申请/专利权人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所

申请日：2016-12-12

公开（公告）日：2021-02-09

公开（公告）号：CN108615596B

主分类号：H01F7/02(20060101)

分类号：H01F7/02(20060101);H01F41/02(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.09#授权;2018.10.30#实质审查的生效;2018.10.02#公开

摘要：本发明涉及一种异形永磁体的制备方法，其包括以下步骤：1提供具有磁晶各向异性的磁粉；2将所述磁粉依次进行热压、热变形得到热变形毛坯；3提供一整形模具，所述整形模具的压头端面包括至少一个弧面，将所述热变形毛坯放入所述整形模具中，并对所述热变形毛坯加热以及施加压力，使所述热变形毛坯发生流变并充满所述整形模具的模腔，得到异形永磁体，其中所述异形永磁体的表面包括至少一个弧面。本发明还提供一种采用上述制备方法得到的异形永磁体以及制备异形永磁体的设备。

主权项：1.一种异形永磁体的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：1提供具有磁晶各向异性的磁粉；2将所述磁粉依次进行热压、热变形得到热变形毛坯，所述热变形的压力为30MPa～200MPa，温度为800℃～900℃，所述热变形毛坯具有沿易磁化轴c轴一致取向的纳米片状晶；3提供一整形模具，所述整形模具的压头端面包括至少一个弧面，将所述热变形毛坯放入所述整形模具中，并对所述热变形毛坯加热以及施加压力，使所述热变形毛坯发生流变并充满所述整形模具的模腔，得到异形永磁体，其中所述异形永磁体的表面包括至少一个弧面，所述异形永磁体的纳米片状晶与所述弧面平行排列，c轴为弧面的法线方向。

