10.07.2019
219.017.a9e3

Способ изготовления коррозионностойких постоянных магнитов

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к изготовлению постоянных магнитов на основе сплавов Nd-Fe-B. Способ включает прессование заготовок, их механическую обработку, нанесение на поверхность слоя алюминия толщиной 10-15 мкм холодным газодинамическим напылением и термообработку в расплаве солей с последующим охлаждением. Обеспечивается повышение коррозионной стойкости постоянных магнитов Nd-Fe-B. 1 табл., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления постоянных магнитов из сплавов Nd-Fe-B.

Известен способ изготовления постоянных магнитов из сплавов системы редкоземельный металл (PЗM)-Fe-B, включающий смешивание сплавов с различным содержанием компонентов, их измельчение, прессование в магнитном поле, спекание и термообработку [пат.RU 2117349, кл. H01F 1/00, опубл. 10.08.1998].

Недостатком данного способа является низкая коррозионная стойкость получаемых постоянных магнитов.

Известен способ изготовления постоянных магнитов, включающий нанесение оксидного антикоррозионного покрытия на поверхность магнитов. После окончательной механической обработки заготовок магнитов их поверхность покрывают алкоголятом металла с его последующим термическим разложением, в результате чего на поверхности магнитов образуется антикоррозионный слой, [пат.JP В.4.2-37081, кл. H01F 41/02, опубл. 1962].

Недостатком данного способа является низкая коррозионная стойкость получаемых постоянных магнитов при относительной влажности воздуха равной 100% и в условиях солевого тумана, что связано с разрушением оксидного антикоррозионного покрытия в результате его взаимодействия с влагой воздуха.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ изготовления постоянных магнитов, включающий прессование заготовок, их спекание, механическую обработку, выдержку в течение 5-10 минут в металлическом расплаве системы Al-Ga-Sn, термообработку в расплаве солей с одновременным нанесением оксидного антикоррозионного покрытия и последующим охлаждением [пат. RU 2115511, кл. B22F 3/24, H01F 1/057 опубл. 20.07.1998].

Недостатками данного способа являются:

- непродолжительная сопротивляемость коррозии (не более 50-60 часов) получаемых постоянных магнитов при относительной влажности воздуха равной 100% и в условиях солевого тумана. Это связано с тем, что единственный компонент металлического расплава (алюминий), служащий для образования промежуточных коррозионно-стойких фаз типа Fe2Al5, содержится в расплаве в небольших количествах (не более 5-10%). Остальные элементы расплава (галлий и олово) необходимы только для снижения температуры плавления и повышения вязкости расплава;

- высокая стоимость получаемых постоянных магнитов. Это объясняется необходимостью частого обновления дорогостоящего металлического расплава системы Al-Ga-Sn, поскольку в процессе выдержки в нем заготовок магнитов протекает реакция замещения неодима, что значительно повышает вязкость и температуру плавления расплава.

Технический результат предлагаемого изобретения направлен на повышение коррозионной стойкости постоянных магнитов из сплавов Nd-Fe-B за счет снижения площади коррозии на более 60% при и на более 60% в условиях солевого тумана.

Указанный технический результат достигается тем, что изготовление коррозионностойких постоянных магнитов производят способом, включающем прессование заготовок, их спекание, механическую обработку, нанесение на поверхность заготовок алюминия толщиной 10-15 мкм методом холодного газодинамического напыления, термообработку в расплаве солей с последующим охлаждением.

Высокая коррозионная стойкость постоянных магнитов, изготавливаемых по предложенному способу, достигается путем взаимодействия железа в составе сплава Nd-Fe-B (содержание Fe более 80 ат. %) и алюминия, нанесенного на поверхность заготовки методом холодного газодинамического напыления (далее - ХГДН). В результате данного взаимодействия на всей поверхности заготовки магнита происходит образование соединения Fe2Al5, которое при дальнейшей обработке в расплаве солей окисляется с образованием химически инертного соединения FeAl2O4, со структурой шпинели. Образующийся защитный слой шпинели химически связан с поверхностью заготовки магнита, что обеспечивает его механическую прочность и хорошую адгезию.

Необходимо отметить, что коррозионная стойкость магнитов напрямую зависит от содержания и распределения по поверхности заготовки образующейся шпинели Fe2AlO4. Низкая коррозионная стойкость постоянных магнитов, получаемых по способу, описанному в прототипе, объясняется недостаточным содержанием Fe2AlO4 на поверхности магнита после обработки в расплаве солей, что вызвано недостаточным покрытием поверхности заготовки алюминием, необходимым для образования промежуточной фазы Fe2Al5.

