專利名稱:用快淬的方法制備各向異性釤-鈷系列永磁材料的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及磁性材料制備領域。
60年代開發(fā)的第一代稀土永磁合金(SmCo5)和70年代開發(fā)的第二代稀土永磁合金(Sm2Co17)都具有良好的永磁性能。目前工業(yè)上廣泛采用粉末冶金法制備這一類永磁材料[1]。其基本過程為合金熔煉→制粉→取向壓制→燒結→熱處理→加工成型。該工藝雖能制備出較高磁性能的各向異性磁體,但存在著工序多,周期長,工藝復雜,合金極易氧化等不足之處,磁體的工業(yè)化生產(chǎn)和磁性能一致性受到嚴重影響。除上述粉末冶金工藝外,定向凝固[2]和磁場下凝固工藝[3]亦可制備出各向異性的SmCo系列永磁體。但定向凝固工藝存在著設備復雜,稀土元素燒損和成分宏觀偏析嚴重,磁性能偏低等缺點;磁場下凝固工藝能獲得約160kJ/m3的磁能積,但所加磁場高達6MA/m,這在工業(yè)生產(chǎn)中幾乎是不可能達到的。因此探索新的制備各向異性SmCo永磁材料工藝是非常必要的。
參考文獻[1]周壽增,稀土永磁材料及其應用,冶金工業(yè)出版社,1995[2]劉新才,定向凝固稀土鈷永磁材料的研究,西北工業(yè)大學博士論文,1989.6[3]B.A.Legrand,et al.,0rientation by solidification in a magneticfieldA new process to texture SmCo compounds used as permanentmagnets,J.Magn.Magn.Mater.,173(1997)20-28各向異性永磁體的基本特性是易磁化軸的取向排列,即磁體中磁性基體相所有晶粒的易磁化方向沿某一方向一致排列。磁性能(主要是剩磁和磁能積)與易軸取向度密切相關。鐵磁學計算指出當易軸完全無序分布時,剩磁Br=4πMs/2(Ms為飽和磁化強度);當易軸呈理想取向排列時,Br=4πMs。實現(xiàn)易軸取向排列的方法,主要有利用磁晶各向異性的磁場取向法,利用晶體生長各向異性的定向凝固法和利用晶體塑性變形各向異性的塑性變形法。
本發(fā)明的目的是為了克服已有技術的缺點和不足,通過快淬工藝在較低的輥速條件下促使SmCo系列合金晶體沿易磁化方向的擇優(yōu)生長,從而獲得易軸排列良好的各向異性SmCo系列稀土永磁體。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的1.配料將純度大于99.9%的Sm, Co按SmCo5或Sm,Co,F(xiàn)e,Cu,Zr按Sm(CoFeCuZr)Z(Z=7.4~8.3)的配比配制好后放于電弧爐內(nèi),抽真空到10-3Pa或以上,然后通入0.8~1.2大氣壓的高純氬氣。在氬氣的保護下反復熔煉3-4次以得到成分均勻的合金鑄錠。
2.快淬帶的制備所用的真空甩帶機為氬氣保護下熔化后的單輥快淬,銅輥的線速度V控制在5m/s~8m/s范圍內(nèi)。甩帶機腔體內(nèi)的真空抽至10-3Pa。
石英管下端與銅輥面距離約2mm(見附
圖1);石英管下端噴口直徑0.3~0.5mm;噴射氣壓差為0.06~0.08個大氣壓;高頻加熱線圈的加熱電壓3.0~3.5kV;將合金鑄錠放入底部帶有小孔的石英管并置于甩帶機內(nèi),在5m/s~8m/s速度下制備出快淬磁體。
