D0I:10.13374/1.issm100103.2008.12.024 第30卷第12期 北京科技大学学报 Vol.30 No.12 2008年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2008 采用石蜡基粘结剂体系制备注射成形Sm2Co17永磁体 田建军左志军潘德安张深根曲选辉 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要选择石蜡基热塑性粘结剂，采用粉末注射成形(PIM)工艺制备烧结Sm2Co1n永磁体.粘结剂由PW、HEPE、LEPE、PP 和SA组成，通过分析喂料流变性能和磁体残碳含量，确定合适的组元配比（质量比）为PW:LEPE:PP:SA=7:1:1:1.在氢气 和氢气混合气氛下热脱脂，永磁体的碳、氧含量较低.最终得到永磁体的磁性能为：剩磁B=0.51T,内禀矫顾力Hg=168 kAm,最大磁能积BHmm=21.3kJm3.与传统方法制备的永磁体相比，PIM永磁体退磁曲线的方形度较差，磁性较低. 造成磁体性能较差的原因是残碳的质量分数较高（≥0.33%），较高的碳含量导致磁体中出现高熔点的非磁性相ZC,使Zr的 有效含量降低，片状相和1：5相体积分数减少，胞状显微组织和微观结构被破坏，磁性能下降.因此，采用PIM工艺制备高性 能烧结钐钴永磁体，其关键是降低磁体中的残余碳含量， 关键词Sm2Co17永磁体：粉末注射成形；粘结剂：石蜡：碳含量 分类号TM273 Sm2Coi7 permanent magnets prepared by PIM with PW-based binder TIAN Jianjun,ZUO Zhijun.PAN De'an,ZHA NG Shengen:QU Xuanhui School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China ABSTRACT Powder injection molding (PIM)was used to prepare sintered Sm2Co17 magnets with paraffin wax(PW)based binder. which consists of 70%PW.10%LEPE.10%PP.and 10%SA (mass fraction).The binder is removed by thermal debinding in the mixing atmosphere of argon and hydrogen.The magnetic properties of the sintered PIM magnets are remanence B.=0.51T,in- trinsic coercivity H168kAmand maximum energy productBH=21.3km.Compared with commercial magnets,the magnetic properties are poor because the PIM magnets have high carbon mass fraction (0.33%).Carbon consumes the effective con- tent of Zr and forms high melting point nonmagnetic phase(ZrC).which results in the decrease in volume content of lamella phase and 1:5 phase.Deterioration of the cellular structure and SEM structure leads to the decrease in magnetic properties of the PIM mag" nets.It is concluded that residual carbon in the magnets should be removed when the sintered magnets is prepared by PI M. KEY WORDS Sm2Conz permanent magnets:powder injection molding:binder:paraffin wax:carbon content 2:17型钐钴永磁体(Sm2Co17)是一种磁性能优 是从塑料工业引入粉末冶金中的一种新型的近净形 异的永磁材料，由于其较好的稳定性、耐腐蚀等性 成形技术，可以制备形状复杂和小型精密的零 能，在国民经济和军事国防中起着非常重要的作 件].此外，注射成形时粉末处于流态，利于磁场 用】.，Sm2Co17永磁体的饱和磁化强度和居里温 取向，从而可以制备复杂特殊取向的永磁体。目前， 度较高，是最具潜力的高温永磁体，也是目前国内外 采用PIM制备烧结的Sm2Co17永磁体的研究较少， 研究的热点3.但是，Sm2Co17永磁材料的脆性很 国内外还没有详细报道和研究进展，PIM制备烧结 高，不易于加工，成本很高，传统的制备工艺很难克 永磁体的核心部分是粘结剂的选择，它直接影响到 服这些缺点，而粉末注射成形技术(powder injection 整个工艺过程和产品的性能，石蜡基粘结剂体系具 molding,PIM)能很好地解决这方面的问题，PIM 有很好的流动性和生坯保形性，是当前注射成形中 收稿日期：2007-11-30修回日期：2008-09-02 基金项目：北京市自然科学基金资助项目(N。,2073026) 作者简介：田建军(l977一），男，讲师，博士，Emal:tianjianjun@mater-ustb-edu-en
