本发明涉及一种用于伺服电机的防腐蚀永磁器件的制作方法。
背景技术：
：永磁器件需要具有大的磁通密度和矫顽力。特别是，以钕磁体(nd2fe14b)为代表的稀土类磁体作为磁通密度高且极强劲的永磁器件，被广泛用于医疗的核磁共振成像，计算机硬盘驱动器，音响、手机等；随着节能和低碳经济的要求，钕铁硼稀土永磁材料又开始在汽车零部件、家用电器、节能和控制电机、混合动力汽车，风力发电等领域应用。现有技术的稀土永磁器件的表面处理工艺主要有电镀ni-cu-ni、电镀zn、电泳、喷涂等技术，也有采用真空镀铝的方法，如中国专利zl96192129.3，揭示了真空镀ti和aln的方法；另一个中国专利zl01111757.5揭示了采用真空蒸发镀锌、铝、锡、镁的方法。现有技术采用蒸发镀膜，膜层与基体的结合力差，提高稀土永磁器件的抗腐蚀能力存在不足；也有的现有技术采用了磁控溅射镀膜，由于磁控溅射的效率低，不适合低成本大批量生产，也有的没有解决装卡技术，不易装卡，生产麻烦；也有的现有技术采用多弧离子镀膜，由于多弧离子镀膜时存在大颗粒，不能达到稀土永磁器件的耐腐蚀性要求；为了解决多弧离子镀的缺点，现有技术也有人想到了采用多弧离子镀与磁控溅射镀混合镀膜，但都没有解决高效率、低成本、大批量生产技术，设备结构存在不足；特别是现有技术的稀土永磁器件的电镀化学处理工艺，能耗高有污染，要求昂贵的水处理设备，处理不当对生态环境有严重影响。伺服电机(servomotor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机内部的转子是永磁器件，驱动器控制的u/v/w三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。伺服电机运营时，功率范围为0.05～6kw，伺服电机内部的转子是永磁器件，通过附上保护性涂层，能有效地防止腐蚀生锈，延长电机使用寿命。本发明的另一任务在于提供一种方法，该方法使得能够生产具有足够防腐蚀的永磁器件，并且在烧结和时效步骤之中完成。技术实现要素：本发明是提供一种用于伺服电机的防腐蚀永磁器件的制作方法，通过以下技术方案实现提高永磁器件的抗腐蚀能力：一种用于伺服电机的防腐蚀永磁器件的制作方法，包括以下步骤：(1)熔炼永磁器件合金，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却制成合金片，然后机械粉碎，并置于(10-9-10-2bar)真空下去湿0.5-3小时，得到去湿粗粉；(2)将去湿粗粉置于真空度为10-9-10-2bar，温度为0-100℃的环境下，输入纯氢(h2)，氢压力为0.5-30bar，进行氢爆(hd)0.5-2小时，得到氢爆粉，在氮气或氩气的保护气氛下对所述氢爆粉进行球磨或气流磨，将其粒度研磨至1-20微米，得到氢爆微粉；(3)在氮气或氩气的保护气氛下，用混料机将所述氢爆微粉混料后送到氮气保护磁场取向压机成永磁器件粗胚型，然后在所述永磁器件粗胚型的外周均匀包裹防腐蚀层，所述防腐蚀层由防腐蚀颗粒组成，然后在保护箱内封装后进行等静压，等静压之后送入烧结设备烧结和时效制成永磁器件毛坯，之后对所述永磁器件毛坯进行机械加工制成所述防腐蚀永磁器件。优选地，所述防腐蚀颗粒的表面至少有一层镀膜，所述镀膜的材料为al、dy-al、tb-al、dy-fe、tb-fe、ti、mo、si、in、bi、sn、ga、la、ce、gd、不锈钢、al2o3、zro、azo中的一种或多种。