传动装置的带动下，料架依次进入连续真空烧结炉的准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室进行预热脱去有机杂质，进而加热脱氢脱气、预烧结、烧结、时效和冷却；之后将料架从烧结炉取出再送入本发明的真空时效炉进行二次时效，制成烧结钕铁硼永磁体；之后取出进行机械加工，加工成方片50X30X20 mm，经过电镀后制成稀土永磁器件；测试结果列入表一。
[0062]实施例3
按成分N Cl3ciDy1Coh2Cuai B α9Α1α i Fe选取合金600Kg加热熔化，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却形成合金片；使用真空氢碎炉氢碎，氢破碎后进行混料，混料时加入氧化物Al2O3微粉，混料后采用本发明具有4个后旋风收集器的氮气保护气流磨进行气流磨制粉，气流磨气氛氧含量0-20ppm，旋风收集到的粉末和后旋风收集器收集的细粉收集在收料罐，在氮气保护下用混料机混料后送到氮气保护密封磁场自动压机成型，磁块尺寸62 X 52 X 42mm,取向方向为42尺寸方向，成形后进行烧结和时效，所述的烧结是在连续真空烧结炉进行，装有成型后的磁块的料盒装在料架上，在传动装置的带动下，料架依次进入连续真空烧结炉的准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室进行预热脱去有机杂质，进而加热脱氢脱气、预烧结、烧结、时效和冷却；之后将料架从烧结炉取出再送入本发明的真空时效炉进行二次时效，制成烧结钕铁硼永磁体；之后取出进行机械加工，加工成方片50X30X20 mm，经过电镀后制成稀土永磁器件；测试结果列入表一。
[0063]实施例4
按成分N Cl3ciDy1Coh2Cuai B ^9Alai Fe ^选取合金600Kg加热熔化，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却形成合金片；使用真空氢碎炉氢碎，氢破碎后进行混料，混料时加入氧化物Dy2O3微粉，混料后采用本发明具有5个后旋风收集器的氮气保护气流磨进行气流磨制粉，气流磨气氛氧含量0-18ppm，旋风收集到的粉末和后旋风收集器收集的细粉收集在收料罐，在氮气保护下用混料机混料后送到氮气保护密封磁场压机成型，保护箱内的氧含量0-90ppm，取向磁场强度1.9T，模腔内温度0_25°C，磁块尺寸62X52X42mm,取向方向为42尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，等静压压力240-300MPa之后进行烧结和时效，所述的烧结是在连续真空烧结炉进行，装有成型后的磁块的料盒装在料架上，在传动装置的带动下，料架依次进入连续真空烧结炉的准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室进行预热脱去有机杂质，进而加热脱氢脱气、预烧结、烧结、时效和冷却，之后将料架从烧结炉取出再送入本发明的真空时效炉进行二次时效，制成烧结钕铁硼永磁体；之后取出进行机械加工，加工成方片50X30X20 mm,经过电镀后制成稀土永磁器件；测试结果列入表一。
[0064]实施例5
按成分N Cl3ciDy1 Coh2Cuai B ^9Alai Fe ^选取合金600Kg加热熔化，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却形成合金片；使用真空氢碎炉氢碎，氢破碎后采用本发明具有6个后旋风收集器的氮气保护气流磨进行气流磨制粉，气流磨气氛氧含量0-20ppm，旋风收集到的粉末和后旋风收集器收集的细粉收集在收料罐，在氮气保护下用混料机混料后送到氮气保护密封磁场压机成型，保护箱内的氧含量10-150ppm，取向磁场强度
1.6T，模腔内温度6-14°C，磁块尺寸62 X 52 X 42mm,取向方向为42尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，等静压压力26-280MPa之后进行烧结和时效，所述的烧结是在连续真空烧结炉进行，装有成型后的磁块的料盒装在料架上，在传动装置的带动下，料架依次进入连续真空烧结炉的准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室进行预热脱去有机杂质，进而加热脱氢脱气、预烧结、烧结、时效和冷却；之后将料架从烧结炉取出再送入本发明的真空时效炉进行二次时效，制成烧结钕铁硼永磁体；之后取出进行机械加工，加工成方片50X30X20 mm，经过电镀后制成稀土永磁器件；测试结果列入表一。
