一种高性能钐钴烧结永磁体用全流程低氧的制备方法技术

本发明专利技术提供一种高性能钐钴烧结永磁体用全流程低氧的制备方法，它的化学成分为：Sm23.8～23.9wt.％、Fe15～15.8wt.％、Cu5.7～6.4wt.％、Zr2.8～3.3wt.％、余量为Co。包括步骤：(1)将原材料按设计配方配料，(2)合金铸锭，(3)粉碎，(4)中破碎，(5)气流磨，(6)混料，(7)成型，(8)烧结和固溶，(9)回火。本发明专利技术通过全工艺流程严格控制氧含量，确保所有工序在低氧环境中完成，使磁体的氧含量低于300ppm，从而大幅提高了永磁体的剩磁Br和最大磁能积(BH)max。

A method for preparing high performance samarium-cobalt sintered permanent magnets with whole process hypoxia

The present invention provides a method for preparing high-performance samarium-cobalt sintered permanent magnets using full-process hypoxia. Its chemical composition is Sm23.8-23.9wt.%, Fe15-15.8wt.%, Cu5.7-6.4wt.%, Zr2.8-3.3wt.%, and the remainder is Co. The steps include: (1) mixing raw materials according to the design formula, (2) alloy ingot, (3) crushing, (4) medium crushing, (5) air grinding, (6) mixing, (7) forming, (8) sintering and solid solution, (9) tempering. By strictly controlling the oxygen content in the whole process, the invention ensures that all processes are completed in the low oxygen environment, so that the oxygen content of the magnet is less than 300 ppm, thereby greatly improving the remanence Br and the maximum magnetic energy product (BH) max of the permanent magnet.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能钐钴烧结永磁体用全流程低氧的制备方法
本专利技术涉及稀土永磁材料领域，确切地说是一种高性能钐钴烧结永磁体。
技术介绍
稀土是不可再生的重要资源，是改造传统产业、发展新兴产业及国防科技工业不可或缺的关键元素，但是，受制于国内技术的研发水平，我国部分高端稀土磁性材料还需要进口。钐钴稀土烧结永磁体因其低剩磁可逆温度系数，耐腐蚀和耐高温这样无法替代的优势，已发展成为航空航天、电机工程、磁力机械、微波通讯、仪器仪表等领域不可或缺的重要金属功能材料之一。它的特点是矫顽力、居里温度高，抗腐蚀性好，且抗锈蚀能力极强，其表面一般不需要电镀处理，所以，与钕铁硼相比，钐钴永磁体能在高温、潮湿环境中长期稳定工作，钐钴烧结永磁体的磁性能及使用寿命远远高于钕铁硼永磁，很适合用来制造各种高性能的永磁电机及工作环境十分复杂的应用产品。而且相比高温条件使用的烧结钕铁硼材料，钐钴永磁体无需添加重稀土元素镝、铽，对我国重稀土资源的合理利用起到积极的作用，具有十分重要的战略意义。另一方面，钐和镨钕一般为伴生矿，而相比镨钕金属，钐使用面相对单一，造成了氧化钐的大量囤积，所以钐钴永磁体的生产也有利于我国轻稀土资源的合理利用。近几年，随着稀土永磁材料应用领域向纵深发展，对产品质量和稳定性要求越来越高，市场对钐钴磁体的需求进一步增长。