本發(fā)明涉及生產(chǎn)熱變形磁體的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

稀土/鐵/硼基永磁體廣泛地應(yīng)用于家用電器、電動(dòng)工具、風(fēng)力發(fā)電、純電動(dòng)汽車/混合動(dòng)力汽車等領(lǐng)域。與燒結(jié)磁體和粘結(jié)磁體相比，熱變形稀土/鐵/硼基磁體由于磁各向異性、不含或較低含量的重稀土元素如dy和tb、可以近凈成形工藝生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而越來越受到關(guān)注。

現(xiàn)有的熱變形工藝包括模壓、擠出成型和輥壓等，但是仍然存在如下問題：所制磁體的磁性能均勻性差，生產(chǎn)效率低，需要開發(fā)連續(xù)熱壓的工藝和設(shè)備；現(xiàn)有產(chǎn)品的形狀主要為磁環(huán)，而諸如平板狀和圓弧狀的其他形狀的磁體的生產(chǎn)工藝尚不成熟。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。

該目的是通過生產(chǎn)熱變形磁體的方法實(shí)現(xiàn)的，該方法包括：在熱壓步驟中，對快淬粉實(shí)施熱壓以獲得預(yù)成型坯；在熱變形步驟中，對所述預(yù)成型坯實(shí)施熱變形以獲得熱變形磁體，其中利用擠壓頭將所述預(yù)成型坯經(jīng)由出料口以擠壓頭的行進(jìn)方向與出料方向相反的方式擠出成型。

另一方面，該目的是通過生產(chǎn)熱變形磁體的設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，該設(shè)備包括：對快淬粉實(shí)施熱壓以獲得預(yù)成型坯的熱壓裝置；對所述預(yù)成型坯實(shí)施熱變形以獲得熱變形磁體的熱變形裝置，該熱變形裝置具有擠壓頭，從而將所述預(yù)成型坯經(jīng)由出料口以擠壓頭的行進(jìn)方向與出料方向相反的方式擠出成型。

下面依照附圖更詳細(xì)地闡述本發(fā)明的各個(gè)方面。

附圖說明

圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的熱變形工藝的示意圖；

圖2所示為圖1所示的實(shí)施方案的熱變形擠壓頭的實(shí)物照片；

圖3所示為圖1所示的實(shí)施方案的磁體兩面上的x射線衍射(xrd)譜；

圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的熱變形工藝的示意圖；

圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的熱變形工藝的示意圖；

圖6所示為圖5所示的實(shí)施方案的模具、擠壓頭和熱變形磁體的實(shí)物照片；

圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的熱壓和熱變形工藝的示意圖。

具體實(shí)施方式

除非另外說明，本申請?zhí)岬降乃械某霭嫖?、專利申請、專利和其它參考文獻(xiàn)都以引用的方式全文結(jié)合入本文中，相當(dāng)于全文呈現(xiàn)于本文。

除非另外定義，本文中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常所理解的同樣含義。在抵觸的情況下，以本說明書包括定義為準(zhǔn)。

當(dāng)以范圍、優(yōu)選范圍、或者優(yōu)選的數(shù)值上限以及優(yōu)選的數(shù)值下限的形式表述某個(gè)量、濃度或其它值或參數(shù)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)理解相當(dāng)于具體揭示了通過將任意一對范圍上限或優(yōu)選數(shù)值與任意范圍下限或優(yōu)選數(shù)值結(jié)合起來的任何范圍，而不考慮該范圍是否具體揭示。除非另外指出，本文所列出的數(shù)值范圍旨在包括范圍的端點(diǎn)，和該范圍之內(nèi)的所有整數(shù)和分?jǐn)?shù)。

本發(fā)明涉及生產(chǎn)熱變形磁體的方法，該方法包括：在熱壓步驟中，對快淬粉實(shí)施熱壓以獲得預(yù)成型坯；在熱變形步驟中，對所述預(yù)成型坯實(shí)施熱變形以獲得熱變形磁體，其中利用擠壓頭將所述預(yù)成型坯經(jīng)由出料口以擠壓頭的行進(jìn)方向與出料方向相反的方式擠出成型。

