CN114855056A - 一种掺杂有铸造铝镍钴的异质结烧结铝镍钴的制备方法 - Google Patents

一种掺杂有铸造铝镍钴的异质结烧结铝镍钴的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及永磁材料领域，本发明公开了一种掺杂有铸造铝镍钴的异质结烧结铝镍钴的制备方法。本发明通过向烧结铝镍钴材料中掺杂铸造铝镍钴细粉，并同时有针对性地优化粉料粒径、烧结等工艺细节，获得了一种具有磁性能优越的异质结烧结铝镍钴材料。

Description

一种掺杂有铸造铝镍钴的异质结烧结铝镍钴的制备方法
技术领域
本发明涉及永磁材料领域，尤其涉及一种掺杂有铸造铝镍钴的异质结烧结铝镍钴的制备方法。
背景技术
根据生产工艺的不同，铝镍钴磁钢一般分为烧结铝镍钴和铸造铝镍钴。其中，烧结铝镍钴磁钢采用压制-烧结工艺，可以制作成各种异型结构的材料，广泛应用于各种小型器件中。烧结铝镍钴磁钢的缺点是密度低，磁性能较差，极大地限制了它的使用范围。不同于烧结铝镍钴，铸造铝镍钴磁钢采用熔融钢液直接浇铸而成，磁性能高，但其缺点是韧性差，加工难度高。具体表现为在加工过程中极易产生破角、掉晶等现象，且加工后成品率不稳定。目前在生产过程中，对于这类报废的铸造铝镍钴加工成品，往往采用充当回料的方式来提高原材料的利用率。但考虑到重新熔炼烧损、夹杂杂质等影响，充作回料的这类报废磁钢一般只能作为低牌号产品的补充料，或者需要添加全新料，如新钴、铝、镍等原材料，获得的新磁钢其性能才能恢复。
从原材料利用及成本上考虑，想要进一步提高粉末烧结铝镍钴磁钢的磁性能，配方上需要进一步提高钴、钛等含量，压制工艺上需要追求更高的压力以期获得更高的密度。且不论配方调整的难度及空间，想获得更高性能的粉末烧结铝镍钴，其成本明显需要相应地增加。另外，对于铸造铝镍钴，虽说加工报废品充当重新熔炼的回料，一定程度上提高了材料的利用率。但熔炼工艺，对其内部低熔沸点成分，如铝等还是会造成挥发损耗。并且，对比粉末烧结铝镍钴，铸造铝镍钴的原材料成本价格更加低廉。以材料钴为例，粉末烧结铝镍钴中的钴粉与铸造的钴片/豆的差价在10万元/吨。因此，如果能将报废的、低成本的铸造铝镍钴磁钢用于粉末烧结铝镍钴产品中，来获得一种性能更加优越的粉末烧结铝镍钴材料，具有极大地的经济效益与实用价值。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种掺杂有铸造铝镍钴的异质结烧结铝镍钴的制备方法。本发明通过向烧结铝镍钴材料中掺杂铸造铝镍钴细粉，并同时有针对性地优化粉料粒径、烧结等工艺细节，获得了一种具有磁性能优越的异质结烧结铝镍钴材料。
本发明的具体技术方案为：一种掺杂有铸造铝镍钴的异质结烧结铝镍钴的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量及混粉：称取以下质量百分数的粉料，其中：Ni 12-14％，Cu 3-4％， Co5-6％，CoAl 合金32-35％，NbFe合金4-5％，TiFe合金1.5-2％，单质铁粉余量；将所有粉料混匀。
(2)压制预烧结：将步骤(1)所得粉料压制成型，然后900～1000℃真空烧结，得到预烧结毛坯。
(3)制粉：将步骤(2)所得预烧结毛坯粗破碎，过筛，气流磨制粉，获得平均粒径为15-20μm的预烧结细粉，记为A粉。
(4)铸造粉制备：取铸造铝镍钴合金毛坯，清理干净后熔融，加入铝，熔炼完全后，浇铸甩片；将所得甩带片粗破碎，过筛，气流磨制粉，获得平均粒径为18-25μm的铸造合金细粉，记为B粉；所述A粉和B粉的粒度分布满足以下条件：D50(B)＞D50(A)，且D90/D10(B)＞D90/D10(A)。
