CN109326437A - 一种锰铋永磁材料的制备方法 - Google Patents

一种锰铋永磁材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锰铋永磁材料的制备方法，该方法制得的永磁材料具有优异、稳定的永磁性能，并且可以通过简单易行的制备方法获得；本发明还采用采用纳米团簇沉积技术在磁材表面沉积抗氧化覆盖层，制得的磁材抗氧化性好。

Description

一种锰铋永磁材料的制备方法
所属技术领域
本发明涉及磁性材料制造领域，具体涉及一种锰铋永磁材料的制备方法。
背景技术
稀土永磁材料是指稀土金属和过渡族金属形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料。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，它比九十世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍，比铁氧体、铝镍钴性能优越得多，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。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，立即引起极大重视，发展极为迅速。稀土永磁材料已在机械、电子、仪表和医疗等领域获得了广泛应用。
SmCo5稀土永磁材料具有高的磁性能和高居里温度，尤其是工作温度在180-250℃以上时，该磁钢仍然具有高的磁能积、矫顽力和剩磁，因此被广泛应用于航空航天、国防军工、微波器件、通讯、医疗设备、仪器仪表、风力发电、各种磁性传动装置、传感器、磁处理器、高端电机等行业。但由于稀土资源有限性和使用成本(尤其是需要添加重稀土提高性能)的大幅度提高，开发无稀土类高性能永磁材料越来越成为世界各国磁性材料研究的重要方向之一。
低温相(LTP)MnBi合金具有高的磁各向异性(11.6×106erg/cc)、居里温度约为633K，在150K～550K的温度范围内具有正的矫顽力温度系数，因此MnBi合金被认为是具有广泛应用前景的高温永磁材料。MnBi的铁磁性能主要来源于其低温相。MnBi合金在常温下可以形成多个紧密联系的相，如低温相、高温相还有新相等等，这在很大程度上制约了MnBi合金的发展，给制备高纯度低温相含量的MnBi合金带来了极大的困难。
发明内容
本发明提供一种锰铋永磁材料的制备方法，该方法制得的永磁材料具有优异、稳定的永磁性能，并且可以通过简单易行的制备方法获得；本发明还采用采用纳米团簇沉积技术在磁材表面沉积抗氧化覆盖层，制得的磁材抗氧化性好。
为了实现上述目的，实现上述目的，本发明提供了一种锰铋永磁材料的制备方法，该永磁材料主体的成分化学式为Mn100-x-yBixAly，其中x=42-45，y=1-3；
该方法包括如下步骤：
（1）按照上述成分化学式称取各元素进行配料；
（2）将配料置于熔炼炉中，炉内抽真空至少达到5×10-3Pa；然后，通氦气至炉内压力为50-80kPa；升温至1300-1450℃熔化，搅拌、精炼后浇铸到水冷铜模中待用；
（3）将得到的合金铸锭破碎，装入真空甩带机中的石英管内，石英管底端喷嘴直径为0.5-0.8mm，对真空甩带机的腔体抽真空后，向腔体内充入保护气体；接通真空甩带机电源，加热熔化石英管内的合金，同时，控制石英管底端喷嘴至铜辊表面距离为1-5mm，调整真空甩带机铜辊转速，使铜辊转速为55-65m/s，将母合金熔体喷射到转动的铜辊上，得到永磁材料薄带；
（4）将薄带置于真空管式炉中进行热处理，热处理条件为： 在350℃-400℃温度范围内保温15-20小时，然后重新熔融后采用铜模铸造制得永磁材料主体；
（5）在永磁材料主体表面利用磁控溅射或者弧光放电等沉积技术沉积一层C覆盖层以防止永磁材料氧化。
本发明制备的铁基软磁复合磁芯具备以下优点：
（1）该方法制得的永磁材料具有优异、稳定的永磁性能，并且可以通过简单易行的制备方法获得；
（2）本发明还采用采用纳米团簇沉积技术在磁材表面沉积抗氧化覆盖层，制得的磁材抗氧化性好。
具体实施方式
实施例一
本实施例永磁材料主体的成分化学式为Mn57Bi42Al1。
按照上述成分化学式称取各元素进行配料；将配料置于熔炼炉中，炉内抽真空至少达到5×10-3Pa；然后，通氦气至炉内压力为50kPa；升温至1300℃熔化，搅拌、精炼后浇铸到水冷铜模中待用。
将得到的合金铸锭破碎，装入真空甩带机中的石英管内，石英管底端喷嘴直径为0.5mm，对真空甩带机的腔体抽真空后，向腔体内充入保护气体；接通真空甩带机电源，加热熔化石英管内的合金，同时，控制石英管底端喷嘴至铜辊表面距离为1mm，调整真空甩带机铜辊转速，使铜辊转速为55m/s，将母合金熔体喷射到转动的铜辊上，得到永磁材料薄带；
将薄带置于真空管式炉中进行热处理，热处理条件为： 在350℃温度范围内保温15小时，然后重新熔融后采用铜模铸造制得永磁材料主体；在永磁材料主体表面利用磁控溅射或者弧光放电等沉积技术沉积一层C覆盖层以防止永磁材料氧化。
实施例二
本实施例永磁材料主体的成分化学式为Mn52Bi45Al3。
按照上述成分化学式称取各元素进行配料；将配料置于熔炼炉中，炉内抽真空至少达到5×10-3Pa；然后，通氦气至炉内压力为80kPa；升温至1450℃熔化，搅拌、精炼后浇铸到水冷铜模中待用。
将得到的合金铸锭破碎，装入真空甩带机中的石英管内，石英管底端喷嘴直径为0.8mm，对真空甩带机的腔体抽真空后，向腔体内充入保护气体；接通真空甩带机电源，加热熔化石英管内的合金，同时，控制石英管底端喷嘴至铜辊表面距离为1-5mm，调整真空甩带机铜辊转速，使铜辊转速为65m/s，将母合金熔体喷射到转动的铜辊上，得到永磁材料薄带；
将薄带置于真空管式炉中进行热处理，热处理条件为： 在400℃温度范围内保温20小时，然后重新熔融后采用铜模铸造制得永磁材料主体；在永磁材料主体表面利用磁控溅射或者弧光放电等沉积技术沉积一层C覆盖层以防止永磁材料氧化。
比较例
将锰铋熔配为合金，将熔配好的合金放入真空室的底部有孔的石英试管中，循环三次抽真空和反充入高纯Ar气；采用高频电磁方法加热熔配合金，再将Ar气充入石英试管将熔融态样品吹至旋转的转轮上成合金薄带；将所得合金薄带在Ar气保护下在400℃条件下保温1小时，然后随炉冷却至室温下出炉。重熔铸成永磁材料。
对相同形状和尺寸的实施例1-2及比较例的永磁材料进行磁性能测试，在25℃进行测试，（1）材料的矫顽力采用KM-Ot ype List-Koerzimeter矫顽力仪测量；（2）剩余磁化强度采用静态磁性能测量仪，以磁场为800A/m下的磁感应强度作为合金的饱和磁感应强度Bs。测试结果显示：实施例1-2的矫顽力相对比较例上升8%以上，剩余磁化强度相对比较例提高5%以上。

