稀土-铁-硼系永磁体磁环的制作方法
专利名称：稀土-铁-硼系永磁体磁环的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁环的制作方法，具体为一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法。
背景技术：
目前，稀土-铁-硼系永磁体的辐射磁环有两种制作方法，一种是直接整体压制成型成多极取向磁环状；另一种是将多块形状规则的磁体排列成完整的圆环状，同时在相邻的磁体之间涂抹粘结剂，然后自然风干凝结或烘烤热固制作成多极的辐射磁环。上述第一种方法制作的辐射磁环的缺点是无法制作出多极(例如超过12极)的辐射磁环，并且利用线圈多极取向成型技术造成相邻磁极之间存在较宽的弱磁区域，不能够满足实际工作要求。上述第二种方法制作的辐射磁环的缺点是利用粘结剂制备的辐射磁环的机械强度不够，也不能够满足实际工业的要求。
现有技术制备的辐射磁环要么不能够制作成多极磁环，要么机械强度不够，因此，有必要发明一种新的制备稀土-铁-硼系永磁体的辐射磁环的方法。
发明内容
本发明为了解决现有技术制备的辐射磁环的方法要么不能够制作成多极磁环，要么机械强度不够的问题，提供了一种稀土 -铁-硼系永磁体的辐射磁环的制作方法。本发明是采用如下技术方案实现的
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体。( 2 )、将形状规则的磁体进行表面清洁处理。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料，排列成一个完整的圆环后置于固定装置中夹紧。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以3 10°C /min的升温速度升温到450 650°C，保温I 5小时，然后通入氩气或氦气，到达压力10 50KPa，继续升温至800 1000°C，保温8 24小时后，即得到磁环。对于所述固定装置(夹具)的形状构造，本领域技术人员均可以实现，并且，该装置目前具有很多种公知结构，可以直接运用上述薄膜材料的制备方法中。另外，运用如下的夹具更利于上述辐射磁环的制备。如图8、9所示，一种用于制作辐射磁环的夹具，包括第一半圆夹边100、第二半圆夹边200及底盘300，所述第一半圆夹边100的两端向外分别延伸出带有凸台的卡部110，所述第二半圆夹边200的两端向外分别延伸出带有卡槽的卡部210,所述卡槽和凸台的形状相配合；所述底盘300上固定设有一圆柱体400，所述圆柱体400置于由卡槽和凸台配合后使第一半圆夹边100和第二半圆夹边200形成的圆的中心。具体实施时，所述第一半圆夹边100或者第二半圆夹边200固定置于所述底盘300上，这样方便于夹具的使用。所述卡槽和凸台的形状呈燕尾状。所述底盘300呈圆形，所述圆柱体400置于底盘300的中心。所述夹具应用不与永磁体发生反应的材料制作而成，例如可以采用钥Mo、钽Ta、钨W、钒V等，或它们的合金。上述步骤(3)中所述的薄膜材料为一种厚度在O. 01 O. Imm的助熔合金薄膜材料，该助熔合金薄膜材料中含有60% 100% (重量)的A和O 40% (重量)的B;所述A是稀土材料中镨Pr、钕Nd、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钦Ho中一种或几种以任意比例混合；所述B是铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg、锡Sn中一种或几种以任意比例混合。
稀土元素指化学元素周期表中镧系元素一镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钦Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素一钪Sc和钇Y共17种元素。本发明经过充分的试验优选出稀土材料中镨Pr、钕Nd、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钦Ho等六种，另外，优选出铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg、锡Sn等五种金属材料与稀土材料配合，制作出符合要求的助熔合金薄膜材料。上述助熔合金薄膜材料的制备方法如下
(I)、原料准备原料中含有60% 100% (重量)的A和O 40% (重量)的B;所述A是稀土材料中镨Pr、钕Nd、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钦Ho中一种或几种以任意比例混合；所述B是铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg、锡Sn中一种或几种以任意比例混合。(2)、将步骤(I)准备的A与B的混合料置于真空熔炼炉内，将炉内压力调至5Pa以下，然后通入氩气或氦气至压力为O. 35 O. 45MPa,同时启动熔炼炉加热系统,在氩气或氦气保护下使混合料熔化(约1400 160(TC)，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液(由于合金刚熔化时并未能完全发生金属之间的相变反应，造成合金液未能形成均一，所以需要保温)。(3)、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置浸没到合金液中，以O. 5 lm/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。(4)、将薄膜从成膜装置表面取下(轻轻敲打装置即可将薄膜从装置表面取下)，即制成薄膜材料。(5)、利用冷轧的方法将步骤(4)制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。所述内部具有冷却循环系统的成膜装置，本领域技术人员均可以实现，并且，该成膜装置目前具有很多种公知结构，可以直接运用上述薄膜材料的制备方法中。所述该成膜装置应用不与合金液发生反应的材料制作而成，例如可以采用钥Mo。另外，运用如下的成膜装置更利于上述助熔合金薄膜材料的制备。如图3、4、5、6、7所示，一种熔融合金的成膜装置，包括上端开口的外壳20和置于外壳20内的内芯10，所述内芯10顶部延伸有封闭外壳20开口的外边沿11，所述外壳20和内芯10之间形成空腔30 ;所述内芯10顶部的外边沿11上开有至少一个出水孔12，纵向贯穿内芯10本体开有至少一个进水孔13。具体实施时，将外壳20的外表面制作成粗糙状，这样在制备合金薄膜材料时，当本装置浸没在合金液中，夕卜壳20上粗糙的外表面有利于在其上形成薄膜。外壳20和内芯10的外边沿11可以通过螺栓紧固。所述冷轧工艺已经是一种成熟的加工工艺。
