一種釤鈷永磁材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種釤鈷永磁材料，主要由釤、鈷、鐵、銅、鋯及重稀土元素組成，以質(zhì)量百分比計，釤鈷合金粉體總質(zhì)量67～75.5％，銅3～8％，鋯2～4％，重稀土元素0.5～2％，余量為鐵及其它不可避免的微量雜質(zhì)，其中釤和鈷的添加量滿足m（釤）=m（鈷）（1-y）,0.56≤y≤0.8。本發(fā)明永磁材料，磁性能強(qiáng)，磁場穩(wěn)定，強(qiáng)度大，具有高矯頑力的特性，能有效滿足航空航天等高新【技術(shù)領(lǐng)域】對稀土永磁材料高矯頑力的要求。
【專利說明】一種釤鈷永磁材料
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種具有超高矯頑力穩(wěn)定性好強(qiáng)永磁材料，特別是一種釤鈷永磁材料。

【背景技術(shù)】
[0003]在諸多高新【技術(shù)領(lǐng)域】，永磁材料都是非常重要的功能器件，有著不可替代的作用。與釹鐵硼、鋁鎳鈷等其它種類的永磁材料相比，作為第二代稀土永磁材料的2:17型釤鈷永磁材料，憑其高溫穩(wěn)定性、強(qiáng)的耐蝕性和高能量供給等優(yōu)異的綜合性能被廣泛的應(yīng)用于汽車、交通運(yùn)輸、計算機(jī)技術(shù)、雷達(dá)、衛(wèi)星通信和航空航天技術(shù)中。釤鈷永磁材料中含有大量的稀土元素釤(Sm)和重要的戰(zhàn)略元素鈷(Co)?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^添加合金元素的方法，制備了以釤、鈷、鐵(F e )、銅(Cu )、鋯(Z r )為主要成分的釤(鈷、鐵、銅、鋯)z永磁材料，商業(yè)上應(yīng)用的釤鈷永磁材料的分子式為:Sm(CobalFe0.1-0.2Cu0.08-0.1Zr0.01-0.04)6.8-7.5，其磁性能為:(BH)max=25?29MG0e, Br=1^llkGs, Hcj>20k0e。商業(yè)衫鈷磁體的矯頑力較高,一般都在20k0e以上，而對于一些特殊應(yīng)用的磁體，如耐高溫釤鈷磁體和低溫度系數(shù)釤鈷磁體的矯頑力更高，通常在30k0e以上。基于目前充磁設(shè)備和充磁場大小的限制，這些磁體一旦做成特種形狀，如大塊或永磁環(huán)，很難充磁到飽和，這制約釤鈷磁體的應(yīng)用領(lǐng)域。通常來講，材料的矯頑力越高，表明它的抗退磁能力越強(qiáng)，穩(wěn)定性越好，使用溫度也可以較高，但我國部分稀土永磁材料和電機(jī)生產(chǎn)廠家，常將高室溫矯頑力和高使用溫度混為一談，實(shí)際上高室溫矯頑力并不意味著磁體一定能在高溫下使用，高使用溫度意味著高的居里溫度和高的溫度穩(wěn)定性。因此，有必要研究一種高剩磁、低矯頑力溫度系數(shù)釤鈷基永磁材料及其制備方法。矯頑力和剩磁是相互制約的一對因素，只有高剩磁才能獲得更大磁能積的釤鈷永磁材料，高剩磁又可以獲得較大的表面磁場。
[0004]迄今為止，現(xiàn)有技術(shù)的稀土永磁材料如行業(yè)內(nèi)稱為第二代永磁材料的2:17型釤鈷永磁材料，其居里溫度達(dá)800°C以上，最高可應(yīng)用于400?500°C的場合，溫度系數(shù)小，磁性能穩(wěn)定可靠，因此，在快速發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)等高新【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)，釤鈷永磁材料的應(yīng)用范圍仍在不斷擴(kuò)大。
[0005]矯頑力(He)是永磁材料的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一，表示磁體保持磁性的能力。但目前現(xiàn)有技術(shù)的稀土永磁材料如2:17型釤鈷永磁材料的室溫內(nèi)稟矯頑力一般為20K0e，其抵抗外部反向磁場或其它退磁效應(yīng)的能力仍有待進(jìn)一步的提高，限制了釤鈷稀土永磁體的應(yīng)用范圍以及在高精尖領(lǐng)域的應(yīng)用成本。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種釤鈷永磁材料，有效地改善了現(xiàn)有釤鈷永磁材料在矯頑力、永磁材料在高低溫度激變、磁體強(qiáng)度等方面的應(yīng)用難題，從而有效地改善了釤鈷永磁材料的性能，以滿足航空航天、電子、微電子等不同領(lǐng)域的應(yīng)用要求，擴(kuò)大了材料的應(yīng)用范圍，降低應(yīng)用成本。
[0008]本發(fā)明公開的釤鈷永磁材料，主要由釤、鈷、鐵、銅、鋯及重稀土元素組成，以質(zhì)量百分比計，釤鈷合金粉體總質(zhì)量67?75.5 %，銅3?8 %，鋯2?4%，重稀土元素0.5?2%，余量為鐵及其它不可避免的微量雜質(zhì)，其中釤和鈷的添加量滿足m (釤)=m (鈷)(1-y) ,0.56 ^ y ^ 0.8ο
