Способ изготовления постоянных магнитов на основе редкоземельных металлов

22 ГЗ 02 ЗОБРЕ САНИ ПАТЕН а; Семененко ладимирович; СТОЯННЫХ ЕМЕЛЬНЫХ а основе редд давлением и о 01 Па, затем Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(76) Бурнашева Вениана ВенедиктКирилл Николаевич; Кравченко ОлСазонов Евгений Геннадиевич(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯМАГНИТОВ НА ОСНОВЕ РЕДКОМЕТАЛЛОВ(57) Сущность изобретения: сплакоземельного металла гидрируютдегидрируют при вакуумировании(19) И 3 (11) (51) 5 Н 01 Г 1 053В 22 Г 3 24 компактирую поле. Гидри водорода в формуле Рем диссоциа земельного водорода н конкретного ния процесс рированиесплава до 11 т полученныи порошок в магнитном рование осуществляют при давлении реакционной зоне, определяемом по=Р +ЬР, где Р - давпениакзон, дисс.дисс.ции гидрида сплава на основе редкометама, ЛР - превышение давления ад давлением диссоциации гидрида сплава, при котором условия проведеа гидрирования оптимальны А дегидосуществляют при нагреве гидрида 0 - 1200 С. 1 табл.Изобретение относится к порошковойметаллургии, а именно к способам получения постоянных магнитов на основе сплавов редкоземельных металлов, и можетнайти применение в электрохимической, 5электронной, приборостроительной и других областях пррмьшленности,Известен способ получения постоянных1 Смагнитов на 8 сйове сплавов редкоземельных металлов, включающий получение магнитного порошка, его металлизацию ипрессование полученной композиции с приложением ориентирующего магнитного поля, перед операцией получения порошкасплав подвергают воздействию водорода "5под давлением от 1 О до 15 МПа, а металлизацию осуществляют в растворе, содержащем соль осаждаемого металла и добавки,поддерживающие рН раствора е пределах4 - 12. 20Недостатком известного способа является слишком выгокое давление водородапри гидрировании Необходимость поддержания такого высокого давления в известном способе обусловлено тем, что при 25давлениях менее 10 МПа процесс металлиэации не происходит, а давление свыше 15МПа технически трудно достижило и нецелесообразно, Поддерживая высокое давление водорода при гидрировании, приходят З 0к существенному ерерасходу водорода, необходимого дл пооцесса, узеличениювэрыво- и пожароопасности, Кроле того,поддержание высокого давления водородапри гидрировании в екоторых случаях З 5ухудшает такие магнитные характеристикикак гранулометрический состав вследствиепоявления ультрадисперсной фракции порошка и фазовый состав вследствие протекания в этих условиях реакции 40гидрогенолизараспада металлическойматрицы под действием водорода,Известный диапазон давления, из которого может быть выбрано давлеие водорода в реакционной зоне, слишком велик и не 45учитываег химического состава конкретногодисперсного сплава и требований, предьявляемых к дисперсности целевого продукта.Известно, что давление диссоци-ции гидридной фазы кокретного сплава (ИМС) 50индивидуальная характеристика, изменющаяся в заьисимости от кристаллическойструктуры и химического состава слава(ИМС). Беэ учета парамегра давления диссоциации - Рд сс - невозможно проведение 55процесса гидридного дсперрова,Согласно новому способу берут сплавредкоэемелього металла. По формулесплава, пользуясь справочньми данными,определяют его группу. Исходя из определенной группы сплава, рассчитывают величину давления гидрирования в реакционнойзоне по формулеРреак,зон = Рдисс + Л Р,где Рдисс - давление диссоциации гидридасплава на основе редкоземельного металла,величина известная для каждого сплава;Л Р - оптимальное превышение давления водорода над давлением диссоциациигидрида сплава.Экспериментально установлено:- если сплав относится к первой 1 группе -(РСО 5, где В - редкоземельный металл илиего смесь), то Л Р берут в интервале (0,3 -2.5) МПа;- если сплав относится к 1 или 11 группе(0,1-0,5) МПа,После определения Рреак.зон сплав редкоземельного металла гидрируют под давЛЕНИЕМ Рреак.зон ДЛЯ ЭТОГО СПЛаВ ПОМЕЩаЮТв автоклав и вакуумируют его при остаточном давлении 1 Па, перекрывают вакуумнуюлинию и соединяют автоклав с аккумулятором водорода. Сплав редкоземельного металла гидрируют водородом, выделяемымиз гидридных фаз на основе интерметаллических соединений, выбранных из группы,включающей1 ао,2-о,в М п 1 о,в-о,2 М ц,7 С о 1,о-о,з,1.ай 14 4,в С но,в-о,2 А 1 о,2-о,4,1 ам 4-4,вСцо,в-о,2 еео,2.о 4,где Мт - мишметалл.Процесс гидрирования ведут беэ нагревания гидридных фаз на основе интерметаллических соединений, при комнатнойтемпературе до прекращения измененияподобранного для гидрирования давленияводорода в системе, Затем автоклав отключают от источника водорода,После гидрирования переходят к диспергированию, Диспергирование осуществляют путем вакуумирования гидрида сплавадо (1 - 0,1) Па при нагреве до 110-120 С, Нагрев гидрида сплава при дегидрированииосуществляют перегретым водяным паром.