CN106653264A - 一种钐钴基复合磁性材料制备方法及钐钴基复合磁性材料 - Google Patents

一种钐钴基复合磁性材料制备方法及钐钴基复合磁性材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开的钐钴基复合磁性材料制备方法及钐钴基复合磁性材料,其中制备方法包括如下步骤:1)、合金基体的原料进行熔炼、浇铸得到至少一种铸锭;2)、氢破,对应铸锭得到至少一种氢破粉;3)、气流磨,包括将一个部分的氢破粉中添加外加稀土氧化物再进行气流磨;4)、磁粉混合;5)、取向成型、冷等静压、热处理得到钐钴基复合磁性材料。本发明方法通过外加稀土氧化物增加第二相氧化物的数量以提高稀土钴基材料的力学性能和降低原料成本,同时通过调整成分和制备工艺极大减弱了稀土氧化物增多带来的磁性能的恶化。

Description

一种钐钴基复合磁性材料制备方法及钐钴基复合磁性材料
技术领域
本发明涉及一种稀土钐钴永磁材料制备方法及由该方法得到的永磁材料,特别是一种钐钴基复合磁性材料制备方法及由该方法得到的钐钴基复合磁性材料。
背景技术
近年来,功能材料的不断发展有力地促进了人类社会的社会进步,永磁材料是功能材料中的一种,由于其具有能量转化功能和各种磁物理效应,目前已经广泛用于当今信息社会。稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料,它比磁钢的磁性能高100多倍,比铁氧体、铝镍钴性能优越得多。由于稀土永磁材料的使用,不仅促进了永磁器件向小型化发展,提高了产品的性能,而且促使某些特殊器件的产生,所以稀土永磁材料一出现,立即引起各国的极大重视,发展极为迅速。稀土永磁材料按成分可主要分为:1.稀土钴永磁材料,包括稀土钴(1-5型)永磁材料SmCo5和稀土钴(2-17型)永磁材料Sm2Co17两大类;2.稀土钕永磁材料,NdFeB永磁材料;3.稀土铁氮(RE-Fe-N系)或稀土铁碳(RE-Fe-C系)永磁材料。稀土钴基材料是一种优异的高温永磁材料,由于其居里温度高(700℃~900℃),矫顽力高(>25kOe),温度稳定性好,因此稀土钴基材料在高温和高稳定性领域有着不可替代的作用,目前仍广泛应用于轨道交通、军事和航空航天等领域。
钐钴永磁体出现于20世纪60年代,依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17,分别为笫一代和笫二代稀土永磁材料,其具有较高的磁能积和可靠的矫顽力,虽然由于其原料是储量稀少的钐和战略金属钴,原料稀缺、价格昂贵而使其发展受到限制,随着钕铁硼材料的发展,其应用领域逐渐减少,但由于钐钴永磁体在稀土永磁系列中表现出良好的温度特性。与钕铁硼相比,钐钴更适合工作在高温环境中,因此在军工技术等高温严苛环境中仍然应用广泛。
钐钴磁体的磁性能与磁粉的组织和粒度密切相关。对于各向异性永磁体来说,磁体中的磁晶都按照易磁化轴的方向排列,磁体的各向异性强,磁性能好;另外永磁合金由于晶粒的尺寸效应具有较高的矫顽力,制备晶粒尺寸较小的永磁合金,从而提高矫顽力也是钐钴永磁材料的发展方向之一,对于硬磁材料来说,得到高剩余磁化强度的重要条件是磁晶的各向异性强。
现在众所周知的,虽然稀土钴基材料的高温磁性能和温度稳定性明显优于钕铁硼材料,但稀土钴基材料的力学性能较低,表现为易碎,易缺角和掉渣,严重影响机加工性能和使用性能,降低了生产成品率和限制了其使用范围。钐钴磁体在沿磁化方向和垂直于磁化方向的力学性能不一样,表现出明显的力学各向异性,一般而言,垂直于磁化方向的力学性能明显低于沿磁化方向,因此,提高钐钴磁体垂直于磁化方向上的力学性能是解决这一问题的有效途径。稀土钴基材料由于其本身特殊的晶体结构,材料表现为易脆性,类似陶瓷材料,仅通过改善热处理工艺很难改善其力学性能。另外,本领域中技术人员,普遍认为过多的稀土氧化物会极大的恶化稀土钴基材料的磁性能,因此在实际制备稀土钴基材料时,会严格控氧,稀土钴基材料的氧含量一般在1000ppm~3500ppm。
发明内容
为解决上述问题,本发明公开了一种钐钴基复合磁性材料制备方法及由该方法得到的钐钴基复合磁性材料,在制备稀土钴基材料时,材料中稀土元素包括由合金中元素氧化而产生的内生稀土氧化物,并且稀土由于氧化而引入的氧含量在5000ppm以内。同时通过外加稀土氧化物以增加第二相氧化物的数量以提高稀土钴基材料的力学性能,同时通过调整成分和制备工艺极大减弱了稀土氧化物增多带来的磁性能的恶化。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料制备方法,包括如下步骤:1)、合金基体的原料进行熔炼、浇铸得到至少一种铸锭;2)、氢破,对应铸锭得到至少一种氢破粉(如进一步限定后,则例如下述氢破粉A和氢破粉B);3)、气流磨,包括将一个部分的氢破粉(进一步限定后,则例如下述氢破粉A)中添加外加稀土氧化物再进行气流磨;4)、磁粉混合;5)、取向成型、冷等静压、热处理得到钐钴基复合磁性材料。而本方案中的另一部分的氢破粉(进一步限定后,则例如下述氢破粉B)不添加外加稀土氧化物直接进行气流磨,本步骤视实际操作的有无而进行选择。制备和混合添加氢破粉B的目的是为了使磁体易烧结致密,从而获得较高的力学性能。全文中外加稀土氧化物区别于内生稀土氧化物,由于工艺过程中在基体体系以外主动添加。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料制备方法的一种改进,步骤5)中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1100℃~1250℃热处理1小时~6小时,再按0.1℃/min~4℃/min的冷却速度降至800℃~1200℃保温0小时~5小时并风冷到室温。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料制备方法的一种改进,步骤5)中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1100℃~1250℃热处理1小时~6小时,再按0.1℃/min~4℃/min的冷却速度降至800℃~1200℃保温0小时~15小时并风冷到室温,再于750℃~900℃下保温5小时~40小时,再按0.1℃/min~4℃/min的冷却速度慢冷至350℃~600℃并保温0小时~10小时,再风冷至室温。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料制备方法的一种改进,步骤1)中得到的铸锭包括主合金铸锭A和辅合金铸锭B,其中主合金铸锭A的化学原子计量式为(SmR1)(CoM1)z,其中R1为Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一种或几种,M1为Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W和Sn中的一种或多种,z在4.0~9.0之间;辅合金铸锭B的化学原子计量式为(SmR2)(CoM2)y,其中R2为Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一种或几种,M2为Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W和Sn中的一种或多种,y在0.3~1之间。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料制备方法的一种改进,主合金铸锭A和辅合金铸锭B分别通过步骤2)的氢破得到氢破粉A和氢破粉B,其中氢破粉A和氢破粉B中至少一种的平均粒径为10微米~500微米。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料制备方法的一种改进,步骤2)氢破工艺为铸锭在吸氢温度为10℃~180℃,氢压为0.2MPa~0.5MPa的条件下吸氢2小时~5小时,然后在200℃~600℃真空脱氢2小时~5小时进行。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料制备方法的一种改进,步骤3)中,氢破粉A还与适量外加稀土氧化物混合搅拌后进行气流磨为磁粉D。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料制备方法的一种改进,磁粉D的平均粒径为2-6微米。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料制备方法的一种改进,步骤3)中,氢破粉B进行气流磨,得到平均粒径为2微米~6微米的磁粉B。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料制备方法的一种改进,在步骤4)中,磁粉混合为将锡粉和/或磁粉B与磁粉D共混3-6小时得到磁粉F(磁粉F依次进行取向成型、冷等静压、热处理得到钐钴基复合磁性材料)。作为一种优选,在步骤4)中,当锡粉、磁粉B与磁粉D三者共存时,以钐钴基复合磁性材料总原料的质量分数计,锡粉添加量为0wt%~10wt,磁粉B的添加量为0wt%~10wt%,并且两者总的添加量为0wt%~10wt。