一種製備各向異性RCo的製作方法
2023-06-26 21:54:21 1
專利名稱：一種製備各向異性RCo的製作方法
技術領域：
本發明涉及磁性材料製備領域。
自1967以來，第一代稀土永磁材料SmCo5由於具有高的各向異性場、高的居裡溫度、寬的應用溫度範圍一直受到廣大科學技術工作者的極大關注。為了提高其磁能積，我們可以用一定的工藝使合金中晶粒的易磁化軸沿某一方向一致排列，得到剩磁比在0.95以上的各向異性磁體。至今為止，實現易磁化軸取向排列的工藝有定向凝固工藝(文獻1，劉新才，定向凝固稀土鈷永磁材料的研究，西北工業大學博士論文，1989.6)、磁場凝固工藝(文獻2，B.A.Legrandet al.，Orientation by solidification in a magnetic fieldA new process totexture SmCo compounds used as permanent magnets，J.Magn.Magn.Mater.，173(1997)20-28)、粉末冶金工藝(文獻3，周壽增，稀土永磁材料及其應用，冶金工業出版社，1995)和單輥快淬工藝(文獻4，閻阿儒，沈保根，用快淬的方法製備各向異性Sm-Co系列永磁材料，中國專利申請號99107266.9，1999)。四種工藝比較而言，單輥快淬法具有其它工藝不可比擬的優點，它生產過程簡單，成本費低，操作方便安全，有利於實現生產的自動化和連續化。目前，它已被用於製備SmCo系列合金。然而，在精密儀器儀表、微波器件等對磁感溫度係數要求很高的領域，SmCo系列合金並不適用。另外，該工藝還存在以下不足(1)較長時間(3-46小時)的真空熱處理使快淬薄帶表面Sm揮發，不利於薄帶性能的重複性和一致性；(2)快淬薄帶的擇優取向度不高，低於燒結磁體，剩磁比僅為0.80-0.90。
本發明的目的在於克服已有技術的缺點和不足，通過在SmCo5合金中加入重稀土元素Gd、Dy或Er，達到簡化工藝、增強合金擇優取向度的目的。其中主要工藝環節僅包括母合金熔煉和制帶，省略了真空熱處理過程，簡化了快淬工藝，降低了生產成本，有助於提高薄帶性能的重複性和一致性。快淬所採用的輥速較低，操作方便安全，有利於永磁薄帶的批量生產。所獲得的快淬薄帶取向度好，剩磁比與燒結磁體相當，磁感溫度係數低於同成分的燒結磁體。
本發明的目的是通過以下步驟實現的1.配料將純度大於99％的金屬按Sm1-xRxCo5(R＝Gd、Dy或Er)(0＜x≤0.5)的配比配製好後放於電弧爐內，抽真空至10-2Pa以上，然後通入0.1×105～1.0×105Pa的氬氣，在氬氣保護下反覆熔煉3-4次以得到成分均勻的合金鑄錠；2.制帶將尺寸小於石英管1內徑的粗破碎的合金鑄錠放入底部帶有小孔的石英管內，置於甩帶機內，將甩帶機腔體抽真空至10-2Pa，然後通入0.5×105～1.0×105Pa的氬氣保護，感應加熱熔化石英管內合金，在噴射壓力作用下，熔溶合金噴至旋轉的Cu輥4上，即可得到Sm1-xRxCo5永磁薄帶3，Cu輥的線速度控制在5～8m/s範圍內，石英管下端與Cu輥面距離為1cm(見
圖1)，石英管下端噴口直徑為0.5～1.0mm，噴射氣壓差為0.06×105～1.0×105Pa，高頻感應線圈2的加熱電壓為3.0～4.0kV。
用本發明獲得的薄帶通過粘結法和熱壓法即可製成低溫度係數的永磁體a.粘結法利用環氧樹脂或塑料或軟金屬作粘結劑，將薄帶碎片或粉粘結在一起，在磁場中固化數小時，可製成低溫度係數的各向異性磁體。
b.熱壓法在500～800℃範圍內，將快淬薄帶的碎片或粉加壓成型為相對密度高的各向異性或各向同性的大塊低溫度係數磁體。
本發明通過在SmCo5中加入重稀土元素Gd、Dy或Er，其主要工藝環節僅包括母合金熔煉和制帶，省略了真空熱處理過程，簡化了快淬工藝，降低了生產成本，有助於提高薄帶性能的重複性和一致性。快淬所採用的輥速較低，操作方便安全，有利於永磁薄帶的批量生產。所獲得的快淬薄帶取向度好，剩磁比與燒結磁體相當，磁感溫度係數低於同成分的燒結磁體。
