一种稀土钴基材料的制备方法
一种稀土钴基材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及永磁材料技术领域，尤其涉及一种效率较高的稀土钴基材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]2:17系钐钴稀土永磁是一种优异的高温永磁材料。由于其居里温度高(700°C以上)，矫顽力高(18k0e以上)，温度稳定性好，耐腐蚀和抗氧化性好，因此2:17系钐钴稀土永磁在高温和高稳定性应用领域有着不可替代的作用。2:17系钐钴稀土永磁目前已广泛应用于军工和航空航天等领域。
[0003]2:17系钐钴稀土永磁的传统制备方法为:配料—熔炼铸锭—机械破碎—球磨或者气流磨—磁场取向成型—烧结固溶—时效。由于采用机械破碎，该方法存在能耗大，生产效率低，对仪器设备的损耗也大的缺点。于是出现了氢破工艺。
[0004]氢破工艺是一种高效节能的制粉方法，它利用合金吸氢膨胀破碎的特性来制备合金粉末，其已经广泛用于稀土铁基系永磁材料的生产制备中。也有报道利用氢破工艺来制备2:17型稀土钴基材料。传统的氢破工艺包括吸氢过程和脱氢过程，且脱氢往往需在200°C以上的温度下进行，因此还有升温和降温过程。故传统的氢破工艺耗时较长，导致整体的制备效率较低。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，确有必要提供一种效率$父尚的稀土钻基材料的制备方法。
[0006]本发明提供一种稀土钴基材料的制备方法，其包括以下步骤:
[0007]⑴按照各元素配比熔炼制备合金铸锭，其中所述合金铸锭的化学原子计量式为Sm1—xRx(Co1—a—b—cFeaCubZrc)z，R为Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho和Er中的一种或几种，0<x<0.5，0<a<0.5，0<b<0.15，0<c<0.04，6.8<z<8.5;
[0008]⑵将所述合金铸锭于吸氢温度为10°C?180°C，氢压为0.2MPa?0.5MPa的条件下吸氢2小时?5小时得到氢破粉；
[0009]⑶将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到磁粉；
[0010]⑷对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压、烧结固溶以及时效处理得到稀土钴基材料。
[0011]优选的，在所述合金铸锭的化学原子计量式中0 <a<0.26，6.5<z<7.2。
[0012]优选的，在所述合金铸锭的化学原子计量式中0.26<a<0.5,6.8<z<8.5o
[0013]优选的，所述氢破粉的平均粒径为100微米?180微米，所述磁粉的平均粒径为2.2微米?4.0微米。
[0014]优选的，所述氢破粉含有lOOOppm?5000ppm的氢。优选的，步骤⑷中对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压具体为:将所述磁粉在1T?4T的磁场中取向成型，随后在150MPa?400MPa的压力下进行冷等静压，得到毛坯。
[0015]优选的，在步骤⑷中所述烧结固溶具体为:将所述毛坯升温至烧结温度，升温过程同时抽真空，然后于该烧结温度下通入氩气烧结30分钟?180分钟，再于固溶温度下固溶3小时?4小时，最后风冷到室温，得到预磁体，其中所述烧结温度为1180°C?1250°C，所述固溶温度为1130°C?1195°C。
[0016]优选的，所述将所述毛坯升温至烧结温度包括三个升温过程，具体为:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到450°C?500°C，然后以l°C/min?5°C/min升温速率缓慢升温到600°C?650°C，最后再以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250。。。
[0017]优选的，所述将所述毛坯升温至烧结温度包括两个升温过程和一个保温过程，具体为:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到450°C?650°C，然后保温20分钟?60分钟，之后再以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250°C。
[0018]优选的，步骤⑷中所述时效处理具体为:将所述预磁体于800°C?850°C下等温时效10小时?30小时，随后以0.5°C/min?1.5°C/min的冷却速度缓慢冷却至400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[0019]与现有技术相比较，本发明提供的稀土钴基材料的制备方法具有以下优点:
[0020]第一，该方法的步骤⑵氢破过程仅包含吸氢过程，省略了脱氢过程，而是将脱氢过程放在了步骤⑷烧结的过程中，即在烧结升温的同时实现脱氢，从而将氢破工艺的时间缩短50%?70%，氢破效率大大提高。另外，由于省略了氢破工艺中脱氢的步骤，即无需额外的加热脱氢，可降低能源损耗。
[0021]第二，通过吸氢过程得到氢破粉，该氢破粉含有较多的氢。而传统经脱氢处理后的氢破粉中基本不含有氢或者含极少量的氢(低于lOOppm)。所述含有氢的氢破粉比传统方法制得的氢破粉具有更大的内应力，这有利于后续的气流磨破碎，可使气流磨的时间缩短20%?30%，大大提高气流磨的磨粉效率。
[0022]第三，通过吸氢过程得到氢破粉含有氢，该氢破粉中的氢可大大减少在后续的气流磨、取向成型、烧结过程中的氧化，进而减少了氧化物的含量，最终使该得到的稀土钴基材料的剩磁提尚。
[0023]第四，在烧结的升温过程中，氢在较高的温度下会逐步脱逸出来，有利于在合金中保留更多的过饱和空位，加快原子扩散速率，增大晶粒尺寸，从而减少晶界缺陷，提高稀土钴基材料的矫顽力。另外，脱逸出来的氢气形成了含氢负压气氛，可减少磁体氧化。
[0024]本制备方法易于操作和产业化。通过该制备方法得到的稀土钴基材料的磁性能较优异。
【具体实施方式】
[0025]以下将对本发明提供的稀土钴基材料的制备方法作进一步说明。
[0026]本发明提供一种稀土钴基材料的制备方法，其包括以下几个步骤:
[0027]S1，按照各元素配比熔炼制备合金铸锭，其中所述合金铸锭的化学原子计量式为31111—^^((:01|卜^^(:1^仏)2，1?为〇6、？『、则、6(1、113、07、!1(^阳『中的一种或几种，0<叉<0.5，0<a<0.5，0<b<0.15，0<c<0.04，6.8<z<8.5;
[0028]S2，将所述合金铸锭于吸氢温度为10°C?180°C，氢压为0.2MPa?0.5MPa的条件下吸氢2小时?5小时得到氢破粉；
[0029]S3，将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到磁粉;以及
[0030]S4，对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压、烧结固溶以及时效处理得到稀土钴基材料。
[0031 ]在步骤S1中，所述合金铸锭的制备方法具体如下:
[0032]S11，按照合金铸锭中各元素的比例配料；
[0033]S12，将配好的原料混合置于感应熔炼炉内，对感应熔炼炉抽真空至2X10—2Pa以下，然后充入0.06MPa的高纯氩气，再进行熔炼，得到母合金；
[0034]S13，将母合金浇注到水冷夹板铜模，得到合金铸锭。
[0035]优选的，在所述合金铸锭的化学原子计量式中04^0.26，6.5&<7.2，或者，
0.26<a<0.5，7.2<z<8.5o
[0036]在步骤S2中，该氢破过程仅包含吸氢过程，而省略了脱氢过程。该氢破工艺的破碎机理有沿晶断裂和穿晶断裂两种方式，该氢破工艺比机械破碎工艺更利于材料取向度的提高，从而提高稀土钴基材料的剩磁。所述氢破粉的平均粒径为100微米?180微米。所述氢破粉为颗粒状或者片状，具有很多裂缝，易脆。通过该吸氢过程，所述氢破粉会含有一定量的氢。该氢的量不限，只要将该合金铸锭进行吸氢过程即可。具体的，所述氢破粉含有lOOOppm?5000ppm的氢。该引入的氢可大大减少在后续的气流磨、取向成型、烧结过程中的氧化，进而减少了氧化物的含量，最终使该得到的稀土钴基材料的剩磁提高。
[0037]优选的，所述氢压为0.4MPa?0.45MPa，吸氢温度为10°C?30°C。这是因为适当提高氢压和吸氢温度可有效缩短吸氢时间，但氢压过高对设备要求苛刻，安全隐患大;吸氢温度过高则氢的物理脱附加剧不利于吸氢，且不利于降低能耗，综合考虑，选取氢压为0.4MPa?0.45MPa，吸氢温度为10°C?30°C。可以理解，该吸氢过程在室温下进行，以利于节约能源。
[0038]在步骤S3中，所述磁粉的平均粒径为2.2微米?4.0微米。所述气流磨工艺为现有技术，在此不赘述。
[0039]在步骤S4中，对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压具体为:将所述磁粉在1T?4T的 磁场中取向成型，随后在150MPa?400MPa的压力下进行冷等静压，得到毛坯。优选的，将所述磁粉在2T?3T的磁场中取向成型，随后在200MPa?300MPa的压力下进行冷等静压，得到毛坯。
[0040]所述烧结固溶具体为:将所述毛坯升温至烧结温度，升温过程同时抽真空，然后于该烧结温度下通入氩气烧结30分钟?180分钟，再于固溶温度下固溶3小时?4小时，最后风冷到室温，得到预磁体。其中所述烧结温度为1180°C?1250°C，所述固溶温度为1130°C?1195。。。
[0041 ] 所述将毛坯升温至烧结温度可为传统的普通的升温方式，即以一恒定的升温速率(比如8°C/min?12°C/min)升温至烧结温度。也可为以下两种烧结方式:
[0042](1)该烧结方式可包括三个连续的升温过程，即先进行第一升温过程:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到450°C?500°C;然后进行第二升温过程:以1°C/min?5°C/min升温速率缓慢升温到600°C?650°C;最后第三升温过程:以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250°C。优选的，该第二升温过程中的升温区间为500°C?620°C，升温速率为3°C/min?4°C/min，第二升温过程持续30分钟?40分钟。选择500°C?620°C作为第二升温过程的升温区间是为了尽可能提高脱氢温度，加快原子扩散速率，增大晶粒尺寸，从而减少晶界缺陷，提高矫顽力，同时又避免了过高的脱氢温度容易产生歧化反应而导致的不利于提高矫顽力的后果。选择3°C/min?4°C/min的升温速率是为了保证合适的缓慢升温脱氢时间，在脱氢完全的情况下尽可能增大升温速率，缩短升温时间。
[0043](2)该烧结方式也可包括两个升温过程和一个保温过程，即先进行第一升温过程:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到450°C?650°C;然后进行保温过程:保温20分钟?60分钟；最后进行第二升温过程:以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250°C。优选的，该保温过程中的保温温度为580°C?620°C，保温时间为20分钟?30分钟。选择580°C?620°C保温是为了尽可能提高脱氢温度，加快原子扩散速率，增大晶粒尺寸，从而减少晶界缺陷，提高矫顽力，但过高的脱氢温度容易产生歧化反应，不利益提高矫顽力。选择20分钟?30分钟的保温时间是为了保证合适的脱氢时间，在脱氢完全的情况下尽可能缩短保温时间。
[0044]在烧结的升温过程中抽真空，氢会逐步脱逸出来，使得烧结炉内存在含氢负压气氛，氢气气氛压力范围为10—2Pa?102Pa。由于氢在较高温度下脱逸出来，有利于在合金中保留更多的过饱和空位，加快原子扩散速率，增大晶粒尺寸，从而减少晶界缺陷，提高稀土钴基材料的矫顽力。另外，脱逸出来的氢气形成了含氢负压气氛，可减少磁体氧化。
[0045]所述时效处理具体为:将所述预磁体于800°C?850°C下等温时效10小时?30小时，随后以0.5°C/min?1.5°C/min的冷却速度缓慢冷却至400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[0046]与现有技术相比较，本发明提供的稀土钴基材料的制备方法具有以下优点:
[0047]第一，该方法的氢破过程仅包含吸氢过程，省略了脱氢过程，而是将脱氢过程放在了后续的烧结的过程中，即在烧结升温的同时实现脱氢，从而将氢破工艺的时间缩短50%?70%，氢破效率大大提高。另外，由于省略了氢破工艺中脱氢的步骤，即无需额外的加热脱氢，可降低能源损耗。
[0048]第二，通过吸氢过程得到氢破粉，该氢破粉含有较多的氢。而传统经脱氢处理后的氢破粉中基本不含有氢或者含极少量的氢(低于lOOppm)。所述含有氢的氢破粉比传统方法制得的氢破粉具有更大的内应力，这有利于后续的气流磨破碎，可使气流磨的时间缩短20%?30%，大大提高气流磨的磨粉效率。
[0049]第三，通过吸氢过程得到氢破粉含有氢，该氢破粉中的氢可大大减少在后续的气流磨、取向成型、烧结过程中的氧化，进而减少了氧化物的含量，最终使该得到的稀土钴基材料的剩磁提尚。
[0050]第四，在烧结的升温过程中，氢在较高的温度下会逐步脱逸出来，有利于在合金中保留更多的过饱和空位，加快原子扩散速率，增大晶粒尺寸，从而减少晶界缺陷，提高稀土钴基材料的矫顽力。另外，脱逸出来的氢气形成了含氢负压气氛，可减少磁体氧化。
[0051]本制备方法易于操作和产业化。通过该制备方法得到的稀土钴基材料的磁性能较优异。
[0052]以下，将结合具体的实施例进一步说明。
[0053]实施例1
[0054]按成分称取原料，其中:Sm24.54wt% ,Co 48.25wt% ,Fe 20.00wt% ,Cu4.88wt% ,Zr 2.33wt%，合金铸锭的化学原子计量式为Sm(Co0.64Fe0.28Cu0.06Zr0.02)7.84。
[0055]1)合金熔炼:将纯度大于99.9%以上的Sm、Co与其他元素按成分配比，置于感应熔炼炉内，抽真空至2X 10—2Pa以下，然后充入0.06MPa的高纯氩气，通电加热，待原料完全熔化为液体后浇注到水冷夹板铜模中，制得合金铸锭。
[0056]2)吸氢破碎:将所述合金铸锭置于25°C下，氢压为0.43MPa下吸氢3小时，合金铸锭在吸氢后产生吸氢破碎，破碎后的粉末不进行脱氢处理，得到氢含量约为1700ppm的氢破粉。
[0057]3)气流磨制粉:将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到平均粒径为3.5微米的磁粉。
[0058]4)取向成型:将所述磁粉在2T的磁场中取向成型，随后在200MPa的液体油中进行冷等静压，得到毛坯；
[0059]烧结固溶:将所述毛坯从25°C以9°C/min升温到500°C，然后以4°C/min的升温速率升温到620°C，之后再以9°C/min的升温速率升温到升温到1220°C，通入氩气正压烧结60分钟，随后于1180°C下固溶3小时，最后风冷到室温，得到预磁体；
[0060]时效处理:将所述预磁体于830°C下等温时效20小时，随后以1.2°C/min的冷却速度缓慢冷却到400°C，并于400° °C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[0061 ]用B-H测试仪对所述的稀土钴基材料进行磁性能表征，其剩磁Br为11.71kGs，内禀矫顽力H。」为25.70k0e，磁能积(BH)m*32.8MGs0e，方形度Hk/H。」为0.72。
[0062]对比例1
[0063]按成分称取原料，其中:Sm24.54wt% ,Co 48.25wt% ,Fe 20.00wt% ,Cu4.88wt% ,Zr 2.33wt%，合金铸锭的化学原子计量式为Sm(Co0.64Fe0.28Cu0.06Zr0.02)7.84。
[0064]1)合金熔炼:将纯度大于99.9%以上的Sm、Co与其他元素按成分配比，置于感应熔炼炉内，抽真空至2X 10—2Pa以下，然后充入0.06MPa的高纯氩气，通电加热，待原料完全熔化为液体后浇注到水冷夹板铜模中，制得合金铸锭。
[0065]2)氢破制粉:将所述合金铸锭置于25°C下，氢压为0.43MPa下吸氢3小时，然后升温至|J290°C保温3小时进行脱氢，最后风冷到室温，得到氢含量约为56ppm的氢破粉。
[0066]3)气流磨制粉:将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到平均粒径为3.5微米的磁粉。
[0067]4)取向成型:将所述磁粉在2T的磁场中取向成型，随后在200MPa的液体油中进行冷等静压，得到毛坯；
[0068]烧结固溶:将所述毛坯从25°C以9°C/min升温到1220°C，通入氩气正压烧结60分钟，随后于1180°C下固溶3小时，最后风冷到室温，得到预磁体；
[0069]时效处理:将所述预磁体于830°C下等温时效20小时，随后以1.2°C/min的冷却速度缓慢冷却到400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[°07°]用B-H测试仪对所述的稀土钴基材料进行磁性能表征，其剩磁Br为11.63kGs，内禀矫顽力H。」为24.03k0e，磁能积(BH)m*31.74MGs0e，方形度Hk/H。」为0.56。
[0071]实施例2
[0072]按成分称取原料，其中:Sm24.56wt% ,Co 47.33wt% ,Fe 21 ,46wt% ,Cu4.31wt%，Zr 2.34wt%，合金铸锭的化学原子计量式为5111(&3().627?6().3()(^1().()5321'().()2)7.84。
[0073]1)合金熔炼:将纯度大于9 9.9%以上的Sm、Co与其他元素按成分配比，置于感应熔炼炉内，抽真空至2X 10—2Pa以下，然后充入0.06MPa的高纯氩气，通电加热，待原料完全熔化为液体后浇注到水冷夹板铜模中，制得合金铸锭。
[0074]2)吸氢破碎:将所述合金铸锭置于25°C下，氢压为0.4MPa下吸氢3小时，合金铸锭在吸氢后产生吸氢破碎，破碎后的粉末不进行脱氢处理，得到氢含量约为3000ppm的氢破粉。
[0075]3)气流磨制粉:将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到平均粒径为3.5μπι的磁粉。
[0076]4)取向成型:将所述磁粉在2Τ的磁场中取向成型，随后在200MPa的液体油中进行冷等静压，得到毛坯；
[0077]烧结固溶:将所述毛坯从室温以9°C/min升温到620°C，然后保温20分钟，之后再以9°C/min的升温速率升温到1220°C，通入氩气正压烧结60分钟，随后于1170°C下固溶3小时，最后风冷到室温，得到预磁体；
[0078]时效处理:将所述预磁体于830°C下等温时效20小时，随后以1.2°C/min的冷却速度缓慢冷却到400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[0079]用B-H测试仪对所述的稀土钴基材料进行磁性能表征，其剩磁Br为12.12kGs，内禀矫顽力H。」为12.73k0e，磁能积(BH)m*32.8MGs0e，方形度Hk/H。」为0.62。
[0080]对比例2
[0081]按成分称取原料，其中:Sm24.56wt% ,Co 47.33wt% ,Fe 21 ,46wt% ,Cu4.31wt%，Zr 2.34wt%，合金铸锭的化学原子计量式为5111(&3().627?6().3()(^1().()5321'().()2)7.84。
[0082]1)合金熔炼:将纯度大于99.9%以上的Sm、Co与其他元素按成分配比，置于感应熔炼炉内，抽真空至2X 10—2Pa以下，然后充入0.06MPa的高纯氩气，通电加热，待原料完全熔化为液体后浇注到水冷夹板铜模中，制得合金铸锭。
[0083]2)氢破制粉:将所述合金铸锭置于25°C下，氢压为0.4MPa下吸氢3小时，然后升温至|J290°C保温3小时进行脱氢，最后风冷到室温，得到氢含量约为60ppm的氢破粉。
[0084]3)气流磨制粉:将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到平均粒径为3.5微米的磁粉。
[0085]4)取向成型:将所述磁粉在2T的磁场中取向成型，随后在200MPa的液体油中进行冷等静压，得到毛坯；
[0086]烧结固溶:将所述毛坯从25°C以9°C/min升温到1220°C，通入氩气正压烧结60分钟，随后于1170°C下固溶3小时，最后风冷到室温，得到预磁体；
[0087]时效处理:将所述预磁体于830°C下等温时效20小时，随后以1.2°C/min的冷却速度缓慢冷却到400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[0088]用B-H测试仪对所述的稀土钴基材料进行磁性能表征，其剩磁Br为12.0OkGs，内禀矫顽力H。」为11.72k0e，磁能积(BH)mS32MGs0e，方形度Hk/Uj为0.625。
[0089 ]将实施例1与对比例1比较，实施例2与对比例2比较，可见本发明提供的制备方法在氢破粉的制备步骤中省去了升温脱氢的步骤，极大提高了氢破制粉效率，降低能耗，而且所制得的稀土钴基材料的磁性能优异。
[0090]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0091]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种稀土钴基材料的制备方法，其包括以下步骤: ⑴按照各元素配比熔炼制备合金铸锭，其中所述合金铸锭的化学原子计量式为Snu-XRX(<:01—3—卜^^(:1^『。)2，1?为〇6、？『、恥、6(1、113、07、!1(^阳『中的一种或几种，0 <x<0.5,0<a<.0.5，0<b<0.15，0<c<0.04，6.8<z<8.5; ⑵将所述合金铸锭于吸氢温度为10°C?180°C，氢压为0.2MPa?0.5MPa的条件下吸氢2小时?5小时得到氢破粉； (3)将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到磁粉； ⑷对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压、烧结固溶以及时效处理得到稀土钴基材料。2.如权利要求1所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，在所述合金铸锭的化学原子计量式中0<&<0.26，6.5<2<7.2。3.如权利要求1所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，在所述合金铸锭的化学原子计量式中0.26<a<0.5，6.8< ζ<8.5。4.如权利要求1所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，所述氢破粉的平均粒径为100微米?180微米，所述磁粉的平均粒径为2.2微米?4.0微米。5.如权利要求1所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，所述氢破粉含有.lOOOppm ?5000ppm 的氣。6.如权利要求1所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，步骤⑷中对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压具体为:将所述磁粉在1T?4T的磁场中取向成型，随后在150MPa?400MPa的压力下进行冷等静压，得到毛坯。7.如权利要求6所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，在步骤⑷中所述烧结固溶具体为:将所述毛坯升温至烧结温度，升温过程同时抽真空，然后于该烧结温度下通入氩气烧结30分钟?180分钟，再于固溶温度下固溶3小时?4小时，最后风冷到室温，得到预磁体，其中所述烧结温度为1180°C?1250°C，所述固溶温度为1130°C?1195°C。8.如权利要求7所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，所述将毛坯升温至烧结温度包括三个升温过程，具体为:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到.450°C?500°C，然后以l°C/min?5°C/min升温速率缓慢升温到600°C?650°C，最后再以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250°C。9.如权利要求7所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，所述将毛坯升温至烧结温度包括两个升温过程和一个保温过程，具体为:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到450°C?650°C，然后保温20分钟?60分钟，之后再以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250°C。10.如权利要求6所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，步骤⑷中所述时效处理具体为:将所述预磁体于800°C?850°C下等温时效10小时?30小时，随后以0.5°C/min?.1.5°C/min的冷却速度缓慢冷却至400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
【专利摘要】本发明涉及一种稀土钴基材料的制备方法，具体的来说为一种2:17型稀土钴基材料的制备方法，其包括以下步骤：⑴按照各元素配比熔炼制备合金铸锭，其中所述合金铸锭的化学原子计量式为Sm1-xRx(Co1-a-b-cFeaCubZrc)z，R为Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho和Er中的一种或几种，0≤x≤0.5，0≤a≤0.5，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，6.5≤z≤8.5；⑵将所述合金铸锭于吸氢温度为10℃～180℃，氢压为0.2MPa～0.5MPa的条件下吸氢2小时～5小时得到氢破粉；⑶将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到磁粉；⑷对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压、烧结固溶以及时效处理得到稀土钴基材料。
【IPC分类】C22C30/00, C22F1/10, C22F1/16, C22C30/02, H01F1/055, C22C19/07, B22F9/04, H01F1/06, C22C1/04
【公开号】CN105489331
【申请号】CN201510991819
【发明人】李明, 刘壮, 刘雷, 薛智琴, 陈仁杰, 李 东, 闫阿儒
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月24日
【技术领域】
[0001]本发明涉及永磁材料技术领域，尤其涉及一种效率较高的稀土钴基材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]2:17系钐钴稀土永磁是一种优异的高温永磁材料。由于其居里温度高(700°C以上)，矫顽力高(18k0e以上)，温度稳定性好，耐腐蚀和抗氧化性好，因此2:17系钐钴稀土永磁在高温和高稳定性应用领域有着不可替代的作用。2:17系钐钴稀土永磁目前已广泛应用于军工和航空航天等领域。
[0003]2:17系钐钴稀土永磁的传统制备方法为:配料—熔炼铸锭—机械破碎—球磨或者气流磨—磁场取向成型—烧结固溶—时效。由于采用机械破碎，该方法存在能耗大，生产效率低，对仪器设备的损耗也大的缺点。于是出现了氢破工艺。
[0004]氢破工艺是一种高效节能的制粉方法，它利用合金吸氢膨胀破碎的特性来制备合金粉末，其已经广泛用于稀土铁基系永磁材料的生产制备中。也有报道利用氢破工艺来制备2:17型稀土钴基材料。传统的氢破工艺包括吸氢过程和脱氢过程，且脱氢往往需在200°C以上的温度下进行，因此还有升温和降温过程。故传统的氢破工艺耗时较长，导致整体的制备效率较低。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，确有必要提供一种效率$父尚的稀土钻基材料的制备方法。
[0006]本发明提供一种稀土钴基材料的制备方法，其包括以下步骤:
[0007]⑴按照各元素配比熔炼制备合金铸锭，其中所述合金铸锭的化学原子计量式为Sm1—xRx(Co1—a—b—cFeaCubZrc)z，R为Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho和Er中的一种或几种，0<x<0.5，0<a<0.5，0<b<0.15，0<c<0.04，6.8<z<8.5;
[0008]⑵将所述合金铸锭于吸氢温度为10°C?180°C，氢压为0.2MPa?0.5MPa的条件下吸氢2小时?5小时得到氢破粉；
[0009]⑶将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到磁粉；
[0010]⑷对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压、烧结固溶以及时效处理得到稀土钴基材料。
[0011]优选的，在所述合金铸锭的化学原子计量式中0 <a<0.26，6.5<z<7.2。
[0012]优选的，在所述合金铸锭的化学原子计量式中0.26<a<0.5,6.8<z<8.5o
[0013]优选的，所述氢破粉的平均粒径为100微米?180微米，所述磁粉的平均粒径为2.2微米?4.0微米。
[0014]优选的，所述氢破粉含有lOOOppm?5000ppm的氢。优选的，步骤⑷中对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压具体为:将所述磁粉在1T?4T的磁场中取向成型，随后在150MPa?400MPa的压力下进行冷等静压，得到毛坯。
[0015]优选的，在步骤⑷中所述烧结固溶具体为:将所述毛坯升温至烧结温度，升温过程同时抽真空，然后于该烧结温度下通入氩气烧结30分钟?180分钟，再于固溶温度下固溶3小时?4小时，最后风冷到室温，得到预磁体，其中所述烧结温度为1180°C?1250°C，所述固溶温度为1130°C?1195°C。
[0016]优选的，所述将所述毛坯升温至烧结温度包括三个升温过程，具体为:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到450°C?500°C，然后以l°C/min?5°C/min升温速率缓慢升温到600°C?650°C，最后再以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250。。。
[0017]优选的，所述将所述毛坯升温至烧结温度包括两个升温过程和一个保温过程，具体为:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到450°C?650°C，然后保温20分钟?60分钟，之后再以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250°C。
[0018]优选的，步骤⑷中所述时效处理具体为:将所述预磁体于800°C?850°C下等温时效10小时?30小时，随后以0.5°C/min?1.5°C/min的冷却速度缓慢冷却至400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[0019]与现有技术相比较，本发明提供的稀土钴基材料的制备方法具有以下优点:
[0020]第一，该方法的步骤⑵氢破过程仅包含吸氢过程，省略了脱氢过程，而是将脱氢过程放在了步骤⑷烧结的过程中，即在烧结升温的同时实现脱氢，从而将氢破工艺的时间缩短50%?70%，氢破效率大大提高。另外，由于省略了氢破工艺中脱氢的步骤，即无需额外的加热脱氢，可降低能源损耗。
[0021]第二，通过吸氢过程得到氢破粉，该氢破粉含有较多的氢。而传统经脱氢处理后的氢破粉中基本不含有氢或者含极少量的氢(低于lOOppm)。所述含有氢的氢破粉比传统方法制得的氢破粉具有更大的内应力，这有利于后续的气流磨破碎，可使气流磨的时间缩短20%?30%，大大提高气流磨的磨粉效率。
[0022]第三，通过吸氢过程得到氢破粉含有氢，该氢破粉中的氢可大大减少在后续的气流磨、取向成型、烧结过程中的氧化，进而减少了氧化物的含量，最终使该得到的稀土钴基材料的剩磁提尚。
[0023]第四，在烧结的升温过程中，氢在较高的温度下会逐步脱逸出来，有利于在合金中保留更多的过饱和空位，加快原子扩散速率，增大晶粒尺寸，从而减少晶界缺陷，提高稀土钴基材料的矫顽力。另外，脱逸出来的氢气形成了含氢负压气氛，可减少磁体氧化。
[0024]本制备方法易于操作和产业化。通过该制备方法得到的稀土钴基材料的磁性能较优异。
【具体实施方式】
[0025]以下将对本发明提供的稀土钴基材料的制备方法作进一步说明。
[0026]本发明提供一种稀土钴基材料的制备方法，其包括以下几个步骤:
[0027]S1，按照各元素配比熔炼制备合金铸锭，其中所述合金铸锭的化学原子计量式为31111—^^((:01|卜^^(:1^仏)2，1?为〇6、？『、则、6(1、113、07、!1(^阳『中的一种或几种，0<叉<0.5，0<a<0.5，0<b<0.15，0<c<0.04，6.8<z<8.5;
[0028]S2，将所述合金铸锭于吸氢温度为10°C?180°C，氢压为0.2MPa?0.5MPa的条件下吸氢2小时?5小时得到氢破粉；
[0029]S3，将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到磁粉;以及
[0030]S4，对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压、烧结固溶以及时效处理得到稀土钴基材料。
[0031 ]在步骤S1中，所述合金铸锭的制备方法具体如下:
[0032]S11，按照合金铸锭中各元素的比例配料；
[0033]S12，将配好的原料混合置于感应熔炼炉内，对感应熔炼炉抽真空至2X10—2Pa以下，然后充入0.06MPa的高纯氩气，再进行熔炼，得到母合金；
[0034]S13，将母合金浇注到水冷夹板铜模，得到合金铸锭。
[0035]优选的，在所述合金铸锭的化学原子计量式中04^0.26，6.5&<7.2，或者，
0.26<a<0.5，7.2<z<8.5o
[0036]在步骤S2中，该氢破过程仅包含吸氢过程，而省略了脱氢过程。该氢破工艺的破碎机理有沿晶断裂和穿晶断裂两种方式，该氢破工艺比机械破碎工艺更利于材料取向度的提高，从而提高稀土钴基材料的剩磁。所述氢破粉的平均粒径为100微米?180微米。所述氢破粉为颗粒状或者片状，具有很多裂缝，易脆。通过该吸氢过程，所述氢破粉会含有一定量的氢。该氢的量不限，只要将该合金铸锭进行吸氢过程即可。具体的，所述氢破粉含有lOOOppm?5000ppm的氢。该引入的氢可大大减少在后续的气流磨、取向成型、烧结过程中的氧化，进而减少了氧化物的含量，最终使该得到的稀土钴基材料的剩磁提高。
[0037]优选的，所述氢压为0.4MPa?0.45MPa，吸氢温度为10°C?30°C。这是因为适当提高氢压和吸氢温度可有效缩短吸氢时间，但氢压过高对设备要求苛刻，安全隐患大;吸氢温度过高则氢的物理脱附加剧不利于吸氢，且不利于降低能耗，综合考虑，选取氢压为0.4MPa?0.45MPa，吸氢温度为10°C?30°C。可以理解，该吸氢过程在室温下进行，以利于节约能源。
[0038]在步骤S3中，所述磁粉的平均粒径为2.2微米?4.0微米。所述气流磨工艺为现有技术，在此不赘述。
[0039]在步骤S4中，对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压具体为:将所述磁粉在1T?4T的 磁场中取向成型，随后在150MPa?400MPa的压力下进行冷等静压，得到毛坯。优选的，将所述磁粉在2T?3T的磁场中取向成型，随后在200MPa?300MPa的压力下进行冷等静压，得到毛坯。
[0040]所述烧结固溶具体为:将所述毛坯升温至烧结温度，升温过程同时抽真空，然后于该烧结温度下通入氩气烧结30分钟?180分钟，再于固溶温度下固溶3小时?4小时，最后风冷到室温，得到预磁体。其中所述烧结温度为1180°C?1250°C，所述固溶温度为1130°C?1195。。。
[0041 ] 所述将毛坯升温至烧结温度可为传统的普通的升温方式，即以一恒定的升温速率(比如8°C/min?12°C/min)升温至烧结温度。也可为以下两种烧结方式:
[0042](1)该烧结方式可包括三个连续的升温过程，即先进行第一升温过程:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到450°C?500°C;然后进行第二升温过程:以1°C/min?5°C/min升温速率缓慢升温到600°C?650°C;最后第三升温过程:以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250°C。优选的，该第二升温过程中的升温区间为500°C?620°C，升温速率为3°C/min?4°C/min，第二升温过程持续30分钟?40分钟。选择500°C?620°C作为第二升温过程的升温区间是为了尽可能提高脱氢温度，加快原子扩散速率，增大晶粒尺寸，从而减少晶界缺陷，提高矫顽力，同时又避免了过高的脱氢温度容易产生歧化反应而导致的不利于提高矫顽力的后果。选择3°C/min?4°C/min的升温速率是为了保证合适的缓慢升温脱氢时间，在脱氢完全的情况下尽可能增大升温速率，缩短升温时间。
[0043](2)该烧结方式也可包括两个升温过程和一个保温过程，即先进行第一升温过程:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到450°C?650°C;然后进行保温过程:保温20分钟?60分钟；最后进行第二升温过程:以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250°C。优选的，该保温过程中的保温温度为580°C?620°C，保温时间为20分钟?30分钟。选择580°C?620°C保温是为了尽可能提高脱氢温度，加快原子扩散速率，增大晶粒尺寸，从而减少晶界缺陷，提高矫顽力，但过高的脱氢温度容易产生歧化反应，不利益提高矫顽力。选择20分钟?30分钟的保温时间是为了保证合适的脱氢时间，在脱氢完全的情况下尽可能缩短保温时间。
[0044]在烧结的升温过程中抽真空，氢会逐步脱逸出来，使得烧结炉内存在含氢负压气氛，氢气气氛压力范围为10—2Pa?102Pa。由于氢在较高温度下脱逸出来，有利于在合金中保留更多的过饱和空位，加快原子扩散速率，增大晶粒尺寸，从而减少晶界缺陷，提高稀土钴基材料的矫顽力。另外，脱逸出来的氢气形成了含氢负压气氛，可减少磁体氧化。
[0045]所述时效处理具体为:将所述预磁体于800°C?850°C下等温时效10小时?30小时，随后以0.5°C/min?1.5°C/min的冷却速度缓慢冷却至400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[0046]与现有技术相比较，本发明提供的稀土钴基材料的制备方法具有以下优点:
[0047]第一，该方法的氢破过程仅包含吸氢过程，省略了脱氢过程，而是将脱氢过程放在了后续的烧结的过程中，即在烧结升温的同时实现脱氢，从而将氢破工艺的时间缩短50%?70%，氢破效率大大提高。另外，由于省略了氢破工艺中脱氢的步骤，即无需额外的加热脱氢，可降低能源损耗。
[0048]第二，通过吸氢过程得到氢破粉，该氢破粉含有较多的氢。而传统经脱氢处理后的氢破粉中基本不含有氢或者含极少量的氢(低于lOOppm)。所述含有氢的氢破粉比传统方法制得的氢破粉具有更大的内应力，这有利于后续的气流磨破碎，可使气流磨的时间缩短20%?30%，大大提高气流磨的磨粉效率。
[0049]第三，通过吸氢过程得到氢破粉含有氢，该氢破粉中的氢可大大减少在后续的气流磨、取向成型、烧结过程中的氧化，进而减少了氧化物的含量，最终使该得到的稀土钴基材料的剩磁提尚。
[0050]第四，在烧结的升温过程中，氢在较高的温度下会逐步脱逸出来，有利于在合金中保留更多的过饱和空位，加快原子扩散速率，增大晶粒尺寸，从而减少晶界缺陷，提高稀土钴基材料的矫顽力。另外，脱逸出来的氢气形成了含氢负压气氛，可减少磁体氧化。
[0051]本制备方法易于操作和产业化。通过该制备方法得到的稀土钴基材料的磁性能较优异。
[0052]以下，将结合具体的实施例进一步说明。
[0053]实施例1
[0054]按成分称取原料，其中:Sm24.54wt% ,Co 48.25wt% ,Fe 20.00wt% ,Cu4.88wt% ,Zr 2.33wt%，合金铸锭的化学原子计量式为Sm(Co0.64Fe0.28Cu0.06Zr0.02)7.84。
[0055]1)合金熔炼:将纯度大于99.9%以上的Sm、Co与其他元素按成分配比，置于感应熔炼炉内，抽真空至2X 10—2Pa以下，然后充入0.06MPa的高纯氩气，通电加热，待原料完全熔化为液体后浇注到水冷夹板铜模中，制得合金铸锭。
[0056]2)吸氢破碎:将所述合金铸锭置于25°C下，氢压为0.43MPa下吸氢3小时，合金铸锭在吸氢后产生吸氢破碎，破碎后的粉末不进行脱氢处理，得到氢含量约为1700ppm的氢破粉。
[0057]3)气流磨制粉:将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到平均粒径为3.5微米的磁粉。
[0058]4)取向成型:将所述磁粉在2T的磁场中取向成型，随后在200MPa的液体油中进行冷等静压，得到毛坯；
[0059]烧结固溶:将所述毛坯从25°C以9°C/min升温到500°C，然后以4°C/min的升温速率升温到620°C，之后再以9°C/min的升温速率升温到升温到1220°C，通入氩气正压烧结60分钟，随后于1180°C下固溶3小时，最后风冷到室温，得到预磁体；
[0060]时效处理:将所述预磁体于830°C下等温时效20小时，随后以1.2°C/min的冷却速度缓慢冷却到400°C，并于400° °C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[0061 ]用B-H测试仪对所述的稀土钴基材料进行磁性能表征，其剩磁Br为11.71kGs，内禀矫顽力H。」为25.70k0e，磁能积(BH)m*32.8MGs0e，方形度Hk/H。」为0.72。
[0062]对比例1
[0063]按成分称取原料，其中:Sm24.54wt% ,Co 48.25wt% ,Fe 20.00wt% ,Cu4.88wt% ,Zr 2.33wt%，合金铸锭的化学原子计量式为Sm(Co0.64Fe0.28Cu0.06Zr0.02)7.84。
[0064]1)合金熔炼:将纯度大于99.9%以上的Sm、Co与其他元素按成分配比，置于感应熔炼炉内，抽真空至2X 10—2Pa以下，然后充入0.06MPa的高纯氩气，通电加热，待原料完全熔化为液体后浇注到水冷夹板铜模中，制得合金铸锭。
[0065]2)氢破制粉:将所述合金铸锭置于25°C下，氢压为0.43MPa下吸氢3小时，然后升温至|J290°C保温3小时进行脱氢，最后风冷到室温，得到氢含量约为56ppm的氢破粉。
[0066]3)气流磨制粉:将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到平均粒径为3.5微米的磁粉。
[0067]4)取向成型:将所述磁粉在2T的磁场中取向成型，随后在200MPa的液体油中进行冷等静压，得到毛坯；
[0068]烧结固溶:将所述毛坯从25°C以9°C/min升温到1220°C，通入氩气正压烧结60分钟，随后于1180°C下固溶3小时，最后风冷到室温，得到预磁体；
[0069]时效处理:将所述预磁体于830°C下等温时效20小时，随后以1.2°C/min的冷却速度缓慢冷却到400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[°07°]用B-H测试仪对所述的稀土钴基材料进行磁性能表征，其剩磁Br为11.63kGs，内禀矫顽力H。」为24.03k0e，磁能积(BH)m*31.74MGs0e，方形度Hk/H。」为0.56。
[0071]实施例2
[0072]按成分称取原料，其中:Sm24.56wt% ,Co 47.33wt% ,Fe 21 ,46wt% ,Cu4.31wt%，Zr 2.34wt%，合金铸锭的化学原子计量式为5111(&3().627?6().3()(^1().()5321'().()2)7.84。
[0073]1)合金熔炼:将纯度大于9 9.9%以上的Sm、Co与其他元素按成分配比，置于感应熔炼炉内，抽真空至2X 10—2Pa以下，然后充入0.06MPa的高纯氩气，通电加热，待原料完全熔化为液体后浇注到水冷夹板铜模中，制得合金铸锭。
[0074]2)吸氢破碎:将所述合金铸锭置于25°C下，氢压为0.4MPa下吸氢3小时，合金铸锭在吸氢后产生吸氢破碎，破碎后的粉末不进行脱氢处理，得到氢含量约为3000ppm的氢破粉。
[0075]3)气流磨制粉:将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到平均粒径为3.5μπι的磁粉。
[0076]4)取向成型:将所述磁粉在2Τ的磁场中取向成型，随后在200MPa的液体油中进行冷等静压，得到毛坯；
[0077]烧结固溶:将所述毛坯从室温以9°C/min升温到620°C，然后保温20分钟，之后再以9°C/min的升温速率升温到1220°C，通入氩气正压烧结60分钟，随后于1170°C下固溶3小时，最后风冷到室温，得到预磁体；
[0078]时效处理:将所述预磁体于830°C下等温时效20小时，随后以1.2°C/min的冷却速度缓慢冷却到400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[0079]用B-H测试仪对所述的稀土钴基材料进行磁性能表征，其剩磁Br为12.12kGs，内禀矫顽力H。」为12.73k0e，磁能积(BH)m*32.8MGs0e，方形度Hk/H。」为0.62。
[0080]对比例2
[0081]按成分称取原料，其中:Sm24.56wt% ,Co 47.33wt% ,Fe 21 ,46wt% ,Cu4.31wt%，Zr 2.34wt%，合金铸锭的化学原子计量式为5111(&3().627?6().3()(^1().()5321'().()2)7.84。
[0082]1)合金熔炼:将纯度大于99.9%以上的Sm、Co与其他元素按成分配比，置于感应熔炼炉内，抽真空至2X 10—2Pa以下，然后充入0.06MPa的高纯氩气，通电加热，待原料完全熔化为液体后浇注到水冷夹板铜模中，制得合金铸锭。
[0083]2)氢破制粉:将所述合金铸锭置于25°C下，氢压为0.4MPa下吸氢3小时，然后升温至|J290°C保温3小时进行脱氢，最后风冷到室温，得到氢含量约为60ppm的氢破粉。
[0084]3)气流磨制粉:将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到平均粒径为3.5微米的磁粉。
[0085]4)取向成型:将所述磁粉在2T的磁场中取向成型，随后在200MPa的液体油中进行冷等静压，得到毛坯；
[0086]烧结固溶:将所述毛坯从25°C以9°C/min升温到1220°C，通入氩气正压烧结60分钟，随后于1170°C下固溶3小时，最后风冷到室温，得到预磁体；
[0087]时效处理:将所述预磁体于830°C下等温时效20小时，随后以1.2°C/min的冷却速度缓慢冷却到400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
[0088]用B-H测试仪对所述的稀土钴基材料进行磁性能表征，其剩磁Br为12.0OkGs，内禀矫顽力H。」为11.72k0e，磁能积(BH)mS32MGs0e，方形度Hk/Uj为0.625。
[0089 ]将实施例1与对比例1比较，实施例2与对比例2比较，可见本发明提供的制备方法在氢破粉的制备步骤中省去了升温脱氢的步骤，极大提高了氢破制粉效率，降低能耗，而且所制得的稀土钴基材料的磁性能优异。
[0090]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0091]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种稀土钴基材料的制备方法，其包括以下步骤: ⑴按照各元素配比熔炼制备合金铸锭，其中所述合金铸锭的化学原子计量式为Snu-XRX(<:01—3—卜^^(:1^『。)2，1?为〇6、？『、恥、6(1、113、07、!1(^阳『中的一种或几种，0 <x<0.5,0<a<.0.5，0<b<0.15，0<c<0.04，6.8<z<8.5; ⑵将所述合金铸锭于吸氢温度为10°C?180°C，氢压为0.2MPa?0.5MPa的条件下吸氢2小时?5小时得到氢破粉； (3)将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到磁粉； ⑷对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压、烧结固溶以及时效处理得到稀土钴基材料。2.如权利要求1所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，在所述合金铸锭的化学原子计量式中0<&<0.26，6.5<2<7.2。3.如权利要求1所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，在所述合金铸锭的化学原子计量式中0.26<a<0.5，6.8< ζ<8.5。4.如权利要求1所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，所述氢破粉的平均粒径为100微米?180微米，所述磁粉的平均粒径为2.2微米?4.0微米。5.如权利要求1所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，所述氢破粉含有.lOOOppm ?5000ppm 的氣。6.如权利要求1所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，步骤⑷中对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压具体为:将所述磁粉在1T?4T的磁场中取向成型，随后在150MPa?400MPa的压力下进行冷等静压，得到毛坯。7.如权利要求6所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，在步骤⑷中所述烧结固溶具体为:将所述毛坯升温至烧结温度，升温过程同时抽真空，然后于该烧结温度下通入氩气烧结30分钟?180分钟，再于固溶温度下固溶3小时?4小时，最后风冷到室温，得到预磁体，其中所述烧结温度为1180°C?1250°C，所述固溶温度为1130°C?1195°C。8.如权利要求7所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，所述将毛坯升温至烧结温度包括三个升温过程，具体为:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到.450°C?500°C，然后以l°C/min?5°C/min升温速率缓慢升温到600°C?650°C，最后再以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250°C。9.如权利要求7所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，所述将毛坯升温至烧结温度包括两个升温过程和一个保温过程，具体为:将所述毛坯以8°C/min?12°C/min的升温速率迅速升温到450°C?650°C，然后保温20分钟?60分钟，之后再以8°C/min?12°C/min升温速率升温到1180°C?1250°C。10.如权利要求6所述的稀土钴基材料的制备方法，其特征在于，步骤⑷中所述时效处理具体为:将所述预磁体于800°C?850°C下等温时效10小时?30小时，随后以0.5°C/min?.1.5°C/min的冷却速度缓慢冷却至400°C，并于400°C保温3小时，最后风冷到室温，得到稀土钴基材料。
【专利摘要】本发明涉及一种稀土钴基材料的制备方法，具体的来说为一种2:17型稀土钴基材料的制备方法，其包括以下步骤：⑴按照各元素配比熔炼制备合金铸锭，其中所述合金铸锭的化学原子计量式为Sm1-xRx(Co1-a-b-cFeaCubZrc)z，R为Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho和Er中的一种或几种，0≤x≤0.5，0≤a≤0.5，0≤b≤0.15，0≤c≤0.04，6.5≤z≤8.5；⑵将所述合金铸锭于吸氢温度为10℃～180℃，氢压为0.2MPa～0.5MPa的条件下吸氢2小时～5小时得到氢破粉；⑶将所述氢破粉用气流磨继续破碎，得到磁粉；⑷对所述磁粉依次进行取向成型、冷等静压、烧结固溶以及时效处理得到稀土钴基材料。
【IPC分类】C22C30/00, C22F1/10, C22F1/16, C22C30/02, H01F1/055, C22C19/07, B22F9/04, H01F1/06, C22C1/04
【公开号】CN105489331
【申请号】CN201510991819
【发明人】李明, 刘壮, 刘雷, 薛智琴, 陈仁杰, 李 东, 闫阿儒
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月24日
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