專利名稱：：一種燒結釤鈷基稀土永磁材料母合金的熔煉方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種稀土永磁母合金的制備工藝，尤其是涉及一種獲得具有單一相結構、均勻柱狀晶組織的燒結釤鈷基稀土永磁材料母合金的制備方法。
背景技術：
：燒結釤-鈷稀土永磁材料已廣泛應用于微波通訊、電機工程、儀器儀表、磁力機械、磁化和磁療等領域的靜態(tài)或動態(tài)磁路中。同時，隨著工業(yè)設備和軍用產品對器件質量要求的不斷提高，燒結Sm-Co磁體的用戶對其磁性能也提出了越來越高的要求。Sm-Co母合金組織對于制作高品質永磁體具有重要影響，理想的母合金組織是合金形成成份均勻、具有柱狀晶組織和單一相結構的合金錠。通常燒結釤鈷稀土永磁材料的母合金制備方法有兩種一種是先進行真空感應熔煉，然后澆鑄在水冷銅模上，獲得母合金；另一種為通過電弧熔煉得到母合金。電弧熔煉制備的母合金不利于大批量生產，而且成分不均勻，所以工業(yè)上一般采用真空感應熔煉與水冷銅模鑄造相結合來制備母合金。但是，在通常的水冷銅模鑄錠工藝條件下，Sm-Co母合金的晶粒組織不均勻，存在三種結構①與水冷銅模相接觸部分的少量急冷等軸晶；②低冷速的最后凝固部分有粗大等軸晶；③急冷等軸晶與粗大等軸晶之間存在柱狀晶。隨凝固過程中冷卻速度的不同，Sm-Co鑄錠中的這三種晶粒組織的比例也不同；冷卻速度越快，柱狀晶的比例越大，粗大等軸晶的比例越小。另一方面，合金錠相結構的單一性直接影響磁體的磁性能。對于Sm2Co17型永磁材料而言，熔煉后鑄錠的相結構應為SmCo7相，無SmCo5相和Sm2Co17R(菱方)相的析出；對于SmCo5合金而言則應形成SmCo5相。合金液冷卻速度直接影響相結構。由于SmCo7相是一種高溫亞穩(wěn)相，低溫時會轉變?yōu)镾m2Co17R(菱方)相或Sm2Co17H(六方)相，而且Sm2Co17H相在800-900°C間會分解為Sm2Co17R相和SmCo5相。通常的水冷銅模鑄錠工藝條件下，合金鑄錠冷卻較慢，組織為多相的混合結構，不利于獲得高的磁性能。同時，釤鈷基合金中的原材料物質間熔點相差較大，而且稀土釤熔點較低、易于揮發(fā)，所以在普通感應熔煉過程中成分不易控制。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種可精確控制熔煉合金成分，并且煉制出具有柱狀晶組織和單一相結構的燒結釤鈷基稀土永磁材料母合金(包括1:5型和2:17型兩種)的熔煉方法。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供的燒結釤鈷基稀土永磁材料母合金的熔煉方法，采用真空感應熔煉技術熔煉合金錠，并澆鑄在旋轉的水冷銅(鉬)輥或銅(鉬)盤上以獲得大的冷卻速度，來制備釤鈷基母合金錠，(1)將具有高熔點的鈷(Co)與鐵(Fe)、鋯(Zr)、銅(Cu)、釓(Gd)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鐠(Pr)等元素中的一種或多種放入真空速凝熔煉爐內的坩堝中先熔化，然后再加入釤(Sm)進行精煉，可大幅減少釤的揮發(fā)；(2)將熔煉均勻的合金液體澆鑄到旋轉的水冷銅輥、水冷鉬輥、銅盤或鉬盤對熔煉好的合金液體進行快速3冷卻，水冷銅輥、水冷鉬輥、銅盤或鉬盤的轉速為l-4m/s，可保證合金液具有高的冷卻速度，避免相的分解、成分的偏析、等軸晶的形成等，獲得具有柱狀晶結構的單一相成分的母合金錠，本發(fā)明在真空速凝熔煉爐中進行。本發(fā)明具體工藝過程如下(1)、將Co與Gd、Dy、Ho、Pr、Fe、Zr、Cu合金元素中的一種或多種裝于真空速凝熔煉爐中的坩堝中，Sm裝于真空速凝熔煉爐內的加料器中；(2)、抽真空，真空速凝熔煉爐內真空度達到1.33X10—2Pa;(3)、通高純氬氣，使真空速凝熔煉爐內壓力為50-70kPa，送電熔化；(4)、待坩堝中的原材料全部熔化，加入金屬Sm，利用電磁力自動攪拌液體進行精煉，合金液的溫度為1200-1400。