稀土 -铁-硼系永磁体的辐射磁环的制备过程中，将上述一层助熔合金薄膜材料(厚度在O. 01 O. Imm)夹在相邻的两块磁体之间，排列成完整的圆环后，置于夹具中，夹具的作用是为拼合成完整的辐射磁环提供一种约束模具，然后，放入真空烧结炉内，在真空气氛中将其加热实施热处理，首先使助熔合金薄膜材料熔化，并逐渐加温使助熔合金薄膜材料与磁体表面发生共熔态(温度不会引起磁体的熔化)，即步骤(4)中“以3 10°C /min的升温速度升温到450 650°C，保温I 5小时，”助熔合金薄膜材料与磁体之间会发生原子的扩散作用，助熔合金薄膜材料本身可以进入磁体的晶界或边界上，由于薄膜的厚度很薄，此时在磁体表面已经发生共熔的极薄层(例如厚度仅为20nm)，在此过程中薄膜已完全渗透进入永磁体内，之后，“通入氩气或氦气，到达压力10 50KPa，继续升温至800 1000°C，保温8V 24小时”，进而使永磁体之间发生相互反应，进行固结，如果没有助熔合金薄膜材料的“诱导”作用，即使在800 1000°C高温条件下，永磁体之间也不会发生反应而进行固结。如果低于8小时，永磁体之间的反应无法发生，如果高于24小时，会造成磁体过度反应(例如表面接触成过厚或相接触表面发生恶化)。经过上述过程后，不仅使得辐射磁体形成具有很高机械强度的“整体”(在磁环制成后，由于薄膜已渗透进入永磁体内，所以已看不出磁环有拼接的痕迹，就像磁环是整体烧结而成)，而且有助于提高辐射磁环的性能。另 外，由于永磁体与外面夹具的膨胀系数不同，在加热状态下，永磁体的膨胀系数远大于夹具的膨胀系数，那么通过夹具的受力，进一步有利于辐射磁环的固结，增大辐射磁环的机械强度。从微观结构上分析，永磁体由主相晶粒和包裹主相晶粒的富钕相组成，所述主相含有30%左右的稀土成分，所述富钕相含有70%左右的稀土成分，当助熔合金材料与永磁体表面发生共熔态后，由于助熔合金材料中稀土成分大于等于60%,这样与永磁体(表面)富钕相中的稀土成分含量相近或者大于富钕相中的稀土成分含量，都有利于它们之间发生原子的扩散作用。而且，助熔合金材料中B的作用是当助熔合金材料与磁体之间发生原子的扩散作用后，有助于永磁体表面富钕相结构的恢复，另外也可以降低助熔合金材料的熔化温度。本发明设计合理，运用本发明所述方法和助熔合金薄膜材料制作的稀土 -铁-硼系永磁体的辐射磁环的机械强度大大提高，与利用直接烧结而成的辐射磁环的机械强度相当，完全满足实际工业的要求。并且，本发明方法可以制作成多极磁环，因为，辐射磁环内每个单独的永磁体可以单独进行磁化，这样在制作成磁环后，磁环的磁极数取决于拼成磁环所用永磁体的数量，有多少块永磁体即有多少个磁极，那么完全可以制作出多于12极的磁环，并且，不需要利用线圈多极取向成型技术，也就不存在弱磁区域的问题。本方法制作的辐射磁环更有利于实际的应用。
图I是稀土 -铁-硼系永磁体磁环的结构示意图。图2是磁环置于夹具中的结构示意图。图3是成膜装置的整体结构示意图。图4是内芯的结构示意图。图5是图4的正面纵向剖视图。图6是图3的正面纵向剖视图。
图7是图3的侧面纵向剖视图。图8是夹具的整体结构示意图。图9是夹具的一部分结构示意图。图10是夹具的另一部分结构示意图。图11是在中频真空感应熔炼炉中制备薄膜材料的示意图。图中，G-夹具，S-薄膜材料，M-形状规则的磁体，I-排气系统，2-中频感应圈，3-气体调节阀，4-混合料，5-成膜装置，10-内芯，20-外壳，30-空腔，11-外边沿，12-出水孔，13-进水孔，100-第一半圆夹边，200-第二半圆夹边，300-底盘，400-圆柱体，110-带有凸台的卡部，210-带有卡槽的卡部。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。实施例I
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁(本领域技术人员均知道如何进行此处的清洁作业)。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S，排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以7V /min的升温速度升温到600°C，保温2小时，然后通入氩气或氦气，到达压力20KPa，继续升温至850°C，保温20小时后，即得到磁环。如图10所示,上述薄膜材料的制备方法,包括如下步骤
a、原料准备原料中含有100% (重量)的A ;所述A是稀土材料中的镨Pr。b、将步骤a准备的镨Pr原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 35MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使原料4熔化(约1400 1600°C)，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 7m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置5表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例2
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S，排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以3°C /min的升温速度升温到550°C，保温4小时，然后通入氩气或氦气，到达压力50KPa，继续升温至900°C，保温17小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有80% (重量)的A和20% (重量)的B ;所述A由钕Nd、钆Gd、镝Dy以比例I :6:9组成；所述8由铝Al、锡Sn以比例13:7组成。b、将步骤a准备的A和B混合料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 42MPa，同 时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 5m/min的提升速度将装置从合金液中提出，在装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例3