3.熱處理將快淬態(tài)條帶真空密封于石英內(nèi),按下列工藝處理。具體制度SmCo5型900℃×3小時等溫處理,然后淬火快冷;Sm(CoFeCuZr)Z(Z=7.4~8.3)800~850℃×24小時+700℃×2小時+600℃×4小時+500℃×6小時+400℃×l0小時,然后淬火水冷。
本發(fā)明工藝簡單,工藝費低,主要工藝環(huán)節(jié)僅包括母合金熔煉,制帶和后續(xù)熱處理??齑闼捎玫妮佀佥^低,操作方便安全,有利于生產(chǎn)過程的連續(xù)化和自動化??齑銕阅軆?yōu)異,與燒結磁體相當。用本發(fā)明獲得的快淬薄帶可通過粘結法和熱壓法制成有實用價值的永磁體(1)粘結法利用環(huán)氧樹脂或塑料或軟金屬作粘結劑,將薄帶的碎片或粉粘結在一起,在磁場中取向,可制成各向異性的粘結磁體;(2)熱壓法將快淬的薄帶碎片或粉在600~750℃范圍內(nèi)在一定的壓力下將其壓結成相對密度為100%的各向異性或各向同性的大塊熱壓磁體。
下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明圖l為快淬法制薄帶示意2(a)為輥速v=5m/sSmCo5薄帶的退磁曲線圖2(b)為輥速v=6m/sSmCo5薄帶的退磁曲線圖2(c)為輥速v=8m/sSm(Co0.8Fe0.1Cu0.08Zr0.02)7.4薄帶的退磁曲線圖2(d)為輥速v=5.6m/sSm(Co0.79Fe0.1Cu0.08Zr0.03)8.3薄帶的退磁曲線圖3(a)為輥速v=5m/sSmCo5薄帶表面的X-射線衍射譜圖3(b)為輥速v=6m/sSmCo5薄帶表面的X-射線衍射譜圖3(c)為輥速v=8m/sSm(Co0.8Fe0.1Cu0.08Zr0.02)7.4薄帶表面的X-射線衍射譜圖3(d)為輥速v=5.6m/sSm(Co0.79Fe0.1Cu0.08Zr0.03)8.3薄帶表面的X-射線衍射譜其中 1銅輥 2感應加熱線圈 3石英管 4樣品實施例1將純度為99.9%的稀土元素Sm和Co按1.1∶5的比例配制好后放入電弧爐內(nèi)熔煉制成母合金,將母合金放入石英管置于甩帶機內(nèi),在以下條件下制成薄帶輥速5m/s,石英管噴口直徑0.5mm,噴射氣壓差0.06個大氣壓,高頻線圈加熱電壓3.0kV。將薄帶真空密封于石英管內(nèi),在900℃時效3小時后淬入水中快冷。用最大外場為1.6MA/m的振動樣品磁強計(VSM)測量薄帶的退磁曲線,磁場的方向平行于薄帶的長度方向;用X-射線衍射儀測定薄帶晶體的取向。測試結果(見圖2(a)和圖3(a)),顯示易磁化方向(C軸)排列良好,平行于薄帶長度方向。
實施例2將純度為99.9%的稀土元素Sm和Co按1.1∶5的比例配制好后放入電弧爐內(nèi)熔煉制成母合金,將母合金放入石英管置于甩帶機內(nèi),在以下條件下制成薄帶輥速6m/s,石英管噴口直徑0.3mm,噴射氣壓差0.08個大氣壓,高頻線圈加熱電壓3.3kV。將薄帶真空密封于石英管內(nèi),在900℃時效3小時后淬入水中快冷。用最大外場為1.6MA/m的振動樣品磁強計(VSM)測量薄帶的退磁曲線,磁場的方向平行于薄帶的長度方向;用X-射線衍射儀測定薄帶晶體的取向。測試結果(見圖2(b)和圖3(b)),顯示易磁化方向(C軸)排列良好,平行于薄帶長度方向。