具体的可以为如下任一的情形,以下情形中质量分数均为以其方案中钐钴基复合磁性材料总原料的质量分数:当步骤⑶中氢破粉A与适量外加稀土氧化物混合搅拌后进行气流磨为磁粉D时,若其外加稀土氧化物添加量低于10wt%,则锡粉和磁粉B的添加量为0;当步骤⑶中氢破粉A与适量外加稀土氧化物混合搅拌后进行气流磨为磁粉D时,若其外加稀土氧化物添加量大于或者等于10wt%时,由于钐钴基复合磁性材料难以烧结致密,需添加低熔点的液相粉,即磁粉B和锡粉,以助烧结致密,在满足烧结致密的前提下,磁粉B和锡粉的添加量应尽可能少(为达到这一目的,则优选地,锡粉添加量为0wt%~10wt,磁粉B的添加量为0wt%~10wt%,两者总的添加量为0wt%~10wt;更优选的,锡粉添加量为0wt%~5wt,磁粉B的添加量为0wt%~5wt%,两者总的添加量为0wt%~5wt%)。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料,钐钴基复合磁性材料的主要原料组成包括质量分数为40wt%-98.55wt%的基体和余量的外加稀土氧化物,基体为钐钴基复合材料,钐钴基复合磁性材料中的稀土氧化物包括由钐钴基复合材料中稀土元素经氧化而成的内生稀土氧化物和外加稀土氧化物。本方案中通过将钐钴基复合磁性材料中稀土氧化物分为内生稀土氧化物和外加稀土氧化物,可以克服现有技术中控制氧含量而避免磁性恶化的问题,从而有效提高力学性能。但是本发明的技术人员在研究该技术的同时,还发现当稀土氧化物总量过高而超出本发明限定的上限时则会不利于烧结致密,而对力学性能的提升作用不明显,甚至会影响其力学性能。优选的,外加稀土氧化物为1wt%~30wt%。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料的一种改进,在钐钴基复合材料中,稀土氧化物中还含有占稀土氧化物总质量0.1wt%-10wt%的Co元素。本方案中,实施时,其稀土氧化物原料中不含有Co元素,本处的含量限定是产品由于Co元素扩散而渗透形成的。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料的一种改进,基体还包括Sn,其中Sn在基体中添加量为0wt%-10wt%(占基体的质量分数)。本方案中通过添加适量的锡粉,可以改善原料烧结致密性,低熔点的锡粉和磁粉B的主要作用一样,都是使磁体烧结致密,从而有利于获得较高的力学性能。优选的,Sn在基体中添加量为0wt%~5wt(占基体的质量分数)。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料的一种改进,钐钴基复合磁性材料的原料锡粉的平均粒径为3微米~400微米。优选的,锡粉的平均粒径为3微米~100微米,从而显著地改善其结合能力。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料的一种改进,内生稀土氧化物在钐钴基复合磁性材料中含量为0wt~3wt%。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料的一种改进,钐钴基复合磁性材料中由稀土氧化物而引入的总氧含量为3000ppm~50000ppm;优选的,总氧含量为8000ppm-50000ppm。
本发明公开的钐钴基复合磁性材料的一种改进,钐钴基复合磁性材料中由内生稀土氧化物而引入的氧含量为0ppm~5000ppm,其余为由外加稀土氧化物引入。
与现有技术相比较,本发明方案具有以下优点:
第一,本发明引入了较多的稀土氧化物,相比于市售的同牌号磁体和未添加稀土氧化物磁体,明显提高了钐钴基复合磁性材料的力学性能。
第二,本发明通过在材料中共同引入内生稀土氧化物和外加稀土氧化物,以引入低成本的稀土氧化物,通过调控稀土氧化物的含量调控稀土钴基材料的剩磁从而制备各种牌号的磁体,并通过优化微观结构和成分,提高磁体的矫顽力;相比于市售的同牌号磁体,可极大降低磁体的原料成本,原料成本可节约5%~30%,添加量越大,原料成本越低。
第三,市售的稀土氧化物都为粉末状,粉末平均粒径为几个微米,在本发明中,稀土氧化物在气流磨过程中可以起到润滑剂的作用,通过与氢破粉混合并进行气流磨,可以明显提高气流磨的制粉效率,出粉速度可提高30%-60%,可降低制备成本。
第四,克服现有技术中严格控制稀土钴基材料的氧含量一般在1000ppm~3500ppm的现有论断,在形成内生稀土氧化物的同时,通过外加稀土氧化物增加第二相氧化物的数量以提高稀土钴基材料的力学性能和降低成本,同时通过调整成分和制备工艺极大减弱了稀土氧化物增多带来的磁性能的恶化。
本发明提供的稀土钴基材料力学性能较为优异且价格低廉,制备过程易于操作和产业化。
附图说明
图1为实施例2钐钴基复合磁性材料的微观结构照片;
图2为实施例2钐钴基复合磁性材料的X射线衍射图;
图3为对比例2钐钴基复合磁性材料的微观结构图;
图4为对比例2钐钴基复合磁性材料的X射线衍射图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式及附图,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
制备实施例
本实施例中钐钴基复合磁性材料制备方法,包括如下步骤:1)、合金基体的原料进行熔炼、浇铸得到至少一种铸锭(如进一步限定后,则例如下述主合金铸锭A和辅合金铸锭B);2)、氢破,对应铸锭得到至少一种氢破粉(如进一步限定后,则例如下述氢破粉A和氢破粉B);3)、气流磨,包括将一个部分的氢破粉(进一步限定后,则例如下述氢破粉A)中添加外加稀土氧化物再进行气流磨;4)、磁粉混合;5)、取向成型、冷等静压、热处理得到钐钴基复合磁性材料。
包括而不限于如下所列的热处理示例均满足本申请钐钴基复合磁性材料制备方法而非作为对本申请范围的限定。
制备实施例的热处理示例1
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1100℃热处理4.5小时,再按0.4℃/min的冷却速度降至930℃保温13小时并风冷到室温,再于760℃下保温5小时,再按0.8℃/min的冷却速度慢冷至310℃并保温3小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例2
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1150℃热处理5.5小时,再按4℃/min的冷却速度降至950℃保温5小时并风冷到室温,再于820℃下保温40小时,再按2.4℃/min的冷却速度慢冷至500℃并保温2小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例3
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1200℃热处理3.5小时,再按3℃/min的冷却速度降至1050℃保温15小时并风冷到室温,再于780℃下保温20小时,再按3.1℃/min的冷却速度慢冷至400℃并保温1小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例4
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1250℃热处理1.6小时,再按2℃/min的冷却速度降至1150℃保温0小时并风冷到室温,再于880℃下保温30小时,再按0.5℃/min的冷却速度慢冷至350℃并保温4小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例5
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1180℃热处理6小时,再按1℃/min的冷却速度降至850℃保温3小时并风冷到室温,再于830℃下保温10小时,再按1℃/min的冷却速度慢冷至600℃并保温7小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例6
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1175℃热处理5小时,再按0.1℃/min的冷却速度降至900℃保温7小时并风冷到室温,再于770℃下保温17小时,再按2℃/min的冷却速度慢冷至550℃并保温9小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例7
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1240℃热处理4小时,再按0.8℃/min的冷却速度降至800℃保温13小时并风冷到室温,再于850℃下保温28小时,再按3℃/min的冷却速度慢冷至450℃并保温8小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例8
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1225℃热处理3小时,再按0.3℃/min的冷却速度降至1100℃保温6小时并风冷到室温,再于900℃下保温37小时,再按4℃/min的冷却速度慢冷至380℃并保温6小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例9
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1210℃热处理2小时,再按1.4℃/min的冷却速度降至1200℃保温4小时并风冷到室温,再于750℃下保温11小时,再按0.1℃/min的冷却速度慢冷至560℃并保温0小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例10