例如，最大磁能积(BH)max≥30MGOe，使用温度达到-60～350℃，剩磁温度系数优于-0.03％/K的高性能钐钴磁体可替代高使用温度(即高矫顽力牌号，如EH、AH牌号)钕铁硼磁铁。而高温条件下使用的烧结钕铁硼磁体约占全部烧结钕铁硼磁体的10％～20％，其中有很大一部分已经或即将转用钐钴磁体，在未来几年保守估计钐钴磁体市场总容量将超过1万吨，市场前景非常广阔。但是，钐钴稀土永磁的磁能积(BH)max通常在25～30MGOe。现有的钐钴永磁体制备中，如国家专利技术专利CN101477863B公开了一种钐-钴系磁粉及其制备方法，具体涉及一种氧含量低于700ppm的钐钴磁粉制备方法，该专利不涉及钐钴磁体的制备工艺控制，同时，其钐钴磁粉制备过程氧含量控制仍然较为粗放，磁粉中氧含量仍然较高，不能实现超高性能钐钴永磁体的制备；国家专利技术专利CN102651263B公开了一种钐钴系烧结材料的制备方法，在合金铸片后采用氢化歧化的方式使氢元素进入SmCo晶格内的间隙位置，引起晶格的膨胀，从而在保证晶粒完整的情况下实现粉化，降低了制粉过程中的氧化，制得氧含量低的钐钴磁体，但是，该方法存在工艺过程复杂，设备造价高，且工艺过程存在较大危险(冲压氢气易爆)等诸多缺点，而且，钐钴合金铸片吸氢量较小，通过该方式不能使磁体中氧含量控制在2000ppm以下；国家专利技术专利CN102760545B公开了一种高剩磁低矫顽力钐钴永磁材料及制备方法，采用在气流磨过程中添加防氧化剂的方式，抑制磁粉氧化，从而控制磁粉中的氧含量，该工艺仅通过气流磨一道工序控制磁粉氧含量，制备的最终磁体的氧含量低于1500ppm，没有在磁体制备的全流程控制氧含量，因此，并不能实现超高性能钐钴烧结永磁体的制备。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有钐钴烧结永磁体磁性能不高的缺点，提供一种高性能钐钴烧结永磁体用全流程低氧的制备方法。与现有技术相比，本专利技术采用全流程严格控氧技术，通过严格控制每道工序的氧含量，使所有工序在低氧环境中完成，同时，结合添加润滑剂、提高取向磁场、降低毛坯表磁等工艺手段，增加磁体的取向一致度。最终制备了高性能钐钴烧结永磁体。本专利技术的技术方案为：一种高性能钐钴烧结永磁体用全流程低氧的制备方法，包括步骤(1)将原材料按设计配方配料；(2)He保护的合金铸锭熔炼，(3)低温He保护的粉碎，(4)低温He保护的中破碎，(5)低温He保护的气流磨，(6)低温He保护的混料，(7)低温He保护的成型，(8)He保护的烧结和固溶，(9)He保护的回火；钐钴烧结永磁体的剩磁Br可表达为，其中，A是正向畴的体积分数，β是非铁磁性的第二相的体积分数，d是磁体密度，d0是磁体的理论密度，是取向度，Bs是磁性相的饱和磁感应强度。1:5H胞壁相的饱和磁感应强度Bs(～11.4kGs)比2:17R主相的(～12.5kGs)小。本专利技术所述钐钴永磁体的化学成分为：Sm23.8～23.9wt.％、Fe15～15.8wt.％、Cu5.7～6.4wt.％、Zr2.8～3.3wt.％、余量为Co。优选的，本专利技术所述的熔炼采用真空感应中频熔炼炉，严格控制氧含量小于10ppm。优选的，本专利技术所述的粉碎是在低温He保护下粉碎，严格控制氧含量小于80ppm。优选的，本专利技术所述的中破碎是在低温He保护下破碎为微米级的合金粉末，严格控制氧含量小于50ppm。优选的，本专利技术所述的气流磨是在低温He保护下，严格控制氧含量小于30ppm，按照0.2～0.3mg/kg的比例加入硬脂酸钴。硬脂酸钴可以提高磁粉在取向成型时的取向度从而增加磁体的剩磁。优选的，本专利技术所述的混料是在低温He保护下，严格控制氧含量小于10ppm。优选的，本专利技术所述的成型是在低温He保护下进行，严格控制氧含量小于50ppm，取向场大于20kOe，毛坯表磁小于50Gs。取向场大于20kOe，能提高磁体的取向度从而增加磁体的剩磁，研究表明，表磁小于50Gs同样能提高磁体的取向度进而增加磁体的剩磁。优选的，本专利技术所述的烧结和固溶是在He保护下进行，严格控制氧含量小于10ppm。