CN112750613B - 超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法 - Google Patents

超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112750613B
CN112750613B CN202010243928.8A CN202010243928A CN112750613B CN 112750613 B CN112750613 B CN 112750613B CN 202010243928 A CN202010243928 A CN 202010243928A CN 112750613 B CN112750613 B CN 112750613B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
cooling
samarium cobalt
energy product
powder
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.)
Active
Application number
CN202010243928.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112750613A (zh
Inventor
宋奎奎
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.)
Hebei Fanci Juzhi Electronic Components Manufacturing Co ltd
Original Assignee
Hebei Fanci Juzhi Electronic Components Manufacturing Co ltd
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 Hebei Fanci Juzhi Electronic Components Manufacturing Co ltd filed Critical Hebei Fanci Juzhi Electronic Components Manufacturing Co ltd
Priority to CN202010243928.8A priority Critical patent/CN112750613B/zh
Publication of CN112750613A publication Critical patent/CN112750613A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112750613B publication Critical patent/CN112750613B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0266—Moulding; Pressing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0555—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0556—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together pressed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0555—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0557—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together sintered

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法，包括：1)按照如下重量百分比配制钐钴合金原料：Sm：25～27％、Fe：15～27％、Zr：2～5％、Cu：3～8％、余量为Co；将配制好的钐钴合金原料熔炼、浇铸得到合金铸锭；2)将合金铸锭破碎制备合金粉末；3)向合金粉末中加入润滑剂，混粉，制得合金磁粉；4)将合金磁粉称料，在气体保护下取向成型，制备出生坯；5)将生坯进行加热致密化处理，然后降温进行固溶处理，并快速风冷至室温，然后升温、保温、降温、保温，并风冷至室温，得到钐钴磁体。本发明还公开了由该制备方法得到的烧结钐钴磁体。本发明能够制备具有超高最大磁能积的烧结钐钴磁体。

Description

超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法
