CN113539664A - 一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法 - Google Patents

一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法，属于磁性材料技术领域。该制备方法包括：（1）首先分别制备不同粒径的Sm‑Co基磁粉和Sm‑Fe‑N基磁粉制备；（2）按比例将软磁Fe60Co40粉、Sm‑Co基磁粉和Sm‑Fe‑N基磁粉混合均匀，然后采用氮气保护下的低温磁场取向成型技术制备压坯，随后将压坯在N2气保护和低磁场辅助下的烧结氮化热处理，获得各向异性复合磁体。本发明较好的通过复合双硬磁粉体和软磁粉，采用低温磁场取向和低磁场辅助下的烧结氮化热处理，有效提升了晶粒取向的一致性和磁体的致密性，最终获得了高性能的Sm基各向异性复合磁体。本发明工艺过程简单，易操作，有利于Sm基各向异性复合磁体在更多永磁器件中的应用，以满足市场需求。

Description

一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法
技术领域
本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法。
背景技术
20世纪是永磁材料高速发展的百年，各种新技术的引入和新材料的发现使得永磁材料的磁能积讯速提高。到目前为止，人们广泛使用的永磁材料主要有几类，包括铁氧体、AlNiCo和稀土永磁。每一种单相永磁材料都有独特的优势和劣势，如SmCo基永磁材料有很好的高温特性，但是其磁能积低于钕铁硼永磁材料，钕铁硼永磁材料有良好的室温磁能积，但是居里温度过低。因此人们将目光聚集到包含两种硬磁相的混合磁性材料上。由两种硬磁相组成混合磁体可以结合不同单相永磁体的优势，满足现代社会人们对于永磁材料的要求。这种磁体与单相磁体相比，具有成本低、磁性能较好的优势。对于这种磁体，人们已经进行了大量的探索。
本专利创造性的通过复合Sm-Co基磁粉、Sm-Fe-N基磁粉及其一定粒径范围的软磁Fe60Co40粉，采用低温磁场取向成型技术，有效提升了晶粒取向的一致性；通过压坯在N2气保护和低磁场辅助下的烧结氮化热处理，进一步提升了复合磁体中钐铁氮磁体的氮化效果，提升了磁体的致密度，最终实现了复合磁体中双硬磁相和软磁相的有效复合，获得了高性能的Sm基各向异性复合磁体。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法。
本发明的Sm基各向异性复合磁体的制备方法，包括如下步骤：
（1）Sm-Co基磁粉制备：采用真空感应熔炼制备Sm-Co基合金铸锭，将合金铸锭在500~900 ℃下进行时效处理，时效处理时间为1~5 h；随后采用快淬法制备Sm-Co基合金薄带，铜辊转速为20~50 m/s；最后采用高能球磨机将Sm-Co基合金薄带破碎至粒径为200~500nm的SmCo基磁粉，高能球磨的时间为4~8 h；
（2）Sm-Fe-N基磁粉制备：采用熔体快淬法制备名义成分为Sm2Fe17的合金薄带，铜辊转速为20~50 m/s；随后将Sm2Fe17合金薄带在400~800 ℃下的N2气保护中进行氮化时效处理，氮化时效处理的时间为5~20 h，急冷后获得钐铁氮薄带磁体；然后采用高能球磨机将钐铁氮薄带磁体在N2气保护中破碎至粒径为50~200 nm的Sm-Fe-N基磁粉，高能球磨的时间为5~12 h；
（3）将颗粒尺寸为10~50 nm 的软磁Fe60Co40粉和步骤（1）获得的Sm-Co基磁粉及步骤（2）获得的Sm-Fe-N基磁粉按比例混合均匀后，采用氮气保护下的低温磁场取向成型技术制备压坯，所述低温磁场取向成型技术的温度为80~150 ℃，压力为50~200 MPa，磁场强度为2 T；
（4）将步骤（3）获得的压坯在N2气保护和低磁场辅助下的烧结氮化热处理，获得各向异性复合磁体。
进一步的，步骤（1）中所述的Sm-Co基合金铸锭为按原子百分比的SmaPrbFe100-a-b- cCoc，式中9≤a≤25，5≤b≤15，20≤c≤35。
进一步的，步骤（3）中所述的Sm-Co基磁粉、Sm-Fe-N基磁粉及软磁Fe60Co40粉的质量比为1：0.5~0.9：0.05~0.2。
进一步的，步骤（4）中所述的低磁场辅助的磁场强度为0.5~1 T；所述的烧结氮化热处理的烧结温度为790~1020 ℃，升温速率为2~6 ℃/min，烧结时间为2~8 h，随后急冷至室温。
与现有的技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：本发明将不同粒径的Sm-Co基磁粉和Sm-Fe-N基磁粉作为双硬磁相复合，同时加入了纳米级的软磁Fe60Co40粉，通过低温磁场取向成型技术，有效提升了晶粒取向的一致性和致密性；同时，通过压坯在N2气保护和低磁场辅助下的烧结氮化热处理，进一步提升了复合磁体中钐铁氮磁体的氮化效果，也进一步提高了磁体的取向度，最终获得了高性能的Sm基各向异性复合磁体。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步的详细说明，但本发明并不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
