[发明专利]磁性换热制品、中间制品及制作磁性换热制品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性换热制品及制作磁性换热制品的方法。。

背景技术

磁热效应(Magneticaloric Effect)是说明磁制熵变(Magnetically Induced entropy Change)对吸热或放热的绝热转化(Adiabatic Conversion)。将一磁场施加于一磁热活性材料，通过诱导熵变从而导致磁热材料吸热或放热。这种磁热效应能够用来实现制冷及/或供热。

如美国专利6,672,772公开的磁性换热器，典型地包括一泵式再循环系统、一换热介质如冷却液、一塞满磁制冷工作材料颗粒的腔室来形成磁热效应，以及一施加磁场于腔室的装置。

理论上，磁性换热器比起气体压缩循环/膨胀系统更能节省能源。此外，磁性换热器对环境生态而言也是较为友善的，不使用会导致臭氧耗尽的化学品如氟氯化碳(CFC)。

近几年来，像 La(Fe_1-aSi_a)₁₃、Gd₅(Si, Ge)₄、Mn(As, Sb)及MnFe (P, As)等材料的居里温度(居里 温度, T_C)已经发展到可以达到或接近室温，其中居里温度是指该材料在磁性换热系统中的操作温度。所以，这些材料适合应用于如建筑环境控制、家庭与工业用冰箱及冷冻室，如同是执行一自动环境控制。

因此，为实现最新研发出的磁热活性材料的优点，磁性换热系统正持续地发展当中，但是仍期望有更进一步的改进，使磁性换热技术达到更广泛的运用。 

发明内容

本发明的一主要目的在于提供一种制品及制作制品的若干方法，其中所述制品包括至少一磁热活性相用于具成本效益及可靠的磁性换热器中。

一种制作制品的方法，所述制品包括至少一磁热活性相，且所述方法提供如下，包括：提供一中间制品，所述中间制品包括若干元素，若干元素的总掺量能提供至少一(La_1-aM_a)(Fe_1-b-cT_bY_c)_13-dX_e相以及少于0.5 Vol%(体积浓度)的若干杂质, 其中0≦a≦0.9，0≦b≦0.2，0.05≦c≦0.2，-1≦d≦+1，0≦e≦3，M是若干元素铈(Ce)、镨(Pr)及钕(Nd)的其中一种或多种元素，T是若干元素钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)及铬(Cr)的其中一种或多种元素，Y是若干元素硅(Si)、鈻(Al)、砷(As)、镓(Ga)、锗(Ge)、锡(Sn)及锑(Sb)的其中一种或多种元素，以及X是若干元素氢(H)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、锂(Li)及铍(Be)的其中一种或多种元素。所述中间制品包括一永磁材料。通过去除所述中间制品的至少一部份以加工中间制品，然后施以热处理来制作出一制成品，所述制成品包括至少一磁热活性(La_1-aM_a)(Fe_1-b-cT_bY_c)_13-dX_e相。

所述永磁材料在此界定为一种制品，其矫顽场强大于10奥斯特(Oe)。 

所述制作包括至少一磁热活性相的制品的方法有利大型块体的制作，之后通过更进一步的加工，将所述制品拓展成两个或更多的小型制品及/或基于成本效益及可靠度，提供外部尺寸需要的若干制作公差。

特别是在具有较大尺寸磁热活性相的若干制品的加工案例中，例如在具有至少5毫米（mm）或数十毫米尺寸的若干块体中，本发明人观察到，通过限制数量加工的较小制品以及所述较小制品需要的尺寸是以大型制品制作出来，所述若干制品会形成不符需求的裂纹。

本发明人更进一步观察到，通过热处理制品形成一种具有永磁材料的中间制品，即可大量避免这样不符需求的裂纹。根据永磁材料在此的定义，所述中间制品包括一大于10奥斯特(Oe)的矫顽场强。

所述中间制品可以进行加工但不会形成不符需求的若干裂纹，因此可以从大型制品制作出若干制品，以增加若干制品的数量并减少废料。然后，进一步热处理所述中间制品以形成所述磁热活性相并提供一种适合作为磁性换热器的工作构件的制品。