(5)混粉压制：将所述A粉和B粉混匀，压制成型，得到相应形状的压制毛坯。
(6)烧结：对所述压制毛坯进行真空烧结，冷却出炉，得到烧结毛坯。
(7)热处理及回火：将步骤(6)所得烧结毛坯进行磁场热处理，然后经三级回火处理后得到半成品毛坯。
(8)精加工：对所述半成品毛坯进行精磨，去除表面杂质和瑕疵，清洗干净后获得成品。
本发明通过向烧结铝镍钴材料中掺杂铸造铝镍钴废品(也可是合格品)，通过混粉烧结的方式制得了一种具有异质结构的、磁性能得到增强的烧结铝镍钴永磁材料。本发明充分考虑到铸造铝镍钴与烧结铝镍钴的性能特点，其中，铸造铝镍钴的晶体致密，磁性能较高(剩磁)，而烧结铝镍钴磁性能相对较低，但材料利用率高，通过压制直接成型，可制备成多种形状。并且相较于铸造铝镍钴，烧结铝镍钴的原材料要求更加严格，稍微轻量的杂质极易造成气孔，影响性能，导致其价格也较高。而制备铸造铝镍钴时，熔融的合金液对杂质及氧化物的包覆性更强，其成本更低，因此用其置换烧结铝镍钴中同等质量的原料经济效益巨大。并且，在烧结铝镍钴中掺杂合适比例的铸造铝镍钴合金粉，能有效降低烧结温度与时间，防止变形。最终形成含有异质结构的复合材料，兼具高密度、强磁性、可压制等优点。
本发明最终获得的含有异质结构的复合材料，从单个最小微观结构单元的组成来说，单元核心由掺入的铸造铝镍钴材料形成，结构周边由烧结铝镍钴材料形成。在微观结构上，经过熔融的铸造铝镍钴材料相比烧结铝镍钴材料更加彻底、致密。但在永磁材料的整体成分上与常规烧结铝镍钴没有明显差异(组成依旧为铝镍钴)。
此外，为了形成上述特殊的单元结构，以及考虑到掺入铸造铝镍钴后对于烧结铝镍钴的影响，本发明有针对性地调整了制备工艺，使其有别于传统烧结铝镍钴的制备工艺，具体体现在以下方面：
(1)传统烧结铝镍钴的制备过程中，无需进行预烧结处理，而本发明考虑到复合材料结构的连续性，防止内部产生裂缝及不相容现象。本发明在步骤(2)中对A粉进行一次预烧结处理，并且控制A粉粒径小于B粉粒径，从而有利于材料在后续烧结中长大，重融。具体地，粉末烧结铝镍钴永磁材料的矫顽力来源于内部晶体的长大，因此控制粉末的粒度，细化其粒径范围，有利于后续烧结形成大晶粒。并且我们发现，铸造铝镍钴其完全熔融所需要的温度比还未成形的粉末(A粉还不是完全的铝镍钴)要高得多。为了形成异质结构，本发明只需铸造铝镍钴粉末形成熔融态，而A粉需熔融完全形成铝镍钴，在烧结过程中粉末A完全转化为铝镍钴，并且与熔融的铸造铝镍钴(B粉)耦合，因此需要保证两者温度尽量接近，不要相差太大，避免造成单一成分超常挥发(较正常的粉末烧结体)，如Al。又或者，两者因为温度差异大无法耦合，产生断层抑或局部变形(如图1)。因此，本发明控制铸造合金细粉(B粉)粒度稍大于预烧结细粉(A粉)。
(2)此外，本发明在铸造铝镍钴熔融过程中补偿添加过量的铝粉，一部分可充作熔炼制粉的烧损，一部分可作为后续烧结的液相组成，填入粉末颗粒的缝隙中，进一步提升材料的整体密度与性能。
(3)由于本发明在烧结铝镍钴中掺杂有适量的铸造铝镍钴合金粉，因此适当地降低了烧结温度并缩短了烧结时间(传统烧结铝镍钴温度和时间是1360～1380℃，6～8h)，可防止材料变形。
作为优选，步骤(1)中，所述CoAl合金中Co含量为70-80％，NbFe合金中Nb含量为60-70％，TiFe合金中Ti含量为25-35％。
作为优选，步骤(1)中，将所有粉料混匀，加入0.3-0.7wt％的硬脂酸铝，继续混匀10～20min。作为优选，步骤(2)中，所述真空烧结的条件为：以3-7℃/min的升温速率加热到450-550℃保温1-2h，随后升温至烧结温度900～1000℃烧结1～2h，冷却至室温。
