釤鈷合金材料、釤鈷合金粉末及其制備方法及釤鈷基磁體技術

本發明專利技術涉及一種釤鈷合金材料，其化學原子計量式為Sm(Co1?a?b?c?dFeaCubZrcTMd)z，TM為Mn、Cr、V、Ti、Sc、Nb、Ta、Mo、W中的至少一種，其中0≤a≤0.25，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，0＜d≤0.15，6.8≤z≤8.5。本發明專利技術還涉及一種釤鈷合金粉末及其制備方法及釤鈷基磁體。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及永磁材料
，尤其涉及一種高效節能的釤鈷永磁材料、釤鈷合金粉末及其制備方法及釤鈷基磁體。
技術介紹
2:17型釤鈷合金因具有較高的居里溫度、高矯頑力、較低的溫度系數、優異的耐腐蝕性而廣泛應用于航空航天、國防軍工、高溫電機、電子儀表等領域。近年來，隨著手機等高檔通訊設備及自動化儀器儀表等電子產品質量和穩定性要求越來越高，對釤鈷磁體的需求將出現較大的增長。因此，很多國家把釤鈷作為材料領域的重點研究對象之一。稀土永磁合金的氫破機理是利用稀土金屬間化合物吸氫產生晶格膨脹或者晶格轉變而導致合金化合物破碎。氫破作為一種高效節能的制粉方法，已經在釹鐵硼的工業化生產中得到普及，然而，在釤鈷合金的工業化生產中，由于2:17型釤鈷合金嚴苛的吸氫破碎條件，使得氫破工藝一直未能在該材料的工業化生產中得到應用。為此，研究者們針對2:17型釤鈷合金的氫破做了大量研究工作。鋼鐵研究總院的李建奎、鄭留偉等人研究了稀土含量對2:17型釤鈷合金吸氫性能的影響，結果表明提高稀土含量能夠降低釤鈷合金的氫破壓力。但2:17型釤鈷合金受相結構制約，稀土含量變化范圍較窄，通過改變稀土含量的方法難以同時滿足低的氫破壓力以及獲得較優的磁性能。2014年寧波材料技術與工程研究所的李明等人通過提高2:17型釤鈷合金中Fe的含量，在室溫、0.4Mpa的氫壓下實現對2:17型釤鈷合金的吸氫破碎，并成功使用破碎的粉末制作出性能優異的釤鈷磁體。但Fe含量提高使得釤鈷磁體生產條件變的極為敏感，成品率下降，且在目前工業生產中，尚無法穩定制備高鐵含量的釤鈷磁體，該工藝很難在工業生產中得到應用。因此，降低2:17型釤鈷合金的氫破壓力，同時獲得較優磁性能的釤鈷磁體或磁粉，將極大的促進氫破工藝在2:17型釤鈷合金工業化生產中的應用，提高釤鈷合金粉末生產效率，降低生產成本，對釤鈷行業的發展具有極其重大的意義。
技術實現思路
有鑒于此，確有必要提供一種易于應用并且磁性能優異的釤鈷永磁材料、釤鈷合金粉末及其制備方法以及釤鈷基磁體。本專利技術提供一種釤鈷合金材料，其化學原子計量式為Sm(Co1-a-b-c-dFeaCubZrcTMd)z，TM為Mn、Cr、V、Ti、Sc、Nb、Ta、Mo、W中的至少一種，其中0≤a≤0.25，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，0＜d≤0.15，6.8≤z≤8.5。其中，在所述釤鈷合金材料的化學原子計量式中0.05≤a≤0.1，0.1≤d≤0.15，7.2≤z≤7.5。其中，在所述釤鈷合金材料的化學原子計量式中0.1≤a≤0.2，0.05≤d≤0.1，7.2≤z≤7.8。其中，在所述釤鈷合金材料的化學原子計量式中0.2≤a≤0.25，0＜d≤0.05，7.5≤z≤8.0。其中，在所述釤鈷合金材料的化學原子計量式中TM為Mn、Cr中的至少一種。本專利技術還提供一種釤鈷合金粉末，其采用上述釤鈷合金材料經吸氫工藝制成，所述釤鈷合金粉末的粒徑為10微米～200微米。其中，所述釤鈷合金粉末的粒徑為20微米～140微米。本專利技術還提供一種釤鈷合金粉末的制備方法，其包括以下步驟：⑴按照如上述釤鈷合金材料的各元素配比制備釤鈷合金鑄錠；⑵將所述釤鈷合金鑄錠于0.2MPa～0.5MPa的氫壓和常溫下吸氫0.5小時～5小時，然后保溫進行脫氫得到釤鈷合金粉末。其中，步驟⑵中吸氫的氫壓的范圍為0.2MPa～0.3Mpa，吸氫的時間為0.5小時～1小時。本專利技術還提供一種釤鈷基磁體，所述釤鈷基磁體由上述釤鈷合金粉末制成。與現有技術相比較，本專利技術提供的釤鈷合金材料、釤鈷合金粉末及其制備方法具有以下優點：通過引入過渡金屬TM，由于TM元素與Co元素相比具有較低的電負性，因此TM原子與H原子具有更大的電負性差，而較大的電負性差值更有利于主相吸氫；同時TM元素原子半徑較Co元素更大，主相的晶格體積增大，這導致主相的的吸氫量增加；另外，TM元素又會使得釤鈷合金鑄錠中第二相即1:3相增加，而1:3相為易吸氫相，因而，所述釤鈷合金材料吸氫能力較強，能在常溫、較低的氫壓(可低至0.2MPa)下以及較短的吸氫時間(可短至0.5小時)內實現有效吸氫破碎。最后得到的釤鈷合金粉末的粒徑為10微米～200微米。相對于現有的2:17型釤鈷基合金的氫破工藝中需要較高的吸氫溫度、較大的氫壓、較長的吸氫時間，本專利技術中的吸氫工業大大優化，更符合工業化生產的需要，對設備要求低，成本低廉。