CN113539664B - 一种Sm基各向异性复合磁体的制备方法 - Google Patents
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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Sm‑Co基磁粉、Sm‑Fe‑N基磁粉和软磁Fe60Co40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
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)将步骤(1)获得的Sm-Co基磁粉、步骤(2)获得的Sm-Fe-N基磁粉和颗粒尺寸为10~50 nm的软磁Fe60Co40粉按照质量比为1:0.5~0.9:0.05~0.2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(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 (3)
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)将步骤(1)获得的Sm-Co基磁粉、步骤(2)获得的Sm-Fe-N基磁粉和颗粒尺寸为10~50nm的软磁Fe60Co40粉按照质量比为1:0.5~0.9:0.05~0.2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。
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(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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