專(zhuān)利名稱(chēng)：汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，其產(chǎn)品應(yīng)用于汽車(chē)助力轉(zhuǎn)向電機(jī)(EPS )、啟動(dòng)電機(jī)等電機(jī)(定子或轉(zhuǎn)子)部件。
背景技術(shù)：
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)加入世貿(mào)組織，汽車(chē)制造業(yè)在我國(guó)得到迅猛發(fā)展，外國(guó)合資、國(guó)有獨(dú)資和民營(yíng)汽車(chē)企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，2010年我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量已超過(guò)1500萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量年增幅將保持在15 20%之間。永磁鐵氧體是制造汽車(chē)各部分電機(jī)的重要材料，隨著汽車(chē)制造技術(shù)的快速發(fā)展，汽車(chē)各項(xiàng)功能逐步完善，汽車(chē)更趨自動(dòng)化，每臺(tái)汽車(chē)需要使用永磁鐵氧體材料約5 5. 5kg。過(guò)去5年間，中國(guó)汽車(chē)行業(yè)永磁鐵氧體材料從2006年的3. 6萬(wàn)噸增至2010年的8. 4萬(wàn)噸，增長(zhǎng)了 2. 3倍，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年汽車(chē)用永磁鐵氧體材料的年增幅也將保持在15 20%之間。1989年起，日本TDK公司為了適應(yīng)揚(yáng)聲器、電機(jī)和汽車(chē)電子部件小型化、多功能化的發(fā)展需求，通過(guò)添加稀土氧化物等各種離子代換，優(yōu)化配方設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了一系列的工藝技術(shù)改進(jìn)，先后推出了 FB6N、FB6B、FB6H等高性能永磁鐵氧體新牌號(hào)。10年后，TDK公司采用La、Co組合離子代換技術(shù)，開(kāi)發(fā)出新一代La-Co置換型高檔永磁鐵氧體，形成FB9B、FB9H和FB9N等新牌號(hào)。近年來(lái)，日本日立金屬在以前的高性能各向異性Sr鐵氧體YBM-5、YBM-6、YBM-7系列牌號(hào)基礎(chǔ)上，推出了 La、Co組合離子代換的YBN-9新系列，成為T(mén)DK的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。日本這兩家公司共同占據(jù)了高端永磁鐵氧體的大部分市場(chǎng)，大量出口。但在汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈、全球金融危機(jī)和能源危機(jī)等因素的影響下，日本在逐漸縮減永磁鐵氧體的產(chǎn)量，世界永磁鐵氧體的生產(chǎn)重心已經(jīng)明顯向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移。人們根據(jù)市場(chǎng)的需求，還在不斷努力開(kāi)發(fā)性?xún)r(jià)比更為合適的永磁鐵氧體材料。我國(guó)已經(jīng)成為全球的汽車(chē)制造和消費(fèi)大國(guó)，國(guó)內(nèi)制造永磁鐵氧體的企業(yè)正在搶抓機(jī)遇，充分利用我國(guó)豐富的稀土資源和勞動(dòng)力資源，積極進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。近年來(lái)，在高性能永磁鐵氧體研發(fā)方面取得了一定的進(jìn)展。2007年6月，公開(kāi)了 “一種燒結(jié)永磁鐵氧體料粉的制造方法”(發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00710067756.8)。該技術(shù)僅涉及粉體的配方和混合粉體的制造工藝，但從實(shí)施例中看出，采用該料粉制備的永磁鐵氧體性能有所提高，但工藝復(fù)雜，耗時(shí)耗能明顯，成本偏高。2008年6月，公開(kāi)了“永磁鐵氧體磁瓦及其制作方法”(發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00710134114. 5)，采用鐵紅(86°/Γ87%)、氧化鍶(8. 79Γ9. 0%)作主原料，添加碳酸鈣、氧化鋁、氧化鉻、硼酸、氧化硅、氧化鈷、氧化鑭、硅酸鹽纖維，經(jīng)過(guò)配料、制塊、球磨、預(yù)燒、粉碎、混料、二次球磨、漿料沉淀、壓制生坯、燒結(jié)和磨削加工工序制備出具有較高剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑力和機(jī)械強(qiáng)度的磁瓦。