CN110117752A - 一种制备钐铁合金的方法 - Google Patents

一种制备钐铁合金的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110117752A
CN110117752A CN201910550140.9A CN201910550140A CN110117752A CN 110117752 A CN110117752 A CN 110117752A CN 201910550140 A CN201910550140 A CN 201910550140A CN 110117752 A CN110117752 A CN 110117752A
Authority
CN
China
Prior art keywords
samarium
ferroalloy
anhydrous
samarium ferroalloy
raw material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910550140.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110117752B (zh
Inventor
杨幼明
刘东辉
张小林
牛飞
杨诗旻
李棉
李柳
魏庭民
付春燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangxi University of Science and Technology
Original Assignee
Jiangxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangxi University of Science and Technology filed Critical Jiangxi University of Science and Technology
Priority to CN201910550140.9A priority Critical patent/CN110117752B/zh
Publication of CN110117752A publication Critical patent/CN110117752A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110117752B publication Critical patent/CN110117752B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种制备钐铁合金的方法，包括如下步骤：S1、混料：将原料按比例进行配制，原料包括无水卤化钐、金属铁或无水卤化铁、还原剂；其中无水卤化钐、金属铁或无水卤化铁的用量比例根据钐铁合金的化学计量要求确定，还原剂用于还原无水卤化钐，以及当采用无水卤化铁时还原所述无水卤化铁；将各原料混合均匀后装于坩埚中；S2、钐铁合金制备：将步骤S1的坩埚放在真空感应炉中，采用惰性气体作为反应保护气体，升温至反应所需温度1200℃‑1600℃，保持金属与渣处于熔化状态，反应3‑20min后停止加热，浇注冷却，渣金分离，最后获得钐铁合金。本发明避免了制备高纯金属钐的过程，从而克服制备钐铁合金成本高，工艺流程长，氧、钙含量高，渣金难分离等难题。

Description

一种制备钐铁合金的方法
技术领域
本发明涉及稀土永磁材料技术领域，具体涉及一种制备钐铁合金的方法。
背景技术
自1990年Coey等利用气固相反应合成了间隙原子金属间化合物R2Fe17Nx以来，Sm2Fe17Nx化合物引起了磁学界的广泛关注。研究发现，Sm2Fe17N3化合物具有优异的内禀磁性能，居里温度达750K，比Nd2Fe14B的高出约160K，磁晶各向异性场HA11200kA/m(约14T)，达到了Nd2Fe14B的2倍，理论磁能积的上限值为450kJ/m3，与Nd2Fe14B的相当，而且其磁体的热稳定性、抗氧化性和耐腐蚀性均优于钕铁硼磁体。
到目前为止，Sm2Fe17Nx系稀土永磁粉末的制备方法主要有熔体快淬(RS)法、机械合金化(MA)法、氢化-歧化-脱氢-再化合(HDDR)法、粉末冶金(PM)法等4种主要方法。另外，还原扩散(RD)法在日本磁性材料工业生产上也得到了应用。以上方法一般分为两个步骤：首先制备单相Sm2Fe17化合物，再对Sm2Fe17化合物进行氮化处理。在制备Sm2Fe17化合物过程中都采用将钐、铁及其它金属元素按化学计量配料后进行熔炼得到钐铁合金，此过程需要采用高纯度的金属钐，增加了原料成本。因钐元素是变价稀土元素，能生成稳定的二价卤化物，用钙、锂还原其卤化钐的方法实际上得不到对应的稀土金属钐。金属钐在工业上采用镧(铈)热还原法生产，利用金属钐具有高蒸气压的性质，蒸发冷凝后得到金属钐，主要工艺流程为：原辅材料→配料→混匀→压成料块→装炉→真空还原→蒸馏→冷凝→熔铸→包装→入库(纯Sm产品)。同时为了保证金属钐的产品质量与还原效果，一般多采用纯La进行还原，而且产品Sm需要放入铁桶内密封，氩气保存，因此，采用此方法生产金属钐存在生产成本高、工艺流程长、设备要求高等缺点，导致稀土钐铁永磁发展受到了很大限制。
