一种磁性材料用钐钴铁铜锆合金及其制备方法与流程

本发明涉及一种稀土合金材料，其涉及一种钐钴铁铜锆合金及其制备方法。
背景技术：
：钐钴磁性材料是采用粉末冶金方法制备的一种具有矫顽力大、居里温度高、温度稳定性好、抗腐蚀性等性能均较优良的稀土永磁材料。已成为现代航空航天、国防军工、微波器件、通讯、医疗设备、电机等领域不可缺少的重要金属功能材料。市场前景持续向好。随着钐钴磁性材料应用领域和市场需求对其性能及性价比的不断提高，对其制备技术和产品性能也提出了更高的要求。为了满足用户的需求，围绕钐钴磁性材料制备技术优化和制备用原材料品质提升已开展了较多的研究工作。现有钐钴磁性材料生产技术所用原材料，以钐、钴、铁、锆等单一金属为原料在真空感应炉中熔炼钐钴铜锆合金后，通过制粉、压型、烧结等工艺过程制备钐钴磁性材料。现有方法其工艺技术，制备钐钴铜锆合金存在以下不足：1.现有金属钐制备工艺是由稀土金属还原氧化钐而制备，其工艺流程长，成本偏高。2.金属钐与钴、铁、铜、锆等单一金属在熔点、蒸汽压、密度等基本物理性质差异较大，所熔炼合金成分波动和成分偏析现象明显，钐钴铁铜锆合金成分波动较大，对所制备的钐钴磁体性能一致性产生较大的影响。3.由于金属钴、锆等单一金属中有害杂质元素氧含量相对较高（o>0.2%），导致该方法制备的钐钴铁铜锆合金中氧含量偏高，用该合金制备的钐钴磁体，对其性能产生较大的负影响。技术实现要素：本发明所解决的技术问题是提供一种磁性材料用钐钴铁铜锆合金的制备方法，制备的钐钴铁铜锆合金成分均匀、稳定性好、氧杂质含量低、稀土收率高、采用本发明所制备的钐钴铁铜锆合金作原料，制备钐钴磁性材料在其性能和性能稳定性方面具有明显优势，且具有成本优势。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种磁性材料用钐钴铁铜锆合金，由下列重量百分含量的组分组成：钐60～95％，钴1～40％，余量是铁、铜、锆元素，其中fe所占的重量百分含量小于1～40％，cu所占的重量百分含量小于1～7％，zr所占的重量百分含量小于1～6％。上述钐钴铁铜锆合金采用氟化物熔盐电解氧化钐的方法制备。电解制备钐钴铁铜锆合金的电解槽是由石墨电极加工的圆形电解槽，该电解槽兼做阳极，阴极为钴铁铜锆合金棒状自耗阴极，阴极下方设置合金收集器。在电解槽中电解质由氟化钐、氟化锂、氟化钡混合氟化物组成的熔盐电解质组成。电解原料为氧化钐，将其溶解在由氟化钐、氟化锂、氟化钡混合氟化物组成的熔盐电解质体系中，通直流电电解得到钐钴铁铜锆合金。电解用自耗阴极由相应纯度的钴、铁、铜和锆纯金属经真空高温熔炼炉在低真空氩气保护条件下，熔融合金化、铸锭后制成。熔炼用坩埚材料为为氧化镁坩埚。与已有技术相比，本发明具有以下技术优势：1、本发明开发了一种制备钐钴磁性材料用新钐钴铁铜锆合金及其制备新工艺，所制备的铜锆合金成分成分稳定、均匀、合金熔点较低。为生产性能稳定的钐钴磁性材料提供了一种原料保障。2、采用本发明所制备的钐钴铁铜锆合金，其合金中影响制备钐钴磁性材料性能的关键杂质元素氧含量显著降低，为制备高性能钐钴磁性材料提供了优质低氧钐钴铁铜锆原料。3、钴铁铜锆合金棒状自耗阴极采用真空熔炼制备，其合金中钴、铁、铜、锆各元素成分准确可控。4、本发明钐钴铁铜锆合金产品以氧化钐为原料，与现有流程相比较，其制备流程短，成本及固废产物低，稀土元素收率高。5、产品市场前景良好。近年，随着高新
技术领域：
如新能源汽车、轨道交通、机器人、智能制造等产业的兴起，围绕在高、低温及随温度变化磁性能稳定性和耐腐蚀性方面，具有良好性能的钐钴磁性材料市场需求量增速明显。据有关市场预测，这一增长趋势在未来的较长时期将持续保持这一增长态势，因此钐钴磁性材料应用市场前景广阔。附图说明附图1为本发明中电解钐钴铁铜锆合金电解槽的结构示意图。附图2为本发明中钐钴铁铜锆合金制备工艺流程图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：本发明所使用的电解钐钴铁铜锆合金电解装置为通常在氟化物盐电解质体系，电解稀土氧化物制备金属及合金试验所用电解装置。包括：1、电加热炉体，2、石墨电解槽（兼阳极），3、钴铁铜锆合金阴极，4、合金收集收器。使用时，石墨电解槽内装有电解质，电解质由氟化钐、氟化锂、氟化钡混合氟化物组成的熔盐电解质组成，阴极下方设置合金收集器，收集电解制备的钐钴铁铜锆合金。合金收集器的材质可为氧化铝、氧化镁中的一种。制备钐钴铁锆铜合金的制备技术，依次包括以下过程：1、以石墨做电解槽，并兼作阳极，钴铁锆铜合金作为自耗阴极，阴极下方设置合金收集器；收集器可为氧化铝、氧化镁中的一种。2、在电解槽中电解质由氟化钐、氟化锂、氟化钡混合氟化物组成。电解原料为氧化钐，将其溶解在由氟化钐、氟化锂、氟化钡混合氟化物组成的熔盐电解质中，通直流电电解得到钐钴铁铜锆合金。3、电解用自耗阴极由相应纯度的钴、铁、铜和锆纯金属在真空中频感应熔炼炉中，以氩气为保护气体，将合金熔融合金化、铸锭后制成。