Способ изготовления материалов для постоянных магнитов из литых сплавов на основе системы sm-co-fe-cu-zr

Авторы патента:

Сеин Виктор Александрович (RU)

Дормидонтов Андрей Гурьевич (RU)

Буряков Илья Николаевич (RU)

Разумейко Борис Григорьевич (RU)

Лилеев Алексей Сергеевич (RU)

Кулагина Оксана Игоревна (RU)

H01F1/04 - Магниты; индуктивности; трансформаторы; выбор материалов, обеспечивающих магнитные свойства (керамические составы на основе ферритов C04B 35/26; сплавы C22C; термомагнитные приборы H01L 37/00; громкоговорители, микрофоны, адаптеры или подобные акустические электромеханические преобразователи H04R)

B22F1/00 - Специальная обработка металлических порошков, например для облегчения обработки, для улучшения свойств; металлические порошки как таковые, например смеси порошков различного состава (C04, C08 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2566090:

Открытое акционерное общество "Спецмагнит" (RU)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению постоянных порошкообразных магнитов на основе системы Sm-Co-Fe-Cu-Zr. Повышение плотности и прочности, увеличение коэрцитивной силы и остаточной индукции полученных магнитных материалов является техническим результатом изобретения. Постоянные магниты из литых сплавов, имеющие состав, в мас.% : Sm - 24,5-26,0, Fe - 16,0-18,0, Сu - 4,0-6,0, Zr - 2,5-3,2, Со - остальное, предварительно обрабатывают с получением образцов магнитных материалов с текстурованной поликристаллической структурой, после чего проводят высокотемпературную обработку и изотермический отпуск полученных образцов магнитных материалов в вакуумной электропечи сопротивления в атмосфере инертного газа при температуре 790-810°C в течение 12-16 часов с последующим охлаждением до комнатной температуры, после чего образцы выдерживают в колпаковой печи при температуре 800°C до их прогрева по всему объему до указанной температуры и охлаждают до температуры 420-380°C со скоростью охлаждения 50-100°C в час, при этом охлаждение образцов магнитных материалов проводят в магнитном поле со значением напряженности 80-160 кА/м. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению постоянных порошкообразных магнитов, которые использутся при производстве высокоэнергетических постоянных магнитов на основе системы Sm-Co-Fe-Cu-Zr.

Изобретение может найти применение в электротехнике, в частности в электросчетчиках, генераторах тока и напряжения, электродвигателях, записывающих и воспроизводящих устройствах, акустических и телевизионных приборов, а также в различных электробытовых приборах.

Известен способ изготовления материала для постоянных магнитов на основе системы самарий-кобальт-железо-медь-цирконий, включающий термическую обработку, заключающуюся в высокотемпературной обработке, охлаждении и изотермической выдержке (SU 1499816, опубл. 20.04.1995).

Недостатком указанного способа является необходимость введения немагнитного элемента бора, потенциально снижающего намагниченность сплава.

Прототипом предложенного изобретения является способ термической обработки сплавов системы самарий-кобальт-медь (SU 878083, опубл. 01.07.1981) для получения постоянных магнитов, включающий термическую обработку, заключающуюся в закалке, отпуске при температуре 810-840°C, последующем дополнительном отпуске при 640-660°C и охлаждении после первого отпуска проводят со скоростью 18-20°C/мин до температуры 640-660°C и далее до температуры 20°C со скоростью 4-5°C/мин.

Недостатком указанного способа является низкое значение коэрцитивной силы и остаточной магнитной индукции получаемого магнитного материала.

В изобретении достигается технический результат, заключающийся в увеличении коэрцитивной силы и остаточной магнитной индукции полученных магнитных материалов.

Указанный технический результат достигается следующим образом. В способе изготовления материалов для постоянных магнитов из литых сплавов, имеющих следующий состав, мас.%:

Sm - 24,5-26,0,

Fe - 16,0-18,0,

Сu - 4,0-6,0,

Zr - 2,5-3,2,

Со - остальное,

проводят предварительную обработку исходных литых сплавов с получением образцов магнитных материалов с текстурованной поликристаллической структурой.

Затем осуществляют высокотемпературную обработку полученных образцов магнитных материалов.

Далее проводят изотермический отпуск полученных образцов магнитных материалов в вакуумной электропечи сопротивления в атмосфере инертного газа при температуре 790-810°C в течение 12-16 часов. После чего образцы магнитных материалов охлаждают до комнатной температуры.

Затем образцы магнитных материалов выдерживают в колпаковой печи при температуре 800°C до их прогрева по всему объему до указанной температуры и охлаждают их до температуры 420-380°C со скоростью охлаждения 50-100°C в час.

Охлаждение образцов магнитных материалов проводят в магнитном поле со значением напряженности 80-160 кА/м.

