[发明专利]一种Sm-Fe-N各向异性磁粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性材料领域，涉及一种Sm-Fe-N各向异性磁粉的制备方法。

背景技术

Sm2Fe₁₇N_x具有优异的内禀磁性能，被誉为继Nd-Fe-B以后的新一代永磁材料。与Nd₂Fe₁₄B相比，它具有更高的居里温度（高出近160°C），特别高的磁晶各向异性，H_A=11.2MA/m（140KOe），仅次于SmCo₅，为Nd₂Fe₁₄B的2倍，理论磁能积为472KJ/m³(59.2MGOe)，与Nd₂Fe₁₄B（509KJ/m³）大体相当。由于Sm₂Fe₁₇N_x在高温下会分解，故不能烧结，只能做成粘接磁体。就内禀磁特性而言，Sm₂Fe₁₇N_x的饱和磁极化强度略低于Nd₂Fe₁₄B，但其居里温度和磁晶各向异性场均远高于后者。另外从实用化的角度看，Sm₂Fe₁₇N_x的热稳定性、抗氧化性和耐蚀性都优于Nd₂Fe₁₄B。它的另一突出优点是可以制成各向异性粘接磁粉和粘接磁体。

目前制备Sm₂Fe₁₇N_x的方法主要有：机械合金化法(MA)、氢破碎法(HDDR)、还原扩散法(R/D)、快淬法(RQ)、粉末冶金法(PM)。各种方法的制备Sm₂Fe₁₇粉末及其Sm₂Fe₁₇N_x磁粉的工艺流程、特点如下:

机械合金化法(MA)：纯组元粉末混合→高能球磨→形成层状颗粒→扩散退火，形成纳米晶体→氮化→Sm₂Fe₁₇N_x磁粉。机械合金化法制备Sm₂Fe₁₇需要长时间的高能球磨，粉末活性高、颗粒细，在氮化和制备粘接磁体过程中容易带来氧含量的增加；由于粉末颗粒太小，很难制备出高密度的粘结磁体；虽然粉末颗粒很小，但不一定是单晶单畴颗粒，主要适合于制备各向同性磁粉。

还原扩散法(R/D)：一定配比的Sm₂O₃、Ca、Fe等原料→混料→压块→还原扩散反应→产物分离→氮化→细磨→Sm₂Fe₁₇N_x磁粉。该方法主要适合于制备各向同性磁粉，该方法的难点主要是反应产物的分离及分离过程中Sm-Fe合金粉末的防氧化问题粉末冶金法(PM)：一定配比的合金原料→熔炼→均匀化处理→粗破碎→球磨制粉→氮化→细磨→Sm₂Fe₁₇N_x磁粉。

粉末冶金法(PM)：一定配比的合金原料→熔炼→均匀化处理→粗破碎→球磨制粉→氮化→细磨→Sm₂Fe₁₇N_x磁粉。粉末冶金法可以制造出高性能的各向异性Sm₂Fe₁₇N_x磁粉，由于各向异性磁粉的剩磁、磁能积远高于各向同性磁粉，具有更好的应用前景。该方法缺点需要对熔炼的合金进行长时间的高温均匀化退火，由于感应熔炼水冷铜模浇铸工艺的冷速较慢，凝固合金组织粗大，铸锭组织成分分布不均匀；由于L+Fe→Sm₂Fe₁₇包晶反应的特点，反应不完全，合金中存在较多的α-Fe和富Sm相。为得到较多的Sm₂Fe₁₇相组织，将包晶反应不完全的合金组织转变为Sm₂Fe₁₇相，须经高温（1020°C左右）长时间均匀化处理，一般达20小时左右才能达到较好的效果。另外，在制粉过程中合金不一定沿着晶界断裂，获得的部分Sm-Fe-N粉末颗粒可能由多晶组成，由于晶粒取向不同，这部分粉末颗粒也不具备各向异性。