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1220℃热处理1小时,再按3.7℃/min的冷却速度降至1000℃保温12小时并风冷到室温,再于800℃下保温38小时,再按2.5℃/min的冷却速度慢冷至430℃并保温10小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例11
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1100℃热处理4.5小时,再按0.4℃/min的冷却速度降至930℃保温13小时并风冷到室温,再于760℃下保温5小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例12
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1150℃热处理5.5小时,再按4℃/min的冷却速度降至950℃保温5小时并风冷到室温,再于820℃下保温40小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例13
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1200℃热处理3.5小时,再按3℃/min的冷却速度降至1050℃保温15小时并风冷到室温,再于780℃下保温20小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例14
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1250℃热处理1.6小时,再按2℃/min的冷却速度降至1150℃保温0小时并风冷到室温,再于880℃下保温30小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例15
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1180℃热处理6小时,再按1℃/min的冷却速度降至850℃保温3小时并风冷到室温,再于830℃下保温10小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例16
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1175℃热处理5小时,再按0.1℃/min的冷却速度降至900℃保温7小时并风冷到室温,再于770℃下保温17小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例17
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1240℃热处理4小时,再按0.8℃/min的冷却速度降至800℃保温13小时并风冷到室温,再于850℃下再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例18
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1225℃热处理3小时,再按0.3℃/min的冷却速度降至1100℃保温6小时并风冷到室温,再于900℃下保温37小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例19
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1210℃热处理2小时,再按1.4℃/min的冷却速度降至1200℃保温4小时并风冷到室温,再于750℃下保温11小时,再风冷至室温。
制备实施例的热处理示例20
本实施例中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1220℃热处理1小时,再按3.7℃/min的冷却速度降至1000℃保温12小时并风冷到室温,再于800℃下保温38小时,再风冷至室温。
相区别的,包括而不限于上述制备实施例所列的方案中,步骤1)中得到的铸锭包括主合金铸锭A和辅合金铸锭B,其中主合金铸锭A的化学原子计量式为(SmR1)(CoM1)z,其中R1为Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一种或几种,M1为Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W和Sn中的一种或多种,z在4.0~9.0之间;辅合金铸锭B的化学原子计量式为(SmR2)(CoM2)y,其中R2为Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一种或几种,M2为Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W和Sn中的一种或多种,y在0.3~1之间。
相区别的,包括而不限于上述制备实施例所列的方案中,步骤1)中得到的铸锭包括主合金铸锭A和辅合金铸锭B,其中主合金铸锭A的化学原子计量式为(SmR1)(CoM1)z,其中R1为Y(R1还可以为包括而不限于如下任一:La;Ce;Pr;Nd;Eu;Gd;Tb;Dy;Ho;Er;Tm;Yb;Lu;Y、La;Ce、Pr;Nd、Eu;Gd、Tb;Dy、Ho;Er、Tm;Yb、Lu;Y、La、Ce;Pr、Nd、Eu;Gd、Tb、Dy;Ho、Er、Tm;Yb、Lu、Y;Y、La、Ce、Pr;Nd、Eu、Gd、Tb;Dy、Ho、Er、Tm;Nd、Eu、Yb、Lu;Y、La、Ce、Pr、Nd;Eu、Gd、Tb、Dy、Ho;Er、Tm、Yb、Lu、La;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu;Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm;Yb、Lu、Dy、Ho、Er、Tm;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd;Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb;Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ce、Pr;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy;Pr、Nd、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu;Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu;Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu),M1为Fe(M1还可以为包括而不限于如下任一:Cu;Zr;Mn;Ni;Ti;V;Cr;Zn;Nb;Mo;Hf;W;Sn;Fe、Cu;Zr、Mn;Ni、Ti;V、Cr;Zn、Nb;Mo、Hf;W、Sn;Fe、Cu、Zr;Mn、Ni、Ti;V、Cr、Zn;Nb、Mo、Hf;W、Sn、Fe;Fe、Cu、Zr、Mn;Ni、Ti、V、Cr;Zn、Nb、Mo、Hf;W、Sn、Fe、Cu;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni;Ti、V、Cr、Zn、Nb;Ni、Mo、Hf、W、Sn;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti;V、Cr、Zn、Hf、W、Sn;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V;Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W、Sn;V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W、Sn;Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W、Sn;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo;Fe、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W、Sn;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W、Sn),z值为4.0之间(z值还可以为如下任一:4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9以及4.0~9.0范围内的其它任一值);辅合金铸锭B的化学原子计量式为(SmR2)(CoM2)y,其中R2为Y(R2还可以为包括而不限于如下任一:La;Ce;Pr;Nd;Eu;Gd;Tb;Dy;Ho;Er;Tm;Yb;Lu;Y、La;Ce、Pr;Nd、Eu;Gd、Tb;Dy、Ho;Er、Tm;Yb、Lu;Y、La、Ce;Pr、Nd、Eu;Gd、Tb、Dy;Ho、Er、Tm;Yb、Lu、Y;Y、La、Ce、Pr;Nd、Eu、Gd、Tb;Dy、Ho、Er、Tm;Nd、Eu、Yb、Lu;Y、La、Ce、Pr、Nd;Eu、Gd、Tb、Dy、Ho;Er、Tm、Yb、Lu、La;