После нагрева до 110-120 С гидрид сплаваохлаждаот. Процесс гидрирования и дегидрирования повторяют до 5 раэ, послечего из сплава получают порошок. Порошок обрабатывают окисью углерода(СО), которым заполняют автоклав поддавлением (01-0,5) МПа при комнатнойтемпературе и выдерживают его в течение 30 мин, После этого СО удаляют иэавтоклава, а автоклав промывают аргоном. Порошок, полученный после гидрирования и дегидрирования сплаваредкоземельного металла, компактиру 2001456ют в магнитном поле, а затем спекают, получая постоянный магнитЭкспериментально установлено, что когда процесс гидрирования проводят в условиях, когда давление водорода в реакционной зоне выше на Л Р 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 группы ЛР0 - 2,5 МПа и для сплавовигрупп Л Р0,1 - 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 Р для сплавовгруппы ЛР0,3 - 2,5 и для сплавовигрупп Л Р0,1-0,5 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 ( группа) полное удаление водорода из дисперсных порошков, в других ( игруппы) - 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 Рг,э процесса гидридного диспергирования - подбирается сплав, давление диссоциации гидрида которого при комнатной температуре совпадает с подобранным для процесса значением давления водорода (Рреак зон)55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 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,П р и м е р, Берут сплав ЯпСоь. По формуле сплава определяют его группу, По группе подбирают условия гидрирования ( ЛР =- 2,5 МПа), Определяют давление гидрирования в реакционной зоне. Для сплава ЯпСо давление диссоциации Рдисс - 0,4 МПа при 25 С. Тогда давление гидрирования в реакционной зоне будет равно Ряеак зон = Рдисс+ ЛР = 0,4+ 2,5 = 2,9 МПа,В автоклав загружают 100 г литого сплава ЯщСо, вакуумируют при остаточном давлении 1 Па, перекрывают вакуумную линию и соединяют автоклав с аккумулятором водорода, содержащем сплав ао,зМто вМ ,вСцо,г, предварительно насыщенный водородом, Процесс гидрирования ведут без нагревания гидридаао,2 МповМ 4,вСцо,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 СССРМ 1131597, кл, В 22 Р 3/02, 1984,8 2001456 с о Е о с Ф а 5 с5 5 5 ха а Э в" 5 рЩ о щ х х о ав Э 2 с т о )- 5 5 с 1 о - с Е Ф Е ФЩ 5 Х т 5 щ т х о ао Ф ) с У о - о с х о о ЕО хсТлЯ 51фо со эт ЕоО фЭ Щс со о5с осаэ ео эаао фС Э5 О1АсЩ Ща Е514 5ль Щ ф Щ с с о 5 т Щ Ф о 4: о а о с о 5 д Ф Е 5 О. с оо Еао1 Э 5 5 с в Ф л 5 )Л о с со и) - ц)р с) с) вф- сч Р 3 с) с) д)сьс) в- СЧ с) (О ).с)о счс2001456 Ъ У 5 с 1 О Щ 15 М с о о а с 5 5 О. с Я Щ а Со о й Ф Э а Э а Ф с о Ю о о о УЯ о а а сФ о о х о Э й а Ф 1- о ф а Ф 1- 5 т 1 о о - сг со -оо ф- СЧ СЧ СЧ с Ф Б т Э с Ф 5 У о о о 5 с Ф 5 т с5 Ъа Фс щ515 отИ 1 Э с Ф Щ с о о 5 О О о ч ч 1о ф5 ту оФЙ 5Э Оа тй Ф 5 т Э с С С-)С Д С-сг-ооо 5 тЩ Е Ъ то о 1 о о с а о т о с Э Ф Ф с 5 а ФФ ч т) 11 х С Э О. Щ с с о Ф с с Щ Э Б о 1 а о5 щ,О. Х Щ Фх йЩ щйоооао.оО 5 оО О.С,5 5 ОхощО.Э 5В а О.5Оафтос - офайх5 ФэаФ 5с сЭ ОЮфоа "т5 ОДт сд Фс ЕЭ 51Ф 5 СсоО ШЭ С,О5ут ЫЭа О5 о ОЭ, - аФ Л12 2001456 30 Составитель В. БурнашеваТехред М.Моргентал Корректор О. Кравцова Редактор Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 3129 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретения1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ ГЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ,включающий получение порошка сплавана основе редкоземельных металлов путемгидрирования сплава под давлением и последующего дегидрирования, компактирование полученного порошка в магнитномполе, отличающийся тем, что гидрированиеосуществляют при давлении водорода вреакционной зоне (Рр.э), определяемом поформулеУр.з Удис+Угде РАИЛЯ - давление диссоциации гидридасплава на основе редкоземельного металла;Л Р - оптимальное превышение давления водорода над давлением диссоциации гидрида сплава, выбираемое винтервале Ь Р=( 0,1 - 2,5 ) МПа,а дегидрирование осуществляют путем вакуумирования до 10.1 Па при нагреве до110 - 120 С,2. Способ по п,1, отличающийся тем,что для сплавов редкоземельных металловтипа ВСоБ (где Я - редкоземельный металлили 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 металловтипа 82 Со 17 и И 21-е 14 В превышение давления водорода над давлением диссоциациивыбирают в интервалеЛ У = ( О, - 0,5 ) МЦа .4, Способ по п,1, отличающийся тем,10 что сплав редкоземельного металла гидрируют водородом, выделяемым из гидридных фаз на основе интерметаллическихсоединений, выбранных из группы, включающей157 а 0 2 0 8 Мщ 0 2 0 8 (44 4 7 Са 1 0 0 3;7814 4 б Си 0 8 0 2 АО 2 0 4;7 чЯ 4.4 б Соо 8.0 Ге 0 2.0 4,где Мпт - мишметэлл.5, Способ по п,1, отличающийся тем,20 что нагрев гидрида сплава на основе редкоземельного металла при дегидрировании осуществляют перегретым водянымпаром,б. Способ по п,1, отличающийся тем,что полученный дегидрированием порошокобрабатывают окисью углерода под давлением 0,1 - 0,5 МПа при комнатной температуре,