CN113451038A - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及永磁材料领域，公开了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，包括：（1）熔炼；（2）破碎处理，气流磨；（3）磁场取向成型，冷等静压；（4）烧结、固溶、时效处理体；（5）对钐钴磁体表面清洁处理，在钐钴磁体表面依次镀基体镀层、AlCrZnN镀层和DyNiAl镀层。本发明采用磁控溅射法在钐钴永磁表面制备的镀层结合性及致密性好，具有优秀的耐氢性能和耐高温性能，保证了钐钴永磁材料在高温高压纯氢气环境下的使用。
Description
技术领域
本发明涉及永磁材料领域，尤其涉及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。
背景技术
与烧结钕铁硼相比，烧结钐钴不仅具有优良的磁性能，而且具有耐腐蚀耐高温和良好的高温稳定性。世界范围的钐钴永磁材料的研发力度始终不断增加，中国的钐钴永磁材料研究水平也在逐年提高。钐钴永磁材料在需要高使用温度和高温稳定等特定场合发挥了不可替代的作用，如航空航天所用电机及发电机，部分尖端应用如行波管(空间探索及卫星通信)以及飞行器的惯性装置(重力传感器和陀螺仪)。
将钐钴永磁材料应用于氢能源电机中，其特殊的使用环境要求钐钴永磁材料具有较好的高温稳定性及在氢气环境磁性能不会发生减退，若在使用过程中发生磁性能减退的现象，会对氢能源电机的使用寿命和安全造成巨大的影响，如何预防这种现象的发生成为当前研究的重点。但现有的钐钴永磁材料在接触到氢气的情况下，氢原子会沿晶界进入钐钴永磁材料，导致钐钴永磁材料粉化，磁性能发生减退现象，最终导致氢能源电机失效。因此，如何提高钐钴永磁材料在高温高压纯氢气环境下的磁性能的稳定成为重点。
目前，在磁性材料耐氢领域相关技术较少，对如何预防氢原子进入磁性材料内部导致磁性材料粉化，磁性能发生减退的现象对应解决方法较少；如申请人为南京安德海睿智能科技有限公司、申请号为20201011472.7的专利公开了一种具有耐氢性能的稀土永磁体及其制备方法，其提出在氮气气氛下对永磁体毛坯进行热处理，热处理结束后将稀土永磁体浸入含铈的水基硅烷溶剂中进行封闭处理，封闭完成后进行固化处理从而在稀土永磁体表面形成一层膜来提高稀土永磁材料的耐氢性能。
然而上述方案的缺点在于热处理结束后将稀土永磁体浸入含铈的水基硅烷溶剂中进行封闭处理，在这个过程中稀土永磁体表面的溶剂会发生流动现象导致表面的溶剂分布不均匀，溶剂的分布不均匀导致后续固化处理后稀土永磁体表面的膜厚度分布不一致，部分区域耐氢性能较差，材料的一致性较差，对材料的使用寿命和安全性造成影响。
发明内容
为了克服钐钴永磁材料在氢气环境下会发生失效的问题，尤其是针对钐钴永磁材料在高温高压纯氢气环境下发生粉化现象造成材料无法使用的问题，本发明提供了一种适用于高温高压纯氢气环境下钐钴永磁材料及其制备方法。
本发明的具体技术方案为：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，包含以下步骤：
(1)按元素配比配料后将原料在惰性环境下熔炼得到合金铸锭或铸片。
(2)将所得铸锭或铸片破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得钐钴粉体。
(3)将所得钐钴粉体在惰性环境及磁场中取向成型，然后冷等静压，得到钐钴磁体生坯。
(4)将钐钴磁体生坯在惰性环境下烧结及固溶处理，得到烧结钐钴磁体毛坯，随后在惰性环境下时效处理得到钐钴磁体。
(5)对钐钴磁体表面清洁处理，采用磁控溅射镀膜设备在钐钴磁体表面依次镀含Ni、Cu和NiCu合金中的一种或多种的基体镀层、AlCrZnN镀层和DyNiAl镀层。