Образование шпинели (Fe2AlO4) на поверхности магнита равномерным слоем значительно повышает антикоррозионные свойства постоянных магнитов не только в атмосфере воздуха, но и в агрессивных средах (щелочные и кислотные испарения, солевой туман).

Таким образом, техническим результатом, достижение которого обеспечивается совокупностью существенных признаков, является повышение коррозионной стойкости постоянных магнитов, за счет создания на их поверхности защитного слоя шпинели FeAl2O4.

При этом метод ХГДН, основанный на диффузионном внедрении частиц порошка напыляемого материала, направляемого из распылителя на напыляемую поверхность потоком воздуха со сверхзвуковой скоростью, в отличие от обработки расплавом позволяет полностью покрыть поверхность заготовки тонким слоем алюминия, и как следствие, слоем соединения Fe2Al5. Неодим и бор, содержащиеся в сплаве, при этом окисляются, а образовавшиеся оксиды уносятся потоком воздуха. При обработке расплавом же происходит вымывание всех основных компонентов магнитного материала.

Не исключено, что при достаточно долгой обработке заготовок магнитов в металлическом расплаве по способу, описанному в прототипе, возможно полностью покрыть поверхность заготовки тонким слоем соединения Fe2Al5. Однако, уже после 10-15 минут выдержки заготовок магнитов в расплаве происходит увеличение вязкости расплава из-за образования в нем различных интерметаллидов вследствие растворения компонентов материала магнита в расплаве, что приводит к необходимости замены последнего.

Толщина напыляемого слоя алюминия определяется следующими факторами:

- при недостаточной толщине слоя алюминия его количества не хватит для протекания химического взаимодействия с образованием промежуточного соединения Fe2Al5 и последующего образования шпинели FeAl2O4,

- при избыточной толщине слоя алюминия будет протекать побочная реакция окисления алюминия с образованием на его внешней поверхности пористой и высокогигроскопичной γ-модификации оксида алюминия (γ-Al2O3), что приведет к снижению коррозионной стойкости магнитов за счет возможного контакта незащищенной антикоррозионным слоем поверхности магнита с влагой.

Важным достоинством данного способа изготовления коррозионностойких постоянных магнитов является то, что он не зависит от способов и режимов выполнения операций прессования заготовок, их спекания и механической обработки, поскольку, нанесение методом ХГДН слоя алюминия толщиной 10-15 мкм может быть произведено на любой образец спеченного магнитного материала на основе сплава Nd-Fe-B, который был механически обработан в необходимые размеры до операции термической обработки.

Пример практического осуществления:

Заготовки из сплава состава: 32% Nd, 2,5% Dy, 3% Со, 1,2% В, 0,4% Al, Fe -остат.прессовали в среде аргона на установке сухого прессования ЕАЖИ.55.175.00.000 в ориентирующем магнитном поле с напряженностью 1250 кА/м. при удельном давлении прессования 45 МПа. Размеры спрессованных заготовок составляли 24×24×8 мм.

Спрессованные заготовки спекались в вакуумной печи СНВЭ-2.4.2 при остаточном давлении не более 0,1 Па и температуре 1130°С в течении 40 минут.

Спеченные образцы шлифовали на плоскошлифовальном станках 3Е711 с использованием алмазного круга А2 28/20 для придания габаритных размеров 5×10×10 мм с отклонениями не более 0,1 мм. В качестве СОЖ использовалась 10%-ная водная эмульсия на основе эмульсола Т.

После механической обработки проводили подготовку к термообработке в расплаве солей по двум вариантам.

По первому варианту (известный способ) заготовки выдерживали в металлическом расплаве, содержащем 5% алюминия, 10% галлия и 75% олова, при температуре 580°С в течение 7 минут. Затем заготовки магнитов переносили в расплав двухромовокислого калия (К2Сr2О7), также находящийся при 580°С и выдерживали в нем 38 мин, после чего заготовки переносили в емкость с водой комнатной температуры для быстрого охлаждения. Весь процесс термообработки проводили в корундовых тиглях в печи ИСВ-0,04 на открытом воздухе. Общее время термообработки составляло 45 минут.

