一种高性能钐钴永磁材料的制备方法技术

本发明专利技术属于稀土磁体材料技术领域，涉及一种高性能钐钴永磁材料的制备方法，包括以下步骤：分别制备第一合金铸锭以及第二合金铸锭，第一合金铸锭的化学原子计量式为Sm(Co1‑

【技术实现步骤摘要】
一种高性能钐钴永磁材料的制备方法


[0001]本专利技术属于稀土磁体材料
，涉及一种高性能钐钴永磁材料的制备方法。

技术介绍

[0002]1967年，美国用粉末粘结法成功地制成SmCo5永磁体，标志着稀土永磁时代的到来。迄今为止，稀土永磁材料是现在已知的综合胜能最高的一种永磁材料，它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍，比铁氧体、铝镍钻性能优越得多，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。由于稀土永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向小型化发展，提高了产品的胜能，而且促使某些特殊器件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起各国的极大重视。稀土永磁分钐钻(SmCo)永磁体和钕铁硼(NdFeB)系永磁体。钐钻磁铁分为1:5型(SmCo5)和2:17型(Sm2Co17)两种，其主要特点是磁性能高，温度性能好，最高工作温度可达250～350摄氏度。与钕铁硼磁铁相比，在工作温度180℃以上时，其最大磁能积及温度稳定性和化学稳定性均超过钕铁硼永磁材料，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。
[0003]钐钴稀土永磁材料为钐、钴和其它金属稀土材料经配比而成，传统制备方法为：配料
‑‑
熔炼铸锭
‑‑
制粉
‑‑
磁场取向成型
‑‑
烧结固溶
‑‑
时效。钐钴稀土永磁材料的原料配比和制备方法的控制是制备高性能钐钴永磁材料的必备条件。
[0004]钐钴的理论磁能积可以达到50MGOe以上，但是实际磁能积能达到32MGOe以上就非常困难了。提高钐钴的磁能积的配方调整手段是提高铁含量，但是铁含量超过17wt％就开始大幅度恶化磁铁的矫顽力，特别是大于18wt％之后，磁铁的矫顽力几乎在5kOe以下，已经不能作为正常的永磁材料使用了。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种高性能钐钴永磁材料的制备方法，通过调配第一合金铸锭和第二合金铸锭的元素配比，并结合制备方法，获得高性能钐钴永磁材料。
[0006]本专利技术的一个目的通过以下技术方案来实现：
[0007]一种高性能钐钴永磁材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)按照各元素配比进行熔炉分别制备第一合金铸锭和第二合金铸锭，而其中所述第一合金铸锭的化学原子计量式为Sm(Co1‑
a
‑
b
‑
c
Fe
a
Cu
b
Zr
c
)
z
，0.05≤a≤0.25，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，6.5≤z≤8.3；所述第二合金铸锭的化学原子计量式为Sm(Co1‑
d
‑
e
‑
f
Fe
d
Cu
e
Zr
f
)
n
，0.25<d≤0.5，0≤e≤0.15，0≤f≤0.04，6.5≤z≤8.3；第一合金铸锭中含有较低的铁含量，在后续制备完成后主要为整个磁体提供较高的矫顽力；而第二合金铸锭中含有更多的铁含量，在后续制备完成后为整个磁铁提供较高的剩磁，同时高铁含量的存在可以便于材料实现工业化氢破。
[0009](2)将所述第一合金铸锭，进行机械破碎至平均粒径为100
‑
300μm，然后用气流磨进一步破碎得到合金粉A；将所述第二合金铸锭于吸氢温度为20～180℃，氢压为0.2～
0.5MPa下，吸氢1～5h，然后于280～300℃保温1～2h进行脱氢得到氢破粉B，然后用气流磨进一步破碎得到合金粉B。
[0010](3)将合金粉A和合金粉B分层压制制备成整块生坯。
[0011](4)将生坯等静压、烧结固溶以及时效处理得到钐钴永磁材料。
[0012]作为优选，所述第一合金铸锭中，0.15≤a≤0.2；所述第二合金铸锭中，优选的，0.3<d≤0.35。
[0013]作为优选，步骤(2)中所述氢压为0.3～0.4MPa，吸氢温度为50～120℃，吸氢时间为1～2h。
[0014]作为优选，氢破粉B的平均粒径为100～180μm。氢破主要是沿晶断裂，氢破的粉末更容易获得单晶颗粒，这个单晶颗粒有利于提高成型取向度，即提高磁性能。