技术领域
本发明涉及磁性材料技术领域。更具体地说，本发明涉及一种超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法。
背景技术
稀土永磁材料主要经过三个阶段的发展，第一代SmCo5基钐钴永磁材料，第二代Sm2Co17基钐钴永磁材料，第三代钕铁硼永磁材料。而第二代Sm2Co17基烧结钐钴永磁材料，因其较高的居里温度(850℃左右)，超高的内禀矫顽力，较高的饱和磁化强度及低的温度系数而被广泛应航天航空等精密仪器设备之上，而且Sm2Co17基烧结钐钴永磁材料的高稳定性不需要像烧结钕铁硼制备工艺需要添加价格昂贵的重稀土元素镝和铽，因此在稀土材料的应用领域中，Sm2Co17基烧结钐钴永磁材料是现阶段无法被取代的，随着烧结钐钴材料的越来越多的应用于小型化和高精度仪表仪器之上，对其磁性能(最大磁能积(BH)max)提出了更高的要求，尽管国内外，各大钐钴研究团队对其磁性能的研究一直未停止过脚步，但是仅仅停留在实验室小批量的研发中，关于烧结钐钴磁体，目前国内实验室报道的最大磁能积(BH)max最高约为33MGOe，因为实验生产过程中采用的是水冷，这种制备方式很难在大批量生产中实施(现阶段大批量生产中，烧结炉均采用气体冷却)大批量生产的高性能烧结钐钴磁体最大磁能积(BH)max约为26，28，30和31MGOe，而且批量生产的综合合格率较低分别在95％、90％、80％、50％左右，性能越高综合合格率越低，而且对于高性能烧结钐钴磁体需要多次反复进行热处理，很难攻克大批量稳定生产高最大磁能积烧结钐钴磁体(最大磁能积(BH)max>32MGOe，综合合格率>90％)。
钐钴磁体中的相结构主要为钐钴Sm2Co17R主相，SmCo5H胞璧相及富锆片状相，而钐钴的剩磁Br主要取决于Sm2Co17R主相，其中最大磁能积(BH)max主要取决去磁体的剩磁Br，剩磁Br越高，最大磁能积(BH)max越高，Sm2Co17R主相和SmCo5H相均是来自于时效过程固溶相SmCo7H相的分解，若钐钴磁体固溶热处理生成的相不均匀(即不是单一的SmCo7H相)，磁体中含有其他的杂质相，必然会恶化磁体的性能。提高烧结钐钴最大磁能积的常规方法一般是在合金中添加大量的铁元素，然而铁元素含量越高，热处理阶段越不易形成单一的相结构，最终导致得到的磁体的方形度越差，进一步会制约着磁能积的提高，另外，从相图可知，铁含量越高，生成单一组织的单相区也窄，换而言之，生成单一组织的条件越苛刻。另外，对于目前国内钐钴生产厂家而言，受限于生产条件落后和技术不成熟，其不得不牺牲烧结钐钴的粉末粒度，使得粒度相对控制较大，这也为热处理阶段形成单一组织增加了困难。综上可知，探究制备出高最大磁能积的烧结钐钴技术，是钐钴企业乃至整个军事行业发展的必经之路。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法，其能够制备具有超高最大磁能积的烧结钐钴磁体。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法，包括：
1)按照如下重量百分比配制钐钴合金原料：Sm：25～27％、Fe：15～27％、Zr：2～5％、Cu：3～8％、余量为Co；
将配制好的钐钴合金原料在惰性气氛下熔炼、浇铸得到合金铸锭；
2)将合金铸锭在氮气的保护下依次经过机械破碎、中破碎、气流磨制备合金粉末；
3)向合金粉末中加入其总重量0.2～0.5‰的润滑剂，混粉时间0.5～3h，制得合金磁粉；
4)将合金磁粉在氮气的保护下进行称料，再在压机中取向成型，取向成型磁场强度为1.6～2.2T，然后再进行冷等静压压制，冷等静压压力为200～300MPa，制备出生坯；
5)将生坯加热到1190～1220℃下烧结0.5～2h进行致密化处理，然后降温到1120～1170℃进行8～20h固溶处理，并快速风冷至室温，然后升温至800～900℃保温6～40h后以0.4～1℃/min冷速降温到400℃保温1～20h，并风冷至室温，得到钐钴磁体。
优选的是，步骤1)中钐钴合金原料在氩气保护下熔炼、浇铸。
优选的是，步骤2)中破碎后的合金粉末粒度为1～3μm。
优选的是，步骤4)中取向成型磁场强度为2.0T，冷等静压压力260MPa。
优选的是，步骤5)中固溶处理分两步进行，首先冷却到1150～1170℃进行2～8h固溶处理，再冷却到1120～1150℃进行6～12h固溶处理。
优选的是，步骤5)是在耐高温的料盒中进行的，进行致密化处理前，将生坯间隔摆放于料盒中，生坯之间的间距为5～10mm，所述料盒为顶部敞开的收纳盒体结构，所述料盒的侧壁、底部均作开孔处理，且孔径小于生坯尺寸。
