一种耐高温钐钴永磁体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种永磁材料及其制备方法，尤其设及一种耐高溫衫钻永磁体及其制 备方法，属于稀±永磁材料领域。
【背景技术】
[0002] 衫钻永磁材料是由衫、钻和其它金属稀±材料经配比，溶炼成合金，经粉碎、压型、 烧结后制成的一种磁性材料。具有高磁能积、极低的溫度系数、很强的抗腐蚀和抗氧化性， 所W被广泛应用在航空航天、国防军工、微波器件、通讯、医疗设备、仪器、仪表，各种磁性传 动装置，传感器，磁处理器，电机，磁力起重机等。
[0003] 但是衫钻永磁材料的力学性能普遍较差，抗弯强度仅为80-120MPa，且存在一个致 命弱点，就是它的脆性很大，其断裂初性小于2.OMPa?mi/2,严重制约了其应用范围。然而， 长期W来人们对衫钻永磁材料的研究主要集中在如何提高其磁性能上，对力学性能研究很 少。
[0004] 而且，目前衫钻永磁体的最高工作溫度只能达到350°C，当用于更高的溫度下，衫 钻永磁体里面的Sm原子会慢慢挥发，导致衫钻永磁体的磁特性就随之慢慢变坏，直到最终 失效。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种具有高磁性能、高 力学性能且耐高溫的衫钻永磁体。
[0006] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种耐高溫衫钻永磁体，包括衫钻永 磁材料忍层和陶瓷保护层，陶瓷保护层包覆在衫钻永磁材料外；
[0007] 其中，衫钻永磁材料包括体积百分比含量分别为10-20%的增强纤维和80-90% 的衫钻永磁粉。
[0008] 本发明在衫钻永磁材料外包覆陶瓷保护层，陶瓷保护层将磁体严密地包封起来， 衫钻永磁体在高溫环境下应用时，衫原子的挥发就被抑制住了，从而使衫钻永磁体能耐 500°C左右的高溫，延长衫钻永磁体的使用寿命。
[0009] 本发明之所W选择陶瓷作为保护层，是因为现有普通保护层，如电锻锋、儀、铭、铜 儀等保护层，都不能承受高溫环境，而陶瓷保护层是一种较佳的选择。
[0010] 另外，目前烧结衫钻永磁材料的脆性大，容易断裂，而烧结衫钻永磁材料的断裂方 式主要为脆性解理断裂。烧结衫钻永磁材料的强的室溫脆性主要是由于其晶体结构复杂、 滑移系统不足造成的，也与其制备工艺有关。因此，本发明还在衫钻永磁材料忍层中引入同 基体结合良好的且具有较高强初性的增强纤维W提高其强初性等力学性能。
[0011] 在上述的一种耐高溫衫钻永磁体中，衫钻永磁粉由W下成分（W质量百分比计） 组成：Sm:23-26%,Fe:8-10%,Cu:8-10%,Zr:2-4%,Mn:3-5%，余量为Co。
[0012] 影响耐高溫永磁体最高使用溫度的主要因素包括：在保持内禀矫顽力溫度系数不 变的情况下，增大室溫下的内禀矫顽力可提高磁体的最高使用溫度；和在保持室溫下的内 禀矫顽力一定时，减小内禀矫顽力溫度系数也可提高磁体的最高使用溫度。
[0013] 因此，本发明为了制备耐高溫衫钻永磁体，对衫钻永磁材料的衫钻永磁粉的组成 成分及其质量百分比进行重新配比，本发明提高了Sm和Cu的含量，有利于提高衫钻永磁材 料的最高使用溫度。
[0014] 其中，Sm是极活泼的稀±金属，容易氧化生成Sm2〇3,而且又是沸点最低的元素，在 真空高溫条件下，极易蒸发。因此，本发明提高了Sm的含量，并调整了衫钻永磁材料的制备 工艺，从而提局衫钻永磁材料中Sm的有效含量，从而获得剩磁、矫顽力和磁能积都较局的 衫钻稀±永磁材料。另外，高Sm含量的衫钻永磁体在高溫环境下，随着Sm原子的慢慢挥发， 仍然能够在较长时间内保证衫钻永磁体的磁性能。
[0015] 本发明还控制了化的含量，因为铁原子半径大于钻原子，随着铁含量的增加，铁 原子可W取代钻原子致使1:7相的晶胞体积增大。而氨原子半径和体积很小（分别为 0. 079nm和4. 9X104nm3)，所W1:7相晶胞体积的增大使得氨原子进入1:7相更为容易，进 而促使1:7相吸氨能力提高，从而使本发明可W使用氨碎工艺。但是，化含量过高的衫钻 永磁材料易形成杂相，且对Sm含量极为敏感，所W必须将化和Sm的含量控制在上述范围 内，才能抑制高铁含量永磁材料固溶后产生的杂相，最终获得较为均匀一致的胞状结构，从 而提高本发明衫钻永磁材料的磁性能。
