PtCo23.2永磁合金加工開裂原因分析

毛明 黃菲

摘 ?要：鉑鈷合金是一種性能優良的永磁材料，文章介紹了鉑鈷永磁合金加工過程中開裂原因及影響因素，總結了加工過程中應注意的幾個問題，希望能夠為鉑鈷合金的生產加工提供一些借鑒，僅供參考。

關鍵詞：鉑鈷;永磁合金;矯頑力;磁能積;柱狀晶

前言

鉑鈷合金是優良的永磁材料，具有較高的矯頑力和磁能積，磁穩定性好，耐腐蝕，可在酸、堿、鹽介質下工作，由于其價格昂貴，因此主要用于其它永磁材料無法工作的惡劣、特殊環境之中，如航空、航海、航天等領域。雖然鉑鈷永磁合金是高性能永磁合金中唯一可以承受冷、熱加工的合金，也能加工成板、棒、絲、管等，但在加工過程中極易發生開裂，影響成品率和產品質量。鉑鈷永磁合金的加工開裂也是長期困擾生產加工的問題。文章就造成鉑鈷永磁合金加工過程中容易開裂的幾個因素加以探討和分析，以指導今后的工作。

1 加工開裂的幾個影響因素

1.1 鑄錠中的氣孔

鑄錠中的氣孔是加工開裂的原因之一。鉑鈷合金的熔煉在高頻爐，氬氣保護或中頻感應爐中進行。合金中的鈷十分容易吸氣以及鑄模壁吸附的氣體等。在合金澆鑄后，這些氣體來不及排出，大多在鑄錠內及組織中形成氣孔。如圖1、圖2。

由于鉑鈷合金相對來說還是價格高、用量少。因此，每爐熔煉少則幾百克，多也不過是2～3公斤。因此合金鑄錠小，凝結快，鑄錠內極易出現氣孔。實踐經驗告訴我們，高頻爐熔煉所得鑄錠比中頻爐真空熔煉的鑄錠氣孔多，加工時更容易發生開裂現象。

1.2 合金中的雜質

合金原料鉑、鈷純度雖然都是99.9%，但還是存在其它雜質，再加上使用一些回爐料，往往在晶內、晶界上分布著很多雜質，它們也是合金加工過程中的開裂原因之一。如圖3。

1.3 柱狀晶

因鉑鈷合金的結晶范圍狹窄，所以容易形成柱狀晶組織（如圖4-圖5），柱狀晶的生長方向為徑向，因鑄錠小，極易形成貫穿柱狀晶，柱狀晶晶粒間結合力較弱且往往散布著氧化膜及其他非金屬雜質，而在加工時，便容易引起晶界斷裂。如圖4、圖5、圖6所示。

2 防止加工開裂加工工藝中應注意的幾個問題

2.1 提高鑄錠質量，盡量減少鑄錠中的氣孔

為減少鑄錠中的氣孔，最有效的辦法是真空熔煉，鑄模采用水冷底墊，形成鑄模的冷卻梯度，以便形成鑄錠的集中縮孔，有利于氣體的排出。用高頻爐熔煉澆鑄前要有意識排出融池內的氣體。

2.2 減少合金中的雜質

原料鈷使用前要在氫氣中做還原處理，除去氧化物。使用回爐料要先洗凈油污，然后做氫還原處理，除去雜質及氧化物。這是使用回爐料時防止加工開裂的關鍵工藝。實踐證明是非常重要的、必不可少的工藝。

2.3 加工工藝

因大多數鉑鈷合金鑄錠都不大，多半都有貫穿柱狀晶形成，因此在條件許可時盡量采用熱加工，可以減少開裂。冷加工時，盡可能使金屬變形方向與柱狀晶方向相同，可以減少開裂。道次加工率在10%以內，總加工率可達50%。加工初期的大加工率也是造成開裂的主要原因。另外，因為鑄錠柱狀晶發達，鑄錠表面僅有一層很薄的細晶組織，這層細晶組織對防止加工開裂有很好的作用。因此，對容易發生加工開裂的產品，可先對鑄錠不做扒皮處理，在鍛造、軋制、旋鍛之后再做扒皮處理。這也是防止加工開裂很有效的手段之一。

3 結束語

減少鑄錠內的氣孔、防止雜質進入合金、量選用熱加工、先加工后把皮是防止鉑鈷合金加工開裂、提高成品率和產品質量的有效措施。