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温度在钐钴永磁材料生产工艺中的重要性

作者 :赵慧峰 周建斌更新时间:2017-09-22

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关键词:钐钴永磁材料、温度
一、室内温度

      室内温度始终贯穿在钐钴永磁材料生产流程中,包括原材料配 料、熔炼、制粉、成型、烧结、材料磁性能的检测及包装等。 称配料间和成品检验包装间对室内温度的要求应不超过 30℃, 也不低于 10℃,以不让人员出汗或受寒为宜。 制粉车间以及成型车间(包括等静压)的室内温度,在实际生产 中控制在 20℃以内是比较理想的。因为,温度越高空气中的氧气和 水分子越加活跃,当室内温度达到 30℃以上时,空气中的氧气和水 分对稀土永磁粉料的损害来的更加快速和严重。为了尽量减小空气中 的氧气和水分对磁粉的损害,同时考虑到人员的舒适工作状态而且不 出汗,20℃以内为宜。 熔炼车间和烧结车间的室内温度应不超过 30℃。这点要求一般 容易被忽视,在夏季室内温度达到 30℃以上,此时真空系统的抽气 效率下降,同时炉温控制的仪表和电子线路的故障增多,导致熔炼和 烧结出的次废品率增加,返烧率增加,生产效率下降。某些生产线将 空调系统引入熔炼及烧结车间,确保其室内温度在 30℃以下,上述 的弊病就被解决了。虽然增加了空调及其能耗的投入,但是降低了次 废品率和返烧率,提高了生产效率,综合而言还是值得借鉴的。 此外,为了测试数据的准确可靠,磁性能测试间的室内温度应保 持在 20℃左右,同时在测试曲线上注明实际的室内温度。

二、冷却水的温度

      熔炼炉、烧结炉以及气流磨等设备都需要大量的水冷却才能正常 工作,因此,冷却水的要求关系到生产流程中的多道工序。冷却水的 温度应该尽量低于 25℃而且绝不能超过 30℃,此外冷却水的总量要 大,流入设备的冷却水温度变化要小。 一方面,当冷却水的温度超过 30℃时,机械泵和罗茨泵中油的 粘度就不够了,难以密封住泵内的运动间隙,使得抽气效率明显降低。 当用 30℃以上的水冷却合金铸锭时,因冷却速率不够从而导致 αFe 和枝蔓晶明显析出,影响铸锭的正常合金化,产生废品。 另一方面,冷却水温度的变化尽量小是烧结炉稳定运转的重要条 件之一。在烧结炉运行中,炉内烧结产品的实际温度与室内温度相关, 也与炉壁夹层中流动的冷却水温度相关。炉内的温度分布即温度场, 可以通过电脑精确求解的,但是必须要先确定边界条件。当炉壁夹层 中流动的冷却水温度作为的边界条件发生变化时,炉内的温度分布就 会变化。因此,我们可以引入冷却水恒温控制系统,调节其冷却水温 的变化幅度,并且低于 25℃,这样一来,在炎热的夏秋季节,熔炼 炉和烧结炉的运转将会更加稳定。

三、熔炼温度

       熔炼是一个原材料金属块或合金块在温度不断升高中,逐渐熔 化,原子间相互扩散形成均匀的合金或金属间化合物的过程。其中,关键的一步是精炼,若精炼温度偏低,则合金液的粘性大,原子扩 散慢,在精炼期间不能形成均匀的金属间化合物;若精炼温度偏高, 则会发生偏聚现象,也不能得到均匀的金属间化合物。一般通过系统 试制来确定合适的精炼温度以及精炼持续时间。 在生产中常见的问题一般不是精炼温度过高,而是精炼温度偏低 或者精炼时间偏短,导致合金锭未完全炼透便浇铸出来,从而会给后 续的工序带来一些列影响:如不容易破碎,制粉效率低,磁粉的形貌 差(曲线形的边较多);烧结不合格率增大,返烧率增加;烧结得到 的产品的磁性能参数全面降低。 烧结温度 在烧结温度下保温一段时间,钐钴粉末压坯的相对密度会从 60% 左右升高到 98%左右,晶粒有所长大,晶格缺陷有所消除,晶粒的定 向度有所提高。若烧结温度偏高,则晶粒会过度长大,矫顽力急剧下 降;若烧结温度偏低,则永磁体的密度低,剩磁偏低。一般通过系统 实验来确定佳的烧结温度。

四、固溶温度

        对于 2:17钐钴永磁材料,在烧结过程之后需要经过固溶和时效 处理,而固溶温度一般设置比烧结温度低一些(10℃左右)。“固溶” 是一个既是固体,又像溶液的一样均匀分布的概念。在烧结之后,钐 钴毛坯的密度虽然提高了,但是原子分布还不够均匀、晶格中还有些 缺陷或空位、结晶还不够好。这时,就需要在较高的温度下让原子继 续扩散,使固体成分充分均匀,而且不让晶粒过度长大,晶格缺陷则 大大减小,为后续的时效处理做好准备。

五、时效温度

      2:17钐钴永磁材料经烧结和固溶后,进行时效处理时,每一颗晶 粒内部都将形成细微的“胞片结构”,此结构中的胞和片必须大小适 当,而且铜原子要形成梯度分布,越靠近胞边界,铜原子的浓度越高。 恰当地选择时效起始温度和终了温度,以及起始温度保温后的降温速 度,就可以获得上述优良的“胞片结构”,从而提高磁体的矫顽力和磁 能积。佳的时效保温温度为 850℃,若温度太低,则沉淀相析出太 慢甚至不析出;若温度太高,则会造成晶界析出物过多导致晶粒破碎。
 六、热稳定性处理温度(老化处理温度)

     随着温度、时间等因素的变化和延续累计,稀土永磁体的磁性能 会有所降低,俗称“老化”。通过适当的热稳定性处理(老化处理), 可将稀土永磁体未来的“老化”在几个小时内发生,从而保证该永磁体 的使用过程中磁性能处于稳定状态。通常,热稳定性处理方式是这样 的:将饱和充磁后的稀土永磁体一片片相隔地吸在铁板上,防止相互 吸引,在烘箱中保温 2-4小时即可。而热稳定性处理的温度应该略高 于该磁体预定的高使用温度,一般设定为高 10℃左右。 

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