进一步，所述防腐蚀颗粒的表面至少有一层镀膜，含量为0.01-5wt％；其中，所述镀膜的材料通过化学镀膜法、磁控溅射镀膜法或多弧离子镀的方法，镀膜到所述防腐蚀颗粒上，所述镀膜的材料在所述防腐蚀颗粒的表面，形成网状或者全覆盖的镀膜。优选地，所述防腐蚀颗粒为锌粉或氢爆微粉。优选地，所述防腐蚀层的厚度为5-5000微米。优选地，所述磁场取向为采用小频交变逆向磁场振动处理，小频磁振动的频率是3-10次/分钟，时间为2-5分钟，磁场强度为1-6tesla，再采用常温等静压或温压成型。本发明的有益效果：1、本发明找到了一种永磁器件大批量生产的制造方法，明显提高永磁器件的耐腐蚀性能，使永磁器件能用于海上风电、混合动力汽车等高耐蚀性要求的领域，扩大了钕铁硼稀土永磁的用途；2、和现有技术相比较，本发明通过采用在表面至少有一层镀膜的防腐蚀颗粒，从而实现烧结和时效步骤之中，在永磁器件的外周得到一层防腐蚀层，本发明从而实现将防腐蚀步骤和永磁器件的制作步骤进行了一定程度的剥离，第一，简化了防腐蚀永磁器件的制作工艺，第二，通过调节防腐蚀颗粒的组成和防腐蚀层的厚度，实现有不同防腐蚀能力防腐蚀永磁器件，而且，本发明意外的发现，通过将有不同镀膜防腐蚀颗粒混合后，例如镀膜中含有铟的防腐蚀颗粒和防腐蚀颗粒为锌粉混合后，相对于单独用相应的防腐蚀颗粒，得到防腐蚀效果更佳的防腐蚀永磁器件，第三，本发明由于使用的是腐蚀颗粒，对减少稀土用量，保护稀缺的自然资源具有重要意义。3、服电机运营时，功率范围为0.05～6kw，伺服电机内部的转子是永磁器件，本发明通过提高永磁器件的防腐蚀性能，一方面使得伺服电机运用范围更为管饭，另一方面，能有效地防止核心组件腐蚀生锈，从而延长伺服电机的使用寿命。具体实施方式下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。制备例本发明的一项任务在于提供一种用于伺服电机的防腐蚀永磁器件的制作方法，该制作方法适用于制作不同形状的工件，并能使防腐蚀在烧结和时效步骤之中，在永磁器件的外周得到一层防腐蚀层，从而在一个方法步骤中完成。一种用于伺服电机的防腐蚀永磁器件的制作方法，包括以下步骤：(1)熔炼永磁器件合金，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却制成合金片，然后机械粉碎，并置于(10-9-10-2bar)真空下去湿0.5-3小时，得到去湿粗粉；(2)将去湿粗粉置于真空度为10-9-10-2bar，温度为0-100℃的环境下，输入纯氢(h2)，氢压力为0.5-30bar，进行氢爆(hd)0.5-2小时，得到氢爆粉，在氮气或氩气的保护气氛下对所述氢爆粉进行球磨或气流磨，将其粒度研磨至1-20微米，得到氢爆微粉；(3)在氮气或氩气的保护气氛下，用混料机将所述氢爆微粉混料后送到氮气保护磁场取向压机成永磁器件粗胚型，然后在所述永磁器件粗胚型的外周均匀包裹防腐蚀层，所述防腐蚀层由防腐蚀颗粒组成，然后在保护箱内封装后进行等静压，等静压之后送入烧结设备烧结和时效制成永磁器件毛坯，之后对所述永磁器件毛坯进行机械加工制成所述防腐蚀永磁器件；优选地，所述磁场取向为采用小频交变逆向磁场振动处理，小频磁振动的频率是3-10次/分钟，时间为2-5分钟，磁场强度为1-6tesla，再采用常温等静压或温压成型；在本发明中，在制作防腐蚀永磁器件前，需预先制作出防腐蚀颗粒，优选地，所述防腐蚀颗粒为锌粉或氢爆微粉；优选地，所述防腐蚀颗粒的表面至少有一层镀膜，所述镀膜的材料为al、dy-al、tb-al、dy-fe、tb-fe、ti、mo、si、in、bi、sn、ga、la、ce、gd、不锈钢、al2o3、zro、azo中的一种或多种；优选地，所述防腐蚀颗粒的表面至少有一层镀膜，含量为0.01-5wt％；其中，所述镀膜的材料通过化学镀膜法、磁控溅射镀膜法或多弧离子镀的方法，镀膜到所述防腐蚀颗粒上，所述镀膜的材料在所述防腐蚀颗粒的表面，形成网状或者全覆盖的镀膜；优选，所述防腐蚀层的厚度为5-5000微米。