專利名稱：一種釹鐵硼永磁體材料的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種釹鐵硼永磁體材料的處理方法。
背景技術(shù)：
永磁體材料是一種不需要消耗電能就可以提供磁場的物體，它具有能量與信息轉(zhuǎn)換功能，是重要的功能材料之一。釹鐵硼(NdFeB)永磁體以其優(yōu)異的磁性能成為目前世界上技術(shù)磁性能最高的永磁材料。從生產(chǎn)工藝方法來看，釹鐵硼永磁材料被分為兩大類即“燒結(jié)釹鐵硼永磁體”和“粘結(jié)釹鐵硼永磁體”。燒結(jié)釹鐵硼采用粉末冶金法(也稱燒結(jié)法)來制造，其主要工藝過程依次為配料、真空熔煉、破碎、細(xì)磨、混料、磁場壓型、真空燒結(jié)、后續(xù)熱處理、機(jī)加工、表面處理、充磁。粘結(jié)釹鐵硼永磁體的主要生產(chǎn)過程依次為配料、真空熔煉、快淬制粉、混料、成型、表面處理、充磁。為了滿足使用要求，如小型化、使用較高溫度等要求，進(jìn)一步提高其磁性能，已發(fā)展了許多新技術(shù)和新工藝及處理方法如優(yōu)化合金成分、片鑄工藝、氫爆制粉、防氧化處理、熱處理新工藝等。這些方法和技術(shù)均不同程度地提高和改善了釹鐵硼永磁體材料的性能。但優(yōu)化合金成分要加入稀有的貴金屬，如Dy、Co等，使成本提高，有的處理方法必須用專用設(shè)備，設(shè)備投資大，工藝復(fù)雜，從而提高了釹鐵硼永磁體的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有釹鐵硼永磁體處理成本高，投入資金大的不足，本發(fā)明提供一種釹鐵硼永磁體材料的處理方法，以優(yōu)化其顯微組織結(jié)構(gòu)從而提高其性能，用本方法處理釹鐵硼永磁體材料，所用設(shè)備和工藝比較簡單，成本低。
本發(fā)明采用的方案是將冷處理和深冷處理技術(shù)用于釹鐵硼永磁材料，并針對釹鐵硼永磁體的材料特點(diǎn)，對冷處理和深冷處理技術(shù)加以改進(jìn)。冷處理和深冷處理技術(shù)是將工件和制品冷卻到0℃以下某溫度進(jìn)行強(qiáng)化處理的一種工藝方法，目前已廣泛使用于鋼鐵材料、鋁及鋁合金、銅及銅合金、塑料等材料以改善和提高其性能。已有的實(shí)驗(yàn)說明這些材料在冷處理和深冷處理過程中，內(nèi)部將產(chǎn)生體積收縮效應(yīng)而導(dǎo)致(1)材料內(nèi)部部分缺陷如空位、微孔等得到彌合，從而提高材料的致密度，這對粉末冶金材料尤為有利；(2)產(chǎn)生晶格收縮，原子間距減少，材料內(nèi)部可產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力和大量位錯，可細(xì)化晶粒和亞晶粒結(jié)構(gòu)；(3)導(dǎo)致材料內(nèi)能升高，促進(jìn)和誘發(fā)細(xì)小彌散的沉淀相的析出起到彌散強(qiáng)化作用。釹鐵硼永磁體的性能除決定其化學(xué)成分外，主要決定其組織和結(jié)構(gòu)。優(yōu)化其顯微組織是提高其性能的一種重要途徑。
本發(fā)明的冷處理和深冷處理是在一冷卻箱中進(jìn)行，該冷卻箱可控制冷卻速度、冷卻溫度、冷卻時間、升溫速度且應(yīng)具有良好的隔熱功能，以減少冷卻介質(zhì)的消耗量。采用的冷卻介質(zhì)可用液態(tài)氮或液態(tài)空氣等，常用液態(tài)氮。其基本工藝過程為(1)將欲處理的工件放入冷卻箱內(nèi)；(2)向冷卻箱內(nèi)噴射冷卻介質(zhì)，使工件按預(yù)定的冷卻速度降溫至預(yù)定的溫度，一般預(yù)定冷卻溫度范圍是-50℃～-130℃(不含-130℃)，深冷處理時，為-130℃-196℃，冷速一般為0.1℃/min～50℃/min；(3)在預(yù)定溫度保持一定時間，保持時間根據(jù)裝箱工件的數(shù)量和尺寸決定，以保證工件內(nèi)部和表面溫度均勻一致，保持時間一般為1hr～30hr；(4)按預(yù)定的升溫速度升溫到室溫或200℃，升溫速度一般為0.1℃/min～50℃/min；(5)打開冷卻箱，取出處理過的工件。