作为优选，步骤(3)中，所述过筛为过50目筛。
作为优选，步骤(4)中，所述铸造铝镍钴合金毛坯的元素组成为Al 8～9％；Ni 12～14％；Co 24～26％；Cu 3～4％；Nb 0.7～0.9％；余量为Fe。
作为优选，步(4)中，所述铝的添加量为铸造铝镍钴合金毛坯总重量的0.5-1.0％。
作为优选，步骤(5)中，所述A粉和B粉的质量比为4～8∶1。
作为优选，步骤(5)中，将A粉和B粉混匀，加入0.3-0.7wt％的硬脂酸铝，继续混匀15～30min。
作为优选，步骤(6)中，所述真空烧结的条件为：室温下，以3～5℃/min的升温速率加热到450～500℃，保温1～2h，而后升温到800～900℃保温1～2h，继续升温到1330～1360℃保温0.2～0.5h，然后继续升温到1340～1370℃，保温6.5～7h，最后冷却至室温。
作为优选，步骤(7)具体包括：将烧结毛坯置于800～900℃环境中预处理30～50min，而后转移至1260～1280℃环境中固熔热处理20～40min；随后取出烧结毛坯，待其表面冷却至800～900℃后，转移至磁场中放置20～30min；取出冷却至室温后，进行三级回火处理：先610～625℃保温3～4h，再580～595℃保温4～6h，然后550～565℃保温4～6h，最后冷却，得到半成品毛坯。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明充分利用了铸造铝镍钴与烧结铝镍钴材料的特点，通过向烧结铝镍钴材料中掺杂铸造铝镍钴细粉，获得了一种具有异质结构的烧结铝镍钴材料。该复合材料兼具高密度、强磁性、可压制等优点。并且回收利用了报废的铸造铝镍钴材料，有利于降低成本。
(2)为了形成具有理想晶相结构的复合铝镍钴材料，本发明有针对性地优化了粉料粒径、烧结等工艺细节，最终获得的铝镍钴材料具有优异的磁性能。
附图说明
图1为实施例1(左)以及对比例3(右)所得磁体的照片。
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
一种掺杂有铸造铝镍钴的异质结烧结铝镍钴的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量及混粉：称取以下质量百分数的粉料，其中：Ni 12-14％，Cu 3-4％，Co 5-6％，CoAl 合金(Co含量70-80％)32-35％，NbFe合金(Nb含量60-70％)4-5％，TiFe合金(Ti含量25-35％)1.5-2％，单质铁粉余量；将所有粉料混匀，加入0.3-0.7wt％的硬脂酸铝，继续混匀10～20min。
(2)压制预烧结：将步骤(1)所得粉料压制成型，然后真空烧结，条件为：以3-7℃/min的升温速率加热到450-550℃保温1-2h，随后升温至烧结温度900～1000℃烧结1～2h，冷却至室温；得到预烧结毛坯。
(3)制粉：将步骤(2)所得预烧结毛坯粗破碎，过筛，气流磨制粉，获得平均粒径为15-20μm的预烧结细粉，记为A粉。
(4)铸造粉制备：取铸造铝镍钴合金毛坯(元素组成为Al 8～9％；Ni 12～14％；Co24～26％；Cu 3～4％；Nb 0.7～0.9％；余量为Fe)，清理干净后熔融，加入铸造铝镍钴合金毛坯总重量0.5-1.0％的铝，熔炼完全后，浇铸甩片；将所得甩带片粗破碎，过50目筛，气流磨制粉，获得平均粒径为18-25μm的铸造合金细粉，记为B粉；所述A粉和B粉的粒度分布满足以下条件：D50(B)＞D50(A)，且D90/D10(B)＞D90/D10(A)。
