本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及一種磁性復(fù)合材料及制備方法。
背景技術(shù)：
CN201610622952.6提供一種含鐠釤元素的磁性材料及其制備方法，所述含鐠釤元素的磁性材料由以下重量百分比的組分組成：釹25％、硼1％、鏑2％、鐠1％、釤5％、鋯2％、銅3％、余量為鐵。磁性材料的制備方法包括：配料；熔煉；氫碎；制粉；成型；燒結(jié)。
但是，這種材料的綜合性能并不高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有優(yōu)良磁性能的磁性復(fù)合材料；第二目的在于提供該磁性復(fù)合材料的制備方法。
一種磁性復(fù)合材料，由鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體燒結(jié)而成；鐵基磁粉末基體的組分及質(zhì)量百分比為：Nd 18-22％、Ce 8-12％、B 0.6-1.1％、Sn 0.5-0.9、Cu 0.2-0.9％、Si 0.3-0.8％、Ti 0.3-0.7％、Nb 0.1-0.4％、余量為Fe；SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體中SnO2與TiO2的重量比為1：0.9-1.3。
優(yōu)選地，所述鐵基磁粉末基體上還分布有重量百分數(shù)為0.05-0.3％的TiC微粒。
優(yōu)選地，TiC微粒平均直徑為0.2-0.5微米。
優(yōu)選地，鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的質(zhì)量比為100：0.1-0.4。
上述磁性復(fù)合材料的制備方法：按鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的質(zhì)量比配料后，混合均勻，得混合粉料；然后將混合粉料在磁場壓機中取向，應(yīng)用靜壓方式成型；將成型毛坯在氬氣保護下放入燒結(jié)爐進行燒結(jié)，先升溫至590-720℃，保溫3-4h，然后升溫至1090-1190℃燒結(jié)3-4h，冷卻后，進行二次回火處理，即分別在890-960℃和560-590℃熱處理回火1-2h；最后經(jīng)210-230℃時效處理即得。
優(yōu)選地，鐵基磁粉末的制備方法為：先將原料放入電弧爐銅坩堝內(nèi)，熔煉過程中不斷用電弧攪動合金液，使其充分熔化均勻，然后澆注得到母合金鑄錠；再將母合金鑄錠放入普通感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1540-1570℃，得到母合金液體；將母合金液體與冷卻輥接觸形成帶材，得到具有高飽和磁感應(yīng)強度微晶合金薄帶材料，其中，感應(yīng)加熱圈的頻率為80-100kHz，冷卻輥和噴嘴間距為0.2-0.5mm，冷卻輥輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為25-27m/s，薄帶材料的厚度為100-120微米，寬度為11-19mm；將上述薄帶材料置于氫破爐中抽真空至真空度為1Pa以下，通入氫氣，保持壓力在2-3×105Pa，時間在3-5h，冷卻，然后抽出殘余氫氣，開始升溫脫氫，脫氫工藝采用550-600℃保溫5-6h，脫氫氣壓低于10Pa時脫氫結(jié)束，停止加溫，冷卻并且控制脫氫氣壓，使脫氫后氫破粉含氫量在2400-2500ppm之間，氫破后氣流磨制磁粉，制成平均粒度3.2-4μm的磁粉。
優(yōu)選地，按照Nd 18-22％、Ce 8-12％、B 0.6-1.1％、Sn 0.5-0.9、Cu 0.2-0.9％、Si 0.3-0.8％、Ti 0.3-0.7％、Nb 0.1-0.4％、余量為Fe進行配料；Nd、Ce、Sn、Cu、Si、Ti、Nb、Fe為元素含量大于99.9％純金屬，B以硼鐵中間合金的形式加入，硼鐵中間合金的含B量為24-26％；原料TiC微粒為純物質(zhì)，微粒的平均直徑為0.2-0.5μm。
