一種非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燒結(jié)永磁體，特別是一種非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)。
【背景技術】
[0002]釹鐵硼磁體，主要由稀土元素R與鐵、硼組成的金屬間化合物。R主要是釹或釹與其他稀土元素的組合，有時也用鈷、鋁、釩等元素取代部分鐵。主要分為燒結(jié)釹鐵硼和粘結(jié)釹鐵硼兩種，粘結(jié)釹鐵硼各個方向都有磁性，耐腐蝕；而燒結(jié)釹鐵硼因易腐蝕，表面需鍍層，一般有鍍鋅、鎳、環(huán)保鋅、環(huán)保鎳、鎳銅鎳、環(huán)保鎳銅鎳等。而燒結(jié)釹鐵硼一般分軸向充磁與徑向充磁，根據(jù)所需要的工作面來定。
[0003]釹鐵硼永磁材料是以金屬間化合物RE2FE14B為基礎的永磁材料。主要成分為稀土(RE)、鐵(Fe)、硼(B)。其中稀土 ND為了獲得不同性能可用部分鏑(Dy)、鐠(Pr)等其他稀土金屬替代，鐵也可被鈷(Co)、鋁(A1)等其他金屬部分替代，硼的含量較小，但卻對形成四方晶體結(jié)構金屬間化合物起著重要作用，使的化合物具有高飽和磁化強度，高的單軸各向異性和高的居里溫度。
[0004]釹鐵硼磁體是由日本當代科學家左川真人發(fā)明的一種新型永磁體，并于1983年11月29屆金屬學術討論會上，由日本住友特殊金屬公司最先提出釹、鐵、硼永久磁性材料的制造。它是主要由釹、鐵、硼三種元素組成的合金磁體，是現(xiàn)在磁性最強的永磁體，因為釹原子是扁形的，電子云的受限，使鐵原子不會偏移，從而形成不變的磁力。
[0005]釹鐵硼磁體有很強的磁晶各向異性和很高的飽和磁化強度。在永磁材料中，燒結(jié)Nd-Fe-B磁體性能最高，商業(yè)產(chǎn)品的最大磁能積(BH)max = 360kJ/m3，但該磁體的居里溫度較低(314°C )，溫度穩(wěn)定性和耐蝕性較差，限制了在較高溫度下使用，而且在多數(shù)情況下需采用保護涂層。釹鐵硼磁體的制造工藝有粉末冶金法和熔體快淬法。因磁性能優(yōu)異，Nd-Fe-B型磁體獲得了廣泛的應用，主要用于電動機、發(fā)電機、聲波換能器、各種傳感器、醫(yī)療器械和磁力機械等。
[0006]現(xiàn)有釹鐵硼磁體中，均為均質(zhì)結(jié)構，從而以保證磁體具有較好的磁性能，提高磁體的能量密度。但是這同時又使得磁體具有較大的質(zhì)量密度，在應用中不利于控制電機等應用設備的重心和質(zhì)量分布，在設備的整體質(zhì)量中具有較大的占比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)，通過在磁體本體中設置的空缺結(jié)構(包括孔洞、微孔等)從而形成非均質(zhì)結(jié)構的磁體，同時配合磁化區(qū)的halbach陣列取向，以避免磁體磁性能大幅下降，從而在降低磁體質(zhì)量密度的同時保證磁體的磁性能，降低在應用設備中的質(zhì)量占比，同時便于在設備的結(jié)構設置中調(diào)整重心分布而進行整體質(zhì)量調(diào)控。
[0008]本發(fā)明公開的非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)，包括本體，本體為環(huán)形，本體內(nèi)部設置有至少2個孔洞，孔洞為兩端具有圓弧面的柱形，本體具有磁化區(qū)，磁化區(qū)至少部分的磁場方向按照halbach陣列取向，磁化區(qū)的halbach陣列取向所形成的增強磁場在本體的外部；
[0009]本體為合金材料經(jīng)熔煉甩帶、氫破制粉、成型干燥、燒結(jié)、后處理得到，其中成型時包括芯部成型和二次成型，所述芯部成型為具有孔洞部分成型，二次成型為在芯部成型基礎上再次壓制而完成本體的成型。
[0010]本發(fā)明通過在磁體中設置的空缺結(jié)構，改變了磁體為實心整體結(jié)構的現(xiàn)在，實現(xiàn)磁體的輕量化，同時通過調(diào)整磁體中空缺位置所占的比例以及結(jié)構形態(tài)，從而調(diào)控磁體在整裝設備的中的質(zhì)量分布狀態(tài)，進而調(diào)整整裝設備的重心，可以降低重心高度，而使得設備的運行更為穩(wěn)定高效。同時配合磁化區(qū)albach陣列取向，在磁體選定目標范圍內(nèi)定向地取向增強磁場強度，從而改善因磁體中空缺而造成的場強降低的影響，從而實現(xiàn)在降低磁體質(zhì)量密度、調(diào)控質(zhì)量分布的同時，還可以保證磁體能量密度的穩(wěn)定。通過將本體成型分為芯部成型和二次成型，使得非均質(zhì)磁體的成型更為方便，同時將芯部成型和本體包覆芯部后的二次成型區(qū)分開，有利于保證磁體成型后內(nèi)部結(jié)構的穩(wěn)定性，避免取向塌陷或者分布不均等缺陷，從而有利于保證磁體的質(zhì)量穩(wěn)定性和提尚成品率。
[0011]本發(fā)明公開的非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)的一種改進，磁化區(qū)的最外層在本體的表層，并且磁化區(qū)在本體上成片狀分布，且磁化區(qū)在本體中厚度相同。本方案中通過采用在表層以緊密設置的片狀分布(延展方向與磁體表面方向一致)，從而形成較為穩(wěn)定的磁場分布，并且場強一致性好，避免整體取向磁體易出現(xiàn)的磁場分布不均，同時也便于磁體在使用中靈活地切割修整，提高使用的靈活性。相鄰層片之間的間距不大于0.15mm，間距太大會造成磁場中場強分布出現(xiàn)明顯的起伏波動，而影響磁體的精度，并且間距過大時還會影響磁體上磁化區(qū)的有效體積和質(zhì)量，進而影響到磁體的磁性能。
