本发明涉及稀土永磁材料
技术领域：
，具体涉及一种制备钐铁合金的方法。
背景技术：
：自1990年coey等利用气固相反应合成了间隙原子金属间化合物r2fe17nx以来，sm2fe17nx化合物引起了磁学界的广泛关注。研究发现，sm2fe17n3化合物具有优异的内禀磁性能，居里温度达750k，比nd2fe14b的高出约160k，磁晶各向异性场ha11200ka/m(约14t)，达到了nd2fe14b的2倍，理论磁能积的上限值为450kj/m3，与nd2fe14b的相当，而且其磁体的热稳定性、抗氧化性和耐腐蚀性均优于钕铁硼磁体。到目前为止，sm2fe17nx系稀土永磁粉末的制备方法主要有熔体快淬(rs)法、机械合金化(ma)法、氢化-歧化-脱氢-再化合(hddr)法、粉末冶金(pm)法等4种主要方法。另外，还原扩散(rd)法在日本磁性材料工业生产上也得到了应用。以上方法一般分为两个步骤：首先制备单相sm2fe17化合物，再对sm2fe17化合物进行氮化处理。在制备sm2fe17化合物过程中都采用将钐、铁及其它金属元素按化学计量配料后进行熔炼得到钐铁合金，此过程需要采用高纯度的金属钐，增加了原料成本。因钐元素是变价稀土元素，能生成稳定的二价卤化物，用钙、锂还原其卤化钐的方法实际上得不到对应的稀土金属钐。金属钐在工业上采用镧(铈)热还原法生产，利用金属钐具有高蒸气压的性质，蒸发冷凝后得到金属钐，主要工艺流程为：原辅材料→配料→混匀→压成料块→装炉→真空还原→蒸馏→冷凝→熔铸→包装→入库(纯sm产品)。同时为了保证金属钐的产品质量与还原效果，一般多采用纯la进行还原，而且产品sm需要放入铁桶内密封，氩气保存，因此，采用此方法生产金属钐存在生产成本高、工艺流程长、设备要求高等缺点，导致稀土钐铁永磁发展受到了很大限制。随着制备技术的快速发展，在实验室范围内还发展了活性烧结法、固相反应法、溅射沉积法和机械合金化等方法，但这些方法都离不开稀土金属钐作为原料，同时这些方法都存在成本高、对设备要求严格等局限性。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种制备钐铁合金的方法，避免了制备高纯金属钐的过程，从而克服制备钐铁合金成本高，工艺流程长，氧、钙含量高，渣金难分离等难题。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种制备钐铁合金的方法，包括如下步骤：s1、混料：将原料按比例进行配制，所述原料包括无水卤化钐、金属铁或无水卤化铁、还原剂；其中无水卤化钐与金属铁或无水卤化铁的用量比例根据钐铁合金的化学计量要求确定，所述还原剂用于还原无水卤化钐，以及当采用无水卤化铁时还用于还原所述无水卤化铁；将各原料混合均匀后装于坩埚中；s2、钐铁合金制备：将步骤s1的坩埚放在真空感应炉中，采用惰性气体作为反应保护气体，升温至反应所需温度1200℃-1600℃，保持金属与渣处于熔化状态，反应3-20min后停止加热，浇注冷却，渣金分离，最后获得钐铁合金。进一步地，所述还原剂为理论质量的105％-200％。进一步地，所述还原剂采用金属钙或钙盐。进一步地，所述惰性气体为氩气。进一步地，所述原料还包括其他金属元素或其对应的卤化物，所述其他金属元素包括ti、v、cr、zr、nb、hf、ta、mn、co、ni、cu中的一种或几种；当加入其他金属元素对应的卤化物时，还原剂还用于还原其他金属元素对应的卤化物；其他金属元素或其对应的卤化物的用量根据钐铁合金的化学计量要求确定。本发明的有益效果在于：本发明技术工艺简单，利用还原剂还原稀土卤化钐并与过渡金属铁相互作用，在高于合金熔点条件下直接制取稀土钐铁合金。