一种大块烧结钕铁硼永磁体的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钕铁硼永磁体的制备方法，尤其是涉及一种大块烧结钕铁硼永磁 体的制备方法。
【背景技术】
[0002] 烧结钕铁硼永磁材料是目前磁能积最高的磁性材料，已被广泛应用于电磁交互场 的磁媒介质源，比如代替以往用通电螺线管做磁源，用于各种电机、音响和核磁共振仪等设 备而产生固定磁场。烧结钕铁硼永磁材料生产工艺通常为：首先把原材料放在真空电磁感 应炉熔炼浇注合金，接着采用机械破碎或者氢碎工艺将合金制成粗粉，粗粉在气流磨的磨 室中经过高压气体加速和相互碰撞后形成细粉，再将这些细粉装入被电磁感应取向磁场覆 盖的型腔内压制成生坯，生坯经等静压后转入或生坯直接转入真空炉内高温烧结形成致密 的块状烧结钕铁硼永磁材料。块状烧结钕铁硼永磁材料制备完成后，经过机械加工和表面 处理，制作成烧结钕铁硼永磁体作为各种设备的磁源生成部件。
[0003] 随着永磁材料应用技术的发展，微特磁场和超高磁场应用越来越多。微特磁场主 要用于一些微特伺服电机，如精密控制电机；超高磁场主要用于大型核磁共振仪和大型发 电机等，特别是大型核磁共振仪，不但需要使用磁场性能更高的烧结钕铁硼永磁体，而且要 求烧结钕铁硼永磁体尺寸非常大，其大小往往超出现有压制成型设备能被磁场覆盖的型腔 的极限尺寸；我们通常将这种烧结钕铁硼永磁体称为大块烧结钕铁硼永磁体。
[0004] 现有的大块烧结钕铁硼永磁体的制备方法主要有两种：第一种方法是先制作多个 小块烧结钕铁硼永磁体，然后用胶水将多个小块烧结钕铁硼永磁体粘结，最后将粘结后的 多个小块烧结钕铁硼永磁体加工到最终尺寸；第二种方法是先将粉料压制成生坯，然后将 多个生坯直接拼接，最后将拼接后的生坯经等静压压制和烧结后形成一个大块烧结钕铁硼 永磁体。
[0005] 但是上述第一种方法生产工艺复杂，工艺成本高，材料利用率低，而且胶水具有不 导磁性能，会在大块烧结钕铁硼永磁体形成气隙，增加磁阻，减弱磁性能；上述第二种方法 相对于第一种方法工艺简单，加工成本较低，材料利用率较高，但其在制备牌号为N50及以 上或者粉料平均粒度小于等于2. 9ym的大块烧结钕铁硼永磁体时，拼接面开裂比例较高， 产品合格率较低。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种生产工艺简单，加工成本较低，材料利用 率较高，且在制备牌号为N50及以上或者粉料平均粒度小于2. 9ym的大块烧结钕铁硼永磁 体时，拼接面不会开裂的大块烧结钕铁硼永磁体的制备方法。
[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大块烧结钕铁硼永磁体的制 备方法，包括如下步骤：
[0008] ①根据配方配置原材料，并将原材料制备成粉料，粉料的比表面积平均粒径为 2.O~4.Oum;
[0009] ②将粉料装入成型压机的模腔中，在通电螺线管形成的取向磁场下用压制成型的 方式将粉料制作成小块生坯；
[0010] ③将各个小块生坯按设计尺寸方向排列，每相邻两个小块生坯的结合面之间插入 一片金属薄片，所述的金属薄片的两个侧表面与所述的小块生坯的结合面尺寸相同，所述 的金属薄片的两个侧表面之间的厚度为〇. 05~0. 5mm;将各个小块生坯和金属薄片拼拢， 所述的金属薄片的两个侧表面分别与相邻的两个小块生坯的结合面贴合，得到拼接生坯；
[0011] ④将拼接生坯放入橡胶制成的模盒中，将所述的模盒真空封装后在140~230MPa 的等静压力下保压1~14秒；
[0012] ⑤将等静压处理后的拼接生坯烧结得到大块烧结钕铁硼永磁体。
[0013] 所述的金属薄片由熔点在500~1100°C的金属或者金属合金压制而成。
[0014] 所述的熔点在500~1100°C的金属为铝、钕、铜、镁、银和金中的一种，所述的熔点 在500~1100°C的金属合金为含有铝、钕、铜、镁、银和金中的一种或者多种的金属合金。
[0015] 所述的步骤⑤中的烧结工艺为：将等静压处理后的拼接生坯先装入烧结盆内，然 后将烧结盆移入真空炉中进行烧结，得到大块烧结钕铁硼永磁体；或者所述的步骤⑤中的 烧结工艺为：将等静压处理后的拼接生坯先装入流转盒中，再将流转盒装入烧结盆内，最后 将烧结盆放入真空炉中烧结，得到大块烧结钕铁硼永磁体。