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S,排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以5°C /min的升温速度升温到450°C，保温I小时，然后通入氩气或氦气，到达压力30KPa，继续升温至1000°C，保温8小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有90% (重量)的A和10% (重量)的B ;所述A由镝Dy JLGd以比例5:3组成；所述B由铝Al、镓Ga以比例I: I组成。b、将步骤a准备的A和B原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 45MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 8m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。
d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例4
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S,排列成一个完整的圆环后置于 固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以10°C /min的升温速度升温到500°C，保温5小时，然后通入氩气或氦气，到达压力lOKPa，继续升温至950°C，保温10小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有60% (重量)的A和40% (重量)的B ;所述A由铽Tb组成；所述B由铝Al、镁Mg、锡Sn以比例25:12:3组成。b、将步骤a准备的A和B原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 37MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 6m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例5
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S，排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以8°C /min的升温速度升温到650°C，保温3小时，然后通入氩气或氦气，到达压力40KPa，继续升温至970°C，保温15小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有75% (重量)的A和25% (重量)的B ;所述A由铽Tb、钦Ho以比例8:7组成；所述8由铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg以比例3:4:7:11组成。
b、将步骤a准备的A和B原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 45MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以lm/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例6
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M，所述磁体形状是内弧圆心角度为22. 5度的瓦形磁体。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S，排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以9°C /min的升温速度升温到480°C，保温5小时，然后通入氩气或氦气，到达压力35KPa，继续升温至830°C，保温22小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有100% (重量)的A ;所述A中含有5% (重量)的镨Pr、20%(重量)的钕Nd、17% (重量)的钆Gd、28% (重量)的镝Dy、30% (重量)的钦Ho。b、将步骤a准备的A原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统I，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 4MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C)，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 9m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例7
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M，所述磁体形状是内弧圆心角度为20度的瓦形磁体。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S,排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以4°C /min的升温速度升温到570°C，保温2小时，然后通入氩气或氦气，到达压力27KPa，继续升温至920°C，保温24小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有65% (重量)的A和35% (重量)的B ;所述A由钕Nd、镝Dy、钆Gd、钦Ho以比例3:7:2:1组成；所述B由铝Al、镓Ga、镁Mg、铜Cu以比例10:12:5:8组成。b、将步骤a准备的A和B原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 38MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 6m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例8
