專利名稱：一種富稀土納米晶雙相復(fù)合磁粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種富稀土納米晶雙相復(fù)合磁粉的制備 方法。
背景技術(shù)：
納米晶雙相復(fù)合永磁材料是一種新型的稀土永磁材料，由硬磁相和軟磁相組成， 硬磁相提供高矯頑力，軟磁相提供高飽和磁化強(qiáng)度，當(dāng)二者顆粒尺寸小到幾個至幾十個納 米時(shí)，復(fù)合材料有明顯的剩磁增強(qiáng)現(xiàn)象，并表現(xiàn)出單一硬磁相的磁化行為，從而提高磁能 積。以硬磁性主相Re2Fe14B、軟-硬磁性相復(fù)合為代表的納米晶復(fù)合材料的制備主 要有熔體快淬、機(jī)械合金化法、等離子燒結(jié)、熱壓/熱流變工藝等。其中，采用熱壓/熱流 變工藝制備的雙相復(fù)合納米晶磁體為各向異性，其磁能積(BH)max最高達(dá)到55MG0e左右， 是目前最可能實(shí)現(xiàn)超高磁能積(>60MG0e)的有效途徑之一。相關(guān)文獻(xiàn)可參考申請?zhí)枮?200810124400. 8的中國發(fā)明專利申請《各向異性納米/非晶復(fù)相塊體永磁材料及其制備方 法》和申請?zhí)枮?00810060511. 7的中國發(fā)明專利申請《一種各向異性復(fù)相稀土永磁快淬帶 的制備方法》。但是，在納米復(fù)合Re2Fe14B/ ( α 或!^3B或 ^-Co)磁性粉末中，由于并不存在對 致密化至關(guān)重要的富稀土相，這就導(dǎo)致難以采用傳統(tǒng)的致密化技術(shù)(如燒結(jié)、熱壓、熱等靜 壓技術(shù))將這種成分的樣品制備成接近全密度的納米磁體。另外，在含富稀土的硬磁性主相ReJe14B上可以通過化學(xué)電鍍或表面納米包覆工 藝實(shí)現(xiàn)磁性顆粒上同時(shí)具有富稀土和軟磁相的目的。但是，實(shí)踐證明軟磁相的完全包覆性 加入將使富稀土相失去致密化作用，同時(shí)目前的工藝技術(shù)也難以使軟磁相均勻分布在硬磁 相晶界中，軟、硬磁相的耦合作用無法發(fā)揮到最好。除此之外，該方法一般只能制備得到納 米晶雙相復(fù)合磁粉，其磁能積較低(約13MG0e ISMGOe)，而且無法提供向高磁能積磁體轉(zhuǎn) 化的應(yīng)用途徑。包覆方面的文獻(xiàn)可以參考申請?zhí)枮?00610089122. 8的中國發(fā)明專利申請 ((Nd2Fe14B/ α -Fe雙相納米晶復(fù)合永磁相材料制備方法》。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀的不足，提供一種富稀土納米晶 雙相復(fù)合磁粉的制備方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)納米晶磁粉中硬磁相/軟磁相雙相復(fù)合，提高 磁粉的磁性能，同時(shí)能夠保持磁粉內(nèi)部富稀土的存在，在熱壓、熱流變等工藝中起致密化作用。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種富稀土納米晶雙相復(fù)合磁粉 的制備方法，采用PH值為2. 0 4. 5的弱酸性溶液對富稀土納米晶磁粉的主相Re2Fe14B進(jìn) 行稀土元素的去除，使磁粉表面析出軟磁相，得到硬磁相/軟磁相雙相復(fù)合的富稀土納米 晶磁粉；其中，Re為Nd和ft·中的一種或者兩者的合金。