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu;Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm;Yb、Lu、Dy、Ho、Er、Tm;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd;Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb;Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ce、Pr;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy;Pr、Nd、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu;Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu;Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb;Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu),M2为Fe(M2还可以为包括而不限于如下任一:Cu;Zr;Mn;Ni;Ti;V;Cr;Zn;Nb;Mo;Hf;W;Sn;Fe、Cu;Zr、Mn;Ni、Ti;V、Cr;Zn、Nb;Mo、Hf;W、Sn;Fe、Cu、Zr;Mn、Ni、Ti;V、Cr、Zn;Nb、Mo、Hf;W、Sn、Fe;Fe、Cu、Zr、Mn;Ni、Ti、V、Cr;Zn、Nb、Mo、Hf;W、Sn、Fe、Cu;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni;Ti、V、Cr、Zn、Nb;Ni、Mo、Hf、W、Sn;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti;V、Cr、Zn、Hf、W、Sn;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V;Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W、Sn;V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W、Sn;Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W、Sn;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo;Fe、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W、Sn;Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W、Sn),y为0.3(y还可以为如下任一:0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1以及0.3-1范围内的其它任一值)。
相区别的,包括而不限于上述制备实施例所列的方案中,主合金铸锭A和辅合金铸锭B分别通过步骤2)的氢破得到氢破粉A和氢破粉B,其中氢破粉A和氢破粉B中至少一种的 平均粒径(划线部分指包括如下三种情形的任一满足后续限定:氢破粉A的平均粒径、氢破粉B的平均粒径、氢破粉A的平均粒径和氢破粉B的平均粒径)为10微米(其平均粒径还可以为如下任一:11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、16微米、17微米、18微米、19微米、20微米、21微米、22微米、23微米、24微米、25微米、26微米、27微米、28微米、29微米、30微米、31微米、32微米、33微米、34微米、35微米、36微米、37微米、38微米、39微米、40微米、41微米、42微米、43微米、44微米、45微米、46微米、47微米、48微米、49微米、50微米、51微米、52微米、53微米、54微米、55微米、56微米、57微米、58微米、59微米、60微米、61微米、62微米、63微米、64微米、65微米、66微米、67微米、68微米、69微米、70微米、71微米、72微米、73微米、74微米、75微米、76微米、77微米、78微米、79微米、80微米、81微米、82微米、83微米、84微米、85微米、86微米、87微米、88微米、89微米、90微米、91微米、92微米、93微米、94微米、95微米、96微米、97微米、98微米、99微米、100微米、101微米、102微米、103微米、104微米、105微米、106微米、107微米、108微米、109微米、110微米、111微米、112微米、113微米、114微米、115微米、116微米、117微米、118微米、119微米、120微米、121微米、122微米、123微米、124微米、125微米、126微米、127微米、128微米、129微米、130微米、131微米、132微米、133微米、134微米、135微米、136微米、137微米、138微米、139微米、140微米、141微米、142微米、143微米、144微米、145微米、146微米、147微米、148微米、149微米、150微米、151微米、152微米、153微米、154微米、155微米、156微米、157微米、158微米、159微米、160微米、161微米、162微米、163微米、164微米、165微米、166微米、167微米、168微米、169微米、170微米、171微米、172微米、173微米、174微米、175微米、176微米、177微米、178微米、179微米、180微米、181微米、182微米、183微米、184微米、185微米、186微米、187微米、188微米、189微米、190微米、191微米、192微米、193微米、194微米、195微米、196微米、197微米、198微米、199微米、200微米、201微米、202微米、203微米、204微米、205微米、206微米、207微米、208微米、209微米、210微米、211微米、212微米、213微米、214微米、215微米、216微米、217微米、218微米、219微米、220微米、221微米、222微米、223微米、224微米、225微米、226微米、227微米、228微米、229微米、230微米、231微米、232微米、233微米、234微米、235微米、236微米、237微米、238微米、239微米、240微米、241微米、242微米、243微米、244微米、245微米、246微米、247微米、248微米、249微米、250微米、251微米、252微米、253微米、254微米、255微米、256微米、257微米、258微米、259微米、260微米、261微米、262微米、263微米、264微米、265微米、266微米、267微米、268微米、269微米、270微米、271微米、272微米、273微米、274微米、275微米、276微米、277微米、278微米、279微米、280微米、281微米、282微米、283微米、284微米、285微米、286微米、287微米、288微米、289微米、290微米、291微米、292微米、293微米、294微米、295微米、296微米、297微米、298微米、299微米、300微米、301微米、302微米、303微米、304微米、305微米、306微米、307微米、308微米、309微米、310微米、311微米、312微米、313微米、314微米、315微米、316微米、317微米、318微米、319微米、320微米、321微米、322微米、323微米、324微米、325微米、326微米、327微米、328微米、329微米、330微米、331微米、332微米、333微米、334微米、335微米、336微米、337微米、338微米、339微米、340微米、341微米、342微米、343微米、344微米、345微米、346微米、347微米、348微米、349微米、350微米、351微米、352微米、353微米、354微米、355微米、356微米、357微米、358微米、359微米、360微米、361微米、362微米、363微米、364微米、365微米、366微米、367微米、368微米、369微米、370微米、371微米、372微米、373微米、374微米、375微米、376微米、377微米、378微米、379微米、380微米、381微米、382微米、383微米、384微米、385微米、386微米、387微米、388微米、389微米、390微米、391微米、392微米、393微米、394微米、395微米、396微米、397微米、398微米、399微米、400微米、401微米、402微米、403微米、404微米、405微米、406微米、407微米、408微米、409微米、410微米、411微米、412微米、413微米、414微米、415微米、416微米、417微米、418微米、419微米、420微米、421微米、422微米、423微米、424微米、425微米、426微米、427微米、428微米、429微米、430微米、431微米、432微米、433微米、434微米、435微米、436微米、437微米、438微米、439微米、440微米、441微米、442微米、443微米、444微米、445微米、446微米、447微米、448微米、449微米、450微米、451微米、452微米、453微米、454微米、455微米、456微米、457微米、458微米、459微米、460微米、461微米、462微米、463微米、464微米、465微米、466微米、467微米、468微米、469微米、470微米、471微米、472微米、473微米、474微米、475微米、476微米、477微米、478微米、479微米、480微米、481微米、482微米、483微米、484微米、485微米、486微米、487微米、488微米、489微米、490微米、491微米、492微米、493微米、494微米、495微米、496微米、497微米、498微米、499微米、500微米以及10微米~500微米范围内的其它任一值)。