實施例3將純度為99.9%的稀土元素Sm,Co,F(xiàn)e,Cu,Zr按1.1∶5.92∶0.74∶0.592∶0.148的比例(Sm(Co0.8Fe0.1Cu0.08Zr0.02)7.4)配制好后放入電弧爐內(nèi)熔煉制成母合金,將母合金放入石英管置于甩帶機內(nèi),在以下條件下制成薄帶輥速8m/s,石英管噴口直徑0.4mm,噴射氣壓差0.065個大氣壓,高頻線圈加熱電壓3.2kV。將薄帶真空密封于石英管內(nèi),經(jīng)850℃×24小時+700℃×2小時+600℃×4小時+500℃×6小時+400℃×10小時處理后淬入水中快冷。用最大外場為1.6MA/m的振動樣品磁強計(VSM)測量薄帶的退磁曲線,磁場的方向平行于薄帶的長度方向;用X-射線衍射儀測定薄帶晶體的取向。測試結果(見圖2(c)和圖3(c)),顯示易磁化方向(C軸)排列良好,平行于薄帶長度方向。
實施例4將純度為99.9%的稀土元素Sm,Co,F(xiàn)e,Cu,Zr按1.1∶6.478∶0.82∶0.656∶0.246的比例(Sm(Co0.79Fe0.1Cu0.08Zr0.03)8.3)配制好后放入電弧爐內(nèi)熔煉制成母合金,將母合金放入石英管置于甩帶機內(nèi),在以下條件下制成薄帶輥速5.6m/s,石英管噴口直徑0.3mm,噴射氣壓差0.08個大氣壓,高頻線圈加熱電壓3.4kV。將薄帶真空密封于石英管內(nèi),經(jīng)850℃×24小時+700℃×2小時+600℃×4小時+500℃×6小時+400℃×10小時處理后淬入水中快冷。用最大外場為1.6MA/m的振動樣品磁強計(VSM)測量薄帶的退磁曲線,磁場的方向平行于薄帶的長度方向;用X-射線衍射儀測定薄帶晶體的取向。測試結果(見圖2(d)和圖3(d)),顯示易磁化方向(C軸)排列良好,平行于薄帶長度方向。
權利要求
1.一種用快淬的方法制備各向異性系列永磁材料,其特征在于包括以下步驟1)配料將純度大于99.9%的Sm,Co按SmCo5或Sm,Co,F(xiàn)e,Cu,Zr按Sm(CoFeCuZr)Z(Z=7.4~8.3)的配比配制好后放于電弧爐內(nèi),抽真空到10-3Pa或以上,然后通入0.8~1.2大氣壓的高純氬氣,在氬氣的保護下反復熔煉3-4次以得到成分均勻的合金鑄錠。2)快淬帶的制備所用的真空甩帶機為氬氣保護下熔化后的單輥快淬,銅輥的線速度V控制在5m/s~8m/s范圍內(nèi),甩帶機腔體內(nèi)的真空抽至10-3Pa,石英管下端與銅輥面距離約2mm(見圖1);石英管下端噴口直徑0.3~0.5mm;噴射氣壓差為0.06~0.08個大氣壓;高頻加熱線圈的加熱電壓3.0~3.5kV;將合金鑄錠放入底部帶有小孔的石英管并置于甩帶機內(nèi),在5m/s~8m/s速度下制備出快淬磁體。3)熱處理將快淬態(tài)條帶真空密封于石英內(nèi),按下列工藝處理,具體制度SmCo5型 900℃×3小時等溫處理,然后淬火快冷;Sm(CoFeCuZr)Z(Z=7.4~8.3)800~850℃×24小時+700℃×2小時+600℃×4小時+500℃×6小時+400℃×10小時,然后淬火水冷。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁性材料制備領域。通過快淬工藝在較低的輥速條件下促使SmCo系列合金晶體沿易磁化方向擇優(yōu)生長,從而獲得易軸排列良好的各向異性SmCo系列稀土永磁體。本發(fā)明工藝簡單,成本低,操作方便安全,利于生產(chǎn)的連續(xù)及自動化,所得快淬薄帶可通過粘結法和熱壓法制成有實用價值的永磁體。
文檔編號H01F41/02GK1274015SQ9910726
公開日2000年11月22日 申請日期1999年5月13日 優(yōu)先權日1999年5月13日
發(fā)明者閻阿儒, 沈保根 申請人:中國科學院物理研究所