[发明专利]SmCo5永磁薄带磁体及其制备方法

说明书

本发明SmCo₅永磁薄带磁体及其制备方法，涉及含稀土金属和磁性过渡金属的硬磁材料的磁体，该薄带磁体的元素组成成分通式为Sm_xCo_yAl_zCu_uFe_v，通过在SmCo₅系合金组成中添加不同量的Al‑Cu‑Fe合金，相当于在SmCo₅系合金中有规律地多元复合添加Al‑Cu‑Fe合金组成元素，形成多元多相的强化机制，制备出元素组成成分通式为Sm_xCo_yAl_zCu_uFe_v的SmCo₅永磁薄带磁体，克服了现有技术添加单一的元素后，在改善磁体材料的一种或者有限几种性能的同时，往往会导致其他性能的降低或者变化，从而使性能较理论值相差甚远，同时添加多种元素时，又没有规律可循，为后续的研究带来不便的缺陷。

技术领域

本发明的技术方案涉及含稀土金属和磁性过渡金属的硬磁材料的磁体，具体地说是 SmCo₅永磁薄带磁体及其制备方法。

背景技术

迄今为止，SmCo₅永磁体是金属间化合物中具有最大磁晶各向异性的磁性材料。与Nd-Fe-B系永磁体相比，SmCo₅永磁体具有居里温度高、矫顽力温度系数低、化学稳定性好和耐腐蚀性能好等特点，因此广泛地应用于机械、电子器件、医疗、航空航天等领域。

提高SmCo₅永磁体矫顽力和磁化强度是目前众多学者研究的主要方向。合理地向SmCo₅永磁体中添加其他合金元素是提高其矫顽力和磁化强度的常见方法。不同的元素可在不同程度上改变磁体中磁性相的分布、晶粒尺寸等，但是其作用机理有所不同，比如低熔点Al 元素在形核时优先析出，形成微小颗粒或晶界相，不但可以阻碍晶粒长大，并且对磁畴壁移动起到钉扎作用，起到细化晶粒，提高矫顽力的作用；Cu元素能够取代SmCo₅中的Co元素，增强合金的磁晶各向异性，从而改善磁体的内禀磁性能。此外，掺杂金属元素的SmCo₅磁体的制备工艺和晶化工艺都会对其磁性能产生一定的影响。Gopalan等人(Gopalan R,Ping D H,Hono K.Microstructural evolution and the magnetic properties ofmelt-spun Sm–Co–Cu–B and Sm–Co–Fe–Cu–B ribbons[J].Journal of Magnetism andMagnetic Materials,2004,284(6):321-329.)利用熔体快淬法制备出Sm₁₂Co₆₀Cu₂₆B₂薄带并经600 ℃晶化处理10min后，获得优异的磁性能：iHc＝8kOe，Ms＝46emu/g，分析该薄带的微观结构和磁性能发现，尺寸为10～50nm的Co₂₃B₆软磁相以沉淀物的方式存在于晶粒内部和晶界上，它的存在表明晶界处有硬磁相与软磁相的交换耦合作用，同时其又以沉淀物的形式在基体相中对磁畴产生钉扎作用，从而提高薄带磁体的矫顽力。文献(Fukuzaki T,Iwane H,Abe K,et al.Effect of Zr,V,Nb,Mo,and Ta substitutions on magneticproperties and microstructure of melt-spun SmCo₅magnets[J].Journal of AppliedPhysics,2014, 115(17):17A760.)以50m/s快淬速度制备出Sm(Co_0.7Cu_0.3)₅Fe_0.54薄带并经800℃晶化处理后，其磁性能为：iHc＝17.6kOe，Ms＝38.0emu/g，结果表明掺杂Fe和Cu元素的SmCo₅薄带由SmCo₅硬磁相和α-Fe软磁相组成，同时退火过程中Fe和Cu元素不但可以替代SmCo₅中的Co元素，还能扩散进入SmCo₅硬磁相的晶界中，钉扎磁畴，提高薄带磁体的矫顽力。Saito 等人(Saito T,Nishio-Hamane D.Magnetic properties of SmCo_5-xFe_x(x＝0-4)melt-spun ribbon[J].Journal of Alloys and Compounds,2014,585(3):423-427.)采用熔体快淬法制备SmCo_5-xFe_x(x＝0-4)薄带，其中SmCo₂Fe₃薄带经600℃晶化处理1h后获得最佳磁性能为：iHc＝2.9kOe，Ms＝100emu/g，分析发现Fe元素可以取代Sm-Co中的Co元素，导致 Fe-Co间的耦合作用低于Sm-Co，矫顽力降低，但是Fe元素本身具有很高的磁矩，可以提高合金的饱和磁化强度。CN105063517B公开了一种Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制备方法，虽然采用了改变快淬速度和添加元素的方法，但是添加元素种类仍然有限，又没有规律可循，制备出的磁体磁性能的矫顽力也还是较低。