采用石蜡基粘结剂体系制备注射成形 Sm2Co17永磁体 田建军 左志军 潘德安 张深根 曲选辉 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 摘 要 选择石蜡基热塑性粘结剂采用粉末注射成形（PIM）工艺制备烧结 Sm2Co17永磁体．粘结剂由 PW、HEPE、LEPE、PP 和 SA 组成通过分析喂料流变性能和磁体残碳含量确定合适的组元配比（质量比）为 PW∶LEPE∶PP∶SA＝7∶1∶1∶1．在氩气 和氢气混合气氛下热脱脂永磁体的碳、氧含量较低．最终得到永磁体的磁性能为：剩磁 Br＝0∙51T内禀矫顽力 Hcj＝168 kA·m －1最大磁能积 BHmax＝21∙3kJ·m －3．与传统方法制备的永磁体相比PIM 永磁体退磁曲线的方形度较差磁性较低． 造成磁体性能较差的原因是残碳的质量分数较高（≥0∙33％）较高的碳含量导致磁体中出现高熔点的非磁性相 ZrC使 Zr 的 有效含量降低片状相和1∶5相体积分数减少胞状显微组织和微观结构被破坏磁性能下降．因此采用 PIM 工艺制备高性 能烧结钐钴永磁体其关键是降低磁体中的残余碳含量． 关键词 Sm2Co17永磁体；粉末注射成形；粘结剂；石蜡；碳含量 分类号 T M273 Sm2Co17 permanent magnets prepared by PIM with PW-based binder TIA N JianjunZUO ZhijunPA N DeʾanZHA NG ShengenQU Xuanhui School of Materials Science and EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT Powder injection molding （PIM） was used to prepare sintered Sm2Co17magnets with paraffin wax （PW） based binder which consists of 70％ PW10％ LEPE10％ PPand10％ SA （mass fraction）．T he binder is removed by thermal debinding in the mixing atmosphere of argon and hydrogen．T he magnetic properties of the sintered PIM magnets are remanence Br＝0∙51Tintrinsic coercivity Hcj＝168kA·m －1and maximum energy product BHmax＝21∙3kJ·m －3．Compared with commercial magnetsthe magnetic properties are poor because the PIM magnets have high carbon mass fraction （0∙33％）．Carbon consumes the effective content of Zr and forms high melting-point nonmagnetic phase （ZrC）which results in the decrease in volume content of lamella phase and1∶5phase．Deterioration of the cellular structure and SEM structure leads to the decrease in magnetic properties of the PIM magnets．It is concluded that residual carbon in the magnets should be removed when the sintered magnets is prepared by PIM． KEY WORDS Sm2Co17permanent magnets；powder injection molding；binder；paraffin wax；carbon content 收稿日期：2007-11-30 修回日期：2008-09-02 基金项目：北京市自然科学基金资助项目（No．2073026） 作者简介：田建军（1977－）男讲师博士E-mail：tianjianjun＠mater．