Способ изготовления постоянных магнитов на основе редкоземельных металлов

Способ изготовления постоянных магнитов на основе редкоземельных металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5019766/02 (22) 27.12.91 (46) 15.10.93 Бюл. М 37 — 38 (76) Бурнашева Вениана Венедиктовна; Семененко

Кирилл Николаевич; Кравченко Олег Владимирович;

Сазонов Евгений Геннадиевич (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ

МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬН6!Х

МЕТАЛЛОВ (57) Сущность изобретения: сплав на основе редкоземельного металла гидрируют под давлением и дегидрируют при вакуумировании до 0,1 Па, затем (19) RU (11) (51) 5 H01 F1 053 B22F3 02

822F3 24 компактируют полученный порошок в магнитном поле. Гидрирование осуществляют при давлении водорода в реакционной зоне, определяемом по формуле P =Р +hP, где P — давпениреакзон, дисс. дисс. ем диссоциации гидрида сплава на основе редкоземельного метама, ЛР— превышение давления водорода над давлением диссоциации гидрида конкретного сплава, при котором условия проведения процесса гидрирования оптимальны А дегидрирование осуществляют при нагреве гидрида сплава до 110 — 120 С. 1 табл.

200145и

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения постоянных магнитов на основе сплавов редкоземельных металлов, и может найти применение в электрохимической, электронной, приборостроительной и других областях пррмышленности, Известен способ получения постоянных а с магнитов на осйове сплавов редкоземельных металлов, вклгючающий получение магнитного порошка, его металлизацию и прессование полученной композиции с приложением ориентирующего магнитного поля, перед операцией получения порошка сплав подвергают воздействию водорода под давлением от 10 до 15 МПа, а металлизацию осуществляют в растворе, содержащем соль осаждаемого металла и добавки, поддерживающие рН раствора в пределах

4 — 12. 20

Недостатком известного способа является слишком выгокое давление водорода при гидрировании. Необходимость полдержания такого высокого давления в известном способе обусловлено тем, что при давлениях менее 10 МПа процесс металлиэации не происходит, а давление свыше 15

МПа технически трудно достижимо и нецелесообразно. Поддерживая высокое давление водорода при гидрировании, приходят к существенному11ерерасходу водорода, необходимого для пооцесса, увеличению вэрыво- и пожароопасности. Кроме того, поддержание высокого давления водорода при гидрировании в некоторых случаях 5 ухудшает такие магнитные характеристики как гранулометрический состав вследствие появления ультрадисперсHîé фракции 10 рошка и фазовый состав вследствие протекания в этих условиях реакции 40 гидрогенолиза -- распада металлической матрицы под действием водорода, Известный диапазон давления. из которого может быть выбр lllo давление водорода в реакционной зоне, слишком велик и не учитывает химического состава конкретного дисперсного сплава и требований, предьявляемых к дисперсности целевого продукта.

Известно, что давлен1а диссоци ции гидридной фазы ко11кретного сплава (ИМС) индивидуальная характеристика, изменяющаяся B зависимости от криста lличсской структуры и химического состава с11лава (ИМС). Безу 1ета парамеградавления диссоциации — Рд.сс - невозможно проведение процесса гидриднoго дисперlllðован1н1.

Согласно новому с1особу бору —. сплав редкоземельного металла. По формуле сплава, пользуясь справочными данными, определяют его гру11пу. Исходя из определенной группы сплава, рассчитывают величину давления гидрирования в реакционной зоне по формуле

Рреак.зон = Рдисс + Л Р, где Рдисс — давление диссоциации гидрида сплава на основе редкоземельного металла, величина известная для каждого сплава;

Л P — оптимальное превышение давления водорода над давлением диссоциации гидрида сплава.

Экспериментально установлено: — если сплав относится к первой I группе— (RCog, где R — редкоземельный металл или его смесь), то Л P берут в интервале (0,3—

2.5) МПа; — если сплав относится к II или III группе (ЯгСо1т и ЯгГе14В), то Л Р берут в интервале (0,1-0,5) МПа.

ПОСЛЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Рреак.зон СПЛаВ РЕдкоэемельного металла гидрируют под давлением Рреак аОн Для этого сплав помещают в автоклав и вакуумируют его при остаточном давлении 1 Па, перекрывают вакуумную линию и соединяют автоклав с аккумулятором водорода. Сплав редкоземельного металла гидрируют водородом, выделяемым из гидридных фаз на основе интерметаллических соединений, выбранных из группы, включающей

Lao г-о а Mmo,е-о,Л и-4,7С о1,о-о,з, 1аи14-,осоо,8-о, А1о,г,4, LaNi4-4,оСио,в-о,гаво г-о4, где Mm — мишметалл.

