СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАГНИТОТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗО-ХРОМ-КОБАЛЬТ Российский патент 2014 года по МПК B22F3/12 B82Y30/00 

Изобретение относится к области порошковой металлургии в части технологии получения постоянных магнитов из магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт методами порошковой металлургии.

Известны способы получения магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт методами порошковой металлургии, включающими смешение порошков железа, хрома, кобальта и легирующих добавок, формование для получения порошковых заготовок постоянных магнитов, их спекание в вакууме (или в защитной атмосфере) при температурах 1350-1420°С, термическую обработку, включая термомагнитную, для получения окончательных магнитных гистерезисных свойств.

Способ патента США №4401482 (1983 г.) "Fe-Cr-Co magnets by powder metallurgy processing" включает использование органических связующих определенного класса (поверхностно-активные вещества) в количестве 1-3%, которые затем удаляются при температурах до 600°С в процессе спекания отформованных заготовок. Недостатком этого способа получения порошковых магнитотвердых материалов системы Fe-Cr-Co является само использование органических связующих добавок, которые при использовании механоактивации порошков шихты загрязняют сплав углеродом, являющимся сильным γ-образующим элементом, приводящим к резкому уменьшению остаточной индукции и максимального энергетического произведения магнитотвердых FeCrCo сплавов.

Известен патент Российской Федерации №2334589 С2 (2008 г.) «Способ изготовления магнитов из порошковых материалов на основе системы железо-хром-кобальт», который основан на использовании порошков ферросплавов легирующих элементов (ферросилиция и ферромолибдена), обеспечивающих жидкофазное спекание и тем самым повышающих плотность получаемых постоянных магнитов. К сожалению, этот способ изготовления магнитов из порошковых материалов на основе системы железо-хром-кобальт не обеспечивает снижения температуры спекания отформованных порошковых заготовок и тем самым не позволяет снизить энергозатраты на производство постоянных магнитов.

Технология получения постоянных магнитов из порошковых магнитотвердых сплавов системы Fe-Cr-Co, подробно описанная в статье M.L. Green, R.C. Sherwood and С.С. Wong "Powder metallurgy processing of CrCoFe permanent magnet alloy containing 5-25 wt. % Co" (J. Appl. Phys. 1982, v. 53, №3, pp.2398-2400), свидетельствует, что оптимальной температурой спекания является температура 1400-1420°С, которая достаточно высока для спекания металлических сплавов и требует наличия специализированного оборудования.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения спеченных порошковых магнитотвердых FeCrCo сплавов патента США №4601876 (1986 г.) "Sintered Fe-Cr-Co type magnetic alloy and method for producing article made thereof, сущность которого состоит в том, что для интенсификации процесса спекания проводят мехактивацию как исходных порошков шихты, так и порошков сплавов прекурсоров, вводимых в шихту. К недостаткам этого способа получения порошковых постоянных магнитов следует отнести необходимость использования порошков прекурсоров высокохромистых и высококобальтовых FeCrCo сплавов, обработанных на сигму-фазу, что существенно усложняет весь технологический процесс получения порошковых магнитов.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа получения порошковых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт.

Техническим результатом изобретения является снижение времени и температуры спекания.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе получения порошковых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт, включающем приготовление шихты, содержащей порошки железа, хрома, кобальта и легирующих элементов, формование полученной шихты, спекание, термообработку, включая термомагнитную, согласно изобретению в состав используемой шихты вводят нанодисперсные порошки железа, хрома и/или кобальта в количестве до 15 масс.%.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что аналогичная интенсификация процесса спекания FeCrCo сплавов достигается путем введения в исходную порошковую шихту нанопорошков железа, кобальта и/или хрома в количестве до 15 масс.%. При введении нанопорошков не только снижается время спекания в 1,5-2 раза, но и снижается оптимальная температура спекания на 100-150°С за счет более развитой поверхности спекаемых порошков. В таблице 1 представлены магнитные гистерезисные свойства порошкового магнитотвердого сплава Fe-22Cr-15Co-1Ti (22Х15КА по ГОСТ 24897-81) в зависимости от содержания нанопорошка в исходной порошковой шихте, времени и температуры спекания. Из таблицы 1 видно, что введение нанопорошков исходных элементов шихты в количестве более 15 масс.% не приводит к дальнейшему снижению температуры и времени спекания, а приводит только к удорожанию производимой продукции.

Таблица 1 Содержание нанопорошка в исходной порошковой шихте Температура и время спекания Остаточная индукция B_r, Тл Коэрцитивная сила H_cB, кА/м Макс. энерг. произведение (ВН)_макс, кДж/м³ 0 масс.% 1400°С (3 часа) 1,38 49,5 37,8 1430°С (4 часа) 1,35 39,6 25,7 1370°С (4 часа) 1,06 40,9 19,5 5 масс.% 1400°С (3 часа) 1,36 46,2 35,0 1400°С (2 часа) 1,37 49,6 38,0 1370°С (4 часа) 1,30 44,0 30,0 10 масс.% 1400°С (2 часа) 1,36 48,0 36,0 1370°С (2 часа) 1,39 49,0 38,7 1350°С (4 часа) 1,32 43,5 32,6 1320°С (4 часа) 1,30 40,3 29,0 15 масс.% 1370°С (2 часа) 1,39 47,0 37,5 1350°С (4 часа) 1,40 48,3 40,2 1350°С (2 часа) 1,41 48,8 41,2 1300°С (4 часа) 1,42 48,6 43,4 1300°С (2 часа) 1,44 48,4 45,0 1270°С (4 часа) 1,35 44,2 36,0 20 масс.% 1300°С (2 часа) 1,45 48,0 44,9 1270°С (6 часов) 1,36 45,2 37,4 1270°С (4 часа) 1,34 44,4 36,0

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению постоянных магнитов из магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт. Шихту, содержащую порошки железа, хрома, кобальта, легирующие добавки и до 15 мас.% нанопорошков железа, хрома и кобальта, формуют с получением заготовки. После чего проводят спекание и термообработку, включая термомагнитную обработку. Обеспечивается уменьшение времени и температуры спекания. 1 табл.

Способ получения порошковых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт, включающий приготовление исходной порошковой шихты, содержащей железо, хром, кобальт и легирующие элементы, формование полученной шихты, спекание, термообработку, включая термомагнитную, отличающийся тем, что при приготовлении исходной шихты вводят нанодисперсные порошки железа, хрома и кобальта в количестве до 15 мас.%.