[0015]作为优选，合金粉A和合金粉B的平均粒径为2.2～4.0μm。
[0016]作为优选，步骤(3)中分层压制步骤包括：先将合金粉A压制成薄片A，然后倒入合金粉B，再压制成AB两层结构，最后再将合金粉A倒入模具中，压制成ABA三层的层状结构生坯；以上压制过程中均在惰性保护下、1.2～2T的磁场中进行，压制压力为4～10MPa。
[0017]或者步骤(3)中分层压制步骤包括：将合金粉A分成两份，分别压制成生坯A和生坯A'，将合金粉B压制成生坯B，然后将生坯A、生坯B和生坯A'相互拼接在一起，装入塑料袋抽真空固定，形成ABA三层的层状结构生坯，以上压制过程中均在惰性保护下、1.2～2T的磁场中进行，压制压力为4～10MPa。
[0018]钐钴的矫顽力机制是钉扎型的，要提高磁铁的矫顽力，必须让反磁化畴难以形成或使反磁化畴壁难以扩展，反磁化畴一旦形成意味的磁铁退磁的开始，会进而带动周围磁畴翻转，最终使磁铁退磁，对外表现的磁参数是矫顽力偏低。反磁化畴最容易在磁铁表面形成和扩展，故而需要在磁铁表面加上一层具有较高矫顽力的“硬化层”。合金粉A中含有较低的铁含量，可以提供较高的矫顽力，故而本专利技术形成的ABA三层的层状结构生坯，合金粉A位于生坯表面，有利于提高磁性材料性能。
[0019]作为优选，ABA三层的层状结构生坯中，两边的A层厚度为1～5mm，中间的B层厚度根据需要压制成相应的尺寸，优选的，B层的厚度为5～50mm。
[0020]作为优选，步骤(4)中所述等静压为：将生坯放置在100～300MPa的压力下进行冷等静压，保压时间为1～10min，然后分二级泄压，第一级泄压从最高值泄至40～60MPa，保压1～10min，然后再卸压至大气压。由于粉料是分批压制的，在接触面上会产生较大的应力，这种应力在等静压过程中会进一步释放，采用二级泄压可以有效消除压制应力，防止生坯产生内裂。
[0021]作为优选，步骤(4)中所述烧结固溶为：将等静压处理后的毛坯于1180～1220℃下烧结30～240min，随后于1150～1195℃下固溶3～10h，最后风冷到室温。
[0022]作为优选，步骤(4)中所述时效处理为：将烧结固溶处理后的磁体于800～850℃下等温时效10～40h，随后以0.5～1.5℃/min的冷却速度缓慢冷却到380～450℃，保温2～10h，最后风冷到室温，得到钐钴永磁材料。
[0023]本专利技术的另一个目的通过以下技术方案来实现：一种高性能钐钴永磁材料，其由上述制备方法制备而得。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能钐钴永磁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按照各元素配比分别制备第一合金铸锭以及第二合金铸锭，其中所述第一合金铸锭的化学原子计量式为Sm(Co1‑
a
‑
b
‑
c
Fe
a
Cu
b
Zr
c
)
z
，0.05≤a≤0.25，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，6.5≤z≤8.3，所述第二合金铸锭的化学原子计量式为Sm(Co1‑
d
‑
e
‑
f
Fe
d
Cu
e
Zr
f
)
n
，其中，0.25<d≤0.5，0≤e≤0.15，0≤f≤0.04，6.5≤n≤8.3；(2)将所述第一合金铸锭，进行机械破碎至平均粒径为100～300μm，然后用气流磨进一步破碎得到合金粉A；将所述第二合金铸锭于吸氢温度为20～180℃，氢压为0.2～0.5MPa下，吸氢1～5h，然后于280～300℃保温1～2h进行脱氢得到氢破粉B，然后用气流磨进一步破碎得到合金粉B；(3)将合金粉A和合金粉B分层压制制备成整块生坯；(4)将生坯等静压、烧结固溶以及时效处理得到钐钴永磁材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一合金铸锭中，0.15≤a≤0.2；所述第二合金铸锭中，0.3<d≤0.35。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述氢压为0.3～0.4MPa，吸氢温度为50～120℃，吸氢时间为1～2h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，氢破...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，梁永林，
申请(专利权)人：杭州智宇磁业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：