СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ


RU (11) 2031170 (13) C1

(51) 6 C22C1/04, H01F1/047 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5067807/02 
(22) Дата подачи заявки: 1992.09.14 
(45) Опубликовано: 1995.03.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент СССР N 1772829, кл. C 22C 1/04, опубл. 1992. 
(71) Заявитель(и): Акционерная компания "Тулачермет" 
(72) Автор(ы): Лебедев Г.А.; Лебедева Т.С.; Волков В.С.; Крупенков А.В.; Кажарская С.Е. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерная компания "Тулачермет" 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ 

Использование: в области металлургии сплавов, преимущественно для получения сплавов для изготовления магнитных материалов, содержащих редкоземельные металлы, переходные металлы (Fe, Co и др.) легирующие металлы (Zr, Al, Ti, V и др.) и элементы внедрения (В, С). Сущность изобретения: способ включает совместное восстановление смеси окислов редкоземельных металлов, переходных металлов, легирующих металлов и элементов внедрения карботермическим способом. При этом в качестве сырья используют сложные окислы NdFeO3 и NdBO3 окатыши железа с содержанием кислорода 2 мас.% и ферросплавы. Окислы NdFeO3 и NdBO3 и углерод вводят в шихту в виде окомкованных брикетов, а железные окатыши и ферросплавы вводят в шихту отдельно. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к получению сплавов для изготовления магнитных материалов, содержащих редкоземельные металлы, переходные металлы (железо, кобальт и др.), и может быть использовано при переработке оксидов редкоземельных металлов непосредственно в слитки сплавов, используемых для производства постоянных магнитов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ получения сплавов для изготовления магнитного материала.

По этому способу сплав для изготовления магнитного материала получают совместным карботермическим восстановлением смеси окислов редкоземельных металлов (Nd, Рr и др.), переходных металлов (Fe, Co), легирующих металлов (Zr, Al, Тi, V и др.) и элементов внедрения (В, С). Совместное восстановление проводят по реакции:

а R2O3 + b Fe2O3 + c B2О3 + d B4C + e Fe + f M + g C R2aFe2b+c+ B2c+4d x Cg+d-3(a+b+c)+ 3(a+b+c) CO где коэффициенты а, b, c, d, e, f, g подбирают таким образом, чтобы химический состав сплавов удовлетворял требованиям магнитного материала (R - редкоземельные металлы, М - легирующие металлы).

Экспериментально определено, что совместное восстановление оксидов в присутствии оксидов В и Fe происходит при более низких температурах, чем восстановление оксида R углеродом. Избыточный углерод выделяется в виде свободного (графита). Получен материал следующего состава, мас.%:

Nd 25,4; O2 0,06; В 0,98; Собщ. 2,08; Ссвоб. 2,0.

Однако приведенный в прототипе способ получения сплавов неустойчив.

Неустойчивость процесса связана с тем, что если проводить реакцию восстановления по приведенной схеме, тогда наряду с основной реакцией (образование сложных оксидов RхBO3, RFeO3, их восстановления и взаимодействия с жидким железом) осуществляются и другие реакции, а именно восстановление Fe2O3 и карбидизация железа, образование сложных оксидов FeBO3 и их восстановления до карбоборидов Fe23(C1B)6 и Fe3(C1B).

Условие совместного восстановления оксидов R, Fe и В не соблюдается, при этом восстановленные карбобориды Fe не оказывают влияния на восстановление оксида R по схеме:

R2O3 + 7C _ R2C2O2 + 4C + CO _ 2RC2 + 2CО Последняя реакция останавливается на стадии образования карбоксида R2C2O2.

Основная реакция восстановления сплава заданного состава и сопутствующие реакции проявляются одновременно в той или иной степени, что сказывается на степени извлечения R из оксида в слиток. К тому же описанный в прототипе способ характеризуется повышенным содержанием углерода в сплаве.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Повышение устойчивости процесса и увеличение полноты извлечения восстановленного Nd достигается тем, что в качестве исходного сырья используются двойные оксиды NdFeO3 и NdBO3. Двойные оксиды получают известными методами (спеканием). Полученные двойные оксиды NdFeO3 и NdBO3 смешивают с углеродом в соотношении.