По второму варианту (предлагаемый способ) на заготовки методом ХГДН наносили слой алюминия толщиной от 5 до 20 мкм, величину которого контролировали толщиномером покрытий ТМ-4. Для нанесения слоя алюминия использовали установку "Димет - 405" и порошок алюминия А-20-11. Давление воздуха на входе в сопло установки составляло 3 атм. Затем покрытые алюминием заготовки магнитов помещали в расплав двухромовокислого калия (К2Сr2О7), находящийся при 580°С и выдерживали в нем 45 мин, после чего заготовки переносили в емкость с водой для быстрого охлаждения до комнатной температуры. Весь процесс термообработки проводили в корундовом тигле в печи ИСВ-0,04. на открытом воздухе. Общее время термообработки по второму варианту, как и по первому варианту, составляло 45 минут.

На термообработанных заготовках измеряли магнитные параметры и проводили определение фазового состава их поверхности. После этого магниты подвергали стандартным испытаниям на коррозионную стойкость при относительной влажности воздуха равной 100% и в условиях солевого тумана. Время выдержки заготовок магнитов составляло 100 ч. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что постоянные магниты, изготовленные по предложенному способу, при практически идентичных магнитных параметрах имеют более высокую стойкостью к коррозии в сравнении с постоянными магнитами, полученных по способу, описанному в прототипе.

При этом оптимальная толщина наносимого слоя алюминия находится в интервале 5-10 мкм. При толщине слоя алюминия менее 5 мкм, количество образующейся шпинели недостаточно для создания сплошного покрытия на поверхности магнитов, что вызывает снижение их коррозионной стойкости. При толщине слоя алюминия более 15 мкм, поверхностный слой магнитов состоит из γ-модификации оксида алюминия (γ-Аl2О3), который аккумулирует атмосферную влагу на поверхности магнитов, что также снижает их коррозионную стойкость.

Способ изготовления коррозионностойких постоянных магнитов Nd-Fe-B, включающий прессование заготовок, их спекание, механическую обработку и термообработку в расплаве солей с последующим охлаждением, отличающийся тем, что перед термообработкой заготовок в расплаве солей на их поверхность наносят слой алюминия толщиной 10-15 мкм холодным газодинамическим напылением.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 309 items.
20.06.2016
№217.015.03df

Оправка прошивного стана

Изобретение относится к области обработки металлов давлением на станах винтовой прокатки. Оправка имеет переменный профиль. Возможность удаления дефектов непрерывнолитой заготовки, уменьшение разностенности получаемых гильз обеспечивается за счет того, что в оправке с переднего торца,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587702
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.2b53

Способ изготовления струеформирующих сопел

Изобретение относится к области производства струеформирующих сопел, которые могут быть использованы для очистки поверхностей, удаления покрытий, создания шероховатости на поверхности, для резки и разделения материалов. Способ включает формирование рабочего отверстия в композиционном алмазном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579598
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2b79

Усиливающий сверхпроводящий метаматериал

Использование: для сверхмалошумящего усиления слабых радиотехнических сигналов. Сущность изобретения заключается в том, что усиливающий сверхпроводящий метаматериал состоит из гальванически связанных элементарных ячеек, смещенных постоянным током и проявляющих эффект квантовой интерференции с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579813
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2c52

Способ акустического каротажа

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения координат трещиноватых зон, пересекающих измерительную скважину, пробуренную в кровле выработки. Способ основан на экспериментально установленной закономерности влияния трещиноватой зоны на корреляционные характеристики...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579820
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2cca

Способ извлечения золота из руд

Изобретение относится к области цветной металлургии. Способ извлечения золота включает цианирование руды при измельчении. В мельницу последовательно подают при соотношении твердой фазы к жидкой фазе от 3:2 до 2:1 предварительно дробленную до крупности фракций от 2 мм до 4 мм руду, добавку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579858
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2cd6

Способ защиты поверхности сляба из низколегированной стали перед его нагревом в методической печи под прокатку

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке слябов из низколегированных сталей перед нагревом под прокатку. Способ защиты поверхности сляба из низколегированной стали при прокатке включает напыление алюминиевого газотермического покрытия на широкие грани...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579866
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2d7d

Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия системы Al-Fe-Si в виде тонколистового проката, фольги, листов, плит, прессованных профилей, проволоки и др. Из деформированных полуфабрикатов могут быть получены изделия, предназначенные для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579861
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2e9d

Способ определения количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах

Изобретение относится к геологии и может быть использовано при проектировании зданий и сооружений для определения количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах. Для этого осуществляют бурение скважин с отбором керна, оттаивают полученный образец замороженного грунта и определяют суммарное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580316
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.3217

Способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом

Изобретение относится к медицине. Описан способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом, который включает электроискровую обработку поверхности подложки обрабатывающим электродом, следующего состава (вес. %):биоактивная добавка - 5-40,антибактериальная металлическая добавка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580628
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.321e

Способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом, включающий электроискровую обработку поверхности токопроводящей подложки обрабатывающим электродом, состоящим из биоактивной добавки в количестве 5-40 вес.%;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580627
Дата охранного документа: 10.04.2016
Showing 1-10 of 23 items.
27.03.2014
№216.012.aea3

Сплав для постоянных магнитов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам для постоянных магнитов. Сплав для постоянных магнитов содержит, масс.%: кобальт 34,5-35,5, никель 14,0-14,5, медь 3,8-4,2, алюминий 7,0-7,5, титан 5,0-5,5, сера 0,15-0,25, олово 0,1-0,2, гафний 1,0-2,0, железо - остальное....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510422
Дата охранного документа: 27.03.2014
20.11.2014
№216.013.0765

Способ переработки сульфидного никелевого сырья

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности никеля, и может быть использовано для переработки сульфидного никелевого сырья, в том числе концентратов и файнштейнов, содержащих в качестве примесей медь и кобальт, с получением чистых металлов или их солей. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533294
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.01.2015
№216.013.1c0a

Способ получения высокочистого оксида алюминия электролизом

Изобретение относится к способу получения высокочистого оксида алюминия электролизом, включающему анодное растворение алюминия высокой чистоты в водном растворе хлорида аммония, отделение гидроксильного осадка, его промывку дистиллированной водой и прокаливание. Способ характеризуется тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538606
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.01.2015
№216.013.20ea

Способ получения оксидной шихты, пригодной для производства цветных кристаллов корунда

Изобретение относится к способу получения оксидной шихты, пригодной для производства цветных кристаллов корунда, включающему анодное растворение сплава на основе алюминия высокой чистоты в водном растворе, содержащем катионы , Na или их смеси, отделение гидроксильного осадка, его промывку и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539874
Дата охранного документа: 27.01.2015
10.06.2015
№216.013.507b

Датчик измерения механических напряжений

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой датчик механических напряжений. Датчик включает прямоугольную пластину из полимерного материала, на верхней поверхности которой сделано углубление, в котором помещается детектор, при этом внутри прямоугольной пластины вдоль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552124
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.01.2016
№216.013.a041

Установка для металлотермического восстановления щелочно-земельных металлов

Изобретение относится к металлургии. Установка включает реакционную камеру, с противоположных сторон которой расположены камера загрузки сырьевых брикетов и камера разгрузки обработанных брикетов. Теплоизоляционный корпус реакционной камеры соединен с первым механизмом вертикального перемещения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572667
Дата охранного документа: 20.01.2016
13.01.2017
№217.015.7e29

Способ получения постоянных магнитов на основе сплавов редкоземельных металлов с железом и азотом

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам изготовления постоянных магнитов из магнитотвердых материалов, на основе соединений редкоземельных металлов и может быть использовано в электротехнической, автомобильной, приборостроительной и других областях промышленности. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601149
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.863f

Способ получения сплава неодим-железо и устройство для его осуществления

Изобретение относится к электролитическому получению сплавов. Получают сплав неодим-железо, содержащий 78-96 мас.% неодима. В электролизер загружают оксид неодима, железо в виде стружки, расплав солевой смеси в качестве электролита через загрузочный карман, в котором устанавливают температуру...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603408
Дата охранного документа: 27.11.2016
24.08.2017
№217.015.94e4

Устройство для получения гидроксида алюминия

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Устройство для получения гидроксида алюминия содержит емкость для электролита. В емкости размещены алюминиевые электроды, закрепленные на токоподводящих элементах, которые соединены с источником питания электрического тока. Над...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608489
Дата охранного документа: 18.01.2017
25.08.2017
№217.015.b447

Термостойкая ткань из полимерных волокон и изделие, выполненное из этой ткани

Группа изобретений относится к текстильной промышленности, в частности к производству защитной одежды специального назначения. Термостойкая ткань образована переплетением основных и уточных нитей комбинированным полотняным переплетением, по основе основным репсом и по утку уточным репсом. Ткань...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614002
Дата охранного документа: 22.03.2017

Похожие РИД в системе