[0012]本發(fā)明公開的非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)的一種改進，磁化區(qū)在本體中的厚度不小于
0.3mmο
[0013]本發(fā)明公開的非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)的一種改進，磁化區(qū)總體積占本體總體積的60%以上。
[0014]本發(fā)明公開的非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)的一種改進，磁化區(qū)中按halbach陣列取向的部分占磁化區(qū)總體積的50%以上。本方案中通過靈活選擇halbach陣列取向的部分占磁化區(qū)的比例，可以根據(jù)磁體實際工作環(huán)境以及場強分布的需要，來調(diào)整取向分布，進而調(diào)整磁體場強分布，從而滿足不同設備以及不同技術要求的精密性。
[0015]本發(fā)明公開的非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)的一種改進，本體的合金材料組成為):鐠釹 30.3-31.2 %、鏑鐵 0-10 %、鋱 0-6 %、硼鐵 4.5-6.5 %、銅 0.1-0.2 %、鋁 0.1-1 %、鈮鐵
0.3-1 %、鎵 0.1-0.25%、鈷 0.6-2.5%，余量為鐵。
[0016]本發(fā)明公開的非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)的一種改進，硼鐵的元素組成為(wt%):硼20-25% ;余量為鐵。
[0017]本發(fā)明公開的非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)的一種改進，鈮鐵的元素組成為(wt%):鈮50-75% ;余量為鐵。
[0018]本發(fā)明公開的非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)的一種改進，鏑鐵的元素組成為(wt%):鏑50-85% ;余量為鐵。
[0019]通過采用特定質(zhì)量分數(shù)的硼鐵、鈮鐵以及鏑鐵，使得磁體的冶煉配置更為方便高效，降低組分誤差，降低調(diào)配以及冶煉的難度。
[0020]本發(fā)明公開的非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)，實現(xiàn)了一種具有非均質(zhì)結(jié)構同時又具有良好磁性能和磁場分布的永磁體，其在設備整裝重心控制、磁體能量密度調(diào)控等方面均具有突出的優(yōu)勢，對不同設備以及零部件在質(zhì)量、尺寸以及磁性能方面的精密要求均能夠得到很好的滿足。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡明本發(fā)明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0022]實施例1
[0023]本實施例中，非均質(zhì)釹鐵硼磁環(huán)包括本體，本體為塊狀環(huán)形，本體內(nèi)部設置有2個孔洞(還可以設置三個、四個、五個以及更多個孔洞；孔洞在本體內(nèi)可以均勻分布，也可以不均勻分布；孔洞的尺寸可以相同也可以不相同)，孔洞為兩端具有圓弧面的柱形(可以為規(guī)則截面的棱柱，也可以為其他不規(guī)則截面的柱形，如截面為五角星、十字星形等)，本體具有磁化區(qū)，磁化區(qū)磁場方向按照halbach陣列取向(磁化區(qū)的磁場還可以部分按照halbach陣列取向，按照halbach陣列取向區(qū)域在磁化區(qū)中的分布可以成陣列分布、無規(guī)散布或者成其它任意形態(tài)等)，磁化區(qū)的halbach陣列取向所形成的增強磁場在本體的外部。
[0024]實施例2
[0025]本實施例與實施例1的區(qū)別僅在于:磁化區(qū)的最外層在本體的表層，并且磁化區(qū)在本體上成片狀分布(相鄰層片之間的間距為0.15mm,層片間的間距還可以為0.14,0.13、
0.12、0.11、0.10、0.09、0.08、0.07、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02、0.01、0.005 以及其它小于
0.15mm的任意值)，且磁化區(qū)在本體中厚度相同。
[0026]實施例3
[0027]本實施例與實施例2的區(qū)別僅在于:磁化區(qū)在本體中的厚度為0.3mm(磁化區(qū)在本體中的厚度還可以為 0.33、0.37、0.4、0.41、0.44、0.46、0.5、0.52,0.58,0.6,0.66、
0.7,0.74,0.8,0.88,0.9,0.93、1.0、1.02、1.1、1.17、1.2、1.22、1.3、1.33、1.37、1.4、1.41、
1.44、1.46、1.5、1.52、1.58、1.6、1.66、1.7、1.74、1.8、1.88、1.9、1.93、2.0,2.02,2.U
2.17、2.2、2.22、2.3、2.33、2.37、2.4、2.41、2.44、2.46、2.5、2.52、2.58、2.6、2.66、2.7、
2.74、2.8、2.88、2.9、2.93、3、3.02、3.1、3.17、3.2、3.22、3.3、3.33、3.37、3.4、3.41、3.44、
3.46、3.5、3.52、3.58、3.6、3.66、3.7、3.74、3.8、3.88、3.9、3.93 以及其它大于 0.3mm 的任意值，當然磁化區(qū)的厚度必然小于本體厚度)。
[0028]實施例4-6
[0029]本實施例4-6分別與實施例1-3的區(qū)別(即實施例4相對于實施例1的區(qū)別