CN113130199A - 一种高电阻率烧结钐钴磁体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高电阻率烧结钐钴磁体及其制备方法。本发明针对烧结钐钴磁粉的特殊性,先将氟化物或者氧化物进行高能球磨至纳米粉末,钐钴磁粉制备单独进行,采用滚动球磨或高速气流磨,然后在氟化物悬浊液中施加一定电场,驱动纳米氟化物粉末均匀覆盖于钐钴磁粉表面,突破了氟化物/氧化物添加提升钐钴磁体电阻率而造成磁性能恶化的技术瓶颈。

Description

一种高电阻率烧结钐钴磁体及其制备方法
技术领域
本发明属于永磁材料制备领域,具体涉及一种高电阻率烧结钐钴磁体及其制备方法。
背景技术
Sm2Co17型烧结永磁体因其良好的磁性能、高使用温度和强耐蚀性被广泛应用于轨道交通、陀螺仪等工业和军事领域,为新材料。但Sm2Co17型烧结永磁体为合金磁体,没有非金属元素硼、碳和硅等非金属绝缘元素,先天导电性较好。
而目前烧结Sm2Co17型钐钴磁体特殊的磁化和反磁化机制决定了合金特殊的存在于晶粒中的名为胞状组织和片状组织,晶粒尺寸需要控制在20μm,过小的晶粒尺寸会使磁体退磁曲线的方形度恶化。但如此大的晶粒和极好的导电性,造成磁体中很容易形成电磁涡流,导致磁体温度上升,进而恶化磁体的磁性能,造成磁体服役的稳定性和安全性问题。
现有技术中,有采用氟化物提高钕铁硼磁体的电阻率,钕铁硼磁体存在熔点较低的富稀土相,热处理是会融化形成熔融液体,有利于氟化物的均匀分布,但是Sm2Co17型烧结永磁体与钕铁硼磁体在其磁性来源、结构特征等方面存在本质区别。已有研究证明,Sm2Co17型烧结永磁体熔点超过1100度,熔点较高,热处理过程为固相反应过程,即使磁体表面涂敷了氟化物颗粒,氟化物也无法进入磁体内部,而且氟化物在热处理过程中的均匀化分布难度很大,无法提高磁体电阻率,磁体表层可能会发生离子互换,已经有参考文件证明对电阻率没有作用反而会因为不合理的热处理工艺造成磁体性能恶化。
因此,如何制备高电阻率与高磁性能的钐钴磁体,是亟需解决的问题。
发明内容
针对上述情况,为克服现有技术的缺陷,本发明提供一种高电阻率烧结钐钴磁体及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明提供以下技术方案:
一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取氟化物,将氟化物与酒精、表面活性剂混合,然后进行高能球磨处理,获得氟化物细粉;所述氟化物细粉平均粒度为10~200nm;氟化物粒度控制在10~200nm是为了尽量减少其对磁体电阻率提升的效果,或者在相同电阻率提升下减少氟化物的添加,避免磁体磁性能的下降。如果氟化物粒度太小会造成氟化物不可避免的团聚,效果等同于粒径较大时对磁体产生的不良效果。本发明筛选了10~200nm的粒度范围,为电阻率提升和磁性能同时优化的范围。
(2)在无氧手套箱中将步骤(1)中指制得的氟化物细粉冲洗干净并干燥,获得氟化物粉末;
(3)按Sm2(CoFeCuZr)17合金组分称取金属原料,熔炼均匀,获得合金铸锭;
(4)对合金铸锭破碎处理,然后进行制粉处理,获得磁粉,所述磁粉平均粒度为2.5~5.2μm;此处磁粉控制在这一粒度能够与氟化物颗粒尺寸形成良好搭配,颗粒过小,造成氟化物占比过高,磁体磁性能恶化,粒径过大,磁体中氟化物含量太少,起不到提高电阻率的效果。
