一种复合磁性材料及其制备方法与流程

文档序号:15451503发布日期:2018-09-15 00:05阅读:176来源:国知局

本发明属于无机材料领域,涉及一种复合磁性材料及其制备方法。



背景技术:

cn201610136736.0公开了一种耐高温型高磁性稀土永磁材料及其制备方法,其材料中含有r、fe、b、m,其中,r是由轻稀土元素pr、nd按照1:3的比例组成的合金,fe为铁元素,b为硼元素,m为钼元素。以pr-nd合金、fe-b合金及金属mo为原料,在惰性气体的保护下,在真空熔炼炉中进行真空冶炼,得到成分均匀的合金锭,再将得到的上述合金锭进行快淬速凝工艺处理,得到金属薄带后破碎过筛网,并退火处理。但该材料综合性能并不高。



技术实现要素:

本发明的目的就是针对上述技术缺陷,提供一种复合磁性材料,该材料在高温减磁率小,并具有良好的磁性能;本发明的另一目的是提供一种复合磁性材料制备方法,该制备方法工艺简单,生产成本低,适于工业化生产。

本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的:

一种复合磁性材料,由材料甲、材料乙、材料丙和材料丁制成,材料甲、材料乙、材料丙和材料丁的重量比为(0.06-0.09):(0.03-0.08):(0.01-0.04):1;

材料甲中各成分的重量百分含量为:al2o323-25%,zro20.5-0.8%,zno4-9%,bao5-8%,mno4-8%,li2o1-4%,fe2o30.7-1.3%,geo20.1-0.4%,nd2o30.001-0.003%,lu2o30.001-0.003%,k2o1-4%,b2o31-2.5%,余量为sio2;

材料乙为纯铜,含铜量99.99%;

材料丙中各成分的重量百分含量为:c0.28-0.38%;mn0.50-0.80%;si0.30-0.5%;s0.02-0.05%,p0.02-0.045%,nd0.4-0.8%,au0.03-0.08%,ge0.03-0.09%,lu0.03-0.08%,zr0.02-0.05%,余量为fe;

材料丁中各成分的重量百分含量为:b3-5.5%,nd24-28%,au0.3-0.6%,ge0.8-1.3%,lu0.05-0.09%,s0.8-1.2%,zr0.8-1.4%,余量为fe。

上述复合磁性材料的制备方法,包括如下步骤:材料甲、材料乙、材料丙和材料丁重量比为(0.06-0.09):(0.03-0.08):(0.01-0.04):1配料后,加入到三维混合机中混合均匀,得混合粉料;然后将混合粉料在磁场压机中取向,应用等静压方式成型;将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结,先升温至660-700℃,保温3-4h,然后升温至1000-1090℃烧结3-4h,冷却至室温后,进行二次回火处理,即分别在650-690℃和560-590℃热处理回火1-2h;最后经200-230℃时效处理得到产品。

进一步地,材料甲制备时按照重量百分比为al2o323-25%,zro20.5-0.8%,zno4-9%,bao5-8%,mno4-8%,li2o1-4%,fe2o30.7-1.3%,geo20.1-0.4%,nd2o30.001-0.003%,lu2o30.001-0.003%,k2o1-4%,b2o31-2.5%,余量为sio2进行配料,各原料纯度均大于99.9%;将各原料在砂磨机中进行混合和破碎,而后将粉料在130-140℃下烘干,烘干后再过筛,筛网为200-220目,然后放入烧结炉进行烧结,烧结温度为1190-1210℃,最后将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到7-10微米。

进一步地,材料乙制备时,采用纯铜,含铜量99.99%;将原料放入感应炉中熔炼中熔炼,熔炼温度为1260-1290℃,得到合金液体;将合金液体注入位于雾化喷嘴之上的中间包内,合金液由中间包底部漏眼流出,通过喷嘴时与高速气流相遇被雾化为细小液滴,雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末,合金粉末平均粒度均为8-10μm,雾化气体压力为8-10mpa,液态金属流体流量为3-5kg/min,合金液体注入温度为1230-1260℃,雾化角32度。

