一种钐钴永磁材料制造技术

本发明专利技术公开了一种钐钴永磁材料，主要由钐、钴、铁、铜、锆及重稀土元素组成，以质量百分比计，钐钴合金粉体总质量67～75.5％，铜3～8％，锆2～4％，重稀土元素0.5～2％，余量为铁及其它不可避免的微量杂质，其中钐和钴的添加量满足m（钐）=m（钴）（1-y）,0.56≤y≤0.8。本发明专利技术永磁材料，磁性能强，磁场稳定，强度大，具有高矫顽力的特性，能有效满足航空航天等高新技术领域对稀土永磁材料高矫顽力的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种钐钴永磁材料
本专利技术涉及一种具有超高矫顽力稳定性好强永磁材料，特别是一种钐钴永磁材料。
技术介绍
在诸多高新
，永磁材料都是非常重要的功能器件，有着不可替代的作用。与钕铁硼、铝镍钴等其它种类的永磁材料相比，作为第二代稀土永磁材料的2:17型钐钴永磁材料，凭其高温稳定性、强的耐蚀性和高能量供给等优异的综合性能被广泛的应用于汽车、交通运输、计算机技术、雷达、卫星通信和航空航天技术中。钐钴永磁材料中含有大量的稀土元素钐（Sm）和重要的战略元素钴（Co）。科研工作者通过添加合金元素的方法，制备了以钐、钴、铁（Fe）、铜（Cu）、锆（Zr）为主要成分的钐(钴、铁、铜、锆)z永磁材料，商业上应用的钐钴永磁材料的分子式为：Sm(CobalFe0.1-0.2Cu0.08-0.1Zr0.01-0.04)6.8-7.5，其磁性能为：(BH)max=25~29MGOe，Br=10~11kGs,Hcj>20kOe。商业钐钴磁体的矫顽力较高，一般都在20kOe以上，而对于一些特殊应用的磁体，如耐高温钐钴磁体和低温度系数钐钴磁体的矫顽力更高，通常在30kOe以上。基于目前充磁设备和充磁场大小的限制，这些磁体一旦做成特种形状，如大块或永磁环，很难充磁到饱和，这制约钐钴磁体的应用领域。通常来讲，材料的矫顽力越高，表明它的抗退磁能力越强，稳定性越好，使用温度也可以较高，但我国部分稀土永磁材料和电机生产厂家，常将高室温矫顽力和高使用温度混为一谈，实际上高室温矫顽力并不意味着磁体一定能在高温下使用，高使用温度意味着高的居里温度和高的温度稳定性。因此，有必要研究一种高剩磁、低矫顽力温度系数钐钴基永磁材料及其制备方法。矫顽力和剩磁是相互制约的一对因素，只有高剩磁才能获得更大磁能积的钐钴永磁材料，高剩磁又可以获得较大的表面磁场。迄今为止，现有技术的稀土永磁材料如行业内称为第二代永磁材料的2:17型钐钴永磁材料，其居里温度达800℃以上，最高可应用于400～500℃的场合，温度系数小，磁性能稳定可靠，因此，在快速发展的信息产业等高新
内，钐钴永磁材料的应用范围仍在不断扩大。矫顽力(Hc)是永磁材料的关键技术指标之一，表示磁体保持磁性的能力。但目前现有技术的稀土永磁材料如2:17型钐钴永磁材料的室温内禀矫顽力一般为20KOe，其抵抗外部反向磁场或其它退磁效应的能力仍有待进一步的提高，限制了钐钴稀土永磁体的应用范围以及在高精尖领域的应用成本。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种钐钴永磁材料，有效地改善了现有钐钴永磁材料在矫顽力、永磁材料在高低温度激变、磁体强度等方面的应用难题，从而有效地改善了钐钴永磁材料的性能，以满足航空航天、电子、微电子等不同领域的应用要求，扩大了材料的应用范围，降低应用成本。本专利技术公开的钐钴永磁材料，主要由钐、钴、铁、铜、锆及重稀土元素组成，以质量百分比计，钐钴合金粉体总质量67～75.5％，铜3～8％，锆2～4％，重稀土元素0.5～2％，余量为铁及其它不可避免的微量杂质，其中钐和钴的添加量满足m（钐）=m（钴）（1-y）,0.56≤y≤0.8。作为一种优选，重稀土元素为铒、钬中的一种或两种，并且m（钬）=m（铒）*（1-x），0.5≤x≤1。作为一种优选，重稀土元素还包括镥，并且镥的添加质量为钬的质量的1-10%。作为一种优选，钐钴合金粉体为通过以下方法制得的超细粉体材料，1）将适量硝酸钐、硝酸钴溶解于去离子水中，其中元素钐、钴比例按前述合金粉体的成分配比添加，硝酸根浓度控制在1.2-5mol/L，然后经PH=8的氨水滴定溶液酸碱度至PH=7，滴定时溶液进行超声波同步混合；2）将上述混合溶液于0.6-0.8atm加热至沸腾，并保持沸腾，至形成溶胶；3）将上述溶胶真空冷冻干燥，形成多孔绵状粉末；4）然后将上述多孔绵状粉末以富氧氢火焰灼烧热处理1-4小时，得到氧化物粉末；5）将黑色粉末与过量钙金属微粉惰性气体氛围下均匀混合，在真空管式炉内干燥恒压CO环境下进行还原热处理5-8小时，还原温度为840-850℃；6）然后惰性其它氛围下用过量1-10%的醋酸溶液浸泡搅拌至反应终止后，再以去离子水反复清洗3-5次，真空干燥后得到钐钴合金粉体。步骤1)中氨水采用高纯氨气溶于去离子水得到饱和溶液，再经稀释标定酸碱度PH=8得到。其中去离子水经低压持续沸腾2-3小时去除其中的溶解氧。