(5)混粉压制：按质量为4～8∶1将所述A粉和B粉混匀，加入0.3-0.7wt％的硬脂酸铝，继续混匀15～30min；压制成型，得到相应形状的压制毛坯。
(6)烧结：对所述压制毛坯进行真空烧结，条件为：室温下，以3～5℃/min的升温速率加热到450～500℃，保温1～2h，而后升温到800～900℃保温1～2h，继续升温到1330～1360℃保温0.2～0.5h，然后继续升温到1340～1370℃，保温6.5～7h，最后冷却至室温，出炉，得到烧结毛坯。
(7)热处理及回火：将烧结毛坯置于800～900℃环境中预处理30～50min，而后转移至1260～1280℃环境中固熔热处理20～40min；随后取出烧结毛坯，待其表面冷却至800～900℃后，转移至磁场中放置20～30min；取出冷却至室温后，进行三级回火处理：先610～625℃保温3～4h，再580～595℃保温4～6h，然后550～565℃保温4～6h，最后冷却，得到半成品毛坯。
(8)精加工：对所述半成品毛坯进行精磨，去除表面杂质和瑕疵，清洗干净后获得成品。
实施例1
1.称取单质与合金粉，其中单质粉：Ni：12％、Cu：4％、Co：5％；合金粉：CoAl(Co含量75％)：32％、NbFe(Nb含量60％)：4％、TiFe(Ti含量25％)：1.5％；其余为单质铁粉；将所有粉料混合，加入0.5％的硬脂酸铝，继续混匀20min。
2.将上述粉料用成型压机压制成D20*8mm的饼状，然后以3℃/min的升温速率加热到450℃保温2h，随后升温至烧结温度900℃烧结2h，冷却至室温，得到预烧结毛坯。
3.将上述预烧结毛坯，粗破碎，过50目筛，然后气流磨制粉，D50＝15μm，D90/D10＝6，记为A粉。
4.取掉晶、破角等外观缺陷需要报废的五类铸造合金毛坯，其元素组成为Al 8％；Ni 13％；Co 25％；Cu 3％；Nb 0.8％；余量为Fe，清理干净，加入到真空速凝甩带炉中，加入合金总重量0.5％的铝，熔炼完全后，浇铸甩片。将制得的甩带片放入研钵中，以冲压机压碎，压碎获得的粗破碎粉过筛，得到铸造合金粗粉。进一步气流磨，得到D50＝21μm，D90/D10＝8.2的铸造合金细粉，记为B粉。
5.将上述制得的A/B粉，按照质量比例5∶1混合，加入0.5％的硬脂酸铝，继续混匀30min。压制成型，得到相应形状的压制毛坯。
6.将上述压制毛坯放入真空烧结炉中，以5℃/min的升温速率加热到500℃，保温1h，而后升温到900℃保温1h，继续升温到1330℃保温0.2h，然后继续升温到1340℃，保温7h，最后随炉冷却至室温。
7.将步骤6得到的产品进行磁场热处理，首先将毛坯至于800℃的箱式电阻炉中预处理50min，而后将毛坯转移至1260℃的高温炉中，固熔热处理40min。随后，将毛坯取出，待磁钢表面冷却至800℃后，转移至磁场中，盖好保温棉，磁场中放置30min。取出冷却至室温后，进行回火处理，工艺为610℃保温4h，580℃保温5h，550℃保温6h，最后随炉冷却。
8.对半成品毛坯进行精磨，除掉表面的氧化皮等瑕疵，清洗干净，检验合格后得到成品。
实施例2
1.称取单质与合金粉，其中单质粉：Ni：13％、Cu：3％、Co：6％；合金粉：CoAl(Co含量75％)：33％、NbFe(Nb含量60％)：5％、TiFe(Ti含量25％)：1.5％；其余为单质铁粉；将所有粉料混合，加入0.5％的硬脂酸铝，继续混匀20min。
2.将上述粉料用成型压机压制成D20*8mm的饼状，然后以5℃/min的升温速率加热到500℃保温1.5h，随后升温至烧结温度950℃烧结1.5h，冷却至室温，得到预烧结毛坯。