熔炼用坩埚材料为氧化镁坩埚。4、所制备的钐钴铁锆铜合金中，其合金成分为：钐含量60～95wt％，钴含量为1.5～40wt％，余量是铁、铜、锆元素，其中fe≤1～40wt％，cu≤1～7wt％，zr≤1～6wt％。余量是总量小于0.3wt％的不可避免的杂质，其中氧≤0.015wt％，碳≤0.015wt％，氮≤0.01wt％。实施例1本实施例中钴铁铜锆自耗阴极的制备是以纯度大于99.8%的钴、铁、铜、锆纯金属作为原料，根据拟制备自耗阴极钴铁铜锆的成分比例配料，在中频真空感应炉内进行熔炼，熔炼过程以氩气为保护气体，坩埚为氧化镁坩埚，金属熔化后，保温5分钟，将所熔化合金倒入柱状铸锭模中铸锭。熔炼后得到的钴铁锆铜合金锭成分见表1。该锭作为制备钐钴铁锆铜合金的自耗阴极。表1钴铁锆铜合金成分分析结果（wt％）元素cofecuzrsimnmgoc成分503865.80.030.050.020.150.022采用φ120mm×140mm的圆形石墨电解槽，石墨槽兼作阳极，电解质中氟化钐为90wt％、氟化锂为10wt％，阴极为φ10mm钴铁锆合金棒，平均电流强度120a，阴极电流密度5-8a/cm2，阳极电流密度0.2/acm2，电解温度为1000℃，电解1小时，氧化钐加入量为123g，制得钐钴铁锆合金113.5g，钐含量为89％，合金成分结果见表2。表2钐钴铁锆铜合金成分分析结果(wt%)元素smcofecuzrmnmgsioc成分88.95.54.20.650.620.030.0180.0290.0110.02实施例2本实施例中钴铁锆铜自耗阴极的制备方法与实施例1相同。钴铁铜锆自耗阴极的制备是以纯度大于99.8%的钴、铁、铜、锆纯金属作为原料。根据拟制备自耗阴极钴铁铜锆的成分比例配料，熔炼后得到的钴铁铜锆合金锭成分见表3。该锭作为制备钐钴铁铜锆合金的自耗阴极。表3钴铁锆铜合金成分分析结果(wt%)元素cofecuzrmnmgsioc成分701963.90.0350.0210.0250.160.02采用φ120mm×140mm的圆形石墨电解槽，石墨槽兼作阳极，电解质中氟化钐为70wt％、氟化锂为30wt％，阴极为φ10mm钴铁锆合金棒，平均电流强度120a，阴极电流密度8-10a/cm2，阳极电流密度0.5a/cm2，电解温度为1050℃，电解1小时，氧化钐加入量120g，制得钐钴铁合金101.5g，钐含量为85％，合金成分结果见表4。表4钐钴铁锆合金成分分析结果(wt%)元素smcofecuzrmnmgsioc成分8510.42.90.90.60.040.020.028.0.0120.018实施例3本实施例中钴铁锆多元自耗阴极的制备方法与实施例1相同。钴铁铜锆自耗阴极的制备是以纯度大于99.8%的钴、铁、铜、锆纯金属作为原料。根据拟制备自耗阴极钴铁铜锆的成分比例配料，熔炼后得到的钴铁铜锆合金锭成分见表5。该锭作为制备钴铁铜锆合金的自耗阴极。表5钴铁铜锆合金成分分析结果（wt％）元素cofecuzrsimnmgoc成分904.8320.020.040.0160.1620.021采用φ120mm×140mm的圆形石墨电解槽，石墨槽兼作阳极，电解质中氟化钐为80wt％、氟化锂为20wt％，阴极为φ10mm钴铁铜锆合金棒，平均电流强度120a，阴极电流密度4-6a/cm2，阳极电流密度0.9a/cm2，电解温度为1030℃，电解1小时，氧化钐加入量123g，制得钐钴铁铜锆合金99.8g，钐含量为81％，合金成分结果见表6。表6钐钴铁铜锆元合金成分分析结果(wt%)元素smcofecuzrmnmgsioc成分8116.920.900.570.380.030.0150.0190.080.019实施例4本实施例中钴铁锆多元自耗阴极的制备方法与实施例1相同。钴铁铜锆自耗阴极的制备是以纯度大于99.8%的钴、铁、铜、锆纯金属作为原料。根据拟制备自耗阴极钴铁铜锆的成分比例配料，熔炼后得到的钴铁铜锆合金锭成分见表5。该锭作为制备钴铁铜锆合金的自耗阴极。表5钴铁铜锆合金成分分析结果（wt％）元素cofecuzrsimnmgoc成分904.8320.020.040.0160.1620.021采用φ120mm×140mm的圆形石墨电解槽，石墨槽兼作阳极，电解质中氟化钐为80wt％、氟化锂为15wt％、氟化钡为5wt％，阴极为φ10mm钴铁铜锆合金棒，平均电流强度130a，阴极电流密度9-11a/cm2，阳极电流密度1.1a/cm2，电解温度为1050℃，电解1小时，氧化钐加入量133g，制得钐钴铁铜锆合金110.5g，钐含量为87％，合金成分结果见表6。表6钐钴铁铜锆元合金成分分析结果(wt%)元素smcofecuzrmnmgsioc成分8711.60.620.380.260.0280.0140.0190.060.015上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12