Матеріал для постійних магнітів “дімакс”

) Матеріал для постійних магнітів, що містить дидим (природна суміш неодиму та празеодиму), лантан, церій, залізо, бор, який відрізняється тим, що він додатково містить невеличку кількість 37108 шення термічної стабільності постійного магніту та забезпечення робочої температури більш 80°С також потрібно легування базового матеріалу R17Fe77B 6 важкими рідкісноземельними металами диспрозієм та тербієм і перехідним металом - кобальтом. Таким чином, постійні магніти, виготовлені із вказаних матеріалів, мають високу вартість, низькі магнітні властивості та термічну стабільність. В основу винаходу поставлена задача удосконалення матеріалу для постійних магнітів, в якому шляхом зміни складу та процентного співвідношення компонентів досягається збільшення термічної стабільності постійних магнітів R-Fe-B при зберіганні високих магнітних характеристик та низької вартості їх виготовлення. Поставлена задача вирішується тим, що матеріал для постійних магнітів "дімакс", який містить дидим (природну суміш неодиму та празеодиму), лантан, церій, залізо, бор, згідно з винаходом, додатково містить невеличку кількість самарію, європію, диспрозію, гадолінію та ітрію, процент утримання церію не перевищує 6, лантану - 1, а відношення дидиму до суми рідкісноземельних металів складає ³80 мас.% при такому співвідношенні компонентів (мас.%): дидим (Nd+Рr) 25-28 лантан £1 церій £6 сума самарію, європію, диспрозію, гадолінію та ітрію £5 бор 1-1,3 залізо інше. Суть винаходу полягає в тому, що використання дидиму замість чистих індивідуальних рідкісноземельних елементів неодиму та празеодиму, а також чітко визначеної кількості лантану, церію та деяких інших рідкісноземельних елементів дозволило одержати матеріал для постійних магнітів "дімакс", що має досить високу термічну стабільність та робочу температуру до 120-130°С при точці Кюрі магнітного матеріалу 320°С. Конкурентоспроможність рідкісноземельних постійних магнітів визначається не тільки високими магнітними властивостями і термічною стабільністю, але і враховується їх собівартість. У даному винаході використовується природна суміш неодиму і празеодиму - дидим - оскільки вона недорога, а магнітні властивості такого магніту відповідні магнітним властивостям магніту, що містить особливо чисті неодим і/або празеодим. Крім природної суміші неодиму і празеодиму використовуються лантан та церій, що найбільш поширені серед рідкісноземельних елементів, а також деякі рідкісноземельні елементи середньої та важкої груп (самарій, європій, диспрозій, гадоліній і ітрій). Дослідженнями показано, що заміна неодиму і празеодиму на лантан та церій призводить до зниження магнітних властивостей, тому практично можливе лише незначне їхнє заміщення. У складі за даним патентом магнітного матеріалу утримання лантану обмежено розміром £1,0 мас.%, а церію £6,0 мас.%, тому що при їхньому збільшенні різко знижується залишкова намагніченість магнітного матеріалу. Зменшення утримання лантану та церію економічно невигідно внаслідок одержання магнітного матеріалу підвищеної вартості. Відно шення дидиму (природної суміші неодиму і празеодиму) до суми РЗМ повинно бути не менше 80 мас.%. Наявність інших рідкісноземельних елементів (самарію, європію, диспрозію, гадолінію, ітрію) допускається в кількості, що не перевищує 5 мас.%, завдяки чому значно збільшується термічна стабільність постійних магнітів R-Fe-B (робоча температура становить 120-130°С). Збільшення або зменшення процентного співвідношення у "дімаксі" інших рідкісноземельних елементів призводить до зниження магнітних властивостей та термічної стабільності постійних магнітів. Магнітний матеріал оптимального хімічного складу має досить високі магнітні характеристики: Вr³1,0 Тл, jHc³900 кА/м, вНс³600 кА/м і (В·Н)mах³240 кДж/м 3 при істотному зниженні їх вартості в порівнянні з вказаними вище постійними магнітами R-Fe-B. Структура та властивості цієї суміші дозволяють використовувати її як заміщення чистого рідкісноземельного металу неодиму (дидиму) у рамках виробництва високоенергетичних постійних магнітів. Ця рідкісноземельна суміш утворюється в технології переробки