ES2879807T3 - Aleación templada rápidamente y procedimiento de preparación para un imán de tierras raras - Google Patents
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Abstract
Aleación templada para un imán de tierras raras, que comprende la fase principal R2T14B, R se selecciona a partir de al menos un elemento de tierras raras, incluyendo Nd, en el que el diámetro promedio del grano de la fase principal en la dirección del braquiaxis está en un intervalo de 10-15 μm, en el que la materia prima de la aleación templada comprende: R: 13,5at %-15,5at %, B: 5,2at %-5,8at %, Cu: 0,1at %-0,8at %, Al: 0,1at %-2,0at %, el porcentaje atómico de W está en un intervalo de 0,0005at %-0,03at %, T1:0at %-2,0at %, T1 se selecciona a partir de al menos uno de los elementos Ti, Zr, V, Mo, Co, Zn, Ga, Nb, Sn, Sb, Hf, Bi, Ni, Si, Cr, Mn, S y P, el resto de los componentes comprenden Fe e impurezas inevitables, la aleación para un imán de tierras raras se obtiene por colada en tiras de un fluido de aleación fundido de materia prima y se enfría a una tasa de enfriamiento entre102 ºC/s y104 ºC/s.
Description
DESCRIPCIÓN
Aleación templada rápidamente y procedimiento de preparación para un imán de tierras raras
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de la técnica de fabricación de imanes, especialmente a la aleación templada para un imán de tierras raras y a un procedimiento de fabricación de un imán de tierras raras.
Antecedente de la invención
Para el imán de alto rendimiento con más de 318,31 kJ/m3 de (BH)máx utilizado en variaciones de alto rendimiento de máquinas y generadores eléctricos, es muy necesario desarrollar un imán de alta magnetización que sea un imán con baja composición de B para reducir la cantidad de uso del elemento B no magnético.
Recientemente, el desarrollo del imán de baja composición de B se aplica con varios procedimientos, pero aún no se ha desarrollado ningún producto de comercialización. El mayor inconveniente del imán de baja composición de B es la escasa cuadratura (Hk o SQ) de la curva de desmagnetización, la cual conduce a un bajo rendimiento de magnetización del imán, la razón es complicada, se debe principalmente a la existencia de la fase R2Fe-i7 y a la falta de la fase rica en B (fase R1T4B4), lo cual resulta en una escasez parcial de B en el límite del grano.
Un imán de tierras raras de bajo B se divulga en el documento JPO con número de publicación 2013-70062, que comprende R (R es al menos un elemento que comprende Y, Nd es el componente necesario), B, Al, Cu, Zr, Co, O, C y Fe, en el mismo: R: 35-24wt %, B:0,87-0,94wt %, Al: 0,03-0,3wt %, Cu: 0,03-0,11wt %, Zr: 0,03-0,25wt %, Co: por debajo del 3wt % (no contienen 0), O: 0,03-0,1wt %, C: 0,03-0,15wt % y el resto es Fe. Este documento reduce el contenido de la fase rica en B, reduciendo el contenido de B para aumentar el volumen de la fase principal, obteniendo finalmente un imán con alto Br. Comúnmente, si se reduce el contenido de B, se formaría la fase R2T17 magnética blanda (normalmente la fase R2Fe-i7), lo cual conduce a la disminución de la coercitividad (Hcj), esta invención restringe la separación de la fase R2T17 añadiendo una pequeña cantidad de Cu, formando la fase R2T14C con aumento de Hcj y Br. Sin embargo, todavía hay problemas con el imán de bajo B alto Cu antes mencionado o bajo B alto Cu con el imán de medio Al, tal como de baja SQ, lo cual conduce a un alto campo de magnetización de saturación mínima y difícil de magnetizar, la fuerza de magnetización fácil del imán puede ser representada por el campo magnético de saturación mínima, en general, cuando la fuerza del campo magnético aumenta el 50 % a partir de un valor, si el incremento de (BH)máx o Hcb de las muestras no excede el 1 %, el valor del campo magnético es el campo magnético de saturación mínima, para una presentación conveniente, normalmente se toma una curva de magnetización en estado de circuito abierto en un imán con el mismo tamaño para describir la fuerza de magnetización fácil del imán, la forma de la curva de magnetización está influenciada por la composición del imán y la estructura microscópica. En un estado de circuito abierto, el procedimiento de magnetización del imán se refiere a la forma y el tamaño, para un imán con la misma forma y tamaño, cuanto más pequeño sea el campo magnético de saturación, más fácilmente se magnetiza el imán.
El documento JP 2000 303153 describe una tira delgada de aleación para un imán permanente obtenida enfriando rápidamente una aleación de masa fundida que consiste principalmente en R, T y B (R denota elementos de tierras raras seleccionados a partir de Pr, Nd, Tb y Dy, y T denota metales seleccionados a partir de Fe, Co, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, Ta, W y Pb). En este caso, la relación de volumen de una región coexistente de cuatro fases, en la cual una fase a-Fe de 0,1 a 20 pm de tamaño de partícula, una fase rica en R de 0,1 a 20 pm, una fase RxT4B4 de 0,1 a 10 pm y una fase R2T14B de 0,1 a 20 pm están finamente dispersas, es del 1 al 10 % en el volumen total, y el resto, distinto de la región coexistente de cuatro fases, está compuesto de una fase rica en R, una fase RxT4B4 y una fase R2T14B o una fase rica en R y una fase R2T14B. La relación de volumen de la región coexistente de cuatro fases se controla preferentemente de 2 a 5 % en el volumen total.
El documento EP 2740551 A1 describe una materia prima de copos de aleación para un imán sinterizado de tierras raras y un procedimiento para producir el mismo, cuyos copos han sido sometidos a una generación contenida de cristales fríos, y tienen formas de la fase principal bastante uniformes basadas en 2-14-1 y dispersión de fase rica en R. Los copos de aleación de la presente invención tienen una cara enfriada por rodillo, se obtienen por colada en tiras con un rodillo de enfriamiento, y satisfacen los siguientes requisitos (1) a (3): (1) los copos de aleación contienen al menos un R seleccionado a partir de elementos metálicos de tierras raras, incluyendo Y, B, y el resto M, incluyendo hierro, en una relación particular; (2) los copos de aleación, como se observa en una micrografía con un aumento de 100* de su cara enfriada por rodillo, tienen no menos que 5 cristales, cada uno de los cuales es una dendrita crecida radialmente a partir de un punto de nucleación del cristal, tiene una relación de aspecto y un tamaño de grano particulares, y cruza un segmento de línea correspondiente a 880 pm; (3) los copos de aleación, como se observa en una micrografía con un aumento de 200x de su sección tomada de manera general perpendicularmente a su cara
enfriada por rodillo, tienen una distancia promedio entre las fases ricas en R no menor que 1 |jm y no menor que 10 |jm.