快淬粉

對于在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的快淬粉沒有特別的限制，例如可以通過熔體快淬法獲得快淬帶，然后將快淬帶碾碎獲得快淬粉。也可以使用商購獲得的快淬粉，例如購自麥格昆磁(天津)有限公司的mqu等系列的磁粉。在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的快淬粉可以具有納米級的晶粒尺寸，也可以是非晶態(tài)，并在熱變形過程中晶化。

對于在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的快淬粉的合金組成沒有特別的限制，例如可以使用re2fe14b單相合金，其中re代表nd或其他稀土元素或它們的組合，也可以使用雙相合金，其例如由re2fe14b相和富re相組成，或者由re2fe14b相和軟磁相組成。

熱壓步驟

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，在熱壓步驟中，在600至750℃的熱壓溫度下以50至200mpa的壓力對所述快淬粉實(shí)施熱壓。

對于在所述熱壓步驟中使用的保護(hù)氣氛沒有特別的限制，例如可以在加熱之前抽真空，例如低于1×10^-1pa，優(yōu)選低于6×10^-2pa。對于在所述熱壓步驟中采用的升溫速率沒有特別的限制，例如可以為50至200℃/min，優(yōu)選為約100℃/min。在達(dá)到預(yù)定的熱壓溫度之后，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行保溫。對于在所述熱壓步驟中采用的保溫時(shí)間沒有特別的限制，例如可以為0至120秒，優(yōu)選為約1分鐘。預(yù)成型坯可以是長方體，也可以是圓柱體，或者是具有其他形狀的截面的柱體。

在熱壓步驟和熱變形步驟彼此相接地實(shí)施的情況下，在所述熱壓步驟中達(dá)到預(yù)定的溫度并完成熱壓后，將預(yù)成型坯直接送入熱變形步驟中。

在熱壓步驟和熱變形步驟彼此分離地實(shí)施的情況下，在所述熱壓步驟中達(dá)到預(yù)定的溫度并完成熱壓后，停止加熱并卸載壓力，使預(yù)成型坯自然冷卻，優(yōu)選使用惰性的氣體進(jìn)行冷卻，例如ar或n2。在溫度低于200℃之后，取出預(yù)成型坯，然后送入熱變形步驟中。

熱變形步驟

在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，在熱變形步驟中，在750至950℃的熱變形溫度下以50至200mpa的壓力對所述預(yù)成型坯實(shí)施熱變形。

對于在所述熱變形步驟中使用的保護(hù)氣氛沒有特別的限制，例如可以在加熱之前抽真空，例如低于1×10^-1pa，優(yōu)選低于6×10^-2pa，然后充入惰性氣體，例如ar。對于在所述熱變形步驟中采用的升溫速率沒有特別的限制，例如可以為50至200℃/min，優(yōu)選為約100℃/min。在達(dá)到預(yù)定的熱變形溫度之后，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行保溫或者不保溫。對于在所述熱變形步驟中采用的保溫時(shí)間沒有特別的限制，例如可以為2至4分鐘，優(yōu)選為約3分鐘。在達(dá)到預(yù)定的保溫時(shí)間之后，開始實(shí)施熱變形。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，在熱變形步驟中，將擠壓頭之間的空隙用作出料口。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，在熱變形步驟中，將擠壓頭在模具內(nèi)腔中形成的空隙用作出料口。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，在熱變形步驟中使用具有u形內(nèi)腔的模具，其中u形內(nèi)腔的一端用作所述預(yù)成型坯的進(jìn)料口并且擠壓頭由此壓入，而u形內(nèi)腔的另一端用作熱變形磁體的出料口。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，熱壓步驟和熱變形步驟彼此相接地在一個(gè)具有u形內(nèi)腔的模具中實(shí)施，其中u形內(nèi)腔的一端用作所述快淬粉的進(jìn)料口，快淬粉在從u形內(nèi)腔的一端擠壓到另一端的過程中完成致密化和熱變形的過程，而u形內(nèi)腔的另一端用作所述出料口。

