一种耐高温钐钴永磁体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐高温钐钴永磁体及其制备方法，该耐高温钐钴永磁体包括钐钴永磁材料芯层和陶瓷保护层，陶瓷保护层包覆在钐钴永磁材料外；其中，钐钴永磁材料包括体积百分比含量分别为10-20％的增强纤维和80-90％的钐钴永磁粉。并通过以下制备方法制备：按钐钴永磁粉的组成成分及其质量百分比配料、熔炼并速凝得到合金片，合金片进行氢碎得到粉末，粉末直接经气流磨制成粉料，将增强纤维与粉料压制成型得到生坯，生坯经高温烧结和热处理后再在表面形成陶瓷保护层得到耐高温钐钴永磁体。本发明专利技术制备得到的钐钴永磁体同时兼具了高磁性能和高力学性能，且耐高温性能较好，可适用于500℃以上高温环境下使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种永磁材料及其制备方法，尤其涉及一种耐高温钐钴永磁体及其制备方法，属于稀土永磁材料领域。
技术介绍
钐钴永磁材料是由钐、钴和其它金属稀土材料经配比，溶炼成合金，经粉碎、压型、烧结后制成的一种磁性材料。具有高磁能积、极低的温度系数、很强的抗腐蚀和抗氧化性，所以被广泛应用在航空航天、国防军工、微波器件、通讯、医疗设备、仪器、仪表，各种磁性传动装置，传感器，磁处理器，电机，磁力起重机等。但是钐钴永磁材料的力学性能普遍较差，抗弯强度仅为80-120MPa，且存在一个致命弱点，就是它的脆性很大，其断裂韧性小于2.0MPa·m1/2，严重制约了其应用范围。然而，长期以来人们对钐钴永磁材料的研究主要集中在如何提高其磁性能上，对力学性能研究很少。而且，目前钐钴永磁体的最高工作温度只能达到350℃，当用于更高的温度下，钐钴永磁体里面的Sm原子会慢慢挥发，导致钐钴永磁体的磁特性就随之慢慢变坏，直到最终失效。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种具有高磁性能、高力学性能且耐高温的钐钴永磁体。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种耐高温钐钴永磁体，包括钐钴永磁材料芯层和陶瓷保护层，陶瓷保护层包覆在钐钴永磁材料外；其中，钐钴永磁材料包括体积百分比含量分别为10-20％的增强纤维和80-90％的钐钴永磁粉。本专利技术在钐钴永磁材料外包覆陶瓷保护层，陶瓷保护层将磁体严密地包封起来，钐钴永磁体在高温环境下应用时，钐原子的挥发就被抑制住了，从而使钐钴永磁体能耐500℃左右的高温，延长钐钴永磁体的使用寿命。本专利技术之所以选择陶瓷作为保护层，是因为现有普通保护层，如电镀锌、镍、铬、铜镍等保护层，都不能承受高温环境，而陶瓷保护层是一种较佳的选择。另外，目前烧结钐钴永磁材料的脆性大，容易断裂，而烧结钐钴永磁材料的断裂方式主要为脆性解理断裂。烧结钐钴永磁材料的强的室温脆性主要是由于其晶体结构复杂、滑移系统不足造成的，也与其制备工艺有关。因此，本专利技术还在钐钴永磁材料芯层中引入同基体结合良好的且具有较高强韧性的增强纤维以提高其强韧性等力学性能。在上述的一种耐高温钐钴永磁体中，钐钴永磁粉由以下成分(以质量百分比计)组成：Sm：23-26％，Fe：8-10％，Cu：8-10％，Zr：2-4％，Mn：3-5％，余量为Co。影响耐高温永磁体最高使用温度的主要因素包括：在保持内禀矫顽力温度系数不变的情况下，增大室温下的内禀矫顽力可提高磁体的最高使用温度；和在保持室温下的内禀矫顽力一定时，减小内禀矫顽力温度系数也可提高磁体的最高使用温度。因此，本专利技术为了制备耐高温钐钴永磁体，对钐钴永磁材料的钐钴永磁粉的组成成分及其质量百分比进行重新配比，本专利技术提高了Sm和Cu的含量，有利于提高钐钴永磁材料的最高使用温度。其中，Sm是极活泼的稀土金属，容易氧化生成Sm2O3，而且又是沸点最低的元素，在真空高温条件下，极易蒸发。因此，本专利技术提高了Sm的含量，并调整了钐钴永磁材料的制备工艺，从而提高钐钴永磁材料中Sm的有效含量，从而获得剩磁、矫顽力和磁能积都较高的钐钴稀土永磁材料。另外，高Sm含量的钐钴永磁体在高温环境下，随着Sm原子的慢慢挥发，仍然能够在较长时间内保证钐钴永磁体的磁性能。本专利技术还控制了Fe的含量，因为铁原子半径大于钴原子，随着铁含量的增加，铁原子可以取代钴原子致使1:7相的晶胞体积增大。而氢原子半径和体积很小(分别为0.079nm和4.9×10-4nm3)，所以1:7相晶胞体积的增大使得氢原子进入1:7相更为容易，进而促使1:7相吸氢能力提高，从而使本专利技术可以使用氢碎工艺。