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M，所述磁体形状是内弧圆心角度为25度的瓦形磁体。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S，排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以6°C /min的升温速度升温到620°C，保温I小时，然后通入氩气或氦气，到达压力45KPa，继续升温至800°C，保温13小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有82% (重量)的A和18% (重量)的B ;所述A由镨Pr、钕Nd、钆Gd、铽Tb JSDyJjCHo以比例7 34:21:4:5:11组成；所述B由铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg、锡Sn以比例3:2:9:1:3组成。b、将步骤a准备的A和B原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 44MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 5m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。
d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。 e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。
权利要求
1.一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，其特征在于包括如下步骤 (1)、将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体； (2)、将形状规则的磁体进行表面清洁处理； (3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料，排列成一个完整的圆环后置于固定装置中夹紧； 所述薄膜材料含有60% 100% (重量)的A和O 40% (重量)的B ;所述A是稀土材料中镨Pr、钕Nd、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钦Ho中一种或几种以任意比例混合；所述B是铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg、锡Sn中一种或几种以任意比例混合；所述薄膜材料的厚度为O. 01 O. Imm ;所述薄膜材料的制备方法包括如下步骤a、准备原料A和B ;b、将步骤a准备的A与B的混合料置于真空熔炼炉内，将炉内压力调至5Pa以下，然后通入氩气或氦气至压力为 O. 35 O. 45MPa，同时启动熔炼炉加热系统，在氩气或氦气保护下使混合料熔化，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液；C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置浸没到合金液中，以O. 5 lm/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜；d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制作成薄膜材料； (4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以3 10°C /min的升温速度升温到450 650°C，保温I 5小时，然后通入氩气或氦气，到达压力10 50KPa，继续升温至800 1000°C，保温8 24小时后，即得到磁环。
2.根据权利要求I所述的稀土-铁-硼系永磁体磁环的制作方法，其特征在于所述步骤(I)中形状规则的磁体形状是内弧圆心角度为20 25度的瓦形磁体。
3.根据权利要求I或2所述的稀土-铁-硼系永磁体磁环的制作方法，其特征在于所述步骤(2)的具体方法是磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。
4.一种用于制备权利要求I中步骤(3)中薄膜材料的成膜装置，其特征在于包括上端开口的外壳(20)和置于外壳(20)内的内芯(10),所述内芯(10)顶部延伸出封闭外壳(20)开口的外边沿(11)，所述外壳(20)和内芯(10)之间形成空腔(30);所述内芯(10)顶部的外边沿(11)上开有至少一个出水孔(12)，纵向贯穿内芯(10)本体开有至少一个进水孔(13)。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于所述外壳(20)的外表面呈粗糙状。
6.一种权利要求I中步骤(3)中所述的固定装置，其特征在于包括第一半圆夹边(100)、第二半圆夹边(200)及底盘(300)，所述第一半圆夹边(100)的两端向外分别延伸出带有凸台的卡部(110)，所述第二半圆夹边(200)的两端向外分别延伸出带有卡槽的卡部(210),所述卡槽和凸台的形状相配合；所述底盘(300)上固定设有一圆柱体(400),所述圆柱体(400)置于由卡槽和凸台配合后使第一半圆夹边(100)和第二半圆夹边(200)形成的圆的中心。
7.根据权利要求6所述的固定装置，其特征在于所述第一半圆夹边(100)或者第二半圆夹边(200)固定置于所述底盘(300)上。
8.根据权利要求6或7所述的固定装置，其特征在于所述卡槽和凸台的形状呈燕尾状。
9.根据权利要求8所述的固定装置，其特征在于所述底盘(300)呈圆形，所述圆柱体(400)置于底盘(300)的中心。
全文摘要
本发明涉及磁环的制作方法，具体为一种稀土-铁-硼系永磁体磁环的制作方法，解决了现有的现有技术制备的辐射磁环要么不能够制作成多极磁环，要么机械强度不够的问题。一种稀土-铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤(1)将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体；(2)将形状规则的磁体进行表面清洁处理；(3)在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料，排列成一个完整的圆环后置于固定装置中夹紧；(4)将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10-4Pa以下。本发明设计合理，运用本发明所述方法和助熔合金薄膜材料制作的稀土-铁-硼系永磁体的辐射磁环的机械强度大大提高。
文档编号H01F7/02GK102969141SQ20121045435
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者徐建波, 祁三文, 张锋锐, 张敏, 成志强, 张燕庆 申请人:山西汇镪磁性材料制作有限公司
