[發(fā)明專利]硬磁管包覆軟磁線型一維納米永磁材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910093537.6
• 申請日: 2009-10-12
• 公開（公告）號: CN101692364A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李衛(wèi);周棟;朱明剛;陳紅升;張文臣
• 申請（專利權(quán)）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: H01F1/01
• 分類號: H01F1/01;H01F1/047;H01F1/147;B22F1/02;C25D3/20;C25D3/12;C25D3/56
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種硬磁管包覆軟磁線型一維 納米永磁材料及其制備方法，適用于硬磁管包覆軟磁線型一維納米永磁材料的制備。

背景技術(shù)

軟硬磁耦合的一個主要用途是制造高性能的永磁材料，1991年，E.F.Kneller 等提出了制備永磁材料的新原理，當(dāng)具有納米尺度的軟磁材料和硬磁材料形成復(fù)合材 料時，將產(chǎn)生交換耦合作用，促使剩磁增強(qiáng)效應(yīng)出現(xiàn)，產(chǎn)生高的磁能積。這種納米交 換耦合永磁體被認(rèn)為是開發(fā)第四代永磁的重要途徑。永磁體要求盡可能大的矯頑力和 飽和磁化強(qiáng)度，硬磁材料的矯頑力雖然比較大，但其飽和磁化強(qiáng)度比軟磁材料低。交 換彈簧中硬磁相具有高的矯頑力，軟磁相具有高的飽和磁化強(qiáng)度，將他們結(jié)合在一起， 可以得到性能良好的永磁材料。目前制備納米交換耦合永磁體的主要方法是熔體快淬 法。首先熔煉合金鑄錠并用水冷銅輥快淬熔體獲得非晶薄帶，然后，在一定的溫度下 退火“自然”析出包含永磁相和軟磁相顆粒的納米結(jié)構(gòu)材料。但是實(shí)驗(yàn)上制得的納米 交換耦合永磁體的最大磁能積比理論預(yù)期的低很多，因此，發(fā)展新的制備技術(shù)，通過 人工合成方法制備納米交換耦合材料是提高最大磁能積的關(guān)鍵。目前制備的人工復(fù)合 結(jié)構(gòu)主要是通過濺射或外延的方法制備硬/軟磁雙層膜或多層膜，包括NdFeB/Fe、 SmCo/Fe、FePt/Fe等，所需設(shè)備通常較為昂貴，且所制備材料在只在其中一維尺寸為 納米級，不利于未來器件小型化的要求，當(dāng)前器件小型化的趨勢也對永磁材料朝更小 尺度邁進(jìn)提出更高要求。

獲得好的永磁性能通常采用兩種方法，一種是具有大的磁晶各向異性的材料，另 一種是具有大的形狀各向異性的材料。通過人為設(shè)計(jì)，使具有大磁晶各向異性的材料 同時具有大的形狀各向異性，可以更好的發(fā)揮材料的永磁性能。在一維軟磁材料外包 覆一層硬磁材料，可以提升材料的飽和磁化強(qiáng)度，增大磁能積。而根據(jù)Slater-Pauling 曲線，鐵鈷合金在鈷含量約30％時具有最大的磁化強(qiáng)度，這是目前發(fā)現(xiàn)的過渡金屬及合 金中具有最大飽和磁化強(qiáng)度的材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種硬磁管包覆軟磁線型一維納米永磁材料及其制備方法， 一維納米永磁材料的尺寸可控，制備方法簡單且制備成本較低，而且還具有高矯頑力、 高性能等特點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明目的，我們所提出的解決方案是，采用軟硬磁耦合的準(zhǔn)一維納米同軸 電纜，在材料的磁晶各向異性之外又增加了形狀各向異性，同時由于軟硬磁材料間的 交換耦合作用，在矯頑力不太減小的情況下大大增加材料的飽和磁化強(qiáng)度，從而提高 材料的磁性能。材料由內(nèi)部線狀材料和外部管狀材料組成，內(nèi)部包覆Fe、Co、Ni金屬 或合金軟磁納米管，外部磁芯由FePt、CoPt等一維硬磁納米線組成。

本發(fā)明交換彈簧納米同軸電纜的制備方法是，先采用電化學(xué)陽極氧化方法制備多 孔氧化鋁模板，通過控制氧化電壓，孔洞直徑可以調(diào)控。后采用模板浸潤法在模板孔 洞的四周生成Fe_xCo_yNi_(1-x-y)合金納米管，然后通過電化學(xué)沉積方法在管中生長硬磁納米 線，制備工藝為：

A.將多孔氧化鋁模板浸入到配置好的氯鉑酸和氯化亞鐵混合溶液或氯鉑酸和氯化 鈷混合溶液中，氯鉑酸在混合溶液中的所占的摩爾百分比為40％～60％，浸泡時間為 10～60分鐘，浸泡過程可以不加超聲波，也可放入超聲波清洗機(jī)中超聲3～60分鐘。

B.將模板取出后放入石英管中，在氫氣氣氛中400℃～600℃還原1～5小時，生 成FePt或CoPt納米管；為改變納米管壁厚，可以重復(fù)A、B過程1～10次。