Por otro lado, para lograr un montaje conveniente y reducir el absorbente de impurezas y el coste de gestión, algunos productos de alta clase se aplican con el procedimiento de re-magnetización después del montaje, en estado de circuito abierto, el imán de NdFeB de alto rendimiento necesita un campo magnético por encima de 2,0T para la magnetización de saturación, especialmente para el imán con una relación de arrastre más pequeña (la relación de la longitud del imán en la dirección de orientación con el diámetro más grande del imán vertical a la dirección de magnetización), necesita un campo magnético más grande en estado de circuito abierto para la magnetización de saturación. Sin embargo, como el campo del dispositivo de magnetización está limitado por el coste y el espacio, normalmente no puede lograr la magnetización de saturación para el imán de NdFeB sinterizado de alto rendimiento, por lo tanto, para lograr un flujo magnético lo suficientemente grande, normalmente necesita un imán con un producto de energía magnética más alto, por ejemplo, podría haber utilizado un imán con 278.521 kJ/m3 de producto de energía magnética, pero tiene que utilizar un imán con más de 302.394 kJ/m3 de producto de energía magnética, lo cual aumenta el coste. Por lo tanto, cómo mejorar la SQ y la característica de magnetización del imán de Nd-Fe-B para hacer que el imán logre la magnetización de saturación más fácilmente son problemas técnicos recientes. El desarrollo de un imán con una alta SQ y un alto rendimiento de magnetización se vuelve muy importante.
Sumario de la invención
El objeto de la presente invención es superar las desventajas de la tecnología conocida existente y proporcionar una aleación templada para un imán de tierras raras, en el polvo fino de la aleación templada, el número de dominio magnético en un solo grano disminuye, lo cual es más fácil para la orientación del campo magnético externo para obtener un imán de alto rendimiento que pueda ser magnetizado fácilmente.
La propuesta técnica en un objeto de la presente invención se define en la reivindicación 1.
Una aleación templada para un imán de tierras raras, que comprende la fase principal R2T14B, R se selecciona a partir de al menos un elemento de tierras raras, incluido el Nd, en la que el diámetro del grano de la fase principal en la dirección del braquiaxis es de 10-15 jm , el intervalo promedio de la fase rica en Nd es de 1,0-3,5 jm .
A medida que el diámetro de grano de la fase principal de la aleación disminuye, a diferencia de la aleación templada de la presente invención, el diámetro del grano de la fase principal de la aleación templada normal en la dirección del braquiaxis es de 20-30 jm , el intervalo promedio de la fase rica en Nd es de 4-10 jm , por lo tanto, se puede obtener un polvo de aleación fino después del procedimiento de decrepitación por hidrógeno y el procedimiento de molienda por chorro. En el polvo fino de la aleación templada antes mencionada, el número de dominio magnético en un solo grano disminuye, lo cual es más fácil para la orientación del campo magnético externo para obtener un imán de alto rendimiento que pueda ser magnetizado fácilmente. Además, la cuadratura, la coercitividad y la resistencia al calor del imán mejoran notablemente.
El elemento de tierras raras de la presente invención comprende el itrio.
En términos generales, una pluralidad de capas delgadas de la fase rica en Nd está en el centro de un grano de cristal, una visión errónea muy común en las literaturas es que el diámetro del grano de la fase principal se determina por el interior de la capa delgada de la fase rica en Nd, pero en la presente invención, se aplica con el procedimiento correcto para determinar el diámetro de grano de la fase principal. En la presente invención, el diámetro de grano de la fase principal se define en la posición central aproximada de la dirección del espesor de la hoja de aleación templada, es el valor promedio del diámetro de grano de Nd2Fe-MB determinado por la gradación del procedimiento de imagen de kerr en la dirección del braquiaxis.
En otra realización preferente, el imán de tierras raras es un imán Nd-Fe-B.
En otra realización preferente, el espesor promedio de la aleación templada está en un intervalo de 0,2-0,4mm.
En otra realización preferente, contada en porcentaje de peso, más del 95 % de la aleación templada tiene el espesor en un intervalo de 0,1-0,7mm.
La presente invención mejora la microestructura del grano mediante el control del espesor de la aleación templada. En detalle, la aleación templada con espesor de hoja más delgado que 0,1mm comprende una fase más amorfa y granos isométricos, lo cual conduce a que la fase principal tenga un diámetro de grano más pequeño, el promedio interno de dos fases Nd adyacentes se haga más corto, la resistencia a la nucleación y el crecimiento del dominio magnético en el grano durante la orientación aumenta, el rendimiento de la magnetización empeora. En el contrato, la aleación templada con espesor de hoja más grueso que 0,7mm comprende más de la fase a-Fe y R2Fe-i7, la cual forma una fase rica en Nd más grande, lo cual conduce a que el promedio interno de dos fases Nd adyacentes se haga más
corto, la resistencia a la nucleación y el crecimiento del dominio magnético en el grano durante la orientación aumenta, el rendimiento de magnetización empeora.
En la presente invención, la aleación para un imán de tierras raras se obtiene por colada en tiras de un fluido de aleación fundido de materia prima y se enfría a una tasa de enfriamiento entre 102 °C/s y 104 °C/s, la materia prima de la aleación enfriada comprende:
R: 13,5at %-15,5at %,
B: 5,2at %-5,8at %,
Cu: 0,1at %-0,8at %,
Al: 0,1at %-2,0at %,
W: 0,0005at %-0,03at %,
T1 0at %-2,0at %, T1
se selecciona a partir de al menos uno de los elementos Ti, Zr, V, Mo,
Co, Zn, Ga, Nb, Sn, Sb, Hf, Bi, Ni, Si, Cr, Mn, S y P,
el resto de los componentes comprenden Fe e impurezas inevitables.
En la presente invención, se controla que el Cu en un intervalo de 0,1at %-0,8at %, el Al en un intervalo de 0,1 at %-2,0 at %, el B en un intervalo de 5,2 at %-5,8 at %, el W en un intervalo de 0,0005 at %-0,03 at %, de modo que el Cu no entre en la fase principal de Nd2Fe-MB, se distribuya principalmente en la fase rica en Nd, el W se separa de la R2Fei4B y se concentra en el límite del grano y luego se separa de manera diminuta y uniforme, de modo que el grano de la fase principal se hace más pequeño, parte del Al ocupa el sitio de cristal 8j2 de la fase principal y forma una capa de -Fe con el Fe adyacente en la fase principal para controlar el diámetro del grano de la fase principal, la adición de Al hace que el polvo de aleación se haga fino, al mismo tiempo, la consistencia grumosa de la fase rica en Nd y la fase rica en B se hace más pequeña, parte de A i entra en la fase rica en Nd para actuar con el Cu, de modo que mejora el ángulo de contacto de la fase rica en Nd y la fase principal, haciendo que la fase rica en Nd se disponga de manera uniforme en el límite, bajo la acción común de Cu, Al, W, el imán de bajo B tiene un diámetro del grano de la fase principal en un intervalo de 10-15 pm y el promedio interno de la fase rica en Nd en un intervalo de 1,0-3,5 pm. Por lo tanto, en el polvo fino hecho de la aleación antes mencionada, la resistencia a la nucleación y el crecimiento del dominio magnético del grano durante la orientación disminuye, el límite del dominio se mueve rápidamente, de modo que todos los dominios magnéticos giran hacia la misma dirección del campo magnético, logra la magnetización de saturación. La impureza inevitable comprende al menos un elemento seleccionado entre O, C y N.
En la presente invención, W puede ser una impureza proveniente de la materia prima (Fe puro, metal de tierras raras, B, etc.), la materia prima de la presente invención se determina de acuerdo con la cantidad de impureza de la materia prima; la materia prima (Fe puro, metal de tierras raras, B, etc.) de la presente invención se puede seleccionar de manera que la cantidad de W esté por debajo del umbral del dispositivo existente, W se puede apreciar como no contiene, se aplica con el procedimiento de la presente invención con la cantidad de la materia prima de metal W. En una palabra, sólo si la materia prima comprende una cantidad necesaria de W, no importa de donde proviene W. La tabla 1 toma ejemplos del contenido del elemento W de metal Nd en diferentes áreas productoras y diferentes talleres.