由于反应渣卤化钙密度较钐铁合金小的多，同时方法中不引入氧，因此熔化后反应渣卤化钙浮于熔体渣上层，分层明显，杂质分离效果好，金属回收率大于98％。另外，由于本发明方法将熔炼法制取纯稀土金属、熔炼合金二个工艺环节的功能集中于钙还原一道工序中完成，而且使用的原料便宜，因此本发明方法制备的钐铁永磁合金价格低廉，成本比粉末冶金低约20％-40％。以下为本发明方法生成钐铁合金的反应方程式，当使用铁卤化物时，需要增加钙的消耗。2fex3+3ca＝2fe+3cax2(1)2smx3+17fe+3ca＝sm2fe17+3cax2(2)其中x＝f,cl等。式(1)为当采用卤化铁时发生。现有技术中，真空热还原扩散法(rd法)是在低于熔点的温度下进行的，还原扩散产物未形成熔体，钐铁合金与cao和残留的ca呈粉粒状熔接在一起，产物与cao和ca相互包裹，cao产物难以与永磁合金产物进行有效的分离，即渣金分离困难，金属收率一般在90-93％，产物需要单独进行除钙过程，一般采用水磨法与化学法进行处理，特别是当粉末颗粒较粗，而细磨、水洗处理不好时，粉末中杂质氧、钙含量较高(ca一般为0.2wt％)。本发明方法与传统钐铁合金制备方法相比，避免了制备高纯金属钐的过程，缩短了工艺流程，克服制备钐铁合金成本高，杂质含量高、金属收率低等难题。具体实施方式以下将对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。实施例1一种制备钐铁合金的方法，包括如下步骤：s1、混料：将无水氟化钐、金属铁、还原剂金属钙、金属zr、金属cu按比例进行配制，其中sm:fe摩尔比为1：7.74，zr占钐铁合金的0.25wt％，cu占钐铁合金的2.5wt％，金属钙为理论质量的105％；将各原料混合均匀后装于坩埚中；s2、钐铁合金制备：将步骤s1的坩埚放在真空感应炉中，采用氩气作为反应保护气体，升温至反应所需温度1200℃，保持金属与渣处于熔化状态，反应20min后停止加热，浇注冷却，渣金分离，最后获得钐铁合金。本实施例制备得到的钐铁合金杂质含量如表1所示。表1项目氧含量钙含量含量0.06％0.042％表3实施例3所制备钐铁合金杂质含量项目氧含量钙含量含量0.05％0.035％实施例2一种制备钐铁合金的方法，包括如下步骤：s1、混料：将无水氯化钐、氯化铁、还原剂氢化钙、氯化镍按比例进行配制，其中sm:fe摩尔比为1：5.6，氯化镍按镍计算占钐铁合金的0.5wt％，氢化钙为理论质量的130％，氢化钙包括还原氯化钐、氯化铁、氯化镍的部分；将各原料混合均匀后装于坩埚中；s2、钐铁合金制备：将步骤s1的坩埚放入在真空感应炉中，采用惰性气体氩气作为反应保护气体，升温至反应所需温度1400℃，保持金属与渣处于熔化状态，反应10min后停止加热，浇注冷却，渣金分离，最后获得钐铁合金。本实施例所制备钐铁合金杂质含量如表2所示。表2项目氧含量钙含量含量0.07％0.035％实施例3一种制备钐铁合金的方法，包括如下步骤：s1、混料：将无水氟化钐、氟化铁、还原剂金属钙、氟化钴按比例进行配制，其中sm:fe摩尔比为1：5.6，氟化钴按钴计算占钐铁合金的1wt％，钙为理论质量的200％，钙消耗包括还原氟化钐、氟化铁和氟化钴部分；将各原料混合均匀后装于坩埚中；s2、钐铁合金制备：将步骤s1的坩埚放入真空感应炉中，采用惰性气体氩气作为反应保护气体，升温至反应所需温度1600℃，保持金属与渣处于熔化状态，反应3min后停止加热，浇注冷却，渣金分离，最后获得钐铁合金。本实施例中所制备钐铁合金的杂质含量如表3所示。表3对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页12