專利名稱：一種柱狀晶鋁鎳鈷鈦永磁合金的制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁合金的制造工藝，尤其涉及一種柱狀晶鋁鎳鈷鈦永磁合金的制造工藝。
背景技術(shù)：
永磁合金是一種非常重要的功能材料，在現(xiàn)代工業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用極為廣泛。在各類永磁合金中，招鎳鈷系永磁合金的穩(wěn)定性最好。制造招鎳鈷永磁合金有燒結(jié)法與鑄造法，鑄造招鎳鈷永磁合金的磁性能高于燒結(jié)招鎳鈷永磁合金，而在合金成分中加入適量的鈦，可以制取磁性能比較高的鑄造鋁鎳鈷鈦永磁合金。中國(guó)專利號(hào)為ZL200510061461.0的《等軸晶鋁鎳鈷鈦永磁合金的制造工藝》，使用真空熔煉及非定向凝固方法制取了等軸晶鋁鎳鈷鈦永磁合金，使得磁性能達(dá)到:剩磁(Br) = 760 980 (mT)、矯頑力(Hcb) = 124 165 (KA/m)、磁能積(BH)max = 46.40 58.40 (KJ/m3)，但這個(gè)磁性能仍然不理想，特別是它的磁能積與剩磁都不高，使它的應(yīng)用被局限。此外，因該技術(shù)使用真空熔煉與鑄造工藝，設(shè)備投資大，難以在永磁合金生產(chǎn)企業(yè)中大規(guī)模推廣。在使用鑄造法制造鋁鎳鈷鈦永磁合金的過(guò)程中，還可以使用定向凝固方法制造柱狀晶招鎮(zhèn)鉆欽永磁合金，聞品質(zhì)的柱狀晶非常有利于提聞廣品的磁性能。目如有生廣企業(yè)使用鑄造法制取了磁能積達(dá)87.56KJ/m3的柱狀晶鋁鎳鈷鈦永磁合金，其磁性能遠(yuǎn)高于等軸晶鋁鎳鈷鈦永磁合金。使用鑄造法制造柱狀晶鋁鎳鈷鈦永磁合金的現(xiàn)有技術(shù)，為了獲得較好的磁性能，這類合金成分中的鈦與鋁的含量都比較多，但這也造成了柱狀晶的定向凝固比較困難，所獲取的合 金柱狀晶的品質(zhì)不高，合金柱狀晶品質(zhì)的一致性也不好，直接導(dǎo)致了產(chǎn)品的磁性能合格率低，磁性能提升空間受限。此外，現(xiàn)有技術(shù)的合金成分配方也造成產(chǎn)品脆硬性大，機(jī)加工困難，在機(jī)加工過(guò)程中破碎與掉邊、掉角現(xiàn)象嚴(yán)重，造成產(chǎn)品的外觀合格率低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種柱狀晶鋁鎳鈷鈦永磁合金的制造工藝，使制得的柱狀晶鋁鎳鈷鈦永磁合金具有優(yōu)異的磁性能與良好的機(jī)加工性能。本發(fā)明提供了一種柱狀晶鋁鎳鈷鈦永磁合金的制造工藝，包括以下步驟:I)原料配制:①原材料準(zhǔn)備:選用金屬材料鋁、鎳、鈷、銅、鈦、鈮、欽、鉭、鉍、鐵，添加非金屬材料為硫、硒，去除金屬材料表面的氧化物與附著雜質(zhì)，將除硫以外的所有材料放入80°C 100°c的烘爐中I小時(shí) 2小時(shí)去濕干燥；②原材料按如下重量百分比配制:招Al:7% 8%，鎳N1:13.5% 15%，鈷Co:36 % 38 %，銅 Cu:3 % 3.5 %，鈦 T1:5.5 % 7 %，鈮 Nb:0.5 % I %，欽 Ho:0.5 % 1.5 %，鉭 Ta:0.3 % 0.9 %，鉍 B1:0.3 % 0.6 %，硫 S:0.15 % 0.5 %，硒 Se:0.2 % 0.6%,鐵Fe:余量；2)熔煉與澆注:①爐料裝填:將鐵、鎳、鈷、銅、欽、鈮、鉭裝入熔煉爐爐膛。