專利名稱：軸射取向2-17型稀土永磁環(huán)及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于永久磁性材料技術領域，此制造方法特別適用于2-17型稀土永磁材料經粉末冶金法制備輻射取向燒結永磁環(huán)。
在本發(fā)明公布之前，發(fā)明人曾研制過輻射取向2-17型稀土永磁環(huán)，但存在著磁環(huán)易裂、磁性能低、磁環(huán)性能不均勻、機械加工性能不良等問題。這有因材料本身特性(2-17型稀土永磁材料存在熱膨脹各向異性)引起的，也有制造工藝引起的，如單方向壓制成型，環(huán)坯受力不均勻；輻射取向磁場弱，磁粉取向不完全；環(huán)坯在燒結過程中收縮不充分，產生內應力等等，都會導致永磁環(huán)出現易開裂、磁性能低，不均勻等問題。
A.E.Paladino等人發(fā)表了SmCo合金粉末經熱壓工藝制造輻射取向永磁環(huán)的報導(文章發(fā)表于IEEE Transon Magn Voll-11，No5，1975，1455～1457)，采用熱壓法制造整體磁環(huán)，又經燒結制得的永磁環(huán)開裂，磁性能為(BH)max＝11～14MGOe。且熱壓法設備復雜，熱壓模具的加工要求高，操作麻煩，生產成本高，然而制得的輻射取向磁環(huán)的磁性并不高。
本發(fā)明的目的是提供一種輻射取向2-17型稀土永磁環(huán)及其制造方法。
本發(fā)明采用粉末冶金法，先將2-17型稀土永磁材料經真空冶煉制得合金---破碎研磨制粉---輻射取向壓制成型---燒結和熱處理而制備輻射取向2-17型稀土永磁環(huán)。
本發(fā)明涉及一種輻射取向整體燒結成型的永磁環(huán)，這種磁環(huán)采用2-17型稀土永磁材料，其合金元素(重量％)為Sm24～27％，Cu4～13％，Fe12～20％，Zr1～3％，余量為Co。在此合金組分中，可添加Gd、Er替代部分Sm，替代量為0～10％，可添加Nb替代部分Zr，替代量為0～2％。
按上述配方稱料，真空冶煉制取稀土永磁合金，經破碎研磨制成粉末，將此粉末置于具有輻射取向的專用模具中壓制成環(huán)坯。
如圖所示，本發(fā)明輻射取向成型的專用模具是由上、下兩組線圈[3]、一個模套[1]和一個模芯[2]及上、下壓管[4][5]組成，模芯[2]垂直位于模具中央，模套[1]位于上下兩組線圈之間且垂直套于模芯[2]的中間部位，上、下壓管[4][5]位于線圈[3]內壁而套于模芯[2]上，由模套[1]、模芯[2]和上、下壓管[4][5]構成一環(huán)形空腔[6]。成型的工藝是將磁性粉末置于環(huán)形空腔[6]內，在兩組相同線圈[3]上施加相同量的脈沖電流或直流電流，產生相同量的磁場強度。因兩組線圈的擺放是磁極性相斥，當對線圈通電時，則兩組線圈均產生出相同強度的磁場，磁場沿模芯---環(huán)形空腔---模套---模芯構成閉合回路。磁場在由模芯和模套組成的環(huán)形空腔內呈徑向輻射方向，故使磁性粉末在模腔[6]內呈輻射方向取向排列，然后由單向油壓機作用于上、下壓管[4] [5]同時受力壓制粉末成型。
成型環(huán)坯在氬氣保護氣氛中進行預燒、燒結和時效熱處理。預熱階段從600℃開始緩慢升溫，至800～850℃保溫30分鐘；之后逐漸升溫；在1160～1230℃分三段燒結2小時，出爐后在空氣中自然冷至室溫，冷卻速度約為每分鐘20℃。燒結后的環(huán)分低、高矯頑力材料分別進行時效處理，低矯頑力材料的時效制度為800～830℃×30′＋700℃×30′＋600℃×2h＋400℃×4～10h，出爐空冷至室溫；高矯頑力材料的時效制度為830℃×10～15h＋700℃×30′＋600℃×2h＋400℃×4～10h，出爐空冷至室溫。
本發(fā)明與現有技術相比，其優(yōu)點是1.輻射取向成型的專用模具雙向擠壓成型，磁路封閉，結構嚴緊。可在單向油壓機上利用上、下壓管實現雙向同時壓制，使磁性粉末受壓均勻、成型性好，環(huán)性能均勻。與熱壓法相比，設備投資少、生產成本低、方法簡單、操作簡便。
2.合金成分和工藝制度，尤其是增加了慢加熱的預熱階段和出爐后空氣自然慢冷卻、使磁環(huán)收縮適當，磁環(huán)不裂，磁性能高，均勻性好，溫度穩(wěn)定性好、機械加工性能優(yōu)良。
