專(zhuān)利名稱(chēng)：生產(chǎn)稀土合金磁粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示穩(wěn)定和優(yōu)異磁性的稀土合金磁粉的生產(chǎn)方法。
迄今，一直采用眾所周知的方法生產(chǎn)稀土合金磁粉，該磁粉包含包括釔(Y)在內(nèi)的稀土元素(以下用“R”表示);
鐵(Fe)，部分地可用鈷(Co)代替(以下用“T”表示);和硼(B)。
如在未審查美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.560，594和美國(guó)專(zhuān)利No.4，981，532中所公開(kāi)的習(xí)用方法包括下列連續(xù)步驟熔融和澆鑄一種R-T-B合金(“R”、“T”和“B”的定義同上)，其中“R”、“T”和硼(B)是主要成分，以形成一種坯料;
使該坯料經(jīng)受均化處理，同時(shí)該坯料溫度維持在600℃-1200℃;
將該均化坯料和一種再生料(貯熱材料)放置在熱處理爐中;
將爐子從室溫加熱至500℃，然后維持該爐子溫度在750-950℃之間的范圍，使氫氣吸留進(jìn)入保持在氫氣氛中的熱處理爐中的均化坯料中，以形成一種吸留氫的坯料，其中，該坯料中發(fā)生了相變;
使該吸留氫的坯料脫氫，同時(shí)保持爐子處于真空，溫度在750°-950℃之間的范圍，其中在該坯料中發(fā)生相變;和冷卻并壓碎該脫氫坯料得到一種R-T-B合金磁粉。
總之，正如在未審查美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.560，594中所敘的，脫氫期間發(fā)生的相變是吸熱反應(yīng)，所以坯料溫度降低，從而如此所得到的R-T-B合金磁粉具有磁性降低的缺點(diǎn)。為了避免這個(gè)缺點(diǎn)，在上述的傳統(tǒng)技術(shù)中采用再生料來(lái)補(bǔ)償由于吸熱反應(yīng)而造成的溫度下降。
然而，采用再生料的傳統(tǒng)技術(shù)具有下列缺點(diǎn)(a)再生料難以接觸所有的坯料。與再生料接觸的坯料可以維持在所需溫度，而離開(kāi)再生料的坯料無(wú)法避免溫度的降低，導(dǎo)致磁粉磁性的降低。
(b)為了在其中放置再生料需要大容積的大熱處理爐。由于熱處理爐的容積大，除了從氫氣氛改變成真空所需的時(shí)間較長(zhǎng)之外，處理給定量的坯料的設(shè)施規(guī)模也大，導(dǎo)致生產(chǎn)率低。
(c)在爐中處理過(guò)的坯料在壓碎之前需要與再生料分開(kāi)。在分開(kāi)坯料與再生料時(shí)一部分再生料可能會(huì)污染已分開(kāi)的坯料，造成最終產(chǎn)品磁性降低。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)顯示出穩(wěn)定和優(yōu)異磁性的稀土合金磁粉的方法，該方法可以在沒(méi)有再生料的情況下在短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)從氫氣氛到真空的有效轉(zhuǎn)變。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種生產(chǎn)包括鐵磁性化合物的稀土合金磁粉的方法，包括下列步驟(a)制備以R-T-B合金表示的稀土合金材料，其中R是包括釔(Y)在內(nèi)的稀土元素;T是鐵(Fe)，部分地可用鈷(Co)代替;B是硼(B);
(b)隨后將該合金材料進(jìn)行均化處理，同時(shí)維持該合金在600-1200℃之間的溫度范圍以形成一種均質(zhì)合金;
(c)準(zhǔn)備一個(gè)真空管式爐;
(d)隨后將該均質(zhì)合金放置在該真空管式爐中;
(e)隨后將爐子從室溫加熱至500℃，接著維持該爐子在750-950℃之間的溫度范圍，使氫吸留進(jìn)入真空管式爐中的均質(zhì)合金中以形成一種吸留氫的合金;
(f)隨后使吸留氫的合金脫氫，同時(shí)使放在真空爐中的合金維持在750-950℃之間溫度范圍以形成一種脫氫合金，其中該合金保持由于在脫氫期間發(fā)生的吸熱反應(yīng)而造成的最大溫度降為50℃;和(g)冷卻和壓碎該脫氫合金得到一種含有顆粒的R-T-B稀土合金磁粉，每個(gè)顆粒具有一種由鐵磁性化合物構(gòu)成的微細(xì)重結(jié)晶顆粒的聚集結(jié)構(gòu)。


圖1是在本發(fā)明中使用的管式真空爐的橫截面示意圖。
