[發(fā)明專利]SmCo5永磁薄帶磁體及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710189606.8
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106887291B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫繼兵;邊璐鵬;步紹靜;殷福星;崔春翔;張磊
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01F1/055
• 分類號: H01F1/055;H01F41/02;C22C19/07;B22D18/06;C21D8/12;B22D11/06
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

本發(fā)明SmCo₅永磁薄帶磁體及其制備方法，涉及含稀土金屬和磁性過渡金屬的硬磁材料的磁體，該薄帶磁體的元素組成成分通式為Sm_xCo_yAl_zCu_uFe_v，通過在SmCo₅系合金組成中添加不同量的Al?Cu?Fe合金，相當(dāng)于在SmCo₅系合金中有規(guī)律地多元復(fù)合添加Al?Cu?Fe合金組成元素，形成多元多相的強化機制，制備出元素組成成分通式為Sm_xCo_yAl_zCu_uFe_v的SmCo₅永磁薄帶磁體，克服了現(xiàn)有技術(shù)添加單一的元素后，在改善磁體材料的一種或者有限幾種性能的同時，往往會導(dǎo)致其他性能的降低或者變化，從而使性能較理論值相差甚遠(yuǎn)，同時添加多種元素時，又沒有規(guī)律可循，為后續(xù)的研究帶來不便的缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的技術(shù)方案涉及含稀土金屬和磁性過渡金屬的硬磁材料的磁體，具體地說是 SmCo₅永磁薄帶磁體及其制備方法。

背景技術(shù)

迄今為止，SmCo₅永磁體是金屬間化合物中具有最大磁晶各向異性的磁性材料。與Nd-Fe-B系永磁體相比，SmCo₅永磁體具有居里溫度高、矯頑力溫度系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性好和耐腐蝕性能好等特點，因此廣泛地應(yīng)用于機械、電子器件、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域。

提高SmCo₅永磁體矯頑力和磁化強度是目前眾多學(xué)者研究的主要方向。合理地向SmCo₅永磁體中添加其他合金元素是提高其矯頑力和磁化強度的常見方法。不同的元素可在不同程度上改變磁體中磁性相的分布、晶粒尺寸等，但是其作用機理有所不同，比如低熔點Al 元素在形核時優(yōu)先析出，形成微小顆粒或晶界相，不但可以阻礙晶粒長大，并且對磁疇壁移動起到釘扎作用，起到細(xì)化晶粒，提高矯頑力的作用；Cu元素能夠取代SmCo₅中的Co元素，增強合金的磁晶各向異性，從而改善磁體的內(nèi)稟磁性能。此外，摻雜金屬元素的SmCo₅磁體的制備工藝和晶化工藝都會對其磁性能產(chǎn)生一定的影響。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.)利用熔體快淬法制備出Sm₁₂Co₆₀Cu₂₆B₂薄帶并經(jīng)600 ℃晶化處理10min后，獲得優(yōu)異的磁性能：iHc＝8kOe，Ms＝46emu/g，分析該薄帶的微觀結(jié)構(gòu)和磁性能發(fā)現(xiàn)，尺寸為10～50nm的Co₂₃B₆軟磁相以沉淀物的方式存在于晶粒內(nèi)部和晶界上，它的存在表明晶界處有硬磁相與軟磁相的交換耦合作用，同時其又以沉淀物的形式在基體相中對磁疇產(chǎn)生釘扎作用，從而提高薄帶磁體的矯頑力。文獻(xiàn)(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快淬速度制備出Sm(Co_0.7Cu_0.3)₅Fe_0.54薄帶并經(jīng)800℃晶化處理后，其磁性能為：iHc＝17.6kOe，Ms＝38.0emu/g，結(jié)果表明摻雜Fe和Cu元素的SmCo₅薄帶由SmCo₅硬磁相和α-Fe軟磁相組成，同時退火過程中Fe和Cu元素不但可以替代SmCo₅中的Co元素，還能擴散進(jìn)入SmCo₅硬磁相的晶界中，釘扎磁疇，提高薄帶磁體的矯頑力。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.)采用熔體快淬法制備SmCo_5-xFe_x(x＝0-4)薄帶，其中SmCo₂Fe₃薄帶經(jīng)600℃晶化處理1h后獲得最佳磁性能為：iHc＝2.9kOe，Ms＝100emu/g，分析發(fā)現(xiàn)Fe元素可以取代Sm-Co中的Co元素，導(dǎo)致 Fe-Co間的耦合作用低于Sm-Co，矯頑力降低，但是Fe元素本身具有很高的磁矩，可以提高合金的飽和磁化強度。CN105063517B公開了一種Sm-Co-Fe-Al-B非晶基硬磁合金的制備方法，雖然采用了改變快淬速度和添加元素的方法，但是添加元素種類仍然有限，又沒有規(guī)律可循，制備出的磁體磁性能的矯頑力也還是較低。