相区别的,包括而不限于上述制备实施例所列的方案中,步骤2)氢破工艺为铸锭在吸氢温度为10℃(吸氢温度还可以为如下任一:20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃以及10℃~180℃的其它任一值),氢压为0.2MPa(氢压还可以为如下任一:0.21MPa、0.22MPa、0.23MPa、0.24MPa、0.25MPa、0.26MPa、0.27MPa、0.28MPa、0.29MPa、0.30MPa、0.31MPa、0.32MPa、0.33MPa、0.34MPa、0.35MPa、0.36MPa、0.37MPa、0.38MPa、0.39MPa、0.40MPa、0.41MPa、0.42MPa、0.43MPa、0.44MPa、0.45MPa、0.46MPa、0.47MPa、0.48MPa、0.49MPa、0.50MPa以及0.2MPa~0.5MPa的其它任一值)的条件下吸氢2小时(吸氢时间还可以为如下任一:2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5以及2小时~5小时范围内的其它任一值),然后在200℃温度下(脱氢温度还可以为如下任一:201℃、202℃、203℃、204℃、205℃、206℃、207℃、208℃、209℃、210℃、211℃、212℃、213℃、214℃、215℃、216℃、217℃、218℃、219℃、220℃、221℃、222℃、223℃、224℃、225℃、226℃、227℃、228℃、229℃、230℃、231℃、232℃、233℃、234℃、235℃、236℃、237℃、238℃、239℃、240℃、241℃、242℃、243℃、244℃、245℃、246℃、247℃、248℃、249℃、250℃、251℃、252℃、253℃、254℃、255℃、256℃、257℃、258℃、259℃、260℃、261℃、262℃、263℃、264℃、265℃、266℃、267℃、268℃、269℃、270℃、271℃、272℃、273℃、274℃、275℃、276℃、277℃、278℃、279℃、280℃、281℃、282℃、283℃、284℃、285℃、286℃、287℃、288℃、289℃、290℃、291℃、292℃、293℃、294℃、295℃、296℃、297℃、298℃、299℃、300℃、301℃、302℃、303℃、304℃、305℃、306℃、307℃、308℃、309℃、310℃、311℃、312℃、313℃、314℃、315℃、316℃、317℃、318℃、319℃、320℃、321℃、322℃、323℃、324℃、325℃、326℃、327℃、328℃、329℃、330℃、331℃、332℃、333℃、334℃、335℃、336℃、337℃、338℃、339℃、340℃、341℃、342℃、343℃、344℃、345℃、346℃、347℃、348℃、349℃、350℃、351℃、352℃、353℃、354℃、355℃、356℃、357℃、358℃、359℃、360℃、361℃、362℃、363℃、364℃、365℃、366℃、367℃、368℃、369℃、370℃、371℃、372℃、373℃、374℃、375℃、376℃、377℃、378℃、379℃、380℃、381℃、382℃、383℃、384℃、385℃、386℃、387℃、388℃、389℃、390℃、391℃、392℃、393℃、394℃、395℃、396℃、397℃、398℃、399℃、400℃、401℃、402℃、403℃、404℃、405℃、406℃、407℃、408℃、409℃、410℃、411℃、412℃、413℃、414℃、415℃、416℃、417℃、418℃、419℃、420℃、421℃、422℃、423℃、424℃、425℃、426℃、427℃、428℃、429℃、430℃、431℃、432℃、433℃、434℃、435℃、436℃、437℃、438℃、439℃、440℃、441℃、442℃、443℃、444℃、445℃、446℃、447℃、448℃、449℃、450℃、451℃、452℃、453℃、454℃、455℃、456℃、457℃、458℃、459℃、460℃、461℃、462℃、463℃、464℃、465℃、466℃、467℃、468℃、469℃、470℃、471℃、472℃、473℃、474℃、475℃、476℃、477℃、478℃、479℃、480℃、481℃、482℃、483℃、484℃、485℃、486℃、487℃、488℃、489℃、490℃、491℃、492℃、493℃、494℃、495℃、496℃、497℃、498℃、499℃、500℃、501℃、502℃、503℃、504℃、505℃、506℃、507℃、508℃、509℃、510℃、511℃、512℃、513℃、514℃、515℃、516℃、517℃、518℃、519℃、520℃、521℃、522℃、523℃、524℃、525℃、526℃、527℃、528℃、529℃、530℃、531℃、532℃、533℃、534℃、535℃、536℃、537℃、538℃、539℃、540℃、541℃、542℃、543℃、544℃、545℃、546℃、547℃、548℃、549℃、550℃、551℃、552℃、553℃、554℃、555℃、556℃、557℃、558℃、559℃、560℃、561℃、562℃、563℃、564℃、565℃、566℃、567℃、568℃、569℃、570℃、571℃、572℃、573℃、574℃、575℃、576℃、577℃、578℃、579℃、580℃、581℃、582℃、583℃、584℃、585℃、586℃、587℃、588℃、589℃、590℃、591℃、592℃、593℃、594℃、595℃、596℃、597℃、598℃、599℃、600℃以及200℃~600℃范围内的其它任一值)真空脱氢2小时(脱氢时间还可以为如下任一:2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5以及2小时~5小时范围内的其它任一值)进行。
相区别的,包括而不限于上述制备实施例所列的方案中,步骤3)中,氢破粉A还与适量外加稀土氧化物混合搅拌后进行气流磨为磁粉D。
相区别的,包括而不限于上述制备实施例所列的方案中,磁粉D的平均粒径为2微米(平均粒径还可以为如下任一:2.1微米、2.2微米、2.3微米、2.4微米、2.5微米、2.6微米、2.7微米、2.8微米、2.9微米、3.0微米、3.1微米、3.2微米、3.3微米、3.4微米、3.5微米、3.6微米、3.7微米、3.8微米、3.9微米、4.0微米、4.1微米、4.2微米、4.3微米、4.4微米、4.5微米、4.6微米、4.7微米、4.8微米、4.9微米、5.0微米、5.1微米、5.2微米、5.3微米、5.4微米、5.5微米、5.6微米、5.7微米、5.8微米、5.9微米、6微米以及2-6微米范围内的其它任一值)。
相区别的,包括而不限于上述制备实施例所列的方案中,步骤3)中,氢破粉B进行气流磨,得到平均粒径为2微米(平均粒径还可以为如下任一:2.1微米、2.2微米、2.3微米、2.4微米、2.5微米、2.6微米、2.7微米、2.8微米、2.9微米、3.0微米、3.1微米、3.2微米、3.3微米、3.4微米、3.5微米、3.6微米、3.7微米、3.8微米、3.9微米、4.0微米、4.1微米、4.2微米、4.3微米、4.4微米、4.5微米、4.6微米、4.7微米、4.8微米、4.9微米、5.0微米、5.1微米、5.2微米、5.3微米、5.4微米、5.5微米、5.6微米、5.7微米、5.8微米、5.9微米、6微米以及2-6微米范围内的其它任一值)的磁粉B。