鈦、招、秘、硫、硒暫不放入爐膛，留置爐外待用；②鑄型準(zhǔn)備:將鑄型放入1400°C 1500°C的燒模爐內(nèi)焙燒，使鑄型整體溫度達(dá)到1400°C并持續(xù)保持在該溫度以上；③熔煉:當(dāng)燒模爐內(nèi)的鑄型整體溫度達(dá)到1400°C時(shí)，啟動(dòng)熔煉爐，待熔煉爐膛中的鐵、鎮(zhèn)、鉆、銅、欽、銀、組完全溶化后，加入欽、招、秘、硫、砸繼續(xù)溶煉，然后攬祥鋼液并榜出鋼液中的熔渣，澆注前將鋼液溫度控制在1600°C 1650°C范圍內(nèi)；④澆注:將高溫鑄型從燒模爐中取出，置于水冷結(jié)晶器上并加上壓鐵，開(kāi)通結(jié)晶器的冷卻水，然后迅速將熔煉爐內(nèi)的鋼液澆倒入高溫鑄型之中；⑤ 柱晶定向生長(zhǎng):澆注完成后，取去壓鐵，并迅速用一個(gè)事先已經(jīng)預(yù)熱加溫至1200°C 1300°C的保溫罩將整個(gè)鑄型罩上，靜置不動(dòng)直至鑄型中的鑄件完全冷卻至室溫，然后關(guān)閉結(jié)晶器冷卻水，最后脫模取出柱晶鑄件；3)熱處理:①退火:將鑄件放入退火爐內(nèi)，隨爐緩慢升溫至1060°C 1120°C，并保溫2小時(shí)，然后隨爐冷卻至室溫，退火后的鑄件進(jìn)行粗磨加工；②固熔前預(yù)熱:將粗磨加工后的產(chǎn)品裝入盒中整齊排列，然后放在高溫箱形爐中加熱到900。。 1000。。，保溫20分鐘 30分鐘；③固熔處理:將預(yù)熱透的產(chǎn)品送至1255°C 1275°C的高溫爐中，保溫15分鐘 20分鐘；④磁場(chǎng)控速冷卻:將固溶完畢的產(chǎn)品從高溫爐中取出，放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為IT的磁場(chǎng)中，在90秒 110秒內(nèi)使產(chǎn)品溫度下降到840°C 870°C，然后在磁場(chǎng)中自然冷卻至650。。 700。。；⑤等溫處理:將經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)控速冷卻到650°C 700°C的產(chǎn)品放入800°C的中溫爐中預(yù)熱10分鐘,然后迅速放入840°C 860°C的等溫爐中，并立即施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為IT的磁場(chǎng)，產(chǎn)品在等溫爐中加熱保溫15分鐘 18分鐘，然后取出自然冷卻至室溫；⑥回火處理:采用三級(jí)回火制，將等溫后的產(chǎn)品轉(zhuǎn)入回火爐，首先在650°C 670 V保溫5小時(shí)，然后隨爐降溫到600 °C 620 V保溫8小時(shí)，再隨爐降溫到560 V 580 V保溫15小時(shí)，最后隨爐冷卻到300°C以下出爐。本發(fā)明的有益效果是:1.通過(guò)優(yōu)化合金成分配方，既保留了提高磁性能所必需的較高含量的鈦，又通過(guò)在成分中加入適量的鈮、鉭、鉍、硫、硒，使得即使是鈦含量高達(dá)百分之七的合金，在鑄造過(guò)程中也能使用定向凝固的方法獲得高品質(zhì)、一致性好的柱狀晶，非常有利于提高產(chǎn)品的磁性能。2.通過(guò)優(yōu)化合金成分配方，特別是通過(guò)在成分中加入適量的欽，使得柱狀晶之間的等軸晶粒夾雜減少，提高了柱狀晶的品質(zhì)；加入適量的欽還可以在熱處理過(guò)程中促使析出的鐵磁相粒子長(zhǎng)軸沿磁場(chǎng)方向優(yōu)選排列，使析出相的單軸形狀各項(xiàng)異性提高。這兩者都有很利于提聞磁性能。
