發明涉及一種永磁體燒結方法，特別是稀土永磁材料釹鐵硼磁體的燒結方法。
背景技術：
作為具有優異綜合性能的第三代稀土永磁材料，釹鐵硼磁體自問世以來就受到了相當大的關注。在十幾年的發展過程中，先后開發了多種生產工藝，磁體性能不斷提高。采用最新的速凝(StripCasting)加氫爆工藝，輔以其他手段(制粉粒度控制、成型添加劑等)可以生產出高性能磁體。另外氫爆工藝對提高制粉效率及防止磁粉氧化上起到重要的作用，已經廣泛應用于釹鐵硼的制備中。氫爆工藝就是釹鐵硼熔煉合金錠或甩帶片在一定氫氣壓力下進行吸氫過程，當吸氫結束后在真空環境下進行脫氫過程。和非氫爆工藝制備的磁體比較而言，使用氫爆工藝的磁體內部產生裂紋的比例要高，尤其是制備一些尺寸較大的大塊磁體，其裂紋發生比例更要高。裂紋產生的主要原因是使用氫爆工藝的壓制毛坯在燒結過程中由于燒結爐內高真空環境下，毛坯內部尤其是中心部位未脫氫完全的氫氣由于內外壓力差會迅速釋放，這樣在磁體內部形成微裂紋。脫氫過程是一個吸熱過程，需要對氫爆爐內合金加熱并抽真空，才能進行脫氫。在實際生產中，一方面由于考慮氫爆處理后的合金錠磨成粉末需要含有一定的氫來防止粉末的氧化，另一方面，由于大批量氫爆處理的合金錠或甩帶片脫氫過程中受熱不均勻，時間很長才能將氫含量降低到500ppm以下，因此經過氫爆處理的合金錠都含有一定的氫，這樣增加了磁體產生氫裂紋的比例。目前在釹鐵硼生產中，首先要將合金錠或甩帶進行粗破碎，然后中碎成200～400微米的合金顆粒，最后經球磨或氣流磨磨成約3～5μm大小的合金粉末，進行磁場壓制成型后，進入燒結爐燒結。當中碎使用氫爆工藝時，需要進行吸氫和脫氫過程，合金粉末中還留有一定含量的氫。在現有的燒結工藝中，一般會有2段脫氣過程，在300～500℃對殘留氫及潤滑劑進行脫氫和脫氣，700～1000℃繼續進行脫氫過程。當氫含量較高時，在燒結過程中由于燒結爐內部真空環境，磁體內部殘留的氫由于壓力差迅速逸出，在磁體內部產生氫逸出通道，從而產生微裂紋。當中碎氫爆后合金錠中氫含量高于2000ppm時，在經過其后的制粉工序后，磁粉中的氫含量不會有所降低，當磁粉壓制成重量超過800g的大塊磁體時，在燒結過程中，氫氣的逸出會非常劇烈，極易產生裂紋，產生氫裂紋的比例會達到將近100%。專利公開號為CN101359529A的“一種釹鐵硼永磁體燒結前的脫氣方法”，其公開了一種釹鐵硼永磁體燒結前的脫氣方法，該方法包括將壓制后的釹鐵硼毛坯放置在燒結爐腔體內，在第一段脫氣和第二段脫氣的溫度下進行第一段和第二段脫氣，其中所述第一段和第二段脫氣是在惰性氣體氣氛下進行的。充入一定量的惰性氣體可以抑制氫逸出的速度，這對于小尺寸毛坯可以降低其產生裂紋的幾率，但對于高氫含量的磁粉壓制的大塊毛坯所起作用有限，在燒結過程中產生微裂紋的比例依然很高。
技術實現要素：