在熱壓步驟和熱變形步驟彼此相接地實(shí)施的情況下，熱壓步驟和熱變形步驟分別在熱壓溫度和熱變形溫度下實(shí)施。具體而言，雖然熱壓步驟中使用的熱壓模具與熱變形步驟中使用的熱變形模具彼此相接，但是熱壓模具在熱壓溫度下實(shí)施熱壓，而熱變形模具在熱變形溫度下實(shí)施熱變形。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述出料口具有可自由設(shè)計(jì)形狀的截面，例如矩形或弧形的截面。

另一方面，本發(fā)明還涉及生產(chǎn)熱變形磁體的設(shè)備，該設(shè)備包括：對快淬粉實(shí)施熱壓以獲得預(yù)成型坯的熱壓裝置；對所述預(yù)成型坯實(shí)施熱變形以獲得熱變形磁體的熱變形裝置，該熱變形裝置具有擠壓頭，從而將所述預(yù)成型坯經(jīng)由出料口以擠壓頭的行進(jìn)方向與出料方向相反的方式擠出成型。

快淬粉

對于在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中使用的快淬粉沒有特別的限制，例如可以通過熔體快淬法獲得快淬帶，然后將快淬帶碾碎獲得快淬粉。也可以使用商購獲得的快淬粉，例如購自麥格昆磁(天津)有限公司的mqu等系列的磁粉。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中使用的快淬粉可以具有納米級的晶粒尺寸，也可以是非晶態(tài)，并在熱變形裝置中晶化。

對于在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中使用的快淬粉的合金組成沒有特別的限制，例如可以使用re2fe14b單相合金，其中re代表nd或其他稀土元素或它們的組合，也可以使用雙相合金，其例如由re2fe14b相和富re相組成，或者由re2fe14b相和軟磁相組成。

熱壓裝置

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱壓裝置在600至750℃的熱壓溫度下以50至200mpa的壓力對所述快淬粉實(shí)施熱壓。

對于在所述熱壓裝置中使用的保護(hù)氣氛沒有特別的限制，例如可以在加熱之前抽真空，例如低于1×10^-1pa，優(yōu)選低于6×10^-2pa。對于在所述熱壓裝置中采用的升溫速率沒有特別的限制，例如可以為50至200℃/min，優(yōu)選為約100℃/min。在達(dá)到預(yù)定的熱壓溫度之后，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行保溫。對于在所述熱壓裝置中采用的保溫時(shí)間沒有特別的限制，例如可以為0至120秒，優(yōu)選為約1分鐘。預(yù)成型坯可以是長方體，也可以是圓柱體，或者是具有其他形狀的截面的柱體。

在熱壓裝置和熱變形裝置彼此相接的情況下，在所述熱壓裝置中達(dá)到預(yù)定的保溫時(shí)間之后，將預(yù)成型坯直接送入熱變形裝置中。

在熱壓裝置和熱變形裝置彼此分離的情況下，在所述熱壓裝置中達(dá)到預(yù)定的保溫時(shí)間之后，停止加熱及卸載壓力，使預(yù)成型坯自然冷卻，優(yōu)選使用惰性的氣體進(jìn)行冷卻，例如ar或n2。在溫度低于200℃之后，取出預(yù)成型坯，然后送入熱變形裝置中。

熱變形裝置

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱變形裝置在750至950℃的熱變形溫度下以50至200mpa的壓力對所述預(yù)成型坯實(shí)施熱變形。