进一步地,材料丙制备时,先将275废钢放入碳酸钠碱液中处理1-2小时,碳酸钠溶液浓度是2-4%,碱液温度60-70℃;碱液处理完后再用清水冲洗3次后烘干,便可放入感应炉中熔炼,然后再放入nd、au、ge、lu、zr及275废钢涉及的相应元素的物质,熔炼温度为1580-1610℃,得到合金液体;合金液体的成分为c0.28-0.38%;mn0.50-0.80%;si0.30-0.5%;s0.02-0.05%,p0.02-0.045%,nd0.4-0.8%,au0.03-0.08%,ge0.03-0.09%,lu0.03-0.08%,zr0.02-0.05%,余量为fe;将合金液体注入位于雾化喷嘴之上的中间包内,合金液由中间包底部漏眼流出,通过喷嘴时与高速气流相遇被雾化为细小液滴,雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末,合金粉末平均粒度均为8-11μm,雾化气体压力为2-4mpa,液态金属流体流量为2-4kg/min,合金液体注入温度为1560-1590℃,雾化角34度。

进一步地,材料丁的制备时,按照重量百分含量为b3-5.5%,nd24-28%,au0.3-0.6%,ge0.8-1.3%,lu0.05-0.09%,s0.8-1.2%,zr0.8-1.4%,余量为fe进行配料;nd、au、ge、lu、zr、fe为元素含量大于99.9%的纯物质;b以硼铁中间合金的形式加入,硼铁中间合金的含b量为24-26%;先将原料感应炉中熔炼,熔炼温度为1610-1640℃,得到母合金液体;熔融母合金液在氮气保护下浇在成型炉转盘上,形成铸片;转盘浇注点的旋转线速度为21-25m/s,铸片厚度为2-4毫米,长宽度为5-8毫米,然后放入一个可密封的反应釜,反应釜通入h2s气体后,加热1100-1300℃,时间2-3h,然后取出空冷,再将处理后的铸片放入真空度为0.15-0.18pa,炉内气压为1.0-1.4atm的氢碎炉进行氢碎,温度加热至300-315℃,氢碎35-40分钟得到粗粉;然后将粗粉放入气流磨中将粗粉磨为细粉,制成平均粒度均为6-9μm,气流磨制粉压力6-8atm。

本发明所得产品具有优异磁性能。另外制备过种中合金经过适当处理,保证了材料成分、组织和性能的均匀性,因而保证了材料的质量。材料甲即金属氧化物复合体熔点低,可均匀的分布在主相晶界起到钉扎作用,矫顽力得到了提高。材料乙熔点低,抑制材料丁中相的长大,使主相界面缺陷密度减少,反磁化畴在界面形核困难。此外可弥散地分布在主相晶粒的周围,能够有效改善晶界相的组织结构,对磁体进行晶界改性,强化晶界相。因此提高了材料的剩磁。材料丙形成的主相晶粒间副相富铁相,抑制了晶粒交汇处颗粒的长大,细化了主相晶粒,因此就抑制了它们周围杂散场的增强,进而提高了内禀矫顽力。材料丙中的nd、au、ge、lu、zr和材料丁相对应,防止了材料丁中关键元素在烧结中的扩散转移。材料丁主要形成磁性主相nd2fe14b和次主相lu2fe14b,强化了去磁耦合作用,使磁体既有高的矫顽力又避免了剩磁大幅下降,从而获得较高的综合磁性能。在烧结过程中,添加高熔点合金元素zr,可使磁体组织中析出新相,消除了主相晶粒之间直接接触的现象,有效抑制主相晶粒的长大,利于获得较细小均匀的晶粒组织,同时可改善主相磁体的热稳定性。该材料制备工艺简便,制备所用原料成本较低,过程简单,生产的合金具有良好的性能,便于工业化生产。本发明制备的永磁材料适用于电器行业。

