烧结钕铁硼磁体性能提升方法与流程

本发明属于钕铁硼磁体领域，具体涉及烧结钕铁硼磁体性能提升方法。

背景技术：

1、烧结钕铁硼永磁体是迄今为止磁性最强的磁性材料，广泛应用在航空航天、汽车工业、电子电器、医疗器械、节能电机、新能源、风力发电等领域，是当今世界上发展最快、市场前景最好的永磁材料。烧结钕铁硼永磁体具有高磁能积、高矫顽力、高能量密度、高性价比和良好的机械特性等突出优势，已经在高新技术领域中担当了重要的角色。经过30多年的研究发展，设计出了合理的合金成分和成熟的制备工艺，使烧结钕铁硼磁体的剩磁和最大磁能积达到理论值的90％以上，然而其矫顽力不足理论值的30％，如何提高烧结钕铁硼永磁体的矫顽力，制备高矫顽力高剩磁的烧结钕铁硼永磁材料成为磁性材料行业的重要问题。

2、晶界扩散技术作为烧结钕铁硼永磁体领域的一种新兴技术，相比传统合金化法在成本控制，重稀土消耗和矫顽力提升上具有明显优势。通过在烧结钕铁硼永磁体表面制备一层重稀土扩散源，然后在真空或惰性气体保护的情况下对永磁体进行时效热处理，热处理时烧结钕铁硼的晶界相熔化变成液相，永磁体表面的重稀土元素通过液相晶界通道扩散至永磁体内部，并在钕铁硼晶粒表面形成富重稀土壳层，而富稀土壳层相比钕铁硼晶粒拥有更高的磁晶各向异性场，从而大幅提高烧结钕铁硼永磁体的整体矫顽力。

3、目前行业上晶界扩散技术实现方法主要有蒸镀扩散法、磁控溅射法、表面涂覆法等，其中以表面涂覆法应用最为广泛。表面涂覆法是将稀土化合物直接涂覆在原始磁体样品表面，经干燥处理后在稀有气体氛围下进行高温热处理扩散，使用此方法可以显著提高磁体的矫顽力，优点是工艺简单方便，生产成本低，缺点是容易导致涂覆不均匀，扩散不充分。因此，如果能够解决涂覆不均匀的问题，将进一步的提高表面涂覆法进行晶界扩散的效果，从而有效提升烧结钕铁硼磁体的性能。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供烧结钕铁硼磁体性能提升方法，以pr80al20和dy f3复合扩散源作为渗透液，通过喷涂装置将渗透液均匀的涂覆至烧结钕铁硼磁体坯体表面，再进行高温热处理扩散，使得pr和dy更加均匀的渗透至磁体内部，大幅提高烧结钕铁硼永磁体的整体矫顽力。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、烧结钕铁硼磁体性能提升方法，包括以下步骤：

4、s1、将烧结钕铁硼磁钢加工成成品规格的半成品黑片坯体，然后将坯体依次经过超声波水洗、碱洗除油、酸洗和烘干处理，进行表面处理；

5、s2、将pr80al20与dy f3混合后球磨制备复合扩散源，将制备好的复合粉末与无水乙醇按照质量比1:1混合搅拌，得到渗透液；

6、s3、将表面处理后的坯体放入喷涂装置的放置架上，通过夹持机构对坯体固定，通过导轨将放置架送入喷涂箱中并闭合箱门，然后通过供料泵将步骤s2制备的渗透液送入喷涂管喷出，将渗透液均匀喷涂在产品的表面，使其形成均匀的沉积层；

7、s4、通过热风管向喷涂箱通入氩气，将坯体吹干；

8、s5、将坯体叠放于石墨盒中，并放入高真空晶界扩散炉中进行时效处理，时效完成后风冷至室温，得到渗透磁体。

9、进一步优选地，步骤s2中将pr80al20粗粉与dy f3粗粉按照质量比7~9:1~3混合后，在无水乙醇的保护下球磨2~4h，制备成pr80al20表面包覆dy f3的复合扩散源，球磨后dy f3粉末的粒度为 300~500 nm，pr80al20粉末的粒度为20~40μm。

10、进一步优选地，步骤s3中渗透液喷涂时通过驱动机构带动放置架间歇转动，对坯体外侧进行喷涂，对同时通过第一电机带动反冲洗管高速转动，反冲洗管表面吸液垫吸收了未附着的渗透液后由离心部甩出，刚好可以涂覆放置架上坯体内侧，从而实现胚体两面的均匀喷涂。

11、进一步优选地，步骤s5中抽真空至1×10-3pa以下，在840~960℃扩散处理4~12h，然后在480~500℃回火处理2~4h。

12、进一步优选地，喷涂装置包括底座，底座表面一侧固定安装支撑架，支撑架顶部水平固定安装喷涂箱，喷涂箱一端为敞口，底座表面另一侧固定安装导轨，导轨上滑动设置箱门，箱门靠近喷涂箱一侧设有放置架，放置架与箱门转动连接，放置架的转轴与驱动机构相连，驱动机构固定安装在箱门远离喷涂箱一侧，喷涂箱内壁顶部固定安装喷涂管，喷涂管外接渗透液供料泵，喷涂箱中间水平贯穿设有反冲洗管，反冲洗管与喷涂箱转动连接，反冲洗管靠近喷涂箱敞口一端贯穿伸入放置架中，喷涂箱外壁底部固定安装集液箱，喷涂箱内壁两侧对称固定热风管。