(5)将步骤(2)中制得的氟化物粉末与酒精混合,经超声处理,制得悬浊液;将氟化物与酒精混合的目的主要是为了获得分散均匀的氟化物悬浊液,采用丙酮和甲苯等液体也可以,但这两种液体有一定毒性。此处不可以用水进行分散,会加速磁粉的氧化,不利于磁性能。
(6)将步骤(4)中制得的磁粉均匀铺在容器底部的铂片A上,将步骤(5) 中制得的悬浊液倒入容器中;倒入后在液体上表面悬空放置铂片B,铂片B完全浸入悬浊液,然后进行电场下沉积处理,在铂片AB上施加电压,铂片B为正极,铂片A为负极,获得沉积磁粉;
(7)对步骤(6)中制得的沉积粉末进行磁场取向成型和冷等静压处理,获得压坯;
(8)对步骤(7)中制得的压坯进行烧结、固溶和退火处理,获得高电阻率烧结钐钴磁体。
进一步地,步骤(1)中所述氟化物为氟化钙、氟化镁、氟化铽、氟化钐、氟化铜、氟化锆、氟化钴、氟化铁中的一种或几种,氟化物质量为步骤(4)中磁粉质量的1~3%。
进一步地,步骤(1)中所述表面活性剂为油酸、正庚烷、乙二醇、环己烷、乙酸、氨基环酸中的一种或几种。本发明中油酸等加入主要作为表面活性剂使用,加速氟化物的破碎,并避免氟化物团聚,更容易获得分散性好的氟化物悬浊液。
现有技术中,有的方法将合金和氟化物混合在一起共同球磨;本发明氟化物采用高能球磨,而磁粉采用滚动球磨,后采用电化学方法将氟化物均匀分布于磁粉表面后,直接进行后续操作,本发明方法制得的钐钴磁体电阻率高与磁性能良好。如果将合金和氟化物混合在一起共同球磨,会造成一些不利影响;因为氟化物或者氧化物和合金的破碎行为不同,氧化物通常比磁性金属(合金)更难破碎,而且氧化物或者氟化物比合金更容易团聚,加之液态环境,很容易覆盖在合金表面,降低合金破碎效率的同时,氟化物团聚在一起,无法发挥作用。
进一步地,步骤(1)中,所述表面活性剂的添加量为氟化物质量的2%~6%。
进一步地,步骤(1)中,以质量百分比计,所述高能球磨工艺的球料比为 10~25。
进一步地,步骤(3)中所述Sm2(CoFeCuZr)17合金的成分,以质量百分比计,其中,24≤Sm≤31,5≤Fe≤30,4≤Cu≤9,2≤Zr≤4,余Co。
进一步地,步骤(5)中所述超声处理时间为0.5~4h。
进一步地,步骤(6)中所述电压为3~10V,时间为10~60min。
进一步地,步骤(7)中,所述磁场取向成型工艺的磁场强度为2T,压力为 30~100MPa。
进一步地,步骤(7)中,冷等静压工艺压力为200~350MPa。
进一步地,步骤(8)中所述烧结工艺中烧结温度为1190~1240℃,时间为 0.5~4h;固溶温度为1130~1185℃,时间为2~8h。
进一步地,步骤(8)中,退火处理工艺为:750~870℃保温5~20h,然后以0.5~1.5℃/min缓慢冷却至400℃并保温5~20h。
一种高电阻率烧结钐钴磁体,所述钐钴磁体的成分以质量百分比计,为: 23.5≤Sm≤30.2,4.8≤Fe≤29.7,3.9≤Cu≤8.9,2≤Zr≤3.8,0.02≤F≤0.08,0.04≤TM≤0.2,余Co,其中TM为钙、镁、铽、铜、锆、钴、铁中的一种或几种。
本发明的有益效果是:
(1)本发明针对烧结钐钴磁粉的特殊性,先将氟化物或者氧化物进行高能球磨至纳米粉末,钐钴磁粉制备单独进行,采用滚动球磨或高速气流磨,然后在氟化物悬浊液中施加一定电场,驱动纳米氟化物粉末均匀覆盖于钐钴磁粉表面,突破了氟化物/氧化物添加提升钐钴磁体电阻率而造成磁性能恶化的技术瓶颈。
(2)本发明中,采用化学辅助高能球磨工艺制备氟化物粉末,通过表面活性剂和化学助剂的调整,可以获得形状和粒径均可控的氟化物粉末,经过制成氟化物的分散液体防止氟化物团聚,然后采用电化学方法使氟化物均匀覆盖在磁体表面,解决了氟化物和磁粉混合后自发的团聚现象。
