[發明專利]一種燒結釹鐵硼磁體速凝片鑄造裝置及其方法

在審

• 申請號: 202111347449.1
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114121473A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 陳夫剛;趙勇;王曉麗
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F1/057;H01F1/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐澍

本發明公開了一種燒結釹鐵硼磁體速凝片鑄造裝置，包括熔煉爐、澆道、超聲振動裝置、電磁攪拌裝置、銅輥。超聲振動裝置設置在熔煉爐和銅輥中間的澆道上，其電磁攪拌裝置設置在所述的澆道下方。本發明的燒結釹鐵硼磁體速凝片鑄造方法，通過超聲振動增加流過澆道的合金液中的形核晶胚數量，利用施加電磁攪拌引發澆道上流動合金液的擾動，均勻化晶核分布，進而抑制合金液在銅輥上快速凝固成速凝片時樹枝晶的出現，有利于推進高性能釹鐵硼磁體的制備和推廣應用。

技術領域

本發明屬于稀土永磁材料技術領域，涉及一種燒結釹鐵硼磁體速凝片鑄造裝置及其方法。

背景技術

釹鐵硼(Nd-Fe-B)是目前綜合磁性能較高的一類永磁材料，已被廣泛應用于交通運輸、醫療器械、工業機器人、家用電器等領域。釹鐵硼磁體分為燒結釹鐵硼磁體、粘結釹鐵硼磁體和熱變形釹鐵硼磁體。其中，燒結釹鐵硼磁體占釹鐵硼磁體產量的百分之九十以上。燒結釹鐵硼磁體由基體Nd₂Fe₁₄B相、晶界富Nd相和少量的富B相組成。燒結釹鐵硼磁體的制備步驟包括配料、熔煉、速凝鑄造(又稱鱗片鑄造)、氫爆、氣流磨、磁場取向、等靜壓、燒結、退火、電鍍和充磁。

速凝鑄造技術將熔融的釹鐵硼合金液澆鑄到旋轉的銅輥表面，合金液快速凝固成片。速凝鑄造技術的出現可以有效抑制釹鐵硼鑄造合金中軟磁α-Fe相的出現，降低合金整體稀土元素和硼元素的含量，促進了高磁能積燒結釹鐵硼磁體的制備。但是，由于速凝片厚度小(～0.3mm)，冷卻速度快，靠近銅輥一側的接觸面和自由面冷卻速度的差異導致速凝片極易出現織構明顯的樹枝晶。樹枝晶的出現使得富稀土相分布均勻性降低，導致后續的氫爆環節獲得的顆粒尺寸均勻性差，這勢必增加后續氣流磨環節的困難，致使制備的粉末分布均勻性差，最終造成燒結的磁體的晶粒尺寸不均勻，磁體的矯頑力和退磁場曲線方形度低。因此，降低燒結釹鐵硼磁體制備過程中速凝片的樹枝晶出現是本領域亟待解決的技術難題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種燒結釹鐵硼磁體速凝片鑄造裝置及其方法，能夠有效地抑制在釹鐵硼磁體速凝片制備環節中速凝片內部樹枝晶的產生。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案。

本發明的一種燒結釹鐵硼磁體速凝片鑄造裝置，包括熔煉爐、澆道、超聲振動裝置、電磁攪拌裝置、銅輥；所述的超聲振動裝置，設置在熔煉爐和銅輥中間的澆道上；所述的電磁攪拌裝置設置在所述的澆道下方；在燒結釹鐵硼磁體速凝片鑄造過程中，熔煉爐熔融的合金液體在澆道上流動，通過超聲振動裝置和電磁攪拌裝置的作用下，然后澆鑄到旋轉的銅輥上獲得釹鐵硼合金速凝鑄片。

進一步的，所述的超聲振動裝置，包括超聲波電源、超聲波換能器、超聲波變幅桿、超聲波振動桿；超聲波振動桿固定在澆道上方2～3mm處，當熔融的合金液體通過澆道時，超聲振動裝置利用其超聲波振動桿對流過的合金液進行振動；所述的超聲波振動桿304采用三桿結構，三桿呈“品”字形分布。

進一步的，所述的電磁攪拌裝置，包括變頻電源、磁場發生器、冷水機；磁場發生器的上端面與澆道的下表面接觸，當熔融的合金液體通過澆道時磁場發生器對其施加電磁攪拌。

進一步的，所述的超聲振動裝置的功率為1000W，工作頻率25～50kHZ。

進一步的，所述的電磁攪拌裝置的電流為100～500A，頻率為3～5HZ。

本發明的一種燒結釹鐵硼磁體速凝片鑄造方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、在熔煉爐中放入配置好的燒結釹鐵硼磁體合金原材料進行熔煉；

步驟二、開啟超聲振動裝置；超聲波發生裝置的功率范圍為500～1500W，工作頻率范圍為15～70kHZ；同時開啟電磁場攪拌裝置，其電流范圍為50～800A，頻率范圍為2～8HZ；然后開啟銅輥轉動裝置，銅輥表面的線速度范圍為1～3m/s；