相区别的,包括而不限于上述制备实施例所列的方案中,磁粉混合为将锡粉和/或 磁粉B与磁粉D共混(划线部分技术方案为如下任一:锡粉与磁粉D共混;磁粉B与磁粉D共混;锡粉和磁粉B共同与磁粉D共混)3小时(共混时间还可以为如下任一:3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6以及3小时~6小时范围内的其它任一值)得到磁粉F。磁粉F在后续工艺中依次进行取向成型、冷等静压、热处理得到钐钴基复合磁性材料。本段技术方案包括而不限于如下的详述(其中,有关添加量的质量分数均为以其方案中钐钴基复合磁性材料总原料的质量分数):当步骤⑶中氢破粉A与适量外加稀土氧化物混合搅拌后进行气流磨为磁粉D时,若其外加稀土氧化物添加量低于10wt%,则锡粉和磁粉B的添加量为0;当步骤⑶中氢破粉A与适量外加稀土氧化物混合搅拌后进行气流磨为磁粉D时,若其外加稀土氧化物添加量大于或者等于10wt%时——即外加稀土氧化物添加量为包括而不限于如下任一:11wt%、12wt%、13wt%、14wt%、15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%、21wt%、22wt%、23wt%、24wt%、25wt%、26wt%、27wt%、28wt%、29wt%、30wt%、31wt%、32wt%、33wt%、34wt%、35wt%、36wt%、37wt%、38wt%、39wt%、40wt%、41wt%、42wt%、43wt%、44wt%、45wt%、46wt%、47wt%、48wt%、49wt%、50wt%、51wt%、52wt%、53wt%、54wt%、55wt%、56wt%、57wt%、58wt%、59wt%、60wt%以及10-60wt%范围内的其它任一值时,由于钐钴基复合磁性材料难以烧结致密,需添加低熔点的液相粉,即磁粉B和锡粉,以助烧结致密,在满足烧结致密的前提下,磁粉B和锡粉的添加量应尽可能少(为达到这一目的,则优选地,锡粉添加量为包括而不限于如下任一:0wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、 0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、 7wt%、8wt%、9wt%、10wt%以及0wt%~10wt范围内的其它任一值,磁粉B的添加量为包括 而不限于如下任一:0wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、 0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、 9wt%、10wt%以及0wt%~10wt范围内的其它任一值,两者总的添加量为包括而不限于如 下任一:0wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、 0.9wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%以及0wt% ~10wt范围内的其它任一值,需要特别说明的是本部分划线内容中,在同一组数据取值中,锡粉以及磁粉B的用量总和的最上限应当不超过10wt%的限定,其实际应用的取值可以为包括而不限于前述有关和值限定的任意值;更优选的,锡粉添加量为包括而不限于如下任 一:0wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、 0.9wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%以及0wt%~5wt范围内的其它任一值,磁粉B的 添加量为为包括而不限于如下任一:0wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、 0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%以及0wt%~5wt范 围内的其它任一值,两者总的添加量为为包括而不限于如下任一:0wt%、0.1wt%、 0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1wt%、2wt%、 3wt%、4wt%、5wt%以及0wt%~5wt范围内的其它任一值,需要特别说明的是本部分划线内容中,在同一组数据取值中,锡粉以及磁粉B的用量总和的最上限应当不超过5wt%的限定,其实际应用的取值可以为包括而不限于前述有关和值限定的任意值。
以下以本发明部分技术方案具体地列举,而进行举例说明本发明方案的优异之处,而非对本发明要求的范围的限定。
表1:本发明实施例1-5中合金铸锭的名义成分。
实施例1:
按表1中所述名义成分配制并熔炼合金铸锭A,将熔炼后的熔液在氩气保护气氛下浇铸至水冷铜模中,得到合金铸锭A。
然后将所述主合金铸锭A于室温下,氢压为0.4MPa的条件下吸氢2小时,然后在400℃下真空脱氢2小时,得到平均粒径为200微米的氢破粉A。
然后将99wt%的氢破粉A与1wt%氧化钐混合,并搅拌3小时得到混合粉末C;
然后将混合粉末C在气流磨下进一步粉化,得到平均粒径为4.0微米的磁粉。
然后将所述磁粉在1.5T的磁场中取向成型,随后在200MPa的压力下进行冷等静压,得到毛坯。
将所述毛坯升温至1200℃烧结3小时,再按4℃/min的冷却速度降至1180℃,保温4小时并风冷到室温,再于850℃下保温20小时,再按1.5℃/min的冷却速度慢冷至400℃并保温3小时,最终得到钐钴基复合磁性材料。
实施例2:
按表1中所述名义成分配制并熔炼合金铸锭A,将熔炼后的熔液在氩气保护气氛下浇铸至水冷铜模中,得到主合金铸锭A。
然后将所述主合金铸锭A于室温下,氢压为0.4MPa的条件下吸氢2小时,然后在400℃下真空脱氢2小时,得到平均粒径为200微米的氢破粉A。
然后将94wt%的氢破粉A与6wt%氧化钐混合,并搅拌3小时得到混合粉末C;
然后将混合粉末C在气流磨下进一步粉化,得到平均粒径为3.5微米的磁粉。
然后将所述磁粉在1.5T的磁场中取向成型,随后在200MPa的压力下进行冷等静压,得到毛坯。
将所述毛坯升温至1210℃烧结3小时,再按4℃/min的冷却速度降至1185℃,保温4小时并风冷到室温,再于850℃下保温20小时,再按1.5℃/min的冷却速度慢冷至400℃并保温3小时,最终得到钐钴基复合磁性材料。
图1为实施例2钐钴基复合磁性材料的微观结构照片,图2为实施例2钐钴基复合磁性材料的X射线衍射图。
实施例3:
按表1中所述名义成分配制熔炼合金铸锭A和合金铸锭B,将熔炼后的熔液在氩气保护气氛下浇铸至水冷铜模中,得到合金铸锭A和合金铸锭B。
然后将所述主合金铸锭A和合金铸锭B于室温下,氢压为0.4MPa的条件下吸氢2小时,然后在400℃下真空脱氢2小时,分别得到平均粒径为200微米的氢破粉A和70微米的氢破粉B。
然后将80wt%的氢破粉A与20wt%氧化钐混合,并搅拌3小时得到混合粉末C;
然后将混合粉末C在气流磨下进一步粉化,得到平均粒径为3.0微米的磁粉D。
然后将氢破粉B在气流磨下进一步粉化,得到平均粒径为3.0微米的磁粉E。
然后将97wt%磁粉D与3wt%磁粉E混合,并搅拌3小时得到最终磁粉F。
然后将所述最终磁粉F在1.5T的磁场中取向成型,随后在200MPa的压力下进行冷等静压,得到毛坯。
将所述毛坯升温至1230℃烧结3小时,再按4℃/min的冷却速度降至1185℃,保温4小时并风冷到室温,再于850℃下保温20小时,再按1.5℃/min的冷却速度慢冷至400℃并保温3小时,最终得到钐钴基复合磁性材料。
实施例4:
实施例4与实施例3的区别在于(划线部分),将96wt%磁粉D、3wt%磁粉E和1wt% 锡粉混合,并搅拌3小时得到最终磁粉F,其余步骤与实施例3相同。
实施例5:
按表1中所述名义成分配制熔炼合金铸锭A,将熔炼后的熔液在氩气保护气氛下浇铸至水冷铜模中,得到合金铸锭A。
然后将所述主合金铸锭A于室温下,氢压为0.4MPa的条件下吸氢2小时,然后在400℃下真空脱氢2小时,得到平均粒径为150微米的氢破粉A。
然后将90wt%的氢破粉A与10wt%氧化钐混合,并搅拌3小时得到混合粉末C;
然后将混合粉末C在气流磨下进一步粉化,得到平均粒径为4.0微米的磁粉。
然后将所述磁粉在1.5T的磁场中取向成型,随后在200MPa的压力下进行冷等静压,得到毛坯。
将所述毛坯升温至1140℃烧结2.5小时,再按0.8℃/min的冷却速度降至830℃,保温1小时并风冷到室温,最终得到钐钴基复合磁性材料。
对比例1:
对比例1与实施例1的区别仅在于,对比例1中未添加氧化钐粉末。
对比例2:
对比例2为市售的2:17系稀土钴基材料,磁能积为28MGOe,其磁能积与实施例2中所述的稀土钴基材料基本相同,图3为对比例2中钐钴基复合磁性材料的微观结构图,图4为对比例2钐钴基复合磁性材料的X射线衍射图。
对比例3:
对比例3与实施例3的区别仅在于,对比例3中未制备和添加富稀土的液相磁粉E。
对比例31与实施例4的区别仅在于,对比例31中未添加富稀土的液相磁粉E和锡粉。
对比例4
对比例4为市售的2:17系稀土钴基材料,磁能积为20MGOe,其磁性能与实施例3中所述的稀土钴基材料基本相同。
对比例5为市售的1:5系稀土钴基材料,磁能积为19MGOe,其磁性能与实施例5中所述的稀土钴基材料基本相同。
将本发明实施例1~5和对比例1~5得到的稀土钴基材料进行磁性能、抗弯强度、抗压强度、氧含量和密度测试,测试结果如表2所示,其中抗弯强度和抗压强度的受力方向均为垂直于磁化方向。
表2
将实施例1与对比例1比较,发现在轻微牺牲磁性能的基础上,添加1wt%的氧化钐明显提高了磁体的力学性能。
将实施例2与对比例2比较,发现与市场同样牌号磁体相比,添加6wt%的氧化钐明显提高了磁体的力学性能,原材料成本可降低约6%;经过附图1-4对比的显微结构图显示,实施例2中磁体比对比例2中磁体含有更多的氧化物(呈白色);X射线衍射图显示,实施例2中磁体的出现了明显的氧化钐衍射峰,而比对比例2中磁体未能观察到明显的氧化钐衍射峰。依此经分析可见,细小均匀的氧化物起到弥散强化的作用,可提高磁体的力学性能。
将实施例3与对比例3比较,发现当氧化钐添加量等于20wt%时,对比例3中磁体很难烧结致密,低密度降低了磁体的剩磁和力学性能;少量添加高稀土含量的液相粉可降低烧结致密温度,使磁体烧结致密,从而在实施例3中获得较高的剩磁和力学性能。
将实施例4与对比例31比较,发现当氧化钐添加量等于20wt%时,对比例3中磁体很难烧结致密,低密度降低了磁体的剩磁和力学性能;少量添加高稀土含量的液相粉和低熔点的锡粉可降低烧结致密温度,使磁体烧结致密,从而在实施例4中获得较高的剩磁和力学性能。