[0065]对比例
按成分N Cl3ciDy1Coh2Cuai B α9Α1α i Fe选取合金600Kg加热熔化，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转的冷却辊上冷却形成合金片，然后使用真空氢碎炉对合金片进行粗破碎，氢破碎后进行现有技术的气流磨，之后送到通用技术的磁场成型压机成型，磁块尺寸62X52X42mm，取向方向为42尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，等静压压力210MPa，之后进行烧结和时效，制成烧结钕铁硼永磁体；之后取出进行机械加工，加工成方片50 X 30 X 20 mm,经过电镀后制成稀土永磁器件。
[0066]表一、实施例和对比例的性能测量结果:
【权利要求】
1.一种钕铁硼稀土永磁体的烧结方法，其特征在于:所述的烧结是在连续真空烧结炉进行，装有成型后的磁块的料盒装在料架上，在传动装置的带动下，料架依次进入连续真空烧结炉的准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室进行预热脱去有机杂质，进而加热脱氢脱气、预烧结、烧结、时效和冷却。
2.根据权利要求1所述的一种钕铁硼稀土永磁体的烧结方法，其特征在于:所述的预热脱去有机杂质温度范围在200-400°C，加热脱氢脱气温度范围在400-800°C，预烧结温度范围在900-1025°C，烧结温度范围在1025-1080°C，时效温度范围在800-950°C，时效后送入冷却室用气体快冷。
3.根据权利要求1所述的一种钕铁硼稀土永磁体的烧结方法，其特征在于:所述的预热脱去有机杂质温度范围在200-400°C，加热脱氢脱气温度范围在600-800°C，预烧结温度范围在900-1000°C，烧结温度范围在1050-1070°C，时效温度范围在900-950°C，时效后送入冷却室用气体快冷。
4.根据权利要求1所述的一种钕铁硼稀土永磁体的烧结方法，其特征在于:所述的预烧结真空度高于5Pa，烧结真空度在5 X KT1Pa至5 X 10_3Pa范围内。
5.根据权利要求1所述的一种钕铁硼稀土永磁体的烧结方法，其特征在于:所述的预烧结真空度高于50Pa，烧结真空度在50Pa至5Pa范围内，烧结时充入氩气。
6.根据权利要求1所述的一种钕铁硼稀土永磁体的烧结方法，其特征在于:所述的料架在进入连续真空烧结炉的准备室前先进入装料室，等静压后的磁块在装料室内去掉包装，装入料盒，再把料盒装在料架上，之后在传动装置驱动下，通过阀门把料架送入准备室。
7.一种钕铁硼稀 土永磁体连续真空烧结设备，其特征在于:所述的连续真空烧结设备由准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室组成，各室间通过阀门连接，都设置有传动装置；所述的准备室内设置有加热器，准备室通过过滤器与真空机组相连，真空机组包含罗茨真空泵、机械真空泵和阀门，过滤器内设置有冷阱，冷阱温度低于-10°C ;所述的预热脱脂室内设置有加热器、金属隔热屏，预热脱脂室通过过滤器与真空机组相连，真空机组包含罗茨真空泵、机械真空泵和阀门，过滤器内设置有冷阱，冷阱温度低于-10°c ;所述的第一脱气室和第二脱气室内设置有加热器、保温屏，第一脱气室和第二脱气室与真空机组相连，真空机组包含扩散泵、罗茨真空泵、机械真空泵和阀门；所述的预烧结室、烧结室和时效室内设置有加热器、保温屏，预烧结室、烧结室和时效室与真空机组相连，真空机组包含扩散泵、罗茨真空泵、机械真空泵和阀门；所述的冷却室内设置有换热器和冷却风扇，冷却室与真空机组相连，真空机组包含罗茨真空泵、机械真空泵和阀门，冷却室还与充气系统相连，充气系统用于充入冷却气体，冷却气体为氩气或氮气。
8.根据权利要求7所述的一种钕铁硼稀土永磁体连续真空烧结设备，其特征在于:所述的连续真空烧结设备在准备室前设置有装料室，装料室通过阀门与准备室相连，装料室上设置传动装置和手套。
9.根据权利要求7所述的一种钕铁硼稀土永磁体连续真空烧结设备，其特征在于:所述的传动装置包含滚轴，滚轴在料架的下方，第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室和时效室的滚轴由碳纤维复合材料制成，滚轴设置在保温屏内。
10.一种真空时效炉，其特征在于:所述的真空时效炉为具有预热室、加热室和冷却室的三室真空炉，室间设置有气动阀门；预热室装有加热器、滚轮和料叉，加热温度最高300°C，料筐从炉外通过滚轮送入预热室，预热后再用料叉送入加热室；加热室设置有加热器、隔热屏和炉床，料架放置在炉床上加热，最高解热温度900°C ;冷却室设置有料叉、滚轮、换热器和风扇，料架加热后由冷却室的料叉从加热室的炉床上取出放到冷却室的滚轮上，冷却后由滚轮从冷却室滚出。