本發(fā)明中所述的弱酸性溶液優(yōu)選為氯化銨溶液、氯化鐵溶液和硫酸鐵溶液中的一 種溶液，或者是含有碳酸根離子、亞硫酸根離子、偏鋁酸根和醋酸根的酸性溶液中的一種溶 液。本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式包括如下步驟步驟1、向盛有pH值為2. 0 4. 5的弱酸性溶液的反應(yīng)器皿中加入富稀土納米晶 磁粉，攪拌后放入超聲波發(fā)生器，超聲反應(yīng)10分鐘 15分鐘，然后取出反應(yīng)器置于平臺繼 續(xù)反應(yīng)15分鐘 50分鐘；步驟2、濾掉反應(yīng)器皿中經(jīng)步驟1反應(yīng)后的溶解物和溶劑，加入含有稀土萃取劑的 無水乙醇溶劑，用超聲清洗5分鐘 10分鐘；步驟3、對反應(yīng)后的溶解物和有機(jī)溶劑進(jìn)行過濾，然后加入無水乙醇，超聲清洗3 分鐘 5分鐘；步驟4、上述步驟3重復(fù)進(jìn)行2次 5次，然后將得到的磁粉放置在惰性氣體保護(hù) 箱中干燥，得到硬磁相/軟磁相雙相復(fù)合的富稀土納米晶磁粉。優(yōu)選地，采用本發(fā)明的制備方法得到的硬磁性/軟磁相雙相復(fù)合的富稀土納米晶 磁粉用高能球磨設(shè)備球磨3小時(shí) 5小時(shí)，改善軟磁相的分布，然后取出粉體置于真空退火 爐中，在高真空狀態(tài)下在670°C 720°C晶化處理7分鐘 15分鐘，達(dá)到硬磁相/軟磁相兩 相最大耦合作用，最終提高富稀土納米晶雙相復(fù)合磁粉的磁性能。優(yōu)選地，采用本發(fā)明的制備方法得到的硬磁相/軟磁相雙相復(fù)合的富稀土納米晶 磁粉通過熱壓成型使軟磁性顆粒成相，再經(jīng)過熱擠壓使硬磁相取向而獲得各向異性，從而 獲得高致密性、高磁能積的各向異性雙相復(fù)合納米晶磁體，其中，熱擠壓成型過程在惰性氣 體保護(hù)下進(jìn)行。在上述熱壓成型過程中，溫度控制在650°C 670°C，壓力為150MPa 200MPa，成 型密度為7. 55g/cm3 7. 62g/cm3,升溫時(shí)間為4分鐘 6分鐘，高溫保溫時(shí)間為1分鐘 2分鐘，熱壓成型過程中真空度不低于5X 10-2 ；熱擠壓成型過程中，熱擠出溫度控制在 800°C 900°C，壓力不超過IOOMPa 120MPa，升溫時(shí)間為4分鐘 6分鐘，高溫保溫時(shí)間 為2分鐘 3分鐘。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用pH值為2. 0 4. 5的弱酸性溶液對富稀土納米晶磁 粉主相Refe14B內(nèi)稀土元素進(jìn)行去除，使磁粉表面析出軟磁性顆粒，如α 顆?；?^e3B顆 粒，從而得到硬磁相/軟磁相雙相復(fù)合的Re2Fe14B/ α -Fe或者Re2Fe14B/Fe3B富稀土納米晶 磁粉。作為進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明通過高能球磨改善該軟磁相的分布，達(dá)到硬磁相/軟磁相的 兩相最大耦合作用，進(jìn)一步提高原磁粉的性能；或者通過熱壓成型使軟磁性顆粒成相，再經(jīng) 過熱擠壓使硬磁相取向，獲得高致密性、高磁能積、各向異性雙相復(fù)合富稀土納米晶磁體。 因此，本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)具有理想顯微結(jié)構(gòu)的富稀土納米晶雙相復(fù)合磁體的制備提供了一條新 的有效方法，并且該方法成本低，簡單易行，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是實(shí)施例1中雙相復(fù)合快淬磁粉的DSC圖；圖2是實(shí)施例2中雙相復(fù)合快淬磁粉表面SEM微觀形貌圖；圖3是實(shí)施例2中雙相復(fù)合球磨磁粉Henkel-plots曲線具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1 優(yōu)選牌號為MQU-F的商業(yè)快淬磁粉作為富稀土磁粉原料；在反應(yīng)器皿中配置pH值 為2. 