附图说明

图1为一种复合磁性材料的组织,可以看到组织均匀致密。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体介绍本发明实质性内容,但并不以此限定本发明的保护范围。

实施例1:

由材料甲、材料乙、材料丙和材料丁制成,材料甲、材料乙、材料丙和材料丁的重量比为0.06:0.03:0.01:1;

材料甲中各成分的重量百分含量为:al2o323%,zro20.5%,zno4%,bao5%,mno4%,li2o1%,fe2o30.7%,geo20.1%,nd2o30.001%,lu2o30.001%,k2o1%,b2o31%,余量为sio2;

材料乙为纯铜,含铜量99.99%;

材料丙中各成分的重量百分含量为:c0.28%;mn0.50%;si0.30%;s0.02%,p0.02%,nd0.4%,au0.03%,ge0.03%,lu0.03%,zr0.02%,余量为fe;

材料丁中各成分的重量百分含量为:b3%,nd24%,au0.3%,ge0.8%,lu0.05%,s0.8%,zr0.8%,余量为fe。

实施例2:

由材料甲、材料乙、材料丙和材料丁制成,材料甲、材料乙、材料丙和材料丁的重量比为0.0.8:0.05:0.02:1;

材料甲中各成分的重量百分含量为:al2o324%,zro20.6%,zno7%,bao6%,mno6%,li2o3%,fe2o30.9%,geo20.3%,nd2o30.002%,lu2o30.002%,k2o3%,b2o32%,余量为sio2;

材料乙为纯铜,含铜量99.99%;

材料丙中各成分的重量百分含量为:c0.32%;mn0.60%;si0.4%;s0.04%,p0.03%,nd0.6%,au0.05%,ge0.07%,lu0.06%,zr0.04%,余量为fe;

材料丁中各成分的重量百分含量为:b4%,nd26%,au0.4%,ge1%,lu0.07%,s1%,zr1%,余量为fe。

实施例3:

由材料甲、材料乙、材料丙和材料丁制成,材料甲、材料乙、材料丙和材料丁的重量比为0.09:0.08:0.04:1;

材料甲中各成分的重量百分含量为:al2o325%,zro20.8%,zno9%,bao8%,mno8%,li2o4%,fe2o31.3%,geo20.4%,nd2o30.003%,lu2o30.003%,k2o4%,b2o32.5%,余量为sio2;

材料乙为纯铜,含铜量99.99%;

材料丙中各成分的重量百分含量为:c0.38%;mn0.80%;si0.5%;s0.05%,p0.045%,nd0.8%,au0.08%,ge0.09%,lu0.08%,zr0.05%,余量为fe;

材料丁中各成分的重量百分含量为:b5.5%,nd28%,au0.6%,ge1.3%,lu0.09%,s1.2%,zr1.4%,余量为fe。

实施例4:

由材料甲、材料乙、材料丙和材料丁制成,材料甲、材料乙、材料丙和材料丁的重量比为0.04:0.02:0.006:1;

材料甲中各成分的重量百分含量为:al2o322%,zro20.4%,zno3%,bao4%,mno3%,li2o0.8%,fe2o30.5%,geo20.07%,nd2o30.0008%,lu2o30.0008%,k2o0.6%,b2o30.8%,余量为sio2;

材料乙为纯铜,含铜量99.99%;

材料丙中各成分的重量百分含量为:c0.2%;mn0.4%;si0.2%;s0.01%,p0.01%,nd0.3%,au0.02%,ge0.02%,lu0.02%,zr0.01%,余量为fe;

材料丁中各成分的重量百分含量为:b2%,nd21%,au0.2%,ge0.5%,lu0.03%,s0.7%,zr0.7%,余量为fe。

实施例5:

由材料甲、材料乙、材料丙和材料丁制成,材料甲、材料乙、材料丙和材料丁的重量比为0.1:0.1:0.05:1;