[0009]作為一種優(yōu)選，重稀土元素為鉺、欽中的一種或兩種，并且m (欽)=m (鉺)* (l_x)，0.5彡X彡I。
[0010]作為一種優(yōu)選，重稀土元素還包括镥，并且镥的添加質(zhì)量為欽的質(zhì)量的1_10%。
[0011]作為一種優(yōu)選，釤鈷合金粉體為通過以下方法制得的超細(xì)粉體材料，I)將適量硝酸釤、硝酸鈷溶解于去離子水中，其中元素釤、鈷比例按前述合金粉體的成分配比添加，硝酸根濃度控制在1.2-5mol/L,然后經(jīng)PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進(jìn)行超聲波同步混合；2)將上述混合溶液于0.6-0.Satm加熱至沸騰，并保持沸騰，至形成溶膠；3)將上述溶膠真空冷凍干燥，形成多孔綿狀粉末；4)然后將上述多孔綿狀粉末以富氧氫火焰灼燒熱處理1-4小時，得到氧化物粉末；5)將黑色粉末與過量鈣金屬微粉惰性氣體氛圍下均勻混合，在真空管式爐內(nèi)干燥恒壓CO環(huán)境下進(jìn)行還原熱處理5-8小時，還原溫度為840-850°C;6)然后惰性其它氛圍下用過量1-10%的醋酸溶液浸泡攪拌至反應(yīng)終止后,再以去離子水反復(fù)清洗3-5次，真空干燥后得到釤鈷合金粉體。步驟I)中氨水采用高純氨氣溶于去離子水得到飽和溶液，再經(jīng)稀釋標(biāo)定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經(jīng)低壓持續(xù)沸騰2-3小時去除其中的溶解氧。以減小膠體成型過程中游離氧對釤離子、鈷離子水合形態(tài)水合結(jié)構(gòu)的影響。
[0012]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是，提供本發(fā)明釤鈷永磁材料的制備方法，用該方法制備的釤鈷永磁材料具有高矯頑力。
[0013]該釤鈷永磁材料的制備方法，包括如下步驟:
(I)配料:將釤、鈷、鐵、銅、鋯及重稀土元素按照前述百分組成配制原料。
[0014](2)合金熔煉:將配制好的原料放入真空中高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續(xù)保溫精煉5min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優(yōu)選為水冷銅模。
[0015](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環(huán)境下經(jīng)過無磨料超高壓水刀破碎后，(水刀水壓大于250MPa，切割水采用硝酸鉀低溫冷凍飽和溶液，破碎料合格品(最大尺寸小于1mm)經(jīng)去離子多次水淋洗后)再進(jìn)行氫破碎和球磨(惰性氣體保護(hù)下球磨，采用剛玉球磨機(jī))，得到粒徑為3.0?5.0 μ m的磁粉。
[0016](4)取向與成型:將磁粉在均衡磁場1.8?2.0T的磁場下取向并初步壓制成型，然后再在200?300MPa壓強(qiáng)下進(jìn)行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0017](5)燒結(jié)與固溶:在燒結(jié)爐內(nèi)，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護(hù)下進(jìn)行不平衡燒結(jié)，整個燒結(jié)分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預(yù)燒結(jié)20?30Min，第二時段維持在合金材料固相和液相臨界平衡溫度下(即合金料中固態(tài)金屬與液態(tài)金屬共存并且發(fā)生高效轉(zhuǎn)換的平衡狀態(tài))燒結(jié)120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態(tài)金屬料兩相平衡溫度為起點(diǎn)，根據(jù)需要選擇90-100min范圍內(nèi)合適時段逐漸降溫至600-800°C，然后風(fēng)冷至室溫，得到磁體毛坯。
[0018](6)時效處理:將磁體毛坯在835?845 °C下保溫7?9h，隨后以1°C /min的速度程序降溫至400°C，并保溫3?5h，保溫后風(fēng)冷至室溫，得到釤鈷磁體。