3.将上述预烧结毛坯，粗破碎，过50目筛，然后气流磨制粉，平均粒径控制在D50＝18μm，D90/D10＝5.8，记为A粉。
4.取掉晶、破角等外观缺陷需要报废的五类铸造合金毛坯，其元素组成为Al 8％；Ni 13％；Co 25％；Cu3％；Nb0.8％；余量为Fe，清理干净，加入到真空速凝甩带炉中，加入合金总重量1.0％的铝，熔炼完全后，浇铸甩片。将制得的甩带片放入研钵中，以冲压机压碎，压碎获得的粗破碎粉过筛，得到铸造合金粗粉。进一步气流磨，得到D50＝24μm，D90/D10＝6.5的铸造合金细粉，记为B粉。
5.将上述制得的A/B粉，按照质量比例6∶1混合，加入0.5％的硬脂酸铝，继续混匀30min。压制成型，得到相应形状的压制毛坯。
6.将上述压制毛坯放入真空烧结炉中，以5℃/min的升温速率加热到500℃，保温1h，而后升温到900℃保温1h，继续升温到1340℃保温0.2h，然后继续升温到1360℃，保温6.5h，最后随炉冷却至室温。
7.将步骤6得到的产品进行磁场热处理，首先将毛坯至于800℃的箱式电阻炉中预处理50min，而后将毛坯转移至1260℃的高温炉中，固熔热处理40min。随后，将毛坯取出，待磁钢表面冷却至800℃后，转移至磁场中，盖好保温棉，磁场中放置30min。取出冷却至室温后，进行回火处理，工艺为610℃保温4h，580℃保温5h，550℃保温6h，最后随炉冷却。
8.对半成品毛坯进行精磨，除掉表面的氧化皮等瑕疵，清洗干净，检验合格后得到成品。
实施例3
1.称取单质与合金粉，其中单质粉：Ni：14％、Cu：4％、Co：6％；合金粉：CoAl(Co含量75％)：35％、NbFe(Nb含量60％)：5％、TiFe(Ti含量25％)：2.0％；其余为单质铁粉；将所有粉料混合，加入0.5％的硬脂酸铝，继续混匀20min。
2.将上述粉料用成型压机压制成D20*8mm的饼状，以6℃/min的升温速率加热到550℃保温1h，随后升温至烧结温度1000℃烧结1h，冷却至室温，得到预烧结毛坯。
3.将上述预烧结毛坯，粗破碎，过50目筛，然后气流磨制粉，得到D50＝20μm，D90/D10＝5.0，记为A粉。
4.取掉晶、破角等外观缺陷需要报废的五类铸造合金毛坯，其元素组成为Al 8％；Ni 13％；Co 25％；Cu 3％；Nb 0.8％；余量为Fe，清理干净，加入到真空速凝甩带炉中，加入合金总重量1.0％的铝，熔炼完全后，浇铸甩片。将制得的甩带片放入研钵中，以冲压机压碎，压碎获得的粗破碎粉过筛，得到铸造合金粗粉。进一步气流磨，得到D50＝25μm，D90/D10＝6.4的铸造合金细粉，记为B粉。
5.将上述制得的A/B粉，按照质量比例8∶1混合，加入0.5％的硬脂酸铝，继续混匀30min。压制成型，得到相应形状的压制毛坯。
6.将上述压制毛坯放入真空烧结炉中，以5℃/min的升温速率加热到500℃，保温1h，而后升温到900℃保温1h，继续升温到1360℃保温0.2h，然后继续升温到1370℃，保温6.5h，最后随炉冷却至室温。
7.将步骤6得到的产品进行磁场热处理，首先将毛坯至于800℃的箱式电阻炉中预处理50min，而后将毛坯转移至1270℃的高温炉中，固熔热处理40min。随后，将毛坯取出，待磁钢表面冷却至800℃后，转移至磁场中，盖好保温棉，磁场中放置30min。取出冷却至室温后，进行回火处理，工艺为615℃保温4h，585℃保温5h，555℃保温6h，最后随炉冷却。
8.对半成品毛坯进行精磨，除掉表面的氧化皮等瑕疵，清洗干净，检验合格后得到成品。