對于在所述熱變形裝置中使用的保護(hù)氣氛沒有特別的限制，例如可以在加熱之前抽真空，例如低于1×10^-1pa，優(yōu)選低于6×10^-2pa，然后充入惰性氣體，例如ar。對于在所述熱變形裝置中采用的升溫速率沒有特別的限制，例如可以為50至200℃/min，優(yōu)選為約100℃/min。在達(dá)到預(yù)定的熱變形溫度之后，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行保溫。對于在所述熱變形裝置中采用的保溫時(shí)間沒有特別的限制，例如可以為2至4分鐘，優(yōu)選為約3分鐘。在達(dá)到預(yù)定的保溫時(shí)間之后，開始實(shí)施熱變形。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱變形裝置的擠壓頭之間具有用作出料口的空隙。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱變形裝置的擠壓頭在模具內(nèi)腔中形成用作出料口的空隙。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱變形裝置包括具有u形內(nèi)腔的模具，其中u形內(nèi)腔的一端用作所述預(yù)成型坯的進(jìn)料口并且擠壓頭由此壓入，而u形內(nèi)腔的另一端用作熱變形磁體的出料口。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱壓裝置和所述熱變形裝置彼此相接地形成一個(gè)具有u形內(nèi)腔的模具，其中u形內(nèi)腔的一端用作所述快淬粉的進(jìn)料口，快淬粉在從u形內(nèi)腔的一端擠壓到另一端的過程中完成致密化和熱變形的過程，而u形內(nèi)腔的另一端用作所述熱變形裝置的出料口。

在熱壓裝置和熱變形裝置彼此相接的情況下，熱壓裝置和熱變形裝置分別在熱壓溫度和熱變形溫度下實(shí)施。具體而言，雖然熱壓裝置中使用的熱壓模具與熱變形裝置中使用的熱變形模具彼此相接，但是熱壓模具在熱壓溫度下實(shí)施熱壓，而熱變形模具在熱變形溫度下實(shí)施熱變形。熱壓溫度和熱變形溫度分別是材料在過程中所達(dá)到的實(shí)際溫度，由于熱傳導(dǎo)，材料先達(dá)到熱壓溫度，然后再上升到熱變形溫度，熱壓和熱變形工藝在這個(gè)過程中分別完成。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述出料口具有可自由設(shè)計(jì)形狀的截面，例如矩形或弧形的截面。

實(shí)施例1

圖1所示為本實(shí)施例的熱變形工藝的示意圖，包括本實(shí)施例中使用的擠壓頭(1)、模具(2)和熱變形磁體(3)的剖面圖和立體圖。圖2所示為本實(shí)施例中使用的熱變形擠壓頭的實(shí)物照片，其中擠壓頭(1)之間的空隙用作出料口(5)。

熱壓

將市售的mqu-f磁粉裝入熱壓模具中，將熱壓模具連同磁粉一起放入熱壓機(jī)中。抽真空至低于6×10^-2pa時(shí)開始加熱。在以約100℃/min的升溫速率進(jìn)行加熱期間，對熱壓模具施加不小于50mpa的壓力。在溫度達(dá)到670℃后，在該溫度下保溫保壓1分鐘，然后關(guān)閉加熱系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。利用ar氣體冷卻預(yù)成型坯樣品，在溫度低于200℃之后取出預(yù)成型坯樣品。

熱變形

將預(yù)成型坯裝入熱變形模具中，將熱變形模具連同預(yù)成型坯一起放入爐中。抽真空至低于6×10^-2pa后，充入ar氣體作為保護(hù)氣體。然后開始以約100℃/min的升溫速率加熱，在溫度達(dá)到800至860℃后，在該溫度下保溫3分鐘。然后啟動(dòng)熱變形過程的液壓系統(tǒng)，開始利用如圖2所示的熱變形擠壓頭實(shí)施擠出成型，其中擠壓頭(1)之間的空隙用作出料口(5)。在擠出成型過程完成之后，關(guān)閉加熱系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。在自然冷卻至室溫后，打開熱變形模具，獲得熱變形磁體。

