低温度系数2：17钐钴永磁体的制备工艺

1、低温度系数 2：17 钐钴永磁体的制备工艺 引言 钐钴磁铁是一种稀土磁铁，又称钐钴磁钢、钐钴永磁体等。 由钐、钴及其他稀土金属通过一定比例配比，经过熔炼、制粉、 压型、烧结制成钐钴永磁体。第二代 2：17 型钐钴永磁体是在第 一代 1：5 型钐钴永磁体的基础上发展起来的。自20 世纪 70年 代被发现以来，人们对其晶体结构、微观组织、磁畴形态、相分 布、内禀磁性以及反磁化机制等进行了大量理论与实验的研究。 2： 17 型钐钴永磁体是畴壁钉扎型的磁体，从微观上看，它是由 胞状和片状结构混合而成。 其中，胞状结构是沿着 c 轴的长菱形， 内部为菱方晶系的 Sm2（Co，Cu，Fe）17 主相和六方

2、晶系的 Sm2 （Co，Cu，Zr）17 的片状相，是磁体高饱和磁化强度的主要来 源；而胞壁则是六角晶系的 Sm（Co, Cu） 5相，富Cu的胞壁相 通过钉扎畴壁可形成较高的内禀矫顽力。 2：17 型钐钴永磁体主 要特点是磁性能高，温度性能好，最高工作温度可达250400C, 与钕铁硼磁铁相比，在工作温度 180 C以上时，其最大磁能积及 温度稳定性和化学稳定性均超过钕铁硼永磁材料。 随着科技的发展， 各应用领域对钐钴产品的工作环境要求越 来越高。比如提出了要求工作温度在400500 C的高温磁体， 应用于新一代的飞行器发动机系统， 和用电子元器件替代原有的 液压传动系统，可以有效地提高飞行

3、器的可靠性。2：17型钐钴 永磁体具有较高的居里温度和较高的磁能积，成为了其首选材 料。然而，目前已应用的 2：17 型钐钴永磁体的磁性能会随着温 度的升高有不同程度的下降， 也就是有较大的负温度系数， 即在 工作温度20300C时，剩磁Br的温度系数为-0.035%厂C,随 着温度升高降低的幅度过大， 所以普通的钐钴永磁产品很难完全 满足超高温条件下的要求。 1 实验方法 为了满足高温条件下使用的要求， 人们通过两种手段来发展 高温磁体， 如大幅度提高矫顽力和降低永磁体温度系数。 目前当 内禀矫顽力提高到30kOe时，其使用温度可以提高到 300C,但 是在技术上，很难再进一步提高内禀矫顽力

4、。另一方面，通过添 加钆、铒等重稀土元素， 作为温度补偿可以有效地降低永磁体的 温度系数。因此，我们可以通过添加添加钆、铒等重稀土元素调 整熔炼配方，并改进合适的固溶时效工艺，制备低温度系数2： 17 型钐钴永磁体材料，使产品能适应更苛刻的工作环境，从而 满足更多客户对产品的要求。 本实验中，烧结低温度系数和较高的居里温度的钐钴2：17 型钐钴永磁体的主要方法为： 通过在配方中添加钆、 铒等重稀土 元素对钐钴永磁体的温度系数以及磁性能造成影响， 以获得低温 度系数、高磁性能的 2：17 型钐钴永磁体；且通过合适的固溶时 效处理，增强磁体的温度稳定性。 由于钆、铒等重稀土元素的磁矩取向与 3d

5、过渡族金属元素 的磁矩取向反平行排列， 通过用钆、 铒等重稀土元素部分替代钐 钻2: 17型永磁体中的钐，可以使永磁体的饱和磁化强度Ms降 低，且与钆、铒等重稀土元素含量成正比，饱和磁化强度与剩磁 间的差别减小，可获得恒定的剩磁 Br 值。 钐钴 2： 17 型永磁体， 在烧结过后还需要进行固溶和时效处 理，才能获得优良的永磁特性。 固溶处理的温度略低于烧结保温 温度，需要仔细选择，固溶可供选择的温度范围很小，在固溶温 度为1200C时，永磁体的退磁曲线方形度最好，而当固溶温度 达到1210C时，永磁体的退磁曲线变得极差。在一定温度范围 内，固溶处理的温度越高，越能生成更多的2： 17 相，在

6、后的时 效处理时，晶胞能均匀的长大，使永磁体的方形度更好，矫顽力 更高。 2 结果与讨论 不同种类的钐钴永磁体磁性能的温度稳定性比较：分别在 20C、100C、150C、200C、250C、300C、350C、400C下， 低温度系数2: 17钐钻（LTC）永磁体和常规性能的 YXG-30钐钻 永磁体的剩磁 Br 随温度的变化情况如图 1 所示。由图 1 的直观 比较，我们可以发现低温度系数 2: 17 钐钴永磁体 LTC（YXG-22） 的剩磁 Br 随着温度的升高而降低较为平缓；而常规性能的 YXG-30永磁体随温度的升高降低的幅度则相对较大，而且随着 温度升高到300C以上时，剩磁Br值

7、急剧下降，甚至要低于同 温度下的低温度系数钐钴磁体LTC（ YXG-22）。 图1低温度系数LTC( YXG-22和常规YXG-30永磁体的剩 磁 Br 随温度变化关系 两者具体温度系数比较如下：常规性能的 YXG-30永磁体在 20C300C时，Br温度系数大致为-0.035%厂C , 300C400C 时，Br温度系数则明显升高，达到-0.06%/C以上；而掺杂了轧、 铒等重稀土元素后的钐钻永磁体 LTC (YXG-22在-50C25C 时，Br温度系数大致为+0.005%/C，在20C200C时Br温度 系数大致为-0.008%/C，在200C300C时，Br温度系数大致 为-0.011%/C, 300C 400C时，Br 温度系数大致为-0.034%/C。 由此可见，我们制备得到的低温度系数 2： 17钐钴永磁体 LTC (YXG-22)磁性能的温度稳定性要更好。 另一方面，为了降低钐钴永磁体的温度系数，钆、铒等重稀 土元素掺杂到永磁材料中， 而这些元素的添加会使永磁材料的饱 和磁化强度降低， 并降低永磁材料