СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ЛИГАТУРЫ НЕОДИМ-ЖЕЛЕЗО ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НЕОДИМ-ЖЕЛЕЗО-БОР Российский патент 2017 года по МПК C21C7/00 B82Y30/00 C22C1/02 

Описание патента на изобретение RU2626841C2

Изобретение относится к металлургии получения сплавов и лигатур, предназначенных для производства постоянных магнитов (ПМ), например сплавов на основе систем неодим-железо-бор и/или лигатур неодим-железо, используемых для повышения магнитных характеристик ПМ.

Для получения магнитов с большой коэрцитивной силой необходимо проводить окончательное намагничивание ПМ при оптимальных размерах частиц магнитного сплава, соизмеримых с размерами доменов, при минимальном разбросе гранулометрического состава. Для ПМ доменные размеры составляют 2-10 мкм. Для получения магнитных частиц с такими размерами возможно использование механического воздействия на лигатуру или магнитный сплав: дробление с последующим тонким измельчением. После механического измельчения получаемый порошок классифицируют и часть фракций (более 10 мкм) возвращают на дополнительное измельчение. Недостатками механического измельчения сплавов и/или лигатур до заданных параметров (2-10 мкм) являются большие энергозатраты и трудоемкость процесса.

Известно [Пикунов М.В., Беляев И.В., Сидоров Е.В. Кристаллизация сплавов и направленное затвердевание отливок: Моногр. / Владим. гос. ун-т. Владимир, 2002. - 214 с.], что для создания мелкокристаллической (2-10 мкм) структуры получаемых сплавов необходимо организовать процесс кристаллизации непосредственно в объеме сплава. Для этого вводят в расплав порошки, содержащие тугоплавкие дисперсные частицы.

Известен способ модифицирования чугунов и сталей [RU №2121510, С21С 1/00, С21С 7/00, С22С 35/00, опубл. 10.11.1998 г.], принятый за прототип. Способ включает введение в расплав смеси тугоплавких дисперсных неметаллических частиц и вещества-протектора под струю расплавленного металла в виде порошка с размером частиц не более 0,1 мкм, полученного совместным помолом смеси тугоплавких дисперсных неметаллических частиц и вещества-протектора.

Недостатком этого способа является то, что после введения дисперсных неметаллических частиц в расплав, в последнем появляются нежелательные механические примеси, отрицательно влияющие на качество конечного продукта.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в получении постоянных магнитов с более высокими магнитными свойствами за счет получения сплава с мелкокристаллической зернистой структурой, получаемой при объемной кристаллизации во время остывания слитка.

Поставленная задача решается тем, что способ модифицирования магнитных сплавов и лигатур включает введение в расплав мелкодисперсных частиц, при этом частицы состоят из оксидов редкоземельных элементов, плакированных железом, с размерами 50-100 нм, их количество в расплаве составляет от 0,03 до 0,07% мас. от массы шихты, а температура изложницы для расплава составляет 100-200°С.

Предлагаемый способ модифицирования магнитных сплавов и лигатур опробован для лигатуры Nd-Fe. На фиг. 1 показаны микрофотографии полученной лигатуры без модификатора (а) и с использованием модификатора (б).

Эксперименты по добавке модификатора проводили в вакуумной индукционной установке УППФ-3М в аллундовых тиглях. Получаемый расплав сливали в медную изложницу с возможностью подогрева.

Условия проведения экспериментов:

- масса шихты - 22,8 кг;

- температура нагрева тигля - 1500°С;

- защитная среда в тигле - аргон;

- модификатор - нанодисперсный механоактивированный порошок оксида неодима, плакированный железом, в количестве 0,05% мас. от массы слитка;

- состав расплава: Nd - 75%, Fe - 25%.

Шихту расплавляли в индукционной печи и в нее добавляли модификатор. После выдержки расплава 2-3 мин в тигле, его сливали в медную изложницу. Выдержка необходима для равномерного распределения модификатора в объеме расплава за счет индукционного перемешивания.

Нагрев изложницы до 150°С позволяет «задержать» начало кристаллизации расплава у стенок изложницы, что позволяет вместе с индукционным перемешиванием получать более равномерное распределение модификатора во всем объеме расплава.