采用电化学方法,因为磁粉在电极上基本处于等电位,而且电场相对均匀,对本身就比较均匀的氟化物颗粒的驱动力基本一致,所以制得的最终磁体中氟化物分布均匀,大幅较少了氟化物对磁体性能的影响,在同等电阻率提升的情况下,降低了氟化物的添加量。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本申请进行描述和说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例在不冲突的情况下,可以与其它实施例相结合。
除非另作定义,本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制,可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含;本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电气的连接,不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序。
实施例1
一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照磁粉质量的1%称取氟化钙,称取油酸,油酸的添加量为氟化钙质量的2%,并与酒精混合,然后球料比10:1(即钢球与氟化钙的质量之比为10:1) 进行高能球磨处理,获得平均粒度为10nm的氟化钙细粉。本发明中,不对酒精的体积或质量做限定,以装满球磨罐为准。
(2)在无氧手套箱中将步骤(1)中制得的氟化钙细粉冲洗干净并干燥(本发明不对干燥温度进行限制,本实施例中,在室温下进行干燥),获得氟化钙粉末。
(3)以质量百分比计,Sm=24%,Co=40%,Fe=30%,Cu=4%,Zr=2%,称取金属原料,采用感应熔炼或者电弧熔炼将原料熔炼均匀,获得合金铸锭。此处所述的感应熔炼或者电弧熔炼均是本领域常规的熔炼方法,本发明不对感应熔炼或者电弧熔炼的步骤与原理等进行改进。
(4)将步骤(3)制得的合金铸锭采用颚式破碎机和盘式破碎机分别进行粗碎和细碎处理,然后采用搅拌磨或滚动球磨按球料质量比为3:1对细破碎后的粉末进行制粉处理,球磨介质为120#高纯汽油或高纯甲苯,获得平均粒度为 2.5μm的磁粉。先用颚式破碎机进行粗碎,再用盘式破碎机进行细碎,细碎后粒径大小一般不做限定,本实施例中,细碎后磁粉粒径为0~150微米。
(5)将步骤(2)中制得的氟化钙粉末与酒精混合,经超声处理0.5h,制得悬浊液。本发明中,不对氟化钙粉末与酒精的质量比做具体的限定,只要酒精能够浸没氟化物即可。
(6)将步骤(4)中制得的磁粉均匀铺在容器底部的铂片A上,将步骤(5) 中制得的悬浊液缓慢倒入容器中,避免磁粉悬浮,倒入后在液体上表面悬空放置铂片B,铂片B完全浸入悬浊液,然后进行电场下沉积处理,在铂片AB上施加 3V的电压,铂片B为正极,铂片A为负极,时间为60min,获得沉积磁粉。
(7)对步骤(6)中制得的沉积磁粉末进行磁场强度为2T、压力为30MPa 的磁场取向成型和压力为200MPa的冷等静压处理,获得压坯。
(8)对步骤(7)中制得的压坯进行温度为1240℃和时间为0.5h的烧结处理。温度为1185℃和时间为2h的固溶处理后冷却至室温。然后进行温度为870 C保温5h,以0.5℃/min缓慢冷却至400℃并保温5h的退火处理。获得终态磁体的成分以质量百分比计,Sm=23.5%,Fe=29.7%,Cu=3.9%,Zr=2%,F=0.02%, Ca=0.04%,余Co(即Co=40.84%)。
