一種釤鈷永磁材料的制作方法
【專利摘要】本發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，以質量百分比計，釤鈷合金粉體總質量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，其中釤和鈷的添加量滿足m（釤）=m（鈷）（1-y）,0.56≤y≤0.8。本發明永磁材料，磁性能強，磁場穩定，強度大，具有高矯頑力的特性，能有效滿足航空航天等高新【技術領域】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]

【技術領域】
[0002]本發明涉及一種具有超高矯頑力穩定性好強永磁材料，特別是一種釤鈷永磁材料。

【背景技術】
[0003]在諸多高新【技術領域】，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，憑其高溫穩定性、強的耐蝕性和高能量供給等優異的綜合性能被廣泛的應用于汽車、交通運輸、計算機技術、雷達、衛星通信和航空航天技術中。釤鈷永磁材料中含有大量的稀土元素釤(Sm)和重要的戰略元素鈷(Co)。科研工作者通過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，商業上應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，而對于一些特殊應用的磁體，如耐高溫釤鈷磁體和低溫度系數釤鈷磁體的矯頑力更高，通常在30k0e以上。基于目前充磁設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，很難充磁到飽和，這制約釤鈷磁體的應用領域。通常來講，材料的矯頑力越高，表明它的抗退磁能力越強，穩定性越好，使用溫度也可以較高，但我國部分稀土永磁材料和電機生產廠家，常將高室溫矯頑力和高使用溫度混為一談，實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定性。因此，有必要研究一種高剩磁、低矯頑力溫度系數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，現有技術的稀土永磁材料如行業內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800°C以上，最高可應用于400?500°C的場合，溫度系數小，磁性能穩定可靠，因此，在快速發展的信息產業等高新【技術領域】內，釤鈷永磁材料的應用范圍仍在不斷擴大。
[0005]矯頑力(He)是永磁材料的關鍵技術指標之一，表示磁體保持磁性的能力。但目前現有技術的稀土永磁材料如2:17型釤鈷永磁材料的室溫內稟矯頑力一般為20K0e，其抵抗外部反向磁場或其它退磁效應的能力仍有待進一步的提高，限制了釤鈷稀土永磁體的應用范圍以及在高精尖領域的應用成本。
[0006]


【發明內容】

[0007]為解決上述問題，本發明公開了一種釤鈷永磁材料，有效地改善了現有釤鈷永磁材料在矯頑力、永磁材料在高低溫度激變、磁體強度等方面的應用難題，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、微電子等不同領域的應用要求，擴大了材料的應用范圍，降低應用成本。
[0008]本發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，以質量百分比計，釤鈷合金粉體總質量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，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]作為一種優選，重稀土元素還包括镥，并且镥的添加質量為欽的質量的1_10%。
[0011]作為一種優選，釤鈷合金粉體為通過以下方法制得的超細粉體材料，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PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進行超聲波同步混合；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，在真空管式爐內干燥恒壓CO環境下進行還原熱處理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終止后,再以去離子水反復清洗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，再經稀釋標定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經低壓持續沸騰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、鈷離子水合形態水合結構的影響。
[0012]本發明所要解決的另一技術問題是，提供本發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爐中進行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續保溫精煉5min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優選為水冷銅模。
[0015](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環境下經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)經去離子多次水淋洗后)再進行氫破碎和球磨(惰性氣體保護下球磨，采用剛玉球磨機)，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壓強下進行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0017](5)燒結與固溶:在燒結爐內，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護下進行不平衡燒結，整個燒結分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預燒結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(即合金料中固態金屬與液態金屬共存并且發生高效轉換的平衡狀態)燒結120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態金屬料兩相平衡溫度為起點，根據需要選擇90-100min范圍內合適時段逐漸降溫至600-800°C，然后風冷至室溫，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，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度和其他有價值的性質，同時綜合利用欽是已知順磁性最強的物質的特性，改善磁體的磁化性能，磁體磁場強度高，磁性能穩定，高溫低溫性能強，耐腐蝕耐候能力強，從而實現高性能稀土永磁材料的制備。
[0020]與現有技術相比，本發明具有以下顯著優點和有益效果:與常規配方相比，本發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構，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的能力；本發明中鋯的含量為2?4%，較常規配方中的含量I?3%高，鋯可以促進片狀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稟矯頑力Hcj達到27?29K0e，比傳統配方的20K0e左右的矯頑力高出許多，有效滿足了高新【技術領域】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為本發明實施例1-4的產品性能參數表。
[0023]

