粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金的生產(chǎn)工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種鋁鎳鈷鈦永磁合金燒結(jié)工藝，其特征在于：１）配方（粉末原料重量％）：Ａｌ（鋁）６～８，Ｃｏ（鈷）３６．１～３７．９，Ｃｕ（銅）２．５～５，Ｎｂ（鈮）０．２～１．５，Ｎｉ（鎳）１０～１４，Ｔｉ（鈦）５～８，Ｆｅ（鐵）其余量；２）四級燒結(jié)，然后隨爐冷卻或充入氬氣冷卻至１００℃左右出爐；３）熱處理。用本發(fā)明專利技術(shù)工藝制造的鋁鎳鈷鈦永磁合金的密度可以達到７．３ｇ／ｃｍ↑［３］左右。（*該技術(shù)在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種永磁合金的生產(chǎn)工藝，特別適用于高磁性能粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金的生產(chǎn)工藝。
技術(shù)介紹
由于粉末燒結(jié)工藝制造鋁鎳鈷鈦永磁合金產(chǎn)品，密度比鑄造工藝制造的鋁鎳鈷鈦永磁合金產(chǎn)品要低，(GB/T17951-2000標準給出的粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金二個牌號AlNiCo31/11和AlNiCo33/15的密度均為7.0g/cm3，給出的鑄造鋁鎳鈷鈦永磁合金二個牌號AlNiCo38/11、AlNiCo36/15的密度為7.3g/cm3)，因此國內(nèi)生產(chǎn)的粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金的磁性能，達不到鑄造鋁鎳鈷鈦永磁合金的磁性能指標(具體見表1和表2)。GB/T17951-2000和GB4753-84標準粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金的磁性能表表1 GB/T17951-2000和GB4753-84標準鑄造燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金的磁性能表 表2 由于用鑄造工藝制造的鋁鎳鈷鈦永磁合金產(chǎn)品，精度差、制作小而復雜形狀的產(chǎn)品難度高、表面質(zhì)量差等問題，難以制造體積小、薄、精度高、表面質(zhì)量好的產(chǎn)品。粉末燒結(jié)工藝能制造滿足這方面要求的產(chǎn)品，但磁性能低，如能從合金的化學成份(配方)、燒結(jié)、熱處理等關(guān)鍵工藝上突破，即能制出本身特點又能制出與鑄造工藝相同磁性能的產(chǎn)品。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)需要解決的技術(shù)問題是，生產(chǎn)出Co元素含量介于傳統(tǒng)百分比之外的36～38％之間，且密度能夠達到7.3g/cm3的鋁鎳鈷鈦永磁合金，其磁性能可以達到用鑄造方法制造的鋁鎳鈷鈦永磁合金才能達到的指標。1、配方的創(chuàng)新。鋁鎳鈷鈦永磁合金的配方是產(chǎn)品能否達到高磁性能的首要條件。傳統(tǒng)配方(見表3)GB/T17951-2000標準AlNiCo31/11和AlNiCo33/15的化學成份，由于在Co的重量百分比上考慮了影響Fe的含量，而不使剩磁(Br)過低和本身對矯頑力(Hcb)的影響，確保最大磁能積，確定了表3的合金化學成份百分比(重量)范圍。故使磁性能主要的三個參數(shù)達不到更高的數(shù)值。本專利技術(shù)的配方大膽根據(jù)各金屬元素對合金磁性能作用，作了突破性的更改配方中的Co元素含量介于傳統(tǒng)百分比之間，同時對其它金屬元素作了調(diào)整。具體合金的配方見表3。粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金的配方表3 2、燒結(jié)工藝的改革按表3本工藝配方(可根據(jù)磁性能要求，確定重量百分比數(shù)值)配制金屬粉料(可用單元素粉料，也可用二～四元素金屬合金粉料配制)?；旌暇鶆蚝螅瑝褐瞥尚?，通過燒結(jié)，使壓制成形的產(chǎn)品密度提高和混合的單元素金屬合金化，成為鋁鎳鈷鈦永磁合金。傳統(tǒng)燒結(jié)工藝隨爐升溫至800℃，保溫一定時間；再隨爐升溫至1300℃(以下)，保溫一定時間；再隨爐升溫至1350℃(以下)，保溫數(shù)小時，隨爐冷卻后出爐。得到的粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金的產(chǎn)品密度在7.0g/cm3左右(可見GB/T17951-2000表IV)，比鑄造鋁鎳鈷鈦永磁合金的密度7.3g/cm3低(見GB/T17951-2000表III)。這是制造出的粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金磁性能比鑄造的鋁鎳鈷鈦永磁合金低的另一個直接原因。本專利技術(shù)將傳統(tǒng)三級工藝改進成四級從室溫用1～2小時升至400℃～500℃，保溫0.5～1小時(一級)；再用0.5～1.5小時升溫至700℃～800℃，保溫0.5～1小時(二級)；再用1～3小時升溫至1000～1200℃，保溫0.5～1.5小時(三級)；再用1～3小時升溫至1280～1350℃保溫2～6小時(四級)；然后隨爐冷卻或充入氬氣冷卻至100℃左右出爐。得到的產(chǎn)品密度為7.3g/cm3左右，有效地提高了密度。同時，對提高磁性能起到了積極的作用。上述傳統(tǒng)燒結(jié)工藝和改進后的燒結(jié)工藝，均在抽真空或抽真空后放入氫氣的保護進行。上述燒結(jié)工藝也適用于GB/T17951-2000標準的AlNiCo34/5和AlNiCo26/6牌號的產(chǎn)品。再經(jīng)過傳統(tǒng)的熱處理即可得到本專利技術(shù)的鋁鎳鈷鈦永磁合金產(chǎn)品。鋁鎳鈷鈦永磁合金的熱處理，均在非真空狀態(tài)下進行。由使合金成為單一的α相的高溫固溶；α相分解為α1+α2相，避免有害磁性能γ相出現(xiàn)及調(diào)節(jié)Br和Hcb參數(shù)的控速冷卻；使磁矩向磁場方向一致排列，形成磁性能各向異性，從而達到提高磁性能目的。磁場等溫處理和使α1相中除Fe以外元素與α2相中的Fe進行交換，使α1相盡可能只有Fe，α2相中盡可能只有除Fe以外的元素，從而實現(xiàn)合金在Br不明顯下降的前提下，使Hcb得到大幅度提高，從而提高磁能積的回火處理組成。上述熱處理溫度、時間等工藝參數(shù)隨成份和合金產(chǎn)品的大小而確定，均為傳統(tǒng)工藝。但是本專利技術(shù)的關(guān)鍵之一在上述1和2的條件下，為使合金達到Br為840～1000mT、Hcb為90～145KA/m、(BH)max為34～50KJ/m3磁性能，其優(yōu)化的熱處理工藝如下固溶處理隨爐升溫(從常溫升溫)或經(jīng)800℃～950℃預熱后，再送入高溫爐升溫至1250℃以上(具體溫度以不熔化為原則)，保溫10～20分鐘(視產(chǎn)品大小而定)，使合金完全為α相。磁場中控速冷卻鋁鎳鈷鈦永磁合金產(chǎn)品達到完全為α相后，立即從固熔的高溫爐中取出，放入磁場強度大于等于160KA/m(2000Oe)的磁場中，以每分鐘80℃～170℃的冷卻速度(視具體磁性能要求確定冷卻參數(shù))，使產(chǎn)品溫度下降至900℃～870℃，立即進入放在磁場強度大于等于239KA/m(3000Oe)磁場中的等溫爐內(nèi)，在800℃～870℃溫度下，保溫10～20分鐘(等溫溫度和保溫時間按合金的實際成份和磁性能要求確定)。而后隨爐降溫至600℃以下出爐?；鼗鹛幚聿捎萌壔鼗鹬贫?，具體按合金成份，產(chǎn)品大小，磁性能要求等確定參數(shù)。隨爐升溫至630℃～680℃，保溫2～4小時(第一節(jié)回火)；隨爐冷卻至590℃～620℃，保溫4～8小時(第二節(jié)回火)；隨爐冷卻到580℃～550℃，保溫10小時～15小時(第三節(jié)回火)；隨爐冷卻到500℃以下出爐。1、本專利技術(shù)工藝通過對粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金制造過程關(guān)鍵的配方、燒結(jié)、熱處理工序的工藝方法的改進和創(chuàng)新使配方為國家GB/T17951-2000標準外的一種獨特粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金的一組化學成份(具體見表3)。2、用本專利技術(shù)工藝制造的粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金產(chǎn)品的磁性能達到Br840～1000mT、Hcb90～145KA/m、(BH)max34～50KJ/m3，達到了用鑄造方法制造的鋁鎳鈷鈦永磁合金才能達到的指標，是我國粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金標準中沒有的一個系列牌號(具體見表1、表2)。3、本專利技術(shù)工藝和傳統(tǒng)的工藝一樣可制造矩形、圓柱、環(huán)形及它們改形的其他形狀的粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金產(chǎn)品。采用本專利技術(shù)工藝制造的粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金做成的10×10×30的9件樣品，本公司進行磁性能測試，其性能指標如下Br840～900mT、Hcb118.6～123.4KA/m、(BH)max42.24～47.12KJ/m3做成的Φ9.7×9.4的圓柱形6件樣品，送中國計量科學研究院測試，性能如下Br840～900mT、Hcb118.6～123.4KA/m、(BH)max為42.24～47.12KJ/m3從上述試制的樣品測試結(jié)果說明，通過本工藝方案的調(diào)整，磁性能完全可以達到表7的指標。具體實施例方式按不同的磁性能要求，設(shè)定三種化學成份的配方(見本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種粉末燒結(jié)鋁鎳鈷鈦永磁合金的生產(chǎn)工藝，其特征在于：１）配方（粉末原料重量％）：Ａｌ（鋁）６～８， Ｃｏ（鈷）３６．１～３７．９，Ｃｕ（銅）２．５～５， Ｎｂ（鈮）０．２～１．５， Ｎｉ（鎳）１０～１４，Ｔｉ（鈦）５～８， Ｆｅ （鐵）其余量；２）四級燒結(jié)：ａ）從室溫用１～２小時升至４００℃～５００℃，保溫０．５～１小時，ｂ）再用０．５～１．５小時升溫至７００℃～８００℃，保溫０．５～１小時，ｃ）再用１～３小時升溫至１０００～１２００℃，保溫０．５～１．５小時， ｄ）再用１～３小時升溫至１２８０～１３５０℃保溫２～６小時，然后隨爐冷卻或充入氬氣冷卻至１００℃左右出爐；３）熱處理。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：俞松法，霍福強，豐光躍，
申請(專利權(quán))人：杭州永磁集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：86[中國|杭州]