[0019]鈷具有延展性，其硬度和延展性都比鐵強(qiáng)，但磁性較差，與釤、鎳、鋁等共熔可得良好得磁性鋼。釤容易磁化卻很難退磁，鈷的合金在高溫下仍能保持其原有的強(qiáng)度和其他有價值的性質(zhì)，同時綜合利用欽是已知順磁性最強(qiáng)的物質(zhì)的特性，改善磁體的磁化性能，磁體磁場強(qiáng)度高，磁性能穩(wěn)定，高溫低溫性能強(qiáng)，耐腐蝕耐候能力強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)高性能稀土永磁材料的制備。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)和有益效果:與常規(guī)配方相比，本發(fā)明在配方中新增加了鉺元素，我們知道釤鈷合金的顯微組織呈胞狀結(jié)構(gòu)，合金的矯頑力來自胞狀組織對疇壁的釘扎，晶界析出物對疇壁也具有釘扎作用，鉺元素的增加導(dǎo)致晶界析出物的增加，阻礙疇壁相的移動，從而提高了矯頑力，提高了抵抗外部反向磁場或其它退磁效應(yīng)的能力；本發(fā)明中鋯的含量為2?4%，較常規(guī)配方中的含量I?3%高，鋯可以促進(jìn)片狀2:17相的形成，片狀相的增加有利于提高矯頑力。通過鉺元素的添加與配方的合理配比，使制備出的釤鈷永磁材料的內(nèi)稟矯頑力Hcj達(dá)到27?29K0e，比傳統(tǒng)配方的20K0e左右的矯頑力高出許多，有效滿足了高新【技術(shù)領(lǐng)域】對稀土永磁材料高矯頑力的要求。
[0021]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1-4的產(chǎn)品性能參數(shù)表。
[0023]

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0025]本發(fā)明公開的釤鈷永磁材料，主要由釤、鈷、鐵、銅、鋯及重稀土元素組成，以質(zhì)量百分比計，釤鈷合金粉體總質(zhì)量67?75.5 %，銅3?8 %，鋯2?4%，重稀土元素0.5?2%，余量為鐵及其它不可避免的微量雜質(zhì)，其中釤和鈷的添加量滿足m (釤)=m (鈷)(l-y),0.56 ^ y ^ 0.8ο
[0026]作為一種優(yōu)選，重稀土元素為鉺、欽中的一種或兩種，并且m (欽)=m (鉺)* (l_x)，0.5彡X彡I。
[0027]作為一種優(yōu)選，重稀土元素還包括镥，并且镥的添加質(zhì)量為欽的質(zhì)量的1_10%。
[0028]作為一種優(yōu)選，釤鈷合金粉體為通過以下方法制得的超細(xì)粉體材料，I)將適量硝酸釤、硝酸鈷溶解于去離子水中，其中元素釤、鈷比例按前述合金粉體的成分配比添加，硝酸根濃度控制在1.2-5mol/L,然后經(jīng)PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進(jìn)行超聲波同步混合；2)將上述混合溶液于0.6-0.Satm加熱至沸騰，并保持沸騰，至形成溶膠；3)將上述溶膠真空冷凍干燥，形成多孔綿狀粉末；4)然后將上述多孔綿狀粉末以富氧氫火焰灼燒熱處理1-4小時，得到氧化物粉末；5)將黑色粉末與過量鈣金屬微粉惰性氣體氛圍下均勻混合，在真空管式爐內(nèi)干燥恒壓CO環(huán)境下進(jìn)行還原熱處理5-8小時，還原溫度為840-850°C;6)然后惰性其它氛圍下用過量1-10%的醋酸溶液浸泡攪拌至反應(yīng)終止后,再以去離子水反復(fù)清洗3-5次，真空干燥后得到釤鈷合金粉體。步驟I)中氨水采用高純氨氣溶于去離子水得到飽和溶液，再經(jīng)稀釋標(biāo)定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經(jīng)低壓持續(xù)沸騰2-3小時去除其中的溶解氧。以減小膠體成型過程中游離氧對釤離子、鈷離子水合形態(tài)水合結(jié)構(gòu)的影響。
[0029]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是，提供本發(fā)明釤鈷永磁材料的制備方法，用該方法制備的釤鈷永磁材料具有高矯頑力。
[0030]該釤鈷永磁材料的制備方法，包括如下步驟:
(I)配料:將釤、鈷、鐵、銅、鋯及重稀土元素按照前述百分組成配制原料。
[0031](2)合金熔煉:將配制好的原料放入真空中高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續(xù)保溫精煉5min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優(yōu)選為水冷銅模。
[0032](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環(huán)境下經(jīng)過無磨料超高壓水刀破碎后，(水刀水壓大于250MPa，切割水采用硝酸鉀低溫冷凍飽和溶液，破碎料合格品(最大尺寸小于1mm)經(jīng)去離子多次水淋洗后)再進(jìn)行氫破碎和球磨(惰性氣體保護(hù)下球磨，采用剛玉球磨機(jī))，得到粒徑為3.0?5.0 μ m的磁粉。
