Способ изготовления постоянных спеченных магнитов на основе сплавов кобальта с редкоземельными металлами Советский патент 1983 года по МПК H01F1/08 B22F3/16 

СП

-Kj

со

со Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченнйЕм магнитам на основе сплавов, состоящих из одного или нескольких редкоземельных металлов (R), например La, Се, Рг , Nd, Ят, Ей, Gd, ТЪ По, Se, Т И одного или нескольких 3d - металлов, например Со, Fp, Мп ТТ, и может быть использовано для получения постоянных магнитов для электротехнической, электронной, приборостроительной отраслей промыш ленности. Известен способ изготовления постоянных спеченных магнитов на основе сплавов кобальта с редкоземель ными металлами, в котором после спекания магниты охлаждают до темпе ратуры отжига, лежащей в интервгше 825-925с с неконтролируемой скоростью, отжигают при температуре отжига и закаляют в инертной жидкос ти, имеющей высокий коэффициент теплопроводности ClJ. Недостатком данного способа явля ется низкая прочность магнитов изза высоких термических напряжений. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому являетря способ изг товления постоянных спеченных магии тов на основе сплавов кобальта с редкоземельными металлами состава, соответствующего двухфазной области R2Co - -RCoy , включаквдий выплавку сплава, дробление слитков, размол, ориентирование частиц порошка, прес сование, спекание и .охлаждение до комнатной температу1 л. Спекание в данном способе твердофазиое при 1100-1200°С, охлаждение магнитов от температуры спекания до 825-925®С осуществляют со скоростью не более 7 град/мин и от температуры отжига до комнатной температуры со скоростью не менее 20 град/мин 2J. Недостатком способа является низ кая производительность процесса изготовления магнитов, которая обусло лена необходимостью проведения термообработки, длительность которой достигает трех часов. Известный способ обеспечивает невысокий выход годных магнитов из-за высокой чувствительности свойств магнитов к температуре спекания. Проведение термообработки магиитов, спеченных при повышенных темпе ратурах, не обеспечивает получение высоких значений коэрцитивной силы Цель изобретения - повышение про изводительности процесса и сохранение при этом высокого уровня свойства магнитов, а также повышение пр цента выхода годных магнитов за сче снижения чувствительности свойств магнитов к температуре спекания. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления постоянных спеченных магнитов на основе сплавов кобальта с редкоземельными металлами состава, соответствуклцего двухфазной области °5 Редкоземельный металл,- включающий выплавку сплава, дробление слитков, размол, ориентирование частиц порошка, прессование спекание и охлаждение, до комнатной температуры, спекание проводят при температурах, превышающих температуру плавления, фазы Р„Со на 2-12 С, а охлаждение от температуры спекания до комнатной температуры проводят со скоростью 100-600 град/мин. Конкретное значение скорости охлаждения зависит от массогабаритных параметров заготовок магнитов. Так как спекание происходит выше температуры плавления фазы типа 1( , то в соответствии с диаграммой состояний системы R-Co при этом будет присутствовать, жидкая фаза. жидкая фаза будет присутствовать в течение всего процесса спекания. Такая фаза, по сравнению с фазами типа RCoj и RrtCo, сильно обогащена редкоземельным элементом. Степень обогащения зависит от состава и температуры спекания. После охлаждения магнитов от температуры спекания до комнатной температуры со скоростью большей 100 град/мин жидкая фаза кристаллизуется с образованием фаз типа RCo2 и RCog, которые являются слабомаг.нитными. Таким образом, зерна основной фазы типа RCoj оказываются окруженньами слабомагнитной прослойкой, которая препятствует кооперативному их перемагничиванию. Наличие слабомагнитной прослойки в спеченных мг1гнитах способствует тому, что коэрцитивная сила магнитов не так резко зависит от температуры спекания, как в известном .способе; Существование такой прослойки возможно лишь в том случае, если охлаждение магнитов от температуры спекания до комнатной температуры будет проводиться с большей скоростью. Это означает, что процесс термообработки, необходимый в известном способе, в предлагаемом способе является не только излишним, но и вредным. Способ осуществляют следующим образом. Выплавляют сплавы типа RCoy или сплавы с составом, соответствующим двухфазной области Типы сплавов указаны в табл. 1. Слитки дробят в случае необходимости раздробленный порошок смешивают с порошком сплава, мас.%: Sm 60 Со 40