優(yōu)選地，SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的制備方法為：將NaCl、SnCl2·2H2O、KCl按重量比為10：8：12-15配料，然后放入研缽中混合研磨15-20min得到一號混合物；將聚氧乙烯五醚NP5、聚氧乙烯九醚NP9加入一號混合物，研磨10-15min，得到二號混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量為每5g一號混合物各加入1mL；在二號混合物中再加入KBH4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚繼續(xù)混研20-25min得到三號混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量為每5g一號混合物各加入1mL，KBH4的加入量為一號混合物的20-22％；將鈦酸丁酯、二乙醇胺、無水乙醇按體積比為1：4：0.2-0.4與三號混合物混合，在超聲波輻射下劇烈攪拌1-2h得到溶膠，再將溶膠烘干研磨成粉末，焙燒、冷卻即得。
優(yōu)選地，溶膠烘干溫度為70℃。
優(yōu)選地，溶膠粉末焙燒條件為660℃焙燒2h。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明磁性復(fù)合材料經(jīng)過混合、球磨、燒結(jié)、回火制成，使SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體均勻分散包裹磁性復(fù)合材料主相晶粒表面層，形成一層隔膜，將磁性復(fù)合材料末顆粒彼此隔開；TiC具有隔開主相晶粒的作用；由于SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的熔點較高，在材料的燒結(jié)過程中不會熔化，可以起到阻礙晶粒長大的釘扎作用，從而制備出晶粒細小的磁性復(fù)合材料；在本發(fā)明中磁性材料的基體中分布有TiC，可以細化晶粒，提高磁體的矯頑力，可以增強磁相之間的耦合作用，增強磁性材料的綜合磁性能，在不添加重稀土元素的條件下，使材料獲得極高的磁性能。本發(fā)明磁性復(fù)合材料的制備方法沒有使用多的稀貴材料，其制備成本低，工藝簡單，操作方便，適于推廣。
附圖說明
圖1為本發(fā)明磁性復(fù)合材料的組織圖，可以看出該磁性復(fù)合材料的組織致密均勻。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例具體介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。
實施例1：
一種磁性復(fù)合材料，由鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體燒結(jié)而成；鐵基磁粉末基體的組分及質(zhì)量百分比為：Nd18％、Ce8％、B0.6％、Sn0.5％、Cu 0.2％、Si 0.3％、Ti0.3％、Nb0.1％、余量為Fe；SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體中SnO2與TiO2的重量比為1：0.9。鐵基磁粉末基體上還分布有重量百分數(shù)為0.05％的TiC微粒。TiC微粒平均直徑為0.2微米。鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的質(zhì)量比為100：0.1。
制備方法：
鐵基磁粉末的制備方法為：按百分比配料，Nd、Ce、Sn、Cu、Si、Ti、Nb、Fe為元素含量大于99.9％純金屬，B以硼鐵中間合金加入，硼鐵中間合金含B量為25％；原料TiC微粒為純物質(zhì)，微粒平均直徑為0.2μm。先將上述原料放入電弧爐銅坩堝內(nèi)，熔煉過程中不斷用電弧攪動合金液，使其充分熔化均勻，然后澆注得母合金鑄錠；再將母合金鑄錠放入普通感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1550℃，得到母合金液體；將母合金液體與冷卻輥接觸形成帶材，得到具有高飽和磁感應(yīng)強度微晶合金薄帶材料，其中，感應(yīng)加熱圈的頻率為90kHz，冷卻輥和噴嘴間距為0.35mm，冷卻輥輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為26m/s，薄帶材料的厚度為110微米，寬度為15mm；將上述薄帶材料置于氫破爐中抽真空至真空度為1Pa以下，通入氫氣，保持壓力在2.5×105Pa，時間4h，冷卻，然后抽出殘余氫氣，開始升溫脫氫，脫氫工藝為580℃保溫5.5h，脫氫氣壓低于10Pa時脫氫結(jié)束，停止加溫，冷卻并且控制脫氫氣壓，使脫氫后氫破粉含氫量在2400-2500ppm之間，氫破后氣流磨制磁粉，制成平均粒度3.2-4μm的磁粉。
SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的制備方法為：將NaCl、SnCl2·2H2O、KCl按重量比為10：8：13.5配料，然后放入研缽中混合研磨18min得到一號混合物；將聚氧乙烯五醚NP5、聚氧乙烯九醚NP9加入一號混合物，研磨12min，得到二號混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量為每5g一號混合物各加入1mL；在二號混合物中再加入KBH4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚繼續(xù)混研23min得到三號混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量為每5g一號混合物各加入1mL，KBH4的加入量為一號混合物的21％；將鈦酸丁酯、二乙醇胺、無水乙醇按體積比1：4：0.3與三號混合物混合，在超聲波輻射下劇烈攪拌1-2h得到溶膠，再將溶膠70℃烘干研磨成粉末，660℃焙燒2h，冷卻即得。
磁性復(fù)合材料的制備方法：按鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的質(zhì)量比配料后，混合均勻，得混合粉料；然后將混合粉料在磁場壓機中取向，應(yīng)用靜壓方式成型；將成型毛坯在氬氣保護下放入燒結(jié)爐進行燒結(jié)，先升溫至655℃，保溫3.5h，然后升溫至1140℃燒結(jié)3.5h，冷卻后，進行二次回火處理，即分別在925℃和575℃熱處理回火1.5h；最后經(jīng)220℃時效處理即得。
磁性復(fù)合材料組織圖如圖1所示，可以看出該磁性復(fù)合材料的組織致密均勻。
實施例2：
一種磁性復(fù)合材料，由鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體燒結(jié)而成；鐵基磁粉末基體的組分及質(zhì)量百分比為：Nd 22％、Ce12％、B 1.1％、Sn 0.9％、Cu 0.9％、Si 0.8％、Ti 0.7％、Nb 0.4％、余量為Fe；SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體中SnO2與TiO2的重量比為1：1.3。鐵基磁粉末基體上還分布有重量百分數(shù)為0.3％的TiC微粒。TiC微粒平均直徑為0.5微米。鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的質(zhì)量比為100：0.4。
制備方法：
鐵基磁粉末的制備方法為：按百分比配料，Nd、Ce、Sn、Cu、Si、Ti、Nb、Fe為元素含量大于99.9％純金屬，B以硼鐵中間合金加入，硼鐵中間合金含B量為25％；原料TiC微粒為純物質(zhì)，微粒平均直徑為0.5μm。先將上述原料放入電弧爐銅坩堝內(nèi)，熔煉過程中不斷用電弧攪動合金液，使其充分熔化均勻，然后澆注得母合金鑄錠；再將母合金鑄錠放入普通感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1550℃，得到母合金液體；將母合金液體與冷卻輥接觸形成帶材，得到具有高飽和磁感應(yīng)強度微晶合金薄帶材料，其中，感應(yīng)加熱圈的頻率為90kHz，冷卻輥和噴嘴間距為0.35mm，冷卻輥輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為26m/s，薄帶材料的厚度為110微米，寬度為15mm；將上述薄帶材料置于氫破爐中抽真空至真空度為1Pa以下，通入氫氣，保持壓力在2.5×105Pa，時間4h，冷卻，然后抽出殘余氫氣，開始升溫脫氫，脫氫工藝為580℃保溫5.5h，脫氫氣壓低于10Pa時脫氫結(jié)束，停止加溫，冷卻并且控制脫氫氣壓，使脫氫后氫破粉含氫量在2400-2500ppm之間，氫破后氣流磨制磁粉，制成平均粒度3.2-4μm的磁粉。
SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的制備方法為：將NaCl、SnCl2·2H2O、KCl按重量比為10：8：13.5配料，然后放入研缽中混合研磨18min得到一號混合物；將聚氧乙烯五醚NP5、聚氧乙烯九醚NP9加入一號混合物，研磨12min，得到二號混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量為每5g一號混合物各加入1mL；在二號混合物中再加入KBH4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚繼續(xù)混研23min得到三號混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量為每5g一號混合物各加入1mL，KBH4的加入量為一號混合物的21％；將鈦酸丁酯、二乙醇胺、無水乙醇按體積比1：4：0.3與三號混合物混合，在超聲波輻射下劇烈攪拌1-2h得到溶膠，再將溶膠70℃烘干研磨成粉末，660℃焙燒2h，冷卻即得。
磁性復(fù)合材料的制備方法：按鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的質(zhì)量比配料后，混合均勻，得混合粉料；然后將混合粉料在磁場壓機中取向，應(yīng)用靜壓方式成型；將成型毛坯在氬氣保護下放入燒結(jié)爐進行燒結(jié)，先升溫至655℃，保溫3.5h，然后升溫至1140℃燒結(jié)3.5h，冷卻后，進行二次回火處理，即分別在925℃和575℃熱處理回火1.5h；最后經(jīng)220℃時效處理即得。
實施例3：
一種磁性復(fù)合材料，由鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體燒結(jié)而成；鐵基磁粉末基體的組分及質(zhì)量百分比為：Nd 20％、Ce10％、B 0.8％、Sn 0.7％、Cu 0.6％、Si 0.5％、Ti 0.5％、Nb 0.25％、余量為Fe；SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體中SnO2與TiO2的重量比為1：1.1。鐵基磁粉末基體上還分布有重量百分數(shù)為0.09％的TiC微粒。TiC微粒平均直徑為0.4微米。鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的質(zhì)量比為100：0.25。
制備方法：
鐵基磁粉末的制備方法為：按百分比配料，Nd、Ce、Sn、Cu、Si、Ti、Nb、Fe為元素含量大于99.9％純金屬，B以硼鐵中間合金加入，硼鐵中間合金含B量為25％；原料TiC微粒為純物質(zhì)，微粒平均直徑為0.4μm。先將上述原料放入電弧爐銅坩堝內(nèi)，熔煉過程中不斷用電弧攪動合金液，使其充分熔化均勻，然后澆注得母合金鑄錠；再將母合金鑄錠放入普通感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1550℃，得到母合金液體；將母合金液體與冷卻輥接觸形成帶材，得到具有高飽和磁感應(yīng)強度微晶合金薄帶材料，其中，感應(yīng)加熱圈的頻率為90kHz，冷卻輥和噴嘴間距為0.35mm，冷卻輥輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為26m/s，薄帶材料的厚度為110微米，寬度為15mm；將上述薄帶材料置于氫破爐中抽真空至真空度為1Pa以下，通入氫氣，保持壓力在2.5×105Pa，時間4h，冷卻，然后抽出殘余氫氣，開始升溫脫氫，脫氫工藝為580℃保溫5.5h，脫氫氣壓低于10Pa時脫氫結(jié)束，停止加溫，冷卻并且控制脫氫氣壓，使脫氫后氫破粉含氫量在2400-2500ppm之間，氫破后氣流磨制磁粉，制成平均粒度3.2-4μm的磁粉。
SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的制備方法為：將NaCl、SnCl2·2H2O、KCl按重量比為10：8：13.5配料，然后放入研缽中混合研磨18min得到一號混合物；將聚氧乙烯五醚NP5、聚氧乙烯九醚NP9加入一號混合物，研磨12min，得到二號混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量為每5g一號混合物各加入1mL；在二號混合物中再加入KBH4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚繼續(xù)混研23min得到三號混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量為每5g一號混合物各加入1mL，KBH4的加入量為一號混合物的21％；將鈦酸丁酯、二乙醇胺、無水乙醇按體積比1：4：0.3與三號混合物混合，在超聲波輻射下劇烈攪拌1-2h得到溶膠，再將溶膠70℃烘干研磨成粉末，660℃焙燒2h，冷卻即得。
