Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения постоянных магнитов на основе сплавов редкоземельных металлов, и может найти применение в электрохимической, электронной, автомобильной, приборостроительной и других областях промышленности.
Наиболее близким к предлагаемому способу получения постоянных магнитов является способ получения постоянных магнитов на основе редкоземельных металлов с железом и азотом [1] согласно которому сплав редкоземельного металла подвергают гомогенизирующему отжигу при 800-1300oC, измельчают в тонкий порошок, проводят азотирование с использованием смеси с аммиаком и восстановительным газом при парциальном давлении ее 0,02-0,75 атм и температуре 200-650oC, азотированный порошок измельчают до частиц размером 10 мкм, прессуют в магнитном поле, проводят спекание в атмосфере смеси при 550-650oC, включающее предварительный нагрев со скоростью примерно 10oC в мин до 440oC с последующим охлаждением, при нормальном давлении или в условиях горячего прессования спеченные магниты намагничивают в магнитном поле с интенсивностью 15 кЭ и обжигают в неокисленной атмосфере при 100-550oC.
Наиболее близким к предлагаемому способу измельчения сплавов при получении постоянных магнитов является способ измельчения редкоземельных сплавов с железом и азотом, согласно которому сплав редкоземельного металла с железом измельчают механически перед азотированием и домалывают также механически после первой стадии порошок сплава редкоземельного металла с железом до частиц размером не больше 10 мкм [2]
Недостатками известного способа являются невысокие характеристики получаемых магнитов, обусловленные вероятностью распада исходного материала под действием высоких температур, наличие в аммиаке примесей, слишком низкая скорость протекания реакции и, как следствие, необходимость проведения дополнительной реакции доазотирования в условиях спекания; при этом вследствие длительной выдержки при высоких температурах мелкодисперсного порошка сплава (процессы азотирования, спекания, обжига) в порошке появляются окисные фазы за счет окисления, а также нитриды редкоземельного металла и свободное железо за счет распада нитрида исходного сплава из-за его нестабильности при высоких температурах, что негативно сказывается на магнитных свойствах.
Недостатком способа измельчения сплавов при получении постоянных магнитов является то, что при механическом измельчении поверхность частиц порошка окисляется и следовательно уменьшается скорость реакции азотирования, также неизбежно внесение примеси в порошок, что ухудшает свойства магнитов, кроме этого механическая обработка приводит к появлению таких деформаций частиц порошка как наклеп и другие, что также ухудшает свойства магнитов.
Техническим результатом заявленного способа получения постоянных магнитов является увеличение выхода продукта, в улучшении характеристик магнитов за счет снижения вероятности распада исходного материала под действием в том числе высоких температур и присутствующих в аммиаке примесей.
Техническим результатом заявленного способа измельчения сплава редкоземельных металлов с железом при получении постоянных магнитов является улучшение характеристик магнитов путем устранения фазы образования окислов за счет ускорения реакции азотирования при их получении и устранения необходимости доазотирования.
Указанный технический результат при получении постоянных магнитов достигается путем использования способа азотирования флюидизированным аммиаком (особое состояние аммиака, находящегося в газовой фазе, но имеющего плотность жидкости), при котором концентрация присутствующего в реакционной зоне аммиака выше в 100 и более (до 1000) раз, чем в известных процессах. Экспериментально было также установлено, что проведение реакции азотирования с использованием аммиака в особом, флюидизированном состоянии, повышает выход конечного продукта и улучшаются магнитные характеристики за счет полного протекания реакции образования нитрида R2Fe17N≥3 в условиях минимальной вероятности протекания реакции распада нитрида R2Fe17N≥3. Отклонение от условий проведения процесса азотирования флюидизированным аммиаком резко отрицательно отражается как на самом процессе азотирования, так и на конечном продукте реакции. При проведении процесса с использованием смеси с газообразным аммиаком скорость реакции в реакционной зоне и полноту ее проведения можно обеспечивать только поднятием температуры реакции и увеличением длительности высокотемпературной реакции, что неизбежно приведет к накоплению в конечном продукте фаз нитрид редкоземельного металла и железа за счет распада нитрида R2Fe17N≥3 и окисных фаз за счет присутствия кислорода, причем процессы эти нарастают по мере увеличения температуры и продолжительности процесса, поэтому конечный продукт будет иметь худшие магнитные характеристики.
Технический результат способа измельчения сплава редкоземельных металлов с железом при получении постоянных магнитов достигается тем, что сплав измельчают методом охрупчивания сплава путем гидрирования.
При этом получая постоянные магниты по указанному способу, азотируя сплавы в среде флюидизированного аммиака, реакцию азотирования ведут при температуре, находящейся в пределах от 50oC до 400oC и давлении аммиака 100-1000 атм.