TABLA 1: Contenido del elemento W en el metal Nd de diferentes áreas productoras y diferentes talleres Materia prima de metal Nd pureza Concentración de W (ppm)
A 2N5 Menor que el límite de las pruebas
B 2N5 1
C 2N5 11
D 2N5 28
E 2N5 89
F 2N5 150
G 2N5 251
En la TABLA 1, 2N5 significa 99,5 %.
Cabe señalar que, en los procedimientos de fabricación de tierras raras más utilizados recientemente, existe un procedimiento para aplicar con baño electrolítico de crisol de grafito, el crisol de grafito cilíndrico se sirve como el polo positivo, la varilla de wolframio (W) dispuesta en el eje del crisol se corta como el polo negativo, y la porción inferior se aplica con crisol de wolframio para recoger el metal de tierras raras. En el procesamiento de fabricación del elemento de tierras raras (tal como el Nd), es inevitable una pequeña cantidad de W. En otros casos, se puede aplicar con molibdeno (Mo) u otro metal con alto punto de fusión que sirva como el polo negativo, y el crisol de molibdeno utilizado para recoger el metal de tierras raras para obtener el elemento de tierras raras sin W.
En la realización preferente, el contenido de Cu es preferente en un intervalo de 0,3at %-0,7at %. Cuando el contenido de Cu es de 0,3at %-0,7at %, la cuadratura excede el 99 %, de modo que se puede fabricar un imán con un buen rendimiento de resistencia al calor y un buen rendimiento de magnetización. Cuando el contenido de Cu es superior a 0,3at %-0,7at %, la cuadratura disminuye, una vez que la cuadratura empeora, la pérdida de flujo irreversible del imán empeora, el rendimiento de la resistencia al calor también empeora.
En otra realización preferente, la aleación para un imán de tierras raras se mantiene en un contenedor de material durante 0,5-5 horas en una temperatura de conservación de 500-700 °C después de ser enfriada a 500-750 °C. Después del procedimiento de preservación de calor, la fase rica en Nd alargada del cristal de la fase principal se acorta hacia el área central, la fase rica en Nd cambia para compactarse y concentrarse, el intervalo promedio de la fase rica en Nd se controla preferentemente.
Cabe señalar que, en la presente invención, el contenido de R en un intervalo de 13,5at %-15,5at % es una selección común en este campo, por lo tanto, no se prueba y demuestra más el contenido de R en las realizaciones.
El otro objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de fabricación de un imán de tierras raras, como se define en la reivindicación 7.
El procedimiento de fabricación del imán de tierras raras que comprende los procedimientos:
1) triturar toscamente una aleación templada para un imán de tierras raras de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6 y triturar finamente el polvo hasta obtener un polvo fino;
2) colocar el polvo fino bajo un campo magnético para preorientarlo y obtener compactos verdes bajo un campo magnético;
3) sinterización de los compactos verdes en vacío o en atmósfera de gas inerte en una temperatura de 900 °C-1100 °C.
En comparación con la tecnología conocida existente, la presente invención presenta las siguientes ventajas:
1) El diámetro promedio del grano de la fase principal de la aleación templada para un imán de tierras raras en la presente invención en la dirección del braquiaxis es de 10-15 pm, el intervalo promedio de la fase rica en Nd es de 1,0-3,5 pm, por lo tanto, en el polvo fino de la aleación templada antes mencionada, el número de dominio magnético de un solo grano disminuye, de modo que es más fácil para la orientación del campo magnético externo obtener la magnetización del imán de alto rendimiento.
2) En base a que no influya la magnetización residual del imán, en el polvo fino hecho de la aleación antes mencionada, la resistencia a la nucleación y el crecimiento del dominio magnético del grano durante la orientación disminuye, el límite del dominio se mueve rápidamente, de modo que todos los dominios magnéticos giran a la misma dirección del campo magnético, logra la magnetización de saturación.
3) La presente invención hace que el Al se disponga adecuadamente en la fase principal y en el límite del grano controlando el contenido del Al, por lo tanto, parte del Al entra en la porción interna de la fase principal para controlar el diámetro del grano del cristal de la fase principal, otra parte del Al y del Cu trabajan juntas para mejorar el ángulo de contacto entre la fase rica en Nd y la fase principal, haciendo que la fase rica en Nd se disponga uniformemente a lo largo del límite, de modo que logre que el diámetro promedio del grano de la fase principal en la dirección del braquiaxis sea de 10-15 pm, el intervalo promedio de la fase rica en Nd es de 1,0-3,5 pm.4
4) La presente invención controla el espesor de más del 95 % de la aleación templada en un intervalo de 0,1-0,7mm, mejora la microestructura del grano controlando el espesor de la aleación templada, haciendo el diámetro promedio del grano del cristal de la fase principal y la disposición de la fase rica en Nd más uniformemente.
5) Se añade W a la materia prima, el W se separa de manera diminuta y uniforme, de modo que el W pueda utilizarse para controlar el diámetro del grano del cristal de la fase principal de la aleación, el grano de la fase principal se hace más pequeño.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 ilustra un diagrama esquemático del cristal de la fase principal de la realización 2 de la hoja SC ampliada 1000 veces bajo el microscopio metalográfico Kerr en la primera realización.
La Figura 2 ilustra un diagrama esquemático de la fase interna rica en Nd de la realización 2 de la hoja SC ampliada 1000 veces bajo el microscopio láser de escaneo en color 3D en la primera realización.
Descripción detallada de las realizaciones
La presente invención se describirá más adelante con las realizaciones.
La primera realización:
Procedimiento de preparación de la materia prima: Se preparan Nd con una pureza del 99,5 %, Dy con una pureza del 99,8 %, Fe-B industrial, Fe puro industrial, Cu y Al con una pureza del 99,5 % y W con una pureza del 99,999 %, contados en porcentaje atómico.
El contenido de los elementos se muestra en la TABLA 1:
TABLA 1 proporción de cada elemento (en %)
Número Nd Dv B Cu Al W Fe Comparación de la muestra 1 13,8 1,0 5,2 0,05 0,4 0,01 descanso Realización 1 13,8 1,0 5,2 0,1 0,4 0,01 descanso Realización 2 13,8 1,0 5,2 0,3 0,4 0,01 descanso Realización 3 13,8 1,0 5,2 0,5 0,4 0,01 descanso Realización 4 13,8 1,0 5,2 0,6 0,4 0,01 descanso Realización 5 13,8 1,0 5,2 0,7 0,4 0,01 descanso Realización 6 13,8 1,0 5,2 0,8 0,4 0,01 descanso Comparación de la muestra 2 13,8 1,0 5,2 0,9 0,4 0,01 descanso
Preparar 10 kg de materia prima, respectivamente, pesando de acuerdo con cada fila de la TABLA 1.
En el procedimiento de fusión: cada una de las materias primas se pone en un crisol hecho de óxido de aluminio, se utiliza un horno de fusión por inducción al vacío de frecuencia intermedia para fundir la materia prima en vacío de 10 2 Pa por debajo de 1500 °C.