與現有技術相比較，本專利技術提供的釤鈷基磁體具有以下優點：由于采用的原料釤鈷合金材料中引入了過渡金屬TM，TM元素對合金的吸氫性能提升效果非常顯著，一方面，微量的TM添加不會惡化后續合金的飽和磁化強度，并且微量TM元素的添加會提高合金的飽和磁化強度；另一方面，TM的添加會提高合金的磁晶各向異性場。這兩點共同促使添加TM元素后的釤鈷合金粉末可制備出磁性能優異的磁體。并且，因所添加元素TM含量較少，且TM元素對合金所制備的磁體微觀結構影響較小，因此后續制備磁體的熱處理工藝不需改變即可制得性能優異的磁體。附圖說明圖1為實施例1至實施例3制備得到的釤鈷合金粉末的X射線衍射測試結果。圖2為對比例1制備得到的釤鈷合金粉末的X射線衍射測試結果。圖3為實施例1制備得到的釤鈷合金粉末的掃描電鏡(SEM)照片。圖4為實施例2制備得到的釤鈷合金粉末的SEM照片。圖5為實施例3制備得到的釤鈷合金粉末的SEM照片。具體實施方式以下將對本專利技術提供的釤鈷合金材料、釤鈷合金粉末及其制備方法、釤鈷基磁體作進一步說明。本專利技術提供一種釤鈷合金材料。所述釤鈷合金材料的化學原子計量式為Sm(Co1-a-b-c-dFeaCubZrcTMd)z。TM為過渡金屬Mn、Cr、V、Ti、Sc、Nb、Ta、Mo、W中的至少一種。優選的，TM為Mn、Cr中的至少一種，優化的理由為Mn、Cr這兩種元素在大幅提高吸氫性能的同時，對磁性能及熱處理工藝影響較小。其中0≤a≤0.3，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，0＜d≤0.15，6.0≤z≤8.5。Fe本身能夠提高吸氫性能，當合金所含Fe含量較少時，需要添加較多的Mn，而Mn的添加同樣需要控制范圍，所以針對不同Fe含量的磁體，給出了以下不同TM元素的優選添加范圍。在一優選例中，0.05≤a≤0.1，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，0.1≤d≤0.15，7.2≤z≤7.5。在另一優選例中，0.1≤a≤0.2，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，0.05≤d≤0.1，7.2≤z≤7.8。在另一優選例中，0.2≤a≤0.25，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，0＜d≤0.05，7.5≤z≤8.0。本專利技術還提供一種釤鈷合金粉末的制備方法，其包括以下幾個步驟：S1，按照上述Sm(Co1-a-b-c-dFeaCubZrcTMd)z中各元素配比制備釤鈷合金鑄錠；S2，將所述釤鈷合金鑄錠于0.2MPa～0.5MPa的氫壓和常溫下吸氫0.5小時～5小時，然后保溫進行脫氫得到釤鈷合金粉末。在步驟S2中，氫破工藝的破碎機理有沿晶斷裂和穿晶斷裂兩種方式，該氫破工藝比機械破碎工藝更利于材料取向度的提高，從而提高磁體的剩磁。所述吸氫的氫壓的范圍為0.2MPa～0.3Mpa，吸氫的時間為0.5小時～1小時。本專利技術還提供一種釤鈷合金粉末。所述釤鈷合金粉末本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種釤鈷合金材料，其特征在于，其化學原子計量式為Sm(Co1?a?b?c?dFeaCubZrcTMd)z，TM為Mn、Cr、V、Ti、Sc、Nb、Ta、Mo、W中的至少一種，其中0≤a≤0.25，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，0＜d≤0.15，6.8≤z≤8.5。

【技術特征摘要】
1.一種釤鈷合金材料，其特征在于，其化學原子計量式為Sm(Co1-a-b-c-dFeaCubZrcTMd)z，TM為Mn、Cr、V、Ti、Sc、Nb、Ta、Mo、W中的至少一種，其中0≤a≤0.25，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，0＜d≤0.15，6.8≤z≤8.5。2.如權利要求1所述的釤鈷合金材料，其特征在于，在所述釤鈷合金材料的化學原子計量式中0.05≤a≤0.1，0.1≤d≤0.15，7.2≤z≤7.5。3.如權利要求1所述的釤鈷合金材料，其特征在于，在所述釤鈷合金材料的化學原子計量式中0.1≤a≤0.2，0.05≤d≤0.1，7.2≤z≤7.8。4.如權利要求1所述的釤鈷合金材料，其特征在于，在所述釤鈷合金材料的化學原子計量式中0.2≤a≤0.25，0＜d≤0.05，7.5≤z≤8.0。5.如權利要求1～4任一項所述的釤鈷合金材料，其特征在于，在所述釤鈷合...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王春曉，劉雷，孫穎莉，劉壯，馮艷萍，張鑫，李東，閆阿儒，
申請(專利權)人：中國科學院寧波材料技術與工程研究所，
類型：發明
國別省市：浙江;33