[发明专利]一种高性能双硬磁相纳米复合磁体的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能双硬磁相纳米复合磁体的制备方法，属于磁性材料技术领域。该制备方法包括：分别制备Ce基纳米晶磁粉和MnBi基纳米晶磁粉，然后将其按一定的质量比例混合均匀后进行高能球磨，通过氩气高速气流将软磁α‑Fe粉进行加速，并喷射到球磨罐体里的混合磁粉中，使α‑Fe粉能够充分包覆Ce基磁粉和MnBi基磁粉的表面，获得混合粉体；随后通过磁场取向低温辅助成型技术制备压坯，并采用磁场辅助激光快烧技术对压坯进行烧结处理，实现了双硬磁相和软磁相之间的有效复合，提升了耦合强度，制得高性能双硬磁相纳米复合磁体。有利于该磁体在更多器件中的应用，以满足市场需求。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种高性能双硬磁相纳米复合磁体的制备方法。

背景技术

近年来，随着世界稀土资源的日益减少、价格快速增长，及时开发一类新型高磁性低稀土永磁体，是磁性产品发展的要求，更是我国稀土产业可持续发展的重大课题。MnBi永磁体具有价格低廉、不易腐蚀、力学性能好等优点，特别是它在一定温度范围内矫顽力呈正的温度系数，可以弥补稀土永磁体的不足之处。将(Ce,Nd)-Fe-B合金与MnBi合金在纳米尺度进行复合，通过纳米晶之间的两相交换耦合作用，该纳米复合磁体可以兼具MnBi合金的高磁晶各向异性和(Ce,Nd)-Fe-B永磁材料的高饱和磁化强度，同时可以弥补(Ce,Nd)永磁体温度稳定性差的不足之处，以期获得低矫顽力温度系数甚至正矫顽力温度系数的复合永磁体。

双相纳米晶结构永磁体中的硬磁相为合金提供高的矫顽力，软磁相为合金提供高的剩磁，两相之间的交换耦合作用直接体现在了合金的磁性能。目前，国内外研究较多的是NdFeB/α-Fe、SmCo/(α-Fe,Fe-Co)等复合磁体上。而在双硬磁相复合磁体中，对其研究的较少。因此，本专利创造性的采用Ce基纳米晶合金和MnBi基纳米晶合金作为双硬磁相，同时通过氩气高速气流将软磁α-Fe粉进行加速并喷射到球磨罐体里的混合磁粉中，使α-Fe粉能够充分包覆Ce基磁粉和MnBi基磁粉的表面，获得混合粉体；另外，本专利采用磁场辅助激光快烧技术，利用磁场提升了磁体晶粒取向的一致性，实现了双硬磁相和软磁相的有效复合和耦合增强，最终获得了高性能双硬磁相纳米复合磁体。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种高性能双硬磁相纳米复合磁体的制备方法。

本发明的高性能双硬磁相纳米复合磁体的制备方法，包括如下步骤：

（1）采用熔体快淬法制备Ce基合金薄带，铜辊转速为18~48 m/s；随后通过行星式球磨将合金薄带破碎至粒度为1~10 μm的磁粉，球磨时间为1~3 h；然后将磁粉在400~700℃下晶化时效热处理，热处理时间为5~30 min，制得Ce基纳米晶磁粉；

（2）采用真空感应熔炼制备MnBi基铸锭，随后将MnBi基铸锭在200~400 ℃下时效热处理，时效热处理时间为5~10 h；采用高能球磨工艺将MnBi基铸锭破碎至粒度为2~8μm的MnBi基纳米晶磁粉，高能球磨的时间为4~10 h；

（3）将步骤（1）获得的Ce基纳米晶磁粉和步骤（2）获得的MnBi基纳米晶磁粉按一定的质量比例混合均匀后进行高能球磨，球磨时间为10~40 min；整个球磨运行过程中，通过氩气高速气流将粒径为15~50 nm的软磁α-Fe粉加速到20~40 m/s后，喷射到球磨罐体里的混合磁粉中，使α-Fe粉能够充分包覆Ce基磁粉和MnBi基磁粉的表面，获得混合粉体；

（4）将步骤（3）获得的混合粉体进行磁场取向低温辅助成型技术制备压坯，磁场强度为1~3 T，温度为100~150 ℃，压力为50~150 MPa；

（5）采用磁场辅助激光快烧技术对压坯进行烧结处理，实现双硬磁相纳米复合磁体内部晶界润滑，磁场强度为4~8 T，激光功率为600~1200 W，光斑直接为3~5 mm，升温速率为40~80 ℃/s，烧结温度为400~800 ℃，保温时间为1~3 min。