En el procedimiento de colada: Se llena de gas Ar el horno de fusión de modo que la presión de Ar alcance 50000Pa después del procedimiento de fusión al vacío, luego se aplica un solo rodillo para el procedimiento de templado, la aleación templada se obtiene a una tasa de enfriamiento de102 °C/s-104 °C/s, el espesor promedio de la aleación templada es de 0,3mm, y por encima del 95 % de la aleación templada tiene un espesor en un intervalo de 0,1 y 0,7mm, la aleación templada se mantiene en una temperatura de 500° durante 5 horas, y luego se enfría a temperatura ambiente.
En el procedimiento de decrepitación por hidrógeno: a temperatura ambiente, la aleación templada se pone en un horno de decrepitación por hidrógeno, luego, el horno se bombea al vacío y luego se llena el contenedor con hidrógeno de una pureza del 99,5 %, la presión del hidrógeno alcanzaría 0,1 MPa, después de dos horas de permanencia, el contenedor se calienta y bombea durante 2 horas a 500 °C, luego el contenedor se enfría, luego se saca el polvo grueso enfriado.
En el procedimiento de trituración fina: se utiliza el procedimiento de molienda por chorro para triturar finamente el polvo grueso en una atmósfera con un contenido de gas oxidante inferior a 100ppm y bajo una presión de 0,4 MPa para obtener un polvo fino con un tamaño promedio de partícula de 3,4 pm. El gas oxidante comprende oxígeno o humedad.
Una parte del polvo fino (30 % en peso del polvo fino) después de la trituración fina se tamiza para eliminar el polvo con un diámetro de grano inferior a 1,0 pm, el polvo fino tamizado se mezcla con el polvo fino no tamizado. En la
mezcla, el volumen de polvo con diámetro de grano inferior a 1,0 pm se reduce a menos del 10 % del volumen total del polvo.
El caprilato de metilo se añade al polvo fino después de la molienda por chorro, la cantidad de aditivo es el 0,15 % del peso del polvo mezclado, la mezcla es mezclada exhaustivamente por un mezclador de tipo V.
En el procedimiento de compactación bajo un campo magnético: se utiliza un moldeador de campo magnético de tipo transversal, el polvo con caprilato de metilo se compacta para formar un cubo con lados de 25mm en una orientación presentada de 1,8T y bajo una presión de compactación de 20 MPa, luego el cubo una vez formado se desmagnetiza en un campo magnético de 0,2T.
El compacto una vez formado (compacto verde) se sella de modo que no se exponga al aire, el compacto es compactado secundariamente por una máquina de compactación secundaria (máquina de compactación por prensado isostático) bajo una presión de 140 MPa.
En el procedimiento de sinterización: el compacto verde se mueve al horno de sinterización para sinterizarlo, en un vacío de 10-3Pa y mantenido respectivamente durante 1,5 horas a 200 °C y durante 1,5 horas a 850 °C, luego se sinteriza durante 2 horas a 1080 °C, después de que el gas Ar se llena en el horno de sinterización de modo que la presión de Ar alcance 0,1 MPa, luego se enfría a temperatura ambiente.
En el procedimiento de tratamiento térmico: el imán sinterizado se calienta durante 1 hora a 600 °C en la atmósfera de gas Ar de alta pureza, luego se enfría a temperatura ambiente y se saca.
En el procedimiento de evaluación de la propiedad magnética: el imán sinterizado es probado por el sistema de pruebas no destructivas tipo NIM-10000H para el gran imán permanente de tierras raras BH del Instituto Nacional de Metrología.
La fuerza mínima del campo magnético de saturación: cuando la tensión de magnetización aumenta, la fuerza del campo magnético aumenta un 50 % a partir de un valor, si el incremento de (BH)máx o Hcb de las muestras no excede el 1 %, el valor del campo magnético es la fuerza mínima del campo magnético de saturación.
En el procedimiento de prueba del diámetro promedio del grano de la fase principal: la hoja SC (la hoja de aleación templada) se pone bajo el microscopio metalográfico Kerr ampliado 200 veces por fotografía, la superficie del rodillo es paralela al borde inferior del campo de visión. Al realizar la prueba, se traza una línea recta de 445 pm en la posición central del campo de visión, contando el número de cristales de la fase principal que pasan por la línea recta para calcular el diámetro promedio del grano del cristal de la fase principal. El resultado de la prueba se refiere a la Figura 1.
En el procedimiento de prueba del intervalo rico en Nd: la hoja SC se corroe por la solución débil de FeCh (FeCl2+HCl+alchol) y luego se pone bajo el microscopio láser de escaneo en color 3D ampliado 1000 veces por fotografía, la superficie del rodillo es paralela al borde inferior del campo de visión. Al realizar la prueba, se traza una línea recta de 283 pm en la posición central del campo de visión, contando el número de cristales secundarios que pasan por la línea recta para calcular el intervalo rico en Nd. El resultado de la prueba se refiere a la Figura 2.
La evaluación de la propiedad magnética de las realizaciones y las muestras de comparación se muestran en la TABLA 2 (1 kOe = 79,6 kA/m y 1 kG = 0,1 T)
TABLA 2 la evaluación de la propiedad magnética de las realizaciones y de las muestras de comparación
Número Diámetro promedio Intervalo
del grano del tensión mínima de cristal de la fase promedio de Br Hcj (BH)máx(kJ/m3) SQ magnetización de principal la fase rica (kGs) (kOe) (%) saturación (volt) (braquiaxis, pm) en Nd (pm)
Realización 2 13,81 2,11 13,9 15,4 368.444 99,5
Realización 3 13,26 1,82 14,1 15,4 383.563 99,7 2500 Realización 4 12,96 1,57 14,0 15,4 373.218 99,6 2500 Realización 5 11,99 1,26 14,0 15,9 372.423 99,6 2500 Realización 6 10,62 1,15 13,9 15,5 369.239 97,2 Comparación de la muestra 2 9,22 0,93 13,3 13,6 327.063 88,2 3000
En la TABLA 2, la tensión mínima de magnetización de saturación es el valor de la tensión cuando las muestras están magnetizadas saturadas bajo la fuerza mínima del campo magnético. En la presente invención, la magnetización se toma bajo el mismo dispositivo de magnetización, por lo tanto, la tensión de magnetización puede representar la fuerza del campo magnético.
Como se puede apreciar en la TABLA 2, cuando la cantidad de Cu en el imán es menor que 0,1 at %, la distribución de Cu en el límite de grano de la fase rica en Nd es insuficiente, por lo tanto, es difícil formar la fase compuesta con Al en el límite de grano, lo que conduce a que el diámetro promedio del grano del cristal de la fase principal aumente y el intervalo promedio de la fase rica en Nd sea excesivamente grande, la resistencia a la nucleación y el crecimiento del dominio magnético durante la orientación en el grano aumenta, la magnetización residual y BH(máx) disminuyen, el rendimiento magnético disminuye.
Cuando la cantidad de Cu excede el 0,8at %, la cantidad de Cu en el grano es excesiva, lo que conduce a que el diámetro promedio del grano del cristal de la fase principal disminuya, el promedio interno de la fase rica en Nd disminuye, la resistencia a la nucleación y el crecimiento del dominio magnético durante la orientación en el grano aumenta, la fuerza mínima del campo magnético de saturación aumenta, no conviene utilizar en un campo magnético en estado de circuito abierto.
