本发明涉及稀土永磁体,尤其涉及一种高取向度烧结钕铁硼稀土永磁体及其制备方法。
背景技术:
1、烧结钕铁硼永磁体因其优异的磁性能被誉为“永磁王”,广泛应用于计算机磁盘驱动器、永磁电机、精密仪表、家用电器等诸多领域。磁体高取向度是制备高性能烧结钕铁硼的关键指标之一,它直接影响到磁体的剩磁、磁能积等关键性能参数。
2、烧结钕铁硼永磁体主要通过粉末冶金法进行制备。该方法包括配料、熔炼、制粉、取向压型、烧结等多个工艺环节。在制备过程中,磁场取向技术被广泛应用于提高磁体的取向度,从而提升其磁性能。传统的粉末冶金工艺在取向压型过程中存在取向度易受损的问题,为了克服这一难题,研究人员不断探索新的成型工艺。
3、根据铁磁学的理论计算,多晶钕铁硼磁体的剩磁性能与其取向度呈高度的正相关关系,因而若要提高现有钕铁硼磁体的剩磁性能,提高其取向度是一种非常直接有效的方式,但目前的制备工艺,难以制备得到具有更高取向度的钕铁硼磁性材料,尤其在粉末烧结法中,磁体的原料粉体难以实现完全取向,主要原因在于现有的粉体烧结法制备钕铁硼磁体的取向过程中,磁粉间存在较大的阻力难以随取向场方向发生完全自由转动,此外,目前传统的烧结钕铁硼制造工艺中,采用取向压型同期进行的方式,将粉末压制成具有一定密度、形状和尺寸的生坯,在粉体压制成生坯过程中,已取向粉体由于压制形变引起已取向方向的改变,进而导致取向度损坏等问题。
4、公开号为cn105931833a、cn115050564a和cn107393709a等中国专利均采用了湿法成型工艺,即通过添加一些有机溶剂增加粉体流动性,进而提高取向度,然而该类方法仍存在工艺复杂、效率低、溶剂残留影响磁体性能等缺点。
5、现有技术中存在取向度易受损、操作流程长,能源消耗大,效率低的缺陷,因此,如何开发一种高效简便、无需有机溶剂且稳定的烧结钕铁硼永磁体的制备方法已成为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种高取向度烧结钕铁硼稀土永磁体及其制备方法,能够解决传统取向压型过程中取向度受损的问题,同时克服现有技术中通过添加有机溶剂提高磁体取向度所引发的缺陷,简化生产流程,提高生产效率。
2、为达此目的,本发明采用以下技术方案:
3、第一方面,本发明提供了一种高取向度烧结钕铁硼稀土永磁体的制备方法,所述方法包括:
4、将装有钕铁硼磁粉的模具置于脉冲充磁线圈内,所述脉冲充磁线圈两端设有气动振动器,对脉冲充磁线圈施加脉冲电流和无压振动对磁粉进行取向,获得取向后的钕铁硼磁粉,经后处理得到高取向度烧结钕铁硼稀土永磁体。
5、本发明的制备方法通过在磁粉两端双向施加高振幅振动,降低了磁粉之间的摩擦力,提高了磁粉颗粒间的流动性,有利于取向时磁粉粒子转动;同时通过高频脉冲电流产生更强的取向磁场,使得取向更加充分和均匀。较传统压力成型工艺方法,本发明方法有利于获得更高的取向度,解决了传统取向压型过程中取向度受损的问题,同时本发明的制备方法过程中未加入任何添加剂,也无需后续去除溶剂的操作,克服现有技术中通过添加有机溶剂提高磁体取向度的方法中,由于脱除有机溶剂不彻底所引发的磁体剩磁降低的缺陷,本发明的制备方法简化了生产流程,提高了生产效率。
6、本发明中“取向度”可通过xrd等技术手段进行表征,本发明所述的“高取向度”宏观上表现为高的剩磁。
7、以下作为本发明优选的技术方案,但不作为对本发明提供的技术方案的限制,通过以下优选的技术方案,可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
8、优选地,所述钕铁硼磁粉的中值粒径为3.2-3.9μm,例如可以是3.2μm、3.3μm、3.4μm、3.5μm、3.6μm、3.7μm、3.8μm或3.9μm,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
9、优选地,所述后处理包括将高取向度的钕铁硼磁粉进行冷等静压,得到生坯。
10、需要注意的是,本发明对钕铁硼磁粉的具体组成不做具体限定,均是本领域常用的钕铁硼磁粉,示例性的,钕铁硼磁粉可以是n系如:n50、n52、n54或nh系如:n48h、n50h、n52h等各种牌号的磁粉。
11、优选地,所述冷等静压的压力为150-250mpa,例如可以是150mpa、160mpa、170mpa、180mpa、190mpa、200mpa、210mpa、220mpa、230mpa、240mpa或250mpa,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
12、优选地,所述冷等静压的保压时间为1-2min,例如可以是1min、1.5min或2min,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
13、优选地,所述方法还包括将所述生坯在真空条件下依次进行烧结、一级热处理和二级热处理后得到高取向度烧结钕铁硼稀土永磁体。
14、优选地,所述真空条件的真空度小于3×10-3kpa。
15、优选地,所述烧结的温度为1050-1080℃,例如可以是1050℃、1060℃、1070℃或1080℃,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、优选地,所述烧结的时间为3-6h,例如可以是3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
17、优选地,所述一级热处理的温度为880-920℃,例如可以是880℃、890℃、900℃、910℃或920℃,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18、优选地,所述一级热处理的时间为2-5h,例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