[0033](4)取向與成型:將磁粉在均衡磁場1.8?2.0T的磁場下取向并初步壓制成型，然后再在200?300MPa壓強(qiáng)下進(jìn)行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0034](5)燒結(jié)與固溶:在燒結(jié)爐內(nèi)，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護(hù)下進(jìn)行不平衡燒結(jié)，整個燒結(jié)分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預(yù)燒結(jié)20?30Min，第二時段維持在合金材料固相和液相臨界平衡溫度下(即合金料中固態(tài)金屬與液態(tài)金屬共存并且發(fā)生高效轉(zhuǎn)換的平衡狀態(tài))燒結(jié)120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態(tài)金屬料兩相平衡溫度為起點(diǎn)，根據(jù)需要選擇90-100min范圍內(nèi)合適時段逐漸降溫至600-800°C，然后風(fēng)冷至室溫，得到磁體毛坯。
[0035](6)時效處理:將磁體毛坯在835?845 °C下保溫7?9h，隨后以1°C /min的速度程序降溫至400°C，并保溫3?5h，保溫后風(fēng)冷至室溫，得到釤鈷磁體。
[0036]鈷具有延展性，其硬度和延展性都比鐵強(qiáng)，但磁性較差，與釤、鎳、鋁等共熔可得良好得磁性鋼。釤容易磁化卻很難退磁，鈷的合金在高溫下仍能保持其原有的強(qiáng)度和其他有價值的性質(zhì)，同時綜合利用欽是已知順磁性最強(qiáng)的物質(zhì)的特性，改善磁體的磁化性能，磁體磁場強(qiáng)度高，磁性能穩(wěn)定，高溫低溫性能強(qiáng)，耐腐蝕耐候能力強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)高性能稀土永磁材料的制備。镥是稀土元素中最硬和最致密的金屬；熔點(diǎn)1663° C，沸點(diǎn)3395° C，密度9.8404，通過添加適量的镥，可以改善永磁材料的硬度和強(qiáng)度，從而提高對環(huán)境條件的抗性，使用安全性更好。
[0037]實(shí)施例1
本實(shí)施例，以質(zhì)量百分比計，釤鈷合金粉體總質(zhì)量72%，銅8 %，鋯3 %，重稀土元素2%，余量為鐵及其它不可避免的微量雜質(zhì)，其中釤22%，鈷50%，y=0.56 ;鉺為1.78%、欽為0.2%、镥為 0.02%，其中 X 約為 0.8876。
[0038]釤鈷合金粉體為通過以下方法制得的超細(xì)粉體材料，I)將適量硝酸釤、硝酸鈷溶解于去離子水中，其中元素釤、鈷比例按前述合金粉體的成分配比添加(以釤離子、鈷離子質(zhì)量計量)，硝酸根濃度控制在4.5mol/L,然后經(jīng)PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進(jìn)行超聲波同步混合；2)將上述混合溶液于0.6atm (標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)加熱至沸騰，并保持沸騰，至形成溶膠；3)將上述溶膠真空冷凍干燥(真空度60Pa，溫度-10度)，形成多孔綿狀粉末；4)然后將上述多孔綿狀粉末以富氧氫火焰灼燒熱處理3小時，得到氧化物粉末；5)將黑色粉末與過量鈣金屬微粉惰性氣體氛圍下均勻混合，在真空管式爐內(nèi)干燥恒壓CO環(huán)境下進(jìn)行還原熱處理5小時，還原溫度為840-850°C ；6)然后惰性其它氛圍下用過量1%的醋酸溶液浸泡攪拌至反應(yīng)終止后，再以去離子水反復(fù)清洗3-5次，真空干燥后得到釤鈷合金粉體。步驟I)中氨水采用高純氨氣溶于去離子水得到飽和溶液，再經(jīng)稀釋標(biāo)定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經(jīng)低壓(0.8atm)持續(xù)沸騰2-3小時去除其中的溶解氧。以減小膠體成型過程中游離氧對釤離子、鈷離子水合形態(tài)水合結(jié)構(gòu)的影響。
[0039]該釤鈷永磁材料的制備方法，包括如下步驟:
(I)配料:將釤、鈷、鐵、銅、鋯及重稀土元素按照前述百分組成配制原料。
[0040](2)合金熔煉:將配制好的原料放入真空中高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續(xù)保溫精煉30-50min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優(yōu)選為水冷銅模。
