一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010280606.7

申请日:

2010.09.13

公开号:

CN101937769A

公开日:

2011.01.05

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01F 41/02申请日:20100913|||公开

IPC分类号:

H01F41/02; B22F3/02; B22F3/03; H01F1/057; H01F1/06

主分类号:

H01F41/02

申请人:

华南理工大学

发明人:

肖志瑜; 陈进; 秦志刚; 吴苑标; 李元元

地址:

510640 广东省广州市天河区五山381号

优先权:

专利代理机构:

广州市华学知识产权代理有限公司 44245

代理人:

盛佩珍

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内容摘要

本发明公开了一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法,其步骤及工艺条件如下:(1)模壁润滑;(2)将磁粉填充于模具型腔,再放在磁场强度为1.0~1.5T,频率为0.02~0.1赫兹的脉冲磁场中取向,同时施加20~30MPa的压力预压;(3)将模具加热至130~150℃后高速压制成形,压制速度为10~17m/s。本发明实现了低成本短流程近净成形,工艺简单,实用性好,成本低;制得的钕铁硼磁体与粘结磁体相比其生坯密度提高了0.43~0.93g/cm3,剩磁提高了0.2~0.54T,最大磁能积提高了20~60kJ/m3,矫顽力Hcb提高了73~348kA/m,Hci提高了80~387kA/m。

权利要求书

1: 一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法, 包括模壁润滑、 温高速压 制, 其特征在于 : 该成形方法还包括磁场取向、 预压, 其步骤及其工艺条件如下 : (1) 选择熔点在 150℃以上的润滑剂, 对模具型腔内壁进行模壁润滑 ; (2) 将各向异性钕铁硼磁粉填充于模具型腔, 再将装有磁粉的模具放在取向磁场中进 行取向, 并在取向的同时采用液压机预压 ; 所述取向磁场为脉冲磁场, 磁场强度为 1.0 ~ 1.5T, 频率为 0.02 ~ 0.1 赫兹 ; 所述预压压力为 20 ~ 30MPa ; (3) 将模具加热至 130 ~ 150℃后, 进行高速压制成形, 压制速度为 10 ~ 17m/s。
2: 根据权利要求 1 所述的一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法, 其 特征在于 : 所述各向异性钕铁硼磁粉末粒度< 200μm。
3: 根据权利要求 1 所述的一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法, 其 特征在于 : 所述模壁润滑剂选用硬脂酸锂酒精悬浮液。