在沒(méi)有再生料的情況下，短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)從氫氣氛到真空的有效轉(zhuǎn)變，旨在生產(chǎn)顯示出穩(wěn)定和優(yōu)異磁性的稀土合金磁粉的廣泛研究結(jié)果揭示了如下幾方面(a)當(dāng)一個(gè)真空管式爐用作熱處理爐時(shí)，由于真空管式爐中合金優(yōu)異的溫度響應(yīng)使物體(合金)的溫度易于控制。因此，在上面所述的脫氫步驟中，在不使用再生料時(shí)也能控制合金溫度的下降。
(b)盡管脫氫的步驟是在真空中，并且因坯料脫氫發(fā)生的吸熱反應(yīng)而產(chǎn)生的吸熱狀況下進(jìn)行的，但是此真空管式爐仍能提供有效的幅射熱，且能防止坯料溫度過(guò)分降低，而保持溫度降在50℃或更理想在20℃范圍內(nèi)，因而防止了最終產(chǎn)品(磁粉)磁性的下降。
下面參照按本發(fā)明生產(chǎn)稀土合金磁粉的方法的優(yōu)選實(shí)例來(lái)闡述本發(fā)明。這些優(yōu)選實(shí)例只是為了闡述而給出的，并不能限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例用在本發(fā)明中的真空管式爐包括一由不銹鋼制成的管體1，和安裝在管1外表面周?chē)系目烧{(diào)加熱器2，見(jiàn)圖1所示。
當(dāng)均化坯料壓碎得到的坯料塊8吸留氫時(shí)，由于規(guī)定為步驟(e)的氫化步驟的放熱反應(yīng)，坯料塊的溫度上升。為了精確地控制爐子溫度，可利用安裝在管體1外表面的熱電偶9來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱器2的溫度調(diào)節(jié)。
然而，在脫氫步驟(f)中，坯料碎塊的溫度下降無(wú)法用熱電偶9精確測(cè)量。因此，在步驟(f)中，根據(jù)所測(cè)得的與坯料碎塊8接觸的熱電偶10的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)加熱器2的輸出，以實(shí)現(xiàn)對(duì)防止坯料碎塊8溫度下降的控制。一個(gè)真空泵3和一個(gè)氫氣罐4通過(guò)管道6與管體1相聯(lián)，管體1的內(nèi)部空間用轉(zhuǎn)換閥5來(lái)保持氫氣氛或是真空。
例如，通過(guò)調(diào)整安裝在管1外表面的熱電偶9的適當(dāng)?shù)臏囟饶Ｊ剑湍軌蚩刂泼摎洳襟E(f)中坯料碎塊8溫度的降低，以便在步驟(f)之前和之后將加熱器2的溫度提高+α℃。這個(gè)+α℃值最好是根據(jù)與坯料碎塊8接觸的熱電偶10的溫度來(lái)確定的，因?yàn)棣林抵饕Q于坯料碎塊8的大小、脫氫步驟(f)的初始溫度、合金成分等。更進(jìn)一步，大多數(shù)熱電偶10要安裝在坯料碎塊8上，以便于確保加熱器2的溫度的精確調(diào)節(jié)。
進(jìn)而，按本發(fā)明的方法所得到的磁粉可根據(jù)需要在300℃到1000℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理以提高其磁性。
實(shí)例1至7制備合金材料的起始材料成分應(yīng)包括(按原子)12.6%的鈮(Nd)，17.2%的鈷(Co)，6.5%的硼(B)，0.3%的鎵(Ga)，0.1%的鋯(Zr)，其余的是鐵(Fe)及不可避免的雜質(zhì)。合金材料在感應(yīng)熔化爐中熔化后澆鑄成合金坯料。該合金坯料經(jīng)過(guò)均化處理，同時(shí)在1200℃的氬氣氛中保存20小時(shí)以形成均化坯料。用鉗形壓碎機(jī)將均化坯料壓碎成坯料碎塊8，每個(gè)坯料碎塊的粒徑大約在10毫米到15毫米之間。
坯料碎塊8按下述方法進(jìn)行第一次氫化處理如圖1，坯料碎塊放在板7上，送入真空管式爐的由不銹鋼制成的管體1中，真空管式爐是利用真空裝置3抽空的。然后通過(guò)切換閥5將1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的氫氣引進(jìn)爐內(nèi)。為了制作第一批吸留氫的坯料碎塊，溫度要從室溫提高到如表1中所列的第一次氫化溫度，并用加熱器2保持該升高的溫度1個(gè)小時(shí)，同時(shí)氫氣的壓力要保持1大氣壓。
保持爐內(nèi)溫度在如表1所示的二次氫化溫度，讓第一次吸留氫的坯料碎塊經(jīng)過(guò)第二次氫化，三小時(shí)后形成第二次吸留氫的坯料碎塊。
之后，二次吸留氫的坯料碎塊按下述方法進(jìn)行脫氫在爐內(nèi)溫度提高到表1所示的脫氫溫度后，爐中氫氣用真空機(jī)3抽空到1×10-1乇或更高的真空度，同時(shí)調(diào)整加熱器2，使得安裝在坯料碎塊上的熱電偶10顯示的溫度下降在表1所示的范圍內(nèi)。