Полученный слиток дробили на прессе, из центра слитка брали образец, шлифовали по торцу и анализировали на электронном микроскопе Philips SEM 515 (см. фиг. 1). Из микрофотографий видно, что поверхность модифицированной лигатуры выглядит более "рыхлой", с меньшим размером зерен (0,1-1,0 мкм).

При измельчении такого слитка его разрушение происходит по границам зерен и с меньшими усилиями, что облегчает сам процесс измельчения и в результате получаются частицы заданных размеров.

При использовании этой лигатуры для легирования магнитных сплавов Nd-Fe-B, выплавленных по стандартной технологии, было отмечено увеличение хрупкости полученных слитков во время их измельчения и увеличение магнитных свойств получаемых ПМ .

Добавка модификатора в количестве 0,05% мас. от массы шихты позволяет увеличить у ПМ магнитную индукцию до 1,25 Тл и коэрцитивную силу до 7,9-8,8 кЭ, по сравнению с магнитной индукцией 1,02 Тл и коэрцитивной силой 5,75-6,0 кЭ для ПМ без модификатора и подогрева изложницы. Кроме того, добавление модификатора в виде мелкодисперсного порошка РЗЭ, плакированного железом, в количестве 0,05% мас. от массы шихты, практически не влияет на состав постоянного магнита. Модификатор позволяет получать более однородную фракцию мелкодисперсных частиц после дробления, при снижении энергозатрат за счет более «рыхлой» мелкокристаллической структуры сплава (лигатуры) и отсутствия повторного помола части сплава (лигатуры).

Похожие патенты RU2626841C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ НЕОДИМ-ЖЕЛЕЗО-БОР 2015
  • Буйновский Александр Сергеевич
  • Софронов Владимир Леонидович
  • Русаков Игорь Юрьевич
  • Макасеев Юрий Николаевич
  • Молоков Пётр Борисович
  • Карташов Евгений Юрьевич
RU2623556C2
МАТЕРИАЛ ДЛЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2000
  • Савченко А.Г.
  • Менушенков В.П.
  • Лилеев А.С.
RU2174261C1
Способ получения сплавов редкоземельный металл-железо для постоянных магнитов 1990
  • Косынкин Валерий Дмитриевич
  • Верклов Михаил Михайлович
  • Быков Андрей Дмитриевич
  • Быстров Алексей Николаевич
  • Соколов Иван Павлович
  • Плотников Владимир Павлович
  • Сушко Валентин Иосифович
  • Антонов Владимир Ильич
  • Кобозев Владимир Николаевич
  • Боровик Виктор Яковлевич
  • Потанин Сергей Владимирович
SU1724712A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ МАГНИЙ-НЕОДИМ 2019
  • Савченков Сергей Анатольевич
  • Бажин Владимир Юрьевич
  • Бричкин Вячеслав Николаевич
RU2697127C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЫСТРОЗАКАЛЕННЫХ ПОРОШКОВ МАГНИТНЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ НЕОДИМ - ЖЕЛЕЗО - БОР 1997
  • Глебов В.А.
  • Горстин В.Ю.
  • Иванов С.И.
  • Кумков Ю.А.
  • Сафронов Б.В.
  • Шингарев Э.Н.
RU2111088C1
ЛИГАТУРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ 1989
  • Верклов М.М.
  • Косынкин В.Д.
  • Быков А.Д.
  • Быстров А.Н.
  • Антонов В.И.
  • Кобозев В.Н.
  • Корчагин В.П.
  • Потанин С.В.
  • Лилеев А.С.
  • Мельников С.А.
  • Орешкин М.А.
  • Менушенков В.П.
SU1681559A1
Шихта для получения термостабильных магнитных сплавов с редкоземельными металлами на основе системы Nd-Fe-B 2018
  • Тарасов Вадим Петрович
  • Гореликов Евгений Сергеевич
  • Криволапова Ольга Николаевна
  • Хохлова Оксана Викторовна
  • Мельников Сергей Александрович
  • Силюк Наталья Павловна
RU2690867C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЖЕЛЕЗА 1992
  • Качур Л.И.
  • Крюков В.В.
  • Рура Н.Н.
  • Игнатов А.В.
  • Зрячев А.Н.
  • Готовчиков В.Т.
RU2093597C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ДЛЯ АНИЗОТРОПНЫХ МАГНИТОПЛАСТОВ 2005
  • Котунов Владимир Васильевич
  • Шумаков Дмитрий Александрович
  • Котунов Станислав Владимирович
RU2286230C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ НЕОДИМ-ЖЕЛЕЗО-БОР ИЛИ ПРАЗЕОДИМ-ЖЕЛЕЗО-БОР 2006
  • Гундеров Дмитрий Валерьевич
  • Попов Александр Гервасиевич
  • Рааб Георгий Иосифович
  • Столяров Владимир Владимирович
  • Валиев Руслан Зуфарович
RU2337975C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 626 841 C2