说明书


一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法

    技术领域 本发明涉及粉末冶金领域, 具体是指一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压 制成形方法。
     背景技术 永磁材料的生产和开发应用程度是现代国家经济发展程度的标志之一。 以钕铁硼 为代表的稀土永磁材料是磁性能最高、 应用最广、 发展速度最快的新一代永磁材料。有 “磁 王” 之称的钕铁硼永磁材料具有非常高的饱和磁化强度、 各向异性和矫顽力, 广泛应用于电 子信息、 机电、 仪表及家用电器等领域, 已经成为高新技术的基础材料。目前钕铁硼永磁材 料成形主要有两种形式, 即烧结钕铁硼磁体和粘结钕铁硼磁体。 烧结钕铁硼磁体成型性差, 生产工艺较为复杂, 特别是加工难度大, 成本也较高。 而粘结钕铁硼磁体是将钕铁硼粉末与 粘结剂和其它添加剂按一定比例均匀混合, 然后再压制成形。由这些非磁性试剂的加入势 必会降低磁体的密度 ( 一般相当于该磁粉的致密材料密度的 50%~ 80% ), 而密度的降低 又将降低磁体的磁性能, 导致其无法应用于对磁性要求较高的领域。 如何得到密度更高, 性 能更好的钕铁硼永磁材料一直是研究的热点。 而目前不添加粘结剂直接成形铁硼磁磁体还 未见报道。
     粉末高速压制技术是瑞典的AB 公司在 2001 年基于 Hydro-pulsor 公司生产的高速压制成形机而推介的一项新技术。基本原理是通过运动的锤头冲击上模冲, 在 瞬间产生强烈的应力波, 在 0.02s 内将冲击能量传递给粉末进行致密化。由于粉末高速压 制技术具有高密度、 高力学性能、 低弹性后效、 低脱模力、 低成本、 高效率成形大型零件等优 点, 该技术在铁制品生产中获得广泛应用。目前, 国内外对高速压制技术的研究有许多进 展, 但是这种技术主要应用于钢铁基、 钛基、 铜基等结构材料成形, 而对于永磁材料的成形 未见报道。 发明内容 本发明的目的在于克服现有技术的不足之处, 提供一种各向异性无粘结剂钕铁硼 磁体的高速压制成形方法。
     本发明的目的通过采取下述措施实现 :
     一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法, 包括模壁润滑、 温高速 压制, 其特征在于 : 该成形方法还包括磁场取向、 预压, 其步骤及其工艺条件如下 :
     (1) 选择熔点在 150℃以上的润滑剂, 对模具型腔内壁进行模壁润滑 ;
     (2) 将各向异性钕铁硼磁粉填充于模具型腔, 再将装有磁粉的模具放在取向磁场 中进行取向, 并在取向的同时采用液压机预压 ;
     所述取向磁场为脉冲磁场, 磁场强度为 1.0 ~ 1.5T, 频率为 0.02 ~ 0.1 赫兹 ;
     所述预压压力为 20 ~ 30MPa ;
     (3) 将模具加热至 130 ~ 150℃后, 进行高速压制成形, 压制速度为 10 ~ 17m/s。所述各向异性钕铁硼磁粉末粒度< 200μm。
     所述模壁润滑剂选用硬脂酸锂酒精悬浮液。
     与现有技术相比, 本发明具有如下优点 :
     1、 通常粘结磁体中需要添加占磁粉质量分数 2%~ 20%的粘结剂、 偶联剂, 而本 发明无需添加, 可直接成形, 从而避免了因粘结剂的添加而对磁性材料密度造成的影响, 同 时对环境友好无污染。
     2、 本发明制得的各向异性钕铁硼磁体与粘结磁体相比, 提高了磁体的密度和磁 3 性能, 其生坯密度提高了 0.43 ~ 0.93g/cm , 剩磁提高了 0.2 ~ 0.54T, 最大磁能积提高了 3 20 ~ 60kJ/m , 矫顽力 Hcb 提高了 73 ~ 348kA/m, Hci 提高了 80 ~ 387kA/m, 扩大了其应用领 域, 可应用于对磁性能要求更高的产品, 如微型电机等, 因而大大扩大了其应用领域。
     3、 本发明实现了低成本短流程生产高密度、 高性能钕铁硼磁体的近净成形, 工艺 简单, 实用性好, 成本低。 具体实施方式
     下面结合实施例进一步详细描述本发明, 但本发明实施方式不限于此。 实施例 1
     一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法可以采用市售的各向异 性钕铁硼粉末, 优选粒度< 200μm, 成形步骤及其工艺条件如下 :
     (1) 用硬脂酸锂酒精悬浮液作为模壁润滑剂, 对模具型腔内壁进行模壁润滑 ;
     (2) 将各向异性钕铁硼磁粉填充于模具型腔, 再将装入上述磁粉的模具放在型号 为 NS3000 的脉冲磁场取向机的取向台上进行取向, 磁场强度为 1.0T, 频率为 0.1 赫兹 ; 并 在取向的同时采用 YAW4106 液压机预压, 预压压力为 20MPa, 保压时间 20s ;
     (3) 将模具加热至 130℃后, 用中国专利 201020027160.2 公开的一种温粉末高速 压制成形装置进行高速压制成形, 压制速度为 10m/s。
     制得的各向异性钕铁硼磁体主要性能如下 : 生坯密度为 6.43g/cm3, 剩磁 Br 为 3 0.81T, 最大磁能积 (BH)max 为 103kJ/m , 矫顽力 Hcb 为 510kA/m, Hci 为 823kA/m。与温压成形 3 的粘结磁体相比, 生坯密度提高了 0.43g/cm , 剩磁提高了 0.2T, 最大磁能积提高了 20kJ/ 3 m, 矫顽力 Hcb 提高了 73kA/m, Hci 提高了 80kA/m。
     实施例 2
     一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法可以采用市售的各向异 性钕铁硼粉末, 优选粒度< 200μm。成形步骤及其工艺条件如下 :
     (1) 用硬脂酸锂酒精悬浮液作为模壁润滑剂, 对模具型腔内壁进行模壁润滑 ;
     (2) 将各向异性钕铁硼磁粉填充于模具型腔, 再将装入上述磁粉的模具放在型号 为 NS3000 的脉冲磁场取向机的取向台上进行取向, 磁场强度为 1.5T, 频率为 0.02 赫兹, 并 在取向的同时采用 YAW4106 液压机预压 ; 预压压力为 30MPa, 保压时间 20s ;
     (3) 将模具加热至 150℃后, 用中国专利 201020027160.2 公开的一种温粉末高速 压制成形装置进行高速压制成形, 压制速度为 17m/s。
     制得的各向异性钕铁硼磁体主要性能如下 : 生坯密度为 6.93g/cm3, 剩磁 Br 为 1.15T, 最大磁能积 (BH)max 为 143kJ/m3, 矫顽力 Hcb 为 785kA/m, Hci 为 1130kA/m。与温压
     成形的粘结磁体相比, 生坯密度提高了 0.93g/cm3, 剩磁提高了 0.54T, 最大磁能积提高了 60kJ/m3, 矫顽力 Hcb 提高了 348kA/m, Hci 提高了 387kA/m。5

