RU2531393C1 - METHOD OF OBTAINING SOLID MAGNESIUM MATERIAL Sm2Fe17NX - Google Patents
METHOD OF OBTAINING SOLID MAGNESIUM MATERIAL Sm2Fe17NX Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531393C1 RU2531393C1 RU2013118593/05A RU2013118593A RU2531393C1 RU 2531393 C1 RU2531393 C1 RU 2531393C1 RU 2013118593/05 A RU2013118593/05 A RU 2013118593/05A RU 2013118593 A RU2013118593 A RU 2013118593A RU 2531393 C1 RU2531393 C1 RU 2531393C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mechanical activation
- hours
- nitriding
- magnesium material
- solid magnesium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения магнитотвердых материалов, используемых в электротехнике и машиностроении.The invention relates to the field of production of hard magnetic materials used in electrical engineering and mechanical engineering.
Известен способ получения магнитотвердого материала [Magnetic properties of Sm-Fe(Ti)-C(N)/α-Fe alloys prepared by mechanical alloying, J. Phys. D: Appl. Phys. 36 (2003) 375-379]. Порошки чистоты 99,9% Sm, Ti, Fe и графит чистоты 99,7% смешивают в различные композиции, запечатывают их в атмосфере аргона в цилиндрические банки из закаленной стали. Закаленные стальные шарики имеют диаметр 12 мм. Размол выполняют в высокоэнергетической шаровой мельнице в течение 5 ч. Далее порошки отжигают при 1123 К и 30 мин в вакуумной печи. Азотирование проводят сразу после отжига в течение 5 часов при температуре 673 К. Недостатки: длительность и многооперационность процесса получения магнитотвердого материала. Содержание азота материала пониженное, в результате получается порошок, размеры которого невозможно контролировать, что оказывает негативное влияние на магнитные свойства.A known method of producing magnetically hard material [Magnetic properties of Sm-Fe (Ti) -C (N) / α-Fe alloys prepared by mechanical alloying, J. Phys. D: Appl. Phys. 36 (2003) 375-379]. Purity powders of 99.9% Sm, Ti, Fe and 99.7% purity graphite are mixed into various compositions, sealed in argon atmosphere in cylindrical banks of hardened steel. Hardened steel balls have a diameter of 12 mm. The grinding is carried out in a high-energy ball mill for 5 hours. Next, the powders are annealed at 1123 K and 30 min in a vacuum oven. Nitriding is carried out immediately after annealing for 5 hours at a temperature of 673 K. Disadvantages: the duration and multi-operation process of obtaining magnetically hard material. The nitrogen content of the material is reduced, resulting in a powder whose dimensions cannot be controlled, which has a negative effect on magnetic properties.
Известен способ получения порошков Sm2Fe17Nx-α-Fe [Mikio Ito Sm2Fe17Nx-α-Fe anisotropic composite powders prepared by Sm evaporation and mechanical grinding in NH3 Scripta Materialia, 46 (2002), 695-698]. Способ включает в себя приготовление сплава Sm12.8Fe87.2 индукционной плавкой смеси Sm и Fe порошков и последующего дробления до 45-150 лм. Порошки были подвержены термообработке при 1273 К для 3.6-18.0 кс в кварцевой трубке. Атмосферное давление NH3 при использовании в поворотной шаровой мельнице 18,0 кс, а затем проводилось азотирование в проточном газе N2 при температуре 723 К в течение 21,6 кс.A known method of producing powders Sm 2 Fe 17 N x -α-Fe [Mikio Ito Sm 2 Fe 17 N x -α-Fe anisotropic composite powders prepared by Sm evaporation and mechanical grinding in NH 3 Scripta Materialia, 46 (2002), 695- 698]. The method includes preparing an alloy of Sm 12.8 Fe 87.2 by induction melting a mixture of Sm and Fe powders and subsequent crushing to 45-150 lm. The powders were subjected to heat treatment at 1273 K for 3.6–18.0 ks in a quartz tube. The atmospheric pressure of NH 3 when used in a rotary ball mill is 18.0 ks, and then nitriding was carried out in flowing gas N 2 at a temperature of 723 K for 21.6 ks.
Недостатком данного способа является невозможность получить содержание азота 3%, а также длительность и сложность процесса.The disadvantage of this method is the inability to obtain a nitrogen content of 3%, as well as the duration and complexity of the process.
Известен способ получения магнитотвердого сплава на основе редкоземельного металла (в частности самария) и железа [Патент №US8329056]. В данном способе смешивают исходные компоненты (самарий и железо) в соотношении 11 ат.% Sm и 89 ат.% Fe, проводят механическое легирование и далее азотирование полученного сплава Sm2Fe17. При этом размер частиц Sm2Fe17N3 составляет 1-10 нм. После чего для улучшения магнитных характеристик частицы покрывают эпоксидным олигомерным слоем при температуре 70-76°C. Толщина такого слоя составляет 30-100 нм.A known method of producing a hard magnetic alloy based on rare-earth metal (in particular samarium) and iron [Patent No. US8329056]. In this method, the starting components (samarium and iron) are mixed in the ratio of 11 at.% Sm and 89 at.% Fe, mechanical alloying is carried out, and then the resulting alloy Sm 2 Fe 17 is nitrided. The particle size of Sm 2 Fe 17 N 3 is 1-10 nm. Then, to improve the magnetic characteristics, the particles are coated with an epoxy oligomer layer at a temperature of 70-76 ° C. The thickness of this layer is 30-100 nm.
Недостатком способа является сложность процесса покрытия частиц, а также невозможность получить содержание азота 3%, что значительно влияет на магнитные характеристики сплава.The disadvantage of this method is the complexity of the process of coating particles, as well as the inability to obtain a nitrogen content of 3%, which significantly affects the magnetic characteristics of the alloy.
В качестве прототипа выбран способ получения магнитного материала, основанного на системе Sm-Fe-N [US Патент №5288339А]. Сплав Sm2Fe17 получали механическим легированием, при этом варьировалась интенсивность, материал и диаметр шаров мельницы. В качестве исходных компонентов выбраны порошки самария и железа чистотой не менее 99,5%. Рентгенофазовый анализ после механического легирования показал наличие аморфной фазы и фазы альфа-железа. С целью получения кристаллической структуры проводят нагрев до 700°C. Далее проводили азотирование полученного сплава в две стадии. На первой стадии применялись следующие параметры: температура - 300-400°C, длительность - 10-1000 часов, содержание азота - 1,5%. Параметры второй стадии: температура - 500°C, длительность - 16 часов, содержание азота около 3%. Благодаря двухстадийному процессу азотирования получили стабильный нитрид.As a prototype, a method for producing magnetic material based on the Sm-Fe-N system [US Patent No. 5288339A] was selected. The Sm 2 Fe 17 alloy was obtained by mechanical alloying, while the intensity, material, and diameter of the mill balls were varied. As initial components, powders of samarium and iron with a purity of at least 99.5% were selected. X-ray phase analysis after mechanical alloying showed the presence of an amorphous phase and an alpha-iron phase. In order to obtain a crystal structure, heating is carried out to 700 ° C. Next, nitriding of the obtained alloy was carried out in two stages. At the first stage, the following parameters were used: temperature - 300-400 ° C, duration - 10-1000 hours, nitrogen content - 1.5%. Parameters of the second stage: temperature - 500 ° C, duration - 16 hours, nitrogen content about 3%. Thanks to the two-stage nitriding process, stable nitride was obtained.
Недостатком данного способа является сложность процесса из-за двухстадийности азотирования, большие временные затраты и невозможность достигнуть содержания азота около 3%, что приводит к ухудшению коэрцитивной силы - 17-22 кА/см.The disadvantage of this method is the complexity of the process due to the two-stage nitriding, large time costs and the inability to achieve a nitrogen content of about 3%, which leads to a deterioration in the coercive force of 17-22 kA / cm
Задачей является разработка простого и быстрого способа получения магнитотвердого материала Sm2Fe17Nx, увеличение коэрцитивной силы.The task is to develop a simple and quick way to obtain a hard magnetic material Sm 2 Fe 17 N x , increasing the coercive force.
Для решения задачи предложен способ получения магнитотвердого соединения Sm2Fe17Nx, заключающийся в смешивании исходных порошковых компонентов Sm и Fe и их механоактивации в высокоэнергонапряженной вибромельнице в течение 2-3 часов. Механоактивацию проводят в инертной атмосфере без содержания влаги. Далее в реактор вводят аммиак и водород в соотношении NH3 - 85-95% и Н2 - 5-15% и продолжают процесс механоактивации еще в течение 5-7 часов. После чего в реактор вводят высокомолекулярное соединение полиметилметакрилат в количестве 2-4% от массы исходной порошковой смеси и продолжают механоактивацию еще 10-15 минут. В качестве инертной атмосферы можно использовать аргон, гелий и т.п.To solve the problem, a method for producing a magnetically solid compound Sm 2 Fe 17 N x is proposed, which consists in mixing the initial powder components Sm and Fe and their mechanical activation in a high-energy-intensive vibratory mill for 2-3 hours. Mechanical activation is carried out in an inert atmosphere without moisture content. Next, ammonia and hydrogen are introduced into the reactor in the ratio of NH 3 - 85-95% and Н 2 - 5-15% and the process of mechanical activation is continued for another 5-7 hours. After that, a high molecular weight compound, polymethyl methacrylate, is introduced into the reactor in an amount of 2-4% by weight of the initial powder mixture and mechanical activation is continued for another 10-15 minutes. Argon, helium, etc. can be used as an inert atmosphere.
Проведение механоактивации в определенных условиях позволяет исключить взаимодействие со средой и окисление исходных компонентов. Разбавление аммиака водородом повышает азотный потенциал атмосферы и тем самым ускоряет процесс азотирования.Mechanical activation under certain conditions eliminates the interaction with the environment and the oxidation of the starting components. Dilution of ammonia with hydrogen increases the nitrogen potential of the atmosphere and thereby accelerates the nitriding process.
Непрерывная механоактивация способствует ускорению процесса азотирования и улучшению магнитных характеристик материала.Continuous mechanical activation accelerates the nitriding process and improves the magnetic characteristics of the material.
Введение полиметилметакрилата (ПММА) позволяет получать мелкодисперсные порошки с их равномерным распределением по размеру.The introduction of polymethylmethacrylate (PMMA) allows you to get fine powders with their uniform distribution in size.
Совокупность отличительных признаков является необходимой и достаточной для решения поставленной задачи.The combination of distinctive features is necessary and sufficient to solve the problem.
При времени механоактивации менее 2 часов не получаем фазу Sm2Fe17. Проводить механоактивацию более 3 часов нецелесообразно из-за сильного окисления компонентов.When the mechanical activation time is less than 2 hours, we do not get the Sm 2 Fe 17 phase. Carrying out mechanical activation for more than 3 hours is impractical due to the strong oxidation of the components.
Соотношение газов аммиак/водород в диапазоне NH3-85 - 95% и Н2-5 - 15%, а также дальнейшая механоактивация в течение 5-7 часов позволяют получить содержание азота 2,5-3%, что приводит к образованию соединения Sm2Fe17N3. Количество водорода более 15% и аммиака менее 85% в смеси аммиак/водород не позволяет повысить азотный потенциал атмосферы из-за малого количества аммиака, а соответственно и ускорить процесс азотирования. Количество водорода менее 5% и более 95% аммиака нецелесообразно, т.к. является недостаточным для повышения потенциала азота. Времени механоактивации менее 5 часов недостаточно для получения соединения Sm2Fe17N3, а более 7 часов - нецелесообразно.The ratio of ammonia / hydrogen gases in the range of NH 3 -85 - 95% and H 2 -5 - 15%, as well as further mechanical activation for 5-7 hours, allow obtaining a nitrogen content of 2.5-3%, which leads to the formation of Sm 2 Fe 17 N 3 . The amount of hydrogen more than 15% and ammonia less than 85% in the ammonia / hydrogen mixture does not allow to increase the nitrogen potential of the atmosphere due to the small amount of ammonia, and, accordingly, to accelerate the nitriding process. The amount of hydrogen less than 5% and more than 95% ammonia is impractical, because is insufficient to increase nitrogen potential. A time of mechanical activation of less than 5 hours is not enough to obtain the compound Sm 2 Fe 17 N 3 , and more than 7 hours is impractical.
Введение высокомолекулярного соединения полиметилметакрилата (ПММА) в количестве 2-4% от количества исходной порошковой смеси и дальнейший размол в течение 10-15 минут приводят к дисперсности порошка менее 40 мкм. Введение ПММА в количестве, меньшем 2%, является недостаточным для достижения равномерности и необходимой дисперсности порошка, добавление ПММА в количестве, большем 4%, нецелесообразно.The introduction of a high molecular weight polymethyl methacrylate compound (PMMA) in an amount of 2-4% of the amount of the initial powder mixture and further grinding for 10-15 minutes result in a dispersion of the powder of less than 40 microns. The introduction of PMMA in an amount less than 2% is insufficient to achieve uniformity and the required dispersion of the powder, the addition of PMMA in an amount greater than 4% is impractical.
Размол менее 10 минут не приведет к равномерной дисперсности порошков, время размола более 15 минут нецелесообразно, т.к. процесс формирования необходимой дисперсности уже завершен.Grinding less than 10 minutes will not lead to uniform dispersion of the powders, a grinding time of more than 15 minutes is impractical, because the process of forming the necessary dispersion is already completed.
Для получения магнитотвердого материала Sm2Fe17Nx выбрана порошковая смесь Sm и Fe для образования соединения Sm2Fe17. Проводим механоактивацию в высокоэнергонапряженной мельнице в инертной атмосфере без содержания влаги в течение 3 часов. Для образования инертной атмосферы производят очистку газа аргона (примеры 1-3) и гелия (примеры 4-5), для чего пропускают газ через титановую и медную стружку в печи при низких температурах и вводят его в мельницу. Для удаления влаги в мельнице используют силикагель. Для азотирования в реактор мельницы вводят аммиак и водород в соотношении: NH3 - 85% и Н2 - 15%. Процесс механоактивации происходит непрерывно. Продолжаем механоактивацию в течение 6 часов. Вводим высокомолекулярное соединение полиметилметакрилата (ПММА) в количестве 3% от массы исходной порошковой смеси (11% Sm и 89% Fe). Продолжаем процесс механоактивации еще 12,5 минут. Количество азота в материале - 2,95% (таблица)To obtain a hard magnetic material Sm 2 Fe 17 N x , a powder mixture of Sm and Fe was selected to form the Sm 2 Fe 17 compound. We carry out mechanical activation in a highly energized mill in an inert atmosphere without moisture content for 3 hours. To form an inert atmosphere, argon gas (examples 1-3) and helium (examples 4-5) are purified, for which gas is passed through titanium and copper shavings in a furnace at low temperatures and introduced into a mill. Silica gel is used to remove moisture in the mill. For nitriding, ammonia and hydrogen are introduced into the mill reactor in the ratio: NH 3 - 85% and Н 2 - 15%. The process of mechanical activation occurs continuously. We continue mechanical activation for 6 hours. We introduce a high molecular weight polymethyl methacrylate compound (PMMA) in an amount of 3% by weight of the initial powder mixture (11% Sm and 89% Fe). We continue the process of mechanical activation for another 12.5 minutes. The amount of nitrogen in the material is 2.95% (table)
Время получения магнитотвердого материала сокращено за счет одностадийности процесса азотирования и непрерывного процесса механолегирования.The time to obtain hard magnetic material is reduced due to the one-step process of nitriding and the continuous process of mechanical alloying.
За счет использования смеси аммиака и водорода и непрерывности процесса механолегирования получаем содержание азота ~3%, что приводит к увеличению коэрцитивной силы материала - 22-25 кА/см.Through the use of a mixture of ammonia and hydrogen and the continuity of the mechano-alloying process, we obtain a nitrogen content of ~ 3%, which leads to an increase in the coercive force of the material - 22-25 kA / cm.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013118593/05A RU2531393C1 (en) | 2013-04-22 | 2013-04-22 | METHOD OF OBTAINING SOLID MAGNESIUM MATERIAL Sm2Fe17NX |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013118593/05A RU2531393C1 (en) | 2013-04-22 | 2013-04-22 | METHOD OF OBTAINING SOLID MAGNESIUM MATERIAL Sm2Fe17NX |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2531393C1 true RU2531393C1 (en) | 2014-10-20 |
RU2013118593A RU2013118593A (en) | 2014-10-27 |
Family
ID=53380544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013118593/05A RU2531393C1 (en) | 2013-04-22 | 2013-04-22 | METHOD OF OBTAINING SOLID MAGNESIUM MATERIAL Sm2Fe17NX |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2531393C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596166C1 (en) * | 2015-07-31 | 2016-08-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | METHOD FOR PRODUCTION OF HARD-MAGNETIC MATERIAL Sm2M17Nx |
RU2648335C1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-03-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method for production of hard-magnetic material |
RU2695082C1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-07-19 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Magnet from rare-earth metals and method of its production |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5288339A (en) * | 1990-07-25 | 1994-02-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for the production of magnetic material based on the Sm-Fe-N system of elements |
JP2004010927A (en) * | 2002-06-04 | 2004-01-15 | Honda Motor Co Ltd | Method for treating powder for magnet |
RU2226012C1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Перспективные магнитные технологии и консультации" | Polymer magnetic material |
-
2013
- 2013-04-22 RU RU2013118593/05A patent/RU2531393C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5288339A (en) * | 1990-07-25 | 1994-02-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for the production of magnetic material based on the Sm-Fe-N system of elements |
JP2004010927A (en) * | 2002-06-04 | 2004-01-15 | Honda Motor Co Ltd | Method for treating powder for magnet |
RU2226012C1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Перспективные магнитные технологии и консультации" | Polymer magnetic material |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
MIKIO ITO et al., Sm2Fe17Nx + α-Fe anisotropic composite powders prepared by Sm evaporation and mechanical grinding in NH3, Scripta Materialia, 2002, v. 46, p. 695-698. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596166C1 (en) * | 2015-07-31 | 2016-08-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | METHOD FOR PRODUCTION OF HARD-MAGNETIC MATERIAL Sm2M17Nx |
RU2648335C1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-03-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method for production of hard-magnetic material |
RU2695082C1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-07-19 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Magnet from rare-earth metals and method of its production |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013118593A (en) | 2014-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6901157B2 (en) | Iron Nitride Permanent Magnet and Iron Nitride Permanent Magnet Formation Technology | |
AU2016211830A1 (en) | Preservation of strain in iron nitride magnet | |
RU2531393C1 (en) | METHOD OF OBTAINING SOLID MAGNESIUM MATERIAL Sm2Fe17NX | |
US5137588A (en) | Process for the production of an anisotropic magnetic material based upon the sm-fe-n system | |
Pinkerton et al. | Magnetically hard Sm2Fe17N x prepared by nitriding melt‐spun ribbons | |
US5137587A (en) | Process for the production of shaped body from an anisotropic magnetic material based on the sm-fe-n system | |
US20240076764A1 (en) | Iron nitride compositions | |
CN112992457B (en) | Permanent magnet material and preparation method thereof | |
US20150110664A1 (en) | Process for preparing scalable quantities of high purity manganese bismuth magnetic materials for fabrication of permanent magnets | |
JP2016044352A (en) | Method for producing powder for magnet, and method for producing rare earth magnet | |
JP2022023018A (en) | METHOD FOR MANUFACTURING Nd-Fe-B BASED SINTERED MAGNETIC MATERIAL | |
JP2015128118A (en) | Method of manufacturing rare-earth magnet | |
JP2008106325A (en) | Method for producing rare earth magnet powder, and rare earth bond magnet | |
Saravanan et al. | A surfactant-assisted high energy ball milling technique to produce colloidal nanoparticles and nanocrystalline flakes in Mn–Al alloys | |
CN112863798A (en) | Samarium-iron-nitrogen magnetic powder and preparation method thereof | |
RU2596166C1 (en) | METHOD FOR PRODUCTION OF HARD-MAGNETIC MATERIAL Sm2M17Nx | |
CN112382497B (en) | Preparation method of high-coercivity diffusion samarium-cobalt composite permanent magnet | |
FR2598949A1 (en) | PROCESS FOR THE PREPARATION OF FINALLY DIVIDED CRYSTALS FROM A METAL ALLOY, IN PARTICULAR FOR THE PREPARATION OF PERMANENT MAGNETS | |
RU2648335C1 (en) | Method for production of hard-magnetic material | |
JP2019044265A (en) | MANUFACTURING METHOD OF MnAl ALLOY | |
Kang et al. | Microstructural and magnetic properties of low-energy ball milled LTP-MnBi powders via melt-spinning and gas-atomization | |
Menushenkov et al. | Structure and magnetic properties in the mixture of Fe and BN powders after high-energy ball milling and annealing | |
JPH06501135A (en) | Processing method for powder magnetic material and powder material obtained thereby | |
Gunderov et al. | Phase Transformation in Crystalline and Amorphous Rapidly Quenched Nd‐Fe‐B Alloys under SPD | |
WO2016076154A1 (en) | Magnet molding, magnetic member, method for manufacturing magnet molding, and method for manufacturing magnetic member |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160423 |