CN101456121A - 铁铬钴变形永磁合金材料的冷加工 - Google Patents

Abstract

一种铁铬钴变形永磁合金材料的冷加工，属于冶金金属材料及其加工领域。其中，冷加工热轧带经过修磨进行冷加工成所需要的厚度。由于该合金材料焊接性能差，热轧带只能点焊拼卷进行冷轧，冷轧成品带卷重小。退火工艺：退火后酸洗。酸洗工艺：修磨，经冷轧－退火－冷拔多道次加工成所需要的规格。

Description

铁铬钴变形永磁合金材料的冷加工

技术领域

本发明属于冶金金属材料及金属加工领域。

背景技术

随着机电产业和信息产业的迅速发展，对于产品多样化伴随而来的是对于各种异形的、薄型的、可以采用任意手段进行加工以及其他特殊形状的高性能磁性材料的需求日益旺盛。

现有的Fe-Cr-Co系列变形永磁合金材料，可加工永磁材料或因为磁性能低、或因为价格昂贵，而限制了使用，制约了产业应用。

本发明所要解决的问题在于克服上述缺陷，发明了高性能低钴含量的Fe-Cr-Co变形永磁合金材料，该材料即具有良好的机械性能，又具有高的磁性能，且由于钴的含量低，价格低，代替价格昂贵的不可加工的SmCo系、NdFeB系等，使其广泛的应用于电子工业、航海仪表、汽车仪表、电机工程、计算机、继电器、复印机、防盗报警装置、传感器、高性能指南针、精密仪器仪表等领域。

发明内容

在传统的Fe-Cr-Co变形永磁合金材料基础上，降低钴的含量，在合金元素中添加金属元素，改进合金的工艺性能与磁性能。

研制压力加工工艺，包括锻造、热轧(热穿孔)、冷轧带、冷拔丝、冷拔管等。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：具有高矫顽力、高磁能积，磁性能高于通常使用的铝镍钴，且含钴量低节约原材料，最显著的是加工性能好，可做各种形状的元件，磁性能稳定。可广泛应用精密仪表、磁性定位器、电机等高性能磁性元件。减少原材料的消耗，使我国磁性材料向高端领域的发展，符合国家可持续发展的方针。

具体实施方式

原理

Fe-Cr-Co合金是时效硬化型合金，是根据Spinodal分解理论在Fe-Cr二元合金的基础上加入Co发展起来的，从FeCrCo三元相图中看出，高温(如1300℃)固溶处理得到单一的体心立方结构的α相，快速冷却后形成过饱和固溶体，低温回火时进行分解形成两个体心立方结构的(α₁+α₂)相，α₁相富含Fe-Co，为强磁性相，α₂相富含Fe-Cr，为弱磁性相，两种相交替周期分布，形成调幅结构，由于单畴作用，而获得高的永磁特性。这类合金的过饱和固溶体的分解是各项异性的，即由过饱和固溶体析出的相择优的易磁化方向分布。在过饱和固溶体的分解过程中，施加磁场(或应力)则析出相的分解将同时受到外磁场和易磁化方向的影响，如果沿单晶体易磁化轴施加磁场，析出相将规范的沿这一方向排列。回火时施加磁场即磁场处理使强磁性的α₁相沿磁场方向析出，从而进一步提高了磁性。

性能分析

根据金相分析Fe-Cr-Co中主要有三个相，1300℃以上为体心立方格结构的α相，铁磁性，1300℃以下为面心立方格结构的σ相，σ相硬而脆，对加工极为不利，1000℃以下出现σ相、γ相无磁性，对磁性能不利。因此通过加入合金元素降低固溶温度，改善加工性，提高磁性能。

添加金属元素的影响。

Fe-Cr-15Co合金中主要含量是Fe，逐一加入金属元素，降低固溶温度改善加工性，提高磁性能。需要根据合金元素的作用合理的添加，获得一种既可以改善加工性能，又可提高磁性能的新材料。

确定合金成分

综上所述加入合金元素不仅是改善工艺，更重要的是扩展了组成永磁合金的成分范围，使Cr-Co含量大幅度降低，仍能得到较高的磁性能。一般认为Fe-Cr-Co系合金的磁性能对化学成分十分敏感，根据该合金的磁硬化特点，凡是能在固溶处理后得到单一均匀的α相，过饱和固溶体磁场处理时能进行α→(α₁+α₂)转变，最终形成α₁+α₂两相交替周期分布，(调幅)结构，一般都能获得较高的永磁特性，因此，获得高矫顽力的合金结构应该是个相区，而不会限于几个孤立的成分点，在这个合金系中，选择合理的Cr-Co配比，在降低Cr、Co含量的同时，仍保持高的磁性能，那么σ相的转变将受到抑制，加工性能将会明显改善。

在Fe-Cr-Co合金中加入合金元素有良好的作用，可以降低了固溶温度，改善加工性，扩大了高矫顽力的成分的范围。

加工工艺

冶炼工艺

Fe-Cr-Co永磁合金必须采用真空感应熔炼，真空度≤10-3乇，这是因为要控制氮气含量。

锻造工艺

冶炼后扒皮锻造，该合金的锻造工艺是本发明的关键之三，该合金锻造对加热温度要求较严，入炉温度，加热到一定时保温一段时间(保温时间试炉子及钢锭的大小定)。由于降低了Cr、Co含量，加工性能得到了明显改善。

修磨工艺

锻造后的坯料如果表面有叠层微裂必须修磨否则影响后面的加工。

热轧或热穿孔

热轧温度为入炉温度，加热到预定温度后保温，热轧成厚度为3.5-4.5mm的，宽为150-250mm带，急冷，热轧带盘卷不能太紧，否则淬水时不能淬透；

热轧盘条工艺与热轧带一样，经过高线热轧成Φ5.5mm盘条。

热穿管比热轧盘条或热轧带更困难，坯料加工过程中同时承受压缩、延伸、与扭曲，对材料要求更高，工艺更严格。

穿孔工艺：管坯车成光棒，入炉，随炉升温，保温，穿孔后冷却。

冷加工

热轧带经过修磨进行冷加工成所需要的厚度。由于该合金材料焊接性能差，热轧带只能点焊拼卷进行冷轧，冷轧成品带卷重小。

退火工艺：退火后酸洗。

酸洗工艺：修磨，经冷轧-退火-冷拔多道次加工成所需要的规格。

目前无缝管的规格一般做到壁厚0.4-0.5mm以上，因为太薄了后面做磁性能时管件变形。

固溶处理工艺，将制成的元件加热、保温、冷却。

磁场处理工艺，在磁场强度为预设磁场进行磁场处理，加热至预设温度后保温。

回火工艺，回火温度采用阶梯回火工艺。满足高性能要求。

合金的机械性能，该合金具有良好的机械性能，适合变形加工，机械加工，深冲性能好，合金金相组织。

Claims (1)

1.一种铁铬钴变形永磁合金材料及其冷加工，其中，冷加工热轧带经过修磨进行冷加工成所需要的厚度。由于该合金材料焊接性能差，热轧带只能点焊拼卷进行冷轧，冷轧成品带卷重小。退火工艺：退火后酸洗。酸洗工艺：修磨，经冷轧-退火-冷拔多道次加工成所需要的规格。