該發(fā)明的原料配方屬于常規(guī)永磁鐵氧體配方，只是采用了非常復(fù)雜的制備工藝，費(fèi)時(shí)耗能，成本增加較大。2009年12月，公開(kāi)了發(fā)明專(zhuān)利“永磁鐵氧體磁瓦及其制備方法”(發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00910103616. 0)，采用96. 8 99. 4%的磨削料作主料，添加碳酸鈣、氧化鋁、硼酸、洗潔精和分散劑，經(jīng)過(guò)常規(guī)的備料、混料、沉淀、濕壓成型、燒結(jié)磨削加工等工序，制成了永磁鐵氧體磁瓦。但利用磨削料作為主料，只是目前永磁鐵氧體材料制備原料的一種補(bǔ)充手段，并非生產(chǎn)的主流原料，而且磁瓦磨削料的數(shù)量十分有限，無(wú)法滿(mǎn)足大規(guī)模生產(chǎn)的原料需求。2010年11月，公開(kāi)了 “一種永磁鐵氧體材料添加劑、其制備方法及其應(yīng)用”(發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01010564437.X)。該技術(shù)采用一種或多種稀土硼酸鹽和過(guò)渡金屬硼酸鹽做添加劑，經(jīng)過(guò)配料混合、熱處理和破碎工序，制得永磁鐵氧體材料添加劑，再把這些添加劑加入鐵紅和碳酸鍶主料(質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于99. 2%)中用常規(guī)的成型燒結(jié)技術(shù)制備出永磁鐵氧體。其不足之處在于，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，加大了制造成本。2010年8月，公開(kāi)了 “一種燒結(jié)永磁鐵氧體材料的制造方法”(發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01010242470. O)。該技術(shù)采用預(yù)燒料濕磨法先進(jìn)行返燒，再濕磨后制成漿料，最后成型燒結(jié)，制得能提高矯頑力和綜合性能的永磁鐵氧體材料。從其實(shí)施例可看出，其制造工藝非常繁瑣，采用了球磨與再球磨，預(yù)燒、返燒和燒結(jié)等環(huán)節(jié)，能耗顯著增加，生產(chǎn)連續(xù)性差，在生產(chǎn)實(shí)際中難以推廣應(yīng)用。
但以上現(xiàn)有技術(shù)所公開(kāi)的內(nèi)容存在兩個(gè)共同的缺點(diǎn)(1)只強(qiáng)調(diào)了制造永磁鐵氧體的其中某一環(huán)節(jié)(如原料、添加劑或工藝之一)，而未涉及制造永磁鐵氧體全過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，在生產(chǎn)實(shí)際中難以推廣實(shí)施；(2)未從制造永磁鐵氧體的原料、工藝、性能和成本等綜合因素考慮，技術(shù)優(yōu)化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，產(chǎn)品性?xún)r(jià)比情況并不清楚。而高性能永磁鐵氧體的制造技術(shù)涉及工序多，影響因素復(fù)雜，產(chǎn)品合格率和質(zhì)量穩(wěn)定性是規(guī)?；a(chǎn)中的關(guān)鍵，僅作局部的微小技術(shù)改進(jìn)(管理因素除外)不可能達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決永磁鐵氧體生產(chǎn)的配方與工藝配套技術(shù)，優(yōu)化工藝，制備出高性能的永磁鐵氧體，提供一種汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法。為了解決規(guī)模化大生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，包括以下步驟I)預(yù)燒料配方質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下主原料SrFe12O19 :94. 5^96. 5% ;添加劑=CaCO3 (Tl. 2%, H3BO3 0. Γ0. 5%, SrCO3 :0 1· 0%, SiO2 :0 0· 5%, Al2O3 :0. 3 I. 2%, Bi2O3 :0 0· 5%,La2O3 0. 5 3. 0%，Co2O3 :0. 2 I. 0%，葡萄糖或其鹽類(lèi)物質(zhì)0. 