рідкісноземельних концентратів при одержанні рідкісноземельних елементів легкої групи. Наступна фторидна технологія та процес кальцієтермічного відновлення РЗМ у захисному середовищі аргону дозволяє одержувати компактні злитки даного магнітного матеріалу порівняно невисокої вартості. Дана технологія дозволяє також досить просто вирішувати питання легування основного складу магнітного матеріалу шляхом добавок при проведенні відновлювальних плавок будь-яких легуючи х металів у вигляді їх фторидів. Остаточне коригування складу магнітного матеріалу можливе при повторному переплавленні попередньо виплавлених злитків. Шихту для одержання зразків постійних магнітів, що складається з лігатури R-Fe складу 80 мас.% дидиму і 20 мас.% заліза, отриману шля хом кальцієтермічного відновлення фторидів рідкісноземельних елементів та заліза, чистого заліза (низьковуглецева електротехнічна сталь або "армко"залізо) та бору (ферробор-20), завантажують в індукційну піч з водоохолоджуючим мідним тиглем типу ІСВ 1-0-ПХ, вакуумують та нагрівають у середовищі аргону до температури 1400-1600°С, витримують 1,5-3,0 години та охолоджують із швидкістю ³100°С/хв. Отриманий сплав R-Fe-B дроблять на гідравлічному пресі, потім на щоковій дробарці до фракції 0,315 мм, після чого роблять тонкий помел до часток порошку розміром 2-10 мкм у кульовому вібромлині типу М-10 у середовищі ацетону в кількості 1,2 кг протягом 50-70 хвилин із додаванням як поверхнево-активної речовини (ПАР) олеїнової кислоти для зменшення питомого тиску пресування в 8-10 разів. Постійні магніти у формі дисків розміром 16 мм та висотою 10 мм (маса 14,5 г) одержують пресуванням порошку в спеціальній прес-формі на гідравлічному пресі ДЕ-2432 у магнітному полі більш 10000 ерстед та питомому тиску >500 кг/см 3. Отримані пресовані заготовки витримують у вакуумі 1·10-2 мм. рт. ст. протягом 4-6 годин для видалення ацетону та спікають у вакуумній електропечі типу СНВЕ 1.3.1/16 при температурі 11001130°С протягом 1,0 години, потім знижують темпе 2 37108 ратуру до 900°С, витримують при цій температурі 1,0 годину (1-а ступінь термообробки), потім повільно охолоджують до 100°С разом із піччю. Другу термообробку проводять у середовищі аргону при температурі 600°С протягом 1,0 години, а потім різко охолоджують у повітряному потоку поза електропіччю. Точку Кюрі магнітного матеріалу визначали за допомогою калориметра, що диференційно сканує (ДСК), в інтервалі температур 20-710°С, а магнітні характеристики Br, jHc, вНс і (В·Н)mах - на гістеріографі. З таблиці випливає, що сплави 3-6 "дімакс" мають більш високі магнітні властивості: коерцитивну силу та питому енергію (В·Н)mах. Сплав "ді макс-4" має найбільші магнітні властивості при вмісті Се 3,5 мас.% і SR1=5 мас.%. Сплави "дімакс", що не потребують при їхньому одержанні використання індивідуальних рідкісноземельних елементів високої чистоти, мають більш низьку собівартість. Використання винаходу в порівнянні з прототипом дозволило без особливих витрат підвищити термостабільність магнітів та збільшити робочу температуру до 120-130°С при підвищенні точки Кюрі до 320°С. Запропоновані постійні магніти "дімакс", що мають щодо низькі ціни та високі магнітні характеристики, знайдуть масове застосування в тих галузях промисловості, де застосування магнітів R-Fe-B стримувалося через їх високу вартість. 3 Таблиця Властивості відомих та запропонованих магнітів Склад № магнітного п/п сплаву Співвідношення компонентів, мас.% SR Nd Pr La Се SRi В Fe Робоча Точка Кюрі, температура, °С °С Магнітні властивості Br, Тл jH c, кА/м вН с, кА/м (B*H)max, кДж/м 3 Відомий (аналог) 1 RxFe yBz R=R1+R2 25-40 (Nd+Pr)³80 0,5-1,5 1,0-8,0 310 70 1,0 800 600 160 312 80 1,05 661 700 184 900 600 200 Відомий (прототип) 2 R17Fe77B 6 14,6-73 6,0-12 8-52 0,6-9,0 1,0-3,0 Що пропонується Дімакс-1 25,0 23,2 1,8 1,0 6,0 3,0 1,1 Ост. 320 120-130 0,89 4 Дімакс-2 25,4 23,4 2,0 1,0 5,6 3,0 1,1 Ост. 320 120-130 1,05 1000 800 230 5 Дімакс-3 26,9 24,9 2,0 0,9 4,2 3,0 1,1 Ост. 320 120-130 1,07 1200 780 230 6 Дімакс-4 25,4 24,9 2,5 1,0 3,5 5,0 1,1 Oст. 320 120-130 1,10 1400 850 250 37108 4 3 37108 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5