对比例1(与实施例1的区别在于：未掺杂铸造铝镍钴)
1.称取单质与合金粉，其中单质粉：Ni：12％、Cu：4％、Co：5％；合金粉：CoAl(Co含量75％)：32％、NbFe(Nb含量60％)：4％、TiFe(Ti含量25％)：1.5％；其余为单质铁粉；将所有粉料(D50＝15μm，D90/D10＝6)混合，加入0.5％的硬脂酸铝，继续混匀20min。
2.压制成型，得到相应形状的压制毛坯。
3.将上述压制毛坯放入真空烧结炉中，以5℃/min的升温速率加热到500℃，保温1h，而后升温到900℃保温1h，继续升温到1330℃保温0.2h，然后继续升温到1340℃，保温7h，最后随炉冷却至室温。
4.将步骤3得到的产品进行磁场热处理，首先将毛坯至于800℃的箱式电阻炉中预处理50min，而后将毛坯转移至1260℃的高温炉中，固熔热处理40min。随后，将毛坯取出，待磁钢表面冷却至800℃后，转移至磁场中，盖好保温棉，磁场中放置30min。取出冷却至室温后，进行回火处理，工艺为610℃保温4h，580℃保温5h，550℃保温6h，最后随炉冷却。
5.对半成品毛坯进行精磨，除掉表面的氧化皮等瑕疵，清洗干净，检验合格后得到成品。
对比例2(与实施例1的区别在于：A粉未经预烧结处理)
1.称取单质与合金粉，其中单质粉：Ni：12％、Cu：4％、Co：5％；合金粉：CoAl(Co含量75％)：32％、NbFe(Nb含量60％)：4％、TiFe(Ti含量25％)：1.5％；其余为单质铁粉；将所有粉料混合，过50目筛，然后气流磨制粉，粉末粒径：D50＝15μm，D90/D10＝6，记为A粉。
2.取掉晶、破角等外观缺陷需要报废的五类铸造合金毛坯，其元素组成为Al 8％；Ni 13％；Co 25％；Cu 3％；Nb 0.8％；余量为Fe，清理干净，加入到真空速凝甩带炉中，加入合金总重量0.5％的铝，熔炼完全后，浇铸甩片。将制得的甩带片放入研钵中，以冲压机压碎，压碎获得的粗破碎粉过筛，得到铸造合金粗粉。进一步气流磨，得到D50＝21μm，D90/D10＝8.2的铸造合金细粉，记为B粉。
3.将上述制得的A/B粉，按照质量比例5∶1混合，加入0.5％的硬脂酸铝，继续混匀30min。压制成型，得到相应形状的压制毛坯。
4.将上述压制毛坯放入真空烧结炉中，以5℃/min的升温速率加热到500℃，保温1h，而后升温到900℃保温1h，继续升温到1330℃保温0.2h，然后继续升温到1340℃，保温7h，最后随炉冷却至室温。
5.将步骤4得到的产品进行磁场热处理，首先将毛坯至于800℃的箱式电阻炉中预处理50min，而后将毛坯转移至1260℃的高温炉中，固熔热处理40min。随后，将毛坯取出，待磁钢表面冷却至800℃后，转移至磁场中，盖好保温棉，磁场中放置30min。取出冷却至室温后，进行回火处理，工艺为610℃保温4h，580℃保温5h，550℃保温6h，最后随炉冷却。
6.对半成品毛坯进行精磨，除掉表面的氧化皮等瑕疵，清洗干净，检验合格后得到成品。
对比例3(与实施例1的区别在于：A/B粉的粒径相当)
1.称取单质与合金粉，其中单质粉：Ni：12％、Cu：4％、Co：5％；合金粉：CoAl(Co含量75％)：32％、NbFe(Nb含量60％)：4％、TiFe(Ti含量25％)：1.5％；其余为单质铁粉；将所有粉料混合，加入0.5％的硬脂酸铝，继续混匀20min。
2.将上述粉料用成型压机压制成D20*8mm的饼状，然后以3℃/min的升温速率加热到450℃保温2h，随后升温至烧结温度900℃烧结2h，冷却至室温，得到预烧结毛坯。
3.将上述预烧结毛坯，粗破碎，过50目筛，然后气流磨制粉，D50＝18μm，D90/D10＝6.1，记为A粉。
