一種鐵鈷合金及其充磁極頭的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種鐵鈷合金及其充磁極頭的制備方法，該鐵鈷合金由重量百分比的Co29～34.5%、稀土0.05～0.15%、Nb0.15～0.40%、Zr0.10～0.25%、余量為Fe組成。鐵鈷合金充磁極頭的制備方法是：①用真空爐冶煉合金，澆注成合金錠；②鍛造成型后直接往干冰加水溶液中淬火；③將鍛件加工成充磁極頭；④隨后用保護(hù)氣氛熱處理爐和真空熱處理爐進(jìn)行預(yù)熱處理和復(fù)合熱處理共三次處理，以保證產(chǎn)品的綜合性能優(yōu)良。本發(fā)明生產(chǎn)的充磁極頭飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、矯頑力低、剩磁少；同時(shí)機(jī)械性能好，抗壓強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，質(zhì)量穩(wěn)定性好，能滿足電子行業(yè)對(duì)充磁極頭裝置高性能的使用要求。
【專利說(shuō)明】一種鐵鈷合金及其充磁極頭的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及充磁設(shè)備中充磁極頭制備的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種鐵鈷合金及其充磁極頭的制備方法，特別適合要求飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、機(jī)械性能良好的充磁極頭采用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電子行業(yè)中大量使用的充磁設(shè)備所配備的充磁極頭常用純鐵材料制造，經(jīng)實(shí)踐證明，純鐵材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度并不很高，而且還具有嚴(yán)重的自然時(shí)效現(xiàn)象；隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，材料矯頑力上升，特別是使用時(shí)的溫升，使材料矯頑力上升得很快，剩磁增加，影響使用性能。在現(xiàn)有技術(shù)中，曾有單位對(duì)個(gè)別要求高性能的充磁設(shè)備選用Fe-50Co合金材料做充磁極頭，雖然該種材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高一些，但由于含鈷量高，價(jià)格昂貴，增加了使用成本；此外，F(xiàn)e-50Co合金經(jīng)處理后，機(jī)械性能較差，抗壓強(qiáng)度低，較長(zhǎng)時(shí)間使用后容易變形，影響使用效果。這正是現(xiàn)有充磁設(shè)備充磁極頭一直存在的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有充磁設(shè)備中充磁極頭存在的上述不足之處，提供一種鐵鈷合金及其充磁極頭的制備方法。該鐵鈷合金充磁極頭飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、矯頑力低、剩磁少，而且機(jī)械性能良好，抗壓強(qiáng)度高，有一定的耐蝕性，使用壽命長(zhǎng)。
[0004]上述任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種鐵鈷合金，其特征是由重量百分比的Co 29~34.5%，稀土 0.05~0.15%，Nb
0.15 ~0.4%, Zr 0.10 ~0.25%,余量為 Fe 組成。
[0005]本發(fā)明的任務(wù)還可采取如下措施進(jìn)一步完善:
所述的Nb金屬元素能細(xì)化晶粒，提高材料強(qiáng)度和抗壓性。但加入量過(guò)多，會(huì)降低合金的磁性能；其優(yōu)選配比為0.20~0.30%。
[0006]所述的Zr金屬元素具有較好的脫氧去硫作用，能提高合金的高溫性能，提高材料的硬度。但加入量過(guò)多，也會(huì)降低合金的磁性能。
[0007]所述的稀土元素在于細(xì)化晶粒，提高合金的磁感應(yīng)強(qiáng)度。但加入量過(guò)多，會(huì)增加合金的矯頑力。稀土元素可選用鑭(La)或釹(Nb)、最好選用鑭(La),其加入量以0.05~
0.09%為合適。
[0008]綜上所述，本發(fā)明的鐵鈷合金優(yōu)選成分由重量百分比的Co 29~33%、Nb 0.20~
0.30%、Zr 0.10 ~0.25%、La 0.05 ~0.09%、余量為 Fe 組成。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的鐵鈷合金制備充磁極頭的方法是:
1、將所述的鐵鈷合金經(jīng)真空冶煉后，澆注成合金錠；
2、將合金錠進(jìn)行表面清理，加熱至1180°C進(jìn)行鍛造，鍛造成型后，將鍛件冷卻到810~850°C溫度，直接放到溫度保持在于_8°C至_15°C的干冰加水混合溶液中進(jìn)行淬火；
3、淬火熱處理后，將鍛件加工成充磁極頭；
4、將充磁極頭在保護(hù)氣氛爐內(nèi)加熱至550~600°C，保溫I~2小時(shí)，爐冷至100°C以下后出爐冷卻；
5、將充磁極頭放入真空熱處理爐內(nèi)隨爐升溫至830~870°C，保溫4~6小時(shí)，然后以80~100°C /小時(shí)的冷卻速度到750°C后，再以200°C /小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
6、將充磁極頭放入保護(hù)氣氛爐內(nèi)隨爐升溫至730~760°C，保溫3~4小時(shí)后以200°C/小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