3 I. 0% ；2)水洗沉淀，再分級(jí)球磨主原料與添加劑混合,水沖洗預(yù)燒料,靜置,分級(jí)取出漿料，再分級(jí)球磨制得備用漿料；3)生坯制備(成型)與干燥備用漿料適當(dāng)脫水后，送入自動(dòng)注漿機(jī)，成型模具并加磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分取向，制得生坯，并放在通風(fēng)干燥和防塵的地方，自然干燥；4)坯件堆碼與分段燒結(jié)晾干后的坯件按照不同形狀或尺寸進(jìn)行正確的堆碼，由傳送帶送入推板窯燒結(jié)，推板窯逐級(jí)設(shè)定并控制不同的加熱溫度；5)燒結(jié)體加工磨削至所需尺寸，即得到永磁鐵氧體成品；其中所述的葡萄糖或其鹽類(lèi)物質(zhì)，作為添加劑，它具有很好地分散微粒的作用，使混合粉體混合均勻，粒度分布更佳，對(duì)最終產(chǎn)品磁性能的改善效果更顯著。其中所述的在分級(jí)球磨時(shí)，用軸承鋼球作球磨介質(zhì)，鋼球直徑為rSmm，料球冰之重量比為I : 6 9 : I. 5，球磨時(shí)間8 20小時(shí)，制得備用漿料。所述的備用漿料粒度峰值為O. 75 ±O. I μ m，粒度分布標(biāo)準(zhǔn)偏差為O. 15 O. 17 μ m。所述的坯件正確堆碼是，細(xì)長(zhǎng)形的坯件采用上下垂直交錯(cuò)堆碼，而大弧面和厚壁坯件采用上下反背堆碼。此種方式的優(yōu)越性有三點(diǎn)一是產(chǎn)品變形小，二是產(chǎn)品透氣性好，氧氣氛燒結(jié)固相反應(yīng)充分，三是交錯(cuò)的堆碼完全能克服高性能產(chǎn)品燒結(jié)易出現(xiàn)余磁的問(wèn)題。正確的堆碼方式可以顯著提高產(chǎn)品的合格率。燒結(jié)時(shí)，推板窯溫度從最低段90°C到最高段1220°C，推進(jìn)速度為I. 8 2. lm/h，加溫段的逐級(jí)溫度增加量為80±50°C /h, 1220°C降至500°C時(shí)溫度減少量為200±50°C /h,500°C降至室溫時(shí)溫度減少量為120±50°C /h。推板窯燒結(jié)制度可根據(jù)推板窯的窯長(zhǎng)決定。各溫度段的溫度可采用測(cè)溫元件測(cè)定，并根據(jù)溫度負(fù)反饋進(jìn)行自動(dòng)控制。為防止測(cè)溫元件或控制系統(tǒng)失靈而導(dǎo)致成批產(chǎn)品報(bào)廢，采用每一溫度段上下分別加熱且分路監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一測(cè)溫點(diǎn)數(shù)據(jù)異常時(shí)，及時(shí)更換加熱元件或檢修控制系統(tǒng)，不會(huì)造成燒結(jié)中斷而影響生產(chǎn)。生坯制備時(shí)，通過(guò)對(duì)汽車(chē)電機(jī)用瓦形磁體成型模具進(jìn)行特殊的磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到最優(yōu)的取向方向，以滿(mǎn)足電機(jī)勵(lì)磁磁路和磁力線(xiàn)分布的要求；特殊磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是對(duì)磁體的取向設(shè)計(jì)，具體是指磁體的內(nèi)、外弧不是簡(jiǎn)單的同心圓設(shè)計(jì)，而是計(jì)算出一定的偏移量E(偏移量是指內(nèi)、外弧為同心圓時(shí)的磁體的厚度與特殊磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后的磁體兩邊的厚度之差)，以磁瓦的中間厚度點(diǎn)為中心往兩邊逐漸減薄，偏移量E的值與磁瓦的圓心角α有關(guān)，一般情況下，E oc α。成型模具邊角處設(shè)計(jì)了微小圓弧倒角，大大減少了后續(xù)工序?qū)ε骷膿p傷(如掉邊、缺角)。燒結(jié)后的成品的尺寸通過(guò)選擇粒度不同的金剛石砂輪進(jìn)行磨削，控制好轉(zhuǎn)速和進(jìn)刀量，便可達(dá)到規(guī)定的尺寸精度。本發(fā)明的有益效果是，注重配方與工藝配套技術(shù)研發(fā)，解決了永磁鐵氧體生產(chǎn)過(guò)程中的多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，提供了制造高性能永磁鐵氧體全過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，并且工藝簡(jiǎn)單，操作方便，制造永磁鐵氧體的原料成本低，永磁鐵氧體的產(chǎn)品性?xún)r(jià)比好，可操作性和實(shí)用性強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明制造永磁鐵氧體的主原料和添加劑的各組分及其重量百分比詳見(jiàn)表I所示。主原料的平均顆粒度為3 7 μ m。表I原料配方
權(quán)利要求
