一种钕铁硼速凝甩片的微观组织调控方法技术

本发明专利技术公开了一种烧结钕铁硼速凝甩片的微观组织调控方法，通过中间包改善浇注环境，并在液体到达铜辊过程中吹入纳米金属粉作为形核变质剂，随同铁钕硼钢液一起到达预先处理过布满凹曲面的铜辊上面，借助铜辊高速运行而实现形核、柱状晶长大过程的控制；同时，设置具有喇叭形开口的带片破碎装置并风冷，最终得到柱状晶生长良好，无非晶和微晶，无富钕相团聚的理想显微结构的速凝甩片。本发明专利技术的晶粒细化技术与合金添加法、晶界扩散重稀土的方法相比，既不会消耗过多的稀土资源，也不会使磁体尺寸受到局限；所制备的烧结磁体的晶粒细小且分布均匀，有利于液相烧结，可以实现烧结磁体的内禀矫顽力提高3～5KOe。的内禀矫顽力提高3～5KOe。

【技术实现步骤摘要】
一种钕铁硼速凝甩片的微观组织调控方法


[0001]本专利技术属于钕铁硼稀土永磁
，涉及一种钕铁硼速凝甩片的微观组织调控方法。

技术介绍

[0002]烧结钕铁硼(S～NdFeB)永磁体材料一般都添加重稀土金属，使得其原材料的成本占总成本的65％～85％；特别是重稀土元素确定为战略资源以来，为降低成本，许多研究者通过采用SC、HD以及JM技术的应用，将S～NdFeB永磁材料的成分进一步的调整为(Nd，R)29～30.5(Fe，M)余B1.0。其重要变化是稀土成分十分接近基体相成分，重稀土金属Dy、Tb的含量已大大减少，如N类、M类、H类磁体已基本不加，或只添加微量的Dy，而SH类、UH类、AH类等磁体中重稀土元素的含量也降低了近50％～70％。
[0003]由于S～NdFeB矫顽力对其显微结构非常敏感，因此可以在通过优化晶粒来改善磁体微观结构。自1995年Yamamoto等开发速凝工艺以来，由于其可以有效的抑制α～Fe的生成，带来高剩磁和高矫顽力S～NdFeB快速发展。速凝工艺生产薄片是将熔炼的NdFeB溶液浇注到高速旋转的滚轮上，通过控制滚轮的速度得到不同厚度的薄片。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题在于提供一种钕铁硼速凝甩片的微观组织调控方法，既不会消耗过多的稀土资源，也不会使磁体尺寸受到局限。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种烧结钕铁硼速凝甩片的微观组织调控方法，包括以下操作：
[0007]1)加热钕铁硼钢液到1420～1450℃，按浇注程序浇注到中间包；
[0008]2)控制中间包的温度以满足浇注温度1340℃以上，钕铁硼钢液自出液口浇注到旋转的铜辊上并充满整个铜辊；
[0009]浇注过程中匀速将作为形核变质剂的金属微粉吹入钕铁硼钢液弧面；
[0010]3)铜辊表面具有均匀一致的凹曲面，当钕铁硼钢液到达铜辊表面并落入凹曲面时优先形核；保持为铜辊冷却的冷却水温度在15℃～20℃，保证在柱状晶到达自由面之前保持在正温度梯度；
[0011]4)铜辊甩出甩片，在甩片流出方向设置具有喇叭形开口的甩片破碎装置，甩片破碎时通过风冷保证甩片能快速通过650℃的温度；
[0012]5)甩片破碎后，充氮气到0.03MPa以下并连续风冷。
[0013]所述中间包包括上包和下包，钕铁硼钢液自上包浇注到下包；上包内设有挡渣堰，下包内设有导流坝，浇注时向导流坝中部加入钙线；出液口的出液宽度保证在300mm以上；
[0014]中间包内设有电加热装置，在浇筑前预热中间包到1100℃；中间包顶部加装盖板，浇注时控制中间包的温度在1345～1355℃。
[0015]所述挡渣堰长度不超过上包长度的一半；所述导流坝高度不超过下包高度的1/3；
[0016]所述钙线加入量0.10～0.15Kg/s和加入速度1.0～1.5m/s。
[0017]所述铜辊表面经喷砂处理，在其表面形成均匀一致的凹曲面；
[0018]所述喷砂是以压缩空气为动力，粒径1～20微米的喷料匀速一次通过喷嘴喷射在铜辊表面。
[0019]所述的喷料为氧化铝微粉，喷嘴到铜辊表面距离为50mm～200mm，喷料喷射方向与铜辊表面法线夹角为15
°
～25
°
。
[0020]所述形核变质剂为粒径50～80纳米的金属微粉，金属微粉为Ti、Mo、Nb、Zr中的一种或几种；
[0021]形核变质剂的添加量为钕铁硼钢液质量的0.05％～0.85％。
[0022]所述铜辊转速为30～38r/min，铜辊的跳动控制在0.06mm以内；
[0023]中间包与铜辊的夹角为9.0～10.5
°
