[發明專利]一種釤鈷基納米晶永磁體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410261314.7
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104078175A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 陳立展;張朋越;泮敏翔;史耀君;吳鋼;陳立權;盛冬媚
• 申請（專利權）人: 嘉興市鵬程磁鋼有限公司;中國計量學院
• 主分類號: H01F1/053
• 分類號: H01F1/053;C22C19/07;C22F1/10;C22F1/02;B22F9/04
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾瑜

技術領域

本發明涉及一種新型釤鈷基納米晶永磁體的制備方法，尤其涉及一種高磁能積的新型(Sm,R)₁(Co,Fe,Cu,Zr)₇/α-Fe納米復合永磁