Процесс гидрирования ведут беэ нагревания гидридных фаз на основе интерметаллических соединений, при комнатной температуре до прекращения изменения подобранного для гидрирования давления водорода в системе. Затем автоклав отключают от источника водорода, После гидрирования переходят к диспергированию, Диспергирование осуществляют путем вакуумирования гидрида сплава до (1 — 0,1) Па при нагреве до 110-120 С, Нагрев гидрида сплава при дегидрировании осуществляют перегретым водяным паром.

После нагрева до 110-120 С гидрид сплава охлаждают. Процесс гидрирования и дегидрирования повторяют до 5 раэ, после чего из сплава получают порошок. Порошок обрабатывают окисью углерода (СО), которым заполняют автоклав под давлением (01-0,5) МПа при комнатной температуре и выдерживают его в течение 30 мин, После этого СО удаляют иэ автоклава, а автоклав промывают аргоном. Порошок, полученный после гидрирования и дегидрирования сплава редкоземельного металла, компактиру2001456

55 ют в магнитном поле, а затем спекают, получая постоянный магнит.

Экспериментально установлено, что когда процесс гидрирования проводят в условиях, когда давление водорода в реакционной зоне выше на Л P давления диссоциации гидрида сплава, то повышается выход конечного продукта и улучшаются магнитные характеристики за счет получения оптимального узкофракционного (3 — 7 мкм) гранулометрического состава порошка.

Отклонение от указанных условий проведения процесса резко отрицательно отражается как на самом процессе гидрирования, так и на конечном продукте процесса. При проведении процесса.в условиях, превышающих Л Р, предложенные значения для сплавов I группы ЛР > 0 — 2,5

МПа и для сплавов II u III групп Л P > 0,1—

0,5 МПа, конечный дисперсный порошок не будет соответствовать предъявляемым требованиям; нарушается фазовый состав за счет появления продуктов реакции гидрогенолиза, появляется больше нежелательной мелкокристаллической фракции (< 1 мкм), причем процессы эти нарастают по мере увеличения этого превышения, поскольку увеличивается скорость экзотермической реакции, что приводит к локальным перегревам образца, что в свою очередь благоприятствует реакции гидрогенолиза. При более низких, по сравнению с предложенными, величинах Л P для сплавов I группы

hP < 0,3 — 2,5 и для сплавов II u III групп Л Р

< 0,1 — 0,5 МПа проведение процесса гидрирования становится вообще невозможным, поскольку резко падает кинетика процесса.

Проведение процесса удаления водорода при температурах 110 — 120 С обеспечивает в одних случяах (I группа) полное удаление водорода из дисперсных порошков, в других (11 и III группы) — удаление обратимо поглощающей части водорода, остальная часть удаляется только при высоких температурах, которые обеспечиваются при спекании магнитов.

Выбор конкретного сплава — источника водорода — из предлагаемой группы обуславливается абсорбционно-десорбционными характеристиками гидридов на их основе и определяется величиной Pp,э процесса гидридного диспергирования — подбирается сплав, давление диссоциации гидрида которого при комнатной температуре совпадает с подобранным для процесса значением давления водорода (Рреак 3QH) 5

50 при гидрировании, поэтому не требуется нагрева сплава — источника водорода, что с одной стороны, экономит энергозатраты и упрощает конструкцию аккумулятора водорода, с другой — позволяет вести процесс диспергирования при комнатной температуре.

Опытным путем(при исследовании процесса хемосорбции СО на поверхности сплавов, используемых для получения постоянных магнитов) установлено, что для блокировки активных центров поверхности порошка, ответственных эа внедрение в него кислорода, достаточно давления СО до

0,5 МПа, дальнейшее повышение давления (> 0.5 МПа) не приводит к усилению эффекта.

Пример. Берут сплав ЯгпСоь. По формуле сплава определяют его группу, По группе подбирают условия гидрирования (ЛР =- 2,5 МПа). Определяют давление гидрирования в реакционной зоне. Для сплава

SmCo5 давление диссоциации Рди — 0,4

МПа при 25 С. Тогда давление гидрирования в реакционной зоне будет равно Рреак.зон = Рдисс + Л P = 0,4 + 2,5 = 2,9 МПа.