ustb．edu．cn 2∶17型钐钴永磁体（Sm2Co17）是一种磁性能优 异的永磁材料由于其较好的稳定性、耐腐蚀等性 能在国民经济和军事国防中起着非常重要的作 用［ ［1－2］．Sm2Co17永磁体的饱和磁化强度和居里温 度较高是最具潜力的高温永磁体也是目前国内外 研究的热点［3－4］．但是Sm2Co17永磁材料的脆性很 高不易于加工成本很高传统的制备工艺很难克 服这些缺点而粉末注射成形技术（powder injection moldingPIM）能很好地解决这方面的问题．PIM 是从塑料工业引入粉末冶金中的一种新型的近净形 成形技术可以制备形状复杂和小型精密的零 件［5－6］．此外注射成形时粉末处于流态利于磁场 取向从而可以制备复杂特殊取向的永磁体．目前 采用 PIM 制备烧结的 Sm2Co17永磁体的研究较少 国内外还没有详细报道和研究进展．PIM 制备烧结 永磁体的核心部分是粘结剂的选择它直接影响到 整个工艺过程和产品的性能．石蜡基粘结剂体系具 有很好的流动性和生坯保形性是当前注射成形中 第30卷 第12期 2008年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．12 Dec．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．12．024
第12期 田建军等：采用石蜡基粘结剂体系制备注射成形S2Co17永磁体 ,1375. 应用最为广泛的一种体系，采用这种体系制备烧结 别配置成1#、2#和3#喂料，在170℃测试剪切速率 永磁体对于实际生产具有重要的意义， 与喂料黏度的关系，如图1所示，结果显示，随着剪 1实验 切速率增加，喂料黏度明显下降，呈现假塑性流动行 为，通过计算，1、2+和3*喂料的n值分别为 采用名义成分为Sm(CobalFeo.17Cu0.08Zr0.03)7.5 0.29、0.35和0.36.因此，1喂料应变敏感因子最 合金粉末，其平均粒度为3~6m,粘结剂是由石蜡 小，2*和3*相差不大.从流变性能上，1*最好，2# (PW)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯 和3#相近， (LDPE)、聚丙烯(PP)和硬脂酸(SA)等组成，粘结剂 48 的组成如表1所示 1 4.6 2 3 表1石蜡基热塑性粘结剂的组成（质量分数） Table 1 Composition of PW-based binders % 74.4 样品编号 PW HDPE LDPE PP SA 1÷ 70 20 10 2* 4.0 70 20 10 3# 70 10 10 10 3. 0.8 1.21.62.02.42.832 lg(r/s) 将合金粉末分别与不同粘结剂在130~150℃ 下进行混炼，得到成分均匀的喂料，粉末的装载量为 图1剪切速率对喂料黏度的影响 60%(体积分数)：然后在径轴两用磁场注射成形机 Fig.1 Effect of shear rate on viscosity 上注射成生坯；将生坯经过溶剂脱脂后，在氩、氢混 选择粘结剂体系不仅要考察喂料的流变性能， 合气氛下进行热脱脂；最后把脱脂坯进行烧结和热 还要分析对最终烧结体碳含量的影响，图2列出了 处理得到烧结永磁体 三种喂料制备的烧结永磁体的碳含量，结果显示， 喂料的黏度在XLY一Ⅱ型毛细流变仪上进行测 3*喂料的残余碳含量最低(0.33%，质量分数)，1÷ 量，毛细管直径为1.27mm,长度为76.2mm;磁体 喂料最高(0.78%)，因此，虽然1#喂料的流变性能 碳含量采用化学分析法测定；烧结磁体的密度采用 最好，但是残余碳含量很高，不适于PIM稀土烧结 排水法测量，测试设备是精度为0.1mg的光电分析 永磁体；3#喂料的碳含量较低，流变性能与2#喂料 天平；磁体磁性能采用NIM一200C型磁滞回线测量 相近，因此，选择3粘结剂用于PIM钐钴永磁体的 仪来进行测试；采用S360型扫描电镜(SEM)、Dmax 制备 RB型X射线衍射仪(XRD)和H8O0型透射电子 0.8 显微镜对磁体的微观组织和结构进行分析 0.7 23 实验结果 0.6 0.5 2.1粘结剂的性能 在注射过程中，喂料流变性的好坏直接影响到 03 模腔填充效果和生坯质量，喂料是由合金粉末与粘 0.2 1 2 结剂混炼而成，它在熔态下表现出复杂的假塑性流 喂料 变行为.黏度是评价喂料流变性能的重要指标，适 图2不同喂料制备永磁体的残余碳含量 宜的黏度可以避免注射时两相分离和喷射现象，黏 Fig.2 Residual carbon content in the magnets prepared by different 度不仅与温度、压力有关，也与剪切速率有关$]， binders 即： =ky-1 (1) 2.2永磁体的性能 采用3粘结剂制备PIM钐钴永磁体，在氩气 式中，I是黏度(Pas),Y是剪切速率(s),k是常 数，n是流动行为指数.n值表示黏度对剪切速率 和氢气混合气氛下热脱脂，通过烧结和时效处理，最 终永磁体的磁性能：剩磁B=0.51T,内禀矫顽力 的敏感程度，n<1.n值越小，黏度对剪切速率变化 越敏感，越利于注射成形.将1、2和3#粘结剂分 H=168kA·m-1,最大磁能积BHma=