隨后，充入氬氣直至壓力達(dá)到1大氣壓，并使脫氫坯料碎塊迅速淬火。這樣就得到了本發(fā)明的最終坯料碎塊(本發(fā)明的七塊坯料碎塊)。
為了比較的目的，比較最終坯料碎塊(兩塊比較坯料碎塊)是通過(guò)重復(fù)上面所描述的同樣過(guò)程制備的。但不同的是，如表2所示，在脫氫步驟中的溫度降在權(quán)利要求限定的范圍之外。并且，普通最終坯料碎塊(一塊普通最終坯料碎塊)通過(guò)重復(fù)上述的同樣過(guò)程來(lái)制備，所不同的是，用有再生料的普通盒式真空爐替代塊坯料碎塊與再生料分開(kāi)放置的管式真空爐。
按照本發(fā)明的每塊最終坯料碎塊，比較最終坯料碎塊，以及普通最終坯料碎塊分別破碎成粒徑為400微米或更小的碎片制成樣品粉末根據(jù)本發(fā)明的稀土合金磁粉;比較磁粉;及普通磁粉。上述每種磁粉均與2.5%(重量)的環(huán)氧樹(shù)脂混合，并在20千奧斯特的垂直磁場(chǎng)中進(jìn)行模壓，然后在150℃進(jìn)行三個(gè)小時(shí)的熱定形處理，這樣就得到了密度為5.95至6.00克/厘米3的各向異性的粘結(jié)磁體，即本發(fā)明的粘結(jié)磁體1-7號(hào)、比較磁體1和2號(hào)，以及普通粘結(jié)磁體1號(hào)。這些粘結(jié)磁體的磁性見(jiàn)表1和表2所示。
從表1和表2所示的結(jié)果可見(jiàn)，用本發(fā)明所述的方法，用真空管式爐作為熱處理爐并且坯料在脫氫步驟(f)中盡管是吸熱反應(yīng)仍保持溫度降不超過(guò)50℃，這樣生產(chǎn)出的稀土合金磁粉的磁性不僅優(yōu)于用比較方法生產(chǎn)出的比較稀土合金磁粉，此法在步驟(f)中由于吸熱反應(yīng)坯料溫度降不小于50℃;而且優(yōu)于用一般方法生產(chǎn)出的普通稀土合金磁粉，此方法在脫氫步驟(f)中用普通再生料來(lái)控制溫度的下降。
按照本發(fā)明的方法，可以在不用再生料的條件下高效地生產(chǎn)出顯示穩(wěn)定及優(yōu)異磁性的稀土合金磁粉，從工業(yè)生產(chǎn)的觀點(diǎn)上看帶來(lái)了高的生產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)包括鐵磁性化合物的稀土合金磁粉的方法，包括下列步驟(a)制備以R-T-B合金表示的稀土合金材料，其中R是包括釔(Y)在內(nèi)的稀土元素；T是鐵(Fe)，部分地可用鈷(Co)代替；B是硼(B)；(b)隨后將該合金材料進(jìn)行均化處理，同時(shí)維持該合金在600-1200℃之間的溫度范圍以形成一種均質(zhì)合金；(c)準(zhǔn)備一個(gè)真空管式爐；(d)隨后將該均質(zhì)合金放置在該真空管式爐中；(e)隨后將爐子從室溫加熱至500℃，接著維持該爐子在750-950℃之間的溫度范圍，使氫吸留進(jìn)入真空管式爐中的均質(zhì)合金中以形成一種吸留氫的合金；(f)隨后使吸留氫的合金脫氫，同時(shí)使放在真空爐中的合金維持在750-950℃之間溫度范圍以形成一種脫氫合金，其中該合金保持由于在脫氫期間發(fā)生的吸熱反應(yīng)而造成的最大溫度降為50℃；和(g)冷卻和壓碎該脫氫合金得到一種含有顆粒的R-T-B稀土合金磁粉，每個(gè)顆粒具有一種由鐵磁性化合物構(gòu)成的微細(xì)重結(jié)晶顆粒的聚集結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1中所述的生產(chǎn)稀土合金磁粉的方法，其中在步驟(f)中由于發(fā)生吸熱反應(yīng)而造成的合金溫度降保持最多20℃。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用氫化然后再脫氫的方法來(lái)生產(chǎn)顯示出穩(wěn)定及優(yōu)異磁性的稀土合金磁粉的方法。在生產(chǎn)稀土合金磁粉的方法中，均化的稀土合金磁合金材料在750℃至950℃的溫度范圍進(jìn)行氫化作用，然后在750℃至950℃的溫度范圍進(jìn)行脫氫處理；然后冷卻并壓碎，氫化和脫氫是在真空管式爐中進(jìn)行的；在脫氫步驟中，由于發(fā)生吸熱反應(yīng)，合金材料在此步驟中應(yīng)保持至多50℃的溫度降。
文檔編號(hào)B22F9/04GK1073384SQ9211370
公開(kāi)日1993年6月23日 申請(qǐng)日期1992年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月10日
發(fā)明者中山亮治, 武下拓夫, 石井義成, 小川保 申請(qǐng)人:三菱麻鐵里亞爾株式會(huì)社