一種磁性軸承永磁體及其加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種磁性軸承用永磁體，所述的永磁體中各組分的重量比為：10%-14.5%的釹，2%-5%的硼，7%-11.5%的鈷，3%-4.5%的鈦，0.4%-0.5%的碳酸鈣，0.5%-0.85%的三氧化二鋁，余量為鐵，所述的永磁體中添加其他微量元素，所述微量元素的總質(zhì)量與永磁體中鐵的質(zhì)量比為1:90，所述的微量元素中含有為12%-14%碳，36%-48%鉻,6.8%-14.8%二氧化硅，6%-10%鉬，10%-20%錳，8%-16%氧化鈉，所述的原料經(jīng)過(guò)氫碎→氣流磨→成型→等靜壓→剝油→燒結(jié)→后加工后得到產(chǎn)品；本發(fā)明以鐵為永磁體基床，以釹，硼，鈷，鈦，碳酸鈣，三氧化二鋁為永磁體輔助材料，永磁體的最大磁能積高，磁感矯頑力大，且居里溫度較高，適用于溫度較高的工作環(huán)境，保證了軸承內(nèi)永磁體在溫度較高的工作環(huán)境下的使用壽命，降低了磁性軸承的跟換和維修成本，同時(shí)工藝操作簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模擴(kuò)大化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種磁性軸承永磁體及其加工工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及永磁材料領(lǐng)域，尤其涉及應(yīng)用在磁性軸承上的永磁體及其加工工藝?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]磁性軸承是一種新型的利用磁鐵相同兩極相互排斥的原理，非接觸高性能軸承。與傳統(tǒng)滾珠軸承、滑動(dòng)軸承以及油膜軸承相比，磁軸承不存在機(jī)械接觸，轉(zhuǎn)子可以達(dá)到很高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，具有機(jī)械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長(zhǎng)、無(wú)需潤(rùn)滑、無(wú)油污染等優(yōu)點(diǎn)，特別適用高速、真空、超凈等特殊環(huán)境?？蓮V泛用于機(jī)械加工、渦輪機(jī)械、航空航天、真空技術(shù)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性辨識(shí)與測(cè)試等領(lǐng)域，被公認(rèn)為極有前途的新型軸承。
[0003]對(duì)于磁性軸承中的永磁體，由于軸承需要傳動(dòng)和高度的振動(dòng)，在使用的過(guò)程中容易軸承的殼體與永磁體之間容易造成磨損，進(jìn)而導(dǎo)致永磁體的整體使用性能下滑，軸承的使用壽命縮短，同時(shí)軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦容易產(chǎn)生熱量，因此普通的永磁體無(wú)法滿足其工作溫度的需求；對(duì)于永磁體本身的性能，永磁體的最大磁能積決定了軸承的承重范圍，永磁體的磁感矯頑力決定了軸承的長(zhǎng)時(shí)間使用后，其使用性能的穩(wěn)定性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種耐磨損，磁感矯頑力大，在溫度較高的環(huán)境下能正常工作的磁性軸承用的永磁體及其加工工藝。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種磁性軸承用永磁體，所述的永磁體中各組分的重量 比為:10%-14.5%的釹，2%-5%的硼，7%-11.5%的鈷，3%_4.5%的鈦，
0.4%-0.5%的碳酸鈣，0.5%-0.85%的三氧化二鋁，余量為鐵，所述的永磁體中添加其他微量元素，所述微量元素的總質(zhì)量與永磁體中鐵的質(zhì)量比為1:90,所述的微量元素中含有為12%-14% 碳，36%-48% 鉻，6.8%-14.8% 二氧化硅，6%_10% 鑰，10%-20% 錳，8%-16% 氧化鈉。
[0006]鐵質(zhì)永磁體中的晶粒之間含有較多的間隙，僅僅通過(guò)等靜壓的物理操作方法無(wú)法進(jìn)一步減少其晶粒之間的間隙，因此在永磁體中添加其他微量元素，通過(guò)微量元素來(lái)填充晶粒之間的空隙，進(jìn)而提高了晶粒之間連接的穩(wěn)定性，提高了永磁體的耐磨性能，同時(shí)微量元素與鐵在該比例下的微量元素的填充效果最好，在長(zhǎng)時(shí)間工作后軸承永磁體的磨損程度最小。
[0007]本發(fā)明所述的一種磁性軸承用永磁體的加工工藝，所述的原料經(jīng)過(guò)氫碎一氣流磨—成型一等靜壓一剝油一燒結(jié)一后加工后得到產(chǎn)品，所述的微量元素在原料進(jìn)行氣流磨階段加入到產(chǎn)品中。