应用最为广泛的一种体系采用这种体系制备烧结 永磁体对于实际生产具有重要的意义． 1 实验 采用名义成分为 Sm（CobalFe0∙17Cu0∙08Zr0∙03）7∙5 合金粉末其平均粒度为3～6μm．粘结剂是由石蜡 （PW）、高 密 度 聚 乙 烯 （ HDPE）、低 密 度 聚 乙 烯 （LDPE）、聚丙烯（PP）和硬脂酸（SA）等组成粘结剂 的组成如表1所示． 表1 石蜡基热塑性粘结剂的组成（质量分数） Table1 Composition of PW-based binders ％ 样品编号 PW HDPE LDPE PP SA 1＃ 70 20 － － 10 2＃ 70 － 20 － 10 3＃ 70 － 10 10 10 将合金粉末分别与不同粘结剂在130～150℃ 下进行混炼得到成分均匀的喂料粉末的装载量为 60％（体积分数）；然后在径轴两用磁场注射成形机 上注射成生坯；将生坯经过溶剂脱脂后在氩、氢混 合气氛下进行热脱脂；最后把脱脂坯进行烧结和热 处理得到烧结永磁体． 喂料的黏度在 XLY－Ⅱ型毛细流变仪上进行测 量毛细管直径为1∙27mm长度为76∙2mm；磁体 碳含量采用化学分析法测定；烧结磁体的密度采用 排水法测量测试设备是精度为0∙1mg 的光电分析 天平；磁体磁性能采用 NIM－200C 型磁滞回线测量 仪来进行测试；采用 S360型扫描电镜（SEM）、Dmax －RB 型 X 射线衍射仪（XRD）和 H－800型透射电子 显微镜对磁体的微观组织和结构进行分析． 2 实验结果 2∙1 粘结剂的性能 在注射过程中喂料流变性的好坏直接影响到 模腔填充效果和生坯质量．喂料是由合金粉末与粘 结剂混炼而成它在熔态下表现出复杂的假塑性流 变行为．黏度是评价喂料流变性能的重要指标适 宜的黏度可以避免注射时两相分离和喷射现象．黏 度不仅与温度、压力有关也与剪切速率有关［7－8］ 即： η＝kγn－1 （1） 式中η是黏度（Pa·s）γ是剪切速率（s －1）k 是常 数n 是流动行为指数．n 值表示黏度对剪切速率 的敏感程度n＜1．n 值越小黏度对剪切速率变化 越敏感越利于注射成形．将1＃、2＃和3＃粘结剂分 别配置成1＃、2＃和3＃喂料在170℃测试剪切速率 与喂料黏度的关系如图1所示．结果显示随着剪 切速率增加喂料黏度明显下降呈现假塑性流动行 为．通过计算1＃、2＃ 和3＃ 喂料的 n 值分别为 0∙29、0∙35和0∙36．因此1＃喂料应变敏感因子最 小2＃和3＃相差不大．从流变性能上1＃最好2＃ 和3＃相近． 图1 剪切速率对喂料黏度的影响 Fig．1 Effect of shear rate on viscosity 选择粘结剂体系不仅要考察喂料的流变性能 还要分析对最终烧结体碳含量的影响．图2列出了 三种喂料制备的烧结永磁体的碳含量．结果显示 3＃喂料的残余碳含量最低（0∙33％质量分数）1＃ 喂料最高（0∙78％）．因此虽然1＃喂料的流变性能 最好但是残余碳含量很高不适于 PIM 稀土烧结 永磁体；3＃喂料的碳含量较低流变性能与2＃喂料 相近．因此选择3＃粘结剂用于PIM 钐钴永磁体的 制备． 图2 不同喂料制备永磁体的残余碳含量 Fig．2 Residual carbon content in the magnets prepared by different binders 2∙2 永磁体的性能 采用3＃粘结剂制备 PIM 钐钴永磁体在氩气 和氢气混合气氛下热脱脂通过烧结和时效处理最 终永磁体的磁性能：剩磁 Br＝0∙51T内禀矫顽力 Hcj ＝ 168 kA ·m －1最 大 磁 能 积 BHmax ＝ 第12期 田建军等： 采用石蜡基粘结剂体系制备注射成形 Sm2Co17永磁体 ·1375·
.1376 北京科技大学学报 第30卷 21.3kJm-3;永磁体中碳质量分数为0.33%，氧为 低了Zr的有效含量，磁体中的Zr在永磁体中促进 0.41%,密度为8.21gcm3.图3是PIM永磁体 片状相的生成，这种片状相加速Cu元素的扩散，提 的退磁曲线.结果显示曲线的方形度较差，与传统 高1：5相的析出量，从而得到1：5相包围2：17相的 工艺制备的磁体相比，磁性能很低，其原因将在下面 典型胞状显微组织结构，磁体中Zx含量减少，片状 进行论述 相和1：5相降低，当永磁体中没有完整的胞状显微 0.6 组织时，永磁体的磁性能消失 0.5 2000 (a) 0.4 0.3 1500 ·2:17相 口1：5相 02 1000 0.1 980160140120100806040200 H/(kA-m) 图3永磁体的退磁曲线 30 40 50 80 20() Fig.3 Demagnetization curves of the magnets by PIM (b) ·2:17相 3讨论 o1:5相 x ZrC 对PIM烧结Sm2Co17永磁体和传统工艺永磁体 进行XRD分析，如图4所示，结果表明，传统工艺 制备的永磁体主要由2：17型相和1：5型相组成；而 PIM永磁体中除了这两种磁性相外，还存在大量 ZC相的衍射峰，说明PIM永磁体中的残余碳与合 20 30405060 7080 金中的Zr发生反应，形成非磁性相ZC.