[发明专利]一种柱状晶铝镍钴钛永磁合金的制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁合金的制造工艺，尤其涉及一种柱状晶铝镍钴钛永磁合金的制造工艺。

背景技术

永磁合金是一种非常重要的功能材料，在现代工业与信息产业中的应用极为广泛。在各类永磁合金中，铝镍钴系永磁合金的稳定性最好。制造铝镍钴永磁合金有烧结法与铸造法，铸造铝镍钴永磁合金的磁性能高于烧结铝镍钴永磁合金，而在合金成分中加入适量的钛，可以制取磁性能比较高的铸造铝镍钴钛永磁合金。

中国专利号为ZL200510061461.0的《等轴晶铝镍钴钛永磁合金的制造工艺》，使用真空熔炼及非定向凝固方法制取了等轴晶铝镍钴钛永磁合金，使得磁性能达到：剩磁(Br)＝760～980(mT)、矫顽力(Hcb)＝124～165(KA/m)、磁能积(BH)max＝46.40～58.40(KJ/m3)，但这个磁性能仍然不理想，特别是它的磁能积与剩磁都不高，使它的应用被局限。此外，因该技术使用真空熔炼与铸造工艺，设备投资大，难以在永磁合金生产企业中大规模推广。

在使用铸造法制造铝镍钴钛永磁合金的过程中，还可以使用定向凝固方法制造柱状晶铝镍钴钛永磁合金，高品质的柱状晶非常有利于提高产品的磁性能。目前有生产企业使用铸造法制取了磁能积达87.56KJ/m3的柱状晶铝镍钴钛永磁合金，其磁性能远高于等轴晶铝镍钴钛永磁合金。使用铸造法制造柱状晶铝镍钴钛永磁合金的现有技术，为了获得较好的磁性能，这类合金成分中的钛与铝的含量都比较多，但这也造成了柱状晶的定向凝固比较困难，所获取的合金柱状晶的品质不高，合金柱状晶品质的一致性也不好，直接导致了产品的磁性能合格率低，磁性能提升空间受限。此外，现有技术的合金成分配方也造成产品脆硬性大，机加工困难，在机加工过程中破碎与掉边、掉角现象严重，造成产品的外观合格率低。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种柱状晶铝镍钴钛永磁合金的制造工艺，使制得的柱状晶铝镍钴钛永磁合金具有优异的磁性能与良好的机加工性能。

本发明提供了一种柱状晶铝镍钴钛永磁合金的制造工艺，包括以下步骤：

1)原料配制：

①原材料准备：选用金属材料铝、镍、钴、铜、钛、铌、钬、钽、铋、铁，添加非金属材料为硫、硒，去除金属材料表面的氧化物与附着杂质，将除硫以外的所有材料放入80℃～100℃的烘炉中1小时～2小时去湿干燥；

②原材料按如下重量百分比配制：铝A1：7％～8％，镍Ni：13.5％～15％，钴Co：36％～38％，铜Cu：3％～3.5％，钛Ti：5.5％～7％，铌Nb：0.5％～1％，钬Ho：0.5％～1.5％，钽Ta：0.3％～0.9％，铋Bi：0.3％～0.6％，硫S：0.15％～0.5％，硒Se：0.2％～0.6％，铁Fe：余量；

2)熔炼与浇注：

①炉料装填：将铁、镍、钴、铜、钬、铌、钽装入熔炼炉炉膛。钛、铝、铋、硫、硒暂不放入炉膛，留置炉外待用；

②铸型准备：将铸型放入1400℃～1500℃的烧模炉内焙烧，使铸型整体温度达到1400℃并持续保持在该温度以上；

③熔炼：当烧模炉内的铸型整体温度达到1400℃时，启动熔炼炉，待熔炼炉膛中的铁、镍、钴、铜、钬、铌、钽完全熔化后，加入钛、铝、铋、硫、硒继续熔炼，然后搅拌钢液并捞出钢液中的熔渣，浇注前将钢液温度控制在1600℃～1650℃范围内；

④浇注：将高温铸型从烧模炉中取出，置于水冷结晶器上并加上压铁，开通结晶器的冷却水，然后迅速将熔炼炉内的钢液浇倒入高温铸型之中；

⑤柱晶定向生长：浇注完成后，取去压铁，并迅速用一个事先已经预热加温至1200℃～1300℃的保温罩将整个铸型罩上，静置不动直至铸型中的铸件完全冷却至室温，然后关闭结晶器冷却水，最后脱模取出柱晶铸件；

3)热处理：

①退火：将铸件放入退火炉内，随炉缓慢升温至1060℃～1120℃，并保温2小时，然后随炉冷却至室温，退火后的铸件进行粗磨加工；

②固熔前预热：将粗磨加工后的产品装入盒中整齐排列，然后放在高温箱形炉中加热到900℃～1000℃，保温20分钟～30分钟；

③固熔处理：将预热透的产品送至1255℃～1275℃的高温炉中，保温15分钟～20分钟；

④磁场控速冷却：将固溶完毕的产品从高温炉中取出，放入磁感应强度为1T的磁场中，在90秒～110秒内使产品温度下降到840℃～870℃，然后在磁场中自然冷却至650℃～700℃；