[0041](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環(huán)境下經(jīng)過無磨料超高壓水刀破碎后，(水刀水壓大于250MPa，切割水采用硝酸鉀低溫冷凍飽和溶液，破碎料合格品(最大尺寸小于1mm)經(jīng)去離子多次水淋洗后)再進(jìn)行氫破碎和球磨(惰性氣體保護(hù)下球磨，采用剛玉球磨機(jī))，得到粒徑為3.0?5.0 μ m的磁粉。
[0042](4)取向與成型:將磁粉在均衡磁場1.8?2.0T的磁場下取向并初步壓制成型，然后再在260?280MPa壓強(qiáng)下進(jìn)行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0043](5)燒結(jié)與固溶:在燒結(jié)爐內(nèi)，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護(hù)下進(jìn)行不平衡燒結(jié)，整個燒結(jié)分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預(yù)燒結(jié)20?30Min，第二時段維持在合金材料固相和液相臨界平衡溫度下(即合金料中固態(tài)金屬與液態(tài)金屬共存并且發(fā)生高效轉(zhuǎn)換的平衡狀態(tài)，動態(tài)固相含量為25-30%并且固相結(jié)晶均勻無板塊化)燒結(jié)120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態(tài)金屬料兩相平衡溫度為起點(diǎn)，根據(jù)需要選擇90-100min范圍內(nèi)合適時段逐漸降溫至600-650°C，然后貧氧空氣(氧含量低于10%，體積比)風(fēng)冷至室溫，得到磁體毛坯。
[0044](6)時效處理:將磁體毛坯在835?845 °C下保溫7?9h，隨后以1°C /min的速度降溫至400°C，并保溫3?5h，保溫后風(fēng)冷至室溫，得到釤鈷磁體。
[0045]實(shí)施例2
本實(shí)施例，以質(zhì)量百分比計，釤鈷合金粉體總質(zhì)量67%，銅3 %，鋯2 %，重稀土元素0.5%，余量為鐵及其它不可避免的微量雜質(zhì)，其中釤20%，鈷47%，y=0.5745 ;鉺為0.5%，其中X約為I。
[0046]釤鈷合金粉體為通過以下方法制得的超細(xì)粉體材料，I)將適量硝酸釤、硝酸鈷溶解于去離子水中，其中元素釤、鈷比例按前述合金粉體的成分配比添加(以釤離子、鈷離子質(zhì)量計量)，硝酸根濃度控制在3mol/L，然后經(jīng)PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進(jìn)行超聲波同步混合；2)將上述混合溶液于0.Satm (標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)加熱至沸騰，并保持沸騰，至形成溶膠；3)將上述溶膠真空冷凍干燥(真空度60Pa，溫度-10度)，形成多孔綿狀粉末；4)然后將上述多孔綿狀粉末以富氧氫火焰灼燒熱處理3小時，得到氧化物粉末；5)將黑色粉末與過量鈣金屬微粉惰性氣體氛圍下均勻混合，在真空管式爐內(nèi)干燥恒壓CO環(huán)境下進(jìn)行還原熱處理8小時，還原溫度為840-850°C;6)然后惰性其它氛圍下用過量10%的醋酸溶液浸泡攪拌至反應(yīng)終止后，再以去離子水反復(fù)清洗3-5次，真空干燥后得到釤鈷合金粉體。步驟I)中氨水采用高純氨氣溶于去離子水得到飽和溶液，再經(jīng)稀釋標(biāo)定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經(jīng)低壓(0.8atm)持續(xù)沸騰2-3小時去除其中的溶解氧。以減小膠體成型過程中游離氧對釤離子、鈷離子水合形態(tài)水合結(jié)構(gòu)的影響。
[0047]該釤鈷永磁材料的制備方法，包括如下步驟:
(I)配料:將釤、鈷、鐵、銅、鋯及重稀土元素按照前述百分組成配制原料。
[0048](2)合金熔煉:將配制好的原料放入真空中高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續(xù)保溫精煉30-50min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優(yōu)選為水冷銅模。
[0049](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環(huán)境下經(jīng)過無磨料超高壓水刀破碎后，(水刀水壓大于250MPa，切割水采用硝酸鉀低溫冷凍飽和溶液，破碎料合格品(最大尺寸小于1mm)經(jīng)去離子多次水淋洗后)再進(jìn)行氫破碎和球磨(惰性氣體保護(hù)下球磨，采用剛玉球磨機(jī))，得到粒徑為3.0?5.0 μ m的磁粉。