下面通过实施例的对比进一步说明本发明的显著效果。实施例1一种用于伺服电机的防腐蚀永磁器件的制作方法1、选取粒径为15-25μm的锌粉60kg，应用化学镀膜法在锌粉的表面进行镀膜，镀膜的材料为al、dy-al、tb-al、dy-fe、tb-fe、ti、mo、si、in、bi、sn、ga、la、ce、gd、不锈钢、al2o3、zro、azo中的一种或多种，具体为dy-al和in，通过多层镀膜的方式将上述成分镀膜到锌粉上，控制镀膜的厚度，不超过1微米，形成网状或者全覆盖的镀膜，使得镀膜在防腐蚀锌粉中的含量为0.01-5wt％；将得到防腐蚀锌粉烘干后待用；2、熔炼钕铁硼稀土合金600kg，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却形成合金片,接着进行氢破碎，并置于(10-9-10-2bar)真空下去湿0.5-3小时，得到去湿粗粉，将去湿粗粉置于真空度为10-9-10-2bar，温度为0-100℃的环境下，输入纯氢(h2)，氢压力为0.5-30bar，进行氢爆(hd)0.5-2小时，得到氢爆粉，在氮气或氩气的保护气氛下对所述氢爆粉进行球磨或气流磨，将其粒度研磨至1-20微米，得到氢爆微粉，然后在氮气保护下用混料机混料后送到氮气保护磁场取向压机成型，得到永磁器件粗胚型，永磁器件粗胚型尺寸62×52×42mm，然后在永磁器件粗胚型的外周均匀包裹防腐蚀层，所述防腐蚀层由防腐蚀锌粉组成，所述防腐蚀层的厚度为5-5000微米，优选为50-500微米，然后在保护箱内封装后进行等静压，保护箱内的氧含量150ppm，取向磁场强度1.8t，模腔内温度2℃，磁块尺寸62×52×42mm,取向方向为42尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，等静压压力200mpa，之后送入烧结设备烧结和时效，之后对所述永磁器件毛坯进行机械加工制成所述防腐蚀永磁器件。实施例2一种用于伺服电机的防腐蚀永磁器件的制作方法1、熔炼钕铁硼稀土合金600kg，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转铜辊上冷却形成合金片,接着进行氢破碎，氢破碎后进行混料，混料后进行气流磨，得到氢爆微粉；2、选取氢爆微粉60kg，磁控溅射镀膜法在氢爆微粉的表面进行镀膜，所述镀膜的材料为al、dy-al、tb-al、dy-fe、tb-fe、ti、mo、si、in、bi、sn、ga、la、ce、gd、不锈钢、al2o3、zro、azo中的一种或多种，具体为mo，通过磁控溅射镀膜法的方式将mo镀膜到氢爆微粉上，控制镀膜的厚度，不超过1微米，形成网状或者全覆盖的镀膜，使得镀膜在防腐蚀氢爆微粉中的含量为0.01-5wt％；2、在氮气保护下用混料机混料后送到氮气保护磁场取向压机成型，得到永磁器件粗胚型，永磁器件粗胚型尺寸62×52×42mm，然后在永磁器件粗胚型的外周均匀包裹防腐蚀层，所述防腐蚀层由防腐蚀氢爆微粉组成，所述防腐蚀层的厚度为5-5000微米，优选为50-500微米，然后在保护箱内封装后进行等静压，保护箱内的氧含量150ppm，取向磁场强度1.8t，模腔内温度2℃，磁块尺寸62×52×42mm,取向方向为42尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，等静压压力200mpa，之后送入烧结设备烧结和时效，之后对所述永磁器件毛坯进行机械加工制成所述防腐蚀永磁器件。