一种圆环状烧结钕铁硼磁体的制备方法及其成型模具技术

本发明专利技术提供了一种圆环状烧结钕铁硼磁体的制备方法及其成型模具。成型模具包括主体部分、上压头、下压头、模腔，其中主体部分包括相对的两个非导磁侧板、相对的两个导磁侧板，在两个非导磁侧板及两个导磁侧板之间形成的空间内，下压头位于空间的底部，上压头位于空间的顶部，模腔位于上压头与下压头之间，在模腔内放置柔性圆柱型芯，制备时在模腔内置入松装状态的钕铁硼磁粉后，将柔性圆柱型芯放置在模腔内，通过成型模具进行压制得到磁体成品。本发明专利技术的优点在于，采用此方法和此型芯结构的装置生产圆环状烧结钕铁硼能够大幅度提高材料利用率和产品合格率。

【技术实现步骤摘要】
一种圆环状烧结钕铁硼磁体的制备方法及其成型模具
本专利技术涉及烧结钕铁硼的制造领域，具体的是一种圆环状烧结钕铁硼磁体的制备方法及其成型模具。
技术介绍
与传统永磁材料相比，烧结钕铁硼永磁材料由于其高的磁能积，在世界范围内应用广泛，产品涉及风力发电、压缩机、声电部件、新能源汽车等领域。根据使用条件的不同，产品形状包括方片类、瓦片类、圆柱类、圆环状类、异形类等。然而，烧结钕铁硼大范围应用的同时，存在一定问题：产品形状复杂性越高，带来的烧结钕铁硼的磁体制造成本，比如机械加工成本越高。以圆环状类烧结钕铁硼磁铁为例，目前常规的生产工艺是在垂直或者平行磁场条件下模压方形生坯，然后进行烧结致密以及时效处理，制得毛坯半成品。在随后的机械加工工序，先进行零件的外周线切割下料，形成圆环状产品的外直径，再进行内环线切割、磨加工、或者掏空（钻孔）加工，形成圆环状产品的内直径。综合来看，成品加工过程中，加工外径和内径，不仅增加了机加工工序的繁琐程度，还带来了巨大的材料浪费，产品综合材料利用率甚至不到60%。即使通过改进加工工艺，也很难从根本上提高材料利用率，例如，专利号CN101728041B所公布的环形磁铁的生产方法，采用改进的加工程序加工烧结毛坯至圆环状体，虽然从加工方面节省了材料，但是，内圆弧的材料损失无法避免。比较容易实现的改进的生产方法，在生坯制造阶段，采用半圆形的上下压头，直接生产圆柱形生坯，经过等静压后的生坯，在烧结前，取出模芯，随后经过烧结时效工序得到的圆柱形毛坯半成品。在随后的机械加工工序中，不需要进行零件的外周线切割，只需要少量的磨加工，即可得到圆环状产品的外直径。随后再进行和前面所述的类似的加工方法，形成圆环状产品的内直径。此种生产工艺由于减少了外周轮廓的材料浪费，明显提高了材料利用率，在同样的产品尺寸条件下，材料利用率能够提高到60~70%，但是由于内圆弧的材料损失，利用率仍然偏低。进一步改进的生产方法，例如专利号CN203124733U所公布的技术，以及专利号CN102528029A公布的环形磁体的生产方法，在生坯制造阶段，设置能够直接生产圆环状钕铁硼磁体的模具，采用半圆形的上下压头，并配置柱状的模芯，成型之后，形成圆环状生坯，烧结后的磁体毛坯不需要进行大量的内孔切削加工，能够提高生产效率和材料利用率。但是，采用这样的技术，存在模具的模芯脱出不易，破坏圆环状生坯内表面的完整性，耗费工时等问题。并且，由于生坯内孔不易受热，容易导致圆环状烧结收缩不良，磁体开裂。再进一步的改进的生产方法，例如专利号CN204584268U所公布的技术，其设计了一种适合于圆环状钕铁硼磁体的等静压结构，采用橡胶，尼龙，塑料或者金属材质做模芯，并且，在模芯和生坯内孔之间增加一种膜片结构，使得等静压后的生坯脱掉模芯的过程更加容易，且不会破坏生坯内孔的表面。但是，同前所述，采用这样的技术，因为需要在烧结前脱掉型芯，因此同样存在耗费工时，生坯内孔不易受热，容易导致圆环状烧结收缩不良，磁体开裂的问题。更进一步的改进的生产方法，例如CN204686013U专利公布的一种改善环形钕铁硼的烧结舟，烧结舟的内部有石英砂或刚玉材料，烧结舟是主体和中间的圆柱状型芯的一体结构，且型芯的直径小于烧结后磁体的内径。该技术改进了圆环状磁体的烧结受热方式，同时降低了生坯烧结收缩时磁体开裂的比例，但是不可避免的是，生坯在放入此烧结舟前，需要预先去掉圆环状生坯的内部型芯。