全文数据：一种异形永磁体及其制备方法、制备异形永磁体的设备技术领域[0001]本发明涉及一种异形永磁体及其制备方法、制备异形永磁体的设备。背景技术[0002]稀土永磁材料是以稀土金属元素与过渡族金属所形成的金属间化合物为基体的永磁材料。稀土永磁体广泛用于计算机工业、汽车工业、通讯信息产业、医疗工业、音箱设备与录像放像工业及风力发电与家电工业等，己成为全球的支柱产业和高新科技产业的重要物质基础。[0003]瓦型稀土永磁体异形磁体主要应用于电动机、发电机等永磁电机上的转子或定子。现有的制备瓦型稀土永磁体的方法为烧结法，即首先通过烧结工艺制备长方体的磁体毛坯，再用线切割等方法将长方体的磁体毛坯加工成瓦型永磁体。在这一加工过程中，需要进行切除，因而存在浪费巨大，材料收得率低的缺点。[0004]现有的热变形工艺包括模压、挤出成型和辊压等，但是存在如下问题:所制磁体的磁性能均匀性差，自动化程度不高，制备效率低，需要开发连续热压的工艺和设备。发明内容[0005]有鉴于此，本发明提供一种异形永磁体及其制备方法、制备异形永磁体的设备，该制备方法具有制备效率高且材料收得率高的优点。[0006]本发明提供一种异形永磁体的制备方法，其包括以下步骤：[0007]1提供具有磁晶各向异性的磁粉；[0008]2将所述磁粉依次进行热压、热变形得到热变形毛坯；[0009]3提供一整形模具，所述整形模具的压头端面包括至少一个弧面，将所述热变形毛坯放入所述整形模具中，并对所述热变形毛坯加热以及施加压力，使所述热变形毛坯发生流变并充满所述整形模具的模腔，得到异形永磁体，其中所述异形永磁体的表面包括至少一个弧面。[0010]其中，步骤⑴中所述磁粉为钕铁硼磁粉、钐钴磁粉、钐铁氮磁粉中的至少一种。[0011]其中，步骤2中所述热压的过程具体为:将所述磁粉放入第一模具中，在真空环境中对磁粉进行加热至第一温度，并对第一模具施加第一压力，得到热压毛坯，其中第一压力为50MPa〜300MPa，第一温度为6〇〇°C〜75〇°C。[0012]其中，步骤2中所述热变形的过程具体为:将所述热压毛坯放入第二模具中，在惰性气氛中对热压毛坯进行加热至第二温度，再对热压毛坯施加第二压力，使所述热压毛坯发生变形，得到热变形毛坯，其中第二压力为30MPa〜2〇〇MPa，第二温度为800°C〜9〇0°C。[0013]其中，步骤（3中对所述热变形毛坯加热以及施加压力的过程中，加热的温度为700。：〜900。：，施加的压力为3〇MPa〜2〇〇MPa。[0014]其中，步骤（3中所述整形模具的压头端面为弧面的组合、或者弧面与平面的组合。[0015]其中，步骤⑶中所述整形模具的弧面为外凸弧面或者内凹弧面。[0016]其中，在步骤3之后还包括一对所述异形永磁体进行切割的步骤。[0017]本发明还提供一种采用上述制备方法得到的异形永磁体，其特征在于，所述异形永磁体的表面包括至少一个弧面。[0018]本发明还提供一种制备异形永磁体的设备，该设备包括：[0019]热压装置，用于制备热压毛坯；[0020]热变形装置，用于将所述热压毛还制成热变形毛；t$;[0021]整形装置，用于将所述热变形毛还制成异形永磁体，所述整形装置包括一整形模具，所述整形模具的压头端面包括至少一个弧面。[0022]与传统烧结技术以及磨削工艺得到异形磁体相比较，本发明提供的异形永磁体的制备方法中，在热压及热变形的工艺之后，增加了一整形的步骤，即将热变形毛坯经过带有弧面表面的整形模具的处理，热变形毛坯在高温和压力之下被重塑成带有弧面表面的异形永磁体。在热变形过程中，在高温和压力作用下，形成了沿易磁化轴c轴一致取向的纳米片状晶，故热变形毛坯具有较高织构和剩磁;该整形整形过程中片状晶排列发生变化，最终与弧面平行排列，c轴为弧面的法线方向，因此，得到的异形永磁体继承了热变形毛坯的高织构和剩磁。[0023]本发明提供的异形永磁体包括至少一个弧面。也可通过将整形模具设计成包括多个连续的重复弧面，而得到连续的多弧面永磁体。将多弧面永磁体经简单切割后即可得到多个弧面永磁体。因此，通过该制备方法，可一次制备出多个异形永磁体，效率高，且无或较少边角料剩余，材料收得率高。[0024]所述制备方法易于实现近终成型，工艺简单，适合工业化生产。[0025]本发明提供的制备异形永磁体的设备，可将所述热压装置、热变形装置和整形装置三个串联设置，由一自动转移系统运输物料，由程序控制，而实现自动连续化生产，从而实现异形永磁体的连续高效的制备。附图说明[0026]图1为实施例1制备单弧面异形永磁体的整形模具结构示意图。[0027]图2为实施例1的单弧面异形永磁体的结构示意图。[0028]图3为实施例2制备外弧面半径不同的双弧面异形永磁体的整形模具结构示意图。