СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1995 года по МПК H01F1/53 C22C1/05 B22F1/00 

Изобретение относится к способам получения магнитных сплавов на основе редкоземельных и переходных металлов. Эти сплавы, в основном, применяются для получения высокоэнергетических постоянных магнитов и могут содержать один или несколько редкоземельных металлов (РЗМ) (неодим, празеодим, тербий и т. д.), переходные металлы (железо, никель, кобальт) и легирующие компоненты (бор, алюминий, цирконий, галлий и другие), повышающие магнитные характеристики материала.

Известен способ получения магнитных сплавов на основе РЗМ, включающий приготовление шихты из фторидов РЗМ, переходных металлов, легирующих добавок и восстановителя, металлотермическое восстановление и отделение полученного сплава от шлака.

Недостатками способа являются не очень высокие выходы и неравномерное распределение в слитке основных и легирующих компонентов сплава.

Целью изобретения является повышение выхода сплавов в слиток и улучшение их качества при заданном равномерном распределении в них основных и легирующих компонентов, а также сокращение затрат на производство.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения магнитных сплавов на основе редкоземельных и переходных металлов, включающем приготовление порошковой шихты из фторидов редкоземельных и переходных металлов, легирующих добавок и восстановителя, восстановление и отделение полученного сплава от шлака, для приготовления шихты используют порошок фторидов металлов с размером частиц менее 0,08 мм. Порошки с размером частиц более 0,08 мм подвергают измельчению и выделяют нужную фракцию.

Достижение поставленной цели обеспечивается тем, что мелкие фториды позволяют приготовить гомогенизированную шихту с равномерным распределением в ней фторида неодима, что создает равномерность горения шихты.

Способ был опробован в опытно-промышленных условиях и это позволило увеличить средний выход сплавов в слиток до 99,0-99,5%.

П р и м е р (по прототипу). Для получения сплава 30 Nd-1B-69Fe ( мас.%) 2010 г трифторида неодима (неодима - 1440 г), 3320 г трифторида железа (железа - 1656 г), 48 г бора и 1656 г порошка железа смешивают с 2600 г кальциевой стружки, помещают в тигель и герметичный реактор. Избыток кальция 10% от стехиометрии. Фториды неодима и железа получают осаждением из соответствующих растворов солей плавиковой кислотой, дальнейшей сушкой и прокалкой осадков трифторидов.

Трифторид неодима имеет следующий гранулометрический состав: фракция (+2,0 мм) 24%, фракция (-2,0) - (+0,08) мм 44% и фракция (-0,08) мм 32%.

Восстановление проводят при местном инициировании реакции электрической спиралью. После восстановления получают сплав массой 4176 г (87,0%). Химический анализ сплава показывает содержание неодима - 28%, бора - 1,03%, железо - остальное. Степень восстановления трифторида неодима - 81,2%.

Примеры по предлагаемому способу.

П р и м е р 1. Получение сплава 69Fe-30Nd-1B (мас.%), для шихты используется трифторид неодима с размерами частиц (+2) мм.

Исходная смесь (шихта), г: трифторид неодима 2350; трифторид железа 1970; железо (порошок) 2200; ферробор 285; кальций (стружка) 2240.

Трифториды неодима и железа получают сухим фторированием оксидов металлов элементным фтором. Восстановление проводят аналогично примеру-прототипу. Выход сплава в слиток - 4750 г (92,9%).

Содержание компонентов в слитке, мас.%: неодим 26,1; празеодим 0,6; железо 69,0; бор 1,2; кальций 0,03; остальные 2,47.

П р и м е р 2. Получение сплава Fe-Nd-B, для шихты используется трифторид неодима с гранулометрическим составом (-2)-(+0,08) мм.

Состав и количество шихты аналогичны приведенным в примере 1.

Выход сплава - 5035 г (98,5%).

Содержание компонентов в сплаве, мас.%: неодим 29,3. празеодим 0,9; железо 68,4; бор 1,1; кальций 0,03; остальные 0,27.

П р и м е р 3. Получение сплава Fe-Nd-В, для шихты используется трифторид неодима с размерами частиц (-0,08) мм.

Состав и количество шихты аналогичны приведенным в примере 1.

Выход сплава - 5100 г (99,7%).

Содержание компонентов в сплаве, мас.%: неодим 29,5; празеодим 0,8; железо 68,5; бор 1,0; кальций 0 ,03; остальные 0,17.

П р и м е р 4. Получение сплава Fe-Nd-B. Все проводится аналогично описанным примерам. Отличие заключается лишь в том, что использовали трифторид неодима фракции (+2) мм и перед приготовлением шихты его измельчили в шаровой мельнице и отклассифицировали, выделив фракцию (-0,08) мм.

Выход сплава в слиток - 5090 г (99,5%).

Содержание компонентов в сплаве, мас.%: неодим 29,5; празеодим 0,8; бор 1,0; железо 69,6; кальций 0,03; остальные 0,7.

Как следует из приведенных примеров, наилучшие показатели при восстановлении - использование шихты, состоящей из частиц с размером (-0,08) мм. В этом случае выход близок к 100%. Получены материалы, соответствующие заданному составу.

Сущность изобретения: предложенный способ получения магнитных сплавов на основе редкоземельных и переходных металлов включает приготовление порошковой шихты из фторидов редкоземельных и переходных металлов, легирующих добавок и восстановителя, введение в нее термичной смеси, внепечное восстановление в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, отделение полученного сплава от шлака, при этом для приготовления шихты используют порошки фторидов редкоземельных металлов с размером частиц менее 0,08 мм, а оставшийся порошок с размером частиц более 0,08 мм повторно измельчают, выделяют фракцию меньше 0,08 мм для последующего приготовления шихты. 1 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий приготовление порошковой шихты из фторидов редкоземельных и переходных металлов, легирующих добавок и восстановителя, введение в нее термитной смеси, внепечное восстановление в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, отделение полученного сплава от шлака, отличающийся тем, что для приготовления шихты используют порошки фторидов редкоземельных металлов с размером частиц менее 0,08 мм. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что порошки фторидов редкоземельных металлов с размером частиц больше 0,08 мм измельчают и выделяют фракцию порошка с размером частиц менее 0,08 мм для приготовления шихты.