，中间包出液口的高度为1.0～2.5cm。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0025]速凝甩片的微观结构是影响烧结钕铁硼磁体微观结构和永磁性能的关键因素，本专利技术通过中间包改善浇注环境，并在液体到达铜辊过程中吹入纳米金属粉作为形核变质剂，随同铁钕硼钢液一起到达预先处理过布满凹曲面的铜辊上面，借助铜辊高速运行而实现形核、柱状晶长大过程的控制；同时，设置具有喇叭形开口的带片破碎装置并风冷，最终得到柱状晶生长良好，无非晶和微晶，无富钕相团聚的理想显微结构的速凝甩片。本专利技术的晶粒细化技术与合金添加法、晶界扩散重稀土的方法相比，既不会消耗过多的稀土资源，也不会使磁体尺寸受到局限。
[0026]本专利技术利用中间包的传递过度作用，设置挡渣堰、导流坝改善钕铁硼钢液流动状态，并加入钙线和加热中间包达到净化液体和调节温度的效果；所加入的变质剂在中间包中，在秒级时间内与钢液中的C、O、N等形成高熔点合金，以促进非均匀形核，增加形核数量来细化晶粒，同时也可以达到脱出S、P、O，降低偏析等作用。
[0027]本专利技术的铜辊表面喷砂处理所形成均匀一致的凹曲面，钕铁硼钢液液相中尺寸较小的晶胚附在凹曲面就可以成核，凹曲面有较强的促进非均匀形核的作用，并使凹曲面的形核在较小的过冷度下就可以发生。
[0028]采用本专利技术的方法制备的速凝甩片，厚度分布在0.24mm～0.32mm占比90％以上，小于0.20mm和大于0.35mm带片总分布占比小于5％；甩片均方差小于0.04；甩片中柱状晶贯穿存在，精细控制凝固组织一次枝晶臂间距大小在2.5～5μm微米左右，贴辊面没有非晶和微晶，富钕相均匀分布无大块团聚，所制备的烧结磁体的晶粒细小且分布均匀，有利于液相烧结，可以实现烧结磁体的内禀矫顽力提高3～5KOe。
附图说明
[0029]图1为喷砂处理后铜辊表面示意图；
[0030]图2为中间包的示意图；
[0031]图3为甩片破碎装置的示意图；
[0032]图4为烧结磁体的晶粒的微观图之一；
[0033]图5为烧结磁体的晶粒的微观图之二；
[0034]图6为本专利技术制备的铁钕硼与常规铁钕硼的内禀矫顽力检测对比示意图之一；
[0035]图7为本专利技术制备的铁钕硼与常规铁钕硼的内禀矫顽力检测对比示意图之二；
[0036]图8为本专利技术制备的铁钕硼与常规铁钕硼的内禀矫顽力检测对比示意图之三。
具体实施方式
[0037]下面结合实施例对本专利技术做进一步详细描述，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0038]S
‑
NdFeB的晶粒形态很大程度上是由其甩片的微观组织决定的，本专利技术提出钕铁硼速凝甩片的微观组织调控方法，通过多种措施来改善铁钕硼甩片的微观组织。
[0039]一种钕铁硼速凝甩片的微观组织调控方法，包括以下操作：
[0040]1)加热钕铁硼钢液到1420～1450℃，按浇注程序浇注到中间包；
[0041]2)控制中间包的温度以满足浇注温度1340℃以上，钕铁硼钢液自出液口浇注到旋转的铜辊上并充满整个铜辊；
[0042]浇注过程中匀速将作为形核本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烧结钕铁硼速凝甩片的微观组织调控方法，其特征在于，包括以下操作：1)加热钕铁硼钢液到1420～1450℃，按浇注程序浇注到中间包；2)控制中间包的温度以满足浇注温度1340℃以上，钕铁硼钢液自出液口浇注到旋转的铜辊上并充满整个铜辊；浇注过程中匀速将作为形核变质剂的金属微粉吹入钕铁硼钢液弧面；3)铜辊表面具有均匀一致的凹曲面，当钕铁硼钢液到达铜辊表面并落入凹曲面时优先形核；保持为铜辊冷却的冷却水温度在15℃～20℃，保证在柱状晶到达自由面之前保持在正温度梯度；4)铜辊甩出甩片，在甩片流出方向设置具有喇叭形开口的甩片破碎装置，甩片破碎时通过风冷保证甩片能快速通过650℃的温度；5)甩片破碎后，充氮气到0.03MPa以下并连续风冷。2.如权利要求1所述的烧结钕铁硼速凝甩片的微观组织调控方法，其特征在于，所述中间包包括上包和下包，钕铁硼钢液自上包浇注到下包；上包内设有挡渣堰，下包内设有导流坝，浇注时向导流坝中部加入钙线；出液口的出液宽度保证在300mm以上；中间包内设有电加热装置，在浇筑前预热中间包到1100℃；中间包顶部加装盖板，浇注时控制中间包的温度在1345～1355℃。3.如权利要求2所述的烧结钕铁硼速凝甩片的微观组织调控方法，其特征在于，所述挡渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：石春梅，郭宝红，邹光荣，姜战军，
申请(专利权)人：西安西工大思强科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：