技术领域：
本发明涉及磁环的制作方法，具体为一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法。
背景技术：
目前，稀土-铁-硼系永磁体的辐射磁环有两种制作方法，一种是直接整体压制成型成多极取向磁环状；另一种是将多块形状规则的磁体排列成完整的圆环状，同时在相邻的磁体之间涂抹粘结剂，然后自然风干凝结或烘烤热固制作成多极的辐射磁环。上述第一种方法制作的辐射磁环的缺点是无法制作出多极(例如超过12极)的辐射磁环，并且利用线圈多极取向成型技术造成相邻磁极之间存在较宽的弱磁区域，不能够满足实际工作要求。上述第二种方法制作的辐射磁环的缺点是利用粘结剂制备的辐射磁环的机械强度不够，也不能够满足实际工业的要求。
现有技术制备的辐射磁环要么不能够制作成多极磁环，要么机械强度不够，因此，有必要发明一种新的制备稀土-铁-硼系永磁体的辐射磁环的方法。
发明内容
本发明为了解决现有技术制备的辐射磁环的方法要么不能够制作成多极磁环，要么机械强度不够的问题，提供了一种稀土 -铁-硼系永磁体的辐射磁环的制作方法。本发明是采用如下技术方案实现的
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体。( 2 )、将形状规则的磁体进行表面清洁处理。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料，排列成一个完整的圆环后置于固定装置中夹紧。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以3 10°C /min的升温速度升温到450 650°C，保温I 5小时，然后通入氩气或氦气，到达压力10 50KPa，继续升温至800 1000°C，保温8 24小时后，即得到磁环。对于所述固定装置(夹具)的形状构造，本领域技术人员均可以实现，并且，该装置目前具有很多种公知结构，可以直接运用上述薄膜材料的制备方法中。另外，运用如下的夹具更利于上述辐射磁环的制备。如图8、9所示，一种用于制作辐射磁环的夹具，包括第一半圆夹边100、第二半圆夹边200及底盘300，所述第一半圆夹边100的两端向外分别延伸出带有凸台的卡部110，所述第二半圆夹边200的两端向外分别延伸出带有卡槽的卡部210,所述卡槽和凸台的形状相配合；所述底盘300上固定设有一圆柱体400，所述圆柱体400置于由卡槽和凸台配合后使第一半圆夹边100和第二半圆夹边200形成的圆的中心。具体实施时，所述第一半圆夹边100或者第二半圆夹边200固定置于所述底盘300上，这样方便于夹具的使用。所述卡槽和凸台的形状呈燕尾状。所述底盘300呈圆形，所述圆柱体400置于底盘300的中心。所述夹具应用不与永磁体发生反应的材料制作而成，例如可以采用钥Mo、钽Ta、钨W、钒V等，或它们的合金。上述步骤(3)中所述的薄膜材料为一种厚度在O. 01 O. Imm的助熔合金薄膜材料，该助熔合金薄膜材料中含有60% 100% (重量)的A和O 40% (重量)的B;所述A是稀土材料中镨Pr、钕Nd、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钦Ho中一种或几种以任意比例混合；所述B是铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg、锡Sn中一种或几种以任意比例混合。
稀土元素指化学元素周期表中镧系元素一镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钦Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素一钪Sc和钇Y共17种元素。本发明经过充分的试验优选出稀土材料中镨Pr、钕Nd、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钦Ho等六种，另外，优选出铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg、锡Sn等五种金属材料与稀土材料配合，制作出符合要求的助熔合金薄膜材料。上述助熔合金薄膜材料的制备方法如下
(I)、原料准备原料中含有60% 100% (重量)的A和O 40% (重量)的B;所述A是稀土材料中镨Pr、钕Nd、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钦Ho中一种或几种以任意比例混合；所述B是铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg、锡Sn中一种或几种以任意比例混合。(2)、将步骤(I)准备的A与B的混合料置于真空熔炼炉内，将炉内压力调至5Pa以下，然后通入氩气或氦气至压力为O. 35 O. 45MPa,同时启动熔炼炉加热系统,在氩气或氦气保护下使混合料熔化(约1400 160(TC)，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液(由于合金刚熔化时并未能完全发生金属之间的相变反应，造成合金液未能形成均一，所以需要保温)。(3)、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置浸没到合金液中，以O. 5 lm/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。(4)、将薄膜从成膜装置表面取下(轻轻敲打装置即可将薄膜从装置表面取下)，即制成薄膜材料。(5)、利用冷轧的方法将步骤(4)制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。所述内部具有冷却循环系统的成膜装置，本领域技术人员均可以实现，并且，该成膜装置目前具有很多种公知结构，可以直接运用上述薄膜材料的制备方法中。所述该成膜装置应用不与合金液发生反应的材料制作而成，例如可以采用钥Mo。另外，运用如下的成膜装置更利于上述助熔合金薄膜材料的制备。如图3、4、5、6、7所示，一种熔融合金的成膜装置，包括上端开口的外壳20和置于外壳20内的内芯10，所述内芯10顶部延伸有封闭外壳20开口的外边沿11，所述外壳20和内芯10之间形成空腔30 ;所述内芯10顶部的外边沿11上开有至少一个出水孔12，纵向贯穿内芯10本体开有至少一个进水孔13。具体实施时，将外壳20的外表面制作成粗糙状，这样在制备合金薄膜材料时，当本装置浸没在合金液中，夕卜壳20上粗糙的外表面有利于在其上形成薄膜。外壳20和内芯10的外边沿11可以通过螺栓紧固。所述冷轧工艺已经是一种成熟的加工工艺。
