[发明专利]一种富稀土纳米晶双相复合磁粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，具体涉及一种富稀土纳米晶双相复合磁粉的制备方法。

背景技术

纳米晶双相复合永磁材料是一种新型的稀土永磁材料，由硬磁相和软磁相组成，硬磁相提供高矫顽力，软磁相提供高饱和磁化强度，当二者颗粒尺寸小到几个至几十个纳米时，复合材料有明显的剩磁增强现象，并表现出单一硬磁相的磁化行为，从而提高磁能积。

以硬磁性主相Re₂Fe₁₄B、软-硬磁性相复合为代表的纳米晶复合材料的制备主要有熔体快淬、机械合金化法、等离子烧结、热压/热流变工艺等。其中，采用热压/热流变工艺制备的双相复合纳米晶磁体为各向异性，其磁能积(BH)_max最高达到55MGOe左右，是目前最可能实现超高磁能积(≥60MGOe)的有效途径之一。相关文献可参考申请号为200810124400.8的中国发明专利申请《各向异性纳米/非晶复相块体永磁材料及其制备方法》和申请号为200810060511.7的中国发明专利申请《一种各向异性复相稀土永磁快淬带的制备方法》。

但是，在纳米复合Re₂Fe₁₄B/(α-Fe或Fe₃B或Fe-Co)磁性粉末中，由于并不存在对致密化至关重要的富稀土相，这就导致难以采用传统的致密化技术(如烧结、热压、热等静压技术)将这种成分的样品制备成接近全密度的纳米磁体。

另外，在含富稀土的硬磁性主相Re₂Fe₁₄B上可以通过化学电镀或表面纳米包覆工艺实现磁性颗粒上同时具有富稀土和软磁相的目的。但是，实践证明软磁相的完全包覆性加入将使富稀土相失去致密化作用，同时目前的工艺技术也难以使软磁相均匀分布在硬磁相晶界中，软、硬磁相的耦合作用无法发挥到最好。除此之外，该方法一般只能制备得到纳米晶双相复合磁粉，其磁能积较低(约13MGOe～18MGOe)，而且无法提供向高磁能积磁体转化的应用途径。包覆方面的文献可以参考申请号为200610089122.8的中国发明专利申请《Nd₂Fe₁₄B/α-Fe双相纳米晶复合永磁相材料制备方法》。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术现状的不足，提供一种富稀土纳米晶双相复合磁粉的制备方法，该方法能够实现纳米晶磁粉中硬磁相/软磁相双相复合，提高磁粉的磁性能，同时能够保持磁粉内部富稀土的存在，在热压、热流变等工艺中起致密化作用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种富稀土纳米晶双相复合磁粉的制备方法，采用pH值为2.0～4.5的弱酸性溶液对富稀土纳米晶磁粉的主相Re₂Fe₁₄B进行稀土元素的去除，使磁粉表面析出软磁相，得到硬磁相/软磁相双相复合的富稀土纳米晶磁粉；其中，Re为Nd和Pr中的一种或者两者的合金。

本发明中所述的弱酸性溶液优选为氯化铵溶液、氯化铁溶液和硫酸铁溶液中的一种溶液，或者是含有碳酸根离子、亚硫酸根离子、偏铝酸根和醋酸根的酸性溶液中的一种溶液。

本发明的一种优选实现方式包括如下步骤：

步骤1、向盛有pH值为2.0～4.5的弱酸性溶液的反应器皿中加入富稀土纳米晶磁粉，搅拌后放入超声波发生器，超声反应10分钟～15分钟，然后取出反应器置于平台继续反应15分钟～50分钟；

步骤2、滤掉反应器皿中经步骤1反应后的溶解物和溶剂，加入含有稀土萃取剂的无水乙醇溶剂，用超声清洗5分钟～10分钟；

步骤3、对反应后的溶解物和有机溶剂进行过滤，然后加入无水乙醇，超声清洗3分钟～5分钟；

步骤4、上述步骤3重复进行2次～5次，然后将得到的磁粉放置在惰性气体保护箱中干燥，得到硬磁相/软磁相双相复合的富稀土纳米晶磁粉。

优选地，采用本发明的制备方法得到的硬磁性/软磁相双相复合的富稀土纳米晶磁粉用高能球磨设备球磨3小时～5小时，改善软磁相的分布，然后取出粉体置于真空退火炉中，在高真空状态下在670℃～720℃晶化处理7分钟～15分钟，达到硬磁相/软磁相两相最大耦合作用，最终提高富稀土纳米晶双相复合磁粉的磁性能。

优选地，采用本发明的制备方法得到的硬磁相/软磁相双相复合的富稀土纳米晶磁粉通过热压成型使软磁性颗粒成相，再经过热挤压使硬磁相取向而获得各向异性，从而获得高致密性、高磁能积的各向异性双相复合纳米晶磁体，其中，热挤压成型过程在惰性气体保护下进行。