[发明专利]一种烧结钕铁硼磁体速凝片铸造装置及其方法

说明书

本发明公开了一种烧结钕铁硼磁体速凝片铸造装置，包括熔炼炉、浇道、超声振动装置、电磁搅拌装置、铜辊。超声振动装置设置在熔炼炉和铜辊中间的浇道上，其电磁搅拌装置设置在所述的浇道下方。本发明的烧结钕铁硼磁体速凝片铸造方法，通过超声振动增加流过浇道的合金液中的形核晶胚数量，利用施加电磁搅拌引发浇道上流动合金液的扰动，均匀化晶核分布，进而抑制合金液在铜辊上快速凝固成速凝片时树枝晶的出现，有利于推进高性能钕铁硼磁体的制备和推广应用。

技术领域

本发明属于稀土永磁材料技术领域，涉及一种烧结钕铁硼磁体速凝片铸造装置及其方法。

背景技术

钕铁硼(Nd-Fe-B)是目前综合磁性能较高的一类永磁材料，已被广泛应用于交通运输、医疗器械、工业机器人、家用电器等领域。钕铁硼磁体分为烧结钕铁硼磁体、粘结钕铁硼磁体和热变形钕铁硼磁体。其中，烧结钕铁硼磁体占钕铁硼磁体产量的百分之九十以上。烧结钕铁硼磁体由基体Nd₂Fe₁₄B相、晶界富Nd相和少量的富B相组成。烧结钕铁硼磁体的制备步骤包括配料、熔炼、速凝铸造(又称鳞片铸造)、氢爆、气流磨、磁场取向、等静压、烧结、退火、电镀和充磁。

速凝铸造技术将熔融的钕铁硼合金液浇铸到旋转的铜辊表面，合金液快速凝固成片。速凝铸造技术的出现可以有效抑制钕铁硼铸造合金中软磁α-Fe相的出现，降低合金整体稀土元素和硼元素的含量，促进了高磁能积烧结钕铁硼磁体的制备。但是，由于速凝片厚度小(～0.3mm)，冷却速度快，靠近铜辊一侧的接触面和自由面冷却速度的差异导致速凝片极易出现织构明显的树枝晶。树枝晶的出现使得富稀土相分布均匀性降低，导致后续的氢爆环节获得的颗粒尺寸均匀性差，这势必增加后续气流磨环节的困难，致使制备的粉末分布均匀性差，最终造成烧结的磁体的晶粒尺寸不均匀，磁体的矫顽力和退磁场曲线方形度低。因此，降低烧结钕铁硼磁体制备过程中速凝片的树枝晶出现是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种烧结钕铁硼磁体速凝片铸造装置及其方法，能够有效地抑制在钕铁硼磁体速凝片制备环节中速凝片内部树枝晶的产生。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

本发明的一种烧结钕铁硼磁体速凝片铸造装置，包括熔炼炉、浇道、超声振动装置、电磁搅拌装置、铜辊；所述的超声振动装置，设置在熔炼炉和铜辊中间的浇道上；所述的电磁搅拌装置设置在所述的浇道下方；在烧结钕铁硼磁体速凝片铸造过程中，熔炼炉熔融的合金液体在浇道上流动，通过超声振动装置和电磁搅拌装置的作用下，然后浇铸到旋转的铜辊上获得钕铁硼合金速凝铸片。

进一步的，所述的超声振动装置，包括超声波电源、超声波换能器、超声波变幅杆、超声波振动杆；超声波振动杆固定在浇道上方2～3mm处，当熔融的合金液体通过浇道时，超声振动装置利用其超声波振动杆对流过的合金液进行振动；所述的超声波振动杆304采用三杆结构，三杆呈“品”字形分布。

进一步的，所述的电磁搅拌装置，包括变频电源、磁场发生器、冷水机；磁场发生器的上端面与浇道的下表面接触，当熔融的合金液体通过浇道时磁场发生器对其施加电磁搅拌。

进一步的，所述的超声振动装置的功率为1000W，工作频率25～50kHZ。

进一步的，所述的电磁搅拌装置的电流为100～500A，频率为3～5HZ。

本发明的一种烧结钕铁硼磁体速凝片铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在熔炼炉中放入配置好的烧结钕铁硼磁体合金原材料进行熔炼；

步骤二、开启超声振动装置；超声波发生装置的功率范围为500～1500W，工作频率范围为15～70kHZ；同时开启电磁场搅拌装置，其电流范围为50～800A，频率范围为2～8HZ；然后开启铜辊转动装置，铜辊表面的线速度范围为1～3m/s；