C，保溫4-10min;(5)、將熔煉均勻的合金液體澆鑄到旋轉的水冷銅輥、水冷鉬輥、銅盤或鉬盤上，轉速為1-4m/s。本發(fā)明采用真空速凝熔煉技術來制備燒結釤鈷基稀土永磁材料的母合金錠，工藝易于控制、技術成熟。與傳統(tǒng)的熔熔工藝相比，本發(fā)明采用了科學的加料方式和快的冷卻速度，大幅降低了鑄錠厚度，可避免相的分解、成分的偏析、等軸晶的形成等，獲得具有柱狀晶結構的單一相成分的母合金錠。使用該母合金錠制備的燒結釤鈷基稀土永磁材料產品具有高的磁性能和磁性能均勻性。綜上所述，本發(fā)明是一種可精確控制熔煉合金成分，并且煉制出具有柱狀晶組織和單一相結構的燒結釤鈷基稀土永磁材料母合金的熔煉方法。具體實施方式實施例1:1、2:17型SmCo合金的原材料Sm，Co，F(xiàn)e，Cu，Zr2、配料化學成分<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>3、2:17型SmCo母合金制備工藝①裝Fe、Co、Zr、Cu裝于真空速凝熔煉爐內的坩堝中，Sm裝于真空速凝熔煉爐中的加料器中；②抽真空，爐內真空度達到1.33X10—2Pa;③通高純氬氣，使真空速凝熔煉爐內壓力為50kPa，送電熔化；④待坩堝中的原材料全部熔化，加入金屬Sm，利用電磁力自動攪拌液體進行精煉，合金液的溫度約為1320，保溫4min;⑤將熔煉均勻的合金液體澆鑄到旋轉的水冷銅輥上，轉速為lm/s。利用X射線衍射檢測澆鑄后的合金錠的相結構，利用化學法分析合金的成分，同時利用掃描電子顯微鏡觀察顯微組織。結果表明，合金為單一的SmCo7相，顯微結構為柱狀晶組織，而且化學成分與原始成份相近。熔煉后合金的化學成分分析如下。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例2:1、2:17型SmCo合金的原材料Sm，Co，F(xiàn)e，Cu，Zr2、配料化學成分<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>3、2:17型SmCo母合金制備工藝①裝Fe、Co、Zr、Cu裝于真空速凝熔煉爐內的坩堝中，Sm裝于真空速凝熔煉爐中的加料器中；②抽真空，爐內真空度達到1.33X10—2Pa;③通高純氬氣，使真空速凝熔煉爐內壓力為70kPa，送電熔化；④待坩堝中的原材料全部熔化，加入金屬Sm，利用電磁力自動攪拌液體進行精煉，合金液的溫度約為1300，保溫10min;⑤將熔煉均勻的合金液體澆鑄到旋轉的水冷銅輥上，轉速為4m/s。利用X射線衍射檢測澆鑄后的合金錠的相結構，利用化學法分析合金的成分，同時利用掃描電子顯微鏡觀察顯微組織。結果表明，合金為單一的SmC相，顯微結構為柱狀晶組織，而且化學成分與原始成份相近。熔煉后合金的化學成分分析如下。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例3:1、2:17型SmCo合金的原材料Sm，Er，Co，F(xiàn)e，Cu，Zr2、配料化學成分<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>3、2:17型SmCo母合金制備工藝①裝Er、Fe、Co、Zr、Cu裝于真空速凝熔煉爐內的坩堝中，Sm裝于真空速凝熔煉爐中的加料器中；②抽真空，真空速凝熔煉爐內真空度達到1.33X10—2Pa;③通高純氬氣，使真空速凝熔煉爐內壓力為70kPa，送電熔化；④待坩堝中的原材料全部熔化，加入金屬Sm，利用電磁力自動攪拌液體進行精煉，合金液的溫度為140(TC，保溫10min;⑤將熔煉均勻的合金液體澆鑄到旋轉的水冷銅輥或鉬輥上，轉速為4m/s。利用X射線衍射檢測澆鑄后的合金錠的相結構，利用化學法分析合金的成分，同時利用掃描電子顯微鏡觀察顯微組織。結果表明，合金為單一的SmC相，顯微結構為柱狀晶組織，而且化學成分與原始成份相近。熔煉后合金的化學成分分析如下。