[發明專利]重稀土化合物擴散制備高飽和磁化強度錳鉍快淬合金方法

在審

• 申請號: 201910410112.7
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110172599A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 涂元浩;吳瓊;李進婷;泮敏翔
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C12/00;B22D11/06;C23C10/30;H01F1/059;H01F41/02
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發明公開了一種重稀土配化合物擴散制備高飽和磁化強度錳鉍快淬合金的方法，通過配料?熔煉?粗破碎?快淬?低溫擴散退火的步驟制得錳鉍快淬合金，將氟化鋱、氟化鏑等重稀土氟化物涂覆在Mn_xBi_100?x快淬合金表面，重稀土化合物均勻包覆快淬合金表面，覆蓋完全，在擴散過程中可實現稀土元素均勻擴散至錳鉍分子的晶格中，從而穩定低溫相，提高錳鉍合金的飽和磁化強度，提高幅度最高達到200%以上；與傳統的低溫相獲取方式相比，本發明工藝過程簡單，易操作，降低了生產成本。

技術領域

本發明屬于材料科學技術領域，具體涉及一種高性能MnBi永磁合金的制備方法，尤其是重稀土化合物低溫擴散制備高飽和磁化強度MnBi永磁合金的方法。

背景技術

隨著科學技術的飛速發展，特別是在汽車、航空航天等領域，各種極端環境條件下，對于各種材料有著更嚴格的要求。永磁體作為最重要功能的材料，在國民經濟和科技領域應用越來越廣。目前Nd-Fe-B磁體因其高的磁性能和良好的機械性能，備受人們的關注。但由于NdFeB 磁體的居里溫度僅為318℃，工作溫度大都低于100℃，因此極大的限制其在高溫度的使用。Mn-Bi永磁合金居里溫度可達360℃，而且具有正的矯頑力溫度系數特性，其內稟矯頑力在280℃仍高達25.8kOe，將尤其適用于高溫環境下使用，因此受到人們廣泛的研究和關注。但是由于MnBi合金在719K 發生包晶反應時Mn原子很容易從MnBi液相偏析，很難得到純的單相MnBi，直接影響了其飽和磁化強度。

由于錳、鉍兩種金屬熔點溫差較大，熔融態金屬流動性較差，使得低溫相含量較少，實際生產中往往通過長時間（大于24小時）低溫熱處理退火處理、放電等離子燒結等來提高低溫相含量，浪費人力和物力資源的同時，還是無法保證低溫相的含量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種重稀土配化合物擴散獲得高飽和磁化強度錳鉍快淬合金的方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

第三種元素摻雜的方法是提高MnBi低溫相含量的另一種方法。其中重稀土元素摻雜可以提高低溫相的穩定性。本發明提出一種采用重稀土化合物擴散的方法制備高性能錳鉍快淬合金。在無氧環境下將氟化鋱、氟化鏑等重稀土氟化物涂覆在錳鉍快淬合金表面，然后通過低溫擴散處理使得重稀土元素以原子的形式擴散進入錳鉍分子的晶格中，使鋱元素在合金中的均勻分布，改善了低溫相的穩定性，顯著提高快淬合金的飽和磁化強度。

為實現上述目的，本發明提供如下具體技術方案：

一種重稀土配化合物擴散獲得高飽和磁化強度錳鉍快淬合金的方法,包含以下步驟：

1）配料：按照名義成分Mn_xBi_100-x，摩爾分數x=45, 50, 55，采用純度為99.99%以上 的Mn、Bi合金進行稱重配料；

2）熔煉：采用電弧熔煉法將已配好的原料放入在氬氣保護下的電弧熔爐中，熔煉得到Mn_xBi_100-x合金鑄錠；

3）粗破碎：將步驟2）制得的Mn_xBi_100-x合金鑄錠進行破碎；

4）快淬：將步驟3）制得的Mn_xBi_100-x合金鑄錠碎塊放入注射口徑為0.5mm石英注射管中，熔體快淬前儀器真空度優于10-3Pa，然后充入在0.6Pa左右的氬氣作保護氣，進行熔體快淬甩帶；

5）低溫擴散退火：將步驟4）制得的Mn_xBi_100-x快淬帶在無氧環境下涂覆氟化鋱、氟化鏑等重稀土氟化物進行擴散處理，擴散溫度為150℃~250℃，擴散時間為3~5小時，最終獲得高飽和磁化強度錳鉍快淬合金；