一種耐高溫釤鈷永磁體及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種永磁材料及其制備方法，尤其設及一種耐高溫衫鉆永磁體及其制 備方法，屬于稀±永磁材料領域。
【背景技術】
[0002] 衫鉆永磁材料是由衫、鉆和其它金屬稀±材料經配比，溶煉成合金，經粉碎、壓型、 燒結后制成的一種磁性材料。具有高磁能積、極低的溫度系數、很強的抗腐蝕和抗氧化性， 所W被廣泛應用在航空航天、國防軍工、微波器件、通訊、醫療設備、儀器、儀表，各種磁性傳 動裝置，傳感器，磁處理器，電機，磁力起重機等。
[0003] 但是衫鉆永磁材料的力學性能普遍較差，抗彎強度僅為80-120MPa，且存在一個致 命弱點，就是它的脆性很大，其斷裂初性小于2.OMPa?mi/2,嚴重制約了其應用范圍。然而， 長期W來人們對衫鉆永磁材料的研究主要集中在如何提高其磁性能上，對力學性能研究很 少。
[0004] 而且，目前衫鉆永磁體的最高工作溫度只能達到350°C，當用于更高的溫度下，衫 鉆永磁體里面的Sm原子會慢慢揮發，導致衫鉆永磁體的磁特性就隨之慢慢變壞，直到最終 失效。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的是針對現有技術中存在的上述問題，提出了一種具有高磁性能、高 力學性能且耐高溫的衫鉆永磁體。
[0006] 本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種耐高溫衫鉆永磁體，包括衫鉆永 磁材料忍層和陶瓷保護層，陶瓷保護層包覆在衫鉆永磁材料外；
[0007] 其中，衫鉆永磁材料包括體積百分比含量分別為10-20%的增強纖維和80-90% 的衫鉆永磁粉。
[0008] 本發明在衫鉆永磁材料外包覆陶瓷保護層，陶瓷保護層將磁體嚴密地包封起來， 衫鉆永磁體在高溫環境下應用時，衫原子的揮發就被抑制住了，從而使衫鉆永磁體能耐 500°C左右的高溫，延長衫鉆永磁體的使用壽命。
[0009] 本發明之所W選擇陶瓷作為保護層，是因為現有普通保護層，如電鍛鋒、儀、銘、銅 儀等保護層，都不能承受高溫環境，而陶瓷保護層是一種較佳的選擇。
[0010] 另外，目前燒結衫鉆永磁材料的脆性大，容易斷裂，而燒結衫鉆永磁材料的斷裂方 式主要為脆性解理斷裂。燒結衫鉆永磁材料的強的室溫脆性主要是由于其晶體結構復雜、 滑移系統不足造成的，也與其制備工藝有關。因此，本發明還在衫鉆永磁材料忍層中引入同 基體結合良好的且具有較高強初性的增強纖維W提高其強初性等力學性能。
[0011] 在上述的一種耐高溫衫鉆永磁體中，衫鉆永磁粉由W下成分（W質量百分比計） 組成：Sm:23-26%,Fe:8-10%,Cu:8-10%,Zr:2-4%,Mn:3-5%，余量為Co。
[0012] 影響耐高溫永磁體最高使用溫度的主要因素包括：在保持內稟矯頑力溫度系數不 變的情況下，增大室溫下的內稟矯頑力可提高磁體的最高使用溫度；和在保持室溫下的內 稟矯頑力一定時，減小內稟矯頑力溫度系數也可提高磁體的最高使用溫度。
[0013] 因此，本發明為了制備耐高溫衫鉆永磁體，對衫鉆永磁材料的衫鉆永磁粉的組成 成分及其質量百分比進行重新配比，本發明提高了Sm和Cu的含量，有利于提高衫鉆永磁材 料的最高使用溫度。
[0014] 其中，Sm是極活潑的稀±金屬，容易氧化生成Sm2〇3,而且又是沸點最低的元素，在 真空高溫條件下，極易蒸發。因此，本發明提高了Sm的含量，并調整了衫鉆永磁材料的制備 工藝，從而提局衫鉆永磁材料中Sm的有效含量，從而獲得剩磁、矯頑力和磁能積都較局的 衫鉆稀±永磁材料。另外，高Sm含量的衫鉆永磁體在高溫環境下，隨著Sm原子的慢慢揮發， 仍然能夠在較長時間內保證衫鉆永磁體的磁性能。
[0015] 本發明還控制了化的含量，因為鐵原子半徑大于鉆原子，隨著鐵含量的增加，鐵 原子可W取代鉆原子致使1:7相的晶胞體積增大。而氨原子半徑和體積很小（分別為 0. 079nm和4. 9X104nm3)，所W1:7相晶胞體積的增大使得氨原子進入1:7相更為容易，進 而促使1:7相吸氨能力提高，從而使本發明可W使用氨碎工藝。但是，化含量過高的衫鉆 永磁材料易形成雜相，且對Sm含量極為敏感，所W必須將化和Sm的含量控制在上述范圍 內，才能抑制高鐵含量永磁材料固溶后產生的雜相，最終獲得較為均勻一致的胞狀結構，從 而提高本發明衫鉆永磁材料的磁性能。
[0016] 此外，本發明還添加了Mn元素，因為Zr元素易偏聚，嚴重影響衫鉆永磁材料組織 定向的穩定性，而添加Mn元素可W消除Zr對組織定向的不利影響，形成穩定的層狀定向組 織。
[0017] 在上述的一種耐高溫衫鉆永磁體中，增強纖維為碳纖維、玻璃纖維、芳絕纖維、尼 龍纖維、棚纖維中的一種或多種。本發明使用的增強纖維材料都具有較高的強度、初性、抗 沖擊性、耐疲勞性等性能，所W在衫鉆永磁材料中混入上述增強材料可W大大提高衫鉆永 磁材料的力學性能。
[0018] 在上述的一種耐高溫衫鉆永磁體中，陶瓷保護層為氮化娃陶瓷保護層。本發明進 一步優選陶瓷保護層為氮化娃陶瓷保護層，不僅具有較高的硬度，而且在高溫環境下仍然 具有較好的機械強度，仍可W正常使用，從而提升本發明衫鉆永磁體在高溫使用環境下的 適應性，提高其使用壽命。
[0019] 本發明的另一個目的在于提供上述耐高溫衫鉆永磁體的制備方法，該制備方法包 括W下步驟：
[0020] S1、按衫鉆永磁粉的組成成分及其質量百分比配料、烙煉并速凝得到合金片；
[0021] S2、將上述得到的合金片進行氨碎得到粉末，粉末直接經氣流磨制成粉料；
[0022] S3、將增強纖維與上述粉料在惰性氣體保護下放入成型壓機模具中加磁場進行取 向，取向后壓制成型、退磁并真空封裝，得到生巧，將生巧等靜壓處理后取出；
[0023] S4、將上述得到的生巧放入燒結爐中在高溫下進行燒結，并進行熱處理后得到衫 鉆永磁體巧件；
[0024] S5、在上述得到的衫鉆永磁體巧件表面形成陶瓷保護層，得到耐高溫衫鉆永磁體。 [00巧]本發明耐高溫衫鉆永磁體的制備方法中，在現有技術與工藝的基礎上，引入了速 凝、氨碎、氣流磨等先進的制備工藝，實現衫鉆永磁材料成分和微觀組織結構的精細化調 控，提升衫鉆永磁材料的磁性能。也解決了新技術和現有衫鉆永磁材料工業生產的兼容性 問題，完成高磁性能和高力學性能的衫鉆永磁材料的批量、穩定化生產。
[00%] 其中，步驟Sl中引入了速凝工藝，具體為將衫鉆永磁粉原料烙煉后得到的合金溶 液在惰性氣氛中誘注到轉動的水冷銅漉上實現快速冷卻，得到厚度為0. 03-10mm的合金 片。該工藝由于具有較高的冷卻速率可大大抑制晶粒的長大和雜相（速凝得到的合金片由 1:7相組成，而鑄錠中除了 1:7相外，還存在部分1:5雜相）的析出。目前在高性能燒結欽 鐵棚的制備和生產中已廣泛使用，但還沒有應用到燒結衫鉆永磁材料的制備和生產中。因 為，速凝得到的合金片與鑄錠分別經過傳統的球磨工藝制粉后，再分別制備成衫鉆永磁材 料，相比之下，速凝得到的合金片制備衫鉆永磁材料的剩磁偏低。
[0027] 因此，為了解決引入速凝工藝得到的合金片制備衫鉆永磁材料剩磁偏低的問題， 本發明在步驟S2中繼續引入了氨碎和氣流磨工藝。
[0028] 氨碎是制備高性能稀±永磁材料的有效方法，目前已被廣泛用于高性能燒結欽鐵 棚磁體的制備和生產中，但對于燒結衫鉆永磁材料，則由于吸氨破碎條件苛刻而沒有得到 廣泛應用。但是，本發明已經從衫鉆永磁粉的配伍方面解決了運一問題，本發明衫鉆永磁粉 的配伍中進一步控制了化的含量，進而優化了合金的吸氨能力。因為鐵原子半徑大于鉆原 子，隨著鐵含量的增加，鐵原子取代鉆原子致使1:7相的晶胞體積增大。而氨原子半徑和體 積很小（分別為0. 〇79nm和4. 9X10 4nm3)，所W1:7相晶胞體積的增大使得氨原子進入1:7 相更為容易，進而促使1:7相吸氨能力提高，從而使本發明順利的引入了氨碎工藝。
[0029] 粉料的粒徑及其分布對衫鉆永磁材料的磁性能有著重要影響。而氣流磨工藝是制 備高均勻性粉料的有效途徑，在欽鐵棚磁粉的制備中已有廣泛的應用，但是，在衫鉆永磁材 料的粉料制備中卻應用較少，衫鉆永磁材料的粉料一般通過球磨工藝制備。而球磨工藝制 備得到的粉料的顆粒尺寸分布較為分散，細顆粒和粗顆粒明顯較多，粉料的均