[實(shí)用新型]R-T-B系稀土類合金的制造裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020698271.6
• 申請(qǐng)日: 2010-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN201962338U
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 中島健一朗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昭和電工株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C22C33/02
• 分類號(hào): C22C33/02;B22D11/06;B22F9/04;C22C38/00;H01F1/053;H01F1/057
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會(huì)華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于制造適合在永磁鐵等中使用的R-T-B系稀土合金的制造裝置，特別是，涉及一種能夠提高鑄造時(shí)的冷卻效率且能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定操作的R-T-B系稀土類合金的制造裝置。

背景技術(shù)

以往，作為由即使在永磁鐵中也具有最大磁能積的R-T-B系稀土類合金構(gòu)成的磁鐵，由于其高特性，因此適合在HD(硬盤驅(qū)動(dòng)器)、MRI(核磁共振成像)、各種電動(dòng)機(jī)等各領(lǐng)域中應(yīng)用。將由這種R-T-B系稀土類合金構(gòu)成的磁鐵組裝入轉(zhuǎn)子而成的電動(dòng)機(jī)能夠發(fā)揮高能量效率。因此，由于近年來(lái)除了對(duì)節(jié)能的要求不斷提高之外，R-T-B系稀土類合金的耐熱性也得到改善，導(dǎo)致應(yīng)用于家電、空調(diào)、汽車等的各種電動(dòng)機(jī)中的R-T-B系稀土類合金磁鐵的使用量不斷增大。

一般來(lái)說(shuō)，由于R-T-B系稀土類合金的主要成分為Nd、Fe、B，因此總稱為Nd-Fe-B系或R-T-B系稀土類合金，將這種合金加工成形并進(jìn)行燒結(jié)后，通過將其磁化就能夠得到磁鐵。這里，通常來(lái)說(shuō)，R-T-B系稀土類合金中的R是以將Nd的一部分用Pr、Dy、Tb等的其它稀土類元素置換后得到的物質(zhì)為主，且是包含Y的稀土類元素中的至少一種。并且，T是將Fe的一部分用Co、Ni等其它的過渡元素置換后得到的物質(zhì)。并且，B是硼，能夠?qū)⑵湟徊糠钟肅或N置換。另外，也可以將作為添加元素的Cu、Al、Ti、V、Cr、Ga、Mn、Nb、Ta、Mo、W、Ca、Sn、Zr、Hf等中的一種、或多種的組合添加入R-T-B系稀土類合金中。

構(gòu)成R-T-B系稀土類磁鐵的R-T-B系稀土類合金是這樣一種合金，即，將有利于磁化作用的作為強(qiáng)磁性相的R2T14B作為主相，并且共存有非磁性的、稀土類元素濃縮后而得的低熔點(diǎn)的富R相。由于R-T-B稀土類合金是活性金屬，因此一般在真空或氬等惰性氣體中進(jìn)行熔解、鑄造。此外，為了采用粉末冶金法由鑄造后的R-T-B稀土類合金塊制造燒結(jié)磁鐵，通常需要將合金塊粉碎至約3μm(FSSS：使用費(fèi)氏微粒測(cè)量?jī)x進(jìn)行的測(cè)定)的合金粉末后在磁場(chǎng)中沖壓成形，并在燒結(jié)爐中以約1000～1100℃的高溫進(jìn)行燒結(jié)，然后，根據(jù)需要進(jìn)行熱處理、機(jī)械加工，并且為了提高耐腐蝕性而進(jìn)行鍍層處理，從而形成燒結(jié)磁鐵(永磁鐵)。

在由R-T-B系稀土類合金構(gòu)成的燒結(jié)磁鐵中，富R相具有下述重要的作用：

1)熔點(diǎn)低，燒結(jié)時(shí)呈液相，有利于磁鐵的高密度化，因此有利于提高磁化程度。

2)消除晶界的凹凸，使反磁區(qū)的成核點(diǎn)(nucleation?site)減少，提高矯頑力。

3)使主相磁絕緣，增大矯頑力。

因而，如果成形后的磁鐵中的富R相的分散狀態(tài)差，則會(huì)導(dǎo)致局部燒結(jié)不良、磁性降低，因此富R相均勻分散在成形后的磁鐵中是很重要的。另外，作為原料的R-T-B系稀土類合金的組織對(duì)R-T-B系燒結(jié)磁鐵的富R相的分布有很大影響。

并且，在R-T-B系合金的鑄造中產(chǎn)生的另一個(gè)問題在于，在鑄造后的合金中生成有α-Fe。α-Fe具有形變能力，其不會(huì)被粉碎，而是殘存于粉碎機(jī)中，從而不僅使粉碎合金時(shí)的粉碎效率降低，并且也會(huì)對(duì)粉碎前后的組成變化、粒度分布產(chǎn)生影響。因此，在以往的合金中，根據(jù)需要進(jìn)行在高溫下長(zhǎng)時(shí)間的均質(zhì)化處理，從而去除α-Fe。但是，由于α-Fe是作為包晶核存在的，為了去除該α-Fe需要長(zhǎng)時(shí)間的固相擴(kuò)散，厚度為幾cm的鑄錠且稀土類含量為33％以下的情況下，事實(shí)上是不可能去除α-Fe的。

為了解決在R-T-B稀土類合金中生成α-Fe的問題，開發(fā)出了一種在更快的冷卻速度下鑄造合金塊的速凝鑄造(stripcast)法(也稱為SC法)，并且該方法在實(shí)際工序中已經(jīng)被使用。該SC法是這樣一種方法，即，使熔液在內(nèi)部經(jīng)過水冷后的銅制的冷卻輥上流動(dòng)并將其鑄造成約0.1～1mm的薄片，從而使合金驟冷凝固(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

專利文獻(xiàn)1：日本專利第3449166號(hào)公報(bào)

近年來(lái)，隨著磁鐵的特性提高，人們謀求R-T-B系稀土類合金的高性能化，使用SC法鑄造的R-T-B系稀土類合金的需求不斷提高。

但是，在以往的SC法中，存在以下問題：在其裝置的構(gòu)造上，由于在冷卻輥內(nèi)部難以對(duì)上部側(cè)供給冷卻水，旋轉(zhuǎn)的冷卻輥表面的輥上部側(cè)不能發(fā)揮規(guī)定的冷卻性能。這樣，冷卻輥表面的冷卻不均勻的情況下，尤其是，由于冷卻輥的上部側(cè)位置的熔液的冷卻不完全，導(dǎo)致在該部分的合金熔液中的抑制α-Fe的生成存在極限，從而難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的磁特性。并且，冷卻輥的冷卻性能不足會(huì)使冷卻輥的溫度上升，有可能使軸承等機(jī)械零件損傷，從而不能安全操作。另外，銅制的輥主體處于高溫會(huì)導(dǎo)致使其壽命變短。

發(fā)明內(nèi)容