用于提高稀土永磁體的矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)度的釹的電化學(xué)沉積的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及稀土永磁體、特別是高能稀土永磁體的制備方法以及所對(duì)應(yīng)的稀土永磁體。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)如今，Nd-Fe-B基的納米級(jí)永磁體由于其特殊的性質(zhì)而引人注目。特別地，通過(guò)急速凝固以納米狀態(tài)制備的貧稀土合金目前正在特別研究中。通過(guò)急速凝固以納米狀態(tài)產(chǎn)生了所謂的MQ粉末亦或所謂的HDDR粉末。不需要或僅需少量添加重稀土金屬(例如Dy或Tb)的那些合金及制備方法被認(rèn)為是特別有吸引力的。這些研究的原動(dòng)力主要是該金屬的原料問(wèn)題。用來(lái)實(shí)現(xiàn)所述納米級(jí)材料中的矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)度(也稱為矯頑力)的關(guān)鍵機(jī)制基于，可將所述材料中的微晶尺寸調(diào)整為所謂的單疇尺寸之下。與基材(2-14-1相)的大的晶態(tài)各向異性結(jié)合的單疇性導(dǎo)致材料的反復(fù)磁化明顯更加困難，并導(dǎo)致可以盡可能地省去重稀土金屬的添加物，所述重稀土金屬否則為提高矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)度而被添加。由于通常通過(guò)熱壓來(lái)制備由這些合金所構(gòu)成的磁體，因而，不同于常規(guī)的燒結(jié)NdFeB磁體，總稀土含量可顯著減少。伴隨高稀土剩余量的常規(guī)燒結(jié)會(huì)在納米級(jí)的粉末中造成晶粒生長(zhǎng)，并由此使硬磁特性惡化。由于納米復(fù)合材料中缺乏富稀土的晶界相，作為燒結(jié)磁體的典型特征的基本作用當(dāng)然也消失了。在此，于燒結(jié)期間形成了富稀土的非磁性的晶界相。晶粒之間的這種富釹的非磁性相除燒結(jié)作用之外(特別是在液相燒結(jié)的情況下)還具有對(duì)單個(gè)硬磁性的Nd2Fe14B晶粒的磁去耦作用。該相通過(guò)所述去耦對(duì)矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高作出了決定性的貢獻(xiàn)。
[0003]在[1]"Sepehr1-Amin 等人，Scripta Materialia 63，1124-1127 (2010) 〃 中公開了含例如Nd和Cu的釹合金，其中在粉末冶金過(guò)程中釹通過(guò)與經(jīng)HDDR處理的NdFeB粉末混合而被引入材料中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供制備稀土永磁體、特別是高能稀土永磁體的方法，其中所述永磁體具有比常規(guī)的、特別是Nd-Fe-B基的納米級(jí)永磁體更高的矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)度，其中該方法相比于現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)能更快且更經(jīng)濟(jì)可行地實(shí)施。
[0005]所述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)根據(jù)主權(quán)利要求的方法和根據(jù)并列權(quán)利要求的相應(yīng)的稀土永磁體得以解決。
[0006]根據(jù)第一方面，提出了包括以下步驟的制備稀土永磁體、特別是高能稀土永磁體的方法:
[0007]-制備具有稀土基的硬磁性納米復(fù)合材料的永磁體基體；
[0008]-在所述永磁體基體上電化學(xué)沉積輕稀土材料釹Nd；
[0009]-在涂覆有釹Nd的永磁體基體上進(jìn)行晶界擴(kuò)散(GrainBoundary Diffus1n)處理。
[0010]通過(guò)涂覆或沉積應(yīng)能有效改善所述永磁體基體的經(jīng)涂覆的磁性材料。
[0011]根據(jù)第二方面，提出了稀土永磁體，特別是高能稀土永磁體，在其制備過(guò)程中將釹Nd電化學(xué)沉積在含稀土的永磁體基體上，然后進(jìn)行晶界擴(kuò)散處理。
[0012]在不同的應(yīng)用中可在不同的基底上進(jìn)行釹的沉積。在本發(fā)明中，釹在稀土基的永磁體上的沉積被用于隨后的晶界擴(kuò)散，從而在對(duì)磁化的影響可忽略的情況下提高矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)度。
[0013]其它有利的實(shí)施方式結(jié)合從屬權(quán)利要求被保護(hù)。
[0014]根據(jù)一項(xiàng)有利的實(shí)施方式，可在離子性液體中進(jìn)行所述電化學(xué)沉積。在離子性液體中進(jìn)行用于在基底或基體上電化學(xué)沉積鋱的方法。