优选的，本专利技术所述的回火是在He保护下进行，严格控制氧含量小于10ppm。高最大磁能积要求钐含量尽可能的少，这就是本专利技术的成分设计中钐元素少的理论依据。研究表明，氧元素在钐钴烧结永磁体中绝大部分是以Sm2O3的形式存在着，减少了磁体的氧含量，就必然减少了钐元素的损耗，增加了2:17R主相所占的体积分数，也就增加了公式中的饱和磁感应强度，同时减少了非铁磁性的第二相的体积分数β，从而增加了剩磁和最大磁能积。本专利技术所述永磁体的化学成分应严格控制在权利要求1所述的范围之内，超出或低于权利要求1所述的永磁体成分范围均不能实现本专利技术所达到的实施效果。与现有技术相比，本专利技术的优点是：本专利技术制备的磁体氧含量低，小于300ppm，普通商用钐钴磁体的氧含量1500～4000ppm；本专利技术的钐钴烧结永磁体钐含量少，比普通钐钴磁体降低了5％～10％；本专利技术的钐钴磁体剩磁Br(11.7～12.2kGs)高，比普通钐钴磁体提高了15％～25％；本专利技术的钐钴磁体最大磁能积(BH)max(33～35MGOe)高，比普通钐钴磁体提高了20％～40％。具体实施方式下面结合具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。实施例1一种高性能钐钴烧结永磁体用全流程低氧的制备方法，包括步骤(1)将原材料按设计配方配料；(2)He保护的合金铸锭熔炼，(3)低温He保护的粉碎，(4)低温He保护的中破碎，(5)低温He保护的气流磨，(6)低温He保护的混料，(7)低温He保护的成型，(8)He保护的烧结和固溶，(9)He保护的回火。其中，钐钴永磁体的化学成分是：Sm23.8wt.％、Fe15wt.％、Cu5.7wt.％、Zr2.8wt.％、余量为Co。真空感应中频熔炼的氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能钐钴烧结永磁体用全流程低氧的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将原材料按设计配方配料，按重量百分比，钐钴永磁体由以下原料制备而成：Sm23.8～23.9wt.％、Fe15～15.8wt.％、Cu5.7～6.4wt.％、Zr2.8～3.3wt.％、余量为Co；(2)He保护的合金铸锭熔炼；(3)低温He保护的粉碎；(4)低温He保护的中破碎；(5)低温He保护的气流磨；(6)低温He保护的混料；(7)低温He保护的成型；(8)He保护的烧结和固溶；(9)He保护的回火。

【技术特征摘要】
1.一种高性能钐钴烧结永磁体用全流程低氧的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将原材料按设计配方配料，按重量百分比，钐钴永磁体由以下原料制备而成：Sm23.8～23.9wt.％、Fe15～15.8wt.％、Cu5.7～6.4wt.％、Zr2.8～3.3wt.％、余量为Co；(2)He保护的合金铸锭熔炼；(3)低温He保护的粉碎；(4)低温He保护的中破碎；(5)低温He保护的气流磨；(6)低温He保护的混料；(7)低温He保护的成型；(8)He保护的烧结和固溶；(9)He保护的回火。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的熔炼采用真空感应中频熔炼炉，严格控制氧含量小于10ppm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的粉碎是在低温He保护下粉碎，严格控制氧含量小于80ppm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的中破碎是在低温He...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙威，张鹏杰，李炳山，张威峰，全小康，胡国辉，熊君，刘冬，王峰，李志宏，王继全，刘辉，李亚峰，王永齐，
申请(专利权)人：北矿磁材阜阳有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34