Способ получения постоянных магнитов

 

Изобретение относится к способам получения постоянных магнитов на основе сплавов редкоземельных металлов и может найти применение в электрохимической, электронной, автомобильной, приборостроительной и других областях промышленности, а также позволяет улучшать характеристики магнитов за счет отсутствия контакта с побочной средой во время гидрирования, измельчения и азотирования, автоматически за требуемыми этапами обработки увеличивать селективность процесса получения азотированного порошка редкоземельного металла. Сплав редкоземельного металла с железом помещают в реактор, где его охрупчивают водородом, измельчают и азотируют одновременно; далее прессуют и ориентируют в магнитном поле. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения постоянных магнитов на основе сплавов редкоземельных металлов, и может найти применение в электрохимической, электронной, автомобильной, приборостроительной и других областях промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому способу получения постоянных магнитов является способ получения постоянных магнитов на основе редкоземельных металлов с железом и азотом, согласно которому сплав редкоземельного металла подвергают гомогенизирующему отжигу, измельчают в тонкий порошок, проводят азотирование с использованием смеси с аммиаком и восстановительным газом, азотированный порошок измельчают до частиц размером 10 мкм, компактируют и намагничивают.

Недостатками указанного способа являются невысокие характеристики получаемых магнитов, проведение процесса получения азотированного порошка редкоземельного металла поэтапно, при этом для определения возможности начала следующего этапа требуется фиксировать окончание предыдущего; взаимодействие в указанном процессе реагентов с побочной средой, что увеличивает количество необходимых этапов проведения процесса возникает необходимость проведения дополнительных домола и доазотирования.

Техническим результатом предлагаемого способа получения постоянных магнитов является автоматическое поддержание требуемой последовательности этапов азотирования, устранение необходимости домола и доазотирования материала, увеличение селективности процесса получения азотированного порошка сплава редкоземельного металла, улучшение характеристик получаемых магнитов за счет отсутствия контакта материала с побочной средой в процессе получения азотированного порошка редкоземельного металла.

Указанный технический результат достигается тем, что измельчение и азотирование исходного материала ведут одновременно в одной емкости.

При этом, получая постоянные магниты по указанному способу, измельчая и азотируя исходный материал одновременно в одной емкости, в качестве емкости используют вращающийся реактор с шаровыми дробильными элементами различного диаметра, а в качестве охрупчивающей среды используют водород.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходный материал, например, в виде гранул, помещают во вращающийся реактор с дробильными элементами, например стальными шарами, вакуумируют, далее в реактор подают водород под давлением и азот под давлением. Водород, взаимодействуя с верхним слоем материала, делает его хрупким, под механическим взаимодействием дробильных элементов этот верхний слой отшелушивается. Этот порошок (охрупченный материал) взаимодействует с азотом происходит азотирование. На грануле после отшелушивания открывается чистый слой материала, который мгновенно вступает во взаимодействие с водородом, под воздействием которого охрупчивается и автоматически, под воздействием азота азотируется, этот слой механически отшелушивается под действием дробильных элементов и вновь открывается чистый слой материала, т. е. происходит автоматическое поэтапное воздействие на материал в требуемой последовательности, пока весь материал не превратится в азотированный порошок с размером частиц < 5-10 мкм. Дальнейшее механическое дробление не происходит, что обусловлено свойствами механического дробления с помощью дробильных элементов во вращающемся реакторе. Таким образом без дополнительных средств обеспечены требуемые размеры частиц для получения постоянных магнитов. Кроме того, при применении заявленного способа нет необходимости фиксирования окончания каждого этапа для определения качества его проведения при получении азотированного порошка, а также исключен контакт материала во время проведения всех указанных процессов с побочной средой, что позволяет уменьшить количество этапов при проведении процесса азотирования материала, а также значительно улучшить качество получаемого азотированного порошка, что значительно улучшает качество получаемых магнитов.

Пример реализации способа. 300 г сплава Sm₂Fe₁₇ загружали во вращающийся автоклав (объем 1 л) со стальными шарами, вакуумировали при остаточном давлении 1 Па, перекрывали вакуумную линию и подавали в автоклав смесь водорода и азота в соотношении 1:5. Водород получали при десорбции гидридной фазы MmNi_4,7Cu_0,3H₅. Вначале процесс проводили при температуре 90 ^oC и давлении 20 атм в течение 2 ч. Затем сбрасывали давление газовой смеси и добавляли чистый азот до давления 80 атм. Далее проводили процесс азотирования при температуре 300 ^oC в течение 3 ч. Снижали температуру и удаляли азот.

В соответствие с данными химического анализа состав полученного нитрида Sm₂Fe₁₇N_3,8. По данным РФА образец однофазен, имеет ромбоэдрическую структуру типа Th₂Zh₁₇, V/v 7,4 По данным гранулометрии ≈90 массы образца составляет порошок размером < 5-10 мкм.

Формула изобретения

1. Способ получения постоянных магнитов на основе сплавов редкоземельных металлов с железом и азотом, включающий измельчение сплава с образованием мелкодисперсного порошка, его азотирование и компактирование в магнитном поле, отличающийся тем, что измельчение и азотирование осуществляют одновременно в одной емкости, в которую при этом подают охрупчивающую среду.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельчение и азотирование осуществляют в емкости вращающегося реактора с шаровыми дробильными элементами различного диаметра.

3. Способ по по. 1, отличающийся тем, что в качестве охрупчивающей среды используют водород.