（1）Sm-Co基磁粉制备：采用真空感应熔炼制备按原子百分比的Sm9Pr15Fe56Co20合金铸锭，将合金铸锭在500 ℃下进行时效处理，时效处理时间为1 h；随后采用快淬法制备Sm-Co基合金薄带，铜辊转速为20 m/s；最后采用高能球磨机将Sm-Co基合金薄带破碎至粒径为500 nm的SmCo基磁粉，高能球磨的时间为4 h；
（2）Sm-Fe-N基磁粉制备：采用熔体快淬法制备名义成分为Sm2Fe17的合金薄带，铜辊转速为20 m/s；随后将Sm2Fe17合金薄带在400 ℃下的N2气保护中进行氮化时效处理，氮化时效处理的时间为5 h，急冷后获得钐铁氮薄带磁体；然后采用高能球磨机将钐铁氮薄带磁体在N2气保护中破碎至粒径为200 nm的Sm-Fe-N基磁粉，高能球磨的时间为5 h；
（3）将步骤（1）获得的Sm9Pr15Fe56Co20磁粉、步骤（2）获得的Sm-Fe-N基磁粉和颗粒尺寸为50 nm 的软磁Fe60Co40粉按照质量比为1：0.5：0.05的比例混合均匀后，采用氮气保护下的低温磁场取向成型技术制备压坯，所述低温磁场取向成型技术的温度为80 ℃，压力为50 MPa，磁场强度为2 T；
（4）将步骤（3）获得的压坯在N2气保护和低磁场辅助下的烧结氮化热处理，低磁场辅助的磁场强度为0.5 T，烧结氮化热处理的烧结温度为790 ℃，升温速率为2 ℃/min，烧结时间为2 h，随后急冷至室温，最终获得各向异性复合磁体。
采用本发明制备的Sm基各向异性复合磁体经磁性能测试，剩磁为9.7 kG，内禀矫顽力为19.7 kOe，磁能积为22.7 MGOe。
实施例2
（1）Sm-Co基磁粉制备：采用真空感应熔炼制备按原子百分比的Sm10Pr10Fe55Co25合金铸锭，将合金铸锭在700 ℃下进行时效处理，时效处理时间为3 h；随后采用快淬法制备Sm-Co基合金薄带，铜辊转速为35 m/s；最后采用高能球磨机将Sm-Co基合金薄带破碎至粒径为350 nm的SmCo基磁粉，高能球磨的时间为6 h；
（2）Sm-Fe-N基磁粉制备：采用熔体快淬法制备名义成分为Sm2Fe17的合金薄带，铜辊转速为35 m/s；随后将Sm2Fe17合金薄带在600 ℃下的N2气保护中进行氮化时效处理，氮化时效处理的时间为13 h，急冷后获得钐铁氮薄带磁体；然后采用高能球磨机将钐铁氮薄带磁体在N2气保护中破碎至粒径为150 nm的Sm-Fe-N基磁粉，高能球磨的时间为8 h；
（3）将步骤（1）获得的Sm10Pr10Fe55Co25磁粉、步骤（2）获得的Sm-Fe-N基磁粉和颗粒尺寸为30 nm 的软磁Fe60Co40粉按照质量比为1：0.7：0.1的比例混合均匀后，采用氮气保护下的低温磁场取向成型技术制备压坯，所述低温磁场取向成型技术的温度为120 ℃，压力为120 MPa，磁场强度为2 T；
（4）将步骤（3）获得的压坯在N2气保护和低磁场辅助下的烧结氮化热处理，低磁场辅助的磁场强度为0.7 T，烧结氮化热处理的烧结温度为880 ℃，升温速率为4 ℃/min，烧结时间为6 h，随后急冷至室温，最终获得各向异性复合磁体。
采用本发明制备的Sm基各向异性复合磁体经磁性能测试，剩磁为10.1 kG，内禀矫顽力为21.5 kOe，磁能积为24.3 MGOe。
实施例3
（1）Sm-Co基磁粉制备：采用真空感应熔炼制备按原子百分比的Sm25Pr5Fe35Co35合金铸锭，将合金铸锭在900 ℃下进行时效处理，时效处理时间为5 h；随后采用快淬法制备Sm-Co基合金薄带，铜辊转速为50 m/s；最后采用高能球磨机将Sm-Co基合金薄带破碎至粒径为200 nm的SmCo基磁粉，高能球磨的时间为8 h；
（2）Sm-Fe-N基磁粉制备：采用熔体快淬法制备名义成分为Sm2Fe17的合金薄带，铜辊转速为50 m/s；随后将Sm2Fe17合金薄带在800 ℃下的N2气保护中进行氮化时效处理，氮化时效处理的时间为20 h，急冷后获得钐铁氮薄带磁体；然后采用高能球磨机将钐铁氮薄带磁体在N2气保护中破碎至粒径为50 nm的Sm-Fe-N基磁粉，高能球磨的时间为12 h；
（3）将步骤（1）获得的Sm25Pr5Fe35Co35磁粉、步骤（2）获得的Sm-Fe-N基磁粉和颗粒尺寸为10 nm 的软磁Fe60Co40粉按照质量比为1：0.9：0.2的比例混合均匀后，采用氮气保护下的低温磁场取向成型技术制备压坯，所述低温磁场取向成型技术的温度为150 ℃，压力为200 MPa，磁场强度为2 T；
（4）将步骤（3）获得的压坯在N2气保护和低磁场辅助下的烧结氮化热处理，低磁场辅助的磁场强度为1 T，烧结氮化热处理的烧结温度为1020 ℃，升温速率为6 ℃/min，烧结时间为8 h，随后急冷至室温，最终获得各向异性复合磁体。
采用本发明制备的Sm基各向异性复合磁体经磁性能测试，剩磁为10.9 kG，内禀矫顽力为22.7 kOe，磁能积为25.6 MGOe。