Образцы магнитных материалов имеют цилиндрическую форму диаметром 15 мм и высотой 10 мм.

При изотермическом отпуске в качестве инертного газа используют аргон.

Высокотемпературную обработку образцов проводят при температуре 1170-1210°C в течение 2 часов.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Литой сплав на основе системы Sm-Co-Fe-Cu-Zr подвергают предварительной обработке, которая заключается в следующем.

Литой сплав загружают в высокоэнергетическую центробежную мельницу с двумя герметизируемыми барабанами для предварительного измельчения.

После этого проводят тонкое измельчение литого сплава в вибромельнице до размера фракции 3-4 мкм. Для предотвращения окисления размол проводят в жидкой среде, например в спирте.

Затем измельченный литой сплав сушат и проводят компактирование измельченных частиц путем изостатического прессования в магнитном поле напряженностью 400 кА/м. Из полученного магнитного материала, имеющего текстурованную поликристаллическую структуру, изготавливают образцы цилиндрической формы диаметром 15 мм и высотой 10 мм.

Образцы магнитного материала для увеличения плотности и прочности спекают при температуре 1210°C в течение 1 часа в атмосфере аргона.

После предварительной обработки проводят высокотемпературную обработку образцов магнитных материалов при температуре 1170-1210°C в течение 2 часов.

Затем осуществляют изотермический отпуск образцов магнитных материалов в вакуумной электропечи сопротивления в атмосфере инертного газа в интервале температур 790-810°C в течение 12-16 часов.

В качестве инертного газа используют аргон.

Контроль температуры осуществляют при помощи образцовой хромель-алюмелевой термопары.

После этого образцы магнитных материалов охлаждают до комнатной температуры и далее их выдерживают в колпаковой печи при температуре 800°C до их прогрева по всему объему до указанной температуры.

После прогрева по всему объему образцы магнитных материалов охлаждают до температуры 420-380°C, со скоростью охлаждения 50-100°C в час. Охлаждение образцов проводят в магнитном поле напряженностью 80-160кА/м (1000-2000 Э).

Приложение магнитного поля к образцам магнитного материала в процессе охлаждения приводит к направленной диффузии компонентов и еще более увеличивает силу закрепления доменной стенки на границе из-за большего различия констант кристаллической анизотропии фаз ячейки структуры (фаза типа R₂T₁₇) и граничной фазы (фаза типа RT₅). С увеличением разности констант кристаллической анизотропии растет глубина энергетического барьера, являющегося причиной закрепления доменной стенки и, следовательно, роста коэрцитивной силы материала.

В процессе медленного охлаждения образцов магнитных материалов с температуры 800°C до 420-380°C происходит перераспределение химических элементов между фазами, а именно фазой, составляющей объем ячейки структуры (фаза типа R₂T₁₇), и граничной фазой (фаза типа RT₅).

Концентрации самария в фазах Sm₂Co₁₇ и SmCo₅, определенные с помощью 3DAP анализа, согласуются со стехиометрией данных фаз. Коэрцитивность фазы SmCo₅ возрастает как функция концентрации меди. Высокое содержание меди распространяется даже за пределы фазы SmCo₅ в матрицу Sm₂Co₁₇. Замещение кобальта медью в фазе Sm₂Co₁₇ понижает анизотропию, К₁ фазы Sm₂Co₁₇; на границе раздела SmCo₅/Sm₂Co₁₇ существует узкая область с пониженным значением К₁.

Значительное обогащение медью наблюдается на тройных стыках фаз границ ячеек. Хотя концентрация меди на узкой области SmCo₅ составляет примерно 20 ат.%, концентрация меди на тройных стыках достигает примерно 35 ат.%. Данное локальное повышение концентрации меди в фазе SmCo₅ на тройных стыках действует как сильная задерживающая сила для магнитных доменных стенок.

Перераспределение компонентов приводит к усилению закрепления доменной стенки на границе фаз, то есть повышает коэрцитивную силу магнитного материала.

В таблице 1-3 проиллюстрированы примеры реализации изобретения, в них представлены магнитные свойства образцов магнитных материалов, где

В_r - остаточная магнитная индукция, Тл,

_ВН_С - коэрцитивная сила по индукции, кА/м,

(ВН)_max - максимальное магнитное произведение, кДж/м³.

В таблице 1 представлены магнитные свойства образцов магнитного материала из литого сплава, имеющего следующий состав, в мас.%:

Sm - 24,5; Fe - 16,0; Сu - 4,0; Zr - 2,5; Со -остальное.

В таблице 2 представлены магнитные свойства образцов магнитного материала из литого сплава, который имеет следующий состав (мас.%):

Sm - 25,3; Fe - 18,1; Cu - 5,31; Zr - 2,71; Co - остальное.