[0008]本發(fā)明所述微量元素經(jīng)過(guò)初步篩選后經(jīng)混合后加入到反應(yīng)體系中，所述微量元素顆粒的平均直徑為10um_15um。
[0009]本發(fā)明所述氫碎的過(guò)程中，將各組分原料置入氫碎爐中，在5.5Mpa的氫壓下，吸氫操作40-60min，然后在抽真空的條件下，脫氫2_4h。
[0010]本發(fā)明所述的氣流磨過(guò)程中，通過(guò)將脫氫后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)氣流磨通過(guò)高壓氣流粉碎處理，接著加入微量元素顆粒，繼續(xù)粉碎處理6-8h，氣流磨中通過(guò)氮?dú)獾沫h(huán)境下進(jìn)行處理，氣流磨的通過(guò)直徑為0.3um-0.6um。
[0011]本發(fā)明所述的成型過(guò)程中，通過(guò)成型壓機(jī)進(jìn)行處理，將細(xì)粉壓制成所需要的形狀，所述的的壓機(jī)操作過(guò)程在磁場(chǎng)的環(huán)境中進(jìn)行。
[0012]本發(fā)明所述的等靜壓的過(guò)程中，通過(guò)冷等靜壓機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行處理，使產(chǎn)品的密度增加，所述靜壓后的體積為靜壓前的50%-65%。
[0013]本發(fā)明所述的剝油過(guò)程中，將靜壓后產(chǎn)品的包裝拆掉，該操作在氮?dú)獗Ｗo(hù)的剝油盒中進(jìn)行操作。
[0014]本發(fā)明所述燒結(jié)的過(guò)程中，通過(guò)線將剝油后的產(chǎn)品加入到燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200°C _1350°C，燒結(jié)時(shí)間為5-6h，然后分別在900°C -1000°C的條件下進(jìn)行一級(jí)回火，一級(jí)回火3-4.5h，在500°C _600°C的條件下進(jìn)行二級(jí)回火，二級(jí)回火1.5_2h。
[0015]本發(fā)明以鐵為永磁體基床，以釹，硼，鈷，鈦，碳酸鈣，三氧化二鋁為永磁體輔助材料，在此條件下的永磁體的最大磁能積高，磁感矯頑力大，且居里溫度較高，適用于溫度較高的工作環(huán)境，保證了軸承內(nèi)永磁體在溫度較高的工作環(huán)境下的使用壽命，降低了磁性軸承的跟換和維修成本，同時(shí)工藝操作簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模擴(kuò)大化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0017]實(shí)施例1:一種磁性軸承用永磁體，所述的永磁體中各組分的重量比為:10%的釹，2%的硼，7%的鈷，3%的鈦，0.4%的碳酸鈣，0.5%的三氧化二鋁，余量為鐵，所述的永磁體中添加其他微量元素，所述微量元素的總質(zhì)量與永磁體中鐵的質(zhì)量比為1:90,所述的微量元素中含有為12%碳，40%鉻，6.8% 二氧化硅，6%鑰，20%錳，15.2%氧化鈉。所述的原料經(jīng)過(guò)氫碎一氣流磨一成型一等靜壓一剝油一燒結(jié)一后加工后得到產(chǎn)品。
[0018]I)氫碎的過(guò)程中，將各組分原料置入氫碎爐中，在5.5Mpa的氫壓下，吸氫操作40min,然后在抽真空的條件下，脫氫2h。
[0019]2)氣流磨過(guò)程中，通過(guò)將脫氫后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)氣流磨通過(guò)高壓氣流粉碎處理，接著加入微量元素顆粒，所述的微量元素經(jīng)過(guò)初步篩選后經(jīng)混合后加入到反應(yīng)體系中，所述微量元素顆粒的平均直徑為15um。繼續(xù)粉碎處理6h，氣流磨中通過(guò)氮?dú)獾沫h(huán)境下進(jìn)行處理，氣流磨的通過(guò)直徑為0.6um。
[0020]3)成型過(guò)程中，通過(guò)成型壓機(jī)進(jìn)行處理，將細(xì)粉壓制成所需要的形狀，所述的的壓機(jī)操作過(guò)程在磁場(chǎng)的環(huán)境中進(jìn)行。
[0021 ] 4 )等靜壓的過(guò)程中，通過(guò)冷等靜壓機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行處理，使產(chǎn)品的密度增加，所述靜壓后的體積為靜壓前的65%。
[0022]5)剝油過(guò)程中，將靜壓后產(chǎn)品的包裝拆掉，該操作在氮?dú)獗Ｗo(hù)的剝油盒中進(jìn)行操作。
[0023]6)燒結(jié)的過(guò)程中，通過(guò)線將剝油后的產(chǎn)品加入到燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為12000C _1350°C，燒結(jié)時(shí)間為5h，然后分別在900°C-1000°C的條件下進(jìn)行一級(jí)回火，一級(jí)回火3h，在500°C _600°C的條件下進(jìn)行二級(jí)回火，二級(jí)回火2h。