[0015]根據(jù)另一項(xiàng)有利的實(shí)施方式，所述離子性液體可不含水。金屬的電化學(xué)沉積是已知的并在工業(yè)規(guī)模上被使用。
[0016]根據(jù)又一項(xiàng)有利的實(shí)施方式，所述離子性液體可包含選自四烷基磷鐵(Tetralkylphosphonium)、三燒基硫鐵(Trialkylsulfonium)、四燒基錢根(Tetralkylammonium)、1，1- 二燒基 P比略燒鐵(1，l-Dialkylpyrrolidinium)、1，3- 二烷基咪唑鑰(1，3-Dialkyllimidazolium)和/或1，2，3-三烷基咪唑鑰(1, 2, 3-Trialkylimidazolium)的陽(yáng)離子。
[0017]根據(jù)另一項(xiàng)有利的實(shí)施方式，所述烷基可各自獨(dú)立地具有1?14個(gè)碳原子。其具有1?200mS/cm的電導(dǎo)率、4V?6V寬的電化學(xué)窗口以及高達(dá)400°C的熱穩(wěn)定性。
[0018]根據(jù)又一項(xiàng)有利的實(shí)施方式，基團(tuán)Ri (R1至R4)是可獨(dú)立選擇的，并且包括1?20個(gè)碳原子以及包括具有支鏈的或無(wú)支鏈的烷基、環(huán)烷基、雜烷基、低聚醚取代基、低聚酯取代基、寡聚酰胺取代基和/或寡聚丙烯酰胺取代基。
[0019]根據(jù)另一項(xiàng)有利的實(shí)施方式，所述低聚醚取代基的結(jié)構(gòu)為[_CH2-CH2-0-]n，其中整數(shù)η為1?10并以Η封端。
[0020]根據(jù)另一項(xiàng)有利的實(shí)施方式，所述低聚酯取代基的結(jié)構(gòu)為[_CH2-C0-0-]n，其中整數(shù)η為1?10并以Η封端。
[0021]根據(jù)又一項(xiàng)有利的實(shí)施方式，所述寡聚酰胺取代基(Oligoamid-Substituenten)的結(jié)構(gòu)為[_C0-NR-]n，其中整數(shù)η為1?10并以Η封端，其中R為氫或烷基(例如甲基)。
[0022]類似地，所述寡聚酰胺取代基的結(jié)構(gòu)為[-C0-NR-]n，所述寡聚丙烯酰胺取代基的結(jié)構(gòu)為[-CH2_CHC0NH2-]n，其中整數(shù)η為1?10并以Η封端。
[0023]如果基團(tuán)R1至R4(Ri)選自具有支鏈的或無(wú)支鏈的C1至C20的烷基、環(huán)烷基、雜烷基，那么所述基團(tuán)同時(shí)還可具有額外的醚基取代基，例如乙氧基、甲氧基等、酯基取代基、酰胺基取代基、碳酸酯基取代基、腈基取代基、或者齒素取代基，并且特別地它們可以是部分或完全氟化的?；窘Y(jié)構(gòu)示于圖2中。
[0024]為了滿足上述條件，與本發(fā)明的陽(yáng)離子結(jié)合的合適的陰離子選自全氟乙酸根(Perfluoracetate)、全氣燒基橫酸根(Perfluoralkylsuflonate)、二(氣磺酰基)酰亞胺(Bis (fluorsulfonyl) imide)、雙(全氟燒基磺?；?酰亞胺(Bis (perf luoralkylsulfonyl) imide)、三(全氣燒基)三氣磷酸根(Tris (perf luoralkyl)triflourphosphate)、雙(全氟燒基)四氟磷酸根(Bis (perfluoralkyl)tetraf luorphosphate)、五(全氟燒基)氟磷酸根(Penta (perluoralkyl)fluorphosphate)、六氟磷酸根(Hexaf luorophosphate)、三(全氟燒基)甲基化物(Tris (perfluoralkyl)methide)、四氰基硼酸根(Tetracyanoborate)、全氟燒基硼酸根(Perfluoralkylborate)、四氟硼酸根(Tetraf luoroborate)、以及混合的硼酸根陰離子。
[0025]如果在所述陰離子中包含一個(gè)以上的全氟烷基，那么這些全氟烷基可各自獨(dú)立為不同的全氟烷基。
[0026]按照本發(fā)明的方法，釹鹽被溶解在如上所述的合適的離子性液體中。這可以要么通過(guò)金屬在離子性液體中的陽(yáng)極溶解要么通過(guò)合適的金屬鹽在離子性液體中的陽(yáng)極溶解來(lái)完成。
[0027]合適的釹鹽可例如為Nd(III)鹵化物、釹(III)雙(全氟烷基磺酰基)酰亞胺(Neodym(III)bis (perfluoralkylsulfonyl) imide)、醇化(Alkoholate)欽、全氣乙酸欽、四氟硼酸釹、六氟磷酸釹。
[0028]優(yōu)選地，應(yīng)使用不含水的釹鹽并且所述釹鹽由與所使用的離子性液體的陰離子相同或化學(xué)相似的陰離子構(gòu)成。
【附圖說(shuō)明】
[0029]依據(jù)實(shí)施例結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳述。附圖示出了:
[0030]圖1示出了本發(fā)明方法的實(shí)施例；
[0031]圖2a_f示出了本發(fā)明所提出的陽(yáng)離子的基本結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；
[0032]圖3a_e