所以，同样存在耗费工时，破坏生坯的可能性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：设计一种材料利用率高，加工容易，烧结不易开裂的圆环状烧结钕铁硼磁体的制备方法和成型模具。圆环状的烧结钕铁硼磁环市场应用十分广泛，其磁性能和尺寸大小不一。但是，此类产品有一个共同点，它们在从毛坯到成品的制备流程中，都避免不了机加工过程的单独加工内孔的过程。内孔材料加工后只能按照废料回收，这导致了圆环状产品的材料利用率低下。而且，内孔圆环状半径占比越大，材料浪费越严重。虽然目前公知技术介绍了直接生产圆环状毛坯的工艺，能提高材料利用率，但是圆环状毛坯的生产难度很大，其中的表现就是，毛坯很容易烧结开裂。其原因是，烧结时外部受热迅速，内部受热缓慢，生坯内外部分的烧结收缩率不一致，导致开裂。鉴于此，本专利技术的采用如下的技术方案解决上述主要问题。本专利技术的技术方案是提供一种圆环状烧结钕铁硼磁体的成型模具，其特殊之处在于，包括主体部分上压头、下压头、模腔，其中主体部分包括相对的两个非导磁侧板、相对的两个导磁侧板，在两个非导磁侧板及两个导磁侧板之间形成的空间内，下压头位于空间的底部，上压头位于空间的顶部，模腔位于上压头与下压头之间，在模腔内放置柔性圆柱型芯。优选的，在模腔内置入松装状态的钕铁硼磁粉后，柔性圆柱型芯放置在模腔内，柔性圆柱型芯的轴向方向呈水平方向，且与两个导磁侧板之间的磁场方向平行。优选的，柔性圆柱型芯的长度W与两个导磁侧板内壁之间的距离一致，柔性圆柱型芯的半径R小于两个非导磁侧板之间二分之一的距离。优选的，柔性圆柱型芯的半径R的取值为2mm＜R＜5mm。优选的，下压头固定或活动连接在两个非导磁侧板及两个导磁侧板之间形成的空间底部，当下压头活动连接时，下压头在空间来回移动，上压头活动连接在两个非导磁侧板及两个导磁侧板之间的空间顶部，上压头在空间来回移动。本专利技术的技术方案是提供一种圆环状烧结钕铁硼磁体的制备方法，其制备步骤包括：a.材料准备：制备柔性圆柱型芯，其半径为R，长度为W；根据钕铁硼毛坯的所需重量，准备同等重量的烧结钕铁硼磁粉；b.材料放置：将钕铁硼磁粉以松装状态下置入成型模具中，钕铁硼磁粉的松装高度为L；将柔性圆柱型芯放入松装状态的磁粉内部，且处于柔性圆柱型芯松装高度的L/2位置处，柔性圆柱型芯4的轴向方向呈水平方向，且与磁场方向平行；c.生坯制作：对成型模具内装有柔性圆柱型芯的钕铁硼磁粉施加垂直压力，得到内部嵌有柔性圆柱型芯的圆环状生坯组合体;d.等静压处理：将圆环状生坯组合体封装隔离后，置入液体等静压中，施加等静压，得到密度更高的圆环状生坯组合体；e.烧结及时效处理：将圆环状生坯组合体置入烧结炉中进行真空烧结，得到圆环状烧结毛坯，同时，该柔性圆柱型芯在高温作用下离散，脱离圆环状烧结毛坯；将烧结成型后的圆环状烧结毛坯，置入时效炉中进行时效，得到时效后的圆环状毛坯；f.将圆环状毛坯分别进行外圆弧和内圆弧磨削加工，以及端面平磨加工，和后续的切片加工，得到机加工半成品；将机加工半成品进行表面处理，得到圆环状钕铁硼成品。柔性圆柱型芯的主要材料是氧化铝或者氧化锆粉末，或者二者之间的混合物，并采用胶状物粘合制作而成。柔性圆柱型芯的制备过程主要包括，将聚乙二醇粉末与纯净水按照份数比例混合其中，聚乙二醇粉末的份数比例，优选为70~90%，将水与聚乙二醇熬制成聚乙二醇胶水，熬制过程可以采用玻璃杯或者不锈钢杯，下部用电炉或者酒精炉加热，加热过程中不断搅拌；将聚乙二醇胶水与氧化铝或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆环状烧结钕铁硼磁体的成型模具，其特征在于：/n包括主体部分、上压头、下压头、模腔，其中主体部分包括相对的两个非导磁侧板、相对的两个导磁侧板，在两个非导磁侧板及两个导磁侧板之间形成的空间内，下压头位于空间的底部，上压头位于空间的顶部，模腔位于上压头与下压头之间，在模腔内放置柔性圆柱型芯，在模腔内置入松装状态的钕铁硼磁粉后，柔性圆柱型芯放置在模腔内，柔性圆柱型芯的轴向方向呈水平方向，且与两个导磁侧板之间的磁场方向平行。/n