Sm(wt%)Er(wt%)Co(wt%)Fe(wt%)Cu(wt%)Zr(wt%)15.59.050.2157.92.4實施例4:1、1:5型SmCo合金的原材料Sm，Co2、配料化學成分Sm(wt%)Co(wt%)34.565.53、1:5型SmCo母合金制備工藝①裝Co裝于真空速凝熔煉爐內的坩堝中，Sm裝于真空速凝熔煉爐中的加料器中；②抽真空，真空速凝熔煉爐內真空度達到1.33X10—2Pa;③通高純氬氣，使真空速凝熔煉爐內壓力為50kPa，送電熔化；④待坩堝中的原材料全部熔化，加入金屬Sm，利用電磁力自動攪拌液體進行精煉，合金液的溫度為120(TC，保溫4min;⑤將熔煉均勻的合金液體澆鑄到旋轉的水冷鉬輥上，轉速為lm/s。利用X射線衍射檢測澆鑄后的合金錠的相結構，利用化學法分析合金的成分，同時利用掃描電子顯微鏡觀察顯微組織。結果表明，合金為單一的SmC05相，顯微結構為柱狀晶組織，而且化學成分與原始成份相近。熔煉后合金的化學成分分析如下。Sm(wt%)Co(wt%)34.165.9實施例5:1、1:5型SmCo合金原材料Sm，Co62、配料化學成分<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>3、1:5型SmCo母合金制備工藝①裝Co裝于真空速凝熔煉爐內的坩堝中，Sm裝于真空速凝熔煉爐中的加料器中；②抽真空，真空速凝熔煉爐內真空度達到1.33X10—2Pa;③通高純氬氣，使真空速凝熔煉爐內壓力為70kPa，送電熔化；④待坩堝中的原材料全部熔化，加入金屬Sm，利用電磁力自動攪拌液體進行精煉，合金液的溫度為120(TC，保溫10min;⑤將熔煉均勻的合金液體澆鑄到旋轉的水冷鉬輥上，轉速為4m/s。利用X射線衍射檢測澆鑄后的合金錠的相結構，利用化學法分析合金的成分，同時利用掃描電子顯微鏡觀察顯微組織。結果表明，合金為單一的SmC05相，顯微結構為柱狀晶組織，而且化學成分與原始成份相近。熔煉后合金的化學成分分析如下。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求一種燒結釤鈷基稀土永磁材料母合金的熔煉方法，采用真空感應熔煉技術熔煉合金錠，并澆鑄在旋轉的水冷銅輥、水冷鉬輥、銅盤或鉬盤上以獲得大的冷卻速度，來制備釤鈷基母合金錠，其特征在于(1)、將具有高熔點的鈷與鐵、鋯、銅、釓、鏑、鈥、鐠等元素中的一種或多種放入真空速凝熔煉爐中的坩堝中先熔化，然后再加入釤進行精煉；(2)、將熔煉均勻的合金液體澆鑄到旋轉的水冷銅輥、水冷鉬輥、銅盤或鉬盤對熔煉好的合金液體進行快速冷卻，水冷銅輥、水冷鉬輥、銅盤或鉬盤上的轉速為1-4m/s。2.根據權利要求1所述的燒結釤鈷基稀土永磁材料母合金的熔煉方法，其特征在于具體工藝過程如下(1)、將鈷與鐵、鋯、銅、禮、鏑、鈥、鐠等合金元素中的一種或多種裝于真空速凝熔煉爐中的坩堝中，釤裝于真空速凝熔煉爐內的加料器中；(2)、抽真空，真空速凝熔煉爐內真空度達到或優(yōu)于1.33X10—2Pa;(3)、通高純氬氣，使真空速凝熔煉爐內壓力為50-70kPa，送電熔化；(4)、待坩堝中的原材料全部熔化，加入金屬釤，利用電磁力自動攪拌液體進行精煉，合金液的溫度為1200-1400。C，保溫4-10min;(5)、將熔煉均勻的合金液體澆鑄到旋轉的水冷銅輥、水冷鉬輥、銅盤或鉬盤上，轉速為l_4m/s。全文摘要本發(fā)明公開了一種燒結釤鈷基稀土永磁材料母合金的熔煉方法，采用真空感應熔煉技術熔煉合金錠，并澆鑄在旋轉的水冷銅輥、水冷鉬輥、銅盤或鉬盤上以獲得大的冷卻速度，來制備釤鈷基母合金錠，(1)將具有高熔點的鈷與鐵、鋯、銅、釓、鏑、鈥、鐠等元素中的一種或多種放入真空速凝熔煉爐中的坩堝中先熔化，然后再加入釤進行精煉，可大幅減少釤的揮發(fā)；(2)采用旋轉的水冷銅輥、水冷鉬輥、銅盤或鉬盤上對熔煉好的合金液體進行快速冷卻，水冷銅輥、水冷鉬輥、銅盤或鉬盤上的轉速為1-4m/s。本發(fā)明是一種可精確控制熔煉合金成分，并且煉制出具有柱狀晶組織和單一相結構的燒結釤鈷基稀土永磁材料母合金的熔煉方法。文檔編號H01F1/055GK101775511SQ20101011723公開日2010年7月14日申請日期2010年3月3日優(yōu)先權日2010年3月3日發(fā)明者易建宏,李麗婭申請人:中南大學