材料甲中各成分的重量百分含量为:al2o327%,zro20.9%,zno11%,bao9%,mno9%,li2o5%,fe2o32%,geo20.5%,nd2o30.004%,lu2o30.004%,k2o5%,b2o33%,余量为sio2;

材料乙为纯铜,含铜量99.99%;

材料丙中各成分的重量百分含量为:c0.4%;mn0.9%;si0.6%;s0.07%,p0.06%,nd0.9%,au0.09%,ge0.11%,lu0.09%,zr0.06%,余量为fe;

材料丁中各成分的重量百分含量为:b7%,nd30%,au0.7%,ge2%,lu0.1%,s1.4%,zr1.5%,余量为fe。

实施例1-5复合磁性材料的制备方法包括如下步骤:材料甲、材料乙、材料丙和材料丁按重量比配料后,加入到三维混合机中混合均匀,得混合粉料;然后将混合粉料在磁场压机中取向,应用等静压方式成型;将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结,先升温至680℃,保温3.5h,然后升温至1050℃烧结3.5h,冷却至室温后,进行二次回火处理,即分别在670℃和575℃热处理回火1.5h;最后经215℃时效处理得到产品。材料甲制备时按照重量百分比进行配料,各原料纯度均大于99.9%;将各原料在砂磨机中进行混合和破碎,而后将粉料在135℃下烘干,烘干后再过筛,筛网为200-220目,然后放入烧结炉进行烧结,烧结温度为1200℃,最后将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到7-10微米。材料乙制备时,采用纯铜,含铜量99.99%;将原料放入感应炉中熔炼中熔炼,熔炼温度为1275℃,得到合金液体;将合金液体注入位于雾化喷嘴之上的中间包内,合金液由中间包底部漏眼流出,通过喷嘴时与高速气流相遇被雾化为细小液滴,雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末,合金粉末平均粒度均为8-10μm,雾化气体压力为9mpa,液态金属流体流量为4kg/min,合金液体注入温度为1245℃,雾化角32度。材料丙制备时,先将275废钢放入碳酸钠碱液中处理1.5小时,碳酸钠溶液浓度是3%,碱液温度65℃;碱液处理完后再用清水冲洗3次后烘干,便可放入感应炉中熔炼,然后再放入nd、au、ge、lu、zr及275废钢涉及的相应元素的物质,熔炼温度为1595℃,得到合金液体;将合金液体注入位于雾化喷嘴之上的中间包内,合金液由中间包底部漏眼流出,通过喷嘴时与高速气流相遇被雾化为细小液滴,雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末,合金粉末平均粒度均为8-11μm,雾化气体压力为3mpa,液态金属流体流量为3kg/min,合金液体注入温度为1575℃,雾化角34度。材料丁的制备时,按照重量百分含量进行配料;nd、au、ge、lu、zr、fe为元素含量大于99.9%的纯物质;b以硼铁中间合金的形式加入,硼铁中间合金的含b量为25%;先将原料感应炉中熔炼,熔炼温度为1625℃,得到母合金液体;熔融母合金液在氮气保护下浇在成型炉转盘上,形成铸片;转盘浇注点的旋转线速度为23m/s,铸片厚度为3毫米,长宽度为6.5毫米,然后放入一个可密封的反应釜,反应釜通入h2s气体后,加热1200℃,时间2.5h,然后取出空冷,再将处理后的铸片放入真空度为0.17pa,炉内气压为1.2atm的氢碎炉进行氢碎,温度加热至308℃,氢碎38分钟得到粗粉;然后将粗粉放入气流磨中将粗粉磨为细粉,制成平均粒度均为6-9μm,气流磨制粉压力7atm。

实施例6:

分别测定实施例1-5材料及cn201610136736.0材料的磁性能。减磁量测试方法是,制备成φ10*10mm的磁体充磁后,放入160℃的烘箱8小时后,取出测量其磁通损失即减磁率。

测定结果如下表所示。

上述实施例的作用在于具体介绍本发明的实质性内容,但本领域技术人员应当知道,不应将本发明的保护范围局限于该具体实施例。

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