專利名稱：多織構整體燒結成型稀土永磁環及其制造方法
技術領域：
本發明屬于稀土永磁體的制造領域。特別適用于采用粉末冶金方法所制備的多極取向織構整體燒結成型的稀土永磁環。
背景技術：
在現有技術中，采用粉末冶金方法制備的整體燒結成型稀土永磁環的生產技術已有多種，例如有粉末冶金燒結成型永磁環、粉末粘結成型等，但是由于永磁材料本身所具有的特性，使材料的使用者和設計者所設計的永磁環均為N-S單極取向織構的磁環。眾所周知，在磁性材料中，想要使永磁環得到高輻向取向的磁性能，則必須使磁性材料內部組織沿著易磁化軸方向進行有序的排列，所以高的磁性材料都有很強的磁各向異性。在多極取向織構稀土永磁體中，磁極位置的易磁化軸是通過沿該處磁體表面法線方向取向而實現的，因此在已形成取向織構的磁極處，才可能會具有很強的磁各向異性，從而使磁極處的磁場大大增強。而采用燒結稀土永磁合金制取的多織構取向永磁體到目前為止還未見到過有關的報導。在現有技術的生產中，有采用模壓粘結磁粉的方法生產釹鐵硼永磁多極環，在該永磁環的制備中，所采用的磁粉材料為各向同性的永磁粉，然后將磁粉與環氧樹脂混粉后經模壓、烘烤后完成。該類粘結模壓多極永磁體的磁性能很低以及受磁體固有特性的限制，所以在使用的領域范圍也很窄。另外還有在前申請的專利號為(ZL、88103837)專利文獻中，介紹的《輻向取向釹鐵硼永磁環及其制造方法》是一種采用各向異性磁粉制備的永磁體，經過對永磁體經輻向充磁后，在永磁環取向的方向上磁場雖然有所增強，但該種永磁體仍然為N-S單極取向織構的磁體，其缺點是取向度低，磁性能差，容易斷裂，加工困難等缺點。到目前為止還未見到有關采用各向異性的稀土永磁粉，制備成多極取向的，在材料內形成多織構的，整體燒結成型的稀土永磁環。
發明目的及內容本發明的目的是提出具有各項磁性能指標高、機械性能好，使用范圍廣，產品合格率高的多織構整體燒結成型稀土永磁環及其制造方法。
由本發明所提出的多織構整體燒結成型稀土永磁環，該永磁環的組成是采用磁各向異性粉末，經設定取向壓制成型后，再經整體燒結工藝制備而成。這種稀土永磁環具有多極性的各向異性內部織構組織，組成該多織構整體燒結成型稀土永磁材料的晶粒磁性易磁化軸，是按設計者的設計要求進行有序的多極取向排列、壓制成型，經過燒結處理后的稀土永磁環再經多極相對應的多織構組織進行充磁后，其該永磁環形成的內在多極取向織構的分布，可體現在各磁極處能獲得增強的磁場效應，同時在有些位置也能盡量降低磁場的作用，和克服了永磁環易斷裂的缺陷。因此本發明所提出的產品是一種多織構整體燒結成型的稀土永磁環，其特征是在該多織構整體燒結成型的稀土永磁環內存在有兩種以上的內部織構組織，該稀土永磁環的表面具有兩個以上的磁極。該多極稀土永磁環的制備是采用(SmRe)28～38(CoTM)62～72；(SmRe)22～29(CoTM)71～78；(NdRe)25～35(CoTM)63.8～74.2B0.8-1.2這三種稀土永磁粉末中的任意一種。制備上述的稀土永磁環用永磁粉末應采用具有磁各向異性的稀土永磁粉末，制備多織構稀土永磁環用永磁粉末的平均粒度應為3-8μm。該多極取向織構整體燒結成型稀土永磁環的制備方法，是采用粉末冶金工藝中的稀土永磁粉，經多極取向、壓制成型后再進行燒結熱處理，其特征在于將稀土永磁粉裝入成型模具中，經設定磁極的取向后再進行壓制成型，然后在氬氣保護下進行燒結及熱處理，再對已有設定織構的稀土永磁環，按取向相對應的磁極進行飽合充磁。在上述多織構整體燒結成型稀土永磁環的制備方法中，燒結制度為1020℃-1300℃保溫0.5-3小時后淬火至室溫或按設定溫度進行梯度、控速降溫至室溫，熱處理溫度為500℃-1000℃保溫0.5-5小時進行梯度降溫保溫后氣淬冷卻至室溫。在上述稀土永磁環的成份中Re是指包括Y在內的和其他的稀土元素；TM為過渡元素中的任意一種，或多種元素之和；括號下角標的數字均指(重量％)。
本發明提出的是具有多織構整體燒結成型的稀土永磁環。這種磁體具有多極性的內在織構組織，這種織構組織的形成是按設計者的要求，將稀土永磁材料粉末晶粒的磁性易軸按設計需要進行取向排列，經多極取向充磁后，則在成型模具內按取向的磁力線分布，可根據需要靈活安置并可在磁極處獲得增強的磁場，如附圖1所示(示意圖)。在附圖1中給出的是具有4對取向(閉合磁路)磁極的稀土永磁環，從附圖1中可以看出，該永磁環是經設定取向、壓制成型、燒結后的稀土永磁環內部有四組易磁化織構存在，經充磁后在永磁環內所顯示磁化場的示意圖。在該稀土永磁環的內部顯示有很弱的磁性能(在晶粒的磁性易軸的磁疇取向排列時，由于漏磁散射所造成)，而在該稀土永磁環的外部確有很強磁場的4對N-S磁極。本發明的多織構整體燒結成型稀土永磁環的制備方法，是采用(SmRe)28～38(CoTM)62～72；(SmRe)22～29(CoTM)71～78；(NdRe)25～35(CoTM)63.8～74.2B0.8-1.2這三種稀土永磁粉末中的任意一種，做為多織構稀土永磁環的制備原料，首先取平均粒度在3-8μm的，具有磁各向異性的稀土永磁粉放入壓制成型模具中，并按設計者的要求進行多極取向和壓型，再將壓制成型后的多極取向永磁環坯放進爐中，先抽真空至10-2pa后升溫至1020℃-1300℃進行充氬氣保護，保溫0.5-3小時后控速氣淬至室溫或按設定溫度進行梯度、控速降溫至室溫，梯度回火熱處理制度為500℃-1000℃進行充氬氣保護，保溫0.5-5小時后按設定溫度進行梯度、控速降溫至室溫，完成合金化燒結和梯度回火熱處理的工序。然后再對該多織構稀土永磁環進行打磨修整成交貨產品，根據用戶要求可以對已有設定織構的稀土永磁環，按取向相對應的磁極進行飽合充磁。
采用本發明方法所制備的多織構整體燒結成型稀土永磁環與現有技術相比較，具有產品的各項磁性能指標高、機械力學性能好，使用領域范圍寬，和產品合格率高等特點，尤其是采用本發明產品被使用在特定的環境中(只對單個方向顯示多個磁極場的用途)更顯優勢，因此該多織構整體燒結成型稀土永磁環的產品組合磁場的磁性能均勻性，是其他永磁體組合后所不易達到的。