Cuando la cantidad de Cu está en un intervalo de 0,1at %-0,8at %, la cuadratura del imán excede el 95 %, tiene un buen rendimiento de magnetización.
Cuando la cantidad de Cu está en un intervalo de 0,3at %-0,7at %, la cuadratura del imán excede el 99 %, tiene una cuadratura muy buena que puede producir un imán con un buen rendimiento de resistencia al calor.
La temperatura de desmagnetización por calentamiento del 5 % (resistencia al calor) de las muestras de comparación 1 y 2 es de 60 °C y 80 °C, a la vez que la temperatura de desmagnetización por calentamiento del 5 % (resistencia al calor) de las realizaciones 1-6 son 110 °C, 125 °C, 125 °C, 125 °C y 120 °C.
La segunda realización:
En el procedimiento de preparación de la materia prima: Se preparan Nd con una pureza del 99,5 %, Ho con una pureza del 99,8 %, Fe-B industrial, Fe puro industrial, Cu y Al con una pureza del 99,5 % y W con una pureza del 99,999 %, contados en porcentaje atómico.
El contenido de los elementos se muestra en la TABLA 3:
TABLA 3 proporción de cada elemento (en%)
Número Nd HO B Cu Al W Fe
Comparación de la muestra 1 14 1,0 5,8 0,5 0,05 0,005 descanso
Realización 1 14 1,0 5,8 0,5 0,1 0,005 descanso
Realización 2 14 1,0 5,8 0,5 0,5 0,005 descanso
Realización 3 14 1,0 5,8 0,5 0,8 0,005 descanso
Realización 4 14 1,0 5,8 0,5 1,2 0,005 descanso
Realización 5 14 1,0 5,8 0,5 1,6 0,005 descanso
Realización 6 14 1,0 5,8 0,5 2,0 0,005 descanso
Comparación de la muestra 2 14 1,0 5,8 0,5 2,2 0,005 descanso
Preparar 10 kg de materia prima, respectivamente, pesando de acuerdo con cada fila de la TABLA 3.
En el procedimiento de fusión: cada una de las materias primas se pone en un crisol hecho de óxido de aluminio, se utiliza un horno de fusión por inducción al vacío de frecuencia intermedia para fundir la materia prima en vacío 10'2 Pa por debajo de 1500 °C.
En el procedimiento de colada: Se llena de gas Ar el horno de fusión de modo que la presión de Ar alcance 50000Pa después del procedimiento de fusión al vacío, luego se aplica un solo rodillo para el procedimiento de templado, la aleación templada se obtiene a una tasa de enfriamiento de102 °C/s-104 °C/s, el espesor promedio de la aleación templada es de 0,25mm, por encima, del 95 % de la aleación templada tiene un espesor en un intervalo de 0,1-0,7mm
la aleación templada se mantiene en una temperatura de 700 °C durante 0,5 horas, y luego se enfría a temperatura ambiente.
En el procedimiento de decrepitación por hidrógeno: a temperatura ambiente, la aleación templada se pone en un horno de decrepitación por hidrógeno, luego, el horno se bombea al vacío y luego se llena el contenedor con hidrógeno de una pureza del 99,5 %, la presión del hidrógeno alcanzaría 0,08 MPa, después de dos horas de permanencia, el contenedor se calienta y bombea durante 1,5 horas a 480 °C, luego el contenedor se enfría, luego se saca el polvo grueso enfriado.
En el procedimiento de trituración fina: se utiliza el procedimiento de molienda por chorro para triturar finamente el polvo grueso en una atmósfera con un contenido de gas oxidante inferior a 100ppm y bajo una presión de 0,45 MPa para obtener un polvo fino con un tamaño promedio de partícula de 3,4 pm. El gas oxidante comprende oxígeno o humedad.
El caprilato de metilo se añade al polvo fino después de la molienda por chorro, la cantidad de aditivo es el 0,2 % del peso del polvo mezclado, la mezcla es mezclada exhaustivamente por un mezclador de tipo V.
En el procedimiento de compactación bajo un campo magnético: se utiliza un moldeador de campo magnético de tipo transversal, el polvo con caprilato de metilo se compacta para formar un cubo con lados de 25mm en una orientación presentada de 1,8T y bajo una presión de compactación de 20 MPa, luego el cubo una vez formado se desmagnetiza en un campo magnético de 0,2T, los compactos verdes se sacan del moldeador a otro campo magnético, el polvo magnético fijado a la superficie de los compactos verdes se desmagnetiza secundariamente.
El compacto una vez formado (compacto verde) se sella de modo que no se exponga al aire, el compacto es compactado secundariamente por una máquina de compactación secundaria (máquina de compactación por prensado isostático) bajo una presión de 140 MPa.
En el procedimiento de sinterización: el compacto verde se mueve al horno de sinterización para sinterizarlo, en un vacío de 10-3 Pa y mantenido respectivamente durante 2 horas a 200 °C y durante 2 horas a 900 °C, luego se sinteriza durante 2 horas a 1020 °C, después de que el gas Ar se llena en el horno de sinterización de modo que la presión de Ar alcance 0,1 MPa, luego se enfría a temperatura ambiente.
En el procedimiento de tratamiento térmico: el imán sinterizado se calienta durante 1 hora a 620 °C en la atmósfera de gas Ar de alta pureza, luego se enfría a temperatura ambiente y se saca.
En el procedimiento de evaluación de la propiedad magnética: el imán sinterizado es probado por el sistema de pruebas no destructivas tipo NIM-10000H para el gran imán permanente de tierras raras BH del Instituto Nacional de Metrología.
La fuerza mínima del campo magnético de saturación: cuando la tensión de magnetización aumenta, la fuerza del campo magnético aumenta un 50 % a partir de un valor, si el incremento de (BH)máx o Hcb de las muestras no excede el 1 %, el valor del campo magnético es la fuerza mínima del campo magnético de saturación.
En el procedimiento de prueba del diámetro promedio del grano de la fase principal: la hoja SC (la hoja de aleación templada) se pone bajo el microscopio metalográfico Kerr ampliado 200 veces por fotografía, la superficie del rodillo es paralela al borde inferior del campo de visión. Al realizar la prueba, se traza una línea recta de 445 pm en la posición central del campo de visión, contando el número de cristales de la fase principal que pasan por la línea recta para calcular el diámetro promedio del grano del cristal de la fase principal. El resultado de la prueba se refiere a la Figura 1.
En el procedimiento de prueba del intervalo rico en Nd: la hoja SC se corroe por la solución débil de FeCh (FeCl2+HCl+alchol) y luego se pone bajo el microscopio láser de escaneo en color 3D ampliado 1000 veces por fotografía, la superficie del rodillo es paralela al borde inferior del campo de visión. Al realizar la prueba, se traza una línea recta de 283 pm en la posición central del campo de visión, contando el número de cristales secundarios que pasan por la línea recta para calcular el intervalo rico en Nd. El resultado de la prueba se refiere a la Figura 2.