【技术特征摘要】
1.一种圆环状烧结钕铁硼磁体的成型模具，其特征在于：
包括主体部分、上压头、下压头、模腔，其中主体部分包括相对的两个非导磁侧板、相对的两个导磁侧板，在两个非导磁侧板及两个导磁侧板之间形成的空间内，下压头位于空间的底部，上压头位于空间的顶部，模腔位于上压头与下压头之间，在模腔内放置柔性圆柱型芯，在模腔内置入松装状态的钕铁硼磁粉后，柔性圆柱型芯放置在模腔内，柔性圆柱型芯的轴向方向呈水平方向，且与两个导磁侧板之间的磁场方向平行。


2.如权利要求1所述的一种圆环状烧结钕铁硼磁体的成型模具，其特征在于：柔性圆柱型芯的长度W与两个导磁侧板内壁之间的距离一致，柔性圆柱型芯的半径R小于两个非导磁侧板之间二分之一的距离。


3.如权利要求1所述的一种圆环状烧结钕铁硼磁体的成型模具，其特征在于：柔性圆柱型芯的半径R的取值为2mm＜R＜5mm。


4.如权利要求1所述的一种圆环状烧结钕铁硼磁体的成型模具，其特征在于：下压头固定或活动连接在两个非导磁侧板及两个导磁侧板之间形成的空间底部，当下压头活动连接时，下压头在空间来回移动，上压头活动连接在两个非导磁侧板及两个导磁侧板之间的空间顶部，上压头在空间来回移动。


5.如权利要求1所述的一种圆环状烧结钕铁硼磁体的成型模具，其特征在于：上压头及下压头面向柔性圆柱型芯的一侧均为凹陷的圆弧面。


6.一种圆环状烧结钕铁硼磁体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a材料准备：制备半径为R、长度为W的柔性圆柱型芯；根据钕铁硼毛坯的重量，准备同等重量的烧结钕铁硼磁粉；
b材料放置：将钕铁硼磁粉以松装状态下置入成型模具中，钕铁硼磁粉的松装高度为L；
将柔性圆柱型芯放入松装状态的钕铁硼磁粉内部，且处于L/2位置处，柔性圆柱型芯的轴向方向呈水平方向，且与成型模具内...

【专利技术属性】
技术研发人员：董占吉，彭众杰，
申请(专利权)人：烟台首钢磁性材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37