在现有钐钴磁体配方难以隔绝氢原子进入磁体内部导致磁性材料发生粉化、进而造成磁性能减退的状况下，本发明从从提高钐钴磁体耐氢性能角度出发，对钐钴配方以及相关工艺进行了系列调整，使得制备的钐钴磁体毛坯表面致密度有较大的的改善，在获得致密性较好的钐钴磁体毛坯后通过磁控溅射镀膜设备在钐钴磁体表面镀多层耐高温镀层，通过耐高温镀层起到隔绝氢原子进入的目的从而提高钐钴磁体的耐氢性能。具体地：
关于AlCrZnN镀层：钐钴磁性材料中的Co、Fe、Cu等元素为氢不稳定元素，与氢的亲和力小，但氢原子易在其中游动，而Zr元素为氢稳定元素，易与氢发生反应，形成稳定氢化物，即强键合氢化物，氢溶解度较大，因此若只是调整合金的配方难以显著提高钐钴磁性材料的耐氢性能。而本发明通过熔炼制备AlCrZnN合金靶材，通过磁控溅射法使其均匀的分布于基体镀层上，由于Al、Zn元素不会与氢发生反应，因此A1CrZnN镀层可以有效的阻碍氢气的渗入，同时AlCrZnN镀层具有良好的耐高温性能，满足其高温使用环境。
关于DyNiAl镀层：虽然AlCrZnN镀层具有良好的耐氢与抗高温性，但在使用过程中镀层会发生磨损，使得钐钴永磁材料的耐氢性能降低，影响材料的使用寿命和安全，因此本发明进一步在AlCrZnN镀层表面再镀一层抗高温的DyNiAl镀层，研究结果显示，DyNiAl合金具有良好的抗高温性和耐腐蚀性，可以满足其氢能源电机高温使用要求和复杂的使用环境，同时表面的DyNiAl镀层可以保护里面的AlCrZnN镀层不受损，使其能够起到隔绝氢气的作用。
作为优选，步骤(1)中，按Sm(Co1-x-y-vFexCuyZrv)z进行配料，其中x＝0.18～0.26，y＝0.14～0.2，v＝0.01～0.03，z＝7.0～7.5；z为过渡族元素Co、Fe、Cu、Zr与稀土元素Sm的原子比。
相较于传统钐钴永磁体，本发明在配料时采用ZrCu合金取代纯Zr，可降低其与氢气发生反应形成稳定氢化物破坏磁性材料的耐氢性，同时有利于在烧结及时效过程中形成致密的胞壁相Sm(Co，Cu)5，紧密包合主相，提高晶间连续性，从微观角度使得制备的钐钴永磁体致密度上升，能最大程度阻碍氢气的进入，提高钐钴永磁材料的耐氢性能。
作为优选，步骤(2)中，所述破碎处理过程中通氮气。
现有技术的破碎处理均为氢破碎，即在氢气环境下，而本发明在破碎处理过程中采用氮气替代氢气，在铸锭或铸片破碎处理过程中氮与磁粉发生反应可在钐钴磁粉表面形成稳定的氮化相，类似一层壳层，在随后的制粉及烧结与时效处理过程中，氮化相随着钐钴合金内部相的组成分布在磁体表面，具有较佳的抗氢性能，可以提高钐钴永磁材料的耐氢性能。
作为优选，所述钐钴粉体的粒度为3.8-4.5μm。
作为优选，步骤(3)中，所述磁场的磁场强度为1-5T，所述冷等静压的压力为180-230MPa。
作为优选，步骤(4)中，所述烧结的温度为1170-1230℃，时间为1～5h；所述固溶的温度1165～1195℃，时间为2～5h，固溶后快冷至室温；所述时效的过程为在800～850℃保温5～40h，随后以0.5～1℃/min降温至400～500℃，保温5～20h，然后风冷或随炉自然冷却至常温。
作为优选，步骤(1)-(4)中，所述惰性环境为氩气环境。
作为优选，步骤(5)中，所述基体镀层的厚度为2-6μm；所述AlCrZnN镀层的厚度为6-15μm；所述DyNiAl镀层的厚度为4-8μm。
作为优选，步骤(5)中，所述AlCrZnN镀层中AlZn的含量为45-55wt％。
作为优选，步骤(5)中，所述DyNiAl镀层中的Dy的含量为0.05-0.1wt％。
作为优选，步骤(5)中，所述表面清洁处理包括酸洗处理和/或磷化处理。
首先酸洗处理或磷化处理的目的在于去除基材表面的油污或锈迹，同时酸洗处理或磷化处理可使基材表面粗糙度增大，有利于基体镀层材料的附着，使基体镀层更加均匀平滑，进而有利于后续AlCrZnN等耐高温合金的磁控溅射镀层的均匀一致性。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
(1)本发明在钐钴磁体毛坯表面依次镀多层镀层(基体镀层、A1CrZnN镀层和DyNiAl镀层)，通过镀层起到隔绝氢原子进入的目的从而提高钐钴磁体的耐氢性能。
