一种高方形度钐钴永磁材料及其制备方法

专利检索2026-06-27  15


本发明涉及一种钐钴永磁材料,具体涉及一种高方形度钐钴永磁材料及其制备方法,属于稀土永磁材料。


背景技术:

1、钐钴永磁材料具有高矫顽力、高磁能积、优异的温度稳定性等优点,因而被广泛应用于航空航天、雷达通讯,武器装备等领域。钐钴磁体的主要磁性参量有剩磁、矫顽力和方形度,其中方形度是衡量磁体磁性能均匀性的重要指标之一,它的大小对于钐钴磁体磁性能的提升十分重要。

2、为了提高钐钴磁体的方形度,研究者们进行了大量工作。现有技术中,公开号为cn112582122a的中国专利申请通过在热处理过程中给样品施加磁场的方式提高磁体的方形度,这种方式需要在整个热处理过程中一直保持磁场,工艺复杂且成本较高,增加磁体的生产成本。公开号为cn112582121b的中国专利通过在高压高纯惰性气氛及金属片的双重保护下对铸锭进行均匀化处理的方式,优化合金铸锭微观结构和元素分布从而提高磁体的方形度。目前,钐钴磁体的方形度仍有很大的提升空间,如何通过工艺优化提升磁体的方形度仍是亟需解决的难题。


技术实现思路

1、鉴于此,本发明的主要目的是提供一种高方形度钐钴永磁材料的制备方法,通过优化粉体特性先制得粉末粒度小、粒度分布均匀的磁粉,然后经过磁粉取向成型和冷等静压,最后结合热处理工艺得到,工艺简单且易于产业化生产。

2、本发明的另一目的是提供一种高方形度钐钴永磁材料,通过所述高方形度钐钴永磁材料的制备方法制得。

3、为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

4、本发明提供一种高方形度钐钴永磁材料的制备方法,包括以下步骤:

5、步骤1、配料:按照如下重量百分比配制钐钴合金原料:sm:20~30%、co:45~55%、fe:12~25%、zr:2~5%、cu:2~5%;

6、步骤2、合金熔炼:所述钐钴合金原料加入真空感应熔炼炉中,抽真空,通入保护性气体,在真空度低于5×10-2pa和保护性气体的条件下进行高温熔炼形成混合钢液,浇注入水冷铜模中冷却,形成合金铸锭;

7、步骤3、中破碎:所述合金铸锭先机械破碎,所得颗粒加入中碎机,在惰性气体保护的条件下进行中破碎;破碎后的粉末中加入防氧化剂混合溶液,在三维混粉机上混粉30~180min,得到粗粉;

8、步骤4、气流磨:所述粗粉在惰性气体保护的条件下进行气流磨,在混粉机中混合30~180min,得到细粉;

9、步骤5、取向成型:所述细粉在磁场中进行磁粉取向成型,之后进行冷等静压,获得钐钴磁体毛坯;

10、步骤6、烧结和固溶:所述钐钴磁体毛坯依次经过低温脱气、高温烧结、固溶和风冷,获得钐钴磁体固溶态预制磁体;

11、步骤7、热处理:所述钐钴磁体固溶态预制磁体于800~850℃等温时效600~1200min,之后以0.5~1.5℃/min的速度冷却到380~420℃,并于380~420℃保温180~300min,风冷,获得高方形度钐钴永磁材料。

12、作为优选,步骤1中,原料按照如下重量百分比配制钐钴合金原料:sm:25%、co:50%、fe:18%、zr:4.5%、cu:2.5%。

13、作为优选,步骤2中,高温熔炼前所述钐钴合金原料先在真空度为5×10-2pa以下、100~150℃的条件下将表面吸附的水、气体蒸发并通过真空泵排出。

14、作为优选,步骤2中,所述钐钴合金原料的熔炼温度为1350~1550℃,熔炼时间为6~8min。

15、作为优选,步骤3中,所述粗粉的平均粒径为100~500μm。

16、作为优选,步骤3中,所述防氧化剂混合溶液按照ysh-01型防氧化剂占粗粉重量0.1~0.8wt.%、120#溶剂油占粗粉重量0.1~0.5wt.%配制得到。