本發明目的是提供一種能夠降低采用高氫含量磁粉壓制的釹鐵硼大塊毛坯產生氫裂紋缺陷的比例，提高磁體的合格率的釹鐵硼磁體燒結技術。一種釹鐵硼磁體的燒結方法，其包括碼料工序、第一段脫氣、第二段脫氣、燒結工序和回火工序，其特征在于：該方法在第二段脫氣和燒結工序之間還包括一個預燒結工序。優選地，所述預燒結工序為在第二段脫氣保溫結束后對燒結爐繼續抽真空，并以3℃～10℃的速度升溫至低于燒結溫度10～20℃的預燒結溫度；到達預燒結溫度后，再次充入一定量純度高于99.9%氬氣，保持爐內壓力在500～1000Pa進行預燒結，保溫1～2h。優選地，所述碼料工序為將壓制后的釹鐵硼毛坯碼放在一個封閉燒結料盒內之后放入燒結爐內。優選地，所述第一段脫氣為對燒結爐進行抽真空，真空度達到10-1Pa后將燒結爐升溫加熱到第一段脫氣溫度300～500℃，升溫速度控制在3℃～10℃/min，在第一段脫氣溫度下保溫1～2h。優選地，所述第二段脫氣為第一段脫氣保溫結束后繼續將燒結爐升溫至第二段脫氣溫度700～1000℃，升溫速度控制在3℃～10℃/min，當溫度達到第二段脫氣溫度時，關閉真空閥，充入一定量純度為99.9%以上的氬氣，在爐內形成1000～3000Pa的壓力，然后打開真空閥繼續抽真空，并在第二段脫氣溫度下保溫3～6h。優選地，所述第二段脫氣保溫溫度優選為5～6h，爐內壓力優選為1500～2000Pa。優選地，所述燒結工序為待預燒結結束后，將燒結爐溫度升至1050～1080℃的燒結溫度，抽真空進行保溫燒結3～5h。優選地，所述回火工序為保溫燒結結束后，在真空條件下以2～5℃/min的冷卻速度將燒結爐冷卻至600℃以下后充入氬氣，繼續風冷至100℃以下；繼續抽真空并升溫至900～950℃保溫1.5～3h進行第一級回火處理，然后降溫至150℃以下后升溫至470～500℃保溫4.5～6h進行第二級回火處理。由于本發明的燒結方法采用了封閉燒結料盒，增加了預燒結工序，降低升溫和降溫速度，控制脫氣溫度等手段，降低了氫氣的逸出速度，使得高氫含量磁粉制備的大塊毛坯出現微裂紋的比例大幅度降低，提高了毛坯的合格率，且磁性能良好。具體實施方式本發明提供的燒結技術包括：將高氫含量粉末的壓制毛坯碼放在一個封閉燒結料盒內，密封料盒后放入燒結爐內。待燒結爐抽真空達到10-1Pa后，開始升溫加熱到第一段脫氣溫度300～500℃，升溫速度控制在3℃～10℃/min（分鐘）。當到達第一段脫氣溫度后保溫1～2h（小時），然后繼續升溫至第二段脫氣溫度700～1000℃，升溫速度控制在3～10℃/min，當溫度達到第二段脫氣溫度時，關閉真空閥，充入一定量純度為99.9%以上的氬氣，在爐內形成1000～3000Pa的壓力，然后打開真空閥繼續抽真空，保溫3～6h，保溫結束后抽真空，繼續以3℃～10℃/min速度升溫至低于燒結溫度10～20℃的溫度，進行預燒結，保溫1～2h。到達預燒結溫度后，再次充入一定量純度高于99.9%氬氣，保持爐內壓力在500～1000Pa。待預燒結結束后，抽真空進行保溫燒結，在1040～1090℃的燒結溫度下保溫燒結2.5～7h。待燒結結束后以冷卻速度1～5℃/min冷卻至600℃以下后充入氬氣，并風冷至100℃以下后，繼續抽真空并升溫至900～950℃保溫1.5～3h進行第一級回火處理，然后降溫至150℃以下后升溫至470～500℃保溫4.5～6h進行第二級回火處理。本發明不同于其他專利之處在于：1）使用了密封料盒作為燒結料盒，密封料盒使得大塊磁體在燒結過程中逸出速度降低。