13、进一步优选地，反冲洗管为空心管，反冲洗管靠近喷涂箱敞口一端表面包覆有吸液垫，吸液垫表面均匀等距设有径向向外延伸的离心部，冲洗管表面固定若干喷水管，喷水管贯穿反冲洗管表面的吸液垫，反冲洗管远离喷涂箱敞口一端通过齿轮与第一电机的输出轴啮合，反冲洗管远离喷涂箱敞口一端端部固定连接旋转接头，旋转接头外接水泵。

14、进一步优选地，导轨内部中间贯穿设有丝杆，丝杆与导轨转动连接，丝杆一端与第二电机的输出轴固定连接，丝杆两侧对称设有导向杆，丝杆和导向杆贯穿箱门，箱门与丝杆螺纹连接，箱门与导向杆滑动连接。

15、进一步优选地，放置架包括转盘和环形板，转盘与箱门转动连接，转盘和环形板之间设有至少两组夹持机构，夹持机构呈圆周阵列设置，夹持机构包括夹持座，夹持座上均匀等距设置有隔板，夹持座两侧对称贯穿设有螺纹杆，螺纹杆两端分别与转盘和环形板转动连接，螺纹杆之间通过皮带相连，其中一个螺纹杆贯穿环形板一端固定安装摇把，隔板之间的螺纹杆表面对称设有滑块，滑块与螺纹杆螺纹配合，滑块上铰接转动杆，转动杆远离滑块一端铰接夹持快，夹持快与隔板侧壁滑动连接，夹持块表面固定安装防滑垫片，防滑垫片远离夹持座一侧设有向外延伸的凸起。

16、进一步优选地，驱动机构包括驱动盒，驱动盒表面固定安装第三电机，第三电机的输出轴上固定安装限位轮和拨杆，放置架的转轴上固定安装槽轮，槽轮上开设有与夹持机构对应的径向设置滑槽，滑槽之间的槽轮侧壁开设有与限位轮契合的限位槽，限位轮与限位槽贴合，限位轮侧壁开设有扇形缺口，拨杆的一端正对限位轮缺口的中间，拨杆远离限位轮一端侧壁固定安装导向杆，导向杆与滑槽配合。

17、本发明的有益效果：

18、本发明以pr80al20和dy f3复合扩散源作为渗透液，通过喷涂装置将渗透液均匀的涂覆至烧结钕铁硼磁体坯体表面，再进行高温热处理扩散，使得pr和dy更加均匀的渗透至磁体内部，大幅提高烧结钕铁硼永磁体的整体矫顽力。其中喷涂装置的放置架通过驱动机构的拨杆和槽轮的配合驱动放置架间歇转动，从而对不同位置的夹持机构上的坯体进行喷涂，放置架中间贯穿设置的反冲洗管，反冲洗管高速转动时表面吸液垫吸收了未附着的渗透液后由离心部甩出，刚好可以涂覆放置架上坯体内侧，从而实现胚体两面的均匀喷涂将渗透液均匀喷涂在产品的表面，使其形成均匀的沉积层。

技术特征：

1.烧结钕铁硼磁体性能提升方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体性能提升方法，其特征在于，所述步骤s2中将pr80al20粗粉与dy f3粗粉按照质量比7~9:1~3混合后，在无水乙醇的保护下球磨2~4h，制备成pr80al20表面包覆dy f3的复合扩散源，球磨后dy f3粉末的粒度为 300~500 nm，pr80al20粉末的粒度为20~40μm。

3.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体性能提升方法，其特征在于，所述步骤s3中渗透液喷涂时通过驱动机构（7）带动放置架（6）间歇转动，对坯体外侧进行喷涂，对同时通过第一电机（13）带动反冲洗管（9）高速转动，反冲洗管（9）表面吸液垫（11）吸收了未附着的渗透液后由离心部（1101）甩出，刚好可以涂覆放置架（6）上坯体内侧，从而实现胚体两面的均匀喷涂。

4.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体性能提升方法，其特征在于，所述步骤s5中抽真空至1×10-3pa以下，在840~960℃扩散处理4~12h，然后在480~500℃回火处理2~4h。