在本發明多織構整體燒結成型稀土永磁環說明書中的附圖為，附圖1是具有4對(N-S)磁極的4組織構稀土永磁環，經充磁后磁體內部磁場顯示的示意圖。在附圖1中磁環的外表面顯示很強的磁性能，每對(N-S)為一組半閉合式的磁極，在附圖1中磁環的內表面磁場會顯示很弱的磁性能，因此該類永磁環會滿足一些特殊的使用要求。附圖2是具有3對磁極的稀土永磁環，該永磁環的內環表面顯示有三對N-S極，在磁環的外表面仍會顯示很弱的磁性能，其他則與附圖1類似。附圖3為附圖1的多織構整體燒結成型稀土永磁環的取向或充磁時工作示意圖。附圖4為附圖2的多織構整體燒結成型稀土永磁環的取向或充磁時工作示意圖。在附圖中、1為多織構稀土永磁環的外表面；2為多織構稀土永磁環的內表面；3為多織構稀土永磁環的取向、充磁磁極；在附圖中永磁環內部的箭頭所指流向，為永磁環內部的取向和織構的排列示意，在附圖3、4中的取向、充磁磁極上箭頭所指流向為充磁電流的流向。
具體實施例方式
根據本發明所提出的具有多織構整體燒結成型稀土永磁環，我們一共做了6組試驗，試驗所用材料的對比見表1，試驗所用工藝的對比見表2，試驗產品的各項性能的對比見表3。為了對比方便我們同時也列出了兩組現有技術的產品。在上述對比表中，序號1-6為本發明的多織構整體燒結成型稀土永磁環，其中序號1.3.5為外4對(N-S)磁極織構的稀土永磁環，序號2.4.6為內3對(N-S)磁極織構的稀土永磁環，序號7.8為現有技術中的產品(輻向均勻取向成型燒結磁體)。
表1為本發明實施例試驗所用材料的對比(wt％)