优选的是，所述料盒的侧壁、底部的开孔形状为三角形、圆形、锥形、长方形、菱形中的一种或多种，其中所述料盒的侧壁的高度是生坯码放高度的1～1.2倍，侧壁的开孔的面积是单个生坯的面向该侧壁的一个侧面的最大尺寸的0.7～0.9倍，侧面开孔的总面积是最靠近该侧的一列生坯的所述一个侧面的总面积的1～1.2倍，所述料盒的底部的开孔的面积是单个生坯的底面的最大尺寸的0.5～0.7倍，底部开孔的总面积是所有生坯的底面的总面积的1～1.2倍。
优选的是，所述料盒的材质为石墨、不锈钢、铁、钼、钨或钽中的一种或多种合金。
优选的是，料盒为多层叠设，料盒的对方高度不超过热处理炉的均温区，相邻两层料盒通过支架对齐支撑，所述支架底部与位于下方的料盒固接、顶部支撑位于上方的料盒，所述支架内部设有盲孔，盲孔形状为三角形、圆形、锥形、长方形、菱形中的一种或多种，所述盲孔内部收纳有冷却媒介。
所述的制备方法得到的超高最大磁能积烧结钐钴磁体
本发明至少包括以下有益效果：
第一、本发明提供一种高最大磁能积(BH)max烧结钐钴的制备方法，通过对控制气流磨工艺，制备出粉末粒度均匀且粒度细小约为1-3μm的钐钴磁粉(基于烧结工艺的原理，烧结的过程为粉末相互吞噬，熔化为一体的过程，粉末越细小，烧结过程越容易熔为一体，越容易形成单一组织)，为了得到固溶热处理得到单一的组织，成型后的生坯在设计有孔隙的料盒中进行长时间的固溶热处理，带有孔隙的目的是保证热处理降温阶段快速降温，磁体中能保留高温组织相结构，保证后续时效阶段不生成其他杂项，从而制备出超高最大磁能积(BH)max的烧结钐钴磁体；
第二、本发明通过巧妙设计料盒尺寸，并根据要求对其进行开孔处理，此外，匹配上气流磨制备的均匀细小的粉末粒度(对气流磨设备根据要求进行改造，减小粉末的粒度，同时实时监控粉末氧含量)，加上长时间的固溶热处理工艺，最终稳定制备出最大磁能积(BH)max超出市场上可购置的烧结钐钴磁体(市场厂可购置的钐钴磁体，最大磁能积(BH)max约为31MGOe，而且性能的合格率仅仅在50％左右，而且价格昂贵，折合人民币约450元/kg)，一次性整炉(约300kg)制备出最大磁能积(BH)max>33MGOe，综合合格率>90％的烧结钐钴磁体，一次性创造折合人民币15万元左右，较和之前技术相比，一次性节约人民币约7万元，此发明解决了高性能钐钴稳定量产的问题，非常适合产业化，而且具有很大的经济效益。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一种技术方案的料盒的结构示意图；
图2为本发明的另一种技术方案的料盒叠设的结构示意图；
图3为本发明的一种技术方案的钐钴粉末粒度分布图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法，包括：
1)铸锭制备：
按照如下重量百分比配制钐钴合金原料：Sm：25～27％、Fe：15～27％、Zr：2～5％、Cu：3～8％、余量为Co；
原材料中，Sm元素主要进入磁体的主相中，是磁体剩磁和矫顽力的关键，然而过多的稀土元素会恶化磁体的性能，需要通过粒度和氧含量等工艺的管控来调配，高Fe元素含量是高剩磁的关键，高剩磁是高最大磁能积的前提；
将配制好的钐钴合金原料，按照放料顺序要求，在中频熔炼炉中进行熔炼，然后在盘冷水冷铜模中进行浇铸，得到厚度＜6mm的合金铸锭，其中熔炼和浇铸均是在惰性气氛下(氩气、氖气、氦气等惰性气体的一种或多种保护下，目的是有效防止铸锭的氧化)熔炼、浇铸得到合金铸锭；
2)粉末的制备：
将合金铸锭在氮气的保护下依次经过机械破碎、中破碎、气流磨制备合金粉末；
合金粉末的大小对磁体性能有很大的影响，粉末粒度越小，烧结的温度越低，磁体的晶粒尺寸越小，矫顽力越大，然而粉末粒度越小，成型的过程中越易被氧化，制备过程中也会增加危险系数，而且粉末制备效率也会降低；
3)混粉：
尽管气流磨制备的磁粉粒度相对均匀细小，但是难免因为制备过程中，气流的波动做成粒度的略微波动，为了减小磁体性能分布离散度，向合金粉末中加入其总重量0.2～0.5‰的润滑剂，在气体保护下混粉进行混粉，保护气为氮气，氩气等惰性气体的一种或多种，考虑成本问题，优选在氮气保护下进行混粉，混粉时间0.5～3h，制得合金磁粉；
4)磁场成型、等静压：
在背景技术部分，已经清楚的阐述高最大磁能积(BH)max烧结钐钴磁体的制备条件非常苛刻，为了保证性能的最优化，将合金磁粉在惰性气氛下(氮气、氩气、氦气的一种或多种，考虑生产的经济性和环保性，优选选择氮气)进行称料，再在压机中取向成型，为了保证制备磁体的高剩磁Br，其指标是保证烧结钐钴磁体最大磁能积(BH)max的前提，取向成型磁场强度为1.6～2.2T，然后再进行冷等静压压制，冷等静压压力为200～300MPa，制备出生坯；
5)烧结固溶、时效处理：
将生坯加热到1190～1220℃下烧结0.5～2h进行致密化处理，然后降温到1120～1170℃进行8～20h固溶处理，并快速风冷至室温，然后升温至800～900℃保温6～40h后以0.4～1℃/min冷速降温到400℃保温1～20h，并风冷至室温，得到钐钴磁体；