1 2. 7的CH3COOH (冰醋酸)溶液10ml，靜置5分鐘后，加入3克MQU-F磁粉，攪拌后 放入超聲波發(fā)生器，超聲反應(yīng)15分鐘，然后將反應(yīng)器皿取出，放在平臺上繼續(xù)反應(yīng)15分鐘； 濾掉反應(yīng)器皿中的反應(yīng)后的溶解物和溶劑，加入含有稀土萃取劑P507的無水乙醇溶劑，用 超聲清洗3分鐘；過濾掉有機(jī)溶劑，加入無水乙醇，超聲清洗3分鐘，如此進(jìn)行3次，洗清反 應(yīng)物，然后將反應(yīng)后的MQU-F磁粉放置在隊(duì)保護(hù)箱中干燥，直至表面無雜物為止，即得到雙 相復(fù)合的富稀土磁粉。取少量上述干燥后的雙相復(fù)合的富稀土磁粉在高溫差熱式失重分析儀上進(jìn)行失 重分析，DSC測試結(jié)果見圖1。從圖1可見，析出軟磁相(α-Fe)的磁粉在770°C左右有明顯 的吸熱峰，這正是α -Fe在居里溫度附近的相轉(zhuǎn)變峰，與此相比，未做任何處理的MQU-F磁 粉則無此峰，這說明雙相復(fù)合的Re2i^14B/a -Fe富稀土磁粉制備成功。實(shí)施例2 優(yōu)選牌號為MQU-F的商業(yè)快淬磁粉作為富稀土磁粉原料；在反應(yīng)器皿中配置pH值 為2. 7 3. 5的NH4Cl溶液10ml，靜置5分鐘后，加入3克MQU-F磁粉，攪拌后放入超聲波 發(fā)生器，超聲反應(yīng)10分鐘，然后將反應(yīng)器皿取出，放在平臺上繼續(xù)反應(yīng)50分鐘；濾掉反應(yīng)器 皿中經(jīng)步驟1反應(yīng)后的溶解物和溶劑，在反應(yīng)器皿中加入含有稀土萃取劑P507的無水乙醇 溶劑，用超聲清洗3分鐘；過濾有機(jī)溶劑，加入無水乙醇，超聲清洗3分鐘，如此進(jìn)行3次，洗 清反應(yīng)物，然后將反應(yīng)后的MQU-F磁粉放置在N2保護(hù)箱中干燥，直至表面無雜物為止，即得 到雙相復(fù)合磁粉的富稀土磁粉。取少量上述雙相復(fù)合的富稀土磁粉在高溫差熱式失重分析儀上進(jìn)行失重分析， DSC測試結(jié)果與圖1類似，說明雙相復(fù)合的Re2Fe14B/ α -Fe富稀土磁粉制備成功。觀察上述雙相復(fù)合的富稀土磁粉表面的SEM微觀形貌圖，如圖2所示，磁粉表面可 見明顯的腐蝕溝。由XPS數(shù)據(jù)得到原料MQU-F磁粉表面與上述反應(yīng)后的雙相復(fù)合磁粉表面的NcUFe 元素相對含量如下表1所示
權(quán)利要求
1.一種富稀土納米晶雙相復(fù)合磁粉的制備方法，其特征是采用PH值為2. 0 4. 5的 弱酸性溶液對富稀土納米晶磁粉的主相Refe14B進(jìn)行稀土元素的去除，使磁粉表面析出軟 磁相，得到硬磁相/軟磁相雙相復(fù)合的富稀土納米晶磁粉；其中，Re為Nd和ft·中的一種或 者兩者的合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富稀土納米晶雙相復(fù)合磁粉的制備方法，其特征是包括如 下步驟步驟1、向盛有PH值為2. 0 4. 