Таблица 3 иллюстрирует магнитные свойства литого сплава, имеющего следующий состав (мас.%): Sm - 26,0; Fe - 18,0; Сu - 6,0; Zr - 3,2; Со - остальное.

Результат использования изобретения заключается в увеличении магнитных свойств. Как видно из таблиц 1-3, в магнитных материалах, изготовленных по предложенному способу, повышается остаточная магнитная индукция, значительно увеличивается коэрцитивная сила, а также наблюдается увеличение максимального магнитного произведения.

1. Способ изготовления материалов для постоянных магнитов из литых сплавов, имеющих следующий состав, мас.%:
Sm - 24,5-26,0,
Fe - 16,0-18,0,
Сu - 4,0-6,0,
Zr - 2,5-3,2,
Со - остальное,
в котором проводят предварительную обработку исходных литых сплавов с получением образцов магнитных материалов с текстурованной поликристаллической структурой, затем осуществляют высокотемпературную обработку полученных образцов магнитных материалов и изотермический отпуск полученных образцов магнитных материалов в вакуумной электропечи сопротивления в атмосфере инертного газа при температуре 790-810°C в течение 12-16 часов, после чего образцы магнитных материалов охлаждают до комнатной температуры, затем образцы магнитных материалов выдерживают в колпаковой печи при температуре 800°C до их прогрева по всему объему до указанной температуры, охлаждают образцы магнитных материалов до температуры 420-380°C со скоростью охлаждения 50-100°C в час, при этом охлаждение проводят в магнитном поле со значением напряженности 80-160кА/м.

2. Способ по п. 1, в котором образцы магнитных материалов имеют цилиндрическую форму диаметром 15 мм и высотой 10 мм.

3. Способ по п. 1, в котором при изотермическом отпуске в качестве инертного газа используют аргон.

4. Способ по п. 1, в котором высокотемпературную обработку образцов проводят при температуре 1170-1210°C в течение 2 часов.

Заявленное изобретение относится к материалу, поглощающему электромагнитные волны в широком диапазоне длин волн, вплоть до частот инфракрасного диапазона, который может быть использован для предотвращения нежелательного воздействия высокочастотного излучения на элементную базу микроэлектроники и человека, и для предотвращения несанкционированного обнаружения наземных и воздушных объектов.

Редкоземельный спеченный магнит r-t-b // 2559035

Редкоземельный спеченный магнит состоит по существу из 26-36 вес.% R, 0,5-1,5 вес.% В, 0,1-2,0 вес.% Ni, 0,1-3,0 вес.% Si, 0,05-1,0 вес.% Cu, 0,05-4,0 вес.% M, а остальное - Т и случайные примеси, где R представляет собой редкоземельный элемент, Т представляет собой Fe или Fe и Со, М выбран из Ga, Zr, Nb, Hf, Ta, W, Mo, Al, V, Cr, Ti, Ag, Mn, Ge, Sn, Bi, Pb и Zn.

Применение магнитных ионных жидкостей в качестве экстрагирующего средства // 2558726

Изобретение относится к способу, в котором магнитные ионные жидкости применяют для жидкостно-жидкостной, жидкостно-твердофазной или жидкостно-газовой экстракции, причем разделение фаз происходит в магнитном поле.

Сухой концентрат магнитной жидкости и способ его получения // 2558143

Изобретение относится к сухому концентрату магнитной жидкости, содержащему высокодисперсные частицы железосодержащего окисного соединения и поверхностно-активное вещество.

Субстраты, содержащие переключаемые ферромагнитные наночастицы // 2554496

Группа изобретений относится к способу получения органических частиц субстрата, связанных с переключаемыми ферромагнитными наночастицами со средним диаметром частиц в интервале от 10 до 1000 нм, к применению таких частиц для гипертермического лечения организма и к медикаменту для гипертермического лечения.

Способ получения гексаферрита бария // 2554200

Изобретение может быть использовано в производстве магнитных порошков, постоянных магнитов, магнитопластов, магнитных жидкостей, а также устройств магнитной записи высокой плотности.

Способ получения текстурированного листа электротехнической стали // 2553789

Изобретение относится к области металлургии. Для устранения дефектов формы листа, образующихся при окончательном отжиге, и увеличения выхода годной продукции рулон листа текстурованной электротехнической стали после холодной прокатки подвергают первичному рекристаллизационному отжигу, наносят на него сепаратор отжига и проводят окончательный отжиг.

Способ получения магнитомягкого материала для магнитопроводов реле // 2553134

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения магнитомягкого материала для магнитопроводов реле включает приготовление шихты, содержащей железо и фосфор, ее прессование, спекание и охлаждение.