固溶温度越低，最终制备磁体的晶粒尺寸越小，矫顽力越大，固溶时间越长，磁体的组织结构越均匀，有利于磁体的性能提高，但是时间过长，会促使晶粒异常长大，恶化磁体性能。
在另一种技术方案中，步骤1)中钐钴合金原料在氩气(高纯氩气纯度为99.999％)保护下熔炼、浇铸，较高纯度的氩气可以减少合金熔炼过程中，稀土合金的氧化和挥发。
在另一种技术方案中，通过严格的工艺调控，通过对气流磨设备进行相关的改造，更换气流磨配件(减小分选轮轮齿间隙，并增大分选轮的直径，增大氮气压缩机压缩量)为了控制制备过程中的氧含量，采用两次高精度的测氧仪循环测试设备，对粒度进行实时监控，步骤2)中破碎后的合金粉末粒度为1～3μm，粉末粒度分布如图3所示。
在另一种技术方案中，考虑生产成本及安全性，步骤4)中取向成型磁场强度为2.0T，考虑到生产经济性，冷等静压压力260MPa。
在另一种技术方案中，步骤5)中固溶处理分两步进行，首先冷却到1150～1170℃进行2～8h固溶处理，再冷却到1120～1150℃进行6～12h固溶处理。
在另一种技术方案中，步骤5)是在耐高温的料盒中进行的，如图1所示，进行致密化处理前，将生坯间隔摆放于料盒中，为了平衡热处理效果与生产效率，生坯之间的间距为5～10mm，所述料盒为顶部敞开的收纳盒体结构，所述料盒的侧壁、底部均根据压制后生坯尺寸大小作开孔处理，且孔径小于生坯尺寸。
在另一种技术方案中，所述料盒的侧壁、底部的开孔形状为三角形、圆形、锥形、长方形、菱形中的一种或多种，其中所述料盒的侧壁的高度是生坯码放高度的1～1.2倍，侧壁的开孔的面积是单个生坯的面向该侧壁的一个侧面的最大尺寸的0.7～0.9倍，侧面开孔的总面积是最靠近该侧的一列生坯的所述一个侧面的总面积的1～1.2倍，所述料盒的底部的开孔的面积是单个生坯的底面的最大尺寸的0.5～0.7倍，底部开孔的总面积是所有生坯的底面的总面积的1～1.2倍。
在另一种技术方案中，所述料盒的材质为石墨、不锈钢、铁、钼、钨或钽中的一种或多种合金。
在另一种技术方案中，如图2所示，为了保证料盒的使用寿命，同时保证每次热处理的毛坯数量，在热处理炉均温区范围内料盒可以采用层状堆叠放置，料盒为多层叠设，料盒的对方高度不超过热处理炉的均温区，相邻两层料盒通过支架对齐支撑，所述支架底部与位于下方的料盒固接、顶部支撑位于上方的料盒，防止料盒变形，支架位于料盒的中间，支架的形状为圆柱状、长方形、圆锥形等形状，所述支架内部设有盲孔，大小为0.1cm-10cm不等，根据毛坯尺寸要求进行调整，盲孔形状为三角形、圆形、锥形、长方形、菱形中的一种或多种，所述盲孔内部收纳有冷却媒介，料盒的堆放过程必须保证上下料盒中的支架对齐，保证冷却过程中，冷却媒介能顺利通过支架中的孔隙，料盒的堆放高度不能超过炉子的均温区。
所述的制备方法得到的超高最大磁能积烧结钐钴磁体，磁性能为：剩磁Br＝11.85±0.3kGs，最大磁能积(BH)max＝33.5±0.5MGOe，内禀矫顽力Hcj＞25kOe。
<实例1>
1)铸锭由以下成分组成：重量百分比为25.3％的Sm、重量百分比为23.6％的Fe、重量百分比为2.5％的Zr、重量百分比为5.5％的Cu以及余量为Co；
合金铸锭的制备方法为：配置钐钴合金原料；将配置好的原料在中频熔炼炉中进行熔炼，然后在盘冷水冷铜模中在高纯氩气(纯度为99.999％)保护下进行浇铸，制备出平均厚度为～6mm的合金铸锭；
2)制粉
将铸锭经过机械破碎，中破碎，气流磨制备合金粉末；
其中合金粉末的平均粒度2.9μm。
3)混粉
将步骤2)中合金粉末与加入0.35‰润滑剂，在氮气的保护下，为了保证混合均匀，控制时间2.5h，制得钐钴合金粉末。
4)混合后的钐钴合金粉末在氮气的保护中进行称料，再在2T磁场下取向成型，然后再经过260MPa的冷等静压压制，制得生坯；
5)将步骤4)压制后得到的生坯按照要求摆放在设计好的多层料盒中，每层料盒码放一层生坯，加热到1193℃下烧结1h进行致密化处理，然后先冷却到1155℃进行8h固溶处理，再冷却到1125℃进行10h固溶处理，并快速风冷至室温；然后升温至830℃保温20h后以0.65℃/min冷速降温到400℃保温10h，并风冷至室温，得到钐钴磁体。
根据实施、例1制备的烧结钐钴磁体磁性能为：剩磁Br＝11.8±0.3kGs，最大磁能积(BH)max＝33.5±0.5MGOe，内禀矫顽力Hcj＞25kOe。市场厂可购置的钐钴磁体，最大磁能积(BH)max约为31MGOe，而且性能的合格率仅仅在50％左右，而且价格昂贵，折合人民币约450元/kg，采用本实例一次性整炉(约300kg)制备出最大磁能积(BH)max>33MGOe，综合合格率>90％的烧结钐钴磁体，一次性创造折合人民币15万元左右，较和之前技术相比，一次性节约人民币约7万元，此发明解决了高性能钐钴稳定量产的问题，非常适合产业化，而且具有很大的经济效益。
