[发明专利]在开式压机中热压磁体

说明书

本发明与热压和热加工含稀土元素的粉末合金方法有关，即与将含稀土元素，其原始组份为RE₂TM₁₄B的粉末合金压实成致密的永磁体的方法有关。

如美国专利US-A-4,802,931和US-A-4,851,058号所公布的那样，用仔细控制的生产永磁材料的工艺，已经熔体旋淬出由要形成RE₂TM₁₄B正方晶相的组份构成的含稀土元素的各种合金。在淬火或过冷淬火再退火的条件下，这种熔体旋淬的材料基本上由正方晶体组成，典型的如Nd₂Fe₁₄B相。含正方晶体的晶粒都很小，典型的平均晶粒尺寸小于几百毫微米，在它们周围是一个或多个二级晶粒边界相，该边界相形成该组份的永磁特性。这种微粒材料的磁性各向同性，熔体旋淬的带段可粉碎成合适的粉末，再配上合适的粘合材料并模制成有用的粘合永磁体，如美国专利US-A-4,902,361所公布的那样。

在需要高能永磁体产品的地方，已知可将熔体旋淬的粉末材料热压成完全致密的永久磁体，如果需要，这种完全致密的磁体还可进一步热加工成形。这些方法已在美国专利US-A-4,792,367和US-A-4,844,754中公开。

这种微粒状、熔体旋淬的、含稀土元素的材料起初呈带状颗粒或由带段粉碎而成的粉末状。为了对材料热压或进行其它热加工，必须将材料加热到适合热加工的温度，一般为700℃到800℃。正如上述美国专利公开的内容一样，要小心地在真空或合适的惰性气体中加热粉末，以便提供干燥无氧的环境防止粉末燃烧。想加工这种容易氧化的含稀土元素的材料时，总是需要提供适宜的保护气体，使稀土元素和其他组份不会被氧化，材料的永久磁性不会衰退。

在粉末冶金中，已知在环境条件下可对合适的可延展的粉末颗粒加压形成压坯体。在室温大气中也可以这样加工生产部分致密的多孔体(在烧结工艺中用大颗粒的稀土元素-过渡金属-硼，RE-TM-B，各种材料进行加工)。但是，如果这样的Nd₂Fe₁₄B压坯体在热加工前进行预热，为了避免其永磁性能的退化，必须进行保护不至于被氧化。很显然，有可能将压机的操作部门包裹在无氧的大气中，如果精确的粉末进料，粉末加热，加压和热加工全都在这种特殊的大气室中进行，对高速生产来说这种设备就太昂贵，不能实行了。这种压机的建造的操作肯定是非常昂贵，操作和维修肯定也是非常繁琐麻烦。

因此，这就需要开发一种对这种含稀土元素的粉末合金材料的热压方法，以及任选的附加的热加工变形法。从而高效、迅速地生产可以应用的永久磁体。本发明总的目标是提供一种方法，用相对比较便宜的开式压机对RE-TM-B型粉末材料进行热压如附加的热加工，并提供合适的保护以避免粉末合金材料的氧化和燃烧。

根据本发明压实原始组份为RE₂TM₁₄B，含稀土元素的粉末合金的方法，其特征是至少用一个开式压机进行两步加压，该压机包括确定接纳物料模腔的压模部分，其模壁组成预先确定形状的横截面，和相对的加压部件，至少有一个加压部件适合在模腔内作往复运动，以对放在那里的物料加压；该方法包括：对常温下的模腔壁涂上固体润滑剂膜；在润滑过的模腔内加上预先确定数量、无润滑剂无粘合剂的含稀土元素的合金粉末；通过加压部件在常温下将模腔内的粉末压实成有一定强度能自己保持的生压坯；用干燥的惰性气体充满加热的模压机模腔，以取代模腔中的空气，使压模保持在较高的温度以对压坯体进行热压，模腔的形状可接纳生压坯，将生压坯放入加热的充满惰性气体的模腔，并不断用惰性气体充满模腔当生压坯被加热到热加工温度时用加压部件将生压坯压实成致密体，并将热的压实的致密体从模腔中取出放到常温的大气中。

按照本发明的最优实施方案，上述和其他的目标如下述可以实现。

实践本发明的初始材料是由相应组份构成的熔体旋淬的带状颗粒或粉末，组份最终形成磁性体，该磁性体基本由正方晶相RE₂TM₁₄B构成和少部分是稀土元素含量较高的颗粒边界相。一般用RE代表稀土元素，最好这种材料的稀土元素组份至少60％是钕和/或镨。过渡金属元素(TM)最好是铁或者是铁与钴和少量其他金属的混合物。这种容易压实的初始材料最好是很细的微粒(即小于50毫微米)或几乎是非晶形的。热压工艺和附加的任何热加工将压实材料，同时使晶体增长，从而使平均晶粒尺寸增大，但最大的晶粒尺寸还小于约500毫微米。该产品有永磁特性。