1.汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，其特征在于包括以下步驟 1)預(yù)燒料配方質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下主原料為SrFe12O19:94. 5 96. 5% ;添加劑=CaCO3 (Tl. 2%, H3BO3 0. Γ0. 5%, SrCO3 :0 1· 0%, SiO2 :0 0· 5%, Al2O3 :0. 3 I. 2%, Bi2O3 :0 0· 5%,La2O3 0. 5 3. 0%，Co2O3 :0. 2 I. 0%，葡萄糖或其鹽類(lèi)物質(zhì):0. 3 I. 0% ； 2)預(yù)燒料水洗沉淀，再分級(jí)球磨主原料與添加劑混合，水沖洗預(yù)燒料，靜置，分段取出漿料，再分級(jí)球磨制得備用漿料； 3)生坯制備與干燥備用漿料適當(dāng)脫水后，送入自動(dòng)注漿機(jī)，在成型模具中成型并加磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分取向，制得生坯，并放在通風(fēng)干燥和防塵的地方，自然干燥； 4)坯件堆碼與分段燒結(jié)晾干后的坯件按照不同形狀或尺寸進(jìn)行正確的堆碼，由傳送帶送入推板窯燒結(jié)，推板窯逐級(jí)設(shè)定不同的加熱溫度； 5)燒結(jié)體加工磨削至所需尺寸，即得到永磁鐵氧體成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，其特征在于所述的分級(jí)球磨的鋼球直徑為r8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，其特征在于所述的分級(jí)球磨中料球水之重量比為1:6 9:1. 5，球磨時(shí)間為8 20h。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，其特征在于所述的備用漿料的粒度峰值為O. 75±0. I μ m，粒度分布標(biāo)準(zhǔn)偏差為O. 15^0. 17 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，其特征在于所述的成型模具在邊角處設(shè)計(jì)了微小圓弧倒角。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，其特征在于所述的磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)成型模具進(jìn)行特殊的磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)的取向方向，以滿(mǎn)足電機(jī)勵(lì)磁磁路和磁力線(xiàn)分布的要求。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，其特征在于所述的坯件堆碼為細(xì)長(zhǎng)形的坯件采用上下垂直交錯(cuò)堆碼，而大弧面和厚壁坯件采用上下反背堆碼。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，其特征在于推板窯溫度從最低段90°C到最高段1220°C，推進(jìn)速度為1.8 2. lm/h，加溫段的逐級(jí)溫度增加量為80±50°C /h, 1220°C降至500°C時(shí)溫度減少量為200±50°C /h，500°C降至室溫時(shí)溫度減少量為 120±50°C /h。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，其特征在于所述的分段燒結(jié)的各溫度段溫度采用測(cè)溫元件測(cè)定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車(chē)電機(jī)用高性能永磁鐵氧體的制造方法，包括以下步驟預(yù)燒料配方質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下主原料為SrFe12O1994.5~96.5%；添加劑CaCO30~1.2%，H3BO30.1~0.5%，SrCO30~1.0%，SiO20~0.5%，Al2O30.3~1.2%，Bi2O30~0.5%，La2O30.5~3.0%，Co2O30.2~1.0%，葡萄糖或其鹽類(lèi)物質(zhì)0.3~1.0%；預(yù)燒料水洗，分級(jí)球磨制得備用漿料；備用漿料適當(dāng)脫水后，送入自動(dòng)注漿機(jī)，在成型模具中成型并加磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分取向，制得生坯。坯件自然晾干后，由傳送帶送入推板窯燒結(jié)，推板窯逐級(jí)設(shè)定并控制不同的加熱溫度。本發(fā)明提供了制造高性能永磁鐵氧體全過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，制造永磁鐵氧體的原料成本低，永磁鐵氧體的產(chǎn)品合格率高、性?xún)r(jià)比高，可操作性和實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102898144SQ20121036081
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者熊誼 申請(qǐng)人:綿陽(yáng)市東辰磁性材料有限公司