本發明涉及一種粉末冶金材料加工技術，具體說，涉及一種高錳含量鋁錳合金靶材的制造方法。

背景技術：

燒結釹鐵硼(NdFeB)永磁材料的表面防護是磁體生產的重要技術環節。目前國內常見的工業規模的表面防護處理方法采用電鍍和化學鍍，該方法存在膜層附著力低、污染環境等諸多問題。

真空鍍膜技術作為一種環境友好表面處理工藝，鍍膜過程無原料外溢，無污染物排放，生產現場清潔，防護膜層附著力比電鍍膜大5-10倍，在NdFeB永磁材料的表面防護領域顯示出極大的發展潛力，產業應用前景好。

從成本及耐蝕性能考慮，目前市場上比較認可鋁錳合金耐蝕鍍層。鋁錳合金靶材作為真空鍍膜沉積NdFeB磁體表面防護涂層的鍍膜源，其純度、相對密度、晶粒尺寸大小及分布均勻性影響著濺射環境、膜層沉積速率、膜層厚度及均勻性，進而影響著NdFeB磁體的性能。高純度、高密度、高均勻性(組織及組分)鋁錳合金靶材的制備是NdFeB磁體呈現優質耐蝕性能的重要保證。

對于高錳含量鋁錳合金而言，隨著Mn含量的增加，Al-Mn金屬間化合物相逐漸增多，導致合金脆性較高，內應力大，常規熔鑄工藝合金鑄錠冷卻過程中易出現裂紋，甚至開裂，靶材制作困難，成品率低。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題是提供一種高錳含量鋁錳合金靶材的制造方法，制取的靶材外觀平整，表面光滑無麻點，無裂紋和隱裂等宏觀缺陷；相對密度高，組織內部無孔隙，成分分布均勻。

技術方案如下：

一種高錳含量鋁錳合金靶材的制造方法，包括：

制取粉料，粉料化學組分的質量百分比為：鋁50～75％，錳25～50％；

稱取成型粉料裝入模具中，放入熱壓燒結爐經熱壓燒結得到鋁錳合金靶材坯料；

機加工獲得靶材產品。

進一步：粉料采用鋁錳合金粉料或者金屬鋁粉與錳粉的混合物。

進一步：粉料粒度小于50μm。

進一步：將粉料裝入模具中，熱壓燒結前進行預壓緊，壓緊壓力0.1～5MPa。

進一步：熱壓燒結過程中，當熱壓爐內真空度高于1×10^-2Pa時開始升溫，溫度升到350～400℃時保溫0.5～1h；繼續升溫至600～900℃，增加壓力至15～30MPa，保溫保壓1～4小時。

進一步：對鋁錳合金靶材坯料進行表面磨拋及外形加工處理獲得靶材產品。

與現有技術相比，本發明技術效果包括：采用熱壓燒結制造鋁錳合金靶材，制造的靶材外觀平整，表面光滑無麻點，無裂紋和隱裂等宏觀缺陷；相對密度高，組織內部無孔隙；晶粒尺寸小，大小均一；成分分布均勻。采用本發明方法制造靶材成品率高，易于規模化生產。

1、可以解決由于Mn元素含量增加引起的合金脆性較高，鑄錠冷卻過程容易開裂導致靶材制作困難、成品率低的問題。所制造靶材外觀質量好，無裂紋和隱裂等宏觀缺陷。同時熱壓燒結工藝可以實現成型和燒結同步進行，在燒結過程中，外部施加壓力始終存在，有利于加速成型粉料流動和塑性變形，提升靶材組織致密性。所制造靶材相對密度高，組織內部無孔隙，晶粒尺寸細小均一。

2、本發明采用熱壓燒結工藝可以有效避免熔鑄工藝中鑄錠產生的縮孔，靶材坯料切削量少，原料利用率高；制備過程無雜質元素的引入，靶材純度高。靶材成分配比可以在較大的成分范圍內調控，制作不同成分配比及規格型號的鋁錳合金靶材，所制造的鋁錳靶材成分分布均勻，無偏析，批次一致性好，適合規模化生產。

3、從成本及耐蝕性能考慮，目前市場上比較認可鋁錳合金耐蝕鍍層。作為鍍膜源，鋁錳合金靶材的質量影響著鍍膜環境及鍍層質量，進而影響著NdFeB磁體的耐蝕性能。制作高質量靶材關鍵在于提高靶材相對密度。靶材相對密度的提高可以極大地減少靶材組織內部的殘留氣孔，氣孔率的減少甚至消除能夠極大地提高成膜速率，降低工業化生產成本。

4、經濟效益顯著，應用廣泛。

我國NdFeB磁體每年的產量超過10萬噸。北方稀土NdFeB磁體年產量約為1.5萬噸，鍍膜費用按0.08元人民幣/cm2計算(每克NdFeB磁體按0.15-0.2cm2計)，產值達2億元/年左右，經濟效益顯著。

本發明采用環境有好的真空鍍膜技術在NdFeB表面制備防護膜層，相對于電鍍和化學鍍而言，鍍膜過程無原料外溢，無污染物排放，生產現場清潔，防護膜層附著力比電鍍膜大5-10倍。項目研發對發展具有自主知識產權的NdFeB防護技術，提高永磁材料產品檔次，加強產品國際市場競爭力，發揮稀土大國的資源優勢，提升企業技術含量具有重要現實意義。

附圖說明

圖1是本發明實施例1中制作的鋁錳靶材微觀組織圖；

圖2是本發明實施例2中制作的鋁錳靶材微觀組織圖。

具體實施方式

下面參考示例實施方式，對本發明技術方案作詳細描述。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發明更全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。

