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烧结钕铁硼强力磁铁的制备工艺第二环节制粉

作者:创始人 日期:2021-07-07 人气:367

烧结钕铁硼磁铁主要包含以下五个生产环节:

  1. 原料准备(合金熔炼与浇铸)

  2. 制粉

  3. 取向成形

  4. 烧结、热处理

  5. 机械加工

上篇文章我们了解了合金熔炼与浇铸,浇铸后的合金需通过制粉工艺制成粉末方可进入后续加工流程。得到合适的粉末形状、平均粒度和粒度分布是粉末制备的基本目的。粉末的上述特征差异在宏观上表现为粉末的松装密度、振实密度、安息角、流动性、压缩比、内摩擦和外摩擦系数等参数的变化,直接关系到成形工序中的粉末填充、磁场取向、毛坯压制和脱模,以及烧结和热处理工序生成的磁体显微结构,从而敏感地影响磁体的永磁性能、机械性能、热电性能和化学稳定性。

烧结磁体理想的显微结构是细密而均匀的主相晶粒被平滑、纤薄的附加项包围,主相晶粒的易磁化方向尽可能一致地沿取向方向排列。空洞、大晶粒和较大尺寸的软磁相都会严重降低磁体的内禀矫顽力,而易磁化方向偏离取向方向的晶粒会同时降低磁体的剩磁和退磁曲线方形度。为此需要将合金铸锭或快冷片制成平均粒度3~5μm、最大颗粒粒度小于20μm、形状接近球形的单晶颗粒,同时还要控制过细晶粒的比例,以避免粉末严重氧化的倾向,必要的情况下通过粉末表面处理来增强粉末的防氧化能力,改善填充和可压制性。

1、常规机械破碎方法

稀土过渡族金属间化合物硬度和脆性大,合金铸锭很容易用颚式破碎机或类似的机械破碎成小块,然后再逐级机械粉碎到平均粒度3~5μm的水平,但设备磨损带进来的杂质也不可避免地影响粉末的品质。由于稀土金属及其金属间化合物的严重氧化倾向粗破碎(~10mm水平)和中破碎(~100μm水平)通常在氮气或氩气等保护气氛下进行,而细磨(平均粒度3~5μm)则选择液体保护球磨或氮气、惰性气体气流磨。

烧结钕铁硼的双合金法或多合金法也被广泛应用,通常是将接近Nd2Fe14B正分成分的合金和富Nd的快冷合金进行混合研磨,并使体积偏小的富Nd粉末均匀分布到近正分合金粉主体之中。

2、氢破法 Hydrogen Decrepitation(HD)

有关稀土金属、合金和金属间化合物吸氢的行为和氢化物的物理、化学特性的研究,一直是稀土应用的重大课题,最直接的例子就要算氢电池了。稀土永磁材料的合金铸锭也有很强的吸氢倾向,氢原子进入金属间化合物主相和富稀土晶界相中的间隙位,形成间隙原子化合物,使原子间距加大,晶格体积膨胀,由此产生的内应力在脆性很大的合金中引发合金的晶界开裂(沿晶断裂)、晶粒断裂(穿晶断裂)或韧性断裂,因为这种开裂或伴随着噼啪声,所以被称为“氢破碎“或”氢爆裂“。

3、氨气流磨法

在实验室或规模化生产过程中,通常采用以高压(0.6MPa)、高纯(99.995%)氮气作为动力源的流化床气流磨,激光粒度分析仪测到的中值粒度D50在5μm左右。考虑到气体压强正比于气体分子的平均动能,在压强相同的情况下,小分子量的气体具有更大的飞行速度,气体流速加大有利于提升粉末颗粒自然碰撞频次。氢分子和氦分子可谓最佳候选者,但由于氢气的燃爆性使得氦气成为不二选择,而氦气的流速为氮气的2.9倍,可以在短时间内将Nd-Fe-B粗粉粉碎至D50=2μm以下。

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