[发明专利]硬磁管包覆软磁线型一维纳米永磁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，特别是提供了一种硬磁管包覆软磁线型一维 纳米永磁材料及其制备方法，适用于硬磁管包覆软磁线型一维纳米永磁材料的制备。

背景技术

软硬磁耦合的一个主要用途是制造高性能的永磁材料，1991年，E.F.Kneller 等提出了制备永磁材料的新原理，当具有纳米尺度的软磁材料和硬磁材料形成复合材 料时，将产生交换耦合作用，促使剩磁增强效应出现，产生高的磁能积。这种纳米交 换耦合永磁体被认为是开发第四代永磁的重要途径。永磁体要求尽可能大的矫顽力和 饱和磁化强度，硬磁材料的矫顽力虽然比较大，但其饱和磁化强度比软磁材料低。交 换弹簧中硬磁相具有高的矫顽力，软磁相具有高的饱和磁化强度，将他们结合在一起， 可以得到性能良好的永磁材料。目前制备纳米交换耦合永磁体的主要方法是熔体快淬 法。首先熔炼合金铸锭并用水冷铜辊快淬熔体获得非晶薄带，然后，在一定的温度下 退火“自然”析出包含永磁相和软磁相颗粒的纳米结构材料。但是实验上制得的纳米 交换耦合永磁体的最大磁能积比理论预期的低很多，因此，发展新的制备技术，通过 人工合成方法制备纳米交换耦合材料是提高最大磁能积的关键。目前制备的人工复合 结构主要是通过溅射或外延的方法制备硬/软磁双层膜或多层膜，包括NdFeB/Fe、 SmCo/Fe、FePt/Fe等，所需设备通常较为昂贵，且所制备材料在只在其中一维尺寸为 纳米级，不利于未来器件小型化的要求，当前器件小型化的趋势也对永磁材料朝更小 尺度迈进提出更高要求。

获得好的永磁性能通常采用两种方法，一种是具有大的磁晶各向异性的材料，另 一种是具有大的形状各向异性的材料。通过人为设计，使具有大磁晶各向异性的材料 同时具有大的形状各向异性，可以更好的发挥材料的永磁性能。在一维软磁材料外包 覆一层硬磁材料，可以提升材料的饱和磁化强度，增大磁能积。而根据Slater-Pauling 曲线，铁钴合金在钴含量约30％时具有最大的磁化强度，这是目前发现的过渡金属及合 金中具有最大饱和磁化强度的材料。

发明内容

本发明的目的是提出一种硬磁管包覆软磁线型一维纳米永磁材料及其制备方法， 一维纳米永磁材料的尺寸可控，制备方法简单且制备成本较低，而且还具有高矫顽力、 高性能等特点。

根据本发明目的，我们所提出的解决方案是，采用软硬磁耦合的准一维纳米同轴 电缆，在材料的磁晶各向异性之外又增加了形状各向异性，同时由于软硬磁材料间的 交换耦合作用，在矫顽力不太减小的情况下大大增加材料的饱和磁化强度，从而提高 材料的磁性能。材料由内部线状材料和外部管状材料组成，内部包覆Fe、Co、Ni金属 或合金软磁纳米管，外部磁芯由FePt、CoPt等一维硬磁纳米线组成。

本发明交换弹簧纳米同轴电缆的制备方法是，先采用电化学阳极氧化方法制备多 孔氧化铝模板，通过控制氧化电压，孔洞直径可以调控。后采用模板浸润法在模板孔 洞的四周生成Fe_xCo_yNi_(1-x-y)合金纳米管，然后通过电化学沉积方法在管中生长硬磁纳米 线，制备工艺为：

A.将多孔氧化铝模板浸入到配置好的氯铂酸和氯化亚铁混合溶液或氯铂酸和氯化 钴混合溶液中，氯铂酸在混合溶液中的所占的摩尔百分比为40％～60％，浸泡时间为 10～60分钟，浸泡过程可以不加超声波，也可放入超声波清洗机中超声3～60分钟。

B.将模板取出后放入石英管中，在氢气气氛中400℃～600℃还原1～5小时，生 成FePt或CoPt纳米管；为改变纳米管壁厚，可以重复A、B过程1～10次。