5的弱酸性溶液的反應(yīng)器皿中加入富稀土納米晶磁粉， 攪拌后放入超聲波發(fā)生器，超聲反應(yīng)10分鐘 15分鐘，然后取出反應(yīng)器置于平臺繼續(xù)反應(yīng) 15分鐘 50分鐘；步驟2、濾掉反應(yīng)器皿中經(jīng)步驟1反應(yīng)后的溶解物和溶劑，加入含有稀土萃取劑的無水 乙醇溶劑，用超聲清洗5分鐘 10分鐘；步驟3、對反應(yīng)后的溶解物和有機(jī)溶劑進(jìn)行過濾，然后加入無水乙醇，超聲清洗3分 鐘 5分鐘；步驟4、上述步驟3重復(fù)進(jìn)行2次 5次，然后將得到的磁粉放置在惰性氣體保護(hù)箱中 干燥，得到硬磁相/軟磁相雙相復(fù)合的富稀土納米晶磁粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的富稀土納米晶雙相復(fù)合磁粉的制備方法，其特征是所 述的弱酸性溶液為氯化銨溶液、氯化鐵溶液和硫酸鐵溶液中的一種溶液，或者是含有碳酸 根離子、亞硫酸根離子、偏鋁酸根和醋酸根的酸性溶液中的一種溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的富稀土納米晶雙相復(fù)合磁粉的制備方法，其特征是將 制備得到的硬磁性相/軟磁性相雙相復(fù)合的富稀土納米晶磁粉用高能球磨設(shè)備球磨3小 時(shí) 5小時(shí)，然后取出粉體置于真空退火爐中，在高真空狀態(tài)下在670°C 720°C晶化處理 7分鐘 15分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的富稀土納米晶雙相復(fù)合磁粉的制備方法，其特征是將 制備得到的硬磁性相/軟磁性相雙相復(fù)合的磁粉通過熱壓成型-熱擠壓成型制備富稀土納 米晶雙相復(fù)合永磁體，熱擠壓成型過程在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的富稀土納米晶雙相復(fù)合磁粉的制備方法，其特征是所述的 熱壓成型的溫度控制為650°C 670°C，壓力為150MPa 200MPa，成型密度為7. 55g/cm3 7. 62g/cm3，升溫時(shí)間為4分鐘 6分鐘，高溫保溫時(shí)間為1分鐘 2分鐘，熱壓成型過程中 真空度不低于5 X KT2Pa ；所述的熱擠壓成型中熱擠出溫度控制為800°C 900°C，壓力不超 過IOOMPa 120MPa，升溫時(shí)間為4分鐘 6分鐘，高溫保溫時(shí)間為2分鐘 3分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種富稀土納米晶雙相復(fù)合磁粉的制備方法，該方法采用pH值為2.0～4.5的弱酸性溶液對富稀土納米晶磁粉主相Re2Fe14B內(nèi)稀土元素進(jìn)行去除，使磁粉表面析出軟磁性顆粒，如α-Fe顆?；騀e3B顆粒，從而得到硬磁相/軟磁相雙相復(fù)合的富稀土納米晶磁粉。作為進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明通過高能球磨改善該軟磁相的分布，達(dá)到硬磁相/軟磁相的兩相最大耦合作用，進(jìn)一步提高原磁粉的性能；或者通過熱壓成型使軟磁性顆粒成相，再經(jīng)過熱擠壓使硬磁相取向，獲得高致密性、高磁能積、各向異性雙相復(fù)合富稀土納米晶磁體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明成本低，簡單易行，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，為實(shí)現(xiàn)具有理想顯微結(jié)構(gòu)的富稀土納米晶雙相復(fù)合磁體的制備提供了一條新的有效方法。
文檔編號B22F1/00GK102114537SQ201110060488
公開日2011年7月6日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者李 東, 杜娟, 聶軍武, 閆阿儒 申請人:中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所