[0029]图4为实施例2的内外弧面半径不同的双弧面异形永磁体的结构示意图。[0030]图5为实施例3制备内外弧面半径相同的双弧面异形永磁体的整形模具结构示意图。[0031]图6为实施例3的内外弧面半径相同的双弧面异形永磁体结构示意图。[0032]其中，1表示上压头;2表示下压头;3表示整形模具;4表示热变形毛坯。[0033]如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。具体实施方式[0034]以下将结合附图对本发明提供的异形永磁体及其制备方法、制备异形永磁体的设备作进一步说明。[0035]本发明提供一种异形永磁体的制备方法，其包括以下几个步骤：[0036]S1，提供具有磁晶各向异性的磁粉；[0037]S2,将所述磁粉依次进行热压、热变形得到热变形毛坯；以及[0038]S3，提供一整形模具，所述整形模具的压头端面包括至少一个弧面，将所述热变形毛坯放入所述整形模具中，并对所述热变形毛坯加热以及施加压力，使所述热变形毛坯发生流变并充满所述整形模具的模腔，得到异形永磁体，其中所述异形永磁体的表面包括至少一个弧面。[0039]在步骤S1中，所述磁粉为钕铁硼磁粉、钐钴磁粉、钐铁氮磁粉中的至少一种。所述磁粉可为市购所得，也可自行制备。所述磁粉可通过快淬工艺得到的快淬粉。[0040]在步骤S2中，所述热压的过程具体为:将所述磁粉放入第一模具中，在真空环境中对磁粉进行加热至第一温度，并对第一模具施加第一压力，得到热压毛坯，其中第一压力为50MPa〜300MPa，第一温度为600°C〜750°C。[0041]所述热变形的过程具体为:将所述热压毛坯放入第二模具中，在惰性气氛中对热压毛坯进行加热至第二温度再对热压毛坯施加第二压力，使所述热压毛坯发生变形，得到热变形毛坯，其中第二压力为3〇MPa〜200MPa，第二温度为800。：〜900。：。[0042]在步骤S3中，对所述热变形毛坯加热以及施加压力的过程中，加热的温度为700°C〜900°C，施加的压力为30MPa〜200MPa。由于整形过程需要对热变形毛坯加热到足够软化的温度，温度过低难以软化毛坯，温度过高会导致晶粒长大;此外，整形还需要一定的压力，压力过小达不到整形的目的，压力过大容易挤出液相。为了获得优异的磁性能及其均匀性，经过多次试验，选择加热的温度为800°C〜860°C，施加的压力为50MPa〜120MPa。[0043]所述整形模具的压头端面为弧面的组合、或者弧面与平面的组合。具体的，所述整形模具可包括上压头和下压头。请参阅图1、图3及图5,可将上压头1与下压头2中的至少一个的端面设置成带有弧面的形状。所述弧面的圆心角0满足关系式:〇018〇°。所述弧面可为外凸弧面、或者内凹弧面。所述外凸弧面的半径R大于等于所述内凹弧面的半径R’。或者所述外凸弧面的半径R小于所述内凹弧面的半径R’。[0044]具体的，图1中整形模具3中上压头1的下端面为平面，下压头2的上端面为多个连续的内凹弧面的组合。图3中整形模具3中上压头1的下端面为多个外凸弧面与平面的组合，下压头2的上端面为多个连续的内凹弧面的组合。图5中整形模具3中上压头1的下端面为外凸弧面和内凹弧面的组合，下压头2的上端面也为外凸弧面和内凹弧面的组合。[0045]本发明还提供一种采用上述制备方法得到的异形永磁体，所述异形永磁体的表面包括至少一个弧面。[0046]本发明还提供一种制备异形永磁体的设备，该设备包括热压装置、热变形装置和整形装置。所述热压装置用于制备热压毛坯。所述热变形装置用于将所述热压毛坯制成热变形毛坯。所述整形装置用于将所述热变形毛坯制成异形永磁体。所述整形装置包括一整形模具。所述整形模具的压头端面包括至少一个弧面。将该热压装置、热变形装置和整形装置三个串联设置，由一自动转移系统运输物料，由程序控制，而实现自动连续化生产，从而实现异形永磁体的连续高效的制备。其中，所述自动转移系统包括传送带和或机械手臂。[0047]以下，将结合具体的实施例进一步说明。[0048]实施例⑴[0049]单弧面异形永磁体的制备工艺如下：[0050]1热压:将粒径为5〇〜100微米的Sm2C〇17磁粉放入第一模具中，在真空环境中对磁粉进行加热至第一温度，并对第一模具施加第一压力，得到热压毛坯，其中，所述第一温度为700°C，所述第一压力为200MPa，且所述真空环境的真空度为3X10-2Pa。[OO51]2热变形:将所述热压毛坯放入第二模具中，在氩气中对所述热压毛坯进行加热至第二温度，使所述热压毛坯进行变形量为80%的变形，再对变形后的热压毛坯施加第二压力，得到热变形毛坯4,其中所述第二温度为850°C，所述第二压力为lOOMPa。