随着制备技术的快速发展，在实验室范围内还发展了活性烧结法、固相反应法、溅射沉积法和机械合金化等方法，但这些方法都离不开稀土金属钐作为原料，同时这些方法都存在成本高、对设备要求严格等局限性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种制备钐铁合金的方法，避免了制备高纯金属钐的过程，从而克服制备钐铁合金成本高，工艺流程长，氧、钙含量高，渣金难分离等难题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种制备钐铁合金的方法，包括如下步骤：
S1、混料：将原料按比例进行配制，所述原料包括无水卤化钐、金属铁或无水卤化铁、还原剂；其中无水卤化钐与金属铁或无水卤化铁的用量比例根据钐铁合金的化学计量要求确定，所述还原剂用于还原无水卤化钐，以及当采用无水卤化铁时还用于还原所述无水卤化铁；将各原料混合均匀后装于坩埚中；
S2、钐铁合金制备：将步骤S1的坩埚放在真空感应炉中，采用惰性气体作为反应保护气体，升温至反应所需温度1200℃-1600℃，保持金属与渣处于熔化状态，反应3-20min后停止加热，浇注冷却，渣金分离，最后获得钐铁合金。
进一步地，所述还原剂为理论质量的105％-200％。
进一步地，所述还原剂采用金属钙或钙盐。
进一步地，所述惰性气体为氩气。
进一步地，所述原料还包括其他金属元素或其对应的卤化物，所述其他金属元素包括Ti、V、Cr、Zr、Nb、Hf、Ta、Mn、Co、Ni、Cu中的一种或几种；当加入其他金属元素对应的卤化物时，还原剂还用于还原其他金属元素对应的卤化物；其他金属元素或其对应的卤化物的用量根据钐铁合金的化学计量要求确定。
本发明的有益效果在于：
本发明技术工艺简单，利用还原剂还原稀土卤化钐并与过渡金属铁相互作用，在高于合金熔点条件下直接制取稀土钐铁合金。由于反应渣卤化钙密度较钐铁合金小的多，同时方法中不引入氧，因此熔化后反应渣卤化钙浮于熔体渣上层，分层明显，杂质分离效果好，金属回收率大于98％。
另外，由于本发明方法将熔炼法制取纯稀土金属、熔炼合金二个工艺环节的功能集中于钙还原一道工序中完成，而且使用的原料便宜，因此本发明方法制备的钐铁永磁合金价格低廉，成本比粉末冶金低约20％-40％。
以下为本发明方法生成钐铁合金的反应方程式，当使用铁卤化物时，需要增加钙的消耗。
2FeX3+3Ca＝2Fe+3CaX2 (1)
2SmX3+17Fe+3Ca＝Sm2Fe17+3CaX2 (2)
其中X＝F,Cl等。
式(1)为当采用卤化铁时发生。
现有技术中，真空热还原扩散法(RD法)是在低于熔点的温度下进行的，还原扩散产物未形成熔体，钐铁合金与CaO和残留的Ca呈粉粒状熔接在一起，产物与CaO和Ca相互包裹，CaO产物难以与永磁合金产物进行有效的分离，即渣金分离困难，金属收率一般在90-93％，产物需要单独进行除钙过程，一般采用水磨法与化学法进行处理，特别是当粉末颗粒较粗，而细磨、水洗处理不好时，粉末中杂质氧、钙含量较高(Ca一般为0.2wt％)。本发明方法与传统钐铁合金制备方法相比，避免了制备高纯金属钐的过程，缩短了工艺流程，克服制备钐铁合金成本高，杂质含量高、金属收率低等难题。
具体实施方式
以下将对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
一种制备钐铁合金的方法，包括如下步骤：
S1、混料：将无水氟化钐、金属铁、还原剂金属钙、金属Zr、金属Cu按比例进行配制，其中Sm:Fe摩尔比为1：7.74，Zr占钐铁合金的0.25wt％，Cu占钐铁合金的2.5wt％，金属钙为理论质量的105％；将各原料混合均匀后装于坩埚中；
S2、钐铁合金制备：将步骤S1的坩埚放在真空感应炉中，采用氩气作为反应保护气体，升温至反应所需温度1200℃，保持金属与渣处于熔化状态，反应20min后停止加热，浇注冷却，渣金分离，最后获得钐铁合金。
本实施例制备得到的钐铁合金杂质含量如表1所示。
表1
项目 氧含量 钙含量
含量 0.06％ 0.042％
表3实施例3所制备钐铁合金杂质含量
项目 氧含量 钙含量
含量 0.05％ 0.035％
实施例2
一种制备钐铁合金的方法，包括如下步骤：
S1、混料：将无水氯化钐、氯化铁、还原剂氢化钙、氯化镍按比例进行配制，其中Sm:Fe摩尔比为1：5.6，氯化镍按镍计算占钐铁合金的0.5wt％，氢化钙为理论质量的130％，氢化钙包括还原氯化钐、氯化铁、氯化镍的部分；将各原料混合均匀后装于坩埚中；
S2、钐铁合金制备：将步骤S1的坩埚放入在真空感应炉中，采用惰性气体氩气作为反应保护气体，升温至反应所需温度1400℃，保持金属与渣处于熔化状态，反应10min后停止加热，浇注冷却，渣金分离，最后获得钐铁合金。
本实施例所制备钐铁合金杂质含量如表2所示。
表2
项目 氧含量 钙含量
含量 0.07％ 0.035％
实施例3
一种制备钐铁合金的方法，包括如下步骤：
S1、混料：将无水氟化钐、氟化铁、还原剂金属钙、氟化钴按比例进行配制，其中Sm:Fe摩尔比为1：5.6，氟化钴按钴计算占钐铁合金的1wt％，钙为理论质量的200％，钙消耗包括还原氟化钐、氟化铁和氟化钴部分；将各原料混合均匀后装于坩埚中；
S2、钐铁合金制备：将步骤S1的坩埚放入真空感应炉中，采用惰性气体氩气作为反应保护气体，升温至反应所需温度1600℃，保持金属与渣处于熔化状态，反应3min后停止加热，浇注冷却，渣金分离，最后获得钐铁合金。
本实施例中所制备钐铁合金的杂质含量如表3所示。
表3