对比例1-1
一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照磁粉质量的1%称取氟化钙,油酸的添加量为氟化钙质量的2%称取油酸,并与酒精混合,然后球料比10:1(即钢球与氟化钙的质量之比为10:1) 进行高能球磨处理,获得平均粒度为10nm的氟化钙细粉。
(2)以质量百分比计,Sm=24%,Co=40%,Fe=30%,Cu=4%,Zr=2%,称取金属原料,采用感应熔炼或者电弧熔炼将原料熔炼均匀,获得合金铸锭。
(3)将步骤(2)制得的合金铸锭采用颚式破碎机和盘式破碎机分别进行粗碎和细碎处理,然后加入步骤(1)中的氟化钙细粉,采用搅拌磨或滚动球磨按球料质量比为3:1对细破碎后的粉末进行制粉处理,球磨介质为120#高纯汽油或高纯甲苯,获得平均粒度为2.5μm的磁粉。
(4)对步骤(3)中制得的磁粉进行磁场强度为2T、压力为30MPa的磁场取向成型和压力为200MPa的冷等静压处理,获得压坯。
(5)对步骤(4)中制得的压坯进行温度为1240℃和时间为0.5h的烧结处理。温度为1185℃和时间为2h的固溶处理后冷却至室温。然后进行温度为870 ℃保温5h,以0.5℃/min缓慢冷却至400℃并保温5h的退火处理。获得终态磁体的成分以质量百分比计,为:Sm=23.5%,Fe=29.7%,Cu=3.9%,Zr=2%,F=0.02%, Ca=0.04%,余Co。
本对比例中的其他条件与实施例1相同。
对比例1-2
(1)按照磁粉质量的1%称取氟化钙,油酸的添加量为氟化钙质量的2%,称取油酸,并与酒精混合,然后球料比10:1进行高能球磨处理,获得平均粒度为10nm的氟化钙细粉。
(2)将步骤(1)中制得的氟化钙细粉在无氧手套箱中将氟化钙细粉冲洗干净并干燥,获得氟化钙粉末。
(3)以质量百分比计,Sm=24%,Co=40%,Fe=30%,Cu=4%,Zr=2%,称取金属原料,采用感应熔炼或者电弧熔炼将原料熔炼均匀,获得合金铸锭。
(4)将步骤(3)制得的合金铸锭采用颚式破碎机和盘式破碎机分别进行粗碎和细碎处理,然后采用搅拌磨或滚动球磨按球料质量比为3:1对细破碎后的粉末进行制粉处理,球磨介质为120#高纯汽油或高纯甲苯,获得平均粒度为 2.5μm的磁粉。
(5)将步骤(2)中制得的氟化钙粉末与酒精混合,经超声处理0.5h,制得悬浊液。
(6)将步骤(4)中制得的磁粉均匀铺在容器底部,将步骤(5)中制得的悬浊液缓慢倒入容器中,避免磁粉悬浮,浸泡时间为60min,但不施加电压,获得浸泡后的磁粉。
(7)对步骤(6)中制得的浸泡后的磁粉进行磁场强度为2T、压力为30MPa 的磁场取向成型和压力为200MPa的冷等静压处理,获得压坯。
(8)对步骤(7)中制得的压坯进行温度为1240℃和时间为0.5h的烧结处理。温度为1185℃和时间为2h的固溶处理后冷却至室温。然后进行温度为870 ℃保温5h,以0.5℃/min缓慢冷却至400℃并保温5h的退火处理。获得终态磁体的成分以质量百分比计,为:Sm=23.5%,Fe=29.7%,Cu=3.9%,Zr=2%,F=0.02%, Ca=0.04%,余Co(即Co=40.84%)。
本对比例中的其他条件与实施例1相同。
实施例2
(1)按照磁粉质量的2%称取氟化镁,称取油酸,添加量为氟化镁质量的 4%,并与酒精混合,然后球料比18:1(即钢球与氟化镁的质量之比为18:1) 进行高能球磨处理,获得平均粒度为100nm的氟化镁细粉。此处酒精作为填充球磨罐的介质,不对酒精的体积或质量做限定,以装满球磨罐为准。