3.通過(guò)優(yōu)化合金成分配方，在成分中加入適量的欽、硫、鉍、硒，減小了合金的脆硬性，明顯改善了機(jī)加工性能，大幅減少了機(jī)加工過(guò)程中出現(xiàn)的破碎與掉邊、掉角現(xiàn)象。4.在熱處理過(guò)程中使用了磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)IT的磁場(chǎng)，而現(xiàn)有技術(shù)普遍采用磁感應(yīng)強(qiáng)度0.3T 0.45T的較弱磁場(chǎng)。較強(qiáng)的磁場(chǎng)能加速合金調(diào)幅分解的過(guò)程，并使合金調(diào)幅分解進(jìn)行得更充分，使磁性能有所提高。5.通過(guò)采用優(yōu)化的合金成分配方及與之相適應(yīng)的科學(xué)合理的制造工藝，可以批量制造出高磁性能的柱狀晶招鎳鈷鈦永磁合金，使磁性能指標(biāo)達(dá)到:剩磁(Br) = 1.15 1.22 (T)、矯頑力(Hcb) = 126.6 135.1 (KA/m)、內(nèi)稟矯頑力(Hcj) = 128.8 137.4 (KA/m)、磁能積(BH)max = 100.2 104.3 (KJ/m3)。該磁性能遠(yuǎn)超目前國(guó)內(nèi)外各生產(chǎn)企業(yè)批量制造的各種鋁鎳鈷、鋁鎳鈷鈦永磁合金的磁性能指標(biāo)。6.在合金熔鑄方面，采用非真空熔鑄方法，設(shè)備投資少，有利于推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例一:配料:按以下重量百分比配料:招Al:7%，鎳N1:15%，鈷Co:38%，銅Cu:3%，鈦Ti:5.5%，鈮Nb:0.6%，欽Ho:0.5%，鉭Ta:0.3%，鉍Bi:0.3%，硫S:0.2%，硒Se:0.2%,余量為鐵及材料中不可避免的極微量的雜質(zhì)；為了降低金屬鉭的熔點(diǎn)，在保證鉭與鈮在配料中所占重量百分比不變的情況下，采用鉭鈮合金形式加入，該鉭鈮合金中鉭的重量百分比為60%,銀的重量百分比為40%。以熔煉100公斤鋁鎳鈷鈦永磁合金為例，各組分配比如表1-1所示:表1-1實(shí)施例一中各個(gè)組分配比
權(quán)利要求
1.一種柱狀晶鋁鎳鈷鈦永磁合金的制造工藝，其特征在于，包括以下步驟: 1)原材料配制: ①原材料準(zhǔn)備:選用金屬材料鋁Al、鎳N1、鈷Co、銅Cu、鈦T1、鈮Nb、欽Ho、鉭Ta、鉍B1、鐵Fe，添加非金屬材料為硫S、硒Se，去除金屬材料表面的氧化物與附著雜質(zhì)，將除硫S以外的所有材料放入80°C 100°C的烘爐中I小時(shí) 2小時(shí)去濕干燥； ②原材料按如下重量百分比配制:鋁Al:7% 8%，鎳N1:13.5% 15%，鈷Co:36 % 38 %，銅 Cu:3 % 3.5 %，鈦 T1:5.5 % 7 %，鈮 Nb:0.5 % I %，欽 Ho:0.5 % 1.5 %，鉭 Ta:0.3 % 0.9 %，鉍 B1:0.3 % 0.6 %，硫 S:0.15 % 0.5 %，硒 Se:0.2 % 0.6%,鐵Fe:余量； 2)熔煉與澆注: ①爐料裝填:將鐵、鎳、鈷、銅、欽、鈮、鉭裝入熔煉爐爐膛，鈦、鋁、鉍、硫、硒暫不放入爐膛，留置爐外待用； ②鑄型準(zhǔn)備:將鑄型放入1400°C 