磁性復(fù)合材料的制備方法：按鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的質(zhì)量比配料后，混合均勻，得混合粉料；然后將混合粉料在磁場壓機中取向，應(yīng)用靜壓方式成型；將成型毛坯在氬氣保護下放入燒結(jié)爐進行燒結(jié)，先升溫至655℃，保溫3.5h，然后升溫至1140℃燒結(jié)3.5h，冷卻后，進行二次回火處理，即分別在925℃和575℃熱處理回火1.5h；最后經(jīng)220℃時效處理即得。
對比實施例1：成份配比不在本發(fā)明設(shè)計范圍內(nèi)
一種磁性復(fù)合材料，由鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體燒結(jié)而成；鐵基磁粉末基體的組分及質(zhì)量百分比為：Nd 16％、Ce 6％、B 0.3％、Sn 0.3％、Cu 0.1％、Si 0.2％、Ti 0.2％、Nb 0.05％、余量為Fe；SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體中SnO2與TiO2的重量比為1：0.6。鐵基磁粉末基體上還分布有重量百分數(shù)為0.02％的TiC微粒。TiC微粒平均直徑為0.1微米。鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的質(zhì)量比為100：0.05。
制備方法同實施例1。
對比實施例2：成份配比不在本發(fā)明設(shè)計范圍內(nèi)
一種磁性復(fù)合材料，由鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體燒結(jié)而成；鐵基磁粉末基體的組分及質(zhì)量百分比為：Nd 25％、Ce 14％、B 1.3％、Sn 1％、Cu 1.2％、Si 0.9％、Ti 0.9％、Nb 0.6％、余量為Fe；SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體中SnO2與TiO2的重量比為1：1.5。鐵基磁粉末基體上還分布有重量百分數(shù)為0.4％的TiC微粒。TiC微粒平均直徑為0.6微米。鐵基磁粉末和SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的質(zhì)量比為100：0.5。
制備方法同實施例1。
效果實施例：
按照實施例1-3和對比實施例1-2的組成比例和制備方法制備磁性復(fù)合材料。用NIM-10000型磁性能測試儀測量測量上述磁性復(fù)合材料的磁性能。
測試結(jié)果見下表。
上述測量結(jié)果表明：本發(fā)明提供的磁性復(fù)合材料具有極高的磁性能，最大磁能積和矯頑力明顯高于現(xiàn)有技術(shù)CN201610622952.6制備的釹鐵硼材料。與對比實施例測量結(jié)果進行比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明磁性復(fù)合材料的磁性能與各組分的質(zhì)量百分比有關(guān)。
本發(fā)明磁性復(fù)合材料經(jīng)過混合、球磨、燒結(jié)、回火制成，使SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體均勻分散包裹磁性復(fù)合材料主相晶粒表面層，形成一層隔膜，將磁性復(fù)合材料末顆粒彼此隔開；TiC具有隔開主相晶粒的作用；由于SnO2-TiO2納米復(fù)合粉體的熔點較高，在材料的燒結(jié)過程中不會熔化，可以起到阻礙晶粒長大的釘扎作用，從而制備出晶粒細小的磁性復(fù)合材料；在本發(fā)明中磁性材料的基體中分布有TiC，可以細化晶粒，提高磁體的矯頑力，可以增強磁相之間的耦合作用，增強磁性材料的綜合磁性能，在不添加重稀土元素的條件下，使材料獲得極高的磁性能。本發(fā)明磁性復(fù)合材料的制備方法沒有使用多的稀貴材料，其制備成本低，工藝簡單，操作方便，適于推廣。
上述實施例的作用僅在于說明本發(fā)明的實質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明的保護范圍。對本發(fā)明技術(shù)方案進行簡單修改或者簡單替換不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和保護范圍。