[0050](4)取向與成型:將磁粉在均衡磁場1.8?2.0T的磁場下取向并初步壓制成型，然后再在280?300MPa壓強(qiáng)下進(jìn)行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0051](5)燒結(jié)與固溶:在燒結(jié)爐內(nèi)，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護(hù)下進(jìn)行不平衡燒結(jié)，整個燒結(jié)分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預(yù)燒結(jié)20?30Min，第二時段維持在合金材料固相和液相臨界平衡溫度下(即合金料中固態(tài)金屬與液態(tài)金屬共存并且發(fā)生高效轉(zhuǎn)換的平衡狀態(tài)，動態(tài)固相含量為25-30%并且固相結(jié)晶均勻無板塊化)燒結(jié)120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態(tài)金屬料兩相平衡溫度為起點(diǎn)，根據(jù)需要選擇90-100min范圍內(nèi)合適時段逐漸降溫至650-700°C，然后貧氧空氣(氧含量低于10%，體積比)風(fēng)冷至室溫，得到磁體毛坯。
[0052](6)時效處理:將磁體毛坯在835?845 °C下保溫7?9h，隨后以1°C /min的速度降溫至400°C，并保溫3?5h，保溫后風(fēng)冷至室溫，得到釤鈷磁體。
[0053]實(shí)施例3
本實(shí)施例，以質(zhì)量百分比計，釤鈷合金粉體總質(zhì)量70%，銅6 %，鋯4%，重稀土元素
I%，余量為鐵及其它不可避免的微量雜質(zhì)，其中釤20%，鈷50%，y=0.8 ;鉺為0.7%、欽為
0.28%、镥為0.02%，其中X約為0.6。
[0054]釤鈷合金粉體為通過以下方法制得的超細(xì)粉體材料，I)將適量硝酸釤、硝酸鈷溶解于去離子水中，其中元素釤、鈷比例按前述合金粉體的成分配比添加(以釤離子、鈷離子質(zhì)量計量)，硝酸根濃度控制在1.2mol/L,然后經(jīng)PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進(jìn)行超聲波同步混合；2)將上述混合溶液于0.7atm (標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)加熱至沸騰，并保持沸騰，至形成溶膠；3)將上述溶膠真空冷凍干燥(真空度60Pa，溫度-10度)，形成多孔綿狀粉末；4)然后將上述多孔綿狀粉末以富氧氫火焰灼燒熱處理4小時，得到氧化物粉末；5)將黑色粉末與過量鈣金屬微粉惰性氣體氛圍下均勻混合，在真空管式爐內(nèi)干燥恒壓CO環(huán)境下進(jìn)行還原熱處理7小時，還原溫度為840-850°C ；6)然后惰性其它氛圍下用過量4%的醋酸溶液浸泡攪拌至反應(yīng)終止后，再以去離子水反復(fù)清洗3-5次，真空干燥后得到釤鈷合金粉體。步驟I)中氨水采用高純氨氣溶于去離子水得到飽和溶液，再經(jīng)稀釋標(biāo)定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經(jīng)低壓(0.8atm)持續(xù)沸騰2-3小時去除其中的溶解氧。以減小膠體成型過程中游離氧對釤離子、鈷離子水合形態(tài)水合結(jié)構(gòu)的影響。
[0055]該釤鈷永磁材料的制備方法，包括如下步驟:
(I)配料:將釤、鈷、鐵、銅、鋯及重稀土元素按照前述百分組成配制原料。
[0056](2)合金熔煉:將配制好的原料放入真空中高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續(xù)保溫精煉30-50min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優(yōu)選為水冷銅模。
[0057](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環(huán)境下經(jīng)過無磨料超高壓水刀破碎后，(水刀水壓大于250MPa，切割水采用硝酸鉀低溫冷凍飽和溶液，破碎料合格品(最大尺寸小于1mm)經(jīng)去離子多次水淋洗后)再進(jìn)行氫破碎和球磨(惰性氣體保護(hù)下球磨，采用剛玉球磨機(jī))，得到粒徑為3.0?5.0 μ m的磁粉。