4.取掉晶、破角等外观缺陷需要报废的五类铸造合金毛坯，其元素组成为Al 8％；Ni 13％；Co 25％；Cu 3％；Nb 0.8％；余量为Fe，清理干净，加入到真空速凝甩带炉中，加入合金总重量0.5％的铝，熔炼完全后，浇铸甩片。将制得的甩带片放入研钵中，以冲压机压碎，压碎获得的粗破碎粉过筛，得到铸造合金粗粉。进一步气流磨，得到D50＝17μm，D90/D10＝6.0的铸造合金细粉，记为B粉。
5.将上述制得的A/B粉，按照质量比例5∶1混合，加入0.5％的硬脂酸铝，继续混匀30min。压制成型，得到相应形状的压制毛坯。
6.将上述压制毛坯放入真空烧结炉中，以5℃/min的升温速率加热到500℃，保温1h，而后升温到900℃保温1h，继续升温到1330℃保温0.2h，然后继续升温到1340℃，保温7h，最后随炉冷却至室温。
7.将步骤6得到的产品进行磁场热处理，首先将毛坯至于800℃的箱式电阻炉中预处理50min，而后将毛坯转移至1260℃的高温炉中，固熔热处理40min。随后，将毛坯取出，待磁钢表面冷却至800℃后，转移至磁场中，盖好保温棉，磁场中放置30min。取出冷却至室温后，进行回火处理，工艺为610℃保温4h，580℃保温5h，550℃保温6h，最后随炉冷却。
8.对半成品毛坯进行精磨，除掉表面的氧化皮等瑕疵，清洗干净，检验合格后得到成品。
性能测试
各实施例以及对比例所得铝镍钴磁体的磁性能测试结果如表1所示：
表1 不同实施例/对比例磁体的性能测试结果
Figure BDA0003590069050000101
从以上数据可以看出：
实施例1-3相较于对比例1而言，由于添加了铸造铝镍钴的粉末烧结铝镍钴产品(实施例1-3)，由于铸造磁体的磁性能较粉末更加优异，并且由于铸造粉末与预烧结粉末之间的耦合作用，生成的异质结构的烧结样品密度较较纯粉末烧结样品有所提升，性能更好。
实施例1-3相较于对比例2而言，通过对A粉的预烧结，能有效保证包裹铸造铝镍钴的烧结粉都形成“铝镍钴”结构的单一小单元，防止局部出现其它结构组成的合金，影响性能；并且通过与铸造粉的耦合作用，保证了整体结构上的一致性。
另外，实施例1-3相较于对比例3而言，粒径的优化保证了铸造粉与烧结粉温度之间更加契合，压制过程密度更加均匀，进一步保证了整体的性能。
此外，图1中分别为按照实施例1(左)以及对比例3方法所制得的铝镍钴磁体照片，通过图中两个磁体对比可知，左边(实施例1)的磁体无断层现象，而右边的磁体中出现明显的断层现象，其原因在于A/B粉未选取合适的粒径，导致在烧结时产生断层。
综上，本发明提供的利用铸造铝镍钴磁钢报废料来制造异质结构的粉末烧结铝镍钴材料的制备方法，有效改善了烧结铝镍钴材料的磁性能，扩大了铸造磁钢废料的使用范围，极大地提高了材料的附加价值。对提高铝镍钴材料的使用范围，降低其材料成本都具有十分重要的意义。
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)

1.一种掺杂有铸造铝镍钴的异质结烧结铝镍钴的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）称量及混粉：称取以下质量百分数的粉料，其中：Ni 12-14%，Cu 3-4%，Co 5-6%，CoAl合金32-35%，NbFe合金4-5%，TiFe合金1.5-2%，单质铁粉余量；将所有粉料混匀；
（2）压制预烧结：将步骤（1）所得粉料压制成型，然后900~1000℃真空烧结，得到预烧结毛坯；