[0052]⑶整形整形:将所述热变形毛坯4放入整形模具3中，在氩气气氛中对所述热变形毛坯4进行加热至第三温度，再对热变形毛坯4施加第三压力，热变形毛坯发生流变并充满整形模具3的模腔，得到单弧面异形永磁体毛坯。其中所述第三温度为83TC，所述第三压力为120MPa。[OO53]4切割：对所述单弧面异形永磁体毛坯进行线切割，得到所述单弧面异形永磁体。[0054]其中，步骤⑶中所述整形模具结构示意图如图1所示。其中，整形模具中上压头的下端面为平面，下压头的上端面为内凹弧面的组合。[0055]经过以上前三个步骤得到单弧面异形永磁体毛坯，其中，外表面为外凸弧面的组合，内表面为平面，所有弧面的半径和圆心角均相等，其结构示意图如图2a所示。切割后得到多个单弧面异形永磁体，其上表面为外凸弧面，其他表面为平面，如图2b所示。[GG56]实施例⑵[0057]内外弧面半径不同的双弧面异形永磁体的制备工艺如下：[0058]1热压:将粒径为50〜350微米的Nd2Fe14B磁粉放入第一模具中，在真空环境中对磁粉进行加热至第一温度，并对第一模具施加第一压力，得到热压毛坯，其中，所述第一温度为680°C，所述第一压力为150MPa，且所述真空环境的真空度为5X10_2Pa。[0059]2热变形:将所述热压毛坯放入第二模具中，在氩气中对所述热压毛坯进行加热至第二温度，使所述热压毛坯进行变形量为70%的变形，再对变形后的热压毛坯施加第二压力，得到热变形毛坯4,其中所述第二温度为830°C，所述第二压力为70MPa。[0060]⑶整形整形:将所述热变形毛坯4放入整形模具3中，在真空环境中对所述热变形毛坯4进行加热至第三温度，再对热变形毛坯4施加第三压力，热变形毛坯4发生流变并充满整形模具3的模腔，得到内外弧面半径不同的双弧面异形永磁体毛坯。其中所述真空度为为5X10_2pa，所述第三温度为80TC，所述第三压力为lOOMPa。[0061]⑷切割:对所述内外弧面半径不同的双弧面异形永磁体毛坯进行机械切割，得到所述内外弧面半径不同的双弧面异形永磁体。[0062]其中，步骤⑶中所述整形模具3结构示意图如图3所示。其中，整形模具3中上压头1的下端面为外凸弧面和平面的组合，下压头2的上端面为内凹弧面的组合。[0063]经过以上前三个步骤得到内外弧面半径不同的双弧面异形永磁体毛坯，其中，夕卜弧面为外凸弧面的组合，内弧面为内凹弧面和平面的组合。所有外凸弧面的半径和圆心角均相等，所有内凹弧面的半径和圆心角均相等，外凸弧面的半径大于内凹弧面的半径，其结构示意图如图4a所示。切割后，得到多个内外弧面半径不同的双弧面异形磁体，其外弧面为外凸弧面，内弧面为内凹弧面，如图4⑹所示。[0064]实施例⑶[0065]内外弧面半径相同的双弧面异形永磁体的制备工艺如下：[0066]1热压：将粒径为5〇〜200微米的Sn^FenNx磁粉放入第一模具中，在真空环境中对磁粉进行加热至第一温度，并对第一模具施加第一压力，得到热压毛还，其中，所述第一温度为65〇°C，所述第一压力为2〇OMPa，且所述真空环境的真空度为5.5xl0-2Pa。[0067]2热变形:将所述热压毛坯放入第二模具中，在氩气中对所述热压毛坯进行加热至第二温度，使所述热压毛坯进行变形量为60%的变形，再对变形后的热压毛坯施加第二压力，得到热变形毛坯4,其中所述第二温度为S2CTC，所述第二压力为i〇〇MPa。[0068]3整形整形:将所述热变形毛坯4放入整形模具3中，在氩气气氛中对所述热变形毛坯4进行加热至第三温度，再对热变形毛坯4施加第三压力，热变形毛坯4发生流变并充满模腔，得到内外弧面半径相同的双弧面异形永磁体毛还，其中所述第三温度为820°C，所述第三压力为120MPa。[0069]⑷切割:对所述内外弧面半径相同的双弧面异形永磁体毛坯进行线切割，得到所述异形永磁体内外弧面半径相同的双弧面异形永磁体。[0070]其中，步骤⑶中所述整形模具3结构示意图如图5所示。其中，整形模具3中上压头1的下端面为外凸弧面和内凹弧面的组合，下压头2的上端面也为外凸弧面和内凹弧面的组合。[0071]经过以上前三个步骤得到内外弧面半径相同的双弧面异形永磁体毛坯，其中，外弧面和内弧面相同，均为外凸弧面和内凹弧面的组合，所有弧面的半径和圆心角均相等，其结构示意图如图6a所示。切割后，得到多个内外弧面半径相同的双弧面异形永磁体，其外弧面为外凸弧面，内弧面为内凹弧面，如图6b所示。[0072]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若千改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。[0073]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