5.根据权利要求1所述的烧结钕铁硼磁体性能提升方法，其特征在于，所述喷涂装置包括底座（1），所述底座（1）表面一侧固定安装支撑架（2），所述支撑架（2）顶部水平固定安装喷涂箱（3），所述喷涂箱（3）一端为敞口，所述底座（1）表面另一侧固定安装导轨（4），所述导轨（4）上滑动设置箱门（5），所述箱门（5）靠近喷涂箱（3）一侧设有放置架（6），所述放置架（6）与箱门（5）转动连接，所述放置架（6）的转轴与驱动机构（7）相连，所述驱动机构（7）固定安装在箱门（5）远离喷涂箱（3）一侧，所述喷涂箱（3）内壁顶部固定安装喷涂管（8），所述喷涂管（8）外接渗透液供料泵，所述喷涂箱（3）中间水平贯穿设有反冲洗管（9），所述反冲洗管（9）与喷涂箱（3）转动连接，所述反冲洗管（9）靠近喷涂箱（3）敞口一端贯穿伸入放置架（6）中，所述喷涂箱（3）外壁底部固定安装集液箱（10），所述喷涂箱（3）内壁两侧对称固定热风管（37）。

6.根据权利要求5所述的烧结钕铁硼磁体性能提升方法，其特征在于，所述反冲洗管（9）为空心管，所述反冲洗管（9）靠近喷涂箱（3）敞口一端表面包覆有吸液垫（11），所述吸液垫（11）表面均匀等距设有径向向外延伸的离心部（1101），所述冲洗管（9）表面固定若干喷水管（12），所述喷水管（12）贯穿反冲洗管（9）表面的吸液垫（11），所述反冲洗管（9）远离喷涂箱（3）敞口一端通过齿轮与第一电机（13）的输出轴啮合，所述反冲洗管（9）远离喷涂箱（3）敞口一端端部固定连接旋转接头（14），所述旋转接头（14）外接水泵。

7.根据权利要求5所述的烧结钕铁硼磁体性能提升方法，其特征在于，所述导轨（4）内部中间贯穿设有丝杆（15），所述丝杆（15）与导轨（4）转动连接，所述丝杆（15）一端与第二电机（16）的输出轴固定连接，所述丝杆（15）两侧对称设有导向杆（17），所述丝杆（15）和导向杆（17）贯穿箱门（5），所述箱门（5）与丝杆（15）螺纹连接，所述箱门（5）与导向杆（17）滑动连接。

8.根据权利要求5所述的烧结钕铁硼磁体性能提升方法，其特征在于，所述放置架（6）包括转盘（18）和环形板（19），所述转盘（18）与箱门（5）转动连接，所述转盘（18）和环形板（19）之间设有至少两组夹持机构（20），所述夹持机构（20）呈圆周阵列设置，所述夹持机构（20）包括夹持座（21），所述夹持座（21）上均匀等距设置有隔板（22），所述夹持座（21）两侧对称贯穿设有螺纹杆（23），所述螺纹杆（23）两端分别与转盘（18）和环形板（19）转动连接，所述螺纹杆（23）之间通过皮带相连，其中一个所述螺纹杆（23）贯穿环形板（19）一端固定安装摇把（24），所述隔板（22）之间的螺纹杆（23）表面对称设有滑块（25），所述滑块（25）与螺纹杆（23）螺纹配合，所述滑块（25）上铰接转动杆（26），所述转动杆（26）远离滑块（25）一端铰接夹持快（27），所述夹持快（27）与隔板（22）侧壁滑动连接，所述夹持块（27）表面固定安装防滑垫片（28），所述防滑垫片（28）远离夹持座（21）一侧设有向外延伸的凸起。

9.根据权利要求5所述的烧结钕铁硼磁体性能提升方法，其特征在于，所述驱动机构（7）包括驱动盒（29），所述驱动盒（29）表面固定安装第三电机（30），所述第三电机（30）的输出轴上固定安装限位轮（31）和拨杆（32），所述放置架（6）的转轴上固定安装槽轮（33），所述槽轮（33）上开设有与夹持机构（20）对应的径向设置滑槽（34），所述滑槽（34）之间的槽轮（33）侧壁开设有与限位轮（31）契合的限位槽（35），所述限位轮（31）与限位槽（35）贴合，所述限位轮（31）侧壁开设有扇形缺口，所述拨杆（32）的一端正对限位轮（31）缺口的中间，所述拨杆（32）远离限位轮（31）一端侧壁固定安装导向杆（36），所述导向杆（36）与滑槽（34）配合。

技术总结
本发明公开了烧结钕铁硼磁体性能提升方法，包括以下步骤：S1、将烧结钕铁硼磁钢加工成坯体，然后经过超声波水洗、碱洗除油、酸洗和烘干处理；S2、制备复合扩散源，将制备好的复合粉末与无水乙醇混合搅拌得到渗透液；S3、将表面处理后的坯体放入喷涂装置中，通过喷涂装置将渗透液均匀喷涂在产品的表面，使其形成均匀的沉积层；S4、通入氩气将坯体吹干；S5、将坯体放入高真空晶界扩散炉中进行时效处理，得到渗透磁体。本发明以Pr<subgt;80</subgt;Al<subgt;20</subgt;和Dy F<subgt;3</subgt;复合扩散源作为渗透液，通过喷涂装置将渗透液均匀的涂覆至烧结钕铁硼磁体坯体表面，再进行高温热处理扩散，使得Pr和Dy更加均匀的渗透至磁体内部，大幅提高烧结钕铁硼永磁体的整体矫顽力。

技术研发人员：肖裕鑫,刘信博
受保护的技术使用者：江西三富铁科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14