1500°C的燒模爐內(nèi)焙燒，使鑄型整體溫度達(dá)到1400°C并持續(xù)保持在該溫度以上； ③熔煉:當(dāng)燒模爐內(nèi)的鑄型整體溫度達(dá)到1400°C時(shí)，啟動(dòng)熔煉爐，待熔煉爐膛中的鐵、鎳、鈷、銅、欽、鈮、鉭完全熔化后，加入鈦、鋁、鉍、硫、硒繼續(xù)熔煉，然后攪拌鋼液并撈出鋼液中的熔渣，澆注前將鋼液溫度控制在1600°C 1650°C范圍內(nèi)； ④澆注:將高溫鑄型從燒模爐中取出，置于水冷結(jié)晶器上并加上壓鐵，開(kāi)通結(jié)晶器的冷卻水，然后迅速將熔煉爐內(nèi)的鋼 液澆倒入高溫鑄型之中； ⑤柱晶定向生長(zhǎng):澆注完成后，取去壓鐵，并迅速用一個(gè)事先已經(jīng)預(yù)熱加溫至1200°C 1300°C的保溫罩將整個(gè)鑄型罩上，靜置不動(dòng)直至鑄型中的鑄件完全冷卻至室溫，然后關(guān)閉結(jié)晶器冷卻水，最后脫模取出柱晶鑄件； 3)熱處理: ①退火:將鑄件放入退火爐內(nèi)，隨爐緩慢升溫至1060°C 1120°C，并保溫2小時(shí)，然后隨爐冷卻至室溫，退火后的鑄件進(jìn)行粗磨加工； ②固熔前預(yù)熱:將粗磨加工后的產(chǎn)品裝入盒中整齊排列，然后放在高溫箱形爐中加熱到900。。 1000。。，保溫20分鐘 30分鐘； ③固熔處理:將預(yù)熱透的產(chǎn)品送至1255°C 1275°C的高溫爐中，保溫15分鐘 20分鐘； ④磁場(chǎng)控速冷卻:將固溶完畢的產(chǎn)品從高溫爐中取出，放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為IT的磁場(chǎng)中，在90秒 110秒內(nèi)使產(chǎn)品溫度下降到840°C 870°C，然后在磁場(chǎng)中自然冷卻至650。。 700。。； ⑤等溫處理:將經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)控速冷卻到650°C 700°C的產(chǎn)品放入800°C的中溫爐中預(yù)熱10分鐘，然后迅速放入840°C 860°C的等溫爐中，并立即施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為IT的磁場(chǎng)，產(chǎn)品在等溫爐中加熱保溫15分鐘 18分鐘，然后取出自然冷卻至室溫； ⑥回火處理:采用三級(jí)回火制，將等溫后的產(chǎn)品轉(zhuǎn)入回火爐，首先在650°C 670°C保溫5小時(shí)，然后隨爐降溫到600°C 620V保溫8小時(shí)，再隨爐降溫到560°C 580V保溫15小時(shí)，最后隨爐冷卻到300 °C以下出爐。
全文摘要
一種柱狀晶鋁鎳鈷鈦永磁合金的制造工藝，包括以下步驟1)原料配制，按如下重量百分比配制鋁Al7％～8％，鎳Ni13.5％～15％，鈷Co36％～38％，銅Cu3％～3.5％，鈦Ti5.5％～7％，鈮Nb0.5％～1％，鈥Ho0.5％～1.5％，鉭Ta0.3％～0.9％，鉍Bi0.3％～0.6％，硫S0.15％～0.5％，硒Se0.2％～0.6％，鐵Fe余量；2)熔煉與澆注；3)熱處理。本發(fā)明的有益效果是所制得的柱狀晶鋁鎳鈷鈦永磁合金的磁性能優(yōu)異，合金的脆硬性小，機(jī)加工性能好。
文檔編號(hào)C22C1/02GK103233156SQ20131007652
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者薛松 申請(qǐng)人:深圳市英族科技有限公司