[0058](4)取向與成型:將磁粉在均衡磁場1.8?2.0T的磁場下取向并初步壓制成型，然后再在240?260MPa壓強(qiáng)下進(jìn)行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0059](5)燒結(jié)與固溶:在燒結(jié)爐內(nèi)，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護(hù)下進(jìn)行不平衡燒結(jié)，整個燒結(jié)分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預(yù)燒結(jié)20?30Min，第二時段維持在合金材料固相和液相臨界平衡溫度下(即合金料中固態(tài)金屬與液態(tài)金屬共存并且發(fā)生高效轉(zhuǎn)換的平衡狀態(tài)，動態(tài)固相含量為25-30%并且固相結(jié)晶均勻無板塊化)燒結(jié)120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態(tài)金屬料兩相平衡溫度為起點(diǎn)，根據(jù)需要選擇90-100min范圍內(nèi)合適時段逐漸降溫至700-750°C，然后貧氧空氣(氧含量低于10%，體積比)風(fēng)冷至室溫，得到磁體毛坯。
[0060](6)時效處理:將磁體毛坯在835?845 °C下保溫7?9h，隨后以1°C /min的速度降溫至400°C，并保溫3?5h，保溫后風(fēng)冷至室溫，得到釤鈷磁體。
[0061]實(shí)施例4
本實(shí)施例，以質(zhì)量百分比計，釤鈷合金粉體總質(zhì)量75.5%，銅4%，鋯2.5%，重稀土元素1.5%，余量為鐵及其它不可避免的微量雜質(zhì)，其中釤20%，鈷55.5%，y=0.6396 ;鉺為
1.2%、欽為 0.295%、镥為 0.005%，其中 x 約為 0.754。
[0062]釤鈷合金粉體為通過以下方法制得的超細(xì)粉體材料，I)將適量硝酸釤、硝酸鈷溶解于去離子水中，其中元素釤、鈷比例按前述合金粉體的成分配比添加(以釤離子、鈷離子質(zhì)量計量)，硝酸根濃度控制在3mol/L，然后經(jīng)PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進(jìn)行超聲波同步混合；2)將上述混合溶液于0.Satm (標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)加熱至沸騰，并保持沸騰，至形成溶膠；3)將上述溶膠真空冷凍干燥(真空度60Pa，溫度-10度)，形成多孔綿狀粉末；4)然后將上述多孔綿狀粉末以富氧氫火焰灼燒熱處理3小時，得到氧化物粉末；5)將黑色粉末與過量鈣金屬微粉惰性氣體氛圍下均勻混合，在真空管式爐內(nèi)干燥恒壓CO環(huán)境下進(jìn)行還原熱處理8小時，還原溫度為840-850°C;6)然后惰性其它氛圍下用過量10%的醋酸溶液浸泡攪拌至反應(yīng)終止后，再以去離子水反復(fù)清洗3-5次，真空干燥后得到釤鈷合金粉體。步驟I)中氨水采用高純氨氣溶于去離子水得到飽和溶液，再經(jīng)稀釋標(biāo)定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經(jīng)低壓(0.8atm)持續(xù)沸騰2-3小時去除其中的溶解氧。以減小膠體成型過程中游離氧對釤離子、鈷離子水合形態(tài)水合結(jié)構(gòu)的影響。
[0063]該釤鈷永磁材料的制備方法，包括如下步驟:
(I)配料:將釤、鈷、鐵、銅、鋯及重稀土元素按照前述百分組成配制原料。
[0064](2)合金熔煉:將配制好的原料放入真空中高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續(xù)保溫精煉30-50min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優(yōu)選為水冷銅模。
[0065](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環(huán)境下經(jīng)過無磨料超高壓水刀破碎后，(水刀水壓大于250MPa，切割水采用硝酸鉀低溫冷凍飽和溶液，破碎料合格品(最大尺寸小于1mm)經(jīng)去離子多次水淋洗后)再進(jìn)行氫破碎和球磨(惰性氣體保護(hù)下球磨，采用剛玉球磨機(jī))，得到粒徑為3.0?5.0 μ m的磁粉。
[0066](4)取向與成型:將磁粉在均衡磁場1.8?2.0T的磁場下取向并初步壓制成型，然后再在200?240MPa壓強(qiáng)下進(jìn)行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0067](5)燒結(jié)與固溶:在燒結(jié)爐內(nèi)，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護(hù)下進(jìn)行不平衡燒結(jié)，整個燒結(jié)分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預(yù)燒結(jié)20?30Min，第二時段維持在合金材料固相和液相臨界平衡溫度下(即合金料中固態(tài)金屬與液態(tài)金屬共存并且發(fā)生高效轉(zhuǎn)換的平衡狀態(tài)，動態(tài)固相含量為25-30%并且固相結(jié)晶均勻無板塊化)燒結(jié)120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態(tài)金屬料兩相平衡溫度為起點(diǎn)，根據(jù)需要選擇90-100min范圍內(nèi)合適時段逐漸降溫至750-800°C，然后貧氧空氣(氧含量低于10%，體積比)風(fēng)冷至室溫，得到磁體毛坯。