Claims (1)

1.一种锰铋永磁材料的制备方法，该永磁材料主体的成分化学式为Mn100-x-yBixAly，其中x=42-45，y=1-3；
该方法包括如下步骤：
（1）按照上述成分化学式称取各元素进行配料；
（2）将配料置于熔炼炉中，炉内抽真空至少达到5×10-3Pa；然后，通氦气至炉内压力为50-80kPa；升温至1300-1450℃熔化，搅拌、精炼后浇铸到水冷铜模中待用；
（3）将得到的合金铸锭破碎，装入真空甩带机中的石英管内，石英管底端喷嘴直径为0.5-0.8mm，对真空甩带机的腔体抽真空后，向腔体内充入保护气体；接通真空甩带机电源，加热熔化石英管内的合金，同时，控制石英管底端喷嘴至铜辊表面距离为1-5mm，调整真空甩带机铜辊转速，使铜辊转速为55-65m/s，将母合金熔体喷射到转动的铜辊上，得到永磁材料薄带；
（4）将薄带置于真空管式炉中进行热处理，热处理条件为： 在350℃-400℃温度范围内保温15-20小时，然后重新熔融后采用铜模铸造制得永磁材料主体；
（5）在永磁材料主体表面利用磁控溅射或者弧光放电等沉积技术沉积一层C覆盖层以防止永磁材料氧化。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5314756A (en) * 1991-11-27 1994-05-24 Hitachi Metals, Ltd. Permanent magnet of rare-earth-element/transition-metal system having improved corrosion resistance and manufacturing method thereof
CN104593625A (zh) * 2015-01-06 2015-05-06 同济大学 一种无稀土MnAl永磁合金的制备方法
CN107799291A (zh) * 2017-10-22 2018-03-13 苏州南尔材料科技有限公司 一种具有电镀层的锰铋永磁材料的制备方法

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