17、作为优选,步骤4中,所述细粉的粒度为2~5μm。

18、作为优选,步骤5中,磁场取向成型的磁场强度为1.5~2t,冷等静压的压力为100~200mpa。

19、作为优选,步骤6中,所述钐钴磁体毛坯分别于350℃、850℃进行低温脱气,于1190~1220℃高温烧结60~300min,之后于1160~1200℃固溶120~600min,风冷,获得钐钴磁体固溶态预制磁体。

20、作为优选,所述保护性气体为氩气,所述惰性气体为氮气。

21、本发明还提供一种高方形度钐钴永磁材料,通过所述高方形度钐钴永磁材料的制备方法制得,其包括菱方结构的2:17r相、六方结构的1:5h相和片状的1:3r富锆相。

22、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:本发明通过优化粉体特性先制备出粉末粒度小、粒度分布均匀的磁粉,然后经过磁粉取向成型和冷等静压后,搭配合适的热处理工艺即可得到高方形度钐钴永磁材料,制备的磁体方形度提升可以达到28.4%,且随着防氧化剂添加量的增加钐钴磁体的取向度得到明显提升。此外,成本较低且操作简便,适合工业化生产。



技术特征:

1.一种高方形度钐钴永磁材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述高方形度钐钴永磁材料的制备方法,其特征在于,步骤1中,原料按照如下重量百分比配制钐钴合金原料:sm:25%、co:50%、fe:18%、zr:4.5%、cu:2.5%。

3.根据权利要求1所述高方形度钐钴永磁材料的制备方法,其特征在于,步骤2中,高温熔炼前所述钐钴合金原料先在真空度为5×10-2pa以下、100~150℃的条件下将表面吸附的水、气体蒸发并通过真空泵排出;

4.根据权利要求1所述高方形度钐钴永磁材料的制备方法,其特征在于,步骤3中,所述粗粉的平均粒径为100~500μm。

5.根据权利要求1所述高方形度钐钴永磁材料的制备方法,其特征在于,步骤3中,所述防氧化剂混合溶液按照ysh-01型防氧化剂占粗粉重量0.1~0.8wt.%、120#溶剂油占粗粉重量0.1~0.5wt.%配制得到。

6.根据权利要求1所述高方形度钐钴永磁材料的制备方法,其特征在于,步骤4中,所述细粉的粒度为2~5μm。

7.根据权利要求1所述高方形度钐钴永磁材料的制备方法,其特征在于,步骤5中,磁场取向成型的磁场强度为1.5~2t,冷等静压的压力为100~200mpa。

8.根据权利要求1所述高方形度钐钴永磁材料的制备方法,其特征在于,步骤6中,所述钐钴磁体毛坯分别于350℃、850℃进行低温脱气,于1190~1220℃高温烧结60~300min,之后于1160~1200℃固溶120~600min,风冷,获得钐钴磁体固溶态预制磁体。

9.根据权利要求1所述高方形度钐钴永磁材料的制备方法,其特征在于,所述保护性气体为氩气,所述惰性气体为氮气。

10.一种高方形度钐钴永磁材料,其特征在于,通过权利要求1至9任一项所述高方形度钐钴永磁材料的制备方法制得,其包括菱方结构的2:17r相、六方结构的1:5h相和片状的1:3r富锆相。


技术总结
本发明公开了一种高方形度钐钴永磁材料及其制备方法,属于稀土永磁材料技术领域。该制备方法包括:按照如下重量百分比配制钐钴合金原料:Sm:20~30%、Co:45~55%、Fe:12~25%、Zr:2~5%、Cu:2~5%,依次经过合金熔炼、中破碎、防氧化剂混合溶液添入粗粉中充分混合、气流磨、混粉、取向成型、冷等静压、烧结和固溶、时效处理,所得钐钴永磁材料包括菱方结构的2:17R相、六方结构的1:5H相和片状的1:3R富锆相。本发明通过优化粉体特性得粉末粒度小且分布均匀的磁粉,然后经过磁粉取向成型和冷等静压,结合热处理工艺得到的磁体方形度大幅提升,工艺简单且易于产业化生产。

技术研发人员:许大帅,袁建辉,王涵毓,刘星宇,孙岩文,陈忠元,张宗裕
受保护的技术使用者:上海工程技术大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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