对比例1熔炼钕铁硼稀土合金600kg，在熔融状态下将合金浇铸到带水冷却的旋转的冷却辊上冷却形成合金片，然后使用真空氢碎炉对合金片进行粗破碎，氢破碎后进行气流磨，在氮气保护下用混料机混料后送到氮气保护磁场取向压机成型，取向磁场强度1.8t，磁块尺寸62×52×42mm，取向方向为42尺寸方向，成形后在保护箱内封装，然后取出进行等静压，等静压压力200mpa，之后送入真空烧结炉烧结和时效，再进行机械加工，将工件选择性进行倒角或喷砂，之后进行电镀ni-cu-ni。表1、本发明实施例1-2与对比例1的耐腐蚀性能的测量结果样品防腐蚀层组成盐雾试验pct试验实施例1防腐蚀锌粉＞240＞168实施例2防腐蚀氢爆微粉＞240＞168对比例1ni-cu-ni5535实验性能测试例1pct试验，即抗腐蚀实验10个按照实施例2制造的抗腐蚀稀土永磁体和10个按照实施例3制造的稀土永磁体体系，在高压锅测试中于130℃、100％空气湿度和2.7bar的气压下进行腐蚀测试。本发明的实施例1和实施例2的样品，在7天(168小时)测试时间后，没有发现锈点也没有观察到油悬浮组合物起层。对比例1在35小时测试时间后，发现锈点也没有观察到油悬浮组合物起层。实验性能测试例2盐雾试验10个按照实施例2制造的抗腐蚀稀土永磁体和10个按照实施例3制造的稀土永磁体体系，进行根据din50021的喷盐测试。本发明的实施例1和实施例2的样品，在240小时的测试时间之后没有在稀土永磁体块上发现生锈的现象。对比例1在55小时测试时间后，发现锈点也没有观察到油悬浮组合物起层。实施例2中，在镀膜工序中高压离子清洗工序：真空室抽真空高于e-4pa数量级，充氩气，工作气压0.01～1pa，氢爆微粉放置在震动床上震动，启动阳极层线性离子源，放电电压100～3000v，离子轰击震动的氢爆微粉5～10分钟。料筐是绝缘的，也可以接负压-50～-200v。实施例中，镀膜工艺配置：合理的工艺配置包括单、双磁控阴极配置(包括平面、圆柱旋转磁控阴极配置)，多弧阴极配置，阳极层线性离子源、加热装置和真空泵等。不同镀膜工艺配置导致生产速率、离子能量等变化，对镀膜产品性能有重要影响。真空室抽真空高于e-4pa数量级，回充氩气，工作气压3e-1pa，磁控溅射沉积和电弧蒸发沉积分别单独工作或单独交替工作或同时工作；磁控溅射沉积和电弧蒸发沉积分别与离子轰击单独工作或单独交替工作。实施例中，镀膜工艺装料：震动床的结构对氢爆微粉镀膜质量有较大影响，需要控制根据需要震动床的震动频率。实施例中，真空镀膜工序后或者有热处理工序，热处理温度100-900℃。通过实施例和对比例的比较进一步说明，采用本发明的技术明显提高永磁器件耐腐蚀性能，是非常有发展的工艺和设备技术。伺服电机运营时，功率范围为0.05～6kw，伺服电机内部的转子是永磁器件，是核心组件之一，通过提高永磁器件的防腐蚀性能，能有效地防止腐蚀生锈，延长伺服电机使用寿命。以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页1 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