性能检测方式，从一炉中的毛坯中随机抽检15块样品进行性能测试，最大磁能积低于33MGOe的视为不合格，进行降档处理。
<实例2>
1)铸锭由以下成分组成：重量百分比为25.7％的Sm、重量百分比为20.3％的Fe、重量百分比为2.7％的Zr、重量百分比为5.8％的Cu以及余量为Co；
合金铸锭的制备方法为：配置钐钴合金原料；将配置好的原料在中频熔炼炉中进行熔炼，然后在盘冷水冷铜模中在高纯氩气(纯度为99.999％)保护下进行浇铸，制备出平均厚度为＜6mm的合金铸锭；
2)制粉
将铸锭经过机械破碎，中破碎，气流磨制备合金粉末；
其中合金粉末的平均粒度2.7μm；
3)混粉
将步骤2)中合金粉末与加入0.27‰润滑剂，在氮气的保护下，为了保证混合均匀，控制时间2h，制得钐钴合金粉末。
4)混合后的钐钴合金粉末在氮气的保护中进行称料，再在2T磁场下取向成型，然后再经过260MPa的冷等静压压制，制得生坯；
5)将步骤4)压制后得到的生坯按照要求摆放在设计好料盒中，加热到1198℃下烧结1h进行致密化处理，然后先冷却到1162℃进行6h固溶处理，再冷却到1135℃进行8h固溶处理，并快速风冷至室温；然后升温至830℃保温16h后以0.55℃/min冷速降温到400℃保温8h，并风冷至室温，得到钐钴磁体。
根据实例2制备的烧结钐钴磁体磁性能为：剩磁Br＝11.5±0.3kGs，最大磁能积(BH)max＝31.5±0.5MGOe，内禀矫顽力Hcj＞25kOe。
性能检测方式，从一炉中的毛坯中随机抽检15块样品进行性能测试，最大磁能积低于31MGOe的视为不合格，进行降档处理。
<实例3>
1)铸锭由以下成分组成：重量百分比为25.9％的Sm、重量百分比为18.3％的Fe、重量百分比为2.6％的Zr、重量百分比为6％的Cu以及余量为Co；
合金铸锭的制备方法为：配置钐钴合金原料；将配置好的原料在中频熔炼炉中进行熔炼，然后在盘冷水冷铜模中在高纯氩气(纯度为99.999％)保护下进行浇铸，制备出平均厚度为＜6mm的合金铸锭；
2)制粉
将铸锭经过机械破碎，中破碎，气流磨制备合金粉末；
其中合金粉末的平均粒度2.8μm。
3)混粉
将步骤(2)中合金粉末与加入0.23‰润滑剂，在氮气的保护下，为了保证混合均匀，控制时间1.5h，制得钐钴合金粉末。
4)混合后的钐钴合金粉末在氮气的保护中进行称料，再在1.8T磁场下取向成型，然后再经过240MPa的冷等静压压制，制得生坯；
5)将步骤4)压制后得到的生坯加热到1203℃下烧结1h进行致密化处理，然后先冷却到1165℃进行4h固溶处理，再冷却到1140℃进行6h固溶处理，并快速风冷至室温；然后升温至850℃保温12h后以0.75℃/min冷速降温到400℃保温6h，并风冷至室温，得到钐钴磁体。
根据实例3制备的烧结钐钴磁体磁性能为：剩磁Br＝11.3±0.3kGs，最大磁能积(BH)max＝30.5±0.5MGOe，内禀矫顽力Hcj＞25kOe。
性能检测方式，从一炉中的毛坯中随机抽检15块样品进行性能测试，最大磁能积低于30MGOe的视为不合格，进行降档处理。
<实例4>
1)铸锭由以下成分组成：重量百分比为26.1％的Sm、重量百分比为16.5％的Fe、重量百分比为3％的Zr、重量百分比为6.2％的Cu以及余量为Co；
合金铸锭的制备方法为：配置钐钴合金原料；将配置好的原料在中频熔炼炉中进行熔炼，然后在盘冷水冷铜模中在高纯氩气(纯度为99.999％)保护下进行浇铸，制备出平均厚度为＜6mm的合金铸锭；
2)制粉
将铸锭经过机械破碎，中破碎，气流磨制备合金粉末；
其中合金粉末的平均粒度2.9μm。
3)混粉
将步骤2)中合金粉末与加入0.2‰润滑剂，在氮气的保护下，为了保证混合均匀，控制时间1h，制得钐钴合金粉末。
4)混合后的钐钴合金粉末在氮气的保护中进行称料，再在1.6T磁场下取向成型，然后再经过220MPa的冷等静压压制，制得生坯；
5)将步骤4)压制后得到的生坯加热到1206℃下烧结1h进行致密化处理，然后先冷却到1165℃进行4h固溶处理，再冷却到1145℃进行4h固溶处理，并快速风冷至室温；然后升温至850℃保温10h后以0.77℃/min冷速降温到400℃保温4h，并风冷至室温，得到钐钴磁体。
根据实例4制备的烧结钐钴磁体磁性能为：剩磁Br＝11.05±0.3kGs，磁能积(BH)max＝29.5±0.5MGOe，内禀矫顽力Hcj＞25kOe。
性能检测方式，从一炉中的毛坯中随机抽检15块样品进行性能测试，最大磁能积低于28MGOe的视为不合格，进行降档处理。
<对比例1>
具体的步骤与实例1一致，区别是对比例1中的料盒采用常规的料盒设计，料盒底部和侧面不作开孔处理，而且粉末粒度较粗，平均粒度在4.0μm左右。
<对比例2>
具体的步骤与实例2一致，区别是粉末粒度较粗，平均粒度在4.0μm左右。
<对比例3>