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种制备钐铁合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、混料：将原料按比例进行配制，所述原料包括无水卤化钐、金属铁或无水卤化铁、还原剂；其中无水卤化钐与金属铁或无水卤化铁的用量比例根据钐铁合金的化学计量要求确定，所述还原剂用于还原无水卤化钐，以及当采用无水卤化铁时还用于还原所述无水卤化铁；将各原料混合均匀后装于坩埚中；
S2、钐铁合金制备：将步骤S1的坩埚放在真空感应炉中，采用惰性气体作为反应保护气体，升温至反应所需温度1200℃-1600℃，保持金属与渣处于熔化状态，反应3-20min后停止加热，浇注冷却，渣金分离，最后获得钐铁合金。
2.根据权利要求1所述的制备钐铁合金的方法，其特征在于，其特征在于，所述还原剂为理论质量的105％-200％。
3.根据权利要求1或2所述的制备钐铁合金的方法，其特征在于，其特征在于，所述还原剂采用金属钙或钙盐。
4.根据权利要求1所述的制备钐铁合金的方法，其特征在于，其特征在于，所述惰性气体为氩气。
5.根据权利要求所述的制备钐铁合金的方法，其特征在于，其特征在于，所述原料还包括其他金属元素或其对应的卤化物，所述其他金属元素包括Ti、V、Cr、Zr、Nb、Hf、Ta、Mn、Co、Ni、Cu中的一种或几种；当加入其他金属元素对应的卤化物时，还原剂还用于还原其他金属元素对应的卤化物；其他金属元素或其对应的卤化物的用量根据钐铁合金的化学计量要求确定。
CN201910550140.9A 2019-06-24 2019-06-24 一种制备钐铁合金的方法 Active CN110117752B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910550140.9A CN110117752B (zh) 2019-06-24 2019-06-24 一种制备钐铁合金的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910550140.9A CN110117752B (zh) 2019-06-24 2019-06-24 一种制备钐铁合金的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110117752A true CN110117752A (zh) 2019-08-13
CN110117752B CN110117752B (zh) 2021-05-07

Family

ID=67524435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910550140.9A Active CN110117752B (zh) 2019-06-24 2019-06-24 一种制备钐铁合金的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110117752B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114107709A (zh) * 2022-01-24 2022-03-01 中天捷晟(天津)新材料科技有限公司 一种铽铁合金的制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6263642A (ja) * 1986-09-12 1987-03-20 Sumitomo Special Metals Co Ltd 磁石素材用希土類合金及びその製造方法
JPH05140785A (ja) * 1991-11-18 1993-06-08 Mitsubishi Kasei Corp サマリウム合金の製造方法
JPH05226130A (ja) * 1992-02-07 1993-09-03 Mitsubishi Materials Corp ＳｍＦｅＮ系磁石粉末の製造方法
CN1081279A (zh) * 1992-07-07 1994-01-26 上海跃龙有色金属有限公司 稀土磁性合金粉末及其制造方法
CN1424165A (zh) * 2002-12-30 2003-06-18 北京科技大学 一种还原扩散法制造Sm－Fe－N永磁合金粉末的方法
CN1612945A (zh) * 2001-11-09 2005-05-04 株式会社三德 用于Sm－Co基磁铁的合金,其生产方法，烧结磁铁以及粘结磁铁
CN102417349A (zh) * 2011-09-05 2012-04-18 常州大学 一种钐铁氧体雷达吸波材料及其制备方法
CN105734377A (zh) * 2014-12-10 2016-07-06 有研稀土新材料股份有限公司 一种SmFex合金及其制备方法
CN106960712A (zh) * 2017-04-10 2017-07-18 华北理工大学 一种亚稳态钐铁合金氮化晶化的方法
JP2017226871A (ja) * 2016-06-22 2017-12-28 住友金属鉱山株式会社 希土類−鉄−窒素系合金粉末の製造方法
CN108648907A (zh) * 2018-05-14 2018-10-12 广州新莱福磁电有限公司 一种制备各向异性SmFeN永磁合金粉体的方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6263642A (ja) * 1986-09-12 1987-03-20 Sumitomo Special Metals Co Ltd 磁石素材用希土類合金及びその製造方法