(2)本发明在配料时加入ZrCu合金，有利于在烧结及时效过程中形成致密的胞壁相Sm(Co，Cu)5，紧密包合主相，提高晶间连续性，从微观角度使得制备的钐钴永磁体致密度上升，能最大程度阻碍氢气的进入，提高钐钴永磁材料的耐氢性能。
(3)本发明中在破碎处理过程中采用氮气替代氢气，氮与磁粉发生反应在钐钴磁粉表面形成稳定的氮化相，类似一层壳层，在随后的制粉及烧结与时效处理过程中，氮化相随着钐钴合金内部相的组成分布在磁体表面，具有较佳的抗氢性能，可以提高钐钴永磁材料的耐氢性能。
附图说明
图1为本发明实施例1与对比例1吸氢量随时间变化关系图(300℃)
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种适用于高温高压纯氢气环境的钐钴永磁体，其表达式(不包括镀层)为：Sm(Co1-x-y-vFexCuyZrv)z，其中x＝0.18～0.26，y＝0.14～0.2，v＝0.01～0.03，z＝7.0～7.5；z为过渡族元素Co、Fe、Cu、Zr与稀土元素Sm的原子比，其制备方法包含以下步骤：
(1)按各元素配比配料，将原料在惰性环境下熔炼得到合金铸锭或铸片。
(2)将所得铸锭或铸片在氮气环境下破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得钐钴粉体。
(3)将所得钐钴粉体在惰性环境及1-5T磁场中取向成型，然后180-230MPa冷等静压，得到粒度为3.8-4.5μm的钐钴磁体生坯。
(4)将钐钴磁体生坯在惰性环境下烧结(1170-1230℃，时间为1～5h)及固溶处理(1165～1195℃，时间为2～5h，固溶后快冷至室温)，得到烧结钐钴磁体毛坯，随后在惰性环境下在800～850℃保温5～40h，随后以0.5～1℃/min降温至400～500℃，保温5～20h，然后风冷或随炉自然冷却至常温，得到钐钴磁体。
(5)对钐钴磁体表面清洁处理(酸洗处理和/或磷化处理)，采用磁控溅射镀膜设备在钐钴磁体表面依次镀含Ni、Cu和NiCu合金中的一种或多种的基体镀层(2-6μm)、AlCrZnN镀层(AlZn含量为45-55wt％，6-15μm)和DyNiAl镀层(Dy含量为0.05-0.1wt％，4-8μm)。
实施例1
一种适用于高温高压纯氢气环境的钐钴永磁体，其表达式(不包括镀层)为Sm(Co0.65Fe0.18Cu0.15Zr0.02)7.1，具体制备步骤如下：
(1)将钐钴磁体原料按元素配比进行配料后放入真空熔炼感应炉中，在惰性环境下经熔炼得到合金铸锭；
(2)将熔炼所得的铸锭通入氮气进行破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得平均粒度为4.1μm的钐钴粉体；
(3)在氩气气体保护下及磁场(磁场强度为2T)中对钐钴粉体进行取向成型，然后进行冷等静压30min(进行冷等静压的压力为200MPa)，得到钐钴磁体生坯；
(4)将钐钴磁体生坯放入真空烧结炉内，然后关闭炉盖抽真空处理(抽真空至3×10-3pa)，再充入氩气使真空度保持在-0.05MPa，然后升温至1200℃，烧结2h；之后降温到1180℃保持4h，最后快冷至室温，得到烧结钐钴磁体；将烧结钐钴磁体毛坯在氩气气体保护下，在800℃保温20h，随后以0.6℃/min的速度降温至450℃，保温10h，然后风冷冷却至常温；
(5)对钐钴磁体表面进行清洁处理，采用磁控溅射镀膜设备在钐钴磁体表面镀一层纯Ni的镀层作为基体层，镀层厚度为3μm，随后在基体层上面镀一层Al40Cr15Zn8N37镀层，镀层厚度为8μm，最后在Al40Cr15Zn8N37镀层表面镀一层抗高温的Dy0.05Ni45.5Al54.45镀层，镀层厚度为4μm。
将制备得到的钐钴永磁体进行抗氢性能测试，即将制备得到的钐钴永磁体在300℃、氢气压力为3Bar下吸氢性能检测，在吸氢过程中检测钐钴永磁体的氢含量；将在高温高压纯氢气环境下200h后的钐钴永磁体测试其磁性性能及退磁率，数据记录于表1。
实施例2
