一种高成品率高性能的烧结NdFeB辐射环及其制备方法技术

本发明专利技术属于永磁材料技术领域，具体涉及一种高成品率高性能的烧结NdFeB辐射环及其制备方法。通过对不同粒度磁粉进行配比，粗粉与细粉合理搭配，提高压坯密实度；采用纳米MoS2结合有机物作为润滑剂，减少有机润滑剂添加量，有效降低碳含量，提升磁体矫顽力；在等静压过程中，选择硬质钨钴合金作为芯模材料，对辐射环起支撑作用，确保冷等静压过程中，辐射环内外径收缩一致；合理调控烧结工艺、分步进行多级回火热处理消除应力，降低裂纹率。采用本发明专利技术方法制备的烧结NdFeB辐射环具有磁性能优异、不易开裂、成品率高、加工性能好的特点，而且本发明专利技术操作简单、生产效率高，适合批量生产。适合批量生产。适合批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种高成品率高性能的烧结NdFeB辐射环及其制备方法


[0001]本专利技术属于磁性材料领域，具体涉及一种高成品率高性能的烧结NdFeB辐射环及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能、自动化技术的发展，精细控制的机电产品使用越来越多，小型化、轻质化、高效化是电机产业的发展趋势。与传统的电励磁电机相比，永磁电机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等显著优点，因而广泛应用于航空航天、国防军工、工农业生产和日常生活等各个领域。
[0003]目前，钕铁硼永磁电机的定子或转子结构多为磁瓦/条插入式或镶嵌式：采用充磁后的烧结钕铁硼磁瓦镶嵌在软磁材料的框架结构中拼接成环。但是采用磁瓦拼接成环的方式存在如下问题：单片磁体内部的磁场方向一致，采用多个磁瓦进行拼接成环的磁场强度沿外圆一圈分布不均匀，导致拼接磁环的动平衡差，磁极间过渡区大，使电机产生噪音和震动，降低了运行效率。为了改善这种现象，生产过程中通常采用增加磁极数量的方式来减小角度差。但磁极数增多后，对磁体的尺寸加工公差要求更加严苛。由于瓦形磁体的角度等加工精度难度大，不同小块磁体之间尺寸具有差异性，拼接时会出现间隙或拼不完整的现象。通常需要先进行拼规处理，将符合要求磁体的作为一组，进行单独包装，导致安装成本显著增加。
[0004]近年来发展起来的钕铁硼辐射磁环很好的克服了拼接磁环的上述缺点，可以取代传统的瓦形块，成为钕铁硼永磁材料发展的重点新方向。钕铁硼辐射磁环的磁场方向是以环心为中心呈连续分布的辐射状态，整个磁环内部磁场连续均匀分布，不存在磁极过渡区，大幅度降低了电机运行时因磁场跳动引起震动产生的噪音和热量，显著提高电机运行效率。磁钕铁硼辐射磁环的优势还主要体现在以下几方面：
①
不需要导磁框架支撑连接，增加了能量密度；
②
完整的圆环结构，避免了脱落和断裂；
③
取代原始的铁芯转子，使电机体积更小，转速快，更容易控制；
④
更适用于高转速、高精度控制电机，具有精度高、运行平稳和噪音低等优点，同时也减少了装配难度和时间，是未来机电发展重要的组成部分，非常适合电动汽车高速震动等恶劣工况，也为新型车用轮毂电机、轮边电机的研发提供了保证。
[0005]但是，目前烧结NdFeB辐射环存在容易开裂、韧性低、加工性能差的问题：一是由于NdFeB是脆性材料，四方相晶体结构复杂，滑移系少，变形性能差，力学试样断裂之前最大变形量少于1mm；二是在冷等静压过程中，辐射环内外径收缩不一致，辐射环易沿径向破碎；三是烧结NdFeB辐射环沿径向和轴向具有不同的热膨胀系数，在降温过程中由于圆环的封闭性，热膨胀使得轴向和径向产生非自由的应变，周向应力在降温过程中的大量积累超过烧结体断裂强度时，则导致碎裂。
[0006]中国专利201811014250.5公开了一种高韧性烧结钕铁硼辐射环及制备方法，其特点在于在辐射环磁体中添加了微米级PrCu合金作为增韧粉，提高了辐射环的抗弯强度以及断裂韧性，但仍未解决烧结辐射环成品率低的问题。
[0007]中国专利201310753909.X公开了一种钕铁硼辐射取向环及其制备方法，其特点在于在辐射环磁体中添加重稀土合金，获得了磁性能优异的钕铁硼辐射环，但仍未解决辐射环成品率低的问题，并且重稀土合金价格昂贵，不利于大规模生产。
[0008]中国专利201610732581.7提供了一种辐射取向烧结钕铁硼磁环的制备方法，其特点在于对磁粉进行两次气流磨，两次添加润滑剂，提高粉末流动性，获得了较低开裂率的钕铁硼辐射环，但磁体残余碳含量较高，辐射环磁性能偏低，适用性较差。
[0009]因此针对以上不足，需要提出一种高成品率高性能的烧结NdFeB辐射环制备方法，使辐射环在较高成品率的同时具有优异的磁性能。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是解决烧结NdFeB辐射环存在的成品率低、性能差的问题，提出一种高成品率高性能的烧结NdFeB辐射环及其制备方法。
[0011]本专利技术实现上述技术目的所采用的技术方案为：