В автоклав загружают 100 г литого сплава SmCog, вакуумируют при остаточном давлении 1 Па, перекрывают вакуумную линию и соединяют автоклав с аккумулятором водорода, содержащем сплав

Lao,zMmo,вМ14,8Сцо г, предварительно насыщенный водородом, Процесс гидрирования ведут без нагревания гидрида

Lao,2Mmoвйц,aCuo,гН„(при комнатной темпераТуре) до прекращения изменения подобранного для гидрирования давления водорода (2,9 МПа) в системе. Затем автоклав отключают от источника водорода и нагревают при вакуумировании (1 Па) до

110 С, после чего охлаждают. Проводят пять циклов "сорбция-десорбция" водорода. Затем автоклав заполняют СО до давления 0,15 МПа и выдерживают в течение 30 мин, после чего СО удаляют из автоклава и автоклав промывают аргоном, В результате проведения операции получен порошок с размером частиц 3 — 7 мкм, Полученный порошок прессуют в магнитном поле и спекают при 1150 С в течение 40 мин, термообрабатывают при 870 С. Результаты эксперимента и измерений приведены в таблице. (56) Авторское свидетельство СССР

М 1131597, кл. В 22 F 3/02, 1984, 8

2001456 с

Е о

Е о с(E

Ф а

О 5 с

5 . о х

„а а Ф в 5 а

Щ о щ

X x о ае

Ф 2 с z о

5 5 с X о с е о

Е

CD Щ

5 3(z

m r

y u ао

Ф 1» сс J о с

Iо с х о с о

CU

Ш

CQ с с о

r

Щ

Ф о

<4: о

CL о о

Z

CD

Е

CL с о о Е а о

Iе

S х

S с

Ф

Ф л

LA о с(Y

3 о

СОID - Ю сп о о сп сч с4 то ео

- сч

Cl о о г сО О ооо»

CV е

z

Ф с

Ш

Щ о о

I

) М

Q) m "5

С IDО

m аX

Щ

<фо

QI

Q S:Ó

X о с ж о ооо—

1 1 1

С> Oalа

O O сч сч с

Ф

z о

S д

I»

Щ

Е х

r

„o о о

1о о с а о с

z с а е Ф

Щ

o—٠с а щ

Ш 3»

Е с о

Q 1 (Ч

iCI Ю вЂ” CD

v а ш Я л о (LD а о л о

op

Ех

ICI

C)

И

Сп

1 t I и

CII

О. 3( т » м > е с

Ф О ащ о сim о 5

ct 5 S

Ф 5 (5 т ахщ х m

CQ Ф

Ш CO

„о

m o

Y I» о

m Е

5 а о

u x

l- CO е о

О. д

О о ел а о о

Ф

CQ с с о

Щ

Ф о о о о

I о х о

Ф х

5 - E

Ф

Е Е о„» с л х с.

О CU

М о 3 о о а

z o ф с с

Е

C о ж

Cf)

I о (7) а е х

2 CU с m о

) О.

Ф 5 с

Щ S

CCI

Ф щ с

:1 Q) Щ

+ о а о

Ф о о

s а а с

Iо m

C Ф а

v c

Y о

Щ Ш

Ш Щ

S с о е 1 о о щ r

Ф

О. = о t_#_ о 5

z о

Е» о с и

S щ

s 3

"Sso

О со. хо с®5

1Ф )5

vOY х m

cUvа в

Хс5

Q) v o

ОSc

ct c

s o о х

mcQ;

ОФ5 хЕт

Д,5 Щ о 3(о i= a

Щ Ф т 5 с - - о

v v

Ш

r а

1- 5 о

c <

m О. а 5 о) О. о

Е 5

CQ I

Я 5

ct e л z о s х

Q)

z

Ф

М

v S с(ФИ с о е

Е

М

Е

O x

СТ Щ л

Я 5 ф r

Ш о с о Ф т Е о

О Ф

Ф CU с с

v o

< о

CU а

3 о е

О. а о m

Ql

s o

«) Jl с

Щ Щ а Е

Z S л

I о а

Щ ащ

3(CD mr с1 QI о с о о

tl Ф о

I- ф о

m u

Ш

5 Ф а с

5 v с m

Ф

Y . 3 л- о

Ф О

I» щ о

u C

О 5 о 5 о =т с х

Щ т О.