[0024]以上所得的永磁體的最大磁能積高為460 KJ/m3，感矯頑力2450 KA/m，居里溫度為 548 °C ο
[0025]實(shí)施例2:—種磁性軸承用永磁體，所述的永磁體中各組分的重量比為:14.5%的釹，5%的硼，11.5%的鈷，4.5%的鈦，0.5%的碳酸鈣，0.85%的三氧化二鋁，余量為鐵，所述的永磁體中添加其他微量元素，所述微量元素的總質(zhì)量與永磁體中鐵的質(zhì)量比為1:90,所述的微量元素中含有為14%碳，48%鉻，10% 二氧化硅，10%鑰，10%猛，8%氧化鈉。所述的原料經(jīng)過(guò)氫碎一氣流磨一成型一等靜壓一剝油一燒結(jié)一后加工后得到產(chǎn)品。
[0026]I)氫碎的過(guò)程中，將各組分原料置入氫碎爐中，在5.5Mpa的氫壓下，吸氫操作60min,然后在抽真空的條件下，脫氫4h。
[0027]2)氣流磨過(guò)程中，通過(guò)將脫氫后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)氣流磨通過(guò)高壓氣流粉碎處理，接著加入微量元素顆粒，所述的微量元素經(jīng)過(guò)初步篩選后經(jīng)混合后加入到反應(yīng)體系中，所述微量元素顆粒的平均直徑為lOum。繼續(xù)粉碎處理8h，氣流磨中通過(guò)氮?dú)獾沫h(huán)境下進(jìn)行處理，氣流磨的通過(guò)直徑為0.3um。
[0028]3)成型過(guò)程中，通過(guò)成型壓機(jī)進(jìn)行處理，將細(xì)粉壓制成所需要的形狀，所述的的壓機(jī)操作過(guò)程在磁場(chǎng)的環(huán)境中進(jìn)行。
[0029]4)等靜壓的過(guò)程中，通過(guò)冷等靜壓機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行處理，使產(chǎn)品的密度增加，所述靜壓后的體積為靜壓前的50%。
[0030]5)剝油過(guò)程中，將靜壓后產(chǎn)品的包裝拆掉，該操作在氮?dú)獗Ｗo(hù)的剝油盒中進(jìn)行操作。
[0031 ] 6 )燒結(jié)的過(guò)程中，通過(guò)線將剝油后的產(chǎn)品加入到燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為12000C _1350°C，燒結(jié)時(shí)間為6h，然后分別在900°C -1000°C的條件下進(jìn)行一級(jí)回火，一級(jí)回火4.5h，在500°C _600°C的條件下進(jìn)行二級(jí)回火，二級(jí)回火2h。
[0032]以上所得的永磁體的最大磁能積高為475 KJ/m3，感矯頑力2475 KA/m，居里溫度為 560。。。
[0033]實(shí)施例3:—種磁性軸承用永磁體，所述的永磁體中各組分的重量比為:12%的釹，3%的硼，10%的鈷，4%的鈦，，0.45 %的碳酸鈣，0.65%的三氧化二鋁，余量為鐵，所述的永磁體中添加其他微量元素，所述微量元素的總質(zhì)量與永磁體中鐵的質(zhì)量比為1:90，所述的微量元素中含有為13%碳，39.2%鉻，14.8% 二氧化硅，7%鑰，16%猛，10%氧化鈉。所述的原料經(jīng)過(guò)氫碎一氣流磨一成型一等靜壓一剝油一燒結(jié)一后加工后得到產(chǎn)品。
[0034]I)氫碎的過(guò)程中，將各組分原料置入氫碎爐中，在5.5Mpa的氫壓下，吸氫操作50min,然后在抽真空的條件下，脫氫3h。
[0035]2)氣流磨過(guò)程中，通過(guò)將脫氫后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)氣流磨通過(guò)高壓氣流粉碎處理，接著加入微量元素顆粒，所述的微量元素經(jīng)過(guò)初步篩選后經(jīng)混合后加入到反應(yīng)體系中，所述微量元素顆粒的平均直徑為13um。繼續(xù)粉碎處理7h，氣流磨中通過(guò)氮?dú)獾沫h(huán)境下進(jìn)行處理，氣流磨的通過(guò)直徑為0.5um。
[0036]3)成型過(guò)程中，通過(guò)成型壓機(jī)進(jìn)行處理，將細(xì)粉壓制成所需要的形狀，所述的的壓機(jī)操作過(guò)程在磁場(chǎng)的環(huán)境中進(jìn)行。
[0037]4)等靜壓的過(guò)程中，通過(guò)冷等靜壓機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行處理，使產(chǎn)品的密度增加，所述靜壓后的體積為靜壓前的55%。
[0038]5)剝油過(guò)程中，將靜壓后產(chǎn)品的包裝拆掉，該操作在氮?dú)獗Ｗo(hù)的剝油盒中進(jìn)行操作。