但是，Fe含量过高的钐钴永磁材料易形成杂相，且对Sm含量极为敏感，所以必须将Fe和Sm的含量控制在上述范围内，才能抑制高铁含量永磁材料固溶后产生的杂相，最终获得较为均匀一致的胞状结构，从而提高本专利技术钐钴永磁材料的磁性能。此外，本专利技术还添加了Mn元素，因为Zr元素易偏聚，严重影响钐钴永磁材料组织定向的稳定性，而添加Mn元素可以消除Zr对组织定向的不利影响，形成稳定的层状定向组织。在上述的一种耐高温钐钴永磁体中，增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、硼纤维中的一种或多种。本专利技术使用的增强纤维材料都具有较高的强度、韧性、抗冲击性、耐疲劳性等性能，所以在钐钴永磁材料中混入上述增强材料可以大大提高钐钴永磁材料的力学性能。在上述的一种耐高温钐钴永磁体中，陶瓷保护层为氮化硅陶瓷保护层。本专利技术进一步优选陶瓷保护层为氮化硅陶瓷保护层，不仅具有较高的硬度，而且在高温环境下仍然具有较好的机械强度，仍可以正常使用，从而提升本专利技术钐钴永磁体在高温使用环境下的适应性，提高其使用寿命。本专利技术的另一个目的在于提供上述耐高温钐钴永磁体的制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1、按钐钴永磁粉的组成成分及其质量百分比配料、熔炼并速凝得到合金片；S2、将上述得到的合金片进行氢碎得到粉末，粉末直接经气流磨制成粉料；S3、将增强纤维与上述粉料在惰性气体保护下放入成型压机模具中加磁场进行取向，取向后压制成型、退磁并真空封装，得到生坯，将生坯等静压处理后取出；S4、将上述得到的生坯放入烧结炉中在高温下进行烧结，并进行热处理后得到钐钴永磁体坯件；S5、在上述得到的钐钴永磁体坯件表面形成陶瓷保护层，得到耐高温钐钴永磁体。本专利技术耐高温钐钴永磁体的制备方法中，在现有技术与工艺的基础上，引入了速凝、氢碎、气流磨等先进的制备工艺，实现钐钴永磁材料成分和微观组织结构的精细化调控，提升钐钴永磁材料的磁性能。也解决了新技术和现有钐钴永磁材料工业生产的兼容性问题，完成高磁性能和高力学性能的钐钴永磁材料的批量、稳定化生产。其中，步骤S1中引入了速凝工艺，具体为将钐钴永磁粉原料熔炼后得到的合金溶液在惰性气氛中浇注到转动的水冷铜辊上实现快速冷却，得到厚度为0.03-10mm的合金片。该工艺由于具有较高的冷却速率可大大抑制晶粒的长大和杂相(速凝得到的合金片由1:7相组成，而铸锭中除了1:7相外，还存在部分1:5杂相)的析出。目前在高性能烧结钕铁硼的制备和生产中已广泛使用，但还没有应用到烧结钐钴永磁材料的制备和生产中。因为，速凝得到的合金片与铸锭分别经过传统的球磨工艺制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温钐钴永磁体，其特征在于，所述耐高温钐钴永磁体包括钐钴永磁材料芯层和陶瓷保护层，所述陶瓷保护层包覆在钐钴永磁材料外；其中，所述钐钴永磁材料包括体积百分比含量分别为10‑20％的增强纤维和80‑90％的钐钴永磁粉。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温钐钴永磁体，其特征在于，所述耐高温钐钴永
磁体包括钐钴永磁材料芯层和陶瓷保护层，所述陶瓷保护层包覆
在钐钴永磁材料外；
其中，所述钐钴永磁材料包括体积百分比含量分别为10-20％
的增强纤维和80-90％的钐钴永磁粉。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温钐钴永磁体，其特征在于，
所述钐钴永磁粉由以下成分(以质量百分比计)组成：Sm：23-26％，
Fe：8-10％，Cu：8-10％，Zr：2-4％，Mn：3-5％，余量为Co。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温钐钴永磁体，其特征在于，
所述增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、硼纤维
中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温钐钴永磁体，其特征在于，
所述陶瓷保护层为氮化硅陶瓷保护层。
5.一种耐高温钐钴永磁体的制备方法，其特征在于，所述制备
方法包括以下步骤：
S1、按钐钴永磁粉的组成成分及其质量百分比配料、熔炼并速
凝得到合金片；
S2、将上述得到的合金片进行氢碎得到粉末，粉末直接经气
流磨制成粉料；
S3、将增强纤维与...

【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