Ф В о 1s ао о r т с ст о О.

Ф r

r QI

Ф

Ф с щ о

ЩЮ

О. е

5 х

lC CQ

S "1

Iс

Y СФ

>5 о аф

I- m о с л о О Е о

Ф о х

CU Ф

Щ х е

Щ

Ф Ф

Ф а Ф

Ф Z ае

Ф т

5 с х е

2 m т. ° с а

CQ

М д о щ с m

5 О

О. о с1

2001456

:1

S с со

С5

СS

М с о о о. с

Z

S а с

Ф

С5

O. со о

С5

Ф

Ф а

Ф а

Ф с

V О

Ф х о ф а с

Ф о о

0 С х о

Ф

X а

Ф

Со

Ф

CK

С5

IБ

l

О

С 4 оог- г

CO OO

СЧ СЧ CV

ГО СЧDО

ООООс

Б

С 4 т

Ф

Z

Ф с

1

Ф с

Ф

CQ

С и

О

K с

CO о

1 о Ф

Z о

Ф

m S

Ф О аz

Ф

S т

Ф с

С1

O CVDQ т

ООООЕ

l

CQ

2

Ф

* о о

С»

О о с

Z о с

Ф

Ф

45 с

5 а

X Cf

ID

С

С 4 U

1 1

1 и

1 х

С

Ф о.

С5 с с о

CQ с с

С5

4Ф

E о

I»

g o

S щ. о. )(I

S С(O S 2

О аcQ

occam

o S

S 4д s SO

s=тт т m

CQ CQ х m

3mm

0ОО а. о.о

О т О

C ao

С:(1

SS0 х

О т т

6. ао.

Ф СоаФ

zoE

0 л D с

am л х Ф т

s m

Ф а

Ф S с с

0ФО сО Ф О к т

SO

r c о с5 с Е

С с сС O о m

o r

Ф СС4 С.С4

S ° у>

Ф х т о с О

CD IX

Ф Л л z о

Z о с

Ф

S х

CQ т

Ф

4ID

Х о

С5

С5

С5

Ф

С5 с

3 о

0 r а Ф

O O с а

ct

Б

S

Y

CQ

Ф о.

Ф

Z

Ф с

Ф а о с

Ф

4О о о

1Я

Y ф о

С5

Ф С5

* e CD х и

О СО

45 Ф аm>

Z 7

v cDZ

<) m 2

С5

2001456

Составитель В. Бурнашева

Техред М.Моргентал Корректор Q. Кравцова

Редактор

Заказ 3129

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ ГЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий получение порошка сплава на основе редкоземельных металлов путем гидрирования сплава под давлением и последующего дегидрирования, компактирование полученного порошка в магнитном поле, отличающийся тем, что гидрирование осуществляют при давлении водорода в реакционной зоне (Рр.э), определяемом по формуле

Ppз дис+ где Рд с - давление диссоциации гидрида сплава на основе редкоземельного металла;

Л P - оптимальное превышение давления водорода над давлением диссоциации гидрида сплава, выбираемое в интервале Л Р=(0,1 — 2,5 ) МПа, а дегидрирование осуществляют путем вакуумирования до 1 + 0.1 Па при нагреве до

110- 120 С, 2. Способ по п,1, отличающийся тем, что для сплавов редкоземельных металлов типа RCos (где R - редкоземельный металл или их смесь) превышение давления водорода над давлением диссоциации выбирают в интервале: Ь Р=(0,3-2,5 ) МПа .

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для сплавов редкоземельных металлов типа 82Со!7 и RzFe>4B превышение давления водорода над давлением диссоциации выбирают в интервале

Л P=(О, — 0,5 ) MlIa .

4. Способ по п.1, отличающийся тем, 10 что сплав редкоземельного металла гидрируют водородом, выделяемым из гидридных фаз на основе интерметаллических соединений, выбранных из группы, включающей

7л0 2 0 8 Мт0 2 0 8 4 4 7 Си! 0 0 3, 7!!Н!4 4 б Си0 8 0 2 А!О 2 0 4, 7!Ni4 4 6 СО0 8-0 Ее0 2-0 4 где Mm - мишметалл.

5. Способ по п,1, отличающийся тем, что нагрев гидрида сплава на основе редкоземельного металла при дегидрировании осуществляют перегретым водяным паром, 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный дегидрированием порошок обрабатывают окисью углерода под давлением 0,1 - 0,5 МПа при комнатной температуре.