笔者已经 20() 研究了碳在钐钴永磁体中的作用行为)，结果表 图4绕结SmCo永磁体的XRD图谱，(a)传统工艺永磁体； 明：随着碳含量增加，永磁体的磁性能明显下降，当 (b)PIM永磁体 碳质量分数达到0.4%时，磁性能基本消失；只有碳 Fig.4 Typical X-ray patterns of the magnets:(a)magnet by tradi- 控制在0.1%以下，永磁体才能显示良好的磁性能 tional PM process:(b)PIM magnet PIM工艺制备的永磁体中碳质量分数为0.33%，大 大超过了0.1%.碳在Sm2Co17永磁体中与Zr发生 图5是传统工艺永磁体和PIM永磁体的TEM 反应形成ZC,一方面形成了非磁性相，另一方面降 结构照片.结果显示：传统工艺永磁体具有完整的 (a) (b) 2:17相 100 nm 100nm 图5永磁体的TEM结构照片，(a)传统工艺永磁体；(b)PIM永磁体 Fig.5 TEM microstructures of the magnets:(a)magnet by traditional PM process:(b)PIM magnet
21∙3kJ·m －3 ；永磁体中碳质量分数为0∙33％氧为 0∙41％密度为8∙21g·cm －3．图3是 PIM 永磁体 的退磁曲线．结果显示曲线的方形度较差与传统 工艺制备的磁体相比磁性能很低其原因将在下面 进行论述． 图3 永磁体的退磁曲线 Fig．3 Demagnetization curves of the magnets by PIM 图5 永磁体的 TEM 结构照片．（a） 传统工艺永磁体；（b） PIM 永磁体 Fig．5 TEM microstructures of the magnets：（a） magnet by traditional PM process；（b） PIM magnet 3 讨论 对PIM 烧结Sm2Co17永磁体和传统工艺永磁体 进行 XRD 分析如图4所示．结果表明传统工艺 制备的永磁体主要由2∶17型相和1∶5型相组成；而 PIM 永磁体中除了这两种磁性相外还存在大量 ZrC 相的衍射峰．说明 PIM 永磁体中的残余碳与合 金中的 Zr 发生反应形成非磁性相 ZrC．笔者已经 研究了碳在钐钴永磁体中的作用行为［9］结果表 明：随着碳含量增加永磁体的磁性能明显下降当 碳质量分数达到0∙4％时磁性能基本消失；只有碳 控制在0∙1％以下永磁体才能显示良好的磁性能． PIM 工艺制备的永磁体中碳质量分数为0∙33％大 大超过了0∙1％．碳在 Sm2Co17永磁体中与 Zr 发生 反应形成 ZrC一方面形成了非磁性相另一方面降 低了 Zr 的有效含量．磁体中的 Zr 在永磁体中促进 片状相的生成这种片状相加速 Cu 元素的扩散提 高1∶5相的析出量从而得到1∶5相包围2∶17相的 典型胞状显微组织结构．磁体中 Zr 含量减少片状 相和1∶5相降低当永磁体中没有完整的胞状显微 组织时永磁体的磁性能消失． 图4 烧结 Sm2Co17永磁体的 XRD 图谱．（a） 传统工艺永磁体； （b） PIM 永磁体 Fig．4 Typical X-ray patterns of the magnets：（a） magnet by traditional PM process；（b） PIM magnet 图5是传统工艺永磁体和 PIM 永磁体的 TEM 结构照片．结果显示：传统工艺永磁体具有完整的 ·1376· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷
第12期 田建军等：采用石蜡基粘结剂体系制备注射成形S2Co17永磁体 .1377. 胞状显微组织，胞内是2：17相，它是磁体高饱和磁 dependence of coercivity in rare earth cobalt magnets.J Magn 化强度的来源，胞壁是1：5相，它通过钉扎磁畴获得 Magn Mater,2002,242/245:1335 高的内禀矫顽力103]；而PIM永磁体没有完整的 [5]Tian JJ.TaoS W.Zhang S G,et al.Study on solvent binding of injection molding parts of Sm(Co.Cu.Fe,Zr):permanent mag- 胞状显微组织，造成磁性能偏低， nets.Powder Metall Ind,2006,16(2):9 4结论 (田建军，陶斯武，张深根，等.Sm(Co,Cu,Fe,Zr):永磁体注 射成形坯溶剂脱脂工艺的研究.粉末治金工业，2006,16(2)： 采用石蜡基热塑性粘结剂体系制备PIM烧结 马 [6]Qu X H.Yan HS.Huang B Y.Development of binders for met- Sm2Co17永磁体.