[发明专利]稀土磁性合金粉末制造方法及其产品

说明书

本发明涉及用钙热还原扩散法制造R₂Co₁₇的方法以及用该方法制得的稀土磁性合金粉末R₂Co₁₇，尤其涉及一种在还原扩散物料中，还加入了一种或一种以上分散剂的制造R₂Co₁₇的制造方法。本发明不仅适用制造R₂Co₁₇型钐钴合金粉末(以下简称“2∶17”)，还适用制造RCo₅型钐钴合金粉末(以下简称“1∶5”)及钕铁硼合金粉末(以下简称“NdFeB”)。

永磁材料用途十分宽广，已广泛用于电子仪表、机械电机、冶金石油、邮电通讯、航天航空、国防及医疗等工业。

自1966年Strnat、Hoffer发现了钇钴化合物(YCo₅)的磁各向异性后，开始出现了开发研究高性能称之为第三代永磁的稀土永磁的工作。

第三代永磁的出现，推动了电子、仪表等向微型、超薄型方向发展。众所周知随着稀土永磁的性能不断提高和发展，又把稀土永磁分成三代。第一代稀土永磁以RCo₅为基础的SmCo₅永磁，其最大磁能积约20 MGOe。到了七十年代又出现了更高性能的永磁，以R₂Co₁₇为基础的Sm₂Co₁₇型永磁，其最大磁能积约30MGOe，被称为第二代稀土永磁。到了八十年代又出现了第三代稀土永磁，即以RFeB为基础的NdFeB永磁，其最大磁能积超过50 MGOe。

由于高性能的NdFeB的出现，大大充实了磁学界，它的廉价性和高性能，使永磁应用发生了突飞猛进的发展。但是由于NdFeB的居里温度低，热稳定性差，易生锈不耐蚀等缺点，以致在很多场合下不能或很难使用。

而SmCo类永磁就没有上述的缺点，故在一定程度上仍能保持相当的使用量。但毕竟由于成本高，也不得不受到很大程度的限制。因此，开发廉价性的SmCo永磁，使之在永磁领域中能与NdFeB相抗衡，并得以生存和发展，也是当前研究永磁的动向之一。

本发明针对上述的动向，采用钙热还原扩散法制造SmCo(R₂Co₁₇)类永磁，开发了廉价钐钴类永磁的制造新工艺。

用钙热还原扩散法制造SmCo类磁性合金粉末已有报导，它可以避免使用昂贵的金属钐，不需要熔炼、压碎、粗碎等工艺，因此具有制造成本低、性能高、工艺简便等优点。例如美国专利3625779、日本公开特许昭54-102271、昭54-87630等均采用金属钙热还原扩散法制造SmCo₅。由于该方法仅仅涉及到钐和钴的两元合金，在制造工艺上，方便可靠。但对于用还原扩散法制造2∶17型的五元合金粉末就比较困难(参见日本公开特许昭61-9534)。在现有的技术中，很难控制达到预定的目标组成。特别是在2∶17型中，为了增加其矫顽力，必须要添加铜，而金属钙与所添加的金属铜要生成Ca-Cu中间合金，给还原扩散法制造2∶17型合金粉末带来更大的困难。

因此，用金属钙热还原扩散法制造2∶17型稀土磁性合金粉末，在现有技术中存在着如下的困难：

1.为了补充由于形成Ca-Cu合金的Cu的损失，需要在原料配置时，增加必要过量的铜，但铜量增加越多，钙的损耗也越多，使制造成本增大。

2.由于Ca-Cu合金的生成使Ca、Cu的消耗增大，这样增加了后道工序中，除去钙、铜等杂质的困难。

3.如上所述，由于金属钙量很难控制，造成Sm₂O₃还原不充分，使合金粉末中的组成很难达到预定的目标成分，这样所得的产品质量差，不能获得高性能的永磁。

4.为了确保充分的还原扩散，通常需要把扩散温度提高到1200℃以上，由于过高的温度，不仅影响设备使用寿命，更重要的是由于过高的温度使已被还原得到的金属钐，尚未完全向铁、钴等金属扩散时，就会呈熔融液态流失(金属钐的熔点1072℃)，严重影响合金粉末的组成。

5.由于还原产物和废弃物结成硬块，必须进行破碎，破碎后的产品颗粒不均匀，并易使已被还原的合金粉末又被氧化，产品含氧量大于0.2％，甚至大于0.5％，众所周知，含氧量高的永磁合金粉末，不能获得高性能的永磁体。