[发明专利]一种钐钴基纳米晶永磁体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型钐钴基纳米晶永磁体的制备方法，尤其涉及一种高磁能积的新型(Sm,R)₁(Co,Fe,Cu,Zr)₇/α-Fe纳米复合永磁材料配方和制备方法。

背景技术

磁性材料，特别是金属磁性材料，作为一种重要的基础性金属功能材料，可通过电磁之间的能量转换等物理效应制成多种功能材料及器件，如电机马达、硬盘数据存储等等，目前已被广泛应用于航天航空、信息电子、能源、交通、通讯、医疗卫生等众多领域，成为高新技术、新兴产业与社会进步的重要物质基础之一。

目前，商业化SmCo永磁体中有两种常见的产品，1、SmCo₅具有高的各向异性，但磁矩较低，2、Sm₂Co₁₇具有较好磁能积和矫顽力，但机械加工较难。最近人们发现，TbCu₇型结构的SmCo₇金属间化合物具有较大的各向异性场(H_A＝10～18T)和较低的内禀矫顽力温度系数β＝-0.11％等高温性能，同时SmCo₇也兼有高居里温度(780℃)和高饱和磁化强度的潜在优点，从而使其可能发展成为新一代永磁材料，具有潜在的应用前景。因此1:7型Sm-Co基永磁合金成为当前稀土永磁材料研究的热点之一。

目前，制备SmCo₇纳米晶永磁材料的方法主要是熔体快淬法和机械合金法，这主要是由于SmCo₇相为亚稳相，在高温下会分解为SmCo₅和Sm₂Co₁₇。熔体快淬法因其具有极高的冷却速度能制备出微纳米、纳米晶甚至非晶合金，但是其制备周期长、工序复杂，使得合金的制造成本居高不下；机械合金法通过对原料合金进行高能球磨，能够在较短的球磨时间内获得纳米晶或非晶组织，这既可以提高工艺效率，又能减少工艺过程中的氧化与污染，得到了国内外研究者们的关注。

目前采用高能球磨法制备稀土-过渡族金属永磁纳米磁体的研究还处于起步阶段，特别是对于高能球磨纳米晶复合磁体，其磁能积通常小于25MGOe，远低于理论值，造成这种结果的原因主要是由于对纳米晶的尺寸、数量和分布等形态较难控制。本专利主要采用添加Fe、Cu、Zr部分取代Co，以及Lu/Dy和Tb中的任意一种部分取代Sm等获得强各向异性永磁体，并通过将纯Fe粉与永磁粉末高能球磨和激光瞬间加热等方法，来解决形态可控且具有强各向异性的纳米复合永磁体等问题，最终获得了良好的磁性能。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种形态可控且具有强各向异性的新型(Sm,R)₁(Co,Fe,Cu,Zr)₇/α-Fe纳米复合永磁体材料配方和制备方法。

所采取的技术方案主要采用添加Fe、Cu和Zr部分取代Co，以及重稀土Lu,、Dy或Tb等部分取代Sm等来获得强各向异性SmCo₇永磁体，并通过将纯Fe粉与所得到永磁体粉末用高能球磨和激光瞬间加热等方法来生成SmCo₇α-Fe纳米复合永磁材料，控制纳米晶颗粒均匀从而达到软磁和永磁体的交换耦合状态，最终解决制备颗粒形态可控且具有强各向异性的纳米复合永磁体等关键制备问题。

本发明技术方案为，一种新型钐钴基(Sm,R)₁(Co,Fe,Cu,Zr)₇/α-Fe纳米复合永磁材料，钐钴基的类型为(Sm,R)₁(Co,Fe,Cu,Zr)₇，具有TbCu₇型结构，用Fe、Cu、Zr部分取代Co；Re为重稀土Lu、Dy和Tb中的任意一种，部分取代Sm；各元素的配比(重量百分数)为：

Sm和Re的总量16％～22％，其中Sm与Re的重量比为1：0.05～0.2，Re为Lu、Dy和Tb中的一种；Co50％～56％，Fe18％～25％，Cu5％～12％，Zr1％～5％。优选的，Sm和Re的总量18.5％～21％，Co50.5％～55％，Fe18％～25％，Cu5％～12％，Zr1％～5％。

上述钐钴基/α-Fe纳米复合永磁材料的制备方法包括以下步骤：