JPH05140785A (ja) * 1991-11-18 1993-06-08 Mitsubishi Kasei Corp サマリウム合金の製造方法
JPH05226130A (ja) * 1992-02-07 1993-09-03 Mitsubishi Materials Corp ＳｍＦｅＮ系磁石粉末の製造方法
CN1081279A (zh) * 1992-07-07 1994-01-26 上海跃龙有色金属有限公司 稀土磁性合金粉末及其制造方法
CN1612945A (zh) * 2001-11-09 2005-05-04 株式会社三德 用于Sm－Co基磁铁的合金,其生产方法，烧结磁铁以及粘结磁铁
CN1424165A (zh) * 2002-12-30 2003-06-18 北京科技大学 一种还原扩散法制造Sm－Fe－N永磁合金粉末的方法
CN102417349A (zh) * 2011-09-05 2012-04-18 常州大学 一种钐铁氧体雷达吸波材料及其制备方法
CN105734377A (zh) * 2014-12-10 2016-07-06 有研稀土新材料股份有限公司 一种SmFex合金及其制备方法
JP2017226871A (ja) * 2016-06-22 2017-12-28 住友金属鉱山株式会社 希土類−鉄−窒素系合金粉末の製造方法
CN106960712A (zh) * 2017-04-10 2017-07-18 华北理工大学 一种亚稳态钐铁合金氮化晶化的方法
CN108648907A (zh) * 2018-05-14 2018-10-12 广州新莱福磁电有限公司 一种制备各向异性SmFeN永磁合金粉体的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DENG, GF等: "Preparation of Sm2Fe17Alloys in Ca-Sm2O3-Fe System", 《JOURNAL OF RARE EARTHS》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114107709A (zh) * 2022-01-24 2022-03-01 中天捷晟(天津)新材料科技有限公司 一种铽铁合金的制备方法
CN114703387A (zh) * 2022-01-24 2022-07-05 中天捷晟(天津)新材料科技有限公司 一种铽铁合金的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110117752B (zh) 2021-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6309441B1 (en) Reduction-melting process to form rare earth-transition metal alloys and the alloys
Ormerod The physical metallurgy and processing of sintered rare earth permanent magnets
CN102347126A (zh) 一种高性能烧结钕铁硼稀土永磁材料及制造方法
WO2019169875A1 (zh) 一种高矫顽力钕铁硼磁体及其制备方法
CN101597711B (zh) 一种稀土-镁-过渡金属基储氢合金的制备方法
KR900006193B1 (ko) 네오디뮴-철-붕소계 영구 자석의 제조방법
CN106448985A (zh) 一种复合含有Pr和W的R‑Fe‑B系稀土烧结磁铁
CN110172614B (zh) 一种制备钐钴合金的方法
CN110117752A (zh) 一种制备钐铁合金的方法
CN105385966B (zh) 一种铝基非晶态合金及其制备方法和应用
CN1254338C (zh) 一种还原扩散法制造Sm－Fe－N永磁合金粉末的方法
CN105695828A (zh) 一种 Mg 基高容量贮氢合金及其制备方法
JPH0257663A (ja) 磁気異方性材料およびその製造方法
CN101719406B (zh) 一种添加钆铁合金制备钕铁硼永磁材料的方法
CN104480425B (zh) 一种锂元素掺入高储氢量钒基合金及其制备方法
CN101857935B (zh) 一种镁基合金材料的制备方法
EP3855459B1 (en) Sintered magnet manufacturing method
CN1332053C (zh) 多元稀土铁RERAFe2合金粉及其制备方法
JPS61157646A (ja) 希土類合金の製造方法
JPH0435548B2 (zh)
JPS59219404A (ja) 希土類・鉄・ボロン系永久磁石用合金粉末の製造方法
JPS6248744B2 (zh)
JP2001262247A (ja) マグネシウム系水素吸蔵合金の製造方法
Liu et al. Preparation of Sm2Fe17 alloy and induced mechanism by calciothermic reduction
CN101240398B (zh) 金属间化合物各向异性磁粉，制备方法及专用设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant