[发明专利]经涂层的磁性合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学领域和材料物理领域，并且涉及一种经涂层的磁性合金材料，所述磁性合金材料例如可以用作磁性冷却材料(磁热材料)，以用于冷却目的或用于能量产生目的，以及本发明涉及这种磁性合金材料的制备方法。

背景技术

通过磁性合金材料进行的磁性冷却开创了相对于传统的气体压缩冷却方案而言，环境友好型的、能量和成本方面有效率的另选方案。磁性冷却方案基于磁热效应(MCE＝magnetocaloric effect)，对于磁热效应来讲，由于材料磁化的变化而出现温度变化。对于应用来讲，具有很大的MCE的材料是特别令人感兴趣的。

在此，具有NaZn₁₃类型的晶体结构的磁性材料表现出特别大的MCE，该很大的MCE通过在材料的居里温度T_c附近从顺磁性状态至铁磁性状态的热诱导或场诱导的相变而引起。

晶体结构为NaZn₁₃类型的磁性合金材料是公知的，并且可以用作磁性冷却材料。这样的材料的组成可以通过通式R(T_1-aM_a)₁₃H_d来表达，其中，对于R使用的是稀土元素或稀土元素组合，对于T使用的是Fe或者Fe和Co的组合，以及对于M使用的是Al、Si、Ga或Ge或这些元素的组合。对于a适用的是0.05≤a≤0.2，并且对于d适用的是0≤d≤3.0。这样的材料在居里温度附近的温度下具有非常好的磁热特性，并且被归为对于磁性冷却预计有效的候选方案(C.Zimm et al.，Int.J.Refrigeration 29(2006)1302-1306)。

另外公知的是这样的NaZn₁₃类型的磁性合金材料具有依照通式Fe_100-a-b-cR_aA_bTM_c的组成，其中，R＝稀土元素，选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er和Tm的组，具备至少90原子％的La；A＝Al、Si、Ga、Ge、Sn中的至少一种元素；以及TM＝Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu和Zn中的至少一种过渡元素，其中，5≤a≤10，4.7≤b≤18以及0≤c≤9(均为原子％)(DE 103 38 467 A1、US2007/0137732A1、US 2004/007944A1、US 7,186,303B2、US2006/0231163A1、US 2005/0172643A1、WO 2008/099234A1)。

公知的是，借助电弧熔化法或高频熔化法来制备这样的磁性合金，并且接下来在真空下在大约1050℃下，例如进行大约168h(DE 103 38467A1)的热处理。同样可行的是，在1200至1800℃下熔化合金元素，然后以10²至10⁶℃/s的冷却速率来冷却合金(迅速硬化)，并且接下来对迅速硬化的合金进行热处理(US 2006/0076084A1；A.Yan，K.-H.Müller，O.Gutfleisch，J.Appl.Phys.97(2005)036102；X.B.Liu，Z.Altounian，G.H.Tu，J.Phys.：Condens.Matter 16(2004)8043.)。

公知的NaZn₁₃类型的磁性合金材料的主要缺点是该磁性合金材料很差的机械特性，特别是其很低的延展性和机械整合性/集成性、以及很低的耐腐蚀性。由此，传热介质的使用条件和选择大大受限。

发明内容

本发明的任务在于，说明一种经涂层的磁性合金材料，所述磁性合金材料在相比于现有技术的材料类似的磁性特性和/或磁热特性的同时，具有改良的机械特性和/或化学特性，并且说明一种用于对该磁性合金材料进行涂层的有效方法，在所述方法中，磁性合金材料的应用温度通过在相对宽的界限范围内调整居里温度来实现。

所述任务通过在权利要求中所表述的发明来解决。具有优点的构造方案是从属权利要求的主题内容。

根据本发明的、经涂层的磁性合金材料由晶体结构为NaZn₁₃类型的磁性合金材料构成，并且具有依照如下通式的组成：

R_aFe_100-a-x-y-zT_xM_yL_z，

其中，