11.根据权利要求10所述的一种真空时效炉，其特征在于:真空时效炉的加热室设置有分压系统，分压压力范围为:40，000-70, OOOPa0
12.—种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于:首先将原料熔化制成速凝合金片，接着进行氢破碎、气流磨制粉和磁场成型，成型后在氮气保护下将磁块送入连续真空烧结炉进行烧结，在传动装置的带动下，装有磁块的料架依次进入连续真空烧结炉的准备室、预热脱脂室、第一脱气室、第二脱气室、预烧结室、烧结室、时效室和冷却室进行预热脱去有机杂质，进而加热脱氢脱气、预烧结、烧结、时效和冷却，冷却后从连续真空烧结炉中取出再送入到真空时效炉中进行二次时效，二次时效温度450-650°C，二次时效后快冷，制成烧结钕铁硼稀土永磁体，烧结钕铁硼稀土永磁体再经过机械加工和表面处理制成钕铁硼稀土永磁器件。
13.根据权利要求12所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于:所述的烧结，抽真空后开始加热，先在200-500°C保温2-6小时，接着在400-1000°C升温和保温5-12小时，在900-1025°C保温2_8小时预烧结，然后在1025-1080°C保温2_8小时进行烧结，烧结后进行800-950°C的一次时效和450-650°C的二次时效，二次时效后快冷。
14.根据权利要求12所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于:所述的气流磨制粉前将氢破 碎后的合金片加入到混料机进行前混料，前混料时加入T2O3氧化物微粉，在这里，T2O3为Y203、Al2O3和Dy2O3中的一种以上。
15.根据权利要求12所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于:所述的磁场成型是将前序的粉末在氮气保护下送入氮气保护密封磁场压机，在氮气保护下磁场取向压力成型，包装后从氮气保护密封磁场压机取出，再送入等静压机进行等静压，等静压后带着包装将磁块送入氮气保护箱，在氮气保护下将磁块去掉包装，装入烧结料盒，送入连续真空烧结炉烧结。
16.根据权利要求12所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于:所述的钕铁硼永磁体由主相和晶界相组成,主相具有R2(Fe, Co)14B结构，其中主相从外缘向内1/3范围内的重稀土 HR含量高于主相中心处的重稀土 HR含量，晶界相中存在钕的氧化物微粒，R代表包含Nd的稀土兀素一种以上，HR代表Dy、Tb、Ho、Y稀土兀素中的一种以上。
17.根据权利要求12所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于:所述的钕铁硼永磁体的金相结构具有在R2 (Fe1^xCox) 14B晶粒的周围包围着重稀土含量高于R2(FehCox)14B 相的 ZR2 (Fe^Cox) 14B 相的金相结构，ZR2 (Fe^Cox) 14B 相和 R2 (Fe1^xCox)14B之间无晶界相，ZR2 (FehCox) 14B相之间通过晶界相连接；文中ZR表示在晶相中重稀土含量高于平均稀土含量中的重稀土的含量的相的稀土 ；0 < X < 0.5。
18.根据权利要求12所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于:所述的钕铁硼永磁体的金相结构中的两个以上ZR2 (Fe1^xCox) 14B相晶粒的交界处的晶界相中存在钕的氧化物微粒，晶界中的氧含量高于主相中的氧含量。
19.根据权利要求12所述的一种钕铁硼稀土永磁体的制造方法，其特征在于:所述的再送入到真空时效炉中进行二次时效，先将料架放到真空时效炉前的炉台的滚筒上，打开炉门将料架传送到预热室预热，预热温度200-300°C，预热后通过预热室内的料叉将料架送入到加热室加热，加热温度450-650°C，加热后通过冷却室内的料叉将加热后的料架取回到冷却室气冷，冷却气体用 IS气或氮气。
【文档编号】H01F41/02GK103996520SQ201410194945
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月11日 优先权日:2014年5月11日
【发明者】孙宝玉 申请人:沈阳中北通磁科技股份有限公司