一种高性能烧结钐钴合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能烧结钐钴合金的制备方法，包括(1)分别熔炼和制备(Sm,Pr)

【技术实现步骤摘要】
一种高性能烧结钐钴合金的制备方法
本专利技术属于磁性材料
，具体涉及一种高性能烧结钐钴合金的制备方法。
技术介绍
钐钴永磁才俩在国防科工、工业等领域具有非常广泛的应用，属战略型关键功能材料。为了提高磁体的磁能积，尤其是最大磁能积，提升组分中的Fe含量是有效手段之一，但过高的Fe含量会造成磁体内禀矫顽力的急剧下降，同时高Fe含量配方在制备过程中的工艺控制难度极高，制备成本较高且良品率较低。此外，由于Sm2(Co,Fe)17合金在Fe取代Co含量超过30％后，表现出面各向异性，磁性能急剧恶化，也为钐钴合金的磁性能上线盖了天花板。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种高性能烧结钐钴合金的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种高性能烧结钐钴合金的制备方法，包括以下步骤：(1)按照(Sm,Pr)2(Fe,Co)17和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17合金中各元素质量比例称量各原料，将原料熔炼均匀，获得(Sm,Pr)2(Fe,Co)17合金和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17合金；所述(Sm,Pr)2(Fe,Co)17合金中各元素的质量比例为，Sm：Pr：Co：Fe＝a1：b1：(100-a1-b1-c1)：c1，其中，10％≤a1≤21％,4％≤b1≤14％,18％≤c1≤32％；Sm2(Co,Fe,CuZr)17合金中各元素的质量比例为Sm：Co：Fe：Cu：Zr＝x：(100-x-y-w-z)：z：y：w，其中，23％≤x≤26％，12％≤z≤31％，8％≤y≤11.4％，4.3％≤w≤7％。(2)将(Sm,Pr)2(Fe,Co)17合金破碎至粉末平均粒度为0.2～0.5μm，将Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17合金破碎至粉末平均粒度为2.5～4.5μm，获得(Sm,Pr)2(Fe,Co)17和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17两种磁粉；将(Sm,Pr)2(Fe,Co)17合金破碎成平均粒度为0.2～0.5μm，粒度大小远低于Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17磁粉，实现(Sm,Pr)2(Fe,Co)17粉末均匀的包裹在Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17磁粉表面，提高元素分布均匀性；如果(Sm,Pr)2(Fe,Co)17磁粉粒度小于0.2微米，粉末极易氧化，不好控制；如果(Sm,Pr)2(Fe,Co)17磁粉粒度大于0.5微米，混合后各元素分布不均匀；造成磁性能优化效果不好，甚至恶化。粉末冶金法需要将磁粉磨制到准单畴颗粒，但粉末太细会极易氧化，颗粒过大会造成取向成型中偏转障碍，均会导致磁性下降，因此将Sm2(Co,Fe,CuZr)17合金破碎成2.5～4.5μm，适合工业生产，而且保持较好的效果。(3)分别称量步骤(2)制得的(Sm,Pr)2(Fe,Co)17磁粉和Sm2(Co,Fe,CuZr)17磁粉，将(Sm,Pr)2(Fe,Co)17磁粉倒入液体C中，制成分布均匀的悬浊液；(4)将步骤(3)中所制备的悬浊液喷射至Sm2(Co,Fe,CuZr)17磁粉，使两种磁粉混合均匀后，在氮气保护的无氧环境下烘干后，获得混合磁粉；(5)将步骤(4)得到的混合磁粉进行取向成型处理，获得压坯，成型压力50～100MPa，取向磁场强度为2T；(6)将步骤(5)得到的压坯在1190～1220℃下烧结，烧结时间为1～3h，然后进行固溶处理，固溶温度为1140～1180℃，固溶时间为2～12h，获得烧结态磁体；(7)对步骤(6)得到的烧结态磁体进行回火处理，回火工艺为790～870℃保温5～25h，随后以0.3～1.3℃/min的冷却速率缓慢冷却至350～450℃，再在400℃保温5～10h后冷却至室温，获得终态磁体。进一步地，步骤(1)中，采用电弧熔炼或者微正压感应熔炼炉将原料熔炼均匀，获得(Sm,Pr)2(Fe,Co)17合金和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17合金。进一步地，步骤(2)中，采用高能球磨将(Sm,Pr)2(Fe,Co)17合金破碎至粉末平均粒度为0.2～0.5μm。进一步地，步骤(2)中，所述高能球磨工艺，钢球和(Sm,Pr)2(Fe,Co)17合金的质量比为15：1。进一步地，步骤(2)中，采用滚动球磨或高速氮气气流磨将Sm2(Co,Fe,Cu，Zr)17合金破碎至平均粒度为2.5～4.5μm。进一步地，步骤(3)中，(Sm,Pr)2(Fe,Co)17磁粉和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17磁粉的比例，以质量百分比计，(Sm,Pr)2(Fe,Co)17磁粉含量为30～50％，Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17磁粉含量为50～70％。Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17为基本相，含量如果太少也即(Sm,Pr)2(Fe,Co)17含量过高，会造成显微结构控制和元素分布控制难度加大，此外更多的Pr元素进入胞内，主相的各向异性不可控，造成磁体磁性能恶化。(Sm,Pr)2(Fe,Co)17磁粉和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17磁粉的质量比例按照以上质量比例进行设置，能够在不改变Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17原有结构特性的基础上，引入Pr提高整体磁性能。进一步地，步骤(3)中，所述的液体C为酒精、120号汽油和甲苯中的一种或几种。这三种液体挥发性较好，容易干燥，且抗氧化性能较好，有助于制备磁性能较高的磁体。进一步地，步骤(7)中，所述终态磁体中各元素的质量比例为，Sm：Pr：Co：Fe：Cu：Zr＝a：b：(100-a-b-c-d-e)：c：d：e，其中，19％≤a≤24％，2％≤b≤7％，13.5％≤c≤32％，4.2％≤d≤5.7％，2.1％≤e≤5.1％。本专利技术的有益效果是：(1)专利技术公开了以纳米晶形式添加(Sm,Pr)2(Fe,Co)17合金，通过与母合金磁粉颗粒度的搭配，实现了钐钴合金中Fe添加量的大幅提升。(2)本专利技术中的高性能烧结钐钴合金的制备方法，(1)分别熔炼和制备(Sm,Pr)2(Fe,Co)17和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17合金与磁粉；(2)按比例将(Sm,Pr)2(Fe,Co)17和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17磁粉混合均匀后经取向成型制得压坯，然后进行烧结、固溶和时效处理，获得高性能烧结钐钴合金。通过两种磁粉粒度的设计搭配，解决了Sm2Co17型烧结永磁体因Fe含量过高造成的内禀矫顽力恶化及工艺控制难度较大的技术瓶颈，采用Pr元素部分取代Sm元素，使磁体中形成(Sm,Pr)2(Fe,Co)17相，进而优化磁体的剩余磁化强度。同时，本专利技术有效提高了高性能烧结钐钴合金的磁性能达标率，降低了成本。附图说明图1实施例2所制得的磁体的TEM图。图2实施例2中(Sm,Pr)2(Fe,Co)17磁粉的TEM图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能烧结钐钴合金的制备方法，其特征是，包括以下步骤：/n(1)按照(Sm,Pr)

【技术特征摘要】
1.一种高性能烧结钐钴合金的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)按照(Sm,Pr)2(Fe,Co)17和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17合金成分称量各原料，对原料进行熔炼，获得(Sm,Pr)2(Fe,Co)17合金和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17合金；所述(Sm,Pr)2(Fe,Co)17合金中各元素的质量比例为，Sm：Pr：Co：Fe＝a1：b1：(100-a1-b1-c1)：c1，其中，10％≤a1≤21％,4％≤b1≤14％,18％≤c1≤32％；Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17合金中各元素的质量比例为Sm：Co：Fe：Cu：Zr＝x：(100-x-y-w-z)：z：y：w，其中，23％≤x≤26％，12％≤z≤31％，8％≤y≤11.4％，4.3％≤w≤7％。
(2)将(Sm,Pr)2(Fe,Co)17合金破碎至粉末平均粒度为0.2～0.5μm，将Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17合金破碎至平均粒度为2.5～4.5μm，获得(Sm,Pr)2(Fe,Co)17和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17两种磁粉；
(3)分别称量(Sm,Pr)2(Fe,Co)17磁粉和Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17磁粉，将(Sm,Pr)2(Fe,Co)17磁粉倒入液体C中，制成悬浊液；
(4)将步骤(3)中所制备的悬浊液喷射至Sm2(Co,Fe,CuZr)17磁粉，使两种磁粉混合后，在氮气保护的无氧环境下烘干后，获得混合磁粉；
(5)将步骤(4)得到的混合磁粉进行取向成型处理，获得压坯，成型压力50～100MPa，取向磁场强度为2T；
(6)将压坯在1190～1220℃下烧结，烧结时间为1～3h，然后进行固溶处理，固溶温度为1140～1180℃，固溶时间为2～12h，获得烧结态磁体；
(7)对烧结态磁体进行回火处理，回火工艺为790～870℃保温5～25h，随后以0.3～1.3℃/min的冷却速率冷却至350～...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞能君，孙江辉，泮敏翔，杨杭福，吴琼，葛洪良，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33