本發(fā)明的釹鐵硼永磁體材料處理方法，適用于多種釹鐵硼永磁體，這些釹鐵硼永磁體包括燒結(jié)釹鐵硼永磁材料、粘結(jié)釹鐵硼永磁材料、其他稀土永磁體、鐵氧體永磁材料和各種磁鋼。燒結(jié)釹鐵硼永磁材料在處理前的狀態(tài)是下述任一種(1)真空熔煉澆鑄后；(2)燒結(jié)后；(3)燒結(jié)并熱處理后；(4)機(jī)加工后；(5)表面處理后。粘結(jié)釹鐵硼永磁材料處理前的狀態(tài)是(1)成型處理后；(2)表面處理后。其他稀土永磁材料是(1)燒結(jié)后；(2)表面處理后。各種磁鋼是(1)熱處理后；(2)機(jī)加工后；(3)表面處理后。其技術(shù)關(guān)鍵是控制冷卻速度、升溫速度、最低溫度和在最低溫度的保溫時間，其中最重要的是最低溫度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在不改變現(xiàn)有的釹鐵硼永磁材料制造工藝、成分的條件下，在其已有工藝過程中某些生產(chǎn)工序間增加一冷處理或深冷處理工序，但處理后產(chǎn)品的性能得到提高，特別是其內(nèi)稟矯頑力Hcj提高幅度在30％～90％左右。本發(fā)明用普通的設(shè)備即可處理多種永磁體，工藝簡單，操作方便，處理成本低，其最大特點(diǎn)是可將相對低廉的性能較低的產(chǎn)品經(jīng)處理以后得到性能較高。用本方法處理過的釹鐵硼永磁材料，優(yōu)化其顯微組織結(jié)構(gòu)，提高了致密度，細(xì)化了晶粒及亞結(jié)構(gòu)，并析出細(xì)小彌散的磁疇釘扎相，提高了性能。
具體實(shí)施例方式
下面以實(shí)施例說明本發(fā)明的處理方法和處理效果。
實(shí)施例一本實(shí)施例是采用冷處理，處理步驟依次如下(1)將試驗(yàn)化學(xué)成分為34％(Nd+pv)、1％Dy、0.6％Al、1.02％B、其余為Fe的釹鐵硼永磁體工件放入冷卻箱內(nèi)，工件的外形尺寸為直徑Φ13mm長40mm的圓柱體；(2)向冷卻箱內(nèi)噴射液態(tài)氮，使工件按0.5℃/min的冷卻速度降溫至-120℃；(3)在該低溫下保持10hr，以保證工件內(nèi)部和表面溫度均勻一致；(4)按0.5℃/min升溫速度升溫到100℃，以消除冷處理后的內(nèi)應(yīng)力；(5)打開冷卻箱，取出處理過的工件。試驗(yàn)狀態(tài)及尺寸燒結(jié)后經(jīng)機(jī)加工成Φ12.5mm圓柱體；所用設(shè)備主要是SLX-3型程控深冷箱，該裝置具有冷卻箱、降溫和升溫控制系統(tǒng)以及冷卻介質(zhì)儲罐等。測磁性用稀土永磁材料測量儀，測表面場用TSL-3型特斯拉計(jì)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表冷處理前后性能對比表

從上表看出，經(jīng)實(shí)施例一的方法處理后的釹鐵硼永磁體的性能提高，特別是Hcj，提高近一倍。
實(shí)施例二本實(shí)施例是深冷處理，所處理的是試驗(yàn)化學(xué)成分是34％(Nd+pv)、1％Dy、0.6％Al、1.02％B、其余為Fe的釹鐵硼永磁體，燒結(jié)熱處理后經(jīng)機(jī)加工成Φ12mm圓柱體，經(jīng)電鍍、鍍層厚度為10μm。以1.0℃/min的速度降到-160℃保持5hr，再以1.0℃/min的速度升到25℃。處理步驟與實(shí)施例一的相同。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表深冷處理前后性能對比表

從上表看出，實(shí)施例二與實(shí)施例一處理的是同一種釹鐵硼永磁體材料，經(jīng)實(shí)施例二的方法處理后的釹鐵硼永磁體的性能提高更大，Hcj提高近90％，(BH)max提高了20％，Hcb與實(shí)施例相比提高一倍以上。
實(shí)施方式3本實(shí)施例是深冷處理，處理步驟依次如下將試驗(yàn)化學(xué)成分為34％(Nd+pv)、1％Dy、0.6％Al、1.02％B、其余為Fe的釹鐵硼永磁體工件放入冷卻箱內(nèi)，工件的外形尺寸為20mm×20mm×20mm的正方體；(2)向冷卻箱內(nèi)噴射液態(tài)氮，使工件按0.2℃/min的冷卻速度降溫至-180℃；(3)在該溫度下保持3hr，以保證工件內(nèi)部和表面溫度均勻一致；(4)按0.5℃/min升溫速度升溫到100℃；(5)打開冷卻箱，取出處理過的工件；(6)充磁；(7)將工件放入馬弗爐加溫至150℃保溫2hr；(8)對工件表面場進(jìn)行測試。