稀土 -铁-硼系永磁体的辐射磁环的制备过程中，将上述一层助熔合金薄膜材料(厚度在O. 01 O. Imm)夹在相邻的两块磁体之间，排列成完整的圆环后，置于夹具中，夹具的作用是为拼合成完整的辐射磁环提供一种约束模具，然后，放入真空烧结炉内，在真空气氛中将其加热实施热处理，首先使助熔合金薄膜材料熔化，并逐渐加温使助熔合金薄膜材料与磁体表面发生共熔态(温度不会引起磁体的熔化)，即步骤(4)中“以3 10°C /min的升温速度升温到450 650°C，保温I 5小时，”助熔合金薄膜材料与磁体之间会发生原子的扩散作用，助熔合金薄膜材料本身可以进入磁体的晶界或边界上，由于薄膜的厚度很薄，此时在磁体表面已经发生共熔的极薄层(例如厚度仅为20nm)，在此过程中薄膜已完全渗透进入永磁体内，之后，“通入氩气或氦气，到达压力10 50KPa，继续升温至800 1000°C，保温8V 24小时”，进而使永磁体之间发生相互反应，进行固结，如果没有助熔合金薄膜材料的“诱导”作用，即使在800 1000°C高温条件下，永磁体之间也不会发生反应而进行固结。如果低于8小时，永磁体之间的反应无法发生，如果高于24小时，会造成磁体过度反应(例如表面接触成过厚或相接触表面发生恶化)。经过上述过程后，不仅使得辐射磁体形成具有很高机械强度的“整体”(在磁环制成后，由于薄膜已渗透进入永磁体内，所以已看不出磁环有拼接的痕迹，就像磁环是整体烧结而成)，而且有助于提高辐射磁环的性能。另 外，由于永磁体与外面夹具的膨胀系数不同，在加热状态下，永磁体的膨胀系数远大于夹具的膨胀系数，那么通过夹具的受力，进一步有利于辐射磁环的固结，增大辐射磁环的机械强度。从微观结构上分析，永磁体由主相晶粒和包裹主相晶粒的富钕相组成，所述主相含有30%左右的稀土成分，所述富钕相含有70%左右的稀土成分，当助熔合金材料与永磁体表面发生共熔态后，由于助熔合金材料中稀土成分大于等于60%,这样与永磁体(表面)富钕相中的稀土成分含量相近或者大于富钕相中的稀土成分含量，都有利于它们之间发生原子的扩散作用。而且，助熔合金材料中B的作用是当助熔合金材料与磁体之间发生原子的扩散作用后，有助于永磁体表面富钕相结构的恢复，另外也可以降低助熔合金材料的熔化温度。本发明设计合理，运用本发明所述方法和助熔合金薄膜材料制作的稀土 -铁-硼系永磁体的辐射磁环的机械强度大大提高，与利用直接烧结而成的辐射磁环的机械强度相当，完全满足实际工业的要求。并且，本发明方法可以制作成多极磁环，因为，辐射磁环内每个单独的永磁体可以单独进行磁化，这样在制作成磁环后，磁环的磁极数取决于拼成磁环所用永磁体的数量，有多少块永磁体即有多少个磁极，那么完全可以制作出多于12极的磁环，并且，不需要利用线圈多极取向成型技术，也就不存在弱磁区域的问题。本方法制作的辐射磁环更有利于实际的应用。
图I是稀土 -铁-硼系永磁体磁环的结构示意图。图2是磁环置于夹具中的结构示意图。图3是成膜装置的整体结构示意图。图4是内芯的结构示意图。图5是图4的正面纵向剖视图。图6是图3的正面纵向剖视图。
图7是图3的侧面纵向剖视图。图8是夹具的整体结构示意图。图9是夹具的一部分结构示意图。图10是夹具的另一部分结构示意图。图11是在中频真空感应熔炼炉中制备薄膜材料的示意图。图中，G-夹具，S-薄膜材料，M-形状规则的磁体，I-排气系统，2-中频感应圈，3-气体调节阀，4-混合料，5-成膜装置，10-内芯，20-外壳，30-空腔，11-外边沿，12-出水孔，13-进水孔，100-第一半圆夹边，200-第二半圆夹边，300-底盘，400-圆柱体，110-带有凸台的卡部，210-带有卡槽的卡部。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。实施例I
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁(本领域技术人员均知道如何进行此处的清洁作业)。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S，排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以7V /min的升温速度升温到600°C，保温2小时，然后通入氩气或氦气，到达压力20KPa，继续升温至850°C，保温20小时后，即得到磁环。如图10所示,上述薄膜材料的制备方法,包括如下步骤
a、原料准备原料中含有100% (重量)的A ;所述A是稀土材料中的镨Pr。b、将步骤a准备的镨Pr原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 35MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使原料4熔化(约1400 1600°C)，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 7m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置5表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例2
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S，排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以3°C /min的升温速度升温到550°C，保温4小时，然后通入氩气或氦气，到达压力50KPa，继续升温至900°C，保温17小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有80% (重量)的A和20% (重量)的B ;所述A由钕Nd、钆Gd、镝Dy以比例I :6:9组成；所述8由铝Al、锡Sn以比例13:7组成。b、将步骤a准备的A和B混合料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 42MPa，同 时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 5m/min的提升速度将装置从合金液中提出，在装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例3