一种适用于高温高压纯氢气环境的钐钴永磁体，其表达式(不包括镀层)为Sm(Co0.61Fe0.2Cu0.16Zr0.03)7.2，具体制备步骤如下：
(1)将钐钴磁体原料按元素配比进行配料后放入真空熔炼感应炉中，在惰性环境下经熔炼得到合金铸锭；
(2)将熔炼所得的铸锭通入氮气进行破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得平均粒度为4.1μm的钐钴粉体；
(3)在氩气气体保护下及磁场(磁场强度为2T)中对钐钴粉体进行取向成型，然后进行冷等静压30min(进行冷等静压的压力为200MPa)，得到钐钴磁体生坯；
(4)将钐钴磁体生坯放入真空烧结炉内，然后关闭炉盖抽真空处理(抽真空至3×10-3Pa)，再充入氩气使真空度保持在-0.05MPa，然后升温至1220℃，烧结2h；之后降温到1190℃保持4h，最后快冷至室温，得到烧结钐钴磁体；将烧结钐钴磁体毛坯在氩气气体保护下，在820℃保温25h，随后以0.6℃/min的速度降温至450℃，保温15h，然后风冷冷却至常温；
(5)对钐钴磁体表面进行清洁处理，采用磁控溅射镀膜设备在钐钴磁体表面镀一层纯Ni的镀层作为基体层，镀层厚度为4μm，随后在基体层上面镀一层Al40Cr15Zn10N35镀层，镀层厚度为8μm，最后在Al40Cr15Zn10N35镀层表面镀一层抗高温的Dy0.06Ni44Al55.94镀层，镀层厚度为6μm；
将制备得到的钐钴永磁体进行抗氢性能测试，即将制备得到的钐钴永磁体在300℃、氢气压力为3Bar下吸氢性能检测，在吸氢过程中检测钐钴永磁体的氢含量；将在高温高压纯氢气环境下200h后的钐钴永磁体测试其磁性性能及退磁率，数据记录于表1。
实施例3
一种适用于高温高压纯氢气环境的钐钴永磁体，其表达式(不包括镀层)为Sm(Co0.58Fe0.22Cu0.18Zr0.02)73，具体制备步骤如下：
(1)将钐钴磁体原料按元素配比进行配料后放入真空熔炼感应炉中，在惰性环境下经熔炼得到合金铸锭；
(2)将熔炼所得的铸锭通入氮气进行破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得平均粒度为4.1μm的钐钴粉体；
(3)在氩气气体保护下及磁场(磁场强度为2T)中对钐钴粉体进行取向成型，然后进行冷等静压30min(进行冷等静压的压力为200MPa)，得到钐钴磁体生坯；
(4)将钐钴磁体生坯放入真空烧结炉内，然后关闭炉盖抽真空处理(抽真空至3×10-3pa)，再充入氩气使真空度保持在-0.05MPa，然后升温至1200℃，烧结2h；之后降温到1180℃保持4h，最后快冷至室温，得到烧结钐钴磁体；将烧结钐钴磁体毛坯在氩气气体保护下，在800℃保温20h，随后以0.7℃/min的速度降温至400℃，保温10h，然后风冷冷却至常温；
(5)对钐钴磁体表面进行清洁处理，采用磁控溅射镀膜设备在钐钴磁体表面镀一层纯Ni的镀层作为基体层，镀层厚度为4μm，随后在基体层上面镀一层Al45Cr13Zn10N32镀层，镀层厚度为10μm最后在Al45Cr13Zn10N32镀层表面镀一层抗高温的Dy0.1Ni44Al55镀层，镀层厚度为6μm；将制备得到的钐钴永磁体进行抗氢性能测试，即将制备得到的钐钴永磁体在300℃、氢气压力为3Bar下吸氢性能检测，在吸氢过程中检测钐钴永磁体的氢含量；将在高温高压纯氢气环境下200h后的钐钴永磁体测试其磁性性能及退磁率，数据记录于表1。
实施例4
一种适用于高温高压纯氢气环境的钐钴永磁体，其表达式(不包括镀层)为Sm(Co0.56Fe0.24Cu0.18Zr0.02)7.4，具体制备步骤如下：
(1)将钐钴磁体原料按元素配比进行配料后放入真空熔炼感应炉中，在惰性环境下经熔炼得到合金铸锭；
(2)将熔炼所得的铸锭通入氮气进行破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得平均粒度为4.1μm的钐钴粉体；
