CN1342535A - 用快淬的方法制备各向异性SmCo5永磁材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磁性材料制备领域。通过快淬工艺在较低的辊速条件下促使SmCo5合金晶体沿易磁化方向择优生长,从而获得易轴排列良好的各向异性SmCo5稀土永磁体。本发明工艺简单,成本低,操作方便安全,利于生产的连续及自动化,所得快淬薄带可通过粘结法和热压法制成有实用价值的永磁体。

Description

用快淬的方法制备各向异性SmCo5永磁材料
本申请为发明创造名称为“用快淬的方法制备各向异性钐-钴系列永磁材料”(申请号：99107266.9；申请日：1999年5月13日)的发明专利申请的分案申请。
本发明涉及磁性材料制备领域。
60年代开发的第一代稀土永磁合金(SmCo5)和70年代开发的第二代稀土永磁合金(Sm2Co17)都具有良好的永磁性能。目前工业上广泛采用粉末冶金法制备这一类永磁材料[1]。其基本过程为：合金熔炼→制粉→取向压制→烧结→热处理→加工成型。该工艺虽能制备出较高磁性能的各向异性磁体，但存在着工序多，周期长，工艺复杂，合金极易氧化等不足之处，磁体的工业化生产和磁性能一致性受到严重影响。除上述粉末冶金工艺外，定向凝固[2]和磁场下凝固工艺[3]亦可制备出各向异性的SmCo系列永磁体。但定向凝固工艺存在着设备复杂，稀土元素烧损和成分宏观偏析严重，磁性能偏低等缺点；磁场下凝固工艺能获得约160kJ/m3的磁能积，但所加磁场高达6MA/m，这在工业生产中几乎是不可能达到的。因此探索新的制备各向异性SmCo永磁材料工艺是非常必要的。
参考文献：
[1]周寿增，稀土永磁材料及其应用，冶金工业出版社，1995
[2]刘新才，定向凝固稀土钴永磁材料的研究，西北工业大学博士论
   文，1989.6
[3]B.A.Legrand，et al.，Orientation by solidification in a magnetic
   field：A new process to texture SmCo compounds used as permanent
   magnets，J.Magn.Magn.Mater.，173(1997)：20-28
各向异性永磁体的基本特性是易磁化轴的取向排列，即磁体中磁性基体相所有晶粒的易磁化方向沿某一方向一致排列。磁性能(主要是剩磁和磁能积)与易轴取向度密切相关。铁磁学计算指出：当易轴完全无序分布时，剩磁Br＝4πMs/2(Ms为饱和磁化强度)；当易轴呈理想取向排列时，Br＝4πMs。实现易轴取向排列的方法，主要有：利用磁晶各向异性的磁场取向法，利用晶体生长各向异性的定向凝固法和利用晶体塑性变形各向异性的塑性变形法。
本发明的目的是为了克服已有技术的缺点和不足，通过快淬工艺在较低的辊速条件下促使SmCo5合金晶体沿易磁化方向的择优生长，从而获得易轴排列良好的各向异性SmCo5稀土永磁体。
本发明的目的是这样实现的：
1.配料：将纯度大于99.9％的Sm，Co按SmCo5的配比配制好后放于电弧炉内，抽真空到10-3Pa或以上，然后通入0.8×105-1.2×105Pa的高纯氩气，在氩气的保护下反复熔炼3-4次以得到成分均匀的合金铸锭；
2.快淬带的制备：所用的真空甩带机为氩气保护下熔化后的单辊快淬，铜辊的线速度V控制在5m/s-8m/s范围内，甩带机腔体内的真空抽至10-3Pa，石英管下端与铜辊面距离为2mm(见附图1)，石英管下端喷口直径0.3-0.5mm，喷射气压差为6×103-8×103Pa，高频加热线圈的加热电压3.0-3.5kV，将合金铸锭放入底部带有小孔的石英管并置于甩带机内，在5m/s-8m/s速度下制备出快淬磁体；
3.热处理：将快淬态条带真空密封于石英内，按下列工艺处理。具体制度：
900℃×3小时等温处理，然后淬火快冷。
本发明工艺简单，工艺费低，主要工艺环节仅包括母合金熔炼，制带和后续热处理。快淬所采用的辊速较低，操作方便安全，有利于生产过程的连续化和自动化。快淬带性能优异，与烧结磁体相当。用本发明获得的快淬薄带可通过粘结法和热压法制成有实用价值的永磁体：
(1)粘结法：利用环氧树脂或塑料或软金属作粘结剂，将薄带的碎片或粉粘结在一起，在磁场中取向，可制成各向异性的粘结磁体；
(2)热压法：将快淬的薄带碎片或粉在600-750℃范围内在一定的压力下将其压结成相对密度为100％的各向异性或各向同性的大块热压磁体。
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明：
图1为快淬法制薄带示意图，
图2(a)为辊速v＝5m/sSmCo5薄带的退磁曲线，
图2(b)为辊速v＝6m/sSmCo5薄带的退磁曲线，
图3(a)为辊速v＝5m/sSmCo5薄带表面的X-射线衍射谱，
图3(b)为辊速v＝6m/sSmCo5薄带表面的X-射线衍射谱，
其中：1铜辊  2感应加热线圈  3石英管  4样品
实施例1
将纯度为99.9％的稀土元素Sm和Co按1.1∶5的比例配制好后放入电弧炉内熔炼制成母合金，将母合金放入石英管置于甩带机内，在以下条件下制成薄带：辊速：5m/s，石英管喷口直径：0.5mm，喷射气压差：6×103Pa，高频线圈加热电压：3.0kV。将薄带真空密封于石英管内，在900℃时效3小时后淬入水中快冷。用最大外场为1.6MA/m的振动样品磁强计(VSM)测量薄带的退磁曲线，磁场的方向平行于薄带的长度方向；用X-射线衍射仪测定薄带晶体的取向。测试结果(见图2(a)和图3(a))，显示易磁化方向(C轴)排列良好，平行于薄带长度方向
实施例2
将纯度为99.9％的稀土元素Sm和Co按1.1∶5的比例配制好后放入电弧炉内熔炼制成母合金，将母合金放入石英管置于甩带机内，在以下条件下制成薄带：辊速：6m/s，石英管喷口直径：0.3mm，喷射气压差：8×103Pa，高频线圈加热电压：3.3kV。将薄带真空密封于石英管内，在900℃时效3小时后淬入水中快冷。用最大外场为1.6MA/m的振动样品磁强计(VSM)测量薄带的退磁曲线，磁场的方向平行于薄带的长度方向；用X-射线衍射仪测定薄带晶体的取向。测试结果(见图2(b)和图3(b))，显示易磁化方向(C轴)排列良好，平行于薄带长度方向。

