烧结钕铁硼磁体生产工艺的发展

《烧结钕铁硼磁体生产工艺的发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、烧结钕铁硼磁体生产工艺的发展烧结磁体是目前最大宗的商品磁体。其工艺基本沿用制备钐—钴磁体的粉末冶金法，程序为：熔烧—合金锭粉碎—研磨—磁场下取向成型—烧结—回火时效—充磁检测等。首先将Fe和B冶炼成Fe-B合金，然后于真空反应炉中按一定要求配比，在Ar气下融化成三元合金，浇铸至水冷铜模中。然后进行制粉，通常采用球磨和气流磨等方法，还有还原扩散制粉，HDDR方法制粉，用快淬技术加球磨或气流磨方法制粉等。烧结钕铁硼磁体的永磁性能取决于内禀磁性和微结构。内禀磁性主要由材料的化学成分决定，是结构不灵敏。内禀磁性决定了材料宏观磁性能的理论极限，为得到高性能钕铁硼磁体，首先要提高钕铁硼磁体中磁性

2、相的饱和磁极化强度，可以通过以下措施实现：（1）保证原材料的纯度，以减少由于杂质元素引起的性能降低；（2）增加钕铁硼磁体中磁性相的含量，这可以通过合适的成分配比，在保证矫顽力的前提下使得生产后磁体的组分接近磁性相的组分；（3）提高磁性相的取向度，主要通过生产工艺保证磁体中的颗粒都是单晶颗粒或接近单晶颗粒，并且有良好的颗粒粒径分布。在原材料纯度一定的前提下，生产工艺决定了磁体的性能。1.铸锭生产工艺及装备的发展合金铸锭的显微组织对于后续工艺的制粉环节、磁场取向成型环节、坯料烧结过程都有重要的影响，并进而影响到烧结钕铁硼磁体的性能。从制造永磁材料的角度来看，希望铸锭组织中不存在粗大的α—

3、Fe枝状晶。（这是由于α—Fe枝状晶的塑性较好，使铸锭难以破碎，给制粉过程造成困难；同时需延长烧结时间以获得均匀的Nd2Fe14B晶体。同时，如铸锭组织中存在团块状富Nd相，则会影响烧结时富Nd相均匀分布。）为了减少α—Fe枝状晶，可以采用大容量的感应炉，并选用导热性能良好的铜锭模，采用以下两种工艺：一种工艺是把铸锭高温均匀化处理，在1000℃的温度且在惰性气体保护下恒温10h左右，可以减少α—Fe，但该工艺耗费时间、增加成本，不适合工业化批量生产；另一种工艺是双相合金法，即主相和液相分别熔炼、破碎，然后混合、制粉、烧结，这种方法也可以用于生产高性能磁体，但工艺复杂，不适合大批量的工

4、业生产。SC鳞片技术的出现，使铸锭生产工艺达到最新水平。SC鳞片技术是将熔融的合金浇注到旋转的水冷铜辊上，生产出鳞片状铸锭，厚度大约0.25～0.35mm。鳞片的冷凝速度快，可以很好的抑制α—Fe的析出，且鳞片的粉碎性很好，同时鳞片技术改善了富钕相的分布，可以生产磁性能优异的钕铁硼磁体。2.破碎制粉工艺及装备的发展钕铁硼粉末的状态，特别是粒径分布、颗粒形状对磁体的取向度和烧结工艺有着重要的影响。粉末制备的传统方法是机械破碎与球磨制粉。机械破碎采用颚式破碎、带筛球磨等方法，在惰性气体保护下进行。球磨制粉有振动球磨和滚动球磨等，振动球磨制备的粉末形状不规则，不利于磁场取向；滚动球磨由于需

5、要汽油保护，工艺复杂，效率不高。目前，钕铁硼厂家基本上都用气流磨制粉。气流磨制粉是采用物料自身的高速碰撞来粉碎，对磨室内壁无磨损，无污染，可以高效率地制备粉末。但是该工艺严重破坏了合金的主相晶粒结构，使富钕相不能均匀分布在主相晶粒边界，特别是对一些晶粒粗大的合金，破碎后的主相晶粒和富钕相各自分离，无法制备高性能的磁体。现在采用HD工艺，即将钕铁硼合金置于氢气环境下，氢气沿富钕相薄层进入合金，使之膨胀爆裂而破碎，沿富钕相层处开裂，保证了主相晶粒及富钕晶粒间界相的完整。HD工艺破碎后的气流磨制备的粉末粒度分布集中，表面缺陷少，可以用于制造高性能的磁体。稀土元素极易氧化，由于钕铁硼粉末的粒

6、度特别小，更是易于氧化，因此气流磨制粉的过程中要用惰性气体保护，同时在制粉前添加一定比例的防氧化剂可以保护粉末使之不易氧化，并且可以提高制粉效率。3.磁场取向成型工艺及装备的发展磁场取向成型工艺中取向场的大小，与压制方向的相对方向，粉末的松装密度都对磁体的取向度有重要影响。目前已有：①湿压成型技术，是把钕铁硼的粗粉装入喷射式超细粉碎机，超细粉出口处进入溶剂油形成粉浆，注入模具内进行磁场取向成型，该技术粉浆不易氧化，可以取得较高的取向度，所制得的钕铁硼磁体晶粒尺寸小，均匀一致，磁性能较高；②脉冲磁场取向技术，在压机恒磁场上加脉冲磁场，脉冲磁场一方面可以提高主相颗粒的取向度，还可以提高粉

7、末的松装密度，从而进一步提高取向度，取向度约可提高1.5%；③橡皮模压技术，将粉末装入橡皮模，在脉冲磁场中进行取向，再在压机的恒磁场中压制成型，在橡皮模中，粉末受到的的是等静压压缩，可以使磁体获得较高的取向度和剩磁，与金属模压相比，剩磁大约可以提高5%～7%；④近终成型磁场压机，对于异形磁体，采用特殊的模具工装，直接成型，烧结后的磁体只需要进行稍微表面处理即可投入使用，大大节省了材料和后续的加工成本。4.烧结热处理工艺及装备的发展烧结是材料的最后成型过程，