2）降低了第一段脫氣溫度至300～500℃，保溫時間為1～2h，使得在燒結過程的脫氫集中發生在第二脫氣階段，不會在此階段產生劇烈的放氫。3）在第二脫氣階段，脫氣溫度700～900℃，保溫時間3～6h，優選為5～6h，通過通入惰性氣體氬氣，控制系統內壓力1000～3000Pa，優選壓力為1500～2000Pa，來降低氫的逸出速度，減少氫的劇烈放出帶來的裂紋。4）增加了一個預燒的階段，預燒結溫度低于燒結溫度10～20℃，保溫時間為1～2h，并繼續通入一定量氬氣，保持爐內壓力為500～1000Pa，來繼續維持氫的緩慢逸出速度。在燒結保溫階段進行抽真空，使得留在磁體內部的氫得以完全釋放出來，從而降低裂紋的比例。5）在整個燒結過程中，采用的是緩慢控制升溫速度3～10℃/min，以及緩慢控制冷卻速度2～5℃/min的方式，進一步降低裂紋的發生。下面結合實施例來具體說明本發明。實施例1：經過氫爆工藝后測量氫含量為2000～2100ppm的中碎粉，進行氣流磨制粉后壓制重量為800g的方塊磁體30塊，毛坯碼放在一個帶密封蓋的密閉燒結料盒內，將料盒放入真空燒結爐內，待燒結爐抽真空達到10-1Pa后，開始升溫加熱到第一段脫氣溫度300℃，升溫速度控制在5℃/min。當到達第一段脫氣溫度后保溫1.5h，然后繼續升溫至第二段脫氣溫度700℃，升溫速度控制在5℃/min，當溫度達到第二段脫氣溫度時，充入一定量純度為99.9%以上的氬氣，在爐內形成1000Pa的壓力，保溫3h，保溫結束后抽真空，繼續以5℃/min速度升溫至預燒結溫度1045℃，進行預燒結，到達預燒結溫度后，再次充入一定量純度高于99.9%氬氣，壓力500Pa，保溫1.0h。待預燒結結束后，升溫至燒結溫度1065℃，抽真空進行保溫3.5h燒結。待燒結結束后以冷卻速度2℃/min冷卻至600℃以下后充入氬氣，風冷至100℃以下后繼續抽真空，并重新升溫至920℃保溫2h進行第一級回火處理，然后降溫至150℃以下后再次升溫至480℃保溫5.5h進行第二級回火處理后得到釹鐵硼磁體。實施例2：經過氫爆工藝后測量氫含量為2000～2100ppm的中碎粉，進行氣流磨制粉后壓制重量為1000g的方塊磁體30塊，毛坯碼放在一個帶密封蓋的密閉燒結料盒內，將料盒放入真空燒結爐內，待燒結爐抽真空達到10-1Pa后，開始升溫加熱到第一段脫氣溫度400℃，升溫速度控制在3℃/min。當到達第一段脫氣溫度后保溫1.0h，然后繼續升溫至第二段脫氣溫度800℃，升溫速度控制在3℃/min，當溫度達到第二段脫氣溫度時，充入一定量純度為99.9%以上的氬氣，在爐內形成2500Pa的壓力，保溫4.5h，保溫結束后抽真空，繼續以3℃/min速度升溫至預燒結溫度1030℃，進行預燒結，到達預燒結溫度后，再次充入一定量純度高于99.9%氬氣，壓力500Pa，保溫1.5h。待預燒結結束后，繼續保持這個壓力升溫至燒結溫度1050℃，抽真空進行保溫5h燒結。待燒結結束后已冷卻速度3℃/min卻至600℃以下后充入氬氣，風冷至100℃以下后繼續抽真空，并重新升溫至930℃保溫2.5h進行第一級回火處理，然后降溫至150℃以下后再次升溫至490℃保溫6h進行第二級回火處理后得到釹鐵硼磁體。