高錳含量鋁錳合金靶材的制造方法，具體包括以下步驟：

步驟1：制取粉料；粉料化學組分的質量百分比為：鋁50～75％，錳25～50％；

粉料可以是鋁錳合金粉料，也可以是金屬鋁粉和錳粉的機械混合物。粉料粒度小于50μm。

步驟2：熱壓燒結；稱取成型粉料裝入模具中，放入熱壓燒結爐經熱壓燒結得到鋁錳合金靶材坯料；

將成型粉料裝入模具中，熱壓燒結前進行預壓緊，壓緊壓力0.1～5MPa。

當熱壓爐內真空度高于1×10^-2Pa時，開始升溫，溫度升到350～400℃時保溫0.5～1h；繼續升溫至600～900℃，增加壓力至15～30MPa，保溫保壓1～4小時。

步驟3：機加工獲得靶材產品。

對鋁錳合金靶材坯料進行表面磨拋及外形加工處理獲得靶材產品。

實施例1：

一種高錳含量鋁錳合金靶材制造方法，具體包括以下步驟：

(1)制取粉料：準備質量百分比為75％Al、25％Mn的鋁錳合金粉料，粉料平均粒度為50μm。

(2)熱壓燒結；

定量稱取鋁錳合金成型粉料裝入模具中，放入熱壓燒結爐將熱壓爐的上、下壓頭對準模具上、下壓頭進行預壓緊，壓緊壓力0.1MPa。關閉爐門開始抽真空，當熱壓爐內真空度高于1×10^-2Pa時，開始升溫，溫度升到400℃時保溫0.5h；繼續升溫至700℃，增加壓力至25MPa，保溫保壓1.5小時。隨爐冷卻得到鋁錳合金靶材坯料。

(3)機加工。

對鋁錳合金靶材坯料進行表面磨拋及外形加工處理獲得靶材產品。

如圖1所示，是本發明實施例1中制作的鋁錳靶材微觀組織圖。圖中A標記區域為純鋁相，B為低錳合金相，C為高錳合金相。

經上述工藝獲得的鋁錳合金靶材外觀質量好，無裂紋和隱裂等宏觀缺陷。相對密度達98.5％。

實施例2：

一種高錳含量鋁錳合金靶材制造方法，具體包括以下步驟：

(1)成型粉料；

準備質量百分比為53％Al、47％Mn的鋁錳合金粉料，粉料平均粒度為30μm。

(2)熱壓燒結；

定量稱取鋁錳合金成型粉料裝入模具中，放入熱壓燒結爐將熱壓爐的上、下壓頭對準模具上、下壓頭進行預壓緊，壓緊壓力2.0MPa。關閉爐門開始抽真空，當熱壓爐內真空度高于1×10^-2Pa時，開始升溫，溫度升到380℃時保溫1h；繼續升溫至900℃，增加壓力至30MPa，保溫保壓1小時。隨爐冷卻得到鋁錳合金靶材坯料；

(3)機加工。

對鋁錳合金靶材坯料進行表面磨拋及外形加工處理獲得靶材產品。經上述工藝獲得的鋁錳合金靶材外觀質量好，無裂紋和隱裂等宏觀缺陷。相對密度達99.3％。

如圖2所示，是本發明實施例2中制作的鋁錳靶材微觀組織圖。圖中B為低錳合金相，C為高錳合金相，高錳合金相彌散分布于低錳合金相基體中。

實施例3：

一種高錳含量鋁錳合金靶材制造方法，具體包括以下步驟：

(1)成型粉料；

準備高純金屬鋁粉和錳粉，粉料平均粒度為10μm。按66％Al、34％Mn質量百分比制備鋁錳混合粉料。

(2)熱壓燒結；

定量稱取鋁錳混合粉料裝入模具中，放入熱壓燒結爐將熱壓爐的上、下壓頭對準模具上、下壓頭進行預壓緊，壓緊壓力3.0MPa。關閉爐門開始抽真空，當熱壓爐內真空度高于1×10^-2Pa時，開始升溫，溫度升到350℃時保溫1h；繼續升溫至600℃，增加壓力至20MPa，保溫保壓3小時。隨爐冷卻得到鋁錳合金靶材坯料。

(3)機加工。

對鋁錳合金靶材坯料進行表面磨拋及外形加工處理獲得靶材產品。經上述工藝獲得的鋁錳合金靶材外觀質量好，無裂紋和隱裂等宏觀缺陷，相對密度達94.8％。

實施例4：

一種高錳含量鋁錳合金靶材制造方法，具體包括以下步驟：

(1)制取粉料；

準備高純金屬鋁粉和錳粉，粉料平均粒度為20μm。按50％Al—50％Mn質量百分比制備鋁錳混合粉料。

(2)熱壓燒結；

定量稱取鋁錳混合粉料裝入模具中，放入熱壓燒結爐將熱壓爐的上、下壓頭對準模具上、下壓頭進行預壓緊，壓緊壓力5.0MPa。關閉爐門開始抽真空，當熱壓爐內真空度高于1×10^-2Pa時，開始升溫，溫度升到350℃時保溫1h；繼續升溫至630℃，增加壓力至15MPa，保溫保壓4小時。隨爐冷卻得到鋁錳合金靶材坯料。

(3)機加工。

對鋁錳合金靶材坯料進行表面磨拋及外形加工處理獲得靶材產品。經上述工藝獲得的鋁錳合金靶材外觀質量好，無裂紋和隱裂等宏觀缺陷，相對密度達95.4％。

本發明所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由于本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限于任何前述的細節，而應在隨附權利要求所限定的精神和范圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內的全部變化和改型都應為隨附權利要求所涵蓋。