[0012]一种高成品率高性能的烧结NdFeB辐射环的制备方法，包括如下步骤：
[0013]1)制备细粉：真空熔炼获得NdFeB永磁合金A，对A进行氢破碎获得氢破碎粉B，在不同分选轮转速下对氢破碎粉B进行分批气流磨粉碎，获得平均粒度不同的气流磨粉C1～C4；
[0014]2)调控粒度：按一定比例将平均粒度不同的气流磨粉C1～C4进行配比，获得混合磁粉D，粗粉与细粉合理搭配，提高了压坯密实度，在烧结过程中，降低辐射环收缩率，减少残余应力，使其具有较高的成品率。
[0015]3)添加润滑剂：在粒度调控后的混合磁粉D中添加纳米MoS2作为无机润滑剂，并加入少量有机润滑剂，均匀混合，获得混合磁粉E；
[0016]4)取向成型及冷等静压：将混合磁粉E加入到辐射环模具中，在磁场中模压成型，得到生坯F；在生坯F中插入芯模，真空封装并进行冷等静压处理后得到辐射环压坯G；
[0017]5)烧结时效：冷等静压结束后去除芯模，将所述辐射环压坯G进行真空烧结，烧结结束后充入氩气，先随炉冷却再进行风冷，然后进行多段回火热处理，即得烧结NdFeB辐射环。
[0018]进一步地，在步骤1)中NdFeB永磁合金A的组成成分为：(PrNd)
x
Fe1‑
x
‑
y
‑
z
M
y
B
z
，其中M为Al、Cu、Ga、Co、Zr中的一种或几种，28.5％≤x≤31.5％，0.2％≤y≤2％，0.95％≤z≤1.1％，所述百分比均为重量百分比；所述氢破碎的条件为：永磁合金A在室温下饱和吸氢，并于500～600℃下脱氢制得氢破碎粉；所述气流磨粉C1～C4的平均粒度依次为1.0～2.0μm、2.0～3.0μm、3.0～4.0μm、4.0～5.0μm。
[0019]进一步地，在步骤2)中所述混合磁粉D中不同粒度磁粉的质量占比满足：20％<C1<30％，20％<C2<30％，20％<C3<25％，20％<C4<25％。
[0020]进一步地，在步骤3)中，添加润滑剂步骤中所述纳米MoS2的添加量为混合磁粉D的0.5％～2％；所述有机润滑剂包括有机溶剂和润滑剂，其中，有机溶剂与润滑剂的质量比为1～3∶1，有机润滑剂的添加量为混合磁粉D的0.1％～0.3％。
[0021]优选地，在步骤3)中，所述有机溶剂为乙醇、二甲苯、石油醚、丙酮、二氯甲烷、正丙醇中的一种或两种以上；所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钠、硬脂酸锂、硬脂酸钙、聚四氟乙烯蜡中的一种或两种以上。
[0022]进一步地，在步骤4)中，将混合均匀后的混合磁粉E在2T的磁场中辐射取向成型，选择等高的柱状硬质钨钴合金作为芯模材料，芯模直径为辐射环内径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高成品率高性能的烧结NdFeB辐射环的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)制备细粉：真空熔炼获得NdFeB永磁合金A，对A进行氢破碎获得氢破碎粉B，在不同分选轮转速下对氢破碎粉B进行分批气流磨粉碎，获得平均粒度不同的气流磨粉C1～C4；2)调控粒度：按一定比例将平均粒度不同的气流磨粉C1～C4进行配比，获得混合磁粉D；3)添加润滑剂：在粒度调控后的混合磁粉D中添加纳米MoS2作为无机润滑剂，并加入少量有机润滑剂，均匀混合，获得混合磁粉E；4)取向成型及冷等静压：将混合磁粉E加入到辐射环模具中，在磁场中模压成型，得到生坯F；在生坯F中插入芯模，真空封装并进行冷等静压处理后得到辐射环压坯G；5)烧结时效：冷等静压结束后去除芯模，将所述辐射环压坯G进行真空烧结，烧结结束后充入氩气，先随炉冷却再进行风冷，然后进行多段回火热处理，即得烧结NdFeB辐射环。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中NdFeB永磁合金A的组成成分为：(PrNd)
x
Fe1‑
x
‑
y
‑
z
M
y
B
z
，其中M为Al、Cu、Ga、Co、Zr中的一种或几种，28.5％≤x≤31.5％，0.2％≤y≤2％，0.95％≤z≤1.1％；所述氢破碎的条件为：永磁合金A在室温下饱和吸氢，并于500～600℃下脱氢制得氢破碎粉；所述气流磨粉C1～C4的平均粒度依次为1.0～2.0μm、2.0～3.0μm、3.0～4.0μm、4.0～5.0μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，粒度调控步骤中所述混合磁粉D中不同粒度磁粉的质量占比满足：20％<C1<30％，20％&am...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘家琴，李磊，吴玉程，刘友好，衣晓飞，
申请(专利权)人：安徽大地熊新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：