в пропорции, необходимой для получения порошка, состав которого соответствует двухфазной области ДзСо +НСоу. Полученную смесь порошков измельчают в шаровой вибрационной мельнице в толуоле. Размер частиц порошка после измельчения 5-10 мкм. После сушки порощрк тек(стурируют в магнитном поле, подвергают линейному прессованию с усилием прессования 7 т/см2. Спрессованные .брикеты спекают в вакууме 10Зммрт.ст. при температурах, превьшающих температу{ у плавления фазы типа RjCo: на 2-12fe и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 100-600 град/мин. При меньших скоростях охлаждения попу чают низкие значения Н. При больших скоростях охлаждения магниты разрушаются. Нижний предел температуры спекания определяется точность измерения тетотературы, верхний как температура, спекание при которой приводит к уменьшению характеристик магнитов не более, чем на 5% по сравнению с оптимальными значениями.

Значения температуры плавления фазы типа К2Со-, определяются по соответствующим диагракв4с1М состояния, если R - один редкоземельный элемент Для сплавов, содержащих смесь РЭМ, температура плавления фазы типа RjCo-j определяется эмпирически, кай температура, при которой в процессе спекания появляется жидкая фаза.

В табл. 1 представлены свойства магнитов, спеченных по предлагаемому способу и охлаязденных до комнатной температура со скоростью 6 ОХ) градмин

Б табл. 2 представлены свойства магнитов, спеченных по предлагаемому способу и охлажденных до комнат-. ной температуры со скоростью 100. гргш/мин.

-Т а б л и ц .а 1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ СПЕЧЕННЫХ МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ СПЛАВОВ КОБАЛЬТА С РЁЦКОЗЕМЕЛЬНЕМИ МЕТАЛЛАМИ состава, соответствующего двухфазной области где R - редкоземельный металл, включающий выплавку сплава, дробление слитков, размол, ориентирование частиц порошка, прессование, спекание и охлаждение до комнатной температуры, отличающийся тем, что, с целью повииения производительности процесса, спекание проводят при температурах, превышающих температуру плавления фазы R-Co, на 2-120 / а охлаждение от температуры спекания до комнатной температуры проводят со скоростью 100-600 град/мин.с

Предлагаемый способ

1143 1108 1113 1108

1143 1108 1113 1108 Известный способ

22 22 22 20

8,2

9,6

Есть

и 8,0 9,5 п 8,5 9,5 - - 8,2 9,0

22 22 22 20

8,0

9,8 7,8 9,6 . 8,2 9,6 8,0 9,1 1140Нет9,48,2 1105- -9,28,0 1110- -9,28,3 1105- -8,68,4 11429,55,0 1107- -9,45,5 21 20 -20 17 16 15

римечание: Сплав 1

0,,2У °5

Рг La La 0,15- (),ЛО ,1i- 05

Сплав № 2

o.iS-- ало --Ojis-;; Iao,i5iPro 5o; Sm,5;Co5 0,15 Р 0,50; Сплав 3

be 0,12.Р Го,53 ,55 °4 Сплав 4

1145

9,6 1110 9,5 1115 9,5 1110 9,0 9,8 1155 1120 9,6 1125 9,6 1120 9Д Из таблиц следует, что при изготовлении магнитов базовым способе свойства магнитов резко зависят от температуры спекания и, если спекание происходит при температурах, .при которых присутствует жидкая фаз то термообработка не способствует улучшению свойств. Изготовление маг нитов в соответствии с предлагаемым способом позволяет получать магниты с высоким уровнем свойств. При этом свойства магнитов меняются незначительно при изменении температуры спекания на Юс, что должно способствовать росту процента выхода годных магнитов.

Продолжение табл. 1.

ч,Таблица 2

20 20 20 18 17 17 17 18 Таким образом, предлагаемый спосов, по сравнению с известным, который принят за базовый объект, позволяет у1иены11ить длительность процесса изготовления магнитов и уменьшить зависимость коэцитивной силы от.температуры спекания, что должно.привести к увеличению процента выхода годных магнитов. Длительность процесса изготовления магнитов при использовании предлагаетлого способа составляет б ч вместо 8 ч изготовления по известному способу. Таким образом, магниты, изготовленные предлагаемым способом имеют

710579918

высокие магнитные характеристики. Благодаря использованию предлане уступающие характеристикам магни-гаемого способа получения магнитов

тов, изготовленных в соответствиидостигается увеличение производис известным способом.тельности труда на 25%.