Claims (1)

1.一种用快淬的方法制备各向异性系列永磁材料，其特征在于：包括以下步骤：
1)配料：将纯度大于99.9％的Sm，Co按SmCo5的配比配制好后放于电弧炉内，抽真空到10-3Pa或以上，然后通入0.8×105-1.2×105Pa的高纯氩气，在氩气的保护下反复熔炼3-4次以得到成分均匀的合金铸锭；
2)快淬带的制备：所用的真空甩带机为氩气保护下熔化后的单辊快淬，铜辊的线速度V控制在5m/s-8m/s范围内，甩带机腔体内的真空抽至10-3Pa，石英管下端与铜辊面距离为2mm(见附图1)，石英管下端喷口直径0.3-0.5mm，喷射气压差为6×103-8×103Pa，高频加热线圈的加热电压3.0-3.5kV，将合金铸锭放入底部带有小孔的石英管并置于甩带机内，在5m/s-8m/s速度下制备出快淬磁体；
3)热处理：将快淬态条带真空密封于石英内，按下列工艺处理，具体制度：900℃×3小时等温处理，然后淬火快冷。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103170590A (zh) * 2013-03-05 2013-06-26 西北工业大学 一种多层结构Fe-Sn过偏晶合金薄带的制备方法
CN106887291A (zh) * 2017-03-27 2017-06-23 河北工业大学 SmCo5永磁薄带磁体及其制备方法
CN110828086A (zh) * 2019-09-17 2020-02-21 北京工业大学 一种Sm(Co,Mn)5型稀土永磁材料及其制备方法

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