La evaluación de la propiedad magnética de las realizaciones y las muestras de comparación se muestran en la TABLA 4 (1 kOe = 79,6 kA/m y 1 kG = 0,1 T)
TABLA 4 la evaluación de la propiedad magnética de las realizaciones y de las muestras de comparación Número Diámetro promedio Intervalo
del grano del cristal promedio de Br Hcj tensión mínima de de la fase principal la fase rica en (kGs) (kOe) (BH)máx(kJ/m3) magnetización de saturación(volt) (braquiaxis, pm) Nd (pm)
Comparación 19,34 3,80 13,4 13,8 340.592 2800
de la muestra 1
Realización 1 14,90 3,47 14,2 15,0 386.747 2600
Realización 2 13,62 3,03 14,1 15,3 383.563 2600
Realización 3 12,25 2,77 14,0 16,0 374,81 2500
Realización 4 11,90 2,40 13,9 16,4 370.831 2500
Realización 5 11,44 1,52 13,7 16,8 360.486 2500
Realización 6 10,22 1,21 13,5 17,2 350.141 2600
Comparación 9,29 0,92 13,4 13,8 335.817 2900
de la muestra 2
En la TABLA 4, la tensión mínima de magnetización de saturación es el valor de la tensión cuando las muestras están magnetizadas saturadas bajo la fuerza mínima del campo magnético de saturación. En la presente invención, la magnetización se toma bajo el mismo dispositivo de magnetización, por lo tanto, la tensión de magnetización puede representar la fuerza del campo magnético.
La SQ de las realizaciones 1-6 alcanza más del 99 %, a la vez que la SQ de las muestras de comparación 1-2 es menor que 85 %.
Como se puede apreciar en la TABLA 4, cuando la cantidad de A1 del imán es menor que 0,1 at %, la distribución de Al en el límite de grano de la fase rica en Nd y la fase principal es insuficiente, por lo tanto, es difícil formar la fase compuesta con Cu en el límite de grano, lo que conduce a que el diámetro promedio del grano del cristal de la fase principal aumente y el intervalo promedio de la fase rica en Nd sea demasiado grande, la resistencia a la nucleación y el crecimiento del dominio magnético durante la orientación en el grano aumenta, la magnetización residual y BH(máx) disminuyen, el rendimiento magnético disminuye.
Cuando la cantidad de A1 excede el 2,0at %, la cantidad de A1 en el grano es excesiva, lo que conduce a que el diámetro promedio del grano del cristal de la fase principal disminuya, el promedio interno de la fase rica en Nd disminuye, la resistencia a la nucleación y el crecimiento del dominio magnético durante la orientación en el grano aumenta, la fuerza mínima del campo magnético de saturación aumenta, no conviene utilizar en un campo magnético en estado de circuito abierto.
La tercera realización:
En el procedimiento de preparación de la materia prima: Se preparan Nd con una pureza del 99,5 %, Ho con una pureza del 99,5 %, Fe-B industrial, Fe puro industrial, Al, Cu, Zr y Co con una pureza del 99,5 % y W con una pureza del 99,999 %, contados en porcentaje atómico.
El contenido de los elementos se muestra en la TABLA 5:
TABLA 5 proporción de cada elemento (en %)
Número Nd Ho B Cu Al Co Zr W Fe Comparación de la muestra 1 14 1,2 5,0 0,5 0,6 0,3 0,5 0,002 descanso Comparación de la muestra 2 14 1,2 5,1 0,5 0,6 0,3 0,5 0,002 descanso Realización 1 14 1,2 5,2 0,5 0,6 0,3 0,5 0,002 descanso Realización 2 14 1,2 5,3 0,5 0,6 0,3 0,5 0,002 descanso Realización 3 14 1,2 5,4 0,5 0,6 0,3 0,5 0,002 descanso Realización 4 14 1,2 5,5 0,5 0,6 0,3 0,5 0,002 descanso Realización 5 14 1,2 5,6 0,5 0,6 0,3 0,5 0,002 descanso Realización 6 14 1,2 5,7 0,5 0,6 0,3 0,5 0,002 descanso Realización 7 14 1,2 5,8 0,5 0,6 0,3 0,5 0,002 descanso Comparación de la muestra 3 14 1,2 5,9 0,5 0,6 0,3 0,5 0,002 descanso
Preparar 10 kg de materia prima, respectivamente, pesando de acuerdo con cada fila de la TABLA 5.
En el procedimiento de fusión: cada una de las materias primas se pone en un crisol hecho de óxido de aluminio, se utiliza un horno de fusión por inducción al vacío de frecuencia intermedia para fundir la materia prima en vacío de10-2 Pa por debajo de 1500 °C.
En el procedimiento de colada: Se llena de gas Ar el horno de fusión de modo que la presión de Ar alcance 60000Pa después del procedimiento de fusión al vacío, luego se aplica un solo rodillo para el procedimiento de templado, la aleación templada se obtiene a una tasa de enfriamiento de 102 °C/s-104 °C/s, el espesor promedio de la aleación templada es de 0,38mm, por encima del 95 % la aleación templada tiene un espesor en un intervalo de 0,1-0,7mm, la aleación templada se mantiene en una temperatura de 600 °C durante 3 horas, y luego se enfría a temperatura ambiente.
En el procedimiento de decrepitación por hidrógeno: a temperatura ambiente, la aleación templada se pone en un horno de decrepitación por hidrógeno, luego, el horno se bombea al vacío y luego se llena el contenedor con hidrógeno de una pureza del 99,5 %, la presión del hidrógeno alcanzaría 0,09 MPa, después de dos horas de permanencia, el contenedor se calienta y bombea durante 2 horas a 520 °C, luego el contenedor se enfría, luego se saca el polvo grueso enfriado.
En el procedimiento de trituración fina: se utiliza el procedimiento de molienda por chorro para triturar finamente el polvo grueso en una atmósfera con un contenido de gas oxidante inferior a 100ppm y bajo una presión de 0,5 MPa para obtener un polvo fino con un tamaño promedio de partícula de 3,6 pm. El gas oxidante comprende oxígeno o humedad.
El caprilato de metilo se añade al polvo fino después de la molienda por chorro, la cantidad de aditivo es el 0,2 % del peso del polvo mezclado, la mezcla es mezclada exhaustivamente por un mezclador de tipo V.
En el procedimiento de compactación bajo un campo magnético: se utiliza un moldeador de campo magnético de tipo transversal, el polvo con caprilato de metilo se compacta para formar un cubo con lados de 25mm en una orientación presentada de 1,8T y bajo una presión de compactación de 20 MPa, luego el cubo una vez formado se desmagnetiza en un campo magnético de 0,2T, los compactos verdes se sacan del moldeador a otro campo magnético, el polvo magnético fijado a la superficie de los compactos verdes se desmagnetiza secundariamente.
El compacto una vez formado (compacto verde) se sella de modo que no se exponga al aire, el compacto es compactado secundariamente por una máquina de compactación secundaria (máquina de compactación por prensado isostático) bajo una presión de 140 Mpa.
En el procedimiento de sinterización: el compacto verde se mueve al horno de sinterización, en un vacío de 10-3 Pa y mantenido respectivamente durante 2 horas a 200 °C y durante 2 horas a 800 °C, luego se sinteriza durante 2 horas a 1030 °C, después de que el gas Ar se llena en el horno de sinterización de modo que la presión de Ar llegue a 0,1 MPa, y luego se enfría a temperatura ambiente.
En el procedimiento de tratamiento térmico: el imán sinterizado se calienta durante 1 hora a 580 °C en la atmósfera de gas Ar de alta pureza, luego se enfría a temperatura ambiente y se saca.
En el procedimiento de evaluación de la propiedad magnética: el imán sinterizado es probado por el sistema de pruebas no destructivas tipo NIM-10000H para el gran imán permanente de tierras raras BH del Instituto Nacional de Metrología.