【具體實施方式】
[0024]下面結合【具體實施方式】，進一步闡明本發明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0025]本發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，以質量百分比計，釤鈷合金粉體總質量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，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]作為一種優選，重稀土元素還包括镥，并且镥的添加質量為欽的質量的1_10%。
[0028]作為一種優選，釤鈷合金粉體為通過以下方法制得的超細粉體材料，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PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進行超聲波同步混合；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，在真空管式爐內干燥恒壓CO環境下進行還原熱處理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終止后,再以去離子水反復清洗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，再經稀釋標定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經低壓持續沸騰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、鈷離子水合形態水合結構的影響。
[0029]本發明所要解決的另一技術問題是，提供本發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爐中進行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續保溫精煉5min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優選為水冷銅模。
[0032](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環境下經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)經去離子多次水淋洗后)再進行氫破碎和球磨(惰性氣體保護下球磨，采用剛玉球磨機)，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壓強下進行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0034](5)燒結與固溶:在燒結爐內，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護下進行不平衡燒結，整個燒結分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預燒結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(即合金料中固態金屬與液態金屬共存并且發生高效轉換的平衡狀態)燒結120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態金屬料兩相平衡溫度為起點，根據需要選擇90-100min范圍內合適時段逐漸降溫至600-800°C，然后風冷至室溫，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，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度和其他有價值的性質，同時綜合利用欽是已知順磁性最強的物質的特性，改善磁體的磁化性能，磁體磁場強度高，磁性能穩定，高溫低溫性能強，耐腐蝕耐候能力強，從而實現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1663° C，沸點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度，從而提高對環境條件的抗性，使用安全性更好。
[0037]實施例1
本實施例，以質量百分比計，釤鈷合金粉體總質量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，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、鈷離子質量計量)，硝酸根濃度控制在4.5mol/L,然后經PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進行超聲波同步混合；2)將上述混合溶液于0.6atm (標準大氣壓)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，在真空管式爐內干燥恒壓CO環境下進行還原熱處理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終止后，再以去離子水反復清洗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，再經稀釋標定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經低壓(0.8atm)持續沸騰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、鈷離子水合形態水合結構的影響。
[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爐中進行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續保溫精煉30-50min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優選為水冷銅模。
[0041](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環境下經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)經去離子多次水淋洗后)再進行氫破碎和球磨(惰性氣體保護下球磨，采用剛玉球磨機)，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壓強下進行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0043](5)燒結與固溶:在燒結爐內，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護下進行不平衡燒結，整個燒結分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預燒結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(即合金料中固態金屬與液態金屬共存并且發生高效轉換的平衡狀態，動態固相含量為25-30%并且固相結晶均勻無板塊化)燒結120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態金屬料兩相平衡溫度為起點，根據需要選擇90-100min范圍內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，保溫后風冷至室溫，得到釤鈷磁體。
[0045]實施例2
本實施例，以質量百分比計，釤鈷合金粉體總質量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，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、鈷離子質量計量)，硝酸根濃度控制在3mol/L，然后經PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進行超聲波同步混合；2)將上述混合溶液于0.Satm (標準大氣壓)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，在真空管式爐內干燥恒壓CO環境下進行還原熱處理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終止后，再以去離子水反復清洗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，再經稀釋標定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經低壓(0.8atm)持續沸騰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、鈷離子水合形態水合結構的影響。
[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爐中進行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續保溫精煉30-50min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優選為水冷銅模。