根据喂料的流变性能和对磁体碳 al powder injection molding.Powder Metall Technol,1997.15 含量的影响，粘结剂组成（质量比）为PW:LDPE: (1):61 PPSA=7:1:1:1.在氩气和氢气混合气氛下进行 (曲选辉，颜寒松，黄伯云，金属粉末注射成形粘结剂的发展 热脱脂，经烧结、热处理得到永磁体，其磁性能为 粉末治金技术，1997,15(1)：61) B.=0.51T,H=168kA·m-1,BHmx= [7]Renk R S.Polymer Rheology.Translated by Song J Q.Beijing: 21.3kJm-3.与传统工艺制备的磁体相比，PIM磁 Defense Industry Press.1983 (伦克RS·聚合物流变学.宋家琪，译，北京：国防工业出版 体退磁曲线的方形度较差，磁性很低，原因是PIM 社，1983) 永磁体碳含量很高(0.33%，质量分数)·较高的碳 [8]Yu T Y.High Polymer Viscoelastic.Shanghai:Shanghai Scien- 含量导致磁体中出现高熔点的非磁性相ZC,造成 tific &Technical Publishers.1986 Zr的有效含量降低，片状相和1：5相体积含量减 (于同隐.高聚合物的粘弹性·上海：上海科学技术出版社， 1986) 少，胞状显微组织和微观结构被破坏，磁性能下降， [9]Tian JJ,Zhang S G.Qu X H,et al.Behavior of residual carbon 采用石蜡基热塑性粘结剂体系很难将磁体的碳含量 in Sm(Co.Fe,Cu,Zr)z permanent magnets.J Alloy Compd, 降至0.1%以下，必须开发新型低碳的粘结剂体系， 2007,440,89 [10]Liu J F,Zhang Y,Dimitrov D.et al.Microstructure and high 参考文献 temperature magnetic properties of Sm (Co.Cu.Fe.Zr):( 6.7-9.1)permanent magnets.JAppl Phys.1999.85(5): [1]Tang W,Zhang Y,Hadjipanayis GC.et al.Microstructure and 2800 magnetic properties of Sm Cow Fe,Cuo.128Zro.02)7.0-J Magn [11]Liu S,Potts G,Doyle G,et al.Effect of value on high tem- Magn Mater.2000,221:268 perature performance of Sm(Co.Fe.Cu.Zr):with :=7.14- [2]Tian J.Qu X.Zhang S.et al.Magnetic properties and mi- 8.10.IEEE Trans Magn,2000,36(5):3297 crostructure of radially oriented Sm(Co.Fe,Cu,Zr):ring mag [12]Zhang Y,Corte-Real M.Hadjipanayis G C.et al.Magnetic nets.Mater Lett.2007,61:5271 hardening studies in sintered Sm(Co,Cu,.Fe.Zr):2:17 high [3]Walmer M S,Chen C H.A new class of Sm-TM magnets for op- temperature magnets-JAppl Phys.2000.87(9):6722 erating temperatures up to 550 degrees celsius.IEEE Trans [13]Schobinger D.Gutfleisch O.Hinz D.et al.High temperature Magm,2000,36(5):3376 magnetic properties of 2:17 Sm-Co magnets.J MagnMagn [4]Tang W.Zhang Y.Gabay A M,et al.Anomalous temperature Mater,2002,242/245:1347