具体的步骤与实例3一致，区别是对比例3中的料盒采用常规的料盒设计，料盒底部和侧面不作开孔处理。
<对比例4>
具体的步骤与实例4一致，区别是对比例4中的热处理条件选择不同，且具体不同为：加热到1206℃下烧结1h进行致密化处理，然后先冷却到1165℃进行1h固溶处理，再冷却到1145℃进行2h固溶处理，并快速风冷至室温；然后升温至850℃保温4h后以0.77℃/min冷速降温到400℃保温1h，并风冷至室温，得到钐钴磁体。
为了方便验证本发明专利中超高性能烧结钐钴的制备方法，分别将实例1-4的数据指标列于如表1所示和对比例1-4的性能指标列于下表2所示，性能指标比较列于表3所示。
表1
Figure BDA0002433459210000101
Figure BDA0002433459210000111
Figure BDA0002433459210000121
Figure BDA0002433459210000131
表2
Figure BDA0002433459210000132
Figure BDA0002433459210000141
Figure BDA0002433459210000151
表3
Figure BDA0002433459210000152
Figure BDA0002433459210000161
本发明提供了一种超高最大磁能积(BH)max烧结钐钴磁体的制备方法，结合表3可知，对比实例1和对比例1可知，通过本发明专利制备的磁体的最大磁能积(BH)max达到33
MGOe，而且综合合格率可达93％，而对比例中因为粉末粒度较粗，热处理冷速不够，造成磁体的性能几乎没有能满足指标的要求，比较实例2和对比例2可知，通过对料盒进行合理改造，即使粒度较粗也能部分得到满足要求(最大磁能积(BH)max大于31MGOe)，但是由于粒度不合适，会造成热处理阶段磁体中的组织不均匀，晶粒尺寸不合适，造成磁体性能的均匀性降低，从而造成磁体综合合格率仅为47％左右，对比实例3和对比例3可知，对于中间牌号性能的烧结钐钴磁体，采用本发明专利的方式制备的磁体性能100％合格，而对于对比例3合格率没有达到市场的合格率，是因为对比例中的Fe元素含量比市场上的购置钐钴磁体多，对比实例4和对比例4可知，对比例4中的减少的固溶和时效的时间，虽然最大磁能积能达标，但是由于减小了固溶和时效时间，磁体的组织结构(即胞状结构的完整度等)没有达到最优化，所以造成矫顽力Hcj降低，综上所述，本发明专利，通过对料盒进行合理改造，并通过对气流磨工艺的改善，加上长时间的低温固溶热处理工艺，制备出的磁体性能得到明显的提高，而且性能稳定性特好，非常适合工业化大生产，而且经济效益高。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法，其特征在于，包括：
1)按照如下重量百分比配制钐钴合金原料：Sm：25～27％、Fe：15～27％、Zr：2～5％、Cu：3～8％、余量为Co；
将配制好的钐钴合金原料在惰性气氛下熔炼、浇铸得到合金铸锭；
2)将合金铸锭在氮气的保护下依次经过机械破碎、中破碎、气流磨制备合金粉末，合金粉末粒度为1～3μm；
3)向合金粉末中加入其总重量0.2～0.5‰的润滑剂，混粉时间0.5～3h，制得合金磁粉；
4)将合金磁粉在氮气的保护下进行称料，再在压机中取向成型，取向成型磁场强度为1.6～2.2T，然后再进行冷等静压压制，冷等静压压力为200～300MPa，制备出生坯；
5)将生坯加热到1190～1220℃下烧结0.5～2h进行致密化处理，然后首先冷却到1150～1170℃进行2～8h固溶处理，再冷却到1120～1150℃进行6～12h固溶处理，并快速风冷至室温，然后升温至800～900℃保温6～40h后以0.4～1℃/min冷速降温到400℃保温1～20h，并风冷至室温，得到钐钴磁体；
步骤5)是在耐高温的料盒中进行的，进行致密化处理前，将生坯间隔摆放于料盒中，生坯之间的间距为5～10mm，所述料盒为顶部敞开的收纳盒体结构，所述料盒的侧壁、底部均作开孔处理，且孔径小于生坯尺寸；
所述料盒的侧壁、底部的开孔形状为三角形、圆形、锥形、长方形、菱形中的一种或多种，其中所述料盒的侧壁的高度是生坯码放高度的1～1.2倍，侧壁的开孔的面积是单个生坯的面向该侧壁的一个侧面的最大尺寸的0.7～0.9倍，侧面开孔的总面积是最靠近该侧的一列生坯的所述一个侧面的总面积的1～1.2倍，所述料盒的底部的开孔的面积是单个生坯的底面的最大尺寸的0.5～0.7倍，底部开孔的总面积是所有生坯的底面的总面积的1～1.2倍；
料盒为多层叠设，料盒的堆放高度不超过热处理炉的均温区，相邻两层料盒通过支架对齐支撑，所述支架底部与位于下方的料盒固接、顶部支撑位于上方的料盒，所述支架内部设有盲孔，盲孔形状为三角形、圆形、锥形、长方形、菱形中的一种或多种，所述盲孔内部收纳有冷却媒介。
