[发明专利]一种高性能低成本各向异性粘接磁粉及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能低成本各向异性粘接磁粉及制备方法，特别通过添加金属镁、金属铬、金属锂和稀土金属镨，以及调整它们的组成比例，得到高性能高矫顽力、低温度系数、各向异性的钐钴粘接磁粉材料，属于有色金属材料领域。

背景技术

粘接永磁体是将磁粉与粘接剂等混合后，采用模具或注射或压缩成型等加工方法，经固化后得到的一种高技术功能材料，因磁粉的来源不同有粘接铁氧体永磁、粘接钐钴永磁和粘接钕铁硼永磁等。根据所采用的永磁基材和粘接基材不同，可获得根据不同需要的相关特性的粘接磁体。而所用永磁材料和粘接剂的比例可以根据需要来确定，以满足其不同的特性要求。

粘接永磁体的粘接永磁体的主要优点是，磁性能稳定，比重轻，耐冲击强度大，制品可进行切割、切削、钻孔、焊接、层压和压花纹等加工，且使用时不发生碎裂，易于加工成尺寸精度高、薄壁、复杂形状的异形磁体，可成形带嵌件磁体，对电磁产品实现小型化、轻量化、精密化和高性能化的目标起着关键的作用。由于粘接永磁体具有上述诸多的优点，因而近年发展较快，产量连续以每年10%～14%的速度递增，其销售额已占整个永磁材料的30%～35%。

粘接钐钴永磁由于磁性能高、可靠性好、工作温度范围大，因而较多地应用于航天航空及其军事领域。目前进入实用的钐钴有SmCo₅(1-5系)和Sm₂Co₁₇(2-17系)两种。Sm₂Co₁₇磁性材料又称为钐钴2:17，它有别于SmCo₅(又称为1:5)，是一种各向异性的磁性材料。可以做成各向异性烧结Sm₂Co₁₇磁体，具有较好的磁性能和温度特性，可以在较高的温度环境下使用，广泛应用于军事工业，航空工业等行业。最初的研究发现，虽然Sm₂Co₁₇二元化合物是易C轴的，但是由于它的矫顽力偏低，难以实用。经过不断的研究和开发，目前得到广泛应用的多元的Sm-Co-Cu-Fe-M系，其中，M=Zr，Ti，Hf，Ni等等。

实践表明，Cu元素的添加，使得磁体的矫顽力增加，但是Cu元素过高，会使得Ms偏低。Fe元素的适当添加，使得合金的内禀饱和磁化强度迅速提高。而Zr元素的适当添加，对于提高2：17型磁体的mHc起着关键作用。它还可以改变和优化Sm，Fe，Cu等诸元素的添加比例，大大改善磁体的方形度和整个磁体的磁性能。

Sm₂Co₁₇也可以做成各向异性磁粉，用于加工成粘接磁体，此类磁体既保持了较高的磁性能和高温特性，有可以做成各种复杂形状的磁体，所以也有着十分广泛的应用前景和发展前途。

然而，虽然2:17Sm(Co，Cu，Fe，Zr)具有较高的居里温度和磁能级，但是2:17Sm(Co，Cu，Fe，Zr)的矫顽力在高温下较低。当温度300℃-400℃时，磁体的显微组织发生变化，晶粒长大，胞状组织发生破坏，变的不均匀，而1:5相变的不完全连续，导致胞壁破坏，畴壁移动更容易，所以矫顽力的温度系数较高（βT=-0.35%/℃）。而且，由于元素Co、Ni的价格较高，使得其成本较高，实际推广应用较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新的钐钴磁粉材料。本发明研发一种可以规模化生产的各相异性钐钴磁粉，不仅拥有较低的矫顽力温度系数，并且在350℃的工作条件下仍然具有较高的矫顽力和磁性能，而且其成本较低，适合于规模化生产。通过大量的实验研究发现，如果在钐钴合金中适当添加镁元素，并且添加一定比例的铬元素、锂元素及金属镨，所生产的钐钴磁粉不但具有较高的内禀矫顽力和磁能级，而且在室温到350℃的温度范围内有低的矫顽力温度系数。如果金属锂和金属镨的比例适当，其内禀矫顽力温度系数会低于-0.025%/℃。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高性能低成本各向异性粘接磁粉，是一种Sm-Co粘接磁粉材料，其通式为：

Sm_zCo_{1-x-y-а-β-z}Mg_xCr_yLi_аPr_β

其中Sm是稀土钐元素，Co是金属钴元素，Mg是金属镁元素，Cr是金属铬元素，Li是金属锂元素，Pr是稀土镨元素；x，y，z，а和β分别为各元素的原子百分比；