實施例3：經過氫爆工藝后測量氫含量為2000～2100ppm的中碎粉，進行氣流磨制粉后壓制重量為1500g的方塊磁體30塊，毛坯碼放在一個帶密封蓋的密閉燒結料盒內，將料盒放入真空燒結爐內，待燒結爐抽真空達到10-1Pa后，開始升溫加熱到第一段脫氣溫度450℃，升溫速度控制在7℃/min。當到達第一段脫氣溫度后保溫1.5h，然后繼續升溫至第二段脫氣溫度1000℃，升溫速度控制在7℃/min，當溫度達到第二段脫氣溫度時，充入一定量純度為99.9%以上的氬氣，在爐內形成1500Pa的壓力，保溫5h，保溫結束后抽真空，繼續以7℃/min速度升溫至預燒結溫度1060℃，進行預燒結，到達預燒結溫度后，再次充入一定量純度高于99.9%氬氣，壓力800Pa，保溫1.5h。待預燒結結束后，繼續保持這個壓力升溫至燒結溫度1070℃，抽真空進行保溫3.5h燒結。待燒結結束后以冷卻速度5℃/min冷卻至600℃以下后充入氬氣，風冷至100℃以下后繼續抽真空并重新升溫至900℃保溫2h進行第一級回火處理，然后降溫至150℃以下后再次升溫至500℃保溫5h進行第二級回火處理后得到釹鐵硼磁體。實施例4：經過氫爆工藝后測量氫含量為2000～2100ppm的中碎粉，進行氣流磨制粉后壓制重量為2000g的方塊磁體30塊，毛坯碼放在一個帶密封蓋的密閉燒結料盒內，將料盒放入真空燒結爐內，待燒結爐抽真空達到10-1Pa后，開始升溫加熱到第一段脫氣溫度500℃，升溫速度控制在5℃/min。當到達第一段脫氣溫度后保溫1.0h，然后繼續升溫至第二段脫氣溫度900℃，升溫速度控制在10℃/min，當溫度達到第二段脫氣溫度時，充入一定量純度為99.9%以上的氬氣，在爐內形成3000Pa的壓力，保溫4h，保溫結束后抽真空，繼續以10℃/min速度升溫至預燒結溫度1055℃，進行預燒結，到達預燒結溫度后，再次充入一定量純度高于99.9%氬氣，壓力1000Pa，保溫2h。待預燒結結束后，繼續保持這個壓力升溫至燒結溫度1065℃，抽真空進行保溫4h燒結。待燒結結束后以冷卻速度2.5℃/min冷卻至600℃以下后充入氬氣，風冷至100℃以下后繼續抽真空，并重新升溫至進行920℃保溫3h進行第一級回火處理，然后降溫至150℃以下后再次升溫至470℃保溫5h進行第二級回火處理后得到釹鐵硼磁體。實施例5：經過氫爆工藝后測量氫含量為2500～2600ppm的中碎粉，進行氣流磨制粉后壓制重量為1000g的方塊磁體30塊，毛坯碼放在一個帶密封蓋的密閉燒結料盒內，將料盒放入真空燒結爐內，待燒結爐抽真空達到10-1Pa后，開始升溫加熱到第一段脫氣溫度450℃，升溫速度控制在5℃/min。當到達第一段脫氣溫度后保溫2.0h，然后繼續升溫至第二段脫氣溫度800℃，升溫速度控制在5℃/min，當溫度達到第二段脫氣溫度時，充入一定量純度為99.9%以上的氬氣，在爐內形成1800Pa的壓力，保溫5.5h，保溫結束后抽真空，繼續以5℃/min速度升溫至預燒結溫度1070℃，進行預燒結，到達預燒結溫度后，再次充入一定量純度高于99.9%氬氣，壓力700Pa，保溫2h。