(2)将步骤(1)中制得的细粉在无氧手套箱中,将氟化镁细粉冲洗干净并干燥,获得氟化镁粉末。
(3)以质量百分比计,Sm=27%,Co=46%,Fe=18%,Cu=6%,Zr=3%,称取金属原料,采用感应熔炼或者电弧熔炼将原料熔炼均匀,获得合金铸锭。
(4)将步骤(3)制得的合金铸锭采用颚式破碎机和盘式破碎机分别进行粗碎和细碎处理,然后采用搅拌磨或滚动球磨按球料质量比为6,对细破碎后的粉末进行制粉处理,球磨介质为120#高纯汽油或高纯甲苯,获得平均粒度为4μm 的磁粉。
(5)将步骤(2)中制得的氟化镁粉末与酒精混合,经超声处理2.5h,制得悬浊液。本发明中,不对氟化镁粉末与酒精的质量比做具体的限定,只要酒精能够浸没氟化物即可。
(6)将步骤(4)中制得的磁粉均匀铺在容器底部的铂片A上,将步骤(5) 中制得的悬浊液缓慢倒入容器中,避免磁粉悬浮,倒入后在液体上表面悬空放置铂片B,铂片B完全浸入悬浊液,然后进行电场下沉积处理,在铂片AB上施加 7V的电压,铂片B为正极,铂片A为负极,时间为35min,获得沉积磁粉。
(7)对步骤(6)中制得的沉积粉末进行磁场强度为2T、压力为60Mpa的磁场取向成型和压力为270Mpa的冷等静压处理,获得压坯。
(8)对步骤(7)中制得的压坯进行温度为1210℃和时间为2.5h的烧结处理。温度为1160℃和时间为5h的固溶处理后冷却至室温。然后进行温度为800 ℃保温13h,以1℃/min缓慢冷却至400℃并保温13h的退火处理。获得终态磁体的成分以质量百分比计,Sm=26.8%,Fe=17.3%,Cu=5.9%,Zr=2.9%, F=0.05%,Mg=0.1%,余Co(即Co=46.95%)。
对比例2-1
(1)按照磁粉质量的2%称取氟化镁,称取添加量为氟化镁质量的4%的油酸,并与酒精混合,然后球料比18:1进行高能球磨处理,获得平均粒度为100nm 的氟化镁细粉。
(2)以质量百分比计,Sm=27%,Co=46%,Fe=18%,Cu=6%,Zr=3%,称取金属原料,采用感应熔炼或者电弧熔炼将原料熔炼均匀,获得合金铸锭。
(3)将步骤(2)制得的合金铸锭采用颚式破碎机和盘式破碎机分别进行粗碎和细碎处理,然后加入步骤(1)中的氟化镁细粉,采用搅拌磨或滚动球磨按球料质量比为6:1,对细破碎后的粉末进行制粉处理,球磨介质为120#高纯汽油或高纯甲苯,获得平均粒度为4μm的磁粉。
(4)对步骤(3)中制得的磁粉进行磁场强度为2T、压力为60MPa的磁场取向成型和压力为270MPa的冷等静压处理,获得压坯。
(5)对步骤(4)中制得的压坯进行温度为1210℃和时间为2.5h的烧结处理。温度为1160℃和时间为5h的固溶处理后冷却至室温。然后进行温度为800 ℃保温13h,以1℃/min缓慢冷却至400℃并保温13h的退火处理。获得终态磁体的成分以质量百分比计,为:Sm=26.8%,Fe=17.3%,Cu=5.9%,Zr=2.9%, F=0.05%,Mg=0.1%,余Co(即Co=46.95%)。
本对比例中的其他条件与实施例2相同。
对比例2-2
(1)按照磁粉质量的2%称取氟化镁,称取添加量为氟化镁质量的4%的油酸,并与酒精混合,然后球料比18:1进行高能球磨处理,获得平均粒度为100nm 的氟化镁细粉。
(2)将步骤(1)中制得的细粉在无氧手套箱中将氟化镁细粉冲洗干净并干燥,获得氟化镁粉末。
(3)以质量百分比计,Sm=27%,Co=46%,Fe=18%,Cu=6%,Zr=3%,称取金属原料,采用感应熔炼或者电弧熔炼将原料熔炼均匀,获得合金铸锭。
