[发明专利]一种制备高性能SmCo永磁材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备永磁材料的方法，尤其涉及一种制备高性能SmCo永磁材料的方法。

背景技术

稀土永磁材料是20世纪60年代以来发展起来的新型功能材料，它是由稀土金属与3d过渡族金属形成的金属间化合物为基体的永磁材料。稀土永磁材料的剩磁Br、矫顽力Hc和最大磁能积(BH)max一般都很高，使其已在微波通信技术、音像技术、电机工程、仪表技术、计算机技术、自动化技术、交通运输、石化工程、磁化技术、磁分离技术、生物工程及磁医疗与健身器械等领域得到了广泛的应用。

2:17型SmCo永磁材料是第二代稀土永磁材料，具有卓越的温度稳定性、时间稳定性、耐腐蚀性以及优良的磁性能，其最大磁能积可达254KJ/m3(32MGOe)，最高使用温度可达550℃，这是其他永磁材料无法比拟的。但目前市场上2:17型SmCo材料性能较低，最大磁能积200～223KJ/m3(25～28MGOe)，如能进一步提高其最大磁能积，就可以扩大其适用范围，更好的发挥其高温应用的特点，在我国航空、航天、航海等领域得到更好的应用。

发明内容

为了提高SmCo永磁材料的最大磁能积等磁性参数，本发明提供了一种利用磁场热处理提高SmCo永磁材料的方法；这种方法可以用于2:17型SmCo永磁材料的制备，同样可以适用于1:5型SmCo永磁材料的制备。

该方法的主要技术手段如下：使SmCo永磁材料在原有热处理工艺过程的基础上，增加水平、垂直或任意角度稳恒磁场环境，改善热处理工艺来提高其磁性能和温度稳定性。

本发明所针对的SmCo永磁材料采用的原料为钐(Sm)、钴(Co)、铜(Cu)、铁(Fe)、锆(Zr)金属，合金成分可表达为Sm(Co_l-u-v-wCu_uFe_vZr_w)_z；式中，z＝6.5～8.5，u＝0.05～0.20，v＝0.08～0.30，w＝0.01～0.15。

在对永磁材料进行时效处理时采用如下几种方式之一进行：

(1)在一级时效(790～850℃)时加稳恒磁场环境；

(2)在二级时效(390～450℃)时加稳恒磁场环境；

(3)在多级时效(290～850℃)的各级时效均加稳恒磁场环境；或

(4)在多级时效后，再在进行磁场热处理(390～850℃)时加稳恒磁场环境；

其中，磁场环境的磁场大小为0.5～5T。

在优选的实施方式中，上述制造方法包括如下工艺步骤：

(1)原料的表面处理：把准备好的原料用机械方法将表面氧化层去除；

(2)冶炼：把钐(Sm)、钴(Co)、铜(Cu)、铁(Fe)、锆(zr)以设定好的比例混合放入真空感应炉冶炼；或者先把铜(Cu)、锆(Zr)先制成Cu-zr中间合金，再与金属材料钐(Sm)、钴(Co)、铁(Fe)以设定好的比例用真空感应炉冶炼；

合金的冶炼是在真空感应炉中进行；先真空熔炼达1320℃～1330℃后再在氩气保护下熔炼；反复熔炼3～5遍，熔清后静定一定时间；

(3)制粉：将大块铸锭破碎成一定尺寸的粉末体，包括粗破碎和磨粉两个工艺过程：先进行粗破碎，合金铸锭粗破碎后过40目筛(0.45mm的网孔)，然后以汽油为介质进行滚动球磨，球磨至粉末粒度为4～8μm后取出，将汽油在空气中挥发掉；

(4)模压成型：制成的粉末在磁场中压成一定的形状(例如因柱型或方块等)，压强3T/cm2，模压时所加磁场H＞15000奥斯特；磁场取向与成型方法采用如下四种方法之一：

平行钢模压、垂直钢模压、平行钢模压+等静压、或垂直钢模压+等静压；

(5)烧结、固溶：在氩气中进行，在常温下将温度升到1170℃～1210℃，保温1～3小时；烧结结束后再降温至设定的固溶温度1130℃～1190℃，保温1～3小时，进行固溶处理，最后风冷至室温：

(6)时效处理：经过790～850℃，保温3～12h一级段时效处理后以O．3～1．5℃／min的冷却速度冷却至390～450。C，进行二级时效，保温2～10小时；在对永磁材料进行时效处理时采用如下方式之一进行：

(a)在一级时效(790～850℃)时加稳恒磁场环境；

(b)在二级时效(390～450℃)时加稳恒磁场环境；

(c)在多级时效(290～850℃)时持续加稳恒磁场环境；或