专利名称：铝镍钴永磁合金系列添加稀土元素的方法
技术领域：
本发明为一种铝镍钴永磁合金系列添加稀土元素，提高磁性能，降低成本的方法，为一种新品种永磁合金的制造技术。
铝镍钴系列永磁合金自本世纪30年代问世以来，得到全面发展，其优良的磁性能，较低的温度系数，在通讯、仪表、电机及电子、国防等方面有广泛的应用。但随着科学技术的进展，其他永磁材料，如稀土永磁、铁氧铁永磁发展非常迅速，加之铝镍钴永磁合金系列中，钴镍元素近年来价格暴涨，使这种古老和具有优良性能的材料发展缓慢，使用范围也逐渐缩小。
目前正在实施的国际GB4753-84铸造铝镍钴永磁(硬磁)合金技术条件中，其中地13种铝镍钴永磁合金，LNG12、LNG16、LNG34、LNG37、LNG40、LNG44、LNG52、LNGT28、LNGT32、LNGT38、LNGT60、LNGT72、LNGT36J，其化学成分如附表1所示，其磁特性和密度如附表2所示。
我国稀土资源在世界上的储藏量占世界储量的80％左右，价格低廉，稀土元素在天然界都以混合稀土存在，提纯工艺较复杂，纯稀土价格高，哈尔滨稀土材料总厂用真空冶炼拉棒(Φ8～Φ12)的生产工艺所生产的铈族混合稀土棒材，其化学成本载于国家标准GB4153中如附表3所示。
本发明的任务是针对上述现有技术需解决的问题，探索在标准成分的铝镍钴永磁合金系列中加入多少量的铈族混合稀土最好，研究合金熔炼和加稀土的工艺条件，热处理工艺和回火制度使上述铝镍钴永磁合金系列加稀土后磁特性提高，成本降低，并提高了这种传统永磁合金对其他磁性材料的竞争性。
本发明的内容是
(1)在表1所列国标GB4753-8413中永磁合金中添加铈族混合稀土，其加入重量百分数范围如下
LNG12中加0.1～0.4％
LNG16中加0.2～O.4％
LNG34、LNG37、LNG40、LNG44、LNG52中加入0.4～0.6％；
LNGT28、LNGT32、LNGT38、LNGT60、LNGT72中加入0.6～0.9％；
LNGT36J中加入1～2％。
(2)合金熔炼和添加稀土元素工艺
按附表1所列上述13种铝镍钴永磁合金成分，先称取铁镍钴铜成分等置于熔化炉中混合，升温至1600℃以上，再加入铝料充分搅拌，按(1)的加入量范围加入铈族混合稀土，充分搅拌混合均匀，浇注入砂型中，自然冷却、脱模。上述的铁镍钴铜成分等可用这些金属混合熔炼后的水口料代替。
(3)热处理及回火制度
将(2)中浇注产品放入热处理炉中，先升温至800～900℃预热20～30分钟，再升温至1200～1300℃保温15～35分钟，固熔后控制降温速度为14～22℃/分，降温至600～650℃；然后进行回火，回火制度为在600～650℃保持2～6小时，降至580～600℃保持3～8小时，降至540～560℃保持6～12小时，再自然降温。
本发明的优点是
(1)用本发明的方法所制造的加稀土铝镍钴永磁系列合金磁性能提高见附表2和4所示，其性能比不加稀土的铝镍钴永磁系列合金性能提高一个等级，即在附表2中相邻两个编号永磁合金中磁性能低的一个按上述配方加稀土后，磁性能提高到相当于性能高的一个编号的磁性能。相对而言，其钴元素含量降低一个等级。稀土材料在我国储量丰富，货源充足，价格便宜，用量又少，而金属钴大部分依赖进口，用量又多，所以本方法所制造的永磁合金能大幅度降低成本，以LNG34永磁合金加铈族混合稀土制造的永磁合金为例，可降低成本12％。
(2)LNG系列永磁合金加入铈族混合稀土后，磁性能指标中的矫顽力(HCB)和磁能积增加显著，可增加磁路设计者的选择性，使磁路设计更合理。
(3)采用此方法制造加稀土铝镍钴永磁合金材料，可全部利用现有铝镍钴永磁体的生产设备和仪表，不需另行投资。
以下为
具体实施例方式
1.用加稀土的铝镍钴永磁材料制作医用电子医疗加速器磁控管磁钢，原要求用LNG37(含钴24％)材料能满足性能要求。改用LNG34(含钴19％)加铈族混合稀土0.6％，按附表1中LNG34配方，首先将铁镍钴铜等混合，升温至1600℃以上，熔炼后加入金属铝，断电，充分搅拌后，再加入铈族混合稀土，充分搅拌后出炉，浇注在预先准备好的砂型中，自然冷却，拆模，去毛刺；放进热处理箱式电炉中预热升温至900℃，保持30分钟，再转到1280℃电炉中加热30分钟(固熔后)，出炉置于磁场中，以每分钟22℃降温速度降至620℃，然后进行回火处理，在620℃保持3小时，降至580℃保持6小时，再降至540℃保持10小时，然后随炉降温至200℃取出。