在上述的鐵鈷合金充磁極頭的制備方法中，所述的保護(hù)氣氛熱處理所采用的保護(hù)氣體為氫氣、氮?dú)狻?br> [0010]本制備工藝的淬火熱處理的冷卻介質(zhì)采用干冰加水的混合溶液，可讓充磁極頭合金組織轉(zhuǎn)變更加完全，有利于性能提高。此外在淬火處理后再進(jìn)行三次復(fù)合熱處理，有助于提高性能，使充磁極頭具有良好的磁性能和機(jī)械性能。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于；本發(fā)明制備的鐵鈷合金充磁極頭飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、矯頑力低、剩磁少；同時(shí)機(jī)械性能好，抗壓強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，質(zhì)量穩(wěn)定性好，能滿足電子行業(yè)對(duì)充磁極頭裝置高性能的使用要求。另外合金中貴金屬鈷的含量不高，制造成本不昂貴，產(chǎn)品的綜合性能 好，可提高充磁設(shè)備的充磁性能，滿足電子行業(yè)大批生產(chǎn)的需要。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作用進(jìn)一步的說(shuō)明 實(shí)施例1
1、本發(fā)明實(shí)施例1的鐵鈷合金成分(重量百分比)為Co 29.12%、Nb 0.29%、Zr 0.11%、La 0.06%、余量為 Fe。
[0013]2、其制備方法是；
①、將電解鈷、高純鐵、鈮條、鋯條以及稀土鑭等原材料經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)行真空冶煉，澆注成合金錠；
②、清理合金錠表面雜物和缺陷后，加熱合金至1180°C保溫后鍛造，鍛造成極頭毛坯后，將鍛件冷卻至810°C溫度，直接放到溫度保持在于_8°C至_15°C的干冰加水混合溶液中進(jìn)行淬火；
③、淬火熱處理后，材料經(jīng)機(jī)加工成充磁極頭；
④、將充磁極頭在氫氣保護(hù)氣氛下加熱至550°C，保溫2小時(shí)，在爐中冷卻至100°C以下出爐冷卻；
⑤、將充磁極頭放入真空熱處理爐內(nèi)隨爐升溫至870°C，保溫4小時(shí)，然后以80°C/小時(shí)的冷卻速度冷卻到750°C后，再以200°C /小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
⑥、將充磁極頭放入氫氣保護(hù)氣氛爐內(nèi)隨爐升溫至760°C，保溫3小時(shí)后以200°C/小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
3、性能檢測(cè):飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度2.38T (特斯拉)，矯頑力67A/M (安培/米)。
[0014]實(shí)施例2
1、本發(fā)明實(shí)施例2的鐵鈷合金成分(重量百分比)為Co 31.91%、Nb 0.25%、Zr 0.15%、La 0.09%、余量為 Fe。
[0015]2、其制備方法是:①、將電解鈷、高純鐵、鈮條、鋯條以及稀土鑭等原材料經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)行真空冶煉，澆注成合金錠；
②、清理合金錠表面雜物和缺陷后，加熱合金至1180°C保溫后鍛造，鍛造成極頭毛坯后，將鍛件冷卻至850°C溫度，直接放到溫度保持在于_8°C至_15°C的干冰加水混合溶液中進(jìn)行淬火；
③、淬火熱處理后，材料經(jīng)機(jī)加工成充磁極頭；
④、將充磁極頭在氫氣保護(hù)氣氛下加熱至600°C，保溫I小時(shí)，在爐中冷卻至100°C以下出爐冷卻；
⑤、將充磁極頭放入真空熱處理爐內(nèi)隨爐升溫至850°C，保溫5小時(shí)，然后以100°C/小時(shí)的冷卻速度冷卻到750°C后，再以200°C /小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
⑥、將充磁極頭放入氫氣保護(hù)氣氛爐內(nèi)隨爐升溫至730°C，保溫4小時(shí)后以200°C/小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
3、性能檢測(cè):飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度2.35T (特斯拉)，矯頑力78A/M (安培/米)。
[0016]實(shí)施例3
1、本發(fā)明實(shí)施例3的鐵鈷合金成分(重量百分比)為Co 30.75%、Nb 0.26%、Zr 0.21%、La 0.05%、余量為 Fe。
[0017]2、其制備方法是:
①、將電解鈷、高純鐵、鈮條、鋯條以及稀土鑭等原材料經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)行真空冶煉，澆注成合金錠；
②、清理合金錠表面雜物和缺陷后，加熱合金至1180°C保溫后鍛造，鍛造成極頭毛坯后，將鍛件冷卻至820°C溫度，直接放到溫度保持在于_8°C至_15°C的干冰加水混合溶液中進(jìn)行淬火；
③、淬火熱處理后，材料經(jīng)機(jī)加工成充磁極頭；
④、將充磁極頭在氫氣保護(hù)氣氛下加熱至570°C，保溫1.5小時(shí)，在爐中冷卻至100°C以下出爐冷卻；
⑤、將充磁極頭放入真空熱處理爐內(nèi)隨爐升溫至830°C，保溫6小時(shí)，然后以90°C/小時(shí)的冷卻速度冷卻到750°C后，再以200°C /小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
⑥、將充磁極頭放入氫氣保護(hù)氣氛爐內(nèi)隨爐升溫至730°C，保溫4小時(shí)后以200°C/小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