权利要求：1.一种异形永磁体的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：1提供具有磁晶各向异性的磁粉；⑵将所述磁粉依次进行热压、热变形得到热变形毛坯；C3提供一整形模具，所述整形模具的压头端面包括至少一个弧面，将所述热变形毛坯放入所述整形模具中，并对所述热变形毛坯加热以及施加压力，使所述热变形毛坯发生流变并充满所述整形模具的模腔，得到异形永磁体，其中所述异形永磁体的表面包括至少一个弧面。2.如权利要求1所述的异形永磁体的制备方法，其特征在于，步骤（1中所述磁粉为钕铁硼磁粉、钐钴磁粉、钐铁氮磁粉中的至少一种。3.如权利要求1所述的异形永磁体的制备方法，其特征在于，步骤2中所述热压的过程具体为:将所述磁粉放入第一模具中，在真空环境中对磁粉进行加热至第一温度，并对第一模具施加第一压力，得到热压毛坯，其中第一压力为5〇MPa〜300MPa，第一温度为6〇〇°C〜750°C〇4.如权利要求3所述的异形永磁体的制备方法，其特征在于，步骤2中所述热变形的过程具体为:将所述热压毛坯放入第二模具中，在惰性气氛中对热压毛坯进行加热至第二温度，再对热压毛坯施加第二压力，使所述热压毛坯发生变形，得到热变形毛还，其中第二压力为30MPa〜200MPa，第二温度为80TC〜900°C。5.如权利要求1所述的异形永磁体的制备方法，其特征在于，步骤3中对所述热变形毛坯加热以及施加压力的过程中，加热的温度为7〇〇°C〜90TC，施加的压力为30MPa〜200MPa〇6.如权利要求1所述的异形永磁体的制备方法，其特征在于，步骤3中所述整形模具的压头端面为弧面的组合、或者弧面与平面的组合。7.如权利要求1所述的异形永磁体的制备方法，其特征在于，步骤3中所述整形模具的弧面为外凸弧面或者内凹弧面。8.如权利要求1所述的异形永磁体的制备方法，其特征在于，在步骤3之后还包括一对所述异形永磁体进行切割的步骤。9.一种采用如权利要求1〜8所述制备方法得到的异形永磁体，其特征在于，所述异形永磁体的表面包括至少一个弧面。10.—种制备异形永磁体的设备，该设备包括：热压装置，用于制备热压毛坯；热变形装置，用于将所述热压毛坯制成热变形毛坯；整形装置，用于将所述热变形毛坯制成异形永磁体，所述整形装置包括一整形模具，所述整形模具的压头端面包括至少一个弧面。

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