NdFeO3 + NdBO3 + {6.4-6.7} C и брикетируют. Брикеты смешивают с кусковым железом (или лигатурами железа с легирующими элементами), полученную шихту загружают в керамические тигли, далее процесс проводят по схеме, предложенной в прототипе.

Снижение содержания углерода в слитке осуществляют введением части железа в виде окатышей с содержанием кислорода 2 мас.%.

Таким образом, отличия заявляемого способа от прототипа приводят к повышению устойчивости процесса, полноты извлечения восстановленного Nd из оксида и следовательно, к повышению магнитных свойств материала.

П р и м е р 1. Готовили шихту состава:

4Nd2O3 + Fe2O3 + 2B2O3 + 44Fe + 32C Режимы восстановления проводили по способу, указанному в прототипе. Содержание элементов в слитке варьировалось, мас.%: Nd 4-25; O2 0,2; C 1-2, причем большая часть углерода - в виде свободного. Как правило, не удавалось получить слиток, в большинстве случаев в полученных материалах наблюдали слиток и застывший в слитке спек. В спеке наблюдалось высокое содержание Nd (от 40 до 70%) и кислорода ( от 5 до 11% ). Рентгенографически установлено, что Nd в спеке находился в карбоксидной или оксидной формах и может быть использован для получения сплавов.

П р и м е р 2. Шихта и режимы аналогичны примеру 1. Оксиды Nd2O3спекались с Fe2O3 и Н3ВO3 раздельно для получения NdFeO3 и NdВO3. Двойные оксиды смешивали с углеродом и брикетировали. Далее составляли шихту, в которой брикеты смешивали с железным порошком с содержанием кислорода 0,01 мас.%. Устойчиво получались слитки из двух половин, при этом состав одной из составляющих, мас.%: Nd до 60; В от 0,5 до 2; С 0,5-1, причем большинство углерода в обоих составляющих - в виде свободного. Содержание углерода в слитках повышенное, в связи с чем максимальные магнитные свойства не могут быть получены для данного типа сплавов.

П р и м е р 3. Шихта, режимы и способ закладки шихтовых материалов аналогичны примеру 2, однако вместо железного порошка с содержанием кислорода 0,01 мас.% использовали окатыши с содержанием кислорода 2 мас.%. Часть режимов проводили, закладывая в шихту ферротитан и феррованадий. Устойчиво получались слитки из двух-трех составляющих.

Составы составляющих:

Нелегированные слитки мас.%:

I Nd 0; B 2-3; С 0,5; Fe - остальное

II Nd 25-30; В 0,5-1; С 0,2; Fe - остальное

III Nd 90-95; Fe 2-3; В 0,2; С 0,1.

Слитки, легированные ферротитаном и феррованадием, не отличались друг от друга и разделялись на две составляющие.

I Nd 0; В 1-3; С 0,5; Fe + ТI(V) - остальное

II Nd 60-80; В 0,5; С 0,1; Fe + ТI(V) - остальное

Комбинируя составляющие при последующих пределах, можно получить любой состав сплава, в том числе и с максимальными магнитными свойствами.

П р и м е р 4. Шихта, режимы и способы закладки шихты аналогичны примеру 3, однако вместо окатышей с содержанием кислорода 2 мас.% использовали окатыши с содержанием кислорода 3 мас.%. Получался слиток следующего состава, мас. % Nd 10-15; В 0,5-1; С 1-2; Fe - остальное. Повышение содержания кислорода в железных окатышах привело к значительному снижению содержания восстановленного Nd в слитке.

Таким образом, использование предлагаемого способа получения сплава для изготовления постоянных магнитов позволяет получить в ходе устойчивого процесса восстановления высокое содержание Nd в слитке и, следовательно, сплав с высокими магнитными свойствами. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий совместное карботермическое восстановление шихты, содержащей смесь оксидов редкоземельных металлов, переходных металлов и элементов внедрения, отличающийся тем, что в качестве исходных компонентов в шихте используют двойные оксиды Nd FeO3 и Nd BO3, окатыши железа с содержанием кислорода 1,5 - 2,5 мас. % и ферросплавы, причем двойные оксиды и углерод предварительно брикетируют.