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1、10申请公布号CN101937769A43申请公布日20110105CN101937769ACN101937769A21申请号201010280606722申请日20100913H01F41/02200601B22F3/02200601B22F3/03200601H01F1/057200601H01F1/0620060171申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山381号72发明人肖志瑜陈进秦志刚吴苑标李元元74专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人盛佩珍54发明名称一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法57摘要本发明公开了一种各向异性无粘结剂钕铁。

2、硼磁体的高速压制成形方法,其步骤及工艺条件如下1模壁润滑;2将磁粉填充于模具型腔,再放在磁场强度为1015T,频率为00201赫兹的脉冲磁场中取向,同时施加2030MPA的压力预压;3将模具加热至130150后高速压制成形,压制速度为1017M/S。本发明实现了低成本短流程近净成形,工艺简单,实用性好,成本低;制得的钕铁硼磁体与粘结磁体相比其生坯密度提高了043093G/CM3,剩磁提高了02054T,最大磁能积提高了2060KJ/M3,矫顽力HCB提高了73348KA/M,HCI提高了80387KA/M。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页C。

3、N101937770A1/1页21一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法,包括模壁润滑、温高速压制,其特征在于该成形方法还包括磁场取向、预压,其步骤及其工艺条件如下1选择熔点在150以上的润滑剂,对模具型腔内壁进行模壁润滑;2将各向异性钕铁硼磁粉填充于模具型腔,再将装有磁粉的模具放在取向磁场中进行取向,并在取向的同时采用液压机预压;所述取向磁场为脉冲磁场,磁场强度为1015T,频率为00201赫兹;所述预压压力为2030MPA;3将模具加热至130150后,进行高速压制成形,压制速度为1017M/S。2根据权利要求1所述的一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法,其特征在于所。

4、述各向异性钕铁硼磁粉末粒度200M。3根据权利要求1所述的一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法,其特征在于所述模壁润滑剂选用硬脂酸锂酒精悬浮液。权利要求书CN101937769ACN101937770A1/3页3一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法技术领域0001本发明涉及粉末冶金领域,具体是指一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法。背景技术0002永磁材料的生产和开发应用程度是现代国家经济发展程度的标志之一。以钕铁硼为代表的稀土永磁材料是磁性能最高、应用最广、发展速度最快的新一代永磁材料。有“磁王”之称的钕铁硼永磁材料具有非常高的饱和磁化强度、各向异性和矫顽。

5、力,广泛应用于电子信息、机电、仪表及家用电器等领域,已经成为高新技术的基础材料。目前钕铁硼永磁材料成形主要有两种形式,即烧结钕铁硼磁体和粘结钕铁硼磁体。烧结钕铁硼磁体成型性差,生产工艺较为复杂,特别是加工难度大,成本也较高。而粘结钕铁硼磁体是将钕铁硼粉末与粘结剂和其它添加剂按一定比例均匀混合,然后再压制成形。由这些非磁性试剂的加入势必会降低磁体的密度一般相当于该磁粉的致密材料密度的5080,而密度的降低又将降低磁体的磁性能,导致其无法应用于对磁性要求较高的领域。如何得到密度更高,性能更好的钕铁硼永磁材料一直是研究的热点。而目前不添加粘结剂直接成形铁硼磁磁体还未见报道。0003粉末高速压制技术是。

6、瑞典的AB公司在2001年基于HYDROPULSOR公司生产的高速压制成形机而推介的一项新技术。基本原理是通过运动的锤头冲击上模冲,在瞬间产生强烈的应力波,在002S内将冲击能量传递给粉末进行致密化。由于粉末高速压制技术具有高密度、高力学性能、低弹性后效、低脱模力、低成本、高效率成形大型零件等优点,该技术在铁制品生产中获得广泛应用。目前,国内外对高速压制技术的研究有许多进展,但是这种技术主要应用于钢铁基、钛基、铜基等结构材料成形,而对于永磁材料的成形未见报道。发明内容0004本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,提供一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法。0005本发明的目的通过采。

