[发明专利]一种提高Zr元素固溶度的钐钴磁体及方法

说明书

本发明公开了一种提高Zr元素固溶度的钐钴磁体及方法，通过调节固溶温度为Tst＝1248‑4*W_Fe(％)±3℃，抑制富Zr第二相的析出，通过Zr元素取代高温1:7H相中哑铃位Fe‑Fe原子对，使钐钴磁体主相1:7H的c/a收缩率高于1％，提高高温相1:7H结构的稳定性，在Tst温度固溶后磁体固溶态为单相1:7H相。在Tst温度固溶的单相1:7H磁体，富Zr析出相含量低于1vol.％，优化了磁体的性能及退磁曲线的方形度，能够用于制备不同铁含量成分的钐钴磁体。

技术领域

本发明涉及一种提高Zr元素固溶度的钐钴磁体及方法。

背景技术

钐钴磁体作为一种重要的功能材料，已经广泛应用到计算机技术、微彼通信技术、汽车工业、航空工业、自动化技术、仪表技术等各个重要领域。Sm₂Co₁₇型稀土永磁材料具有高的理论磁化强度，高居里温度，是一种宽温域使用的高性能永磁材料。而且，相比于高温使用的钕铁硼磁体而言，钐钴永磁材料无需添加金属镝、铽等重稀土元素，因此开发高性能钐钴磁体，也同时对于我国稀土元素的合理利用及保护都是具有重要意义。

在钐钴磁体的制备中，如何获得单相均匀的固溶相是磁体获得高性能的关键。钐钴合金中的Zr元素是磁体中稳定固溶相1:7H结构的重要元素。早先研究中发现，在钐钴铁铜的磁体体系中加入少量的Zr元素对于磁体性能，尤其是矫顽力与磁能积的改善尤其明显，原因在于Zr提高了1:7H结构的稳定性，固溶处理后获得1:7H结构的单相。CN104916382A、CN105957680A考虑了Zr元素在合金中难以均匀熔炼的问题，提出了用共融FeZr或CuZr合金替代Zr的单质熔炼，降低了熔炼温度，提高Zr元素在熔炼合金中的固溶度。文献中也有采用对合金锭进行高温热处理促进Zr元素的均匀化等方式，改善Zr的固溶。但是，仅仅通过合金铸锭均匀化的方式促进Zr的固溶，并不能完全改善Zr的固溶不均匀的问题。因此，在制备高性能磁体中，通过后续的固溶工艺调整，提高Zr元素的固溶度是磁体制备的关键问题。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种提高Zr元素固溶度的钐钴磁体及方法，通过调控磁体固溶温度促进Zr元素在主相中的固溶，抑制富Zr相析出，获得单相的固溶态，使磁体在随后的时效处理后获得完整均匀的胞状结构，改善磁体的磁性能。

本发明所涉及的钐钴磁体具有组成式Sm(Co_1-u-v-wFe_uCu_vZr_w)_z，其中u＝0.1～0.36，v＝0.06～0.10，w＝0.02～0.04，z＝6.8～8.0。

本发明所涉及的钐钴磁体的制备工艺包括如下步骤：

步骤1：配料和熔炼

采用Sm、Co、Cu、Fe、Zr作为原料，并置于真空电弧熔炼炉中，Sm置于坩埚底部，抽真空至2×10^-3～5×10^-3Pa以后，向所述炉体内充入高纯氩气，所述炉内真空度上升至0.8×10⁵Pa以后停止充气，在工作电压30V～45V，工作电流600A～800A条件下重复熔炼3～4次，冷却得到合金铸锭；

步骤2：制粉及成型

在含氧量低于0.5ppm的充有高纯氩气的手套箱中，将步骤1的铸锭用粉碎机粉碎后过80目筛，再使用在120#汽油介质保护下球磨120～240min得到粒径为3～5μm的粉末，然后将所述粉末放入磁场压型机中取向成型，磁场方向与压制方向垂直，再经过冷等静压压制，获得压坯；

步骤3：热处理