(4)将步骤(3)制得的合金铸锭采用颚式破碎机和盘式破碎机分别进行粗碎和细碎处理,然后采用搅拌磨或滚动球磨按球料质量比为6对细破碎后的粉末进行制粉处理,球磨介质为120#高纯汽油或高纯甲苯,获得平均粒度为4μm的磁粉。
(5)将步骤(2)中制得的氟化镁粉末与酒精混合,经超声处理2.5h,制得悬浊液。
(6)将步骤(4)中制得的磁粉均匀铺在置于容器底部,将步骤(5)中制得的悬浊液缓慢倒入容器中,避免磁粉悬浮,浸泡时间为35min,但不施加电压,获得浸泡后的磁粉。
(7)对步骤(6)中制得的浸泡后的磁粉进行磁场强度为2T、压力为60MPa 的磁场取向成型和压力为270MPa的冷等静压处理,获得压坯。
(8)对步骤(7)中制得的压坯进行温度为1210℃和时间为2.5h的烧结处理。温度为1160℃和时间为5h的固溶处理后冷却至室温。然后进行温度为800 ℃保温13h,以1℃/min缓慢冷却至400℃并保温13h的退火处理。获得终态磁体的成分以质量百分比计,Sm=26.8%,Fe=17.3%,Cu=5.9%,Zr=2.9%, F=0.05%,Mg=0.1%,余Co。
本对比例中的其他条件与实施例2相同。
实施例3
(1)按照磁粉质量的3%称取氟化铽,称取添加量为氟化铽质量的6%的油酸,并与酒精混合,然后球料比25:1(即钢球与氟化铽的质量之比为25:1)进行高能球磨处理,获得平均粒度为200nm的氟化铽细粉。此处酒精作为填充球磨罐的介质,不对酒精的体积或质量做限定,以装满球磨罐为准。
(2)将步骤(1)中制得的细粉在无氧手套箱中将氟化铽细粉冲洗干净并干燥,获得氟化铽粉末。
(3)以质量百分比计,Sm:Co:Fe:Cu:Zr=31:51:5:9:4称取金属原料,采用感应熔炼或者电弧熔炼将原料熔炼均匀,获得合金铸锭。
(4)将步骤(3)制得的合金铸锭采用颚式破碎机和盘式破碎机分别进行粗碎和细碎处理,然后采用搅拌磨或滚动球磨按球料质量比为8对细破碎后的粉末进行制粉处理,球磨介质为120#高纯汽油或高纯甲苯,获得平均粒度为5.2μm 的磁粉。
(5)将步骤(2)中制得的氟化铽粉末与酒精混合,经超声处理4h,制得悬浊液。本发明中,不对氟化镁粉末与酒精的质量比做具体的限定,只要酒精能够浸没氟化物即可。
(6)将步骤(4)中制得的磁粉均匀铺在容器底部的铂片A上,将步骤(5) 中制得的悬浊液缓慢倒入容器中,避免磁粉悬浮,倒入后在液体上表面悬空放置铂片B,铂片B完全浸入悬浊液,然后进行电场下沉积处理,在铂片AB上施加 10V的电压,铂片B为正极,铂片A为负极,时间为10min,获得沉积磁粉。
(7)对步骤(6)中制得的沉积粉末进行磁场强度为2T、压力为100Mpa 的磁场取向成型和压力为350Mpa的冷等静压处理,获得压坯。
(8)对步骤(7)中制得的压坯进行温度为1190℃和时间为4h的烧结处理。温度为1130℃和时间为8h的固溶处理后冷却至室温。然后进行温度为750 ℃保温20h,以1.5℃/min缓慢冷却至400℃并保温20h的退火处理。获得终态磁体为高电阻率的烧结钐钴磁体,其成分以质量百分比计,Sm=30.2%,Fe=4.8%,Cu=8.9%,Zr=3.8%,F=0.08%,TM=0.2%,余Co,其中TM为铽。
对比例3-1
(1)按照磁粉质量的3%称取氟化铽,称取添加量为氟化铽质量的6%的油酸,并与酒精混合,然后球料比为25:1进行高能球磨处理,获得平均粒度为 200nm的氟化铽细粉。
(2)以质量百分比计,按化学式Sm31Co51Fe5Cu9Zr4余Co称取金属原料,采用感应熔炼或者电弧熔炼将原料熔炼均匀,获得合金铸锭。