[0068](6)時效處理:將磁體毛坯在835?845 °C下保溫7?9h，隨后以1°C /min的速度降溫至400°C，并保溫3?5h，保溫后風(fēng)冷至室溫，得到釤鈷磁體。
[0069]如圖1所示為實(shí)施例1-4的產(chǎn)品性能參數(shù)。
[0070]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)和有益效果:與常規(guī)配方相比，本發(fā)明在配方中新增加了鉺元素，我們知道釤鈷合金的顯微組織呈胞狀結(jié)構(gòu)，合金的矯頑力來自胞狀組織對疇壁的釘扎，晶界析出物對疇壁也具有釘扎作用，鉺元素的增加導(dǎo)致晶界析出物的增加，阻礙疇壁相的移動，從而提高了矯頑力，提高了抵抗外部反向磁場或其它退磁效應(yīng)的能力；本發(fā)明中鋯的含量為2?4%，較常規(guī)配方中的含量I?3%高，鋯可以促進(jìn)片狀2:17相的形成，片狀相的增加有利于提高矯頑力。通過鉺元素的添加與配方的合理配比，使制備出的釤鈷永磁材料的內(nèi)稟矯頑力Hcj達(dá)到27?29K0e，比傳統(tǒng)配方的20K0e左右的矯頑力高出許多，有效滿足了高新【技術(shù)領(lǐng)域】對稀土永磁材料高矯頑力的要求。同時實(shí)驗(yàn)測試表面本發(fā)明永磁體在零下50度至200度環(huán)境下均具有良好的使用穩(wěn)定性，滿足航空航天探測等的應(yīng)用。
[0071]本處實(shí)施例對本發(fā)明要求保護(hù)的技術(shù)范圍中點(diǎn)值未窮盡之處，同樣都在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
[0072]本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。以上所述是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種釤鈷永磁材料，其特征在于:主要由釤、鈷、鐵、銅、鋯及重稀土元素組成，以質(zhì)量百分比計，衫鈷合金粉體總質(zhì)量67?75.5%,銅3?8%,錯2?4%,重稀土元素0.5?2%,余量為鐵及其它不可避免的微量雜質(zhì),其中衫和鈷的添加量滿足m (衫)=m (鈷)(1-y) ,0.56 ^ y ^ 0.8ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釤鈷永磁材料，其特征在于:所述的重稀土元素為鉺、欽中的一種或兩種，并且m (欽)=m (鉺)* (Ι-χ),Ο.5彡X彡I。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釤鈷永磁材料，其特征在于:所述的重稀土元素還包括镥，并且镥的添加質(zhì)量為欽的質(zhì)量的1-10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釤鈷永磁材料，其特征在于:所述釤鈷合金粉體為通過以下方法制得的超細(xì)粉體材料，I)將適量硝酸釤、硝酸鈷溶解于去離子水中，硝酸根濃度控制在1.2-5mol/L,然后經(jīng)PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進(jìn)行超聲波同步混合；2)將上述混合溶液于0.6-0.Satm加熱至沸騰，并保持沸騰，至形成溶膠；3)將上述溶膠真空冷凍干燥，形成多孔綿狀粉末；4)然后將上述多孔綿狀粉末以富氧氫火焰灼燒熱處理1-4小時，得到氧化物粉末；5)將黑色粉末與過量鈣金屬微粉惰性氣體氛圍下均勻混合，在真空管式爐內(nèi)干燥恒壓CO環(huán)境下進(jìn)行還原熱處理5-8小時，還原溫度為840-850°C ；6)然后惰性其它氛圍下用過量1-10%的醋酸溶液浸泡攪拌至反應(yīng)終止后，再以去離子水反復(fù)清洗3-5次，真空干燥后得到釤鈷合金粉體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釤鈷永磁材料，其特征在于:所述步驟I)中氨水采用高純氨氣溶于去離子水得到飽和溶液，再經(jīng)稀釋標(biāo)定酸堿度PH=S得到。
【文檔編號】C22C30/02GK104319046SQ201410532244
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】潘道良, 蘇廣春, 關(guān)井和, 胡劍 申請人:寧波科星材料科技有限公司