Реферат патента 2017 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ЛИГАТУРЫ НЕОДИМ-ЖЕЛЕЗО ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НЕОДИМ-ЖЕЛЕЗО-БОР

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения модифицированной лигатуры неодим-железо для постоянных магнитов неодим-железо-бор. В расплавляемую в печи шихту вводят модификатор в виде нанодисперсного механически активированного порошка оксида неодима, плакированного железом, с размером частиц 50-100 нм, в количестве 0,03-0,07 мас.% от массы шихты, осуществляют выдержку полученного расплава лигатуры, после чего расплав сливают в изложницу, температура нагрева которой составляет 100-200°С. Изобретение позволяет получить постоянные магниты с более высокими магнитными свойствами за счет получения лигатуры с мелкокристаллической зернистой структурой, т.е увеличить магнитную индукцию на 20% и коэрцитивную силу на 30%. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 626 841 C2

Способ получения модифицированной лигатуры неодим-железо для постоянных магнитов неодим-железо-бор, характеризующийся тем, что в расплавляемую в печи шихту вводят модификатор в виде нанодисперсного механически активированного порошка оксида неодима, плакированного железом, с размером частиц 50-100 нм, в количестве 0,03-0,07 мас.% от массы шихты, осуществляют выдержку полученного расплава лигатуры, после чего расплав сливают в изложницу, температура нагрева которой составляет 100-200°С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2626841C2

Способ введения модификаторов приРАзлиВКЕ СТАли 1978
  • Климов Сергей Васильевич
  • Салаутин Виктор Александрович
  • Алымов Александр Андреевич
  • Молчанов Олег Евгеньевич
  • Зайцев Юрий Васильевич
  • Мыльников Радий Михайлович
SU835629A1
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
ЛИГАТУРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ 1989
  • Верклов М.М.
  • Косынкин В.Д.
  • Быков А.Д.
  • Быстров А.Н.
  • Антонов В.И.
  • Кобозев В.Н.
  • Корчагин В.П.
  • Потанин С.В.
  • Лилеев А.С.
  • Мельников С.А.
  • Орешкин М.А.
  • Менушенков В.П.
SU1681559A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИКАТОРА 0
  • В. А. Ефимов, Ю. Бабаскин, Л. А. Сокирко, С. Я. Шипицын, Г. Д. Семен Ка, Л. А. Ростовска И. Н. Примак, В. И. Сафонов, В. В. Сухарев, Ю. К. Микеров, А. С. Алешин, Е. И. Сумин, В. А. Полотн Нщиков, М. А. Рысс, В. П. Зайко Г. Г. Луценко Институт Проблем Лить Украинской Сср
SU384914A1
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНОВ И СТАЛЕЙ 1996
  • Черепанов А.Н.
  • Полубояров В.А.
  • Жуков М.Ф.
  • Дробяз А.И.
  • Мирошник Н.П.
  • Ушакова Е.П.
RU2121510C1
Устройство для сортировки каменного угля 1921
  • Фоняков А.П.
SU61A1
US 4721538 A, 26.01.1988.

RU 2 626 841 C2

Авторы

Буйновский Александр Сергеевич

Полубояров Владимир Александрович

Софронов Владимир Леонидович

Русаков Игорь Юрьевич

Макасеев Юрий Николаевич

Карташов Евгений Юрьевич

Калаев Михаил Евгеньевич

Даты

2017-08-02Публикация

2015-08-31Подача