19、优选地,所述二级热处理的温度为480-520℃,例如可以是480℃、490℃、500℃、510℃或520℃,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
20、优选地,所述二级热处理的时间为2-5h,例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
21、优选地,所述气动振动器的振动力为130-210n,例如可以是130n、140n、150n、160n、170n、180n、190n、200n或210n,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
22、本发明中优选气动振动器的振动力为130-210n,可通过改变气量来实现振动力大小的调节,磁粉两端双向施加的高振幅振动能够降低磁粉之间的摩擦力,提高磁粉颗粒间的流动性,有利于取向时磁粉粒子转动;若振动力过大会导致已经取向的粒子回到混乱态,不利于取向度的提高;若振动力过小则磁粉颗粒的流动性减弱,不利于粒子转动。
23、优选地,所述冲充磁电源的输出频率大小为1hz-3hz,例如可以是1hz、2hz或3hz,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
24、优选地,所述脉冲充磁线圈的磁场大小为1.5-3t,例如可以是1.5t、2t、2.5t或3t,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
25、优选地,所述脉冲充磁线圈的输出电压为2000-2500v,例如可以是2000v、2100v、2200v、2300v、2400v或2500v,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
26、本发明优选脉冲充磁线圈的输出电压为2000-2500v,脉冲充磁线圈的输出电压影响磁场的强度,高的输出电压能够获得高的磁场强度,高的磁场强度更加有利于磁粉粒子进行取向分布,但是过高的输出电压又对设备有更高的要求,增加了难度;低的输出电压可降低磁场强度,从而降低对设备的要求,然而低磁场强度难以将磁粉粒子进行完全取向。
27、优选地,所述脉冲电流的电流大小为7.0-9.0ka,例如可以是7.0ka、7.5ka、8.0ka、8.5ka或9.0ka,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
28、优选地,所述取向次数为5-20次,例如可以是5次、6次、7次、8次、9次、10次、11次、12次、13次、14次、15次、16次、17次、18次、19次或20次,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
29、本发明中若取向次数过低,则难以实现磁粉完全取向,当取向次数等于或者大于5次时,即可实现高取向度磁粉的获得。
30、第二方面,本发明提供了一种钕铁硼稀土永磁体,所述钕铁硼稀土永磁体根据第一方面所述的制备方法制备得到。
31、本发明提供的钕铁硼稀土永磁体具有高取向度,极大程度上提升了永磁体的剩磁,同时实现了矫顽力的提升。
32、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值,还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
33、与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
34、本发明通过高频脉冲电流结合无压振动进行取向,获得高取向度的钕铁硼磁粉,经后处理得到高取向度的烧结钕铁硼稀土永磁体。本发明在磁粉两端双向施加高振幅振动,降低了磁粉之间的摩擦力,提高了磁粉颗粒间的流动性,有利于取向时磁粉粒子转动,同时通过高频脉冲电流产生更强的取向磁场,使得取向更加充分和均匀。较传统压力成型工艺方法,本发明方法有利于获得更高的取向度;本发明的制备方法简化了生产流程,提高了生产效率。
1.一种高取向度烧结钕铁硼稀土永磁体的制备方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述钕铁硼磁粉的中值粒径为3.2-3.9μm;
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述冷等静压的压力为150-250mpa;
4.根据权利要求2或3所述的制备方法,其特征在于,所述方法还包括将所述生坯在真空条件下依次进行烧结、一级热处理和二级热处理后得到高取向度烧结钕铁硼稀土永磁体。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述真空条件的真空度小于3×10-3kpa;
6.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于,所述一级热处理的温度为880-920℃;
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法,其特征在于,所述二级热处理的温度为480-520℃;
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法,其特征在于,所述气动振动器的振动力为130-210n。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法,其特征在于,所述脉冲充磁电源的输出频率大小为1hz-3hz;
10.一种钕铁硼稀土永磁体,其特征在于,所述钕铁硼稀土永磁体根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。