2.如权利要求1所述的超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法，其特征在于，步骤1)中钐钴合金原料在氩气保护下熔炼、浇铸。
3.如权利要求1所述的超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法，其特征在于，步骤4)中取向成型磁场强度为2.0T，冷等静压压力260MPa。
4.如权利要求1所述的超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法，其特征在于，所述料盒的材质为石墨、不锈钢、铁、钼、钨或钽中的一种或多种合金。
5.如权利要求1～4任一项所述的制备方法得到的超高最大磁能积烧结钐钴磁体。
CN202010243928.8A 2020-03-31 2020-03-31 超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法 Active CN112750613B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010243928.8A CN112750613B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010243928.8A CN112750613B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112750613A CN112750613A (zh) 2021-05-04
CN112750613B true CN112750613B (zh) 2023-02-07

Family

ID=75645492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010243928.8A Active CN112750613B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112750613B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113451038B (zh) * 2021-06-07 2023-05-02 杭州永磁集团有限公司 一种适用于高温高压纯氢气环境的钐钴永磁体的制备方法
CN113539606B (zh) * 2021-06-16 2023-05-09 杭州永磁集团有限公司 一种耐高温抗氢的钐钴永磁电机

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102304645A (zh) * 2011-09-02 2012-01-04 北京航空航天大学 2:17型抗氧化钐钴高温永磁材料及其制备方法
CN202258777U (zh) * 2011-10-28 2012-05-30 沈阳中北通磁科技股份有限公司 一种真空烧结炉用的钕铁硼磁体生坯装料盒
CN102568806A (zh) * 2011-12-29 2012-07-11 包头天和磁材技术有限责任公司 一种通过渗透法制备稀土永磁体的方法及方法中使用的石墨盒
CN105935768A (zh) * 2016-06-30 2016-09-14 中铝广西有色金源稀土有限公司 一种烧结钕铁硼敞开式烧结料盒及其使用方法
CN107316726A (zh) * 2017-07-14 2017-11-03 钢铁研究总院 一种烧结钐钴磁体的制备方法
CN109273240A (zh) * 2018-10-25 2019-01-25 湖南航天磁电有限责任公司 一种钐钴永磁体的制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1537427A (en) * 1977-07-13 1978-12-29 Tdk Electronics Co Ltd Permanent magnet material and process for producing the same
GB8403751D0 (en) * 1984-02-13 1984-03-14 Sherritt Gordon Mines Ltd Producing sm2 co17 alloy
JPS61252604A (ja) * 1985-05-02 1986-11-10 Tohoku Metal Ind Ltd 希土類磁石の製造方法
JP2001126906A (ja) * 1999-10-28 2001-05-11 Seiko Instruments Inc ＳｍＣｏ永久磁石粉体の製造方法と永久磁石粉体、及びボンド磁石