測試結(jié)果如下

從上表看出，經(jīng)實(shí)施例三的方法處理后，因釹鐵硼永磁體的性能提高，加熱到150℃，S極和N極的磁性基本沒變。
上述三個實(shí)施例雖處理的是個別釹鐵硼永磁體，對其它釹鐵硼永磁體，降到不同的預(yù)定的溫度，性能有不同程度的提高。
上述三個實(shí)施例所用的主要設(shè)備及生產(chǎn)單位SLX-3型程控深冷箱 北京康信斯達(dá)科技發(fā)展有限公司稀土永磁材料測量儀 太原仙良永磁專用設(shè)備有限公司TSL-3型特斯拉計(jì) 信息產(chǎn)業(yè)部電子第三十三研究所
權(quán)利要求
1.一種釹鐵硼永磁體材料的處理方法，其特征在于處理步驟依次為(1)將欲處理的釹鐵硼永磁體材料工件或制品放入冷卻箱內(nèi)；(2)向冷卻箱內(nèi)噴射作為冷卻介質(zhì)的液態(tài)氮或液態(tài)空氣，使工件按預(yù)定的冷卻速度降溫至預(yù)定的溫度；(3)在預(yù)定溫度保持一定時間，使工件內(nèi)、外部溫度均勻一致；(4)按預(yù)定的升溫速度升到室溫；(5)打開冷卻箱，取出被處理過的工件。
2.按權(quán)利要求1所述的種釹鐵硼永磁體材料的處理方法，其特征在于，所述的預(yù)定冷卻溫度范圍是-50℃～-196℃。
3.按權(quán)利要求3所述的種釹鐵硼永磁體材料的處理方法，其特征在于，所述的預(yù)定冷卻溫度范圍是-130℃～-196℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的釹鐵硼永磁體材料的處理方法，其特征是所說明的冷卻速度和升溫速度是0.1℃/min～50℃/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的釹鐵硼永磁體材料的處理方法，其特征在于，所說的釹鐵硼永磁材料是燒結(jié)釹鐵硼永磁材料、粘結(jié)釹鐵硼永磁材料、其他稀土永磁體、鐵氧體永磁材料和各種磁鋼；燒結(jié)釹鐵硼永磁材料在處理前的狀態(tài)可以是下述任一種(1)真空熔煉澆鑄后；(2)燒結(jié)后；(3)燒結(jié)并熱處理后；(4)機(jī)加工后；(5)表面處理后；粘結(jié)釹鐵硼永磁材料處理前的狀態(tài)是(1)成型處理后；(2)表面處理后；其他稀土永磁材料是(1)燒結(jié)后；(2)表面處理后；各種磁鋼是(1)熱處理后；(2)機(jī)加工后；(3)表面處理后。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釹鐵硼永磁體材料的處理方法，其特征在于，所說的釹鐵硼永磁材料是燒結(jié)釹鐵硼永磁材料、粘結(jié)釹鐵硼永磁材料、其他稀土永磁體、鐵氧體永磁材料和各種磁鋼；燒結(jié)釹鐵硼永磁材料在處理前的狀態(tài)可以是下述任一種(1)真空熔煉澆鑄后；(2)燒結(jié)后；(3)燒結(jié)并熱處理后；(4)機(jī)加工后；(5)表面處理后；粘結(jié)釹鐵硼永磁材料處理前的狀態(tài)是(1)成型處理后；(2)表面處理后；其他稀土永磁材料是(1)燒結(jié)后；(2)表面處理后；各種磁鋼是(1)熱處理后；(2)機(jī)加工后；(3)表面處理后。
全文摘要
一種釹鐵硼永磁體材料的處理方法，其特征在于處理步驟依次為(1)將欲處理的釹鐵硼永磁體材料工件或制品放入冷卻箱內(nèi)；(2)向冷卻箱內(nèi)噴射作為冷卻介質(zhì)的液態(tài)氮或液態(tài)空氣，使工件按預(yù)定的冷卻速度降溫至預(yù)定的－50℃～－196℃；(3)在預(yù)定溫度保持一定時間，使工件內(nèi)、外部溫度均勻一致；(4)按預(yù)定的升溫速度升到室溫；(5)打開冷卻箱，取出被處理過的工件。冷卻速度和升溫速度是0.1℃/min～50℃/min。本處理方法處理過的釹鐵硼永磁體材料，提高了致密度，細(xì)化了晶粒及亞結(jié)構(gòu)，并析出細(xì)小彌散的磁疇釘扎相，明顯提高釹鐵硼永磁體材料的性能，工藝簡單，操作方便，處理成本低。
文檔編號H01F1/032GK1571079SQ03138818
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月17日
發(fā)明者蘇永安 申請人:蘇永安