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S,排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以5°C /min的升温速度升温到450°C，保温I小时，然后通入氩气或氦气，到达压力30KPa，继续升温至1000°C，保温8小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有90% (重量)的A和10% (重量)的B ;所述A由镝Dy JLGd以比例5:3组成；所述B由铝Al、镓Ga以比例I: I组成。b、将步骤a准备的A和B原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 45MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 8m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。
d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例4
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S,排列成一个完整的圆环后置于 固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以10°C /min的升温速度升温到500°C，保温5小时，然后通入氩气或氦气，到达压力lOKPa，继续升温至950°C，保温10小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有60% (重量)的A和40% (重量)的B ;所述A由铽Tb组成；所述B由铝Al、镁Mg、锡Sn以比例25:12:3组成。b、将步骤a准备的A和B原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 37MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 6m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例5
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S，排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以8°C /min的升温速度升温到650°C，保温3小时，然后通入氩气或氦气，到达压力40KPa，继续升温至970°C，保温15小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有75% (重量)的A和25% (重量)的B ;所述A由铽Tb、钦Ho以比例8:7组成；所述8由铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg以比例3:4:7:11组成。
b、将步骤a准备的A和B原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 45MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以lm/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例6
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M，所述磁体形状是内弧圆心角度为22. 5度的瓦形磁体。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S，排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以9°C /min的升温速度升温到480°C，保温5小时，然后通入氩气或氦气，到达压力35KPa，继续升温至830°C，保温22小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有100% (重量)的A ;所述A中含有5% (重量)的镨Pr、20%(重量)的钕Nd、17% (重量)的钆Gd、28% (重量)的镝Dy、30% (重量)的钦Ho。b、将步骤a准备的A原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统I，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 4MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C)，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 9m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例7
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M，所述磁体形状是内弧圆心角度为20度的瓦形磁体。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S,排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以4°C /min的升温速度升温到570°C，保温2小时，然后通入氩气或氦气，到达压力27KPa，继续升温至920°C，保温24小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有65% (重量)的A和35% (重量)的B ;所述A由钕Nd、镝Dy、钆Gd、钦Ho以比例3:7:2:1组成；所述B由铝Al、镓Ga、镁Mg、铜Cu以比例10:12:5:8组成。b、将步骤a准备的A和B原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 38MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 6m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。实施例8
一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤
(I)、如图I所示，将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体M，所述磁体形状是内弧圆心角度为25度的瓦形磁体。(2)、将形状规则的磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。(3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料S，排列成一个完整的圆环后置于固定装置(夹具G)中夹紧，如图2所示。(4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以6°C /min的升温速度升温到620°C，保温I小时，然后通入氩气或氦气，到达压力45KPa，继续升温至800°C，保温13小时后，即得到磁环。如图10所示，上述薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
a、原料准备原料中含有82% (重量)的A和18% (重量)的B ;所述A由镨Pr、钕Nd、钆Gd、铽Tb JSDyJjCHo以比例7 34:21:4:5:11组成；所述B由铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg、锡Sn以比例3:2:9:1:3组成。b、将步骤a准备的A和B原料置于中频真空感应熔炼炉内，启动排气系统1，将炉内压力调至5Pa以下，然后开启气体调节阀3，通入氩气或氦气至压力为O. 44MPa，同时启动熔炼炉加热系统(中频感应圈2)，在氩气或氦气保护下使混合料4熔化(约1400 1600°C )，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液。C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置5浸没到合金液中，以O. 5m/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜。
d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制成薄膜材料S。 e、利用冷轧的方法将步骤d制备的薄膜材料制作成平整均一的薄膜材料。
权利要求
1.一种稀土 -铁-硼系永磁体磁环的制作方法，其特征在于包括如下步骤 (1)、将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体； (2)、将形状规则的磁体进行表面清洁处理； (3)、在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料，排列成一个完整的圆环后置于固定装置中夹紧； 所述薄膜材料含有60% 100% (重量)的A和O 40% (重量)的B ;所述A是稀土材料中镨Pr、钕Nd、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钦Ho中一种或几种以任意比例混合；所述B是铝Al、镓Ga、铜Cu、镁Mg、锡Sn中一种或几种以任意比例混合；所述薄膜材料的厚度为O. 01 O. Imm ;所述薄膜材料的制备方法包括如下步骤a、准备原料A和B ;b、将步骤a准备的A与B的混合料置于真空熔炼炉内，将炉内压力调至5Pa以下，然后通入氩气或氦气至压力为 O. 35 O. 45MPa，同时启动熔炼炉加热系统，在氩气或氦气保护下使混合料熔化，然后在熔化温度下保温至形成均一的合金液；C、利用升降系统将内部设置有冷却循环系统的成膜装置浸没到合金液中，以O. 5 lm/min的提升速度将成膜装置从合金液中提出，在成膜装置的表面形成一层厚度为O. 01 O. Imm的薄膜；d、将薄膜从成膜装置表面取下，即制作成薄膜材料； (4)、将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10_4Pa以下，之后启动炉内加热系统，以3 10°C /min的升温速度升温到450 650°C，保温I 5小时，然后通入氩气或氦气，到达压力10 50KPa，继续升温至800 1000°C，保温8 24小时后，即得到磁环。
2.根据权利要求I所述的稀土-铁-硼系永磁体磁环的制作方法，其特征在于所述步骤(I)中形状规则的磁体形状是内弧圆心角度为20 25度的瓦形磁体。
3.根据权利要求I或2所述的稀土-铁-硼系永磁体磁环的制作方法，其特征在于所述步骤(2)的具体方法是磁体首先通过气流喷砂进行表面清洁，之后将其放入热处理炉内进行表面离子清洁。
4.一种用于制备权利要求I中步骤(3)中薄膜材料的成膜装置，其特征在于包括上端开口的外壳(20)和置于外壳(20)内的内芯(10),所述内芯(10)顶部延伸出封闭外壳(20)开口的外边沿(11)，所述外壳(20)和内芯(10)之间形成空腔(30);所述内芯(10)顶部的外边沿(11)上开有至少一个出水孔(12)，纵向贯穿内芯(10)本体开有至少一个进水孔(13)。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于所述外壳(20)的外表面呈粗糙状。
6.一种权利要求I中步骤(3)中所述的固定装置，其特征在于包括第一半圆夹边(100)、第二半圆夹边(200)及底盘(300)，所述第一半圆夹边(100)的两端向外分别延伸出带有凸台的卡部(110)，所述第二半圆夹边(200)的两端向外分别延伸出带有卡槽的卡部(210),所述卡槽和凸台的形状相配合；所述底盘(300)上固定设有一圆柱体(400),所述圆柱体(400)置于由卡槽和凸台配合后使第一半圆夹边(100)和第二半圆夹边(200)形成的圆的中心。
7.根据权利要求6所述的固定装置，其特征在于所述第一半圆夹边(100)或者第二半圆夹边(200)固定置于所述底盘(300)上。
8.根据权利要求6或7所述的固定装置，其特征在于所述卡槽和凸台的形状呈燕尾状。
9.根据权利要求8所述的固定装置，其特征在于所述底盘(300)呈圆形，所述圆柱体(400)置于底盘(300)的中心。
全文摘要
本发明涉及磁环的制作方法，具体为一种稀土-铁-硼系永磁体磁环的制作方法，解决了现有的现有技术制备的辐射磁环要么不能够制作成多极磁环，要么机械强度不够的问题。一种稀土-铁-硼系永磁体磁环的制作方法，包括如下步骤(1)将永磁体经过机械加工处理成能够排列得到一个完整圆环的形状规则的磁体；(2)将形状规则的磁体进行表面清洁处理；(3)在相邻的两块磁体之间放置一层薄膜材料，排列成一个完整的圆环后置于固定装置中夹紧；(4)将磁环及固定装置置于真空烧结炉内，调节炉内真空度至10-4Pa以下。本发明设计合理，运用本发明所述方法和助熔合金薄膜材料制作的稀土-铁-硼系永磁体的辐射磁环的机械强度大大提高。
文档编号H01F7/02GK102969141SQ20121045435
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者徐建波, 祁三文, 张锋锐, 张敏, 成志强, 张燕庆 申请人:山西汇镪磁性材料制作有限公司
最新回复(0)