将实施例4与实施例3比较,发现添加少量的低熔点的锡粉,对磁体的磁性能和力学性能基本无影响。
将实施例3或实施例4与对比例4比较,发现与市场同样牌号磁体相比,添加20wt%的氧化钐明显提高了磁体的力学性能,原材料成本可降低约20%。
将实施例5与对比例5比较,发现与市场同样牌号磁体相比,添加10wt%的氧化钐提高了磁体的力学性能,原材料成本可降低约10%。
由此可见,可见本发明提供的钐钴基复合磁性材料力学性能优异,成本低廉。
包括而不限于上述钐钴基复合磁性材料的制备实施例所得到的钐钴基复合磁性材料的实施例为包括而不限于如下钐钴基复合磁性材料实施例所列:
钐钴基复合磁性材料实施例
本实施例的钐钴基复合磁性材料的主要原料组成包括质量分数为40wt%的基体(本方案中基体在原料中含量还可以为如下任一:41wt%、42wt%、43wt%、44wt%、45wt%、46wt%、47wt%、48wt%、49wt%、50wt%、51wt%、52wt%、53wt%、54wt%、55wt%、56wt%、57wt%、58wt%、59wt%、60wt%、61wt%、62wt%、63wt%、64wt%、65wt%、66wt%、67wt%、68wt%、69wt%、70wt%、71wt%、72wt%、73wt%、74wt%、75wt%、76wt%、77wt%、78wt%、79wt%、80wt%、81wt%、82wt%、83wt%、84wt%、85wt%、86wt%、87wt%、88wt%、89wt%、90wt%、91wt%、92wt%、93wt%、94wt%、95wt%、96wt%、97wt%、98wt%、98.55wt%以及40wt%-98.55wt%范围内的其它任一值)和余量的外加稀土氧化物,基体为钐钴基复合材料,钐钴基复合磁性材料中的稀土氧化物包括由钐钴基复合材料中稀土元素经氧化而成的内生稀土氧化物和外加稀土氧化物。
相区别的,包括而不限于上述钐钴基复合磁性材料实施例所列的方案中,还可以包括如下技术方案:外加稀土氧化物为1wt%(外加稀土氧化物在原料中含量还可以为如下任一:2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、14wt%、15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%、21wt%、22wt%、23wt%、24wt%、25wt%、26wt%、27wt%、28wt%、29wt%、30wt%以及1wt%~30wt%范围内的其它任一值)。
相区别的,包括而不限于上述钐钴基复合磁性材料实施例所列的方案中,还可以包括如下技术方案:在钐钴基复合磁性材料,稀土氧化物中含有占稀土氧化物总质量0.1wt%的Co元素(稀土氧化物中Co元素的添加量还可以为占稀土氧化物总质量的百分比还可以为如下任一:0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%以及0.1wt%-10wt%范围内的其它任一值)。
相区别的,包括而不限于上述钐钴基复合磁性材料实施例所列的方案中,基体还包括Sn,其中Sn在基体中添加量为0wt%(即不添加的情形)(占基体的质量分数)(Sn元素的添加量还可以为占基体总质量的百分比还可以为如下任一:0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%以及0.1wt%-10wt%范围内的其它任一值)。
相区别的,包括而不限于上述钐钴基复合磁性材料实施例所列的方案中,钐钴基复合磁性材料的原料锡粉的平均粒径为3微米(本方案中基体在原料中含量还可以为如下任一:4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、16微米、17微米、18微米、19微米、20微米、21微米、22微米、23微米、24微米、25微米、26微米、27微米、28微米、29微米、30微米、31微米、32微米、33微米、34微米、35微米、36微米、37微米、38微米、39微米、40微米、41微米、42微米、43微米、44微米、45微米、46微米、47微米、48微米、49微米、50微米、51微米、52微米、53微米、54微米、55微米、56微米、57微米、58微米、59微米、60微米、61微米、62微米、63微米、64微米、65微米、66微米、67微米、68微米、69微米、70微米、71微米、72微米、73微米、74微米、75微米、76微米、77微米、78微米、79微米、80微米、81微米、82微米、83微米、84微米、85微米、86微米、87微米、88微米、89微米、90微米、91微米、92微米、93微米、94微米、95微米、96微米、97微米、98微米、99微米、100微米、101微米、102微米、103微米、104微米、105微米、106微米、107微米、108微米、109微米、110微米、111微米、112微米、113微米、114微米、115微米、116微米、117微米、118微米、119微米、120微米、121微米、122微米、123微米、124微米、125微米、126微米、127微米、128微米、129微米、130微米、131微米、132微米、133微米、134微米、135微米、136微米、137微米、138微米、139微米、140微米、141微米、142微米、143微米、144微米、145微米、146微米、147微米、148微米、149微米、150微米、151微米、152微米、153微米、154微米、155微米、156微米、157微米、158微米、159微米、160微米、161微米、162微米、163微米、164微米、165微米、166微米、167微米、168微米、169微米、170微米、171微米、172微米、173微米、174微米、175微米、176微米、177微米、178微米、179微米、180微米、181微米、182微米、183微米、184微米、185微米、186微米、187微米、188微米、189微米、190微米、191微米、192微米、193微米、194微米、195微米、196微米、197微米、198微米、199微米、200微米、201微米、202微米、203微米、204微米、205微米、206微米、207微米、208微米、209微米、210微米、211微米、212微米、213微米、214微米、215微米、216微米、217微米、218微米、219微米、220微米、221微米、222微米、223微米、224微米、225微米、226微米、227微米、228微米、229微米、230微米、231微米、232微米、233微米、234微米、235微米、236微米、237微米、238微米、239微米、240微米、241微米、242微米、243微米、244微米、245微米、246微米、247微米、248微米、249微米、250微米、251微米、252微米、253微米、254微米、255微米、256微米、257微米、258微米、259微米、260微米、261微米、262微米、263微米、264微米、265微米、266微米、267微米、268微米、269微米、270微米、271微米、272微米、273微米、274微米、275微米、276微米、277微米、278微米、279微米、280微米、281微米、282微米、283微米、284微米、285微米、286微米、287微米、288微米、289微米、290微米、291微米、292微米、293微米、294微米、295微米、296微米、297微米、298微米、299微米、300微米、301微米、302微米、303微米、304微米、305微米、306微米、307微米、308微米、309微米、310微米、311微米、312微米、313微米、314微米、315微米、316微米、317微米、318微米、319微米、320微米、321微米、322微米、323微米、324微米、325微米、326微米、327微米、328微米、329微米、330微米、331微米、332微米、333微米、334微米、335微米、336微米、337微米、338微米、339微米、340微米、341微米、342微米、343微米、344微米、345微米、346微米、347微米、348微米、349微米、350微米、351微米、352微米、353微米、354微米、355微米、356微米、357微米、358微米、359微米、360微米、361微米、362微米、363微米、364微米、365微米、366微米、367微米、368微米、369微米、370微米、371微米、372微米、373微米、374微米、375微米、376微米、377微米、378微米、379微米、380微米、381微米、382微米、383微米、384微米、385微米、386微米、387微米、388微米、389微米、390微米、391微米、392微米、393微米、394微米、395微米、396微米、397微米、398微米、399微米、400微米以及3微米~400微米范围内的其它任一值)。
相区别的,包括而不限于上述钐钴基复合磁性材料实施例所列的方案中,内生稀土氧化物在钐钴基复合磁性材料中含量为0wt(内生稀土氧化物的添加量还可以为占钐钴基复合磁性材料总质量的百分比还可以为如下任一:0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1wt%、1.1wt%、1.2wt%、1.3wt%、1.4wt%、1.5wt%、1.6wt%、1.7wt%、1.8wt%、1.9wt%、2wt%、2.1wt%、2.2wt%、2.3wt%、2.4wt%、2.5wt%、2.6wt%、2.7wt%、2.8wt%、2.9wt%、3wt%以及0wt%-3wt%范围内的其它任一值)。