La fuerza mínima del campo magnético de saturación: cuando la tensión de magnetización aumenta, la fuerza del campo magnético aumenta un 50 % a partir de un valor, si el incremento de (BH)máx o Hcb de las muestras no excede el 1 %, el valor del campo magnético es la fuerza mínima del campo magnético de saturación.
En el procedimiento de prueba del diámetro promedio del grano de la fase principal: la hoja SC (la hoja de aleación templada) se pone bajo el microscopio metalográfico Kerr ampliado 200 veces por fotografía, la superficie del rodillo es paralela al borde inferior del campo de visión. Al realizar la prueba, se traza una línea recta de 445 pm en la posición central del campo de visión, contando el número de cristales de la fase principal que pasan por la línea recta para calcular el diámetro promedio del grano del cristal de la fase principal. El resultado de la prueba se refiere a la Figura 1.
En el procedimiento de prueba del intervalo rico en Nd: la hoja SC se corroe por la solución débil de FeCh (FeCl2+HCl+alchol) y luego se pone bajo el microscopio láser de escaneo en color 3D ampliado 1000 veces por
fotografía, la superficie del rodillo es paralela al borde inferior del campo de visión. Al realizar la prueba, se traza una línea recta de 283 |jm en la posición central del campo de visión, contando el número de cristales secundarios que pasan por la línea recta para calcular el intervalo rico en Nd. El resultado de la prueba se refiere a la Figura 2.
La evaluación de la propiedad magnética de las realizaciones y de las muestras de comparación se muestran en la TABLA 6 (1 kOe = 79,6 kA/m y 1 kG = 0,1 T)
TABLA 6 la evaluación de la propiedad magnética de las realizaciones y de las muestras de comparación
Número Diámetro promedio Intervalo
del grano del cristal promedio de Br Hcj tensión mínima de (BH)máx(kJ/m3) magnetización de de la fase principal la fase rica en (kGs) (kOe)
(braquiaxis, jm ) Nd (jm ) saturación (volt) Comparación 20,56 3,96 12,8 14,5 303,19 3200
de la muestra 1
Comparación 18,27 3,65 13,0 14,9 312.739 3100
de la muestra 2
Realización 1 14,86 3,34 13,7 16,0 354.916 2500 Realización 2 14,49 3,04 13,8 16,1 363.669 2500 Realización 3 14,25 2,50 14,1 16,2 383.563 2500 Realización 4 13,76 2,04 14,1 16,3 381.972 2500 Realización 5 12,53 1,65 13,9 16,3 370.831 2500 Realización 6 11,23 1,46 13,8 16,3 364.465 2500 Realización 7 10,21 1,42 13,8 16,2 364.465 2500 Comparación 9,20 1,36 13,2 14,8 319.106 2800
de la muestra 3
En la TABLA 6, la tensión mínima de magnetización de saturación es el valor de la tensión cuando las muestras están magnetizadas saturadas bajo la fuerza mínima del campo magnético de saturación. En la presente invención, la magnetización se toma bajo el mismo dispositivo de magnetización, por lo tanto, la tensión de magnetización puede representar la fuerza del campo magnético.
La SQ de las realizaciones 1-7 alcanza más del 99 %, a la vez que la SQ de las muestras comparativas 1-3 es menor que 85 %.
Como se puede apreciar en la TABLA 6, cuando la cantidad de B del imán es menor que 5,2at %, la distribución de B en el límite de grano de la fase rica en Nd y la fase principal es insuficiente, por lo tanto, el diámetro promedio del grano del cristal de la fase principal aumenta y el intervalo promedio de la fase rica en Nd es excesivamente grande, la resistencia a la nucleación y el crecimiento del dominio magnético durante la orientación en el grano aumenta, la magnetización residual y BH(máx) disminuyen, el rendimiento magnético disminuye.
Cuando la cantidad de B del imán es menor que 5,8at %, la magnetización residual y el BH(máx) disminuyen, es difícil obtener un imán de alto rendimiento.
La cuarta realización:
En el procedimiento de preparación de la materia prima: Se preparan Nd con una pureza del 99,5 %, Fe-B industrial, Fe puro industrial, Al, Cu, Zr y Co con una pureza del 99,5 % y W con una pureza del 99,999 %, contados en porcentaje atómico.
Para controlar con precisión la proporción de W, en esta realización, no existe W en Fd, Fe, B, Al, Cu, Zn y Co, todo el W proviene del metal W.
El contenido de los elementos se muestra en la TABLA 7:
TABLA 7 proporción de cada elemento (en %)
Número Nd B Cu Al Co Zr W Fe Comparación de la muestra 1 14.5 5,5 0,4 0,5 0,3 0,3 0,0001 descanso Realización 1 14.5 5,5 0,4 0,5 0,3 0,3 0,0005 descanso
(continuación)
Número Nd B Cu Al Co Zr W Fe Realización 2 14,5 5,5 0,4 0,5 0,3 0,3 0,002 descanso Realización 3 14,5 5,5 0,4 0,5 0,3 0,3 0,01 descanso Realización 4 14,5 5,5 0,4 0,5 0,3 0,3 0,03 descanso Comparación de la muestra 2 14,5 5,5 0,4 0,5 0,3 0,3 0,04 descanso
Preparar 100 kg de materia prima, respectivamente, pesando de acuerdo con cada fila de la TABLA 7.
En el procedimiento de fusión: cada una de las materias primas se pone en un crisol hecho de óxido de aluminio, se utiliza un horno de fusión por inducción al vacío de frecuencia intermedia para fundir la materia prima en vacío de 10 2 Pa por debajo de 1500 °C.
En el procedimiento de colada: Se llena de gas Ar el horno de fusión de modo que la presión de Ar alcance 45000Pa después del procedimiento de fusión al vacío, luego se aplica un solo rodillo para el procedimiento de templado, la aleación templada se obtiene a una tasa de enfriamiento de102 °C/s-104 °C/s, el espesor promedio de la aleación templada es de 0,25mm, por encima del 95 % la aleación templada tiene un espesor en un intervalo de 0,1-0,7mm, la aleación templada se mantiene en una temperatura de 560 °C durante 0,5 horas, y luego se enfría a temperatura ambiente.
En el procedimiento de decrepitación por hidrógeno: a temperatura ambiente, la aleación templada se pone en un horno de decrepitación por hidrógeno, luego, el horno se bombea al vacío y luego se llena el contenedor con hidrógeno de una pureza del 99,5 %, la presión del hidrógeno alcanzaría 0,085 MPa, después de dos horas de permanencia, el contenedor se calienta y bombea durante 2 horas a 540 °C, luego el contenedor se enfría, luego se saca el polvo grueso enfriado.
En el procedimiento de trituración fina: se utiliza el procedimiento de molienda por chorro para triturar finamente el polvo grueso en una atmósfera con un contenido de gas oxidante inferior a 100ppm y bajo una presión de 0,55 MPa para obtener un polvo fino con un tamaño promedio de partícula de 3,6 pm. El gas oxidante comprende oxígeno o humedad.