胞状显微组织胞内是2∶17相它是磁体高饱和磁 化强度的来源胞壁是1∶5相它通过钉扎磁畴获得 高的内禀矫顽力［10－13］；而 PIM 永磁体没有完整的 胞状显微组织造成磁性能偏低． 4 结论 采用石蜡基热塑性粘结剂体系制备 PIM 烧结 Sm2Co17永磁体．根据喂料的流变性能和对磁体碳 含量的影响粘结剂组成（质量比）为PW∶LDPE∶ PP∶SA＝7∶1∶1∶1．在氩气和氢气混合气氛下进行 热脱脂经烧结、热处理得到永磁体其磁性能为 Br＝ 0∙51T Hcj ＝ 168 kA · m －1 BHmax＝ 21∙3kJ·m －3．与传统工艺制备的磁体相比PIM 磁 体退磁曲线的方形度较差磁性很低原因是 PIM 永磁体碳含量很高（0∙33％质量分数）．较高的碳 含量导致磁体中出现高熔点的非磁性相 ZrC造成 Zr 的有效含量降低片状相和1∶5相体积含量减 少胞状显微组织和微观结构被破坏磁性能下降． 采用石蜡基热塑性粘结剂体系很难将磁体的碳含量 降至0∙1％以下必须开发新型低碳的粘结剂体系． 参 考 文 献 ［1］ Tang WZhang YHadjipanayis G Cet al．Microstructure and magnetic properties of Sm （Cobal Fe xCu0∙128Zr0∙02）7∙0． J Magn Magn Mater2000221：268 ［2］ Tian JQu XZhang Set al．Magnetic properties and microstructure of radially oriented Sm （CoFeCuZr） z ring magnets．Mater Lett200761：5271 ［3］ Walmer M SChen C H．A new class of Sm-T M magnets for operating temperatures up to 550 degrees celsius． IEEE T rans Magn200036（5）：3376 ［4］ Tang WZhang YGabay A Met al．Anomalous temperature dependence of coercivity in rare earth cobalt magnets．J Magn Magn Mater2002242／245：1335 ［5］ Tian J JTao S WZhang S Get al．Study on solvent binding of injection molding parts of Sm （CoCuFeZr） z permanent magnets．Pow der Metall Ind200616（2）：9 （田建军陶斯武张深根等．Sm（CoCuFeZr） z 永磁体注 射成形坯溶剂脱脂工艺的研究．粉末冶金工业200616（2）： 9） ［6］ Qu X HYan H SHuang B Y．Development of binders for metal powder injection molding．Pow der Metall Technol199715 （1）：61 （曲选辉颜寒松黄伯云．金属粉末注射成形粘结剂的发展． 粉末冶金技术199715（1）：61） ［7］ Renk R S．Polymer Rheology．Translated by Song J Q．Beijing： Defense Industry Press1983 （伦克 R S．聚合物流变学．宋家琪译．北京：国防工业出版 社1983） ［8］ Yu T Y．High Polymer V iscoelastic．Shanghai：Shanghai Scientific ＆ Technical Publishers1986 （于同隐．高聚合物的粘弹性．上海：上海科学技术出版社 1986） ［9］ Tian J JZhang S GQu X Het al．Behavior of residual carbon in Sm （CoFeCuZr）z permanent magnets．J Alloy Compd 2007440：89 ［10］ Liu J FZhang YDimitrov Det al．Microstructure and high temperature magnetic properties of Sm （CoCuFeZr） z （ z ＝ 6∙7－9∙1） permanent magnets．J Appl Phys199985（5）： 2800 ［11］ Liu SPotts GDoyle Get al．Effect of z value on high temperature performance of Sm（CoFeCuZr） z with z ＝7∙14－ 8∙10．IEEE T rans Magn200036（5）：3297 ［12］ Zhang YCorte-Real MHadjipanayis G Cet al．Magnetic hardening studies in sintered Sm （CoCu xFeZr） z 2∶17 high temperature magnets．J Appl Phys200087（9）：6722 ［13］ Schobinger DGutfleisch OHinz Det al．High temperature magnetic properties of 2∶17 Sm-Co magnets． J Magn Magn Mater2002242／245：1347 第12期 田建军等： 采用石蜡基粘结剂体系制备注射成形 Sm2Co17永磁体 ·1377·