[0049](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環境下經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)經去離子多次水淋洗后)再進行氫破碎和球磨(惰性氣體保護下球磨，采用剛玉球磨機)，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壓強下進行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0051](5)燒結與固溶:在燒結爐內，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護下進行不平衡燒結，整個燒結分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預燒結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(即合金料中固態金屬與液態金屬共存并且發生高效轉換的平衡狀態，動態固相含量為25-30%并且固相結晶均勻無板塊化)燒結120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態金屬料兩相平衡溫度為起點，根據需要選擇90-100min范圍內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，保溫后風冷至室溫，得到釤鈷磁體。
[0053]實施例3
本實施例，以質量百分比計，釤鈷合金粉體總質量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，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、鈷離子質量計量)，硝酸根濃度控制在1.2mol/L,然后經PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進行超聲波同步混合；2)將上述混合溶液于0.7atm (標準大氣壓)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，在真空管式爐內干燥恒壓CO環境下進行還原熱處理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終止后，再以去離子水反復清洗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，再經稀釋標定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經低壓(0.8atm)持續沸騰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、鈷離子水合形態水合結構的影響。
[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爐中進行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續保溫精煉30-50min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優選為水冷銅模。
[0057](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環境下經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)經去離子多次水淋洗后)再進行氫破碎和球磨(惰性氣體保護下球磨，采用剛玉球磨機)，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壓強下進行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0059](5)燒結與固溶:在燒結爐內，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護下進行不平衡燒結，整個燒結分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預燒結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(即合金料中固態金屬與液態金屬共存并且發生高效轉換的平衡狀態，動態固相含量為25-30%并且固相結晶均勻無板塊化)燒結120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態金屬料兩相平衡溫度為起點，根據需要選擇90-100min范圍內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，保溫后風冷至室溫，得到釤鈷磁體。
[0061]實施例4
本實施例，以質量百分比計，釤鈷合金粉體總質量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，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、鈷離子質量計量)，硝酸根濃度控制在3mol/L，然后經PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進行超聲波同步混合；2)將上述混合溶液于0.Satm (標準大氣壓)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，在真空管式爐內干燥恒壓CO環境下進行還原熱處理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終止后，再以去離子水反復清洗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，再經稀釋標定酸堿度PH=S得到。其中去離子水經低壓(0.8atm)持續沸騰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、鈷離子水合形態水合結構的影響。
[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爐中進行熔煉，熔煉完成后在1430?1450°C溫度下繼續保溫精煉30-50min，然后澆入模具中得到合金坯料，模具一般優選為水冷銅模。
[0065](3)磁粉制備:將合金坯料在惰性環境下經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)經去離子多次水淋洗后)再進行氫破碎和球磨(惰性氣體保護下球磨，采用剛玉球磨機)，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壓強下進行冷等靜壓，得到釤鈷毛坯。
[0067](5)燒結與固溶:在燒結爐內，將釤鈷毛坯在惰性氣體氬氣的保護下進行不平衡燒結，整個燒結分為三個時段，第一時段為1050?1180°C預燒結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(即合金料中固態金屬與液態金屬共存并且發生高效轉換的平衡狀態，動態固相含量為25-30%并且固相結晶均勻無板塊化)燒結120?180Min，第三時段為溫漸變階段90?lOOMin，此階段以第二時段末態金屬料兩相平衡溫度為起點，根據需要選擇90-100min范圍內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，保溫后風冷至室溫，得到釤鈷磁體。
[0069]如圖1所示為實施例1-4的產品性能參數。
[0070]與現有技術相比，本發明具有以下顯著優點和有益效果:與常規配方相比，本發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構，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的能力；本發明中鋯的含量為2?4%，較常規配方中的含量I?3%高，鋯可以促進片狀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稟矯頑力Hcj達到27?29K0e，比傳統配方的20K0e左右的矯頑力高出許多，有效滿足了高新【技術領域】對稀土永磁材料高矯頑力的要求。同時實驗測試表面本發明永磁體在零下50度至200度環境下均具有良好的使用穩定性，滿足航空航天探測等的應用。
[0071]本處實施例對本發明要求保護的技術范圍中點值未窮盡之處，同樣都在本發明要求保護的范圍內。
[0072]本發明方案所公開的技術手段不僅限于上述技術手段所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。以上所述是本發明的【具體實施方式】，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
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，以質量百分比計，衫鈷合金粉體總質量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,其中衫和鈷的添加量滿足m (衫)=m (鈷)(1-y) ,0.56 ^ y ^ 0.8ο
2.根據權利要求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.根據權利要求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，并且镥的添加質量為欽的質量的1-10%。
4.根據權利要求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PH=8的氨水滴定溶液酸堿度至PH=7，滴定時溶液進行超聲波同步混合；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，在真空管式爐內干燥恒壓CO環境下進行還原熱處理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終止后，再以去離子水反復清洗3-5次，真空干燥后得到釤鈷合金粉體。
5.根據權利要求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，再經稀釋標定酸堿度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 優先權日:2014年10月11日
【發明者】潘道良, 蘇廣春, 關井和, 胡劍 申請人:寧波科星材料科技有限公司