Способ изготовления текстурированной электротехнической полосовой стали // 2550450

Изобретение относится к нанесению на текстурированную электротехническую полосовую сталь слоя фосфатного покрытия. В способе на электротехническую полосовую сталь наносят фосфатный раствор, содержащий по меньшей мере одно соединение хрома (III), коллоидный компонент и по меньшей мере один сложный эфир фосфорной кислоты в качестве стабилизатора (А) коллоида и/или по меньшей мере один ингибитор (В) травления, выбранный из производного тиомочевины, С2-10-алкинола, производного триазина, тиогликолевой кислоты, С1-4-алкиламина, гедрокси-С2-8-тиокарбоновой кислоты и/или полигликолевого эфира жирного спирта, в частности диэтилтиомочевины, проп-2-ин-1-ола, бутин-1,4-диола, тиогликолевой кислоты, и/или гексаметилентетрамина, причем используют фосфатный раствор, содержание шестивалентного хрома в котором меньше, чем 0,2 вес.

Металлический лист на основе железа и способ его изготовления // 2550448

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листов, изготовленных из сплава на основе железа, используемых для магнитных сердечников электромоторов, электрогенераторов и трансформаторов.

Способ получения композиционного плакированного порошка для нанесения покрытий // 2561615

Изобретение относится к получению композиционных порошков для защитных износостойких покрытий. Готовят смесь неметаллической керамической компоненты и металлического порошка при массовом соотношении 1:(1-4).

Способ получения ультрадисперсного порошка карбида титана // 2561614

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении твердых сплавов, режущего инструмента и износостойких покрытий.

Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов и способ термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов // 2559386

Группа изобретений относится к химико-термической обработке поверхности изделий из магниевых сплавов. Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования включает цинковый порошок, волластонит в качестве инертного наполнителя, средняя масса частиц которого равна средней массе частиц цинкового порошка, и активатор в виде смеси фторида бария, фторида магния, фторида кальция, фторида калия, фторида натрия и фторида лития.

Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле // 2556170

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к способам обработки металлов с использованием магнитных полей, и может быть использовано для обработки твердотельного порошкообразного магнитного и немагнитного материала в переменном магнитном поле для модификации структурно-зависимых свойств этих материалов.

Порошки агломератов вентильных металлов и оксидов вентильных металлов и способ их получения // 2542866

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошков агломератов вентильных металлов и субоксидов вентильных металлов для изготовления конденсаторов с твердым электролитом.

Способ изготовления изделий из порошков соединений ряда карбидов и связующая композиция для осуществления способа // 2538743

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к изготовлению изделий из порошков твердых сплавов на основе карбидов. Смешивают временное связующее, содержащее двухкомпонентный диспергатор и двухкомпонентную смазочную добавку в весовом соотношении от 1:3,6 до 1:13,1, и порошкообразную смесь неорганических порошков, содержащую порошки карбидов и постоянного связующего.

Способ производства магнитов из редкоземельных металлов // 2538272

Изобретение относится к электротехнике, к магнитам из редкоземельных металлов. Технический результат состоит в повышении коэрцитивной силы без добавления большого количества таких редкоземельных металлов, как Dy и Tb.

Установка для заполнения и герметизации капсул с металлическим порошком // 2536021

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к установкам для заполнения и герметизации капсул с металлическим порошком перед их компактированием.

Способ получения нанопорошков металлов с повышенной запасенной энергией // 2535109

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению нанопорошков металлов с повышенной запасенной энергией. Может использоваться для повышения реакционной способности нанопорошков при спекании, горении, в энергосберегающих технологиях. Образец нанопорошка металла облучают потоком ускоренных электронов с энергией не более 6 МэВ в вакууме с обеспечением положительного заряда внутренней части частицы металла.

Способ синтеза порошка интерметаллида ndni5 в расплаве солей // 2535104

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности получению порошка интерметаллида NdNi5. Cинтез порошка осуществляется в герметичном сосуде в среде аргона, при температуре 850 К.

Способ получения наноструктурированного конгломерированного порошкового материала для нанесения покрытий методами газодинамического и газотермического напыления // 2568555

Изобретение относится к получению наноструктурированного конгломерированного порошкового материала для нанесения износо-коррозионностойких покрытий гизодинамическим и газотермическим напылением. Проводят диспергирование наноструктурного материала в жидкую среду посредством ультразвука и сушку раствора с получением агломерированных наноструктурных частиц. В качестве жидкой среды используют спиртовой раствор, а в качестве наноструктурного материала используют материал, состоящий из 20-80 об.% порошка карбонитрида титана с размером 40-60 нм и остальное - непокрытый алюминиевый порошок с размером частиц 90-100 нм. Полученные агломерированные наноструктурные частицы подвергают аттриторной обработке в течение 30 минут при скоростях вращения 1400-2000 об/мин. Обеспечивается снижение пористости покрытий при использовании полученного порошкового материала. 3 ил., 1 табл., 2 пр.