[发明专利]软-硬磁性MnBi/SiO2/FeCo纳米颗粒

说明书

本发明提供了软‑硬磁性MnBi/SiO₂/FeCo纳米颗粒。具体地，提供了铁‑钴合金核、氧化硅壳和氧化硅壳表面上的锰铋合金核或纳米颗粒的核‑壳‑核纳米颗粒(FeCo/SiO₂/MnBi)。由于靠近软磁性铁钴的纳米级的硬磁性锰铋，该核‑壳‑核纳米颗粒是稀土永磁体的替代材料。

发明背景

发明领域

本发明涉及纳米颗粒的磁性纳米聚集体，该纳米颗粒具有铁钴合金核与中间氧化硅壳和遍布其中分散的锰铋合金纳米颗粒。这些纳米颗粒组合软磁性MnBi并且提供了适合用于制备永磁体的纳米颗粒材料，该永磁体为标准钕铁硼(neodymium iron borate)永磁体材料的不含稀土元素的替代物。

背景讨论

发明人正在进行采用由湿化学合成方法获得的纳米颗粒材料所获得的软磁性材料和硬磁性材料两者的研究项目。因此2013年9月12 日提交的美国申请号14/025,033公开了作为硬磁性材料来源的具有5 至200nm的颗粒尺寸的MnBi纳米颗粒。另外，2014年4月14日提交的U.S.14/252,036公开了作为软磁性材料来源的核-壳纳米颗粒，该核-壳纳米颗粒具有小于200nm的铁钴纳米颗粒核与氧化硅壳和金属硅酸盐界面。通过引用将两个申请的公开内容以其全文并入本文。

磁性材料通常分为两类，其指定为可被永久磁化的硬磁物质或在低的施加场下磁性可以翻转的软磁性材料。在软磁性材料中保持能量损耗(通常称为“芯损耗”)为最小是重要的，而在硬磁性材料中优选抵抗磁化的变化。高的芯损耗因此是永磁材料的特点并且在软磁性材料中是不需要的。

许多如今的先进技术需要有效和强的硬磁体作为装置结构的基本部件。这样的装置从移动电话延伸到高性能电动机,并且显著的努力在整个行业中持续以发现不仅满足目前需要而且还满足对于有效、较廉价并且容易制备的硬磁体材料的日益增加的需求的材料。

常规地，通常认为钕铁硼为可获得的最强、表现最好的硬磁体材料之一。然而，因为这种材料基于稀土元素钕，所以它是昂贵的并且可获得的供应经常不是稳定的。因此，需要作为硬磁体表现等同于或优于钕铁硼但是其基于可容易获得的并且较廉价的组分材料的材料。

通过将粉末压实成限定的形状并且然后在200℃或更高的温度下烧结该压实体来由粉末构造磁性装置零件。在压实后烧结该零件对于通过提供颗粒至颗粒结合并且因此提供强度来在该零件中实现令人满意的力学性质是必要的。

在通信和发电领域的所有方面中的技术进步需要日益增加的强大磁性粉末，该磁性粉末具有可控制或可调节的磁性性质，其允许制备为经济的并且可容易获得的经调整的磁性零件。

因此，本发明的目的是提供用于制备永磁性零件的具有高矫顽力的硬磁性粉末。该粉末与常规永磁性材料相比必须为经济的并且必须为可容易获得的。

发明内容

根据本发明实现了这些目的和其它目的，本发明的第一实施方案包括核-壳-核纳米颗粒，其包含：包含铁钴合金的超顺磁性核；涂覆该核的二氧化硅中间壳；中间二氧化硅壳上的另一个锰铋合金纳米颗粒核；和该核与二氧化硅壳之间的金属硅酸盐界面层；其中铁钴合金核的直径为200nm或更小。

在一个实施方案中，MnBi核的直径可为从0.5到200nm。

在任一个上述实施方案的一个方面，该金属硅酸盐界面的厚度可为从0.5到10nm并且可通过用于制备二氧化硅壳的湿合成的时间长度控制该厚度。

前述段落通过整体介绍而提供，并不旨在限制以下权利要求的范围。参考结合附图的以下详细描述将最好地理解目前优选的实施方案连同进一步的优点。

附图说明

图1显示了在实施例中制备的核-壳-核纳米颗粒的TEM图像。