（3）制粉：将步骤（2）所得预烧结毛坯粗破碎，过筛，气流磨制粉，获得平均粒径为15-20μm的预烧结细粉，记为A粉；
（4）铸造粉制备：取铸造铝镍钴合金毛坯，清理干净后熔融，加入铝，熔炼完全后，浇铸甩片；将所得甩带片粗破碎，过筛，气流磨制粉，获得平均粒径为18-25μm的铸造合金细粉，记为B粉；所述A粉和B粉的粒度分布满足以下条件：B粉的D50＞A粉的D50，且B粉的D90/D10＞A粉的D90/D10；
（5）混粉压制：将所述A粉和B粉混匀，压制成型，得到相应形状的压制毛坯；
（6）烧结：对所述压制毛坯进行真空烧结，冷却出炉，得到烧结毛坯；
（7）热处理及回火：将步骤（6）所得烧结毛坯进行磁场热处理，然后经三级回火处理后得到半成品毛坯；
（8）精加工：对所述半成品毛坯进行精磨，去除表面杂质和瑕疵，清洗干净后获得成品。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述CoAl合金中Co含量为70-80%，NbFe合金中Nb含量为60-70%，TiFe合金中Ti含量为25-35%。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，将所有粉料混匀，加入0.3-0.7wt%的硬脂酸铝，继续混匀10~20 min。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述真空烧结的条件为：以3-7℃/min的升温速率加热到450-550℃保温1-2h，随后升温至烧结温度900~1000℃烧结1~2h，冷却至室温。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，所述铸造铝镍钴合金毛坯的元素组成为Al 8~9%，Ni 12~14%，Co 24~26%，Cu 3~4%，Nb 0.7~0.9%，余量为Fe。
6.如权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于：步（4）中，所述铝的添加量为铸造铝镍钴合金毛坯总重量的0.5-1.0%。
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A粉和B粉的质量比为4~8:1。
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，将A粉和B粉混匀，加入0.3-0.7wt%的硬脂酸铝，继续混匀15~30 min。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（6）中，所述真空烧结的条件为：室温下，以3~5℃/min的升温速率加热到450~500℃，保温1~2 h，而后升温到800~900℃保温1~2h，继续升温到1330~1360℃保温0.2~0.5h，然后继续升温到1340~1370℃，保温6.5~7h，最后冷却至室温。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（7）具体包括：将烧结毛坯置于800~900℃环境中预处理30~50 min，而后转移至1260~1280℃环境中固熔热处理20~40 min；随后取出烧结毛坯，待其表面冷却至800~900℃后，转移至磁场中放置20~30 min；取出冷却至室温后，进行三级回火处理：先610~625℃保温3~4h，再580~595℃保温4~6 h，然后550~565℃保温4~6 h，最后冷却，得到半成品毛坯。
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