3、性能檢測(cè):飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度2.30T (特斯拉)，矯頑力84A/M (安培/米)。
[0018]實(shí)施例4
1、本發(fā)明實(shí)施例4的鐵鈷合金成分(重量百分比)為Co 28.57%、Nb 0.35%、Zr 0.19%、La 0.06%、余量為 Fe。
[0019]2、其制備方法是:
①、將電解鈷、高純鐵、鈮條、鋯條以及稀土鑭等原材料經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)行真空冶煉，澆注成合金錠；
②、清理合金錠表面雜物和缺陷后，加熱合金至1180°C保溫后鍛造，鍛造成極頭毛坯后，將鍛件冷卻至810°C溫度，直接放到溫度保持在于_8°C至_15°C的干冰加水混合溶液中進(jìn)行淬火；③、淬火熱處理后，材料經(jīng)機(jī)加工成充磁極頭；
④、將充磁極頭在氫氣保護(hù)氣氛下加熱至580°C，保溫I小時(shí)，在爐中冷卻至100°C以下出爐冷卻；
⑤、將充磁極頭放入真空熱處理爐內(nèi)隨爐升溫至860°C，保溫4小時(shí)，然后以80°C/小時(shí)的冷卻速度冷卻到750°C后，再以200°C /小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
⑥、將充磁極頭放入氫氣保護(hù)氣氛爐內(nèi)隨爐升溫至750°C，保溫3小時(shí)后以200°C/小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
3、性能檢測(cè):飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度2.24T (特斯拉)，矯頑力90A/M (安培/米)。
[0020]實(shí)施例5
1、本發(fā)明實(shí)施例5的鐵鈷合金成分(重量百分比)為Co 31.07%、Nb 0.31%、Zr 0.24%、La 0.06%、余量為 Fe。
[0021]2、其制備方法是:
①、將電解鈷、高純鐵、鈮條、鋯條以及稀土鑭等原材料經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)行真空冶煉，澆注成合金錠；
②、清理合金錠表面雜物和缺陷后，加熱合金至1180°C保溫后鍛造，鍛造成極頭毛坯后，將鍛件冷卻至830°C溫度，直接放到溫度保持在于_8°C至_15°C的干冰加水混合溶液中進(jìn)行淬火；
③、淬火熱處理后，材料經(jīng)機(jī)加工成充磁極頭；
④、將充磁 極頭在氫氣保護(hù)氣氛下加熱至550°C，保溫2小時(shí)，在爐中冷卻至100°C以下出爐冷卻；
⑤、將充磁極頭放入真空熱處理爐內(nèi)隨爐升溫至830°C，保溫6小時(shí)，然后以85°C/小時(shí)的冷卻速度冷卻到750°C后，再以200°C /小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
⑥、將充磁極頭放入氫氣保護(hù)氣氛爐內(nèi)隨爐升溫至730°C，保溫4小時(shí)后以200°C/小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐；
3、性能檢測(cè):飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度2.21T (特斯拉)，矯頑力92A/M (安培/米)。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵鈷合金，其特征是由重量百分比的:Co 29~34.5%、稀土 0.05~0.15%、Nb0.15 ~0.40%、Zr 0.10 ~0.25%、余量為 Fe 組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鈷合金，其特征是所述的稀土為鈰(Co)、鑭(La)中的某一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鈷合金，其特征是所述的鐵鈷合金優(yōu)選成分是由重量百分比的 Co 29 ~33%、Nb 0.20 ~0.30%、Zr 0.10 ~0.25%、La 0.05 ~0.09%、余量為 Fe 組成。
4.權(quán)利要求1所述的鐵鈷合金制備充磁極頭的方法，其特征是:①、將鐵鈷合金經(jīng)真空冶煉后，澆注成合金錠、將合金錠進(jìn)行表面清理后加熱至1180°C進(jìn)行鍛造，鍛造成型后，待鍛件冷卻至810~850°C溫度后直接放到溫度保持在于_8°C至_15°C的干冰加水混合溶液中進(jìn)行淬火、淬火熱處理后，將鍛件加工成充磁極頭、將充磁極頭在保護(hù)氣氛熱處理爐內(nèi)加熱至550~600°C，保溫I~2小時(shí)，在爐中冷卻至100°C以下出爐冷卻；⑤、將充磁極頭放入真空處理爐中隨爐升溫至830~870°C，保溫4~6小時(shí)，然后以80~100°C /小時(shí)的冷卻速度冷卻到750°C后，再以200°C /小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐、將充磁極頭放入保護(hù)氣氛熱處理爐內(nèi)隨爐升溫至730~760°C，保溫3~4小時(shí)后以200°C /小時(shí)的冷卻速度冷卻到200°C以下出爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鐵鈷合金充磁極頭的制備方法，其特征在于所述的保護(hù)氣氛熱處理爐所采用的氣體為氫氣、氫氣中的一種。
【文檔編號(hào)】C21D6/00GK103834862SQ201410108535
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】劉志堅(jiān), 陳遠(yuǎn)星, 何坤宏 申請(qǐng)人:廣東省鋼鐵研究所