相区别的,包括而不限于上述钐钴基复合磁性材料实施例所列的方案中,钐钴基复合磁性材料中由稀土氧化物而引入的氧含量为8000ppm(钐钴基复合磁性材料中由稀土氧化物而引入的氧含量还可以为如下任一:3000ppm、4000ppm、5000ppm、6000ppm、7000ppm、9000ppm、10000ppm、12000ppm、13000ppm、14000ppm、15000ppm、16000ppm、17000ppm、18000ppm、19000ppm、11000ppm、20000ppm、22000ppm、23000ppm、24000ppm、25000ppm、26000ppm、27000ppm、28000ppm、29000ppm、21000ppm、30000ppm、32000ppm、33000ppm、34000ppm、35000ppm、36000ppm、37000ppm、38000ppm、39000ppm、31000ppm、40000ppm、42000ppm、43000ppm、44000ppm、45000ppm、46000ppm、47000ppm、48000ppm、49000ppm、41000ppm、50000ppm以及3000ppm~50000ppm范围内的其它任一值)。
相区别的,包括而不限于上述钐钴基复合磁性材料实施例所列的方案中,钐钴基复合磁性材料中由内生稀土氧化物而引入的氧含量为0ppm(钐钴基复合磁性材料中由内生稀土氧化物而引入的氧含量还可以为如下任一:200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm、100ppm、900ppm、1000ppm、1200ppm、1300ppm、1400ppm、1500ppm、1600ppm、1700ppm、1800ppm、1900ppm、1100ppm、2000ppm、2200ppm、2300ppm、2400ppm、2500ppm、2600ppm、2700ppm、2800ppm、2900ppm、2100ppm、3000ppm、3200ppm、3300ppm、3400ppm、3500ppm、3600ppm、3700ppm、3800ppm、3900ppm、3100ppm、4000ppm、4200ppm、4300ppm、4400ppm、4500ppm、4600ppm、4700ppm、4800ppm、4900ppm、4100ppm、5000ppm以及0ppm~5000ppm范围内的其它任一值),其余为由外加稀土氧化物引入。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案,同样都在本发明要求保护的范围内;同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中,在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案),而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系,其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换,特别声明的除外。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段,还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,包括如下步骤:1)、合金基体的原料进行熔炼、浇铸得到至少一种铸锭;2)、氢破,对应铸锭得到至少一种氢破粉;3)、气流磨,包括将一个部分的氢破粉中添加外加稀土氧化物再进行气流磨;4)、磁粉混合;5)、取向成型、冷等静压、热处理得到钐钴基复合磁性材料。
2.根据权利要求1所述的钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,所述步骤5)中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1100℃~1250℃热处理1小时~6小时,再按0.1℃/min~4℃/min的冷却速度降至800℃~1200℃保温0小时~5小时并风冷到室温。
3.根据权利要求1所述的钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,所述步骤5)中热处理为将冷等静压得到的毛坯升温至1100℃~1250℃热处理1小时~6小时,再按0.1℃/min~4℃/min的冷却速度降至800℃~1200℃保温0小时~15小时并风冷到室温,再于750℃~900℃下保温5小时~40小时,再按0.1℃/min~4℃/min的冷却速度慢冷至350℃~600℃并保温0小时~10小时,再风冷至室温。
4.根据权利要求1所述的钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,所述步骤1)中得到的铸锭包括主合金铸锭A和辅合金铸锭B,其中主合金铸锭A的化学原子计量式为(SmR1)(CoM1)z,其中R1为Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一种或几种,M1为Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W和Sn中的一种或多种,z在4.0~9.0之间;辅合金铸锭B的化学原子计量式为(SmR2)(CoM2)y,其中R2为Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一种或几种,M2为Fe、Cu、Zr、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Zn、Nb、Mo、Hf、W和Sn中的一种或多种,y在0.3~1之间。
5.根据权利要求4所述的钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,步骤2)中所述主合金铸锭A和辅合金铸锭B分别通过氢破工艺得到氢破粉A和氢破粉B,其中氢破粉A和氢破粉B中至少一种的平均粒径为10微米~500微米。
6.根据权利要求5所述的钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,所述步骤2)氢破工艺为铸锭在吸氢温度为10℃~180℃,氢压为0.2MPa~0.5MPa的条件下吸氢2小时~5小时,然后在200℃~600℃真空脱氢2小时~5小时进行。
7.根据权利要求1所述的钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,所述步骤3)中,氢破粉A还与适量外加稀土氧化物混合搅拌后进行气流磨,得到磁粉D。
8.根据权利要求7所述的钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,所述磁粉D的平均粒径为2微米-6微米。
9.根据权利要求1所述的钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,所述步骤3)中,氢破粉B进行气流磨,得到平均粒径为2微米~6微米的磁粉B。
10.根据权利要求1所述的钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,在步骤4)中,磁粉混合为将锡粉和/或磁粉B与磁粉D共混3-6小时得到磁粉F。
11.根据权利要求10所述的钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,在步骤4)中,当锡粉、磁粉B与磁粉D三者共存时,以钐钴基复合磁性材料总原料的质量分数计,锡粉添加量为0wt%~10wt,磁粉B的添加量为0wt%~10wt%,并且两者总的添加量为0wt%~10wt。
12.根据权利要求11所述的钐钴基复合磁性材料制备方法,其特征在于,钐钴基复合磁性材料的原料锡粉的平均粒径为3微米~400微米。
13.一种由权利要求1-12任一所述制备方法得到的钐钴基复合磁性材料,其特征在于,所述钐钴基复合磁性材料的主要原料组成包括质量分数为40wt%-98.55wt%的基体和余量的外加稀土氧化物,所述基体为钐钴基复合材料,所述钐钴基复合磁性材料中的稀土氧化物包括由钐钴基复合材料中稀土元素经氧化而成的内生稀土氧化物和外加稀土氧化物。
14.根据权利要求13所述的钐钴基复合磁性材料,其特征在于,在钐钴基复合磁性材料中,所述稀土氧化物中还含有占稀土氧化物总质量0.1wt%-10wt%的Co元素。
15.根据权利要求13或14所述的钐钴基复合磁性材料,其特征在于,所述基体还包括Sn,其中Sn在基体中添加量为0wt%-10wt%。
16.根据权利要求13所述的钐钴基复合磁性材料,其特征在于,所述内生稀土氧化物在钐钴基复合磁性材料中含量为0wt%~3wt%。
17.根据权利要求13所述的钐钴基复合磁性材料,其特征在于,所述钐钴基复合磁性材料中由稀土氧化物而引入的总氧含量为3000ppm~50000ppm。
18.根据权利要求17所述的钐钴基复合磁性材料,其特征在于,所述钐钴基复合磁性材料中由稀土氧化物而引入的总氧含量为8000ppm~50000ppm。
19.根据权利要求17或18所述的钐钴基复合磁性材料,其特征在于,所述钐钴基复合磁性材料中由内生稀土氧化物而引入的氧含量为0ppm~5000ppm,其余为由外加稀土氧化物引入。
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