以此实施例1计量其经济效益，此产品原来需消耗LNG37材料25公斤，其中含钴量为6.25公斤，用本发明的方法，可用LNG34材料25公斤，加入铈族混合稀土0.6％，该配方只消耗4.75公斤钴，与LNG37比较少消耗1.5公斤钴，每公斤钴600元，1.5公斤900元，而加入0.6％的铈族混合稀土价值30元，所以用新工艺制造，每个产品可节约870元，而新产品的磁性能也能达到LNG37的指标，(BH)maxkJ/m2为37，BrmT为1200，HCBKA/m为48。
实施例2
产品为园环形，对材料要求BrmT≥800，HCBKA/m≥110，(BH)maxkJ/m2≥40，原采用日本进口材料，用本发明方法制作采用LNG32配方添加铈族混合稀土0.8％。制造的材料磁性能为BrmT≥780，HCBKA/m≥120，(BH)maxkJ/m2≥40，基本达到进口产品材质性能要求，此材料熔炼工艺参见实施例1，热处理工艺为产品放800℃电炉中预热20分钟，转入1260℃电炉中加热20分钟(固熔后)在磁场中冷却到630℃，带温放入回火炉，回火制度为630℃保温4小时，降至590℃保温8小时，再降至550℃保温12小时，随炉降温至200℃以下取出。
实施例3
产品为棒状材料，对磁性能要求BrmT≥1200，HCBKA/m≥48，(BH)maxkJ/m2≥37，最终表面磁场≥1000GS，原采用LNG37配方，成本较高，现采用LNG34加铈族混合稀土0.6％，产品材料性能达到BrmT≥1180，HCBKA/m≥52，BHmaxkJ/m2≥36，表面磁场≥1000GS，完全满足用户要求，而且成本降低很多；材料熔炼工艺同实施例1、2，热处理工艺为将材料放进800℃电炉中预热30分钟后转入1280℃保持20分钟(固熔后)，放入磁场中25分钟冷却后取出，自然冷却，回火制度为在620℃保持3小时，降至580℃保持6小时，降至540℃保持8小时，随炉降温至200℃以下取出。
表1 铝镍钴永磁合金系列的化学成分典型值
表2铝镍钴永磁合金系列的磁特性和密度
表3铈族混合稀土的成分以上为哈尔滨稀土材料厂企业标准。
表4铝镍钴永磁合金系列中加铈族混合稀土后其磁性能提高数值
说明在化学成份一定时，磁性能显著增加。
权利要求
1.一种铝镍钴永磁合金系列添加稀土元素的方法，其特征是
(1)在国际GB4753-84系列13种永磁合金中添加铈族混合稀土，其加入重量百分数范围如下
LNG12中加0.1～0.4％；
LNG16中加0.2～0.4％；
LNG34、LNG37、LNG40、LNG44、LNG52中加入0.4～0.6％；
LNGT28、LNGT32、LNGT38、LNGT60、LNGT72中加入0.6～0.9％；
LNGT36J中加入1～2％。
(2)合金熔炼和添加稀土元素工艺
按附表1所列上述13种铝镍钴永磁合金成分，先称取铁镍钴铜等成分于熔化炉中混合，升温至1600℃以上，再加入铝料充分搅拌，按(1)的加入量范围加入铈族混合稀土，充分搅拌混合均匀，浇注入砂型中，自然冷却、脱模。
(3)热处理及回火制度
将(2)中浇注产品放入热处理炉中，在800～900℃预热20～30分钟，再升温至1200～1300℃，保持15～30分钟，然后控制降温速度为14℃～22℃/分，降温至600℃～650℃进行回火，回火制度为在600～650℃保持2～6小时，降至580～600℃保持3～8小时，降至540～560℃，保持6～12小时，再自然降温。
2.根据权利要求1所述的铝镍钴永磁合金系列添加稀土元素的方法，其特征是所述的铁镍钴铜等成分，可以用其混合熔炼后的水口料。
全文摘要
本发明为一种铝镍钴永磁合金系列添加稀土元素的方法，以国际GB4753-84中所列13种铝镍钴合金为基础，加入铈族混合稀土，每种铝镍钴合金加入量有一定范围，公开了其熔炼工艺和特定的工艺参数；特定的热处理工艺参数和回火制度；加入混合稀土的合金比不加稀土的合金，磁性能提高一个档次，可降低成本12％，提高了传统永磁合金对其它材料的竞争性。
文档编号H01F1/032GK1166676SQ9610523
公开日1997年12月3日 申请日期1996年5月23日 优先权日1996年5月23日
发明者韩学志 申请人:韩学志