待預燒結結束后，繼續保持這個壓力升溫至燒結溫度1080℃，抽真空進行保溫3h燒結。待燒結結束后以冷卻速度3℃/min冷卻至600℃以下后充入氬氣，風冷至100℃以下后繼續抽真空，并重新升溫至950℃保溫1.5h進行第一級回火處理，然后降溫至150℃以下后再次升溫至480℃保溫6h進行第二級回火處理后得到釹鐵硼磁體。實施例6:經過氫爆工藝后測量氫含量為2900～3000ppm的中碎粉，進行氣流磨制粉后壓制重量為1000g的方塊磁體30塊，毛坯碼放在一個帶密封蓋的密閉燒結料盒內，將料盒放入真空燒結爐內，待燒結爐抽真空達到10-1Pa后，開始升溫加熱到第一段脫氣溫度500℃，升溫速度控制在10℃/min。當到達第一段脫氣溫度后保溫1.0h，然后繼續升溫至第二段脫氣溫度800℃，升溫速度控制在5℃/min，當溫度達到第二段脫氣溫度時，充入一定量純度為99.9%以上的氬氣，在爐內形成2000Pa的壓力，保溫6h。保溫結束后抽真空，繼續以5℃/min速度升溫至預燒結溫度1050℃，進行預燒結，到達預燒結溫度后，再次充入一定量純度高于99.9%氬氣，壓力800Pa，保溫1.5h。待預燒結結束后，升溫至燒結溫度1065℃，抽真空進行燒結，保溫4.5h。待燒結結束后以冷卻速度4℃/min冷卻至600℃以下后充入氬氣，風冷至100℃以下后繼續抽真空進行920℃保溫2h進行第一級回火處理，然后降溫至150℃以下后再次升溫至480℃保溫4.5h進行第二級回火處理后得到釹鐵硼磁體。對比例1：經過氫爆工藝后測量氫含量為2000～2100ppm的中碎粉，進行氣流磨制粉后壓制重量為1000g的方塊磁體30塊，毛坯碼放在一個非密封性的鐵盒中，將燒結爐抽真空至2x10-2Pa后，以10℃/min升溫速度加熱至第一段脫氣溫度600℃，同時向燒結爐體內通入純度為99.9%的氬氣，使燒結爐內壓力為500Pa，保溫1h。將燒結爐再次抽真空至10-1Pa后，繼續以10℃/min升溫速度加熱至820℃，同時向爐體內通入一定量純度為99.9%氬氣，使得爐內壓力為500Pa，在該溫度保溫1h進行第二段脫氣。第二段脫氣結束后繼續升溫至1065℃保溫5h后，通入氬氣風冷至100℃后繼續抽真空并重新升溫至920℃保溫2h進行第一級回火處理，然后降溫至150℃以下后再次升溫至480℃保溫5h進行第二級回火處理后得到釹鐵硼磁體。對上述實施例和對比例制備的燒結后毛坯進行內部裂紋的檢測。將上述每個實施例和對比例燒結后的30塊毛坯沿取向方向切成若干5mm厚的片子，若其中有一片發現裂紋，則切出該片子的毛坯即被記為有裂紋的毛坯，視為不合格。檢測數據結果列于表1中。同時測量上述實施例和對比例燒結后毛坯的磁性能。將實施例1～6和對比例1燒結所得到的毛坯產品分別隨機抽取5塊進行磁性能測試，采用線切割掏D10*10mm的圓柱標樣，對產生裂紋的毛坯避開裂紋取樣，對其進行磁滯回線的測量。結果數據列于表1中。表1中數據顯示本技術方案實施例1～6制備的毛坯出現微裂紋比例相對于對比例1要降低很多，提高了毛坯的合格率，其合格率達到80～100%，相對于對比例1的67%合格率已經大幅上升，并且磁性能良好，并沒有因為工藝的改變而使磁性能降低。表1實施列與對比例數據統計