圖3所示為本實(shí)施例獲得的磁體兩面上的x射線衍射(xrd)譜。利用如圖3所示的i(006)/i(105)的比例數(shù)值作為晶粒取向的度量進(jìn)行評估。所得磁體兩面上的該比例數(shù)值幾乎相等。這表明所得的磁體的兩面具有一致的晶粒取向均勻性。

實(shí)施例2

圖4所示為本實(shí)施例的熱變形工藝的示意圖，包括本實(shí)施例中使用的擠壓頭(1)、熱變形模具、預(yù)成型坯(4)、熱變形磁體(3)和出料口(5)的剖面圖以及具有弧形截面的熱變形磁體的立體圖(a)。

采用與實(shí)施例1相似的熱壓過程，獲得預(yù)成型坯。

在本實(shí)施例中，熱變形模具具有u形內(nèi)腔，其中u形內(nèi)腔的一端用作預(yù)成型坯(4)的進(jìn)料口并且擠壓頭(1)由此壓入，而u形內(nèi)腔的另一端用作出料口(5)。

在本實(shí)施例中，熱變形模具的出料口(5)的截面被設(shè)計(jì)成弧形。通過對預(yù)成型坯實(shí)施背擠出，獲得具有弧形截面的熱變形磁體。對于熱變形磁體而言，由于晶粒取向總是平行于壓力方向，所得的具有弧形截面的熱變形磁體的取向?yàn)閺较?，這有利于在電機(jī)中的應(yīng)用。

實(shí)施例3

圖5所示為本實(shí)施例的熱變形工藝的示意圖，包括本實(shí)施例中使用的擠壓頭(1)、模具和熱變形磁體(3)的剖面圖和立體圖。圖6所示為本實(shí)施例中使用的模具和擠壓頭的實(shí)物照片(a)和熱變形磁體的實(shí)物照片(b)。

采用與實(shí)施例1相似的熱壓過程，獲得預(yù)成型坯。

在本實(shí)施例中，將擠壓頭在熱變形模具的內(nèi)腔中形成的空隙用作出料口。如圖5和6所示，可以一次獲得兩個(gè)熱變形磁體。

實(shí)施例4

圖7所示為本實(shí)施例的熱壓和熱變形工藝的示意圖，包括本實(shí)施例中使用的擠壓頭(1)、模具、快淬粉(6)、預(yù)成型坯(4)和熱變形磁體(3)的剖面圖，其中右半部分(a)用作熱壓裝置在熱壓溫度下實(shí)施熱壓步驟，左半部分(b)用作熱變形裝置在熱變形溫度下實(shí)施熱變形步驟。

在本實(shí)施例中，熱壓裝置和熱變形裝置彼此相接地形成一個(gè)具有u形內(nèi)腔的模具，其中u形內(nèi)腔的一端用作快淬粉(6)的進(jìn)料口，快淬粉在從u形內(nèi)腔的一端擠壓到另一端的過程中完成致密化和熱變形的過程，而u形內(nèi)腔的另一端用作熱變形裝置的出料口。

在圖7的右半部分(a)，在熱壓溫度下，通過擠壓頭(1)施加壓力，將快淬粉(6)壓實(shí)。由于快淬粉(6)的進(jìn)料口的截面逐漸縮小且快淬 粉(6)在溫度和壓力下流動(dòng)，使通過壓實(shí)快淬粉形成的預(yù)成型坯(4)的密度逐漸增大。在預(yù)成型坯(4)流入圖7的左半部分(b)時(shí)，在熱變形溫度和擠出壓力下，獲得具有晶粒取向的熱變形磁體。

以上描述的具體實(shí)施方案只是用于闡釋本申請的構(gòu)思，不應(yīng)理解為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。相反，應(yīng)清楚地理解在閱讀本文的說明書之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明精神之下實(shí)施其他的技術(shù)方案、修改等。