CN103646772B (zh) * 2013-11-21 2017-01-04 烟台正海磁性材料股份有限公司 一种R-Fe-B系烧结磁体的制备方法
CN207770834U (zh) * 2017-09-11 2018-08-28 重庆市九瑞粉末冶金有限责任公司 一种粉末冶金烧结用闭式炉
CN110473703B (zh) * 2019-07-24 2021-07-27 北矿磁材（阜阳）有限公司 一种高Hk钐钴烧结永磁材料的制备方法
CN110444383B (zh) * 2019-07-24 2021-10-22 北矿磁材（阜阳）有限公司 一种高Hk钐钴烧结永磁体的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102304645A (zh) * 2011-09-02 2012-01-04 北京航空航天大学 2:17型抗氧化钐钴高温永磁材料及其制备方法
CN202258777U (zh) * 2011-10-28 2012-05-30 沈阳中北通磁科技股份有限公司 一种真空烧结炉用的钕铁硼磁体生坯装料盒
CN102568806A (zh) * 2011-12-29 2012-07-11 包头天和磁材技术有限责任公司 一种通过渗透法制备稀土永磁体的方法及方法中使用的石墨盒
CN105935768A (zh) * 2016-06-30 2016-09-14 中铝广西有色金源稀土有限公司 一种烧结钕铁硼敞开式烧结料盒及其使用方法
CN107316726A (zh) * 2017-07-14 2017-11-03 钢铁研究总院 一种烧结钐钴磁体的制备方法
CN109273240A (zh) * 2018-10-25 2019-01-25 湖南航天磁电有限责任公司 一种钐钴永磁体的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112750613A (zh) 2021-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112466643B (zh) 一种烧结钕铁硼材料的制备方法
US9972435B2 (en) Method for manufacturing R-T-B based sintered magnet
EP0177371B1 (en) Process for manufacturing a permanent magnet
CN112750613B (zh) 超高最大磁能积烧结钐钴磁体的制备方法
EP3667685A1 (en) Heat-resistant neodymium iron boron magnet and preparation method therefor
CN112582122A (zh) 高膝点矫顽力烧结钐钴磁体的制备方法
CN112750587A (zh) 高性能烧结钐钴磁体的制备方法
CN113593799A (zh) 一种细晶、高矫顽力烧结钕铁硼磁体及其制备方法
CN112582121B (zh) 超高性能烧结钐钴磁体的制备方法
CN113223849A (zh) 一种高性能高丰度稀土铁硼永磁材料及其制备方法
CN113020595B (zh) 一种2：17型SmCoCuFeZrB烧结永磁体及其制备方法
CN114334416B (zh) 一种固液相分离扩散工艺制备高性能钕铁硼磁体的方法
CN109509628B (zh) 一种烧结钕铁硼复合粉料的制备方法
CN113421760B (zh) 一种低烧结温度高膝点磁场钐钴磁体的制备方法
CN112768170A (zh) 一种稀土永磁体及其制备方法
CN112582123B (zh) 低温度系数高使用温度烧结钐钴磁体的制备方法
CN110993235B (zh) 一种高铁低铜型钐钴永磁材料及其制备方法
CN113223801B (zh) 一种高硼钕铁硼永磁体及其制备方法
CN110544569A (zh) 一种钕铁硼磁铁及其生产工艺
EP0306599A2 (en) Method and apparatus for producing magnetically anisotropic Nd-Fe-B magnet material
CN108213404B (zh) 制备钕铁硼永磁材料的微粉、靶式气流磨制粉方法及出粉
JP2024536834A (ja) 高残留磁気ネオジム鉄ボロン磁石及びその製造方法並びに応用
CN113593802A (zh) 一种耐腐蚀、高性能钕铁硼烧结磁体及其制备方法和用途
WO2024171856A1 (ja) 希土類焼結磁石の製造方法
KR102718194B1 (ko) 중희토류 합금, 네오디뮴철붕소 영구자석 재료, 원료 및 제조방법

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