[0039]6)燒結(jié)的過(guò)程中，通過(guò)線將剝油后的產(chǎn)品加入到燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為12000C _1350°C，燒結(jié)時(shí)間為6h，然后分別在900°C -1000°C的條件下進(jìn)行一級(jí)回火，一級(jí)回火3h，在500°C _600°C的條件下進(jìn)行二級(jí)回火，二級(jí)回火1.5h。
[0040]以上所得的永磁體的最大磁能積高為468 KJ/m3，感矯頑力2400 KA/m，居里溫度為 568 0C ο
[0041]實(shí)施例4:以不同的微量元素的總質(zhì)量與永磁體中鐵的質(zhì)量比與本發(fā)明形成對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.一種磁性軸承用永磁體，其特征在于，所述的永磁體中各組分的重量比為:10%-14.5% 的釹，2%-5% 的硼，7%-11.5% 的鈷，3%_4.5% 的鈦，0.4%_0.5% 的碳酸鈣，0.5%-0.85%的三氧化二招,余量為鐵,所述的永磁體中添加其他微量元素,所述微量元素的總質(zhì)量與永磁體中鐵的質(zhì)量比為1:90，所述的微量元素中含有為12%-14%碳，36%-48%鉻，6.8%-14.8% 二氧化硅，6%-10% 鑰，10%-20% 錳，8%-16% 氧化鈉。
2.一種磁性軸承用永磁體的加工工藝，其特征在于，所述的原料經(jīng)過(guò)氫碎一氣流磨一成型一等靜壓一剝油一燒結(jié)一后加工后得到產(chǎn)品，所述的微量元素在原料進(jìn)行氣流磨階段加入到產(chǎn)品中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的磁性軸承永磁體，其特征在于，所述微量元素經(jīng)過(guò)初步混合和加入到反應(yīng)體系中，所述微量元素顆粒的平均直徑為10um-15um。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性軸承永磁體的加工工藝，其特征在于，所述氫碎的過(guò)程中，將各組分原料置入氫碎爐中，在5.5Mpa的氫壓下，吸氫操作40-60min，然后在抽真空的條件下，脫氫2-4h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性軸承永磁體的加工工藝，其特征在于，所述的氣流磨過(guò)程中，通過(guò)將脫氫后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)氣流磨通過(guò)高壓氣流粉碎處理，接著加入微量元素顆粒，繼續(xù)粉碎處理6-8h，氣流磨中通過(guò)氮?dú)獾沫h(huán)境下進(jìn)行處理，氣流磨的通過(guò)直徑為0.3um-0.6um。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性軸承永磁體的加工工藝，其特征在于，所述的成型過(guò)程中，通過(guò)成型壓機(jī)進(jìn)行處理，將細(xì)粉壓制成所需要的形狀，所述的的壓機(jī)操作過(guò)程在磁場(chǎng)的環(huán)境中進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性軸承永磁體的加工工藝，其特征在于，所述的等靜壓的過(guò)程中，通過(guò)冷等靜壓機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行處理，使產(chǎn)品的密度增加，所述靜壓后的體積為靜壓前的 50%-65%。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性軸承永磁體的加工工藝，其特征在于，所述的剝油過(guò)程中，將靜壓后產(chǎn)品的包裝拆掉，該操作在氮?dú)獗Ｗo(hù)的剝油盒中進(jìn)行操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性軸承永磁體的加工工藝，其特征在于，所述燒結(jié)的過(guò)程中，通過(guò)線將剝油后的產(chǎn)品加入到燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200°C -1350°C，燒結(jié)時(shí)間為5-6h，然后分別在900°C -1000°C的條件下進(jìn)行一級(jí)回火，一級(jí)回火3-4.5h，在5000C _600°C的條件下進(jìn)行二級(jí)回火，二級(jí)回火1.5-2h。
【文檔編號(hào)】F16C32/04GK103632802SQ201310624320
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】蘇廣春, 關(guān)井和, 陳益明 申請(qǐng)人:寧波科星材料科技有限公司