[0016] 所述的含有拼接生坯的烧结盆在1010~IlKTC温度下保温烧结2. 5~6. 5个小 时。
[0017] 所述的步骤①中粉料的制备过程是：将原材料放在真空电磁感应炉熔炼，在 1420~1520°C温度下浇注成厚度为0. 2~0. 6mm的速凝片或者厚度为10~25mm的铸锭， 然后在氢碎炉中对速凝片或铸锭进行氢碎得到颗粒大小为0. 1~3mm的粗粉或者采用机械 破碎将速凝片或铸锭制成颗粒大小为〇. 1~3mm的粗粉，再将所述的粗粉在气流磨制粉设 备中经过0. 55~0. 65MPa的高压气体加速，使粗粉之间相互碰撞形成比表面积平均粒径为 2.0~4.Oym的粉料。
[0018] 所述的小块生坯的结合面为该小块生坯的取向面。
[0019] 与现有技术相比，本发明的优点在于拼接后的生坯在高温烧结过程中，金属薄片 会熔化，生坯中粉料之间存在许多间隙，金属液通过流动和渗透到两边生坯粉料中的间隙 处，在生坯中粉料经过烧结收缩后，金属液会在生坯的拼接表面形成一定的浓度梯度，经过 冷却金属液会凝固，从而使两块原先独立的生坯实现冶金结合，从而使其具有非常高的结 合强度，本发明的方法生产工艺简单，加工成本较低，材料利用率较高，在制备牌号为N50 及以上或者粉料平均粒度小于2. 9ym的大块烧结钕铁硼永磁体时，拼接面不会开裂；
[0020] 当金属薄片由熔点在500~1100°C的金属或者金属合金压制而成时，金属薄片具 有足够的强度并易于插入两个小块生坯之间，在后续拼接真空封装过程中，金属薄片与相 邻两块生坯紧密接触，保证了在烧结过程中熔化形成金属液易于流动和渗透进入生坯粉料 的间隙处；
[0021 ] 当熔点在500~1100°C的金属为铝、钕、铜、镁、银和金中的一种，熔点在500~ 1100°C的金属合金为含有铝、钕、铜、镁、银和金中的一种或者多种的金属合金时，金属薄片 可以在烧结过程中熔化形成金属液，金属液通过流动和渗透进入生坯粉料的间隙处将相邻 两块生坯结合，在保证大块烧结钕铁硼永磁体磁性能的基础上提高相邻两块生坯之间的结 合强度；
[0022] 当步骤⑤中的烧结工艺为：将等静压处理后的拼接生坯先装入烧结盆内，然后将 烧结盆移入真空炉中进行烧结，得到大块烧结钕铁硼永磁体时，拼接面经烧结后，相邻两 块生坯实现冶金结合，具有较高强度，保证其后续能承受机械加工对拼接面的压力而不断 裂；
[0023]当步骤⑤中的烧结工艺为：将等静压处理后的拼接生坯先装入流转盒中，再将流 转盒装入烧结盆内，最后将烧结盆放入真空炉中烧结，得到大块烧结钕铁硼永磁体时，可以 防止拼接面在流转过程中受到振动而断裂，拼接面经烧结后，相邻两块生坯实现冶金结合， 具有较高强度，保证其后续能承受机械加工对拼接面的压力而不断裂；
[0024] 当烧结盆在1010~IlKTC温度下保温烧结2. 5~6. 5个小时，保证金属薄片熔化 形成的金属液有足够的时间通过流动或渗透进入生坯粉料的间隙中，从而成型有一定厚度 的合金层，从而达到较高的冶金结合强度；
[0025] 当步骤①中粉料的制备过程是：将原材料放在真空电磁感应炉熔炼，在1420~ 1520°C温度下浇注成厚度为0. 2~0. 6mm的速凝片或者厚度为10~25mm的铸锭，然后在 氢碎炉中对速凝片或铸锭进行氢碎得到颗粒大小为0. 1~3mm的粗粉或者采用机械破碎将 速凝片或铸锭制成颗粒大小为〇. 1~3mm的粗粉，再将所述的粗粉在气流磨制粉设备中经 过0. 55~0. 65MPa的高压气体加速，使粗粉之间相互碰撞形成比表面积平均粒径为2. 0~ 4. 0ym的粉料时，使压制还料能得至Ij较高的磁性能；
[0026] 当小块生坯的结合面为该小块生坯的取向面时，可以生产出磁化方向一致的大块 烧结钕铁硼永磁体，使其在工作时能形成更强的永磁场。
【附图说明】
[0027] 图1为实施例一或者实施例二的第一块小块生坯、第二块小块生坯和金属薄片拼 接前的结构示意图；
[0028] 图2为实施例一或者实施例二的第一块小块生坯、第二块小块生坯和金属薄片拼 接后得到的拼接生坯的结构示意图；