Claims (4)

1.一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）Sm-Co基磁粉制备：采用真空感应熔炼制备Sm-Co基合金铸锭，将合金铸锭在500~900 ℃下进行时效处理，时效处理时间为1~5 h；随后采用快淬法制备Sm-Co基合金薄带，铜辊转速为20~50 m/s；最后采用高能球磨机将Sm-Co基合金薄带破碎至粒径为200~500 nm的SmCo基磁粉，高能球磨的时间为4~8 h；
（2）Sm-Fe-N基磁粉制备：采用熔体快淬法制备名义成分为Sm2Fe17的合金薄带，铜辊转速为20~50 m/s；随后将Sm2Fe17合金薄带在400~800 ℃下的N2气保护中进行氮化时效处理，氮化时效处理的时间为5~20 h，急冷后获得钐铁氮薄带磁体；然后采用高能球磨机将钐铁氮薄带磁体在N2气保护中破碎至粒径为50~200 nm的Sm-Fe-N基磁粉，高能球磨的时间为5~12 h；
（3）将颗粒尺寸为10~50 nm 的软磁Fe60Co40粉和步骤（1）获得的Sm-Co基磁粉及步骤（2）获得的Sm-Fe-N基磁粉按比例混合均匀后，采用氮气保护下的低温磁场取向成型技术制备压坯，所述低温磁场取向成型技术的温度为80~150 ℃，压力为50~200 MPa，磁场强度为2T；
（4）将步骤（3）获得的压坯在N2气保护和低磁场辅助下的烧结氮化热处理，获得各向异性复合磁体。
2.根据权利要求1 所述的一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法，步骤（1）中所述的Sm-Co基合金铸锭为按原子百分比的SmaPrbFe100-a-b-cCoc，式中9≤a≤25，5≤b≤15，20≤c≤35。
3.根据权利要求1 所述的一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法，步骤（3）中所述的Sm-Co基磁粉、Sm-Fe-N基磁粉及软磁Fe60Co40粉的质量比为1：0.5~0.9：0.05~0.2。
4.根据权利要求1 所述的一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法，步骤（4）中所述的低磁场辅助的磁场强度为0.5~1 T；所述的烧结氮化热处理的烧结温度为790~1020 ℃，升温速率为2~6 ℃/min，烧结时间为2~8 h，随后急冷至室温。
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