При измельчении сплавов при получении постоянных магнитов методом охрупчивания, гидрирование осуществляют с помощью водорода, который выделяют из гидридных фаз на основе интерметаллических соединений, выбранных из групп:
MmNi4,0-4,8Cu1,0-0,2Fe0-1,0
MmNi4,0-4,8Cu1,0-0,2Co0-1,0
MmNi4,0-4,8Cu0,9-0,2Fe0-0,9Co0-0,9 Ti0,2-0,1
Mm1,0-0La0-1Ni4,0-4,8Cu0,9-0,2 Fe0-0,9Co0-0,9Ti0,2-0,1
используя при этом водород с чистотой большей 10-4 объемных а процесс гидрирования осуществляется при температур, лежащей в пределах от 20oC до 150oC, и давлении от 1 до 100 атм. Выбор сплава источника водорода для проведения реакции охрупчивания (гидрирования) сплава из предлагаемой группы обуславливается абсорбционно-десорбционными характеристиками гидридов на их основе и определяется условиями реакции гидрирования побирается сплав, давление диссоциации которого совпадает с условиями проведения процесса гидрирования, что имеет преимущественно перед использованием других сплавов, поскольку не требуется нагрева сплава - источника водорода для создания необходимого давления, что, с одной стороны, экономит энергозатраты и упрощает конструкцию аккумулятора водорода, а, с другой стороны, по сравнению с использованием обычного баллонного водорода преимущество в том, что выделяющийся при десорбции гидридной фазы водород имеет чистоту выше 10-4 об. Нагрев сплава при гидрировании осуществлять перегретым водяным паром. Экспериментально было установлено, что при использовании реакции гидрирования для охрупчивания сплава, повышается скорость реакции азотирования за счет как увеличения поверхности сплава, так и появления чистой, неокисленной поверхности сплава в результате реакции гидрирования. Кроме того, улучшаются магнитные характеристики за счет снижения количества примесей, неизбежно вносимых в порошок при механическом измельчении.
Заявленный способ получения постоянных магнитов на основе редкоземельных металлов с железом и азотом и способ измельчения этих сплавов при получении постоянных магнитов поясняется примером.
Пример 1. В автоклав загружают 100 г сплава Sm2Fe17, вакуумируют его при остаточном давлении 1 Па, перекрывают вакуумную линию и соединяют автоклав с аккумулятором водорода, содержащим сплав MmNi4,7Cu0,3, предварительно насыщенный водородом. Процесс гидрирования ведут при температуре 110oC и давлении водорода 40 атм в течение двух часов. Снижают температуру и сбрасывают давление водорода. Охрупченный сплав домалывают в шаровой мельнице в течение двух минут до размера частиц 40-200 мкм. 16 г охрупченного и домолотого порошка сплава Sm2Fe17 помещают в специальный автоклав объемом 20 мл, промывают несколько раз азотом, вакуумируют, охлаждают до температуры -40oC и доливают 3,6 мл жидкого аммиака, нагревают автоклав до температуры 300oC. При этой температуре и в этих условиях жидкий аммиак переходит в особое флюидизированное состояние (газообразное состояние при плотности жидкости), а давление во автоклаве развивается в соответствии с расчетом до 1000 атм. Выдерживают температуру до комнатной и удаляют аммиак.
В соответствии с данными химического анализа состав полученного нитрида Sm2Fe17N3,x. По данным РФА образец однофазный, имеет ромбическую структуру Th2Zn17,ΔV/V = 6,2%.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ | 1996 |
|
RU2092921C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ГИДРООБРАЗУЮЩИХ СПЛАВОВ | 1997 |
|
RU2122925C1 |
Способ очистки углеводородных газов от примесей ацетиленовых и олефиновых углеводородов | 1976 |
|
SU635081A1 |
Катализатор для гидрирования ненасыщенных веществ | 1975 |
|
SU598634A1 |
Низкотемпературный катализатор для синтеза аммиака | 1978 |
|
SU740274A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ СПЛАВОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ | 1986 |
|
SU1457277A1 |
Способ получения метилового спирта | 1978 |
|
SU791725A1 |
Катализатор для синтеза метана из окиси углерода и водорода и способ его приготовления | 1980 |
|
SU895491A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА | 1993 |
|
RU2077474C1 |
Состав для аккумулирования водорода и его изотопов | 1981 |
|
SU1004258A1 |
Использование: для получения постоянных магнитов на основе сплавов редкоземельных металлов, которые могут найти применение в электрохимической, электронной, автомобильной, приборостроительной и других областях промышленности и позволят улучшать характеристики магнитов за счет снижения вероятности распада исходного материала под действием в том числе высоких температур и присутствующих в аммиаке примесей, устранения фазы образования окислов за счет ускорения реакции азотирования; увеличивать выход продукта и устранять необходимость доазотирования. Сущность изобретения: сплав редкоземельного металла с железом гидрируют водородом, охрупченный состав домалывают до размера частиц 40-200 мкм, азотируют флюидизированным аммиаком, прессуют с добавкой эпоксидной смолы и ориентируют в магнитном поле с интенсивностью 15 кЭ. 2 с. и 4 з.п.ф-лы.
Mm Ni4,0-4,8 Cu1,0-0,2 Fe0-1,0;
Mm Ni4,0-4,8 Cu1,0-0,2 Co0-1,0;
Mm Ni4,0-4,8 Cu0,9-0,2 Fe0-0,9 Co0-0,9 Ti0,2-0,1;
Mm1-0La0-1Ni4,0-4,8Cu0,9-0,2Fe0-0,9 Co0-0,9 Ti0,2-0,1.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОРРЕЛЯЦИИ--'--.*'--'ЗНАЯ I-^^ii'ECM -о-:л{А I | 0 |
|
SU316102A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS | |||
Видоизменение прибора с двумя приемами для рассматривания проекционные увеличенных и удаленных от зрителя стереограмм | 1919 |
|
SU28A1 |
Накаливаемый катод для вакуумных приборов | 1924 |
|
SU934A1 |
Авторы
Даты
1997-06-20—Публикация
1995-10-26—Подача