表2為本發明實施例試驗所用工藝的對比

表3為本發明實施例試驗產品的磁性能的對比

表4本發明實施例及比較例飽和充磁后測得的磁極處表面場(KGs)

權利要求
1.一種多織構整體燒結成型的稀土永磁環，其特征是在該多織構整體燒結成型的稀土永磁內存在有兩種以上的內部織構組織，該稀土永磁環的表面具有兩對以上的磁極。
2.根據權利要求1所述稀土永磁環，其特征是該多織構稀土永磁環的制備是采用(重量％)(SmRe)28～38(CoTM)62～72；(SmRe)22～29(CoTM)71～78；(NdRe)25～35(CoTM)63.8～74.2B0.8-1.2這三種稀土永磁粉末中的任意一種。
3.根據權利要求1、2所述稀土永磁環，其特征是制備上述的多織構稀土永磁環用永磁粉末應采用具有磁各向異性的稀土永磁粉末，制備多織構稀土永磁環用永磁粉末的平均粒度應為3-8μm。
4.根據權利要求1、2、3所述稀土永磁環，該多極取向織構整體燒結成型稀土永磁環的制備方法，是采用粉末冶金工藝中的稀土永磁粉，經多極取向、壓制成型后再進行燒結熱處理，其特征在于將稀土永磁粉裝入成型模具中，經設定兩個以上磁極的取向后再進行壓制成型，然后在氬氣保護下進行燒結及熱處理，再對已有設定織構的稀土永磁環，按取向相對應的磁極進行飽合充磁。
5.根據權利要求1、2、3、4所述稀土永磁環及制備方法，其特征在該稀土永磁體的燒結制度為a、燒結溫度為1020℃-1300℃保溫0.5-3小時后淬火至室溫；b、燒結溫度為1020℃-1300℃保溫0.5-3小時后淬火按設定溫度進行梯度、控速降溫至室溫；c、熱處理溫度為500℃-1000℃保溫0.5-5小時后冷卻至室溫；d、熱處理溫度為500℃-1000℃保溫0.5-5小時后冷卻按設定溫度進行梯度、控速降溫至室溫。
全文摘要
本發明屬于稀土永磁環的制造領域。特別適用制備多織構整體燒結成型的稀土永磁環。該稀土永磁環的特征是在永磁環內存在有兩種以上的內部織構組織,該稀土永磁環的表面具有兩個以上的磁極,它的制備將稀土永磁粉裝入成型模具中,經設定磁極的取向后再進行壓制成型,在氬氣保護下進行燒結保溫并控制氣淬至設定溫度,和梯度回火熱處理,按取向相對應的磁極進行飽合充磁。采用本發明方法所制備的多織構整體燒結成型稀土永磁環與現有技術相比較,具有產品的各項磁性能指標高、機械力學性能好,使用領域范圍寬和產品合格率高等特點。
文檔編號B22F3/16GK1383160SQ0212400
公開日2002年12月4日 申請日期2002年6月14日 優先權日2002年6月14日
發明者李衛, 李傳健, 李岫梅, 潘偉 申請人:鋼鐵研究總院