依據此發(fā)明制造的2-17型永磁環(huán)，磁性能高、均勻性好，溫度穩(wěn)定性好，已提供航空航天部有關單位使用于慣性導航陀螺、加速度表和其它高精度器件，為我國的航空航天領域提供了關鍵的功能材料。
實施例實例1，用低矯頑力2-17型稀土永磁材料合金成分(重量％)為Sm～25％、Cu～8％、Fe～15％、Zr和Nb～1.5％，余量為Co。經真空冶煉制粉在輻射取向模具中壓制成型---預燒---燒結(燒結制度為1185℃×30′＋1195℃×30′＋1175℃×60′，出爐空冷)---時效處理(時效制度為800℃×30′＋700℃×30′＋600℃×120′＋400℃×6h)。磁環(huán)磁性能為Br＝9～9.2KGs；jHc＝5.5～6.5KOe，(BH)max＝15～21MGOe。磁環(huán)開路剩磁溫度系數αBr≤-0.03％/℃(20-120℃)。
實例2，用高矯頑力2-17型稀土永磁材料合金成分(重量％)為Sm～25％、Cu～8％、Fe～18％、Zr和Nb～2.4％，余量為Co。與實例1相同工藝或型和燒結后，經830℃×11h＋30′＋700℃×30’＋600℃×120’＋400℃×4h，時效處理，出爐空冷至室溫。磁環(huán)磁性能為Br＝8.5～9.1KGs；jHc＝14～25KOe，(BH)max＝14～19MGOe。磁環(huán)開路剩磁溫度系數αBr≤-0.03％/℃(20-120℃)。
實例3，用低溫度系數2-17型稀土永磁材料合金成分(重量％)為Sm～18％、Gd和Er～7％、Cu～6％、Fe～18％、Zr～2.5％，余量為Co。與實例2相同工藝制度制作。磁環(huán)磁性能為Br＝8～9KGs；jHc≥15KOe，(BH)max＝13～18MGOe。磁環(huán)開路剩磁溫度系數αBr≤-0.007％/℃(20-120℃)。
權利要求
1.一種輻射取向2-17型稀土永磁環(huán)，其特征在于永磁材料的合金元素(重量％)為Sm24～27％，Cu4～13％，Fe12～20％，Zr1～3％，余量為Co。
2.根據權利要求1所述的稀土永磁環(huán)，其特征要于可用Gd、Er替代部分Sm，用Nb替代部分Zr，替代量分別為0～10％和0～2％。
3.一種制備權利要求1、2所述的稀土永磁環(huán)的方法，其特征在于真空冶煉制取合金，破碎研磨制粉，輻射取向成型，燒結和熱處理。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于輻射取向成型的專用模具裝置是由上、下兩組線圈[3]、一個模套[1]和模芯[2]及上、下壓管[4][5]組成，模芯[2]垂直位于模具中央，模套[1]位于兩組線圈之間，且垂直套于模芯[2]的中間部位，上、下壓管[4][5]位于線圈[3]內壁而套于模芯[2]上，由模套[1]、模芯[2]和上、下壓管[4][5]構成一環(huán)形空腔[6]。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于燒結和熱處理工藝分預燒、燒結和時效三個階段即從600℃開始緩慢升溫，加熱至800～850℃保溫30分鐘；在1160～1230℃燒結2小時，空冷至室溫；時效制度分低、高矯頑力兩種材料分別進行，低頑力材料的時效制度為800～830℃×30′＋700℃×30′＋600℃×2h＋400℃×4～6h，去爐空冷至室溫；高矯頑力材料的時效制度為830℃×10～15h＋700℃×30′＋600℃×2h＋400℃×4～6h，出爐空冷至室溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輻射取向2-17型稀土永磁環(huán)及其制造方法，屬于永久磁性材料技術領域。以不同類型的2-17型稀土永磁合金配方，采用真空冶煉、破碎研磨制粉、輻射取向成型、燒結和熱處理，制造出低矯頑力、高矯頑力和低溫度系數三種2-17型稀土永磁輻射磁環(huán)。該磁環(huán)性能高，均勻性好，機械加工性能良好。本發(fā)明的輻射取向成型專用模具適用于所有永磁粉末(如鐵氧體、稀土永磁等)制造輻射取向永磁環(huán)(或燒結體或粘接體)的成型壓制。
文檔編號H01F1/053GK1122944SQ94113830
公開日1996年5月22日 申請日期1994年11月11日 優(yōu)先權日1994年11月11日
發(fā)明者韓錦宏 申請人:冶金工業(yè)部包頭稀土研究院