(3)在氩气气体保护下及磁场(磁场强度为2T)中对钐钴粉体进行取向成型，然后进行冷等静压30min(进行冷等静压的压力为200MPa)，得到钐钴磁体生坯；
(4)将钐钴磁体生坯放入真空烧结炉内，然后关闭炉盖抽真空处理(抽真空至3×10-3Pa)，再充入氩气使真空度保持在-0.05MPa，然后升温至1230℃，烧结4h；之后降温到1195℃保持5h，最后快冷至室温，得到烧结钐钴磁体；将烧结钐钴磁体毛坯在氩气气体保护下，在850℃保温30h，随后以0.7℃/min的速度降温至400℃，保温15h，然后风冷冷却至常温；
(5)对钐钴磁体表面进行清洁处理，采用磁控溅射镀膜设备在钐钴磁体表面镀一层纯Ni的镀层作为基体层，镀层厚度为6μm，随后在基体层上面镀一层Al43Cr16Zn7N34镀层，镀层厚度为12μm，最后在Al43Cr16Zn7N34镀层表面镀一层抗高温的Dy0.1Ni46Al54镀层，镀层厚度为8μm；将制备得到的钐钴永磁体进行抗氢性能测试，即将制备得到的钐钴永磁体在300℃、氢气压力为3Bar下吸氢性能检测，在吸氢过程中检测钐钴永磁体的氢含量；将在高温高压纯氢气环境下200h后的钐钴永磁体测试其磁性性能及退磁率，数据记录于表1。
对比例1
一种钐钴永磁体的制备方法，其表达式(不包括镀层)为Sm(Co0.65Fe0.18Cu0.15Zr0.02)7.1，具体制备步骤如下：
(1)将钐钴磁体原料按元素配比进行配料后放入真空熔炼感应炉中，在惰性环境下经熔炼得到合金铸锭；
(2)将熔炼所得的铸锭通入氮气进行破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得平均粒度为4.1μm的钐钴粉体；
(3)在氩气气体保护下及磁场(磁场强度为2T)中对钐钴粉体进行取向成型，然后进行冷等静压30min(进行冷等静压的压力为200MPa)，得到钐钴磁体生坯；
(4)将钐钴磁体生坯放入真空烧结炉内，然后关闭炉盖抽真空处理(抽真空至3×10-3Pa)，再充入氩气使真空度保持在-0.05MPa，然后升温至1200℃，烧结2h；之后降温到1180℃保持4h，最后快冷至室温，得到烧结钐钴磁体；将烧结钐钴磁体毛坯在氩气气体保护下，在800℃保温20h，随后以0.6℃/min的速度降温至450℃，保温10h，然后风冷冷却至常温；
将制备得到的钐钴永磁体进行抗氢性能测试，即将制备得到的钐钴永磁体在300℃、氢气压力为3Bar下吸氢性能检测，在吸氢过程中检测钐钴永磁体的氢含量；将在高温高压纯氢气环境下200h后的钐钴永磁体测试其磁性性能及退磁率，数据记录于表1。
对比例2
一种钐钴永磁体的制备方法，其表达式(不包括镀层)为Sm(Co0.65Fe0.18Cu0.15Zr0.02)7.1，具体制备步骤如下：
(1)将钐钴磁体原料按元素配比进行配料后放入真空熔炼感应炉中，在惰性环境下经熔炼得到合金铸锭；
(2)将熔炼所得的铸锭通入氢气进行破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得平均粒度为4.1μm的钐钴粉体；
(3)在氩气气体保护下及磁场(磁场强度为2T)中对钐钴粉体进行取向成型，然后进行冷等静压30min(进行冷等静压的压力为200MPa)，得到钐钴磁体生坯；
(4)将钐钴磁体生坯放入真空烧结炉内，然后关闭炉盖抽真空处理(抽真空至3×10-3pa)，再充入氩气使真空度保持在-0.05MPa，然后升温至1200℃，烧结2h；之后降温到1180℃保持4h，最后快冷至室温，得到烧结钐钴磁体；将烧结钐钴磁体毛坯在氩气气体保护下，在800℃保温20h，随后以0.6℃/min的速度降温至450℃，保温10h，然后风冷冷却至常温；
将制备得到的钐钴永磁体进行抗氢性能测试，即将制备得到的钐钴永磁体在300℃、氢气压力为3Bar下吸氢性能检测，在吸氢过程中检测钐钴永磁体的氢含量；将在高温高压纯氢气环境下200h后的钐钴永磁体测试其磁性性能及退磁率，数据记录于表1。
对比例3
一种钐钴永磁体的制备方法，其表达式(不包括镀层)为Sm(Co0.65Fe0.18Cu0.15Zr0.02)7.1，具体制备步骤如下：