(3)将步骤(2)制得的合金铸锭采用颚式破碎机和盘式破碎机分别进行粗碎和细碎处理,然后加入步骤(1)中的氟化铽细粉,采用搅拌磨或滚动球磨按球料质量比为8对细破碎后的粉末进行制粉处理,球磨介质为120#高纯汽油或高纯甲苯,获得平均粒度为5.2μm的磁粉。
(4)对步骤(3)中制得的磁粉进行磁场强度为2T、压力为100Mpa的磁场取向成型和压力为350Mpa的冷等静压处理,获得压坯。
(5)对步骤(4)中制得的压坯进行温度为1190℃和时间为4h的烧结处理。温度为1130℃和时间为8h的固溶处理后冷却至室温。然后进行温度为750 ℃保温20h,以1.5℃/min缓慢冷却至400℃并保温20h的退火处理。获得终态磁体为烧结钐钴磁体,其成分以质量百分比计,为:Sm=30.2,Fe=4.8,Cu=8.9, Zr=3.8,F=0.08,TM=0.2,余Co,其中TM为铽。
本对比例中的其他条件与实施例3相同。
对比例3-2
(1)按照磁粉质量的3%称取氟化铽,称取添加量为氟化铽质量的6%的油酸,并与酒精混合,然后球料比为25:1进行高能球磨处理,获得平均粒度为 200nm的氟化铽细粉。
(2)将步骤(1)中制得的细粉在无氧手套箱中将氟化铽细粉冲洗干净并干燥,获得氟化铽粉末。
(3)以质量百分比计,按化学式Sm31Co51Fe5Cu9Zr4余Co称取金属原料,采用感应熔炼或者电弧熔炼将原料熔炼均匀,获得合金铸锭。
(4)将步骤(3)制得的合金铸锭采用颚式破碎机和盘式破碎机分别进行粗碎和细碎处理,然后采用搅拌磨或滚动球磨按球料质量比为8对细破碎后的粉末进行制粉处理,球磨介质为120#高纯汽油或高纯甲苯,获得平均粒度为5.2μm 的磁粉。
(5)将步骤(2)中制得的氟化铽粉末与酒精混合,经超声处理4h,制得悬浊液。
(6)将步骤(4)中制得的磁粉均匀铺在置于容器底部,将步骤(5)中制得的悬浊液缓慢倒入容器中,避免磁粉悬浮,浸泡时间为10min,但不施加电压,获得浸泡后的磁粉。
(7)对步骤(6)中制得的浸泡后的磁粉进行磁场强度为2T、压力为100Mpa 的磁场取向成型和压力为350Mpa的冷等静压处理,获得压坯。
(8)对步骤(7)中制得的压坯进行温度为1190℃和时间为4h的烧结处理。温度为1130℃和时间为8h的固溶处理后冷却至室温。然后进行温度为750 ℃保温20h,以1.5℃/min缓慢冷却至400℃并保温20h的退火处理。获得终态磁体为烧结钐钴磁体,其成分以质量百分比计,为:Sm=30.2,Fe=4.8,Cu=8.9, Zr=3.8,F=0.08,TM=0.2,余Co,其中TM为铽。
本对比例中的其他条件与实施例3相同。
将上述实施例和对比例中制备的磁体进行测试。采用脉冲磁强计测试磁体的磁性能,最大磁场为11T,在室温下,测定磁性能。采用四点法测电阻率。检测结果如表1所述。
表1实施例和对比例中制备的磁体的磁性能和电阻率数据
Figure BDA0003028711660000121
Figure BDA0003028711660000131
从表1可以看出,实施例1-3中磁体的磁性能均优于对比例,说明采用本发明制备方法中添加氟化物可以有效提高磁体的电阻率同时保持磁体的高磁性能。而在对比例1-2、2-2和3-2中,简单的将氟化物与磁粉混合,虽然可以提高磁体的电阻率,但磁性能恶化很快。而对比例1-3、2-3和3-3磁体的性能显示,未施加电压,磁体的电阻率提升效果较差,且磁性能也受到一定影响。
本领域的技术人员应该明白,以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,其特征是,包括以下步骤:
(1)称取氟化物,将氟化物与酒精、表面活性剂混合,然后进行高能球磨处理,获得氟化物细粉;所述氟化物细粉平均粒度为10~200nm;
(2)在无氧手套箱中将步骤(1)中指制得的氟化物细粉冲洗干净并干燥,获得氟化物粉末;
(3)按Sm2(CoFeCuZr)17合金组分称取金属原料,熔炼均匀,获得合金铸锭;
(4)对合金铸锭破碎处理,然后进行制粉处理,获得磁粉,所述磁粉平均粒度为2.5~5.2μm;
(5)将步骤(2)中制得的氟化物粉末与酒精混合,经超声处理,制得悬浊液;
(6)将步骤(4)中制得的磁粉均匀铺在容器底部的铂片A上,将步骤(5)中制得的悬浊液倒入容器中;倒入后在液体上表面悬空放置铂片B,铂片B完全浸入悬浊液,然后进行电场下沉积处理,在铂片AB上施加电压,铂片B为正极,铂片A为负极,获得沉积磁粉;
(7)对步骤(6)中制得的沉积粉末进行磁场取向成型和冷等静压处理,获得压坯;
(8)对步骤(7)中制得的压坯进行烧结、固溶和退火处理,获得高电阻率烧结钐钴磁体。
2.根据权利要求1所述的一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,其特征是,步骤(1)中所述氟化物为氟化钙、氟化镁、氟化铽、氟化钐、氟化铜、氟化锆、氟化钴、氟化铁中的一种或几种,氟化物质量为步骤(4)中磁粉质量的1~3%。
3.根据权利要求1所述的一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,其特征是,步骤(1)中所述表面活性剂为油酸、正庚烷、乙二醇、环己烷、乙酸、氨基环酸中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,其特征是,步骤(1)中所述表面活性剂的添加量为氟化物质量的2%~6%。
5.根据权利要求1所述的一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,其特征是,步骤(1)中,以质量百分比计,所述高能球磨工艺的球料比为10~25。
6.根据权利要求1所述的一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,其特征是,步骤(3)中所述Sm2(CoFeCuZr)17合金的成分,以质量百分比计,其中,24≤Sm≤31,5≤Fe≤30,4≤Cu≤9,2≤Zr≤4,余Co。
7.根据权利要求1所述的一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,其特征是,步骤(5)中所述超声处理时间为0.5~4h。
8.根据权利要求1所述的一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,其特征是,步骤(6)中所述电压为3~10V,时间为10~60min。
9.根据权利要求1所述的一种高电阻率烧结钐钴磁体的制备方法,其特征是,步骤(7)中,所述磁场取向成型工艺的磁场强度为2T,压力为30~100MPa。
10.一种高电阻率烧结钐钴磁体,其特征是,所述钐钴磁体的成分以质量百分比计,23.5≤Sm≤30.2,4.8≤Fe≤29.7,3.9≤Cu≤8.9,2≤Zr≤3.8,0.02≤F≤0.08,0.04≤TM≤0.2,余Co,其中TM为钙、镁、铽、铜、锆、钴、铁中的一种或几种。
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