[发明专利]一种钕铁硼锰铋高性能双永磁相复合磁体的制备方法

说明书

本发明公开了一种钕铁硼锰铋高性能双永磁相复合磁体的制备方法。本发明的复合永磁体材料的化学组成式为Nd₂Fe₁₄B/MnBi。本发明按一定化学计量比称取Nd₂Fe₁₄B纳米永磁体材料的原材料粉末，将混合物与有机溶剂混合形成复合源溶液；称取一定量MnBi永磁体原材料粉末，加入适量BiI₃粉末，经过充分研磨混合之后，将原料粉末压制成块；将压制成的块浸入复合源溶液中，并在氩气保护下预烧，形成前驱体；将上述磁体在氩气保护下和磁场下热处理，得到具有高性能的MnBi复合磁体。该制备方法能够得到表面干净，化学活性好，大小为纳米级的纳米复合永磁体材料，由于BiI₃在升华过程中，形成网状通道结构，极大程度上提高了材料的复合效率，具有了更强的磁晶各向异性，交换耦合强度和磁性能显著提高，并且制备过程简单、安全。

技术领域

本发明涉及一种钕铁硼锰铋高性能双永磁相复合磁体的制备方法，属于永磁材料领域。

背景技术

复合纳米晶磁性材料是近年来开发的一种新型双相永磁材料。它是由高磁晶各向异性的硬磁相和高饱和磁化强度的软磁相在纳米尺度上产生强烈的磁交换耦合作用，使磁体呈现明显的剩磁增强效应（Mr/Ms0.5）。而剩磁的增强主要是靠纳米晶磁体内晶粒间的强交换耦合作用来实现的。因此，对纳米晶磁体的晶间交换耦合作用的研究已经成为提高该磁体磁性能的主要因素。

微结构计算研究表明，复合纳米晶永磁体的磁性能显著地随软磁相的晶粒尺寸、含量和晶粒形状等因素变化。当软磁相晶粒尺寸足够小时，由于晶界处的交换耦合作用，可以使纳米晶磁体的剩磁和矫顽力显著提升。同时，大量实验数据研究证明，当软磁相的含量为40%，同时晶粒为10 nm且均匀分布在晶粒为10~20nm的硬磁相之间时，可以使纳米晶磁体的磁性能得到提高。

本发明利用BiI₃升华法在磁体内部形成网状通道的方法，使涂敷离子能够在磁体内部进行扩散，提高磁性能，该方法工艺简单，节能省时。BiI₃的沸点大约是580ºC，在预烧过程中随着温度的升高，BiI₃升华成气体，BiI₃分子在MnBi磁体中形成网状通道结构，有效的提高了NdFeB的复合效率，提高了磁体的磁晶各向异性，从而提高磁体的矫顽力和最大磁能积，与激光烧蚀形成的三维扩散通道相比，本发明扩散通道在磁体内部形成网状结构，扩散效率更高，同时技术更加简单，利于工业化生产。与发明专利（CN202011322861.3：一种激光脉冲穿孔辅助扩散高矫顽力钕铁硼的制备方法和CN202011320872.8：一种高矫顽力高磁能积扩散钐铁氮磁体的制备方法）激光烧蚀形成的三维扩散通道相比，本发明扩散通道在磁体内部形成网状结构，扩散效率更高，同时相比与激光扩散，对磁体的损害更小，技术更加简单，利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种钕铁硼锰铋高性能双永磁相复合磁体的制备方法，具体制备包括如下步骤：

（1）复合源的制备：按一定化学计量比称取Nd₂Fe₁₄B纳米永磁体原材料粉末，将Nd₂Fe₁₄B粉末与有机溶剂混合形成复合源混合溶液；

（2）MnBi块体的制备：称取一定量MnBi纳米永磁体原材料粉末，加入适量BiI₃粉末，充分混合后将粉末压成MnBi块体；

（3）MnBi块体表面涂覆：压制的MnBi块体在氩气保护下预烧，预烧后将MnBi块体浸入复合源混合溶液中，得到在磁体表面和内部具有复合源涂层的磁体；

（4）磁场热处理：将上述磁体在氩气保护下和磁场下热处理，得到具有高矫顽力的Nd₂Fe₁₄B/MnBi复合磁体。