(1)将钐钴磁体原料按元素配比进行配料后放入真空熔炼感应炉中，在惰性环境下经熔炼得到合金铸锭，其中使用纯Zr取代ZrCu合金；
(2)将熔炼所得的铸锭通入氮气进行破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得平均粒度为4.1μm的钐钴粉体；
(3)在氩气气体保护下及磁场(磁场强度为2T)中对钐钴粉体进行取向成型，然后进行冷等静压30min(进行冷等静压的压力为200MPa)，得到钐钴磁体生坯；
(4)将钐钴磁体生坯放入真空烧结炉内，然后关闭炉盖抽真空处理(抽真空至3×10-3Pa)，再充入氩气使真空度保持在-0.05MPa，然后升温至1200℃，烧结2h；之后降温到1180℃保持4h，最后快冷至室温，得到烧结钐钴磁体；将烧结钐钴磁体毛坯在氩气气体保护下，在800℃保温20h，随后以0.6℃/min的速度降温至450℃，保温10h，然后风冷冷却至常温；
将制备得到的钐钴永磁体进行抗氢性能测试，即将制备得到的钐钴永磁体在300℃、氢气压力为3Bar下吸氢性能检测，在吸氢过程中检测钐钴永磁体的氢含量；将在高温高压纯氢气环境下200h后的钐钴永磁体测试其磁性性能及退磁率，数据记录于表1。
对比例4
一种钐钴永磁体的制备方法，其表达式(不包括镀层)为Sm(Co0.65Fe0.18Cu0.15Zr0.02)7.1，具体制备步骤如下：
(1)将钐钴磁体原料按元素配比进行配料后放入真空熔炼感应炉中，在惰性环境下经熔炼得到合金铸锭；
(2)将熔炼所得的铸锭进行破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得平均粒度为4.1μm的钐钴粉体；
(3)在氩气气体保护下及磁场(磁场强度为2T)中对钐钴粉体进行取向成型，然后进行冷等静压30min(进行冷等静压的压力为200MPa)，得到钐钴磁体生坯；
(4)将钐钴磁体生坯放入真空烧结炉内，然后关闭炉盖抽真空处理(抽真空至3×10-3pa)，再充入氩气使真空度保持在-0.05MPa，然后升温至1200℃，烧结2h；之后降温到1180℃保持4h，最后快冷至室温，得到烧结钐钴磁体；将烧结钐钴磁体毛坯在氩气气体保护下，在800℃保温20h，随后以0.6℃/min的速度降温至450℃，保温10h，然后风冷冷却至常温；
(5)对钐钴磁体表面进行清洁处理，采用磁控溅射镀膜设备在钐钴磁体表面镀一层纯Ni的镀层作为基体层，镀层厚度为3μm，随后在基体层上面镀一层Al40Cr15Zn8N37镀层，镀层厚度为8μm；
将制备得到的钐钴永磁体进行抗氢性能测试，即将制备得到的钐钴永磁体在300℃、氢气压力为3Bar下吸氢性能检测，在吸氢过程中检测钐钴永磁体的氢含量；将在高温高压纯氢气环境下200h后的钐钴永磁体测试其磁性性能及退磁率，数据记录于表1。
表1钐钴永磁材料吸氢200h后常温磁性能及退磁率
从表1中测试数据可以得知，实施例1-4与对比例1-4均为在高温高压纯氢气环境下200h后测试的常温(20℃)性能，实施例1-4为不同配比、不同烧结及时效处理后的钐钴基材在经过表面处理后利用磁控溅射镀膜设备制备的不同厚度的纯Ni内镀膜和AlCrZnN磁控溅射镀层及DyNiA1外镀膜，对比例1-4中钐钴基材的配比与烧结和时效工艺与实施例1相同，对比例1中钐钴磁体表面没有进行任何镀膜处理，实施例1-4的性能与对比例1相比，钐钴永磁材料的退磁率有较大幅度的提高，说明钐钴永磁材料表面的三层镀层能有效的阻碍氢气进入，材料未发生粉化现象，从而退磁率提升幅度较大，有效地保证了钐钴永磁材料在氢气环境下的使用寿命。