[发明专利]一种高温钴基永磁材料的制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种高温钴基永磁材料的制备方法。

背景技术

近年来，各种磁性材料在电子产品中得到了广泛的应用。随着电子产品小型化、轻薄化和高性能化的发展需求，磁性材料的形状和性能成为电子产品选用磁性材料（该磁性材料可以包括磁粉、磁体、磁片等现有技术中的常见磁性材料）的首要考虑因素。在诸多磁性材料中，稀土类各向异性磁性材料具备较好的形状优势和突出的性能优势，因此稀土类各向异性磁性材料成为制造电子产品的首选磁性材料。 

钐钴永磁体出现于20世纪60年代，依据成份的不同分为SmCo5和Sm₂Co₁₇，分别为笫一代和笫二代稀土永磁材料，其具有较高的磁能积和可靠的矫顽力，虽然由于其原料是储量稀少的钐和战略金属钴，原料稀缺、价格昂贵而使其发展受到限制，随着钕铁硼材料的发展，其应用领域逐渐减少，但由于钐钴永磁体在稀土永磁系列中表现出良好的温度特性。在稀土永磁材料中，与SmCo₅和NdFeB相比，Sm₂(Co，Fe，Cu，Zr)₁₇磁体因具有较高的饱和磁化强度、磁晶各向异性常数和居里温度而成为应用于航空航天、国防工业、通讯技术和交通运输等领域的高温磁性材料的首选。但该磁体在高温条件下长期服役时由于氧化造成其磁性能的退化，大大降低其使用寿命，制约其广泛应用。研究表明，通过合金成分优化设计及显微组织调控，可改善磁体的热稳定性，但幅度非常有限。

发明内容

本发明提供一种高温钴基永磁材料的制备方法，使用该方法制备的永磁材料，具有良好的热稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供的一种高温钴基永磁材料的制备方法，该永磁材料包括基材和基层表面上的ZrO₂镀层，该基材的化学式为：Sm₂（Co_1-a-b-cCu_aZn_bYb_c）_8.5，其中a=0.15-0.25，b=0.08-0.13，c=0.05-0.07，该方法包括如下步骤：

（1）熔炼合金

按照化学式的配比将Co、Cu、Zn及Yb混合，置于电弧炉升温坩埚中，抽真空到10^-4Pa或以上，然后通入0.2-0.5大气压的高纯氦气，通电加热，待坩埚中的物料全部熔化后，按上述化学式配比将Sm以及质量分数为合金原料总重0.1%-0.5%的金属镁加入坩埚中，反复熔炼2-3次以得到成分均匀的合金液体，然后浇注到水冷铜模中得到合金铸锭； 

（2）合金处理

将上述合金铸锭，先通过机械破碎为2-5mm大小的颗粒，然后放置于氢分压为0.01-0.1MPa的氢环境中，并在100-200℃保持1-2h，从而完成低温氢化的步骤； 

在低温氢化的步骤完成后，对氢环境中的稀土母合金加热升温，升温期间将氢分压调整并维持在15-20kPa，当稀土母合金的温度达到800-850℃时，以每分钟1.5-1.8kPa的速率使氢分压持续增压2-3h，当稀土母合金吸氢饱和后，维持氢分压1-2h； 

将稀土母合金的温度控制在800-850℃的范围内，并迅速将氢环境中的稀土母合金所受到的氢分压调整到不超过0.5Pa，然后以10-15℃/min的降温速度迅速冷却至室温，得得到处理后的合金； 

（3）制作永磁基材

将上述合金粉末在1350-1400kA/m磁场中垂直取向、压制成型，冷等静压制成毛坯后烧结得到永磁基材； 

（4）表面镀覆氧化锆层

用砂纸将打磨基材，在乙二醇中超声清洗后吹干后，将基材放入多弧磁控溅射仪设备真空镀膜室的样品台上，抽真空，待真空抽至0.005Pa以下时，通入氦气，采用脉冲负偏压800V，电弧电流50-60A的He⁺轰击基材表面4-5min，加热基材至200-250℃，以金属Zr靶为阴极靶，采用如下工艺参数沉积ZrO₂层：体积比1:1的氩气和氧气的混合气压0.2-0.5Pa，电弧电流60-70A，直流脉冲负偏压400-500V，阴极靶-基材间距为10cm，沉积时间15-20min，得到表面镀覆有氧化锆镀层的永磁材料。 

本发明制备的钐钴基永磁材料，采用均衡合金配比，以保证材料的磁性能，在制备过程中对合金进行了处理，以提高材料的各向异性，最后在表面镀覆了氧化锆，进一步提高了材料的高温抗氧化性能。

具体实施方式