下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明圖1為本發明的單輥快淬法甩帶示意圖，圖2為Vs＝5m/s Sm1-xGdxCo5(x＝0，0.2，0.5)薄帶的退磁曲線，圖3為Vs＝6m/s SmCo5，Sm0.6R0.4Co5(R＝Gd，Er，Dy)薄帶表面的X-射線衍射譜，圖4為Vs＝8m/s Sm1-xDyxCo5(x＝0，0.3，0.5)薄帶剩磁隨溫度變化規律。
實施例1製作Sm0.8Gd0.2Co5將純度為99％的稀土元素Sm，Gd和Co按1.15∶5(Sm和Gd按4∶1)配製好後放入電弧爐內熔煉製成母合金，將母合金放入石英管置於甩帶機內，按以下條件製成薄帶輥速為5m/s；石英管噴口直徑為0.6mm；噴射氣壓差為0.6×105Pa；高頻線圈加熱電壓為3.2kV。用最大外場為50kOe的超導量子磁強計(SQUID)測量薄帶的退磁曲線，磁場平行於薄帶的長度方向。測試結果見圖2，顯示出重稀土Gd部分取代Sm有利於樣品晶粒易磁化方向(C軸)沿帶長方向擇優取向，導致薄帶的剩磁比和退磁曲線的方型度隨重稀土含量的增加而增加。
實施例2製作Sm0.6Er0.4Co5將純度為99％的稀土元素Sm，Er和Co按1.15∶5(Sm和Er按3∶2)配製好後放入電弧爐內熔煉製成母合金，將母合金放入石英管置於甩帶機內，按以下條件製成薄帶輥速為6m/s；石英管噴口直徑為0.6mm；噴射氣壓差為0.6×105Pa；高頻線圈加熱電壓為3.2kV。用最大外場為50kOe的超導量子磁強計(SQUID)測量薄帶的退磁曲線，磁場平行於薄帶的長度方向；用X-射線衍射儀測定薄帶晶體的取向。測試結果見圖3，顯示出重稀土Er部分取代Sm有利於樣品晶粒易磁化方向(C軸)沿帶長方向擇優取向。
實施例3製作Sm0.5Dy0.5Co5將純度為99％的稀土元素Sm，Dy和Co按1.15∶5(Sm和Dy按1∶1)的比例配製好後放入電弧爐內熔煉製成母合金，把破碎的母合金放入石英管，後置於甩帶機內，按以下條件製成薄帶輥速8m/s；石英管噴口直徑1mm；噴射氣壓差1個大氣壓；高頻線圈加熱電壓為3.5kV。用最大外場為8kOe的VSM測量薄帶不同溫度下的退磁曲線，磁場平行於薄帶的長度方向，用20kOe的外場沿薄帶長度方向對薄帶預磁化；用X-射線衍射儀測定薄帶晶體的取向。測試結果見圖4，顯示Dy的加入增強了薄帶晶粒C軸沿長度方向的擇優取向度，同時SmCo5的剩磁溫度係數隨Dy含量增加而降低。
權利要求
1.一種製備各向異性RCo5系列永磁薄帶的方法，其特徵在於包括以下步驟1)配料將純度大於99％的金屬按Sm1-xRxCo5的配比配製好後放於電弧爐內，其中0＜x≤0.5，R＝Gd、Dy或Er；抽真空至10-2Pa以上，然後通入0.1×105～1.0×105Pa的氬氣，在氬氣保護下反覆熔煉3-4次以得到成分均勻的合金鑄錠；2)制帶將尺寸小於石英管(1)內徑的粗破碎的合金鑄錠放入底部帶有小孔的石英管內，置於甩帶機內，將甩帶機腔體抽真空至10-2Pa，然後通入0.5×105～1.0×105Pa的氬氣保護，感應加熱熔化石英管內合金，在噴射壓力作用下，熔溶合金噴至旋轉的Cu輥(4)上，即可得到Sm1-xRxCo5永磁薄帶(3)；Cu輥的線速度控制在5～8m/s範圍內，石英管下端與Cu輥面距離為1cm，石英管下端噴口直徑為0.5～1.0mm，噴射氣壓差為0.06×105～1.0×105Pa，高頻感應線圈(2)的加熱電壓為3.0～4.0kV。
全文摘要
本發明涉及磁性材料製備領域。本發明採取在SmCo
文檔編號C22C38/00GK1403606SQ0113085
公開日2003年3月19日 申請日期2001年8月28日 優先權日2001年8月28日
發明者張文勇, 沈保根, 閻阿儒, 張紹英 申請人:中國科學院物理研究所