对比例2为在破碎过程中通入氢气处理，未形成氮化相，与对比例1和实施例1-4相比其退磁率都较差，说明在破碎过程中通入氮气处理对钐钴永磁材料具有较明显的作用，对比例3为在配料过程使用纯Zr取代ZrCu合金，Zr元素易与氢发生反应，增加了其与氢气发生反应形成稳定氢化物，不利于材料的耐氢性，因此使用ZrCu合金取代纯Zr有利于提高钐钴材料的耐氢性；对比例4为原始基材表面只有Ni基底层和AlCrZnN镀层组成，没有DyNiAl镀层，相对于对比例1-3中未做处理的性能有较大的改善，但与实施例1-4相比性能有一定的差距，这是因为采用磁控溅射法在钐钴永磁材料表面先镀一层含Ni、Cu或Ni、Cu合金的镀层，使得加工后的钐钴永磁材料表面更加平整，有利于随后的含AlCrZnN等耐高温合金的磁控溅射镀层在镀层表面均匀铺展，在镀层表面形成一层致密的膜，隔绝氢气的进入，保证了钐钴永磁材料在氢气环境下的使用寿命，但AlCrZnN镀层在高温高压纯氢气环境下连续工作会使得镀层表面有一定的损坏，而实施例1-4中最上面的一层DyNiAl镀层具有非常高的耐高温性能，可以很好的保护内部的AlCrZnN镀层不受损，增强钐钴永磁材料的使用寿命和安全，因此性能会有较大的提高。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种适用于高温高压纯氢气环境的钐钴永磁体的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
（1）按元素配比配料后将原料在惰性环境下熔炼得到合金铸锭或铸片；
（2）将所得铸锭或铸片破碎处理，随后在惰性环境下经气流磨制得钐钴粉体；
（3）将所得钐钴粉体在惰性环境及磁场中取向成型，然后冷等静压，得到钐钴磁体生坯；
（4）将钐钴磁体生坯在惰性环境下烧结及固溶处理，得到烧结钐钴磁体毛坯，随后在惰性环境下时效处理得到钐钴磁体；
（5）对钐钴磁体表面清洁处理，采用磁控溅射镀膜设备在钐钴磁体表面依次镀含Ni、Cu和NiCu合金中的一种或多种的基体镀层、AlCrZnN镀层和DyNiAl镀层。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，按Sm(Co1-x-y-vFexCuyZrv)z进行配料，其中x=0.18~0.26，y=0.14~0.2，v=0.01~0.03，z=7.0~7.5；z为过渡族元素Co、Fe、Cu、Zr与稀土元素Sm的原子比。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，
所述破碎处理过程中通氮气；
所述钐钴粉体的粒度为3.8-4.5µm。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述磁场的磁场强度为1-5T，所述冷等静压的压力为180-230MPa。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，
所述烧结的温度为1170-1230 ℃，时间为1～5 h；
所述固溶的温度1165～1195 ℃，时间为2～5 h，固溶后快冷至室温；
所述时效的过程为在800～850 ℃保温5～40 h，随后以0.5～1 ℃/min降温至400～500 ℃，保温5～20 h，然后风冷或随炉自然冷却至常温。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）-（4）中，所述惰性环境为氩气环境。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述基体镀层的厚度为2-6µm；所述AlCrZnN镀层的厚度为6-15µm；所述DyNiAl镀层的厚度为4-8µm。
8.如权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述AlCrZnN镀层中AlZn的含量为45-55wt%。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述DyNiAl镀层中的Dy的含量为0.05-0.1wt%。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述表面清洁处理包括酸洗处理和/或磷化处理。
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