7、取下述措施实现0006一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法,包括模壁润滑、温高速压制,其特征在于该成形方法还包括磁场取向、预压,其步骤及其工艺条件如下00071选择熔点在150以上的润滑剂,对模具型腔内壁进行模壁润滑;00082将各向异性钕铁硼磁粉填充于模具型腔,再将装有磁粉的模具放在取向磁场中进行取向,并在取向的同时采用液压机预压;0009所述取向磁场为脉冲磁场,磁场强度为1015T,频率为00201赫兹;0010所述预压压力为2030MPA;00113将模具加热至130150后,进行高速压制成形,压制速度为1017M/S。说明书CN101937769ACN101937770A2。

8、/3页40012所述各向异性钕铁硼磁粉末粒度200M。0013所述模壁润滑剂选用硬脂酸锂酒精悬浮液。0014与现有技术相比,本发明具有如下优点00151、通常粘结磁体中需要添加占磁粉质量分数220的粘结剂、偶联剂,而本发明无需添加,可直接成形,从而避免了因粘结剂的添加而对磁性材料密度造成的影响,同时对环境友好无污染。00162、本发明制得的各向异性钕铁硼磁体与粘结磁体相比,提高了磁体的密度和磁性能,其生坯密度提高了043093G/CM3,剩磁提高了02054T,最大磁能积提高了2060KJ/M3,矫顽力HCB提高了73348KA/M,HCI提高了80387KA/M,扩大了其应用领域,可应用于对。

9、磁性能要求更高的产品,如微型电机等,因而大大扩大了其应用领域。00173、本发明实现了低成本短流程生产高密度、高性能钕铁硼磁体的近净成形,工艺简单,实用性好,成本低。具体实施方式0018下面结合实施例进一步详细描述本发明,但本发明实施方式不限于此。0019实施例10020一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法可以采用市售的各向异性钕铁硼粉末,优选粒度200M,成形步骤及其工艺条件如下00211用硬脂酸锂酒精悬浮液作为模壁润滑剂,对模具型腔内壁进行模壁润滑;00222将各向异性钕铁硼磁粉填充于模具型腔,再将装入上述磁粉的模具放在型号为NS3000的脉冲磁场取向机的取向台上进行取向,磁场。

10、强度为10T,频率为01赫兹;并在取向的同时采用YAW4106液压机预压,预压压力为20MPA,保压时间20S;00233将模具加热至130后,用中国专利2010200271602公开的一种温粉末高速压制成形装置进行高速压制成形,压制速度为10M/S。0024制得的各向异性钕铁硼磁体主要性能如下生坯密度为643G/CM3,剩磁BR为081T,最大磁能积BHMAX为103KJ/M3,矫顽力HCB为510KA/M,HCI为823KA/M。与温压成形的粘结磁体相比,生坯密度提高了043G/CM3,剩磁提高了02T,最大磁能积提高了20KJ/M3,矫顽力HCB提高了73KA/M,HCI提高了80KA/。

11、M。0025实施例20026一种各向异性无粘结剂钕铁硼磁体的高速压制成形方法可以采用市售的各向异性钕铁硼粉末,优选粒度200M。成形步骤及其工艺条件如下00271用硬脂酸锂酒精悬浮液作为模壁润滑剂,对模具型腔内壁进行模壁润滑;00282将各向异性钕铁硼磁粉填充于模具型腔,再将装入上述磁粉的模具放在型号为NS3000的脉冲磁场取向机的取向台上进行取向,磁场强度为15T,频率为002赫兹,并在取向的同时采用YAW4106液压机预压;预压压力为30MPA,保压时间20S;00293将模具加热至150后,用中国专利2010200271602公开的一种温粉末高速压制成形装置进行高速压制成形,压制速度为17M/S。0030制得的各向异性钕铁硼磁体主要性能如下生坯密度为693G/CM3,剩磁BR为115T,最大磁能积BHMAX为143KJ/M3,矫顽力HCB为785KA/M,HCI为1130KA/M。与温压说明书CN101937769ACN101937770A3/3页5成形的粘结磁体相比,生坯密度提高了093G/CM3,剩磁提高了054T,最大磁能积提高了60KJ/M3,矫顽力HCB提高了348KA/M,HCI提高了387KA/M。说明书CN101937769A。

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