[0016] 此外，本发明还添加了Mn元素，因为Zr元素易偏聚，严重影响衫钻永磁材料组织 定向的稳定性，而添加Mn元素可W消除Zr对组织定向的不利影响，形成稳定的层状定向组 织。
[0017] 在上述的一种耐高溫衫钻永磁体中，增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳绝纤维、尼 龙纤维、棚纤维中的一种或多种。本发明使用的增强纤维材料都具有较高的强度、初性、抗 冲击性、耐疲劳性等性能，所W在衫钻永磁材料中混入上述增强材料可W大大提高衫钻永 磁材料的力学性能。
[0018] 在上述的一种耐高溫衫钻永磁体中，陶瓷保护层为氮化娃陶瓷保护层。本发明进 一步优选陶瓷保护层为氮化娃陶瓷保护层，不仅具有较高的硬度，而且在高溫环境下仍然 具有较好的机械强度，仍可W正常使用，从而提升本发明衫钻永磁体在高溫使用环境下的 适应性，提高其使用寿命。
[0019] 本发明的另一个目的在于提供上述耐高溫衫钻永磁体的制备方法，该制备方法包 括W下步骤：
[0020] S1、按衫钻永磁粉的组成成分及其质量百分比配料、烙炼并速凝得到合金片；
[0021] S2、将上述得到的合金片进行氨碎得到粉末，粉末直接经气流磨制成粉料；
[0022] S3、将增强纤维与上述粉料在惰性气体保护下放入成型压机模具中加磁场进行取 向，取向后压制成型、退磁并真空封装，得到生巧，将生巧等静压处理后取出；
[0023] S4、将上述得到的生巧放入烧结炉中在高溫下进行烧结，并进行热处理后得到衫 钻永磁体巧件；
[0024] S5、在上述得到的衫钻永磁体巧件表面形成陶瓷保护层，得到耐高溫衫钻永磁体。 [00巧]本发明耐高溫衫钻永磁体的制备方法中，在现有技术与工艺的基础上，引入了速 凝、氨碎、气流磨等先进的制备工艺，实现衫钻永磁材料成分和微观组织结构的精细化调 控，提升衫钻永磁材料的磁性能。也解决了新技术和现有衫钻永磁材料工业生产的兼容性 问题，完成高磁性能和高力学性能的衫钻永磁材料的批量、稳定化生产。
[00%] 其中，步骤Sl中引入了速凝工艺，具体为将衫钻永磁粉原料烙炼后得到的合金溶 液在惰性气氛中诱注到转动的水冷铜漉上实现快速冷却，得到厚度为0. 03-10mm的合金 片。该工艺由于具有较高的冷却速率可大大抑制晶粒的长大和杂相（速凝得到的合金片由 1:7相组成，而铸锭中除了 1:7相外，还存在部分1:5杂相）的析出。目前在高性能烧结钦 铁棚的制备和生产中已广泛使用，但还没有应用到烧结衫钻永磁材料的制备和生产中。因 为，速凝得到的合金片与铸锭分别经过传统的球磨工艺制粉后，再分别制备成衫钻永磁材 料，相比之下，速凝得到的合金片制备衫钻永磁材料的剩磁偏低。
[0027] 因此，为了解决引入速凝工艺得到的合金片制备衫钻永磁材料剩磁偏低的问题， 本发明在步骤S2中继续引入了氨碎和气流磨工艺。
[0028] 氨碎是制备高性能稀±永磁材料的有效方法，目前已被广泛用于高性能烧结钦铁 棚磁体的制备和生产中，但对于烧结衫钻永磁材料，则由于吸氨破碎条件苛刻而没有得到 广泛应用。但是，本发明已经从衫钻永磁粉的配伍方面解决了运一问题，本发明衫钻永磁粉 的配伍中进一步控制了化的含量，进而优化了合金的吸氨能力。因为铁原子半径大于钻原 子，随着铁含量的增加，铁原子取代钻原子致使1:7相的晶胞体积增大。而氨原子半径和体 积很小（分别为0. 〇79nm和4. 9X10 4nm3)，所W1:7相晶胞体积的增大使得氨原子进入1:7 相更为容易，进而促使1:7相吸氨能力提高，从而使本发明顺利的引入了氨碎工艺。
[0029] 粉料的粒径及其分布对衫钻永磁材料的磁性能有着重要影响。而气流磨工艺是制 备高均匀性粉料的有效途径，在钦铁棚磁粉的制备中已有广泛的应用，但是，在衫钻永磁材 料的粉料制备中却应用较少，衫钻永磁材料的粉料一般通过球磨工艺制备。而球磨工艺制 备得到的粉料的颗粒尺寸分布较为分散，细颗粒和粗颗粒明显较多，粉料的均