[发明专利]一种防止钕铁硼烧结磁体变形的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土永磁材料领域，特别涉及一种防止钕铁硼烧结磁体变形的制备方法。

背景技术

被誉为“磁王”的烧结钕铁硼永磁材料已成为电力、电讯、汽车、计算机、生物医学及家用电器等领域的核心功能材料。烧结钕铁硼的制作工艺流程一般包括配料、熔炼、氢爆、制粉、取向与压型、烧结、回火及后加工。其中，压型的目的是在外加压力的作用下，使微米级的粉末成为具有预定的几何形状、尺寸、密度的半成品。传统的压型过程，当钕铁硼粉末注满模具型腔时，会用刮具将粉末与模具端口刮平，但由于刮具易粘粉末颗粒，很难将粉末颗粒刮均匀，刮粉过程繁琐且刮粉效果水平因人而异，这势必会成为生产过程中的不稳定因素。

由于在压型过程中，随着压制深度的增加，模具内壁与粉末之间的摩擦力呈指数递增，导致钕铁硼生坯外层产生一定的应力，而内层应力变化相对较小，并由于粉末相对运动等因素，压制成型的钕铁硼生坯的内外层之间会存在应力差，并伴随有密度分布不均匀，易使钕铁硼生坯出现裂纹，且在随后的烧结、回火等工艺阶段，由于收缩或应力释放等效应，使得坯体产生翘角、凹凸等变形。

因此，如何进一步优化取向与压型的工艺方法，简化繁琐工艺路线，以使其坯体应力分布和密度分布均匀，避免烧结钕铁硼产生裂纹、翘角、凹凸等变形，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的是为了解决现有钕铁硼粉取向与压型技术中，由于刮具粘粉且易受人为因素影响，粉末注满模具型腔后难以刮平，且压型过程中坯体外层与模具内壁产生摩擦应力，从而使坯体内外产生应力差以及密度分布不均匀，最终导致烧结钕铁硼产生裂纹、翘角、凹凸等变形的问题。

一种防止钕铁硼烧结磁体变形的制备方法，其特征在于：在制备烧结钕铁硼永磁材料的“磁场取向与压型”阶段，将钕铁硼粉末颗粒倒入底端开有均匀圆形凹槽的模具中，且粉末倒满型腔后，顶部粉末无需刮平，保持其自然注型状态即沙漏沙峰形态，进而直接取向压型获得坯体，最后进行等静压、烧结致密化并回火热处理得到磁体。

具体工艺步骤为：

1).将粒径为3-5微米的钕铁硼粉末颗粒倒入底端开有均匀圆形凹槽的模具中，注满模具型腔且保持自然注型状态，如附图1；

2).将装有粉料的模具在1.5-2.0T的磁场中充分取向并压型，获得初坯；

3).将初坯用塑料膜真空封装，随后放入液压装置中进行等静压，得到压坯；

4).低氧环境下剥去坯体上的塑料膜，在1050－1150℃下高真空烧结2－5h；

5).烧结后的磁体在850－950℃和450－600℃分别高真空回火2－4h，得到最终磁体。

进一步，所述的底端开有均匀圆形凹槽的模具，圆形凹槽最大直径长度为模具底边最短边长的0.3-1.0倍，凹槽最大深度为凹槽最大直径长度的0.1-0.3倍。

本发明中，模具底端开有均匀圆形凹槽，且注粉后顶部不刮平，既避免了刮具粘粉导致刮粉不均匀，还可使压型过程中坯体芯部产生一定的应力，与压型过程中粉末与模具内壁摩擦而导致的坯体外部应力相抵消，避免钕铁硼坯体密度不均匀性及出现裂纹，避免烧结后磁体出现翘角、凹凸等变形。

本发明的优点在于：不仅省去了刮粉的工艺步骤，而且漫出的粉末使坯体芯部产生的应力，与粉末与模具内壁摩擦产生的应力相抵消，避免钕铁硼坯体密度不均匀性及出现裂纹，避免烧结后磁体出现翘角、凹凸等变形。

附图说明

图1取向压型模具及粉末注型状态示意图

具体实施方式

实施例1：

将粒径为3.5μm、成分为Nd29.5Fe69.1Ga0.2Nb0.2B1.0的钕铁硼粉末颗粒,倒入底端开有均匀圆形凹槽的模具中(规则长方体部分8cm×8cm×3cm，圆形凹槽位于底面中心且最大直径为φ5cm，凹槽最大深度为0.5cm)，注满模具型腔后保持自然注型状态；在1.8T的磁场下取向并压型得到初坯；将初坯用塑料膜真空封装，随后放入液压装置中进行冷等静压；剥去坯体上的塑料膜，并将坯体在1080℃下高真空烧结3h；将烧结磁体在900℃和500℃分别高真空回火2h；得到的烧结钕铁硼永磁材料，保持规则长方体形状，无凹凸或翘角现象。

实施例2：

将粒径为3.0μm、成分为(NdPr)30.0Fe68.9Cu0.2Zr0.2B1.0的钕铁硼粉末颗粒倒入底端开有均匀圆形凹槽的模具中(规则长方体部分10cm×10cm×5cm，圆形凹槽位于底面中心且最大直径为φ6cm，凹槽最大深度为1.0cm)，注满模具型腔后保持自然注型状态；在1.8T的磁场下取向并压型得到初坯；将初坯用塑料膜真空封装，随后放入液压装置中进行冷等静压；剥去坯体上的塑料膜，并将坯体在1080℃下高真空烧结3h；将烧结磁体在900℃和500℃分别高真空回火2h；得到的烧结钕铁硼永磁材料，保持规则长方体形状，无凹凸或翘角现象。