[发明专利]Sm-Co基合金块状磁体的制备方法

说明书

本发明Sm‑Co基合金块状磁体的制备方法，涉及稀土钴基永磁合金，是一种具有明显磁晶各向异性的纳米晶Sm‑Co基合金块状磁体的制备方法，通过对Sm‑Co基合金快淬薄带进行高能球磨制备出Sm‑Co基合金全非晶粉末，随后在液压机下压制成块体，最后将压制好的Sm‑Co基合金块体放入磁场热处理炉中进行磁场热处理，使非晶相在加热过程中沿磁场方向重结晶，从而制得具有明显磁晶各向异性的纳米晶Sm‑Co基合金块状磁体，克服了现有技术只能对晶粒尺寸在微米级的Sm‑Co基合金块状磁体进行取向，而无法制备出具有明显择优取向的纳米晶Sm‑Co基合金块状磁体的缺陷。

技术领域

本发明的技术方案涉及稀土钴基永磁合金，具体地说是Sm-Co基合金块状磁体的制备方法。

背景技术

稀土永磁材料是一种重要的基础性功能材料，其中Sm-Co基永磁合金因具有优异的永磁性能和高温稳定性而在高温应用领域有着不可替代的地位。Sm-Co基永磁合金的传统制备工艺是：熔炼-制粉-磁取向成型-烧结，但这种方法得到的块状磁体的晶粒是微米级。对于永磁合金而言，矫顽力的大小取决于材料内部形成反向畴的难易程度，而磁体的晶粒尺寸对反向畴的形成起到了决定性的作用，即晶粒越小矫顽力越高，因此，将Sm-Co基永磁合金纳米晶化的趋势日益加强。

近几年来，纳米晶Sm-Co基永磁合金的研究受到了研究者们普遍的关注。快淬法和机械球磨法是制备纳米晶Sm-Co基永磁材料的主要方法，其中，高能球磨是制备纳米晶SmCo₅永磁合金的有力手段。张健和沈保根(张健,沈保根.球磨SmCo₅纳米晶的结构与磁性[J].金属功能材料,2001,8(3):10-12.)将SmCo₅铸锭破碎后在高能球磨机上球磨5h制得非晶粉末，随后在450℃～800℃范围内退火30min，发现经700℃退火后的样品平均晶粒尺寸为22nm，再将700℃退火后的粉末与牌号为CH-914的快干胶混合，制备各向同性粘结磁体，发现矫顽力可达28672Oe。Cui等人(Cui B Z,Gabay A M,Li W F,et al.AnisotropicSmCo₅nanoflakes by surfactant-assisted high energy ball milling[J].Journal ofApplied Physics,2010,107(9):465701.)通过表面活性剂辅助球磨技术制备出了厚度为8nm～80nm，长度为0.5μm～8μm，平均晶粒尺寸为8nm的SmCo₅纳米片，随后采用环氧树脂制备粘结磁体，并在19kOe的磁场下取向，得到了矫顽力为17.7kOe的SmCo₅纳米晶粘结磁体，该磁体具有明显的各向异性。Zuo等人(Zuo W L,Zhao X,Xiong J F,et al.Strongtextured SmCo₅nanoflakes with ultrahigh coercivity prepared by multistep(three steps)surfactant-assisted ball milling.[J].Scientific Reports,2015,5:13117.)通过多级球磨法制备出了矫顽力为26.2kOe的SmCo₅纳米片，他们以正庚烷为球磨介质，加入20％的油酸-油胺为表面活性剂，然后又进行了三个阶段的球磨：(1)在150rpm的速度下球磨4h；(2)在200rpm的速度下球磨8h；(3)在250rpm的速度下球磨16h。最后将球磨得到的纳米片与环氧树脂混合后在20kOe的磁场下取向，制备出了高矫顽力高磁晶各向异性的SmCo₅磁体。Cruse等人(Crouse C A,Michel E,Shen Y,et al.Effect of surfactantmolecular weight on particle morphology of SmCo₅prepared by high energy ballmilling[J].Journal of Applied Physics,2012,111(7):07A724.)通过在SmCo₅合金球磨过程中加入不同的有机酸做表面活性剂并加以研究，发现与常用的油酸相比，采用相对分子质量更小、沸点更低的正戊酸作为表面活性剂并球磨1h后得到的晶粒尺寸最小，且矫顽力最高为20kOe，同时，由于正戊酸的沸点较低，故而在球磨后更容易去除。CN101265529公开了一种Sm-Co基合金块状磁体的制备方式，即对Sm-Co基合金快淬薄带进行球磨得到非晶态合金粉末，随后采用放电等离子烧结(SPS)技术进行快速烧结，得到晶粒尺寸小于100nm的Sm-Co基合金块状磁体，尽管该专利文献没有公布所制得的纳米晶Sm-Co基合金块状磁体的晶粒尺寸，但根据已发表的其他相关文献(许刚,杨建军,张东涛,等.块状纳米晶SmCo₅烧结磁体的结构及其磁性能[J].中国有色金属学报,2009,19(7):1305-1309.)得知其最后制备出平均晶粒尺寸为30nm，矫顽力为29184Oe(2.28MA/m)的纳米晶SmCo₅块状磁体。但是，这种方法制备出来的纳米晶Sm-Co基合金块状磁体没有明显的择优取向，是各向同性的。CN102766835A公开了一种制备高矫顽力Sm-Co基合金块状磁体的制备方法，即在传统工艺之后加入多级时效工艺，且在时效过程中持续加入稳恒磁场环境，制备出了矫顽力在27097Oe(2117kA/m)以上的Sm-Co基合金块状磁体，但这种工艺并没有减小晶粒尺寸，制备出来的Sm-Co基合金块状磁体晶粒依然是微米级的。