En el procedimiento de compactación bajo un campo magnético: se utiliza un moldeador de campo magnético de tipo transversal, el polvo con caprilato de metilo se compacta para formar un cubo con lados de 25mm en una orientación presentada de 1,8T y bajo una presión de compactación de 20 MPa, luego el cubo una vez formado se desmagnetiza en un campo magnético de 0,2T, los compactos verdes se sacan del moldeador a otro campo magnético, el polvo magnético fijado a la superficie de los compactos verdes se desmagnetiza secundariamente.
El compacto una vez formado (compacto verde) se sella de modo que no se exponga al aire, el compacto es compactado secundariamente por una máquina de compactación secundaria (máquina de compactación por prensado isostático) bajo una presión de 140 MPa.
En el procedimiento de sinterización: el compacto verde se mueve al horno de sinterización para sinterizarlo, en un vacío de 10-3 Pa y mantenido respectivamente durante 2 horas a 200 °C y durante 2 horas a 700 °C, luego se sinteriza durante 2 horas a 1050 °C, después de que el gas Ar se llena en el horno de sinterización de modo que la presión de Ar alcance 0,1 MPa, luego se enfría a temperatura ambiente.
En el procedimiento de tratamiento térmico: el imán sinterizado se calienta durante 1 hora a 620 °C en la atmósfera de gas Ar de alta pureza, luego se enfría a temperatura ambiente y se saca.
En el procedimiento de evaluación de la propiedad magnética: el imán sinterizado es probado por el sistema de pruebas no destructivas tipo NIM-10000H para el gran imán permanente de tierras raras BH del Instituto Nacional de Metrología.
La fuerza mínima del campo magnético de saturación: cuando la tensión de magnetización aumenta, la fuerza del campo magnético aumenta un 50 % a partir de un valor, si el incremento de (BH)máx o Hcb de las muestras no excede el 1 %, el valor del campo magnético es la fuerza mínima del campo magnético de saturación.
En el procedimiento de prueba del diámetro promedio del grano de la fase principal: la hoja SC (la hoja de aleación templada) se pone bajo el microscopio metalográfico Kerr ampliado 200 veces por fotografía, la superficie del rodillo es paralela al borde inferior del campo de visión. Al realizar la prueba, se traza una línea recta de 445 pm en la posición
central del campo de visión, contando el número de cristales de la fase principal que pasan por la línea recta para calcular el diámetro promedio del grano del cristal de la fase principal. El resultado de la prueba se refiere a la Figura 1.
En el procedimiento de prueba del intervalo rico en Nd: la hoja SC se corroe por la solución débil de FeCh (FeCl2+HCl+alchol) y luego se pone bajo el microscopio láser de escaneo en color 3D ampliado 1000 veces por fotografía, la superficie del rodillo es paralela al borde inferior del campo de visión. Al realizar la prueba, se traza una línea recta de 283 pm en la posición central del campo de visión, contando el número de cristales secundarios que pasan por la línea recta para calcular el intervalo rico en Nd. El resultado de la prueba se refiere a la Figura 2.
La evaluación de la propiedad magnética de las realizaciones y de las muestras de comparación se muestran en la TABLA 8 (1 kOe = 79,6 kA/m y 1 kG = 0,1 T)
TABLA 8 la evaluación de la propiedad magnética de las realizaciones y de las muestras de comparación
Número Diámetro Intervalo
promedio del tensión mínima de grano del cristal promedio de Br Hcj (BH)máx(kJ/m3) magnetización dee)
de la fase principal la fase rica (kGs) (kO
en Nd (pm) saturación (volt) (braquiaxis, pm)
Comparación de la muestra 1 16,23 2,25 12,8 13,2 303,19 2800 Realización 1 13,01 2,10 13,9 16,1 369.239 2500 Realización 2 12,48 1,98 14,2 16,2 385.155 2500 Realización 3 11,94 1,90 14,2 16,3 384.359 2500 Realización 4 11,45 1,86 14,0 16,3 374.014 2500 Comparación de la muestra 2 9,90 1,82 12,9 14,3 304.782 2800
En la TABLA 8, la tensión mínima de magnetización de saturación es el valor de la tensión cuando las muestras están magnetizadas saturadas bajo la fuerza mínima del campo magnético de saturación. En la presente invención, la magnetización se toma bajo el mismo dispositivo de magnetización, por lo tanto, la tensión de magnetización puede representar la fuerza del campo magnético.
La SQ de las realizaciones 1-4 alcanza más del 99 %,a la vez que la SQ de las muestras comparativas 1-2 es menor que 90 %.
Como se puede apreciar en la TABLA 8, el radio iónico y la estructura electrónica de W son diferentes de los elementos de tierras raras, Fe, B, casi no existe W en la fase principal R2Fe-MB, una pequeña cantidad de W se separa de la fase principal R2Fe-MB durante el procedimiento de enfriamiento de los fluidos fundidos y se concentra en el límite del grano y luego se separa de manera diminuta y uniforme, por lo tanto, la adición apropiada de W puede utilizarse para controlar el diámetro del grano del cristal de la fase principal de la aleación y así mejorar la orientación del imán.
Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a las realizaciones preferentes de la misma para llevar a cabo la patente de invención, es evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar una variedad de modificaciones y cambios sin apartarse del ámbito de la patente de invención que se define por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (6)
1. Aleación templada para un imán de tierras raras, que comprende la fase principal R2T14B, R se selecciona a partir de al menos un elemento de tierras raras, incluyendo Nd, en el que el diámetro promedio del grano de la fase principal en la dirección del braquiaxis está en un intervalo de 10-15 |jm, en el que la materia prima de la aleación templada comprende:
R: 13,5at %-15,5at %,
B: 5,2at %-5,8at %,
Cu: 0,1at %-0,8at %,
Al: 0,1at %-2,0at %,
el porcentaje atómico de W está en un intervalo de 0,0005at %-0,03at %,
T1:0at %-2,0at %, T1 se selecciona a partir de al menos uno de los elementos Ti, Zr, V, Mo, Co, Zn, Ga, Nb, Sn, Sb, Hf, Bi, Ni, Si, Cr, Mn, S y P,
el resto de los componentes comprenden Fe e impurezas inevitables,
la aleación para un imán de tierras raras se obtiene por colada en tiras de un fluido de aleación fundido de materia prima y se enfría a una tasa de enfriamiento entre102 °C/s y104 °C/s.
2. La aleación templada para un imán de tierras raras de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la aleación templada tiene el espesor promedio en un intervalo de 0,2-0,4mm.
3. La aleación templada para un imán de tierras raras de acuerdo con la reivindicación 2, en la que, contada en porcentaje de peso, más del 95 % de la aleación templada tiene el espesor en un intervalo de 0,1-0,7mm.
4. La aleación templada para un imán de tierras raras de acuerdo con la reivindicación 1 a 3, en la que el porcentaje atómico de Cu es preferente de 0,3at %-0,7at %.
5. La aleación templada para un imán de tierras raras de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la aleación para un imán de tierras raras se mantiene en un contenedor de material durante 0,5-5 horas en una temperatura de conservación de 500-700 °C después de ser enfriada a 500-750 °C.
6. Un procedimiento de fabricación de un imán de tierras raras, que comprende el procedimiento:
1) triturar toscamente una aleación templada para un imán de tierras raras de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5 y triturar finamente el polvo hasta obtener un polvo fino;
2) colocar el polvo fino bajo un campo magnético para preorientarlo y obtener compactos verdes bajo un campo magnético;
sinterización de los compactos verdes en vacío o en atmósfera de gas inerte a una temperatura de 900 -1100 °C.
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