以减小胶体成型过程中游离氧对钐离子、钴离子水合形态水合结构的影响。本专利技术所要解决的另一技术问题是，提供本专利技术钐钴永磁材料的制备方法，用该方法制备的钐钴永磁材料具有高矫顽力。该钐钴永磁材料的制备方法，包括如下步骤：(1)配料：将钐、钴、铁、铜、锆及重稀土元素按照前述百分组成配制原料。(2)合金熔炼：将配制好的原料放入真空中高频感应炉中进行熔炼，熔炼完成后在1430～1450℃温度下继续保温精炼5min，然后浇入模具中得到合金坯料，模具一般优选为水冷铜模。(3)磁粉制备：将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀破碎后，（水刀水压大于250MPa，切割水采用硝酸钾低温冷冻饱和溶液，破碎料合格品（最大尺寸小于10mm）经去离子多次水淋洗后）再进行氢破碎和球磨（惰性气体保护下球磨，采用刚玉球磨机），得到粒径为3.0～5.0μm的磁粉。(4)取向与成型：将磁粉在均衡磁场1.8～2.0T的磁场下取向并初步压制成型，然后再在200～300MPa压强下进行冷等静压，得到钐钴毛坯。(5)烧结与固溶：在烧结炉内，将钐钴毛坯在惰性气体氩气的保护下进行不平衡烧结，整个烧结分为三个时段，第一时段为1050～1180℃预烧结20～30Min，第二时段维持在合金材料固相和液相临界平衡温度下（即合金料中固态金属与液态金属共存并且发生高效转换的平衡状态）烧结120～180Min，第三时段为温渐变阶段90～100Min，此阶段以第二时段末态金属料两相平衡温度为起点，根据需要选择90-100min范围内合适时段逐渐降温至600-800℃，然后风冷至室温，得到磁体毛坯。(6)时效处理：将磁体毛坯在835～845℃下保温7～9h，随后以1℃/min的速度程序降温至400℃，并保温3～5h，保温后风冷至室温，得到钐钴磁体。钴具有延展性，其硬度和延展性都比铁强，但磁性较差，与钐、镍、铝等共熔可得良好得磁性钢。钐容易磁化却很难退磁，钴的合金在高温下仍能保持其原有的强度和其他有价值的性质，同时综合利用钬是已知顺磁性最强的物质的特性，改善磁体的磁化性能，磁体磁场强度高，磁性能稳定，高温低温性能强，耐腐蚀耐候能力强，从而实现高性能稀土永磁材料的制备。与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点和有益效果：与常规配方相比，本专利技术在配方中新增加了铒元素，我们知道钐钴合金的显微组织呈胞状结构，合金的矫顽力来自胞状组织对畴壁的钉扎，晶界析出物对畴壁也具有钉扎作用，铒元素的增加导致晶界析出物的增加，阻碍畴壁相的移动，从而提高了矫顽力，提高了抵抗外部反向磁场或其它退磁效应的能力；本专利技术中锆的含量为2～4％，较常规配方中的含量1～3％高，锆可以促进片状2:17相的形成，片状相的增加有利于提高矫顽力。通过铒元素的添加与配方的合理配比，使制备出的钐钴永磁材料的内禀矫顽力Hcj达到27～29KOe，比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钐钴永磁材料，其特征在于：主要由钐、钴、铁、铜、锆及重稀土元素组成，以质量百分比计，钐钴合金粉体总质量67～75.5％，铜3～8％，锆2～4％，重稀土元素0.5～2％，余量为铁及其它不可避免的微量杂质，其中钐和钴的添加量满足m（钐）=m（钴）（1‑y）,0.56≤y≤0.8。

【技术特征摘要】
1.一种钐钴永磁材料的制备方法，其特征在于：所述钐钴永磁材料主要由钐、钴、铁、铜、锆及重稀土元素组成，以质量百分比计，钐钴合金粉体总质量67～75.5％，铜3～8％，锆2～4％，重稀土元素0.5～2％，余量为铁及其它不可避免的微量杂质，其中钐和钴的添加量满足m（钐）=m（钴）（1-y）,0.56≤y≤0.8，所述的重稀土元素为铒、钬，并且m（钬）=m（铒）*（1-x），0.5≤x≤1，所述的重稀土元素还包括镥，并且镥的添加质量为钬的质量的1-10%；所述钐钴永磁材料的制备方法，包括如下步骤：(1)配料：将钐、钴、铁、铜、锆及重稀土元素按照前述百分组成配制原料；(2)合金熔炼：将配制好的原料放入真空中高频感应炉中进行熔炼，熔炼完成后在1430～1450℃温度下继续保温精炼5min，然后浇入模具中得到合金坯料，模具为水冷铜模；(3)磁粉制备：将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀破碎为最大尺寸小于10mm的破碎料合格品，水刀水压大于250MPa，切割水采用硝酸钾低温冷冻饱和溶液，破碎料合格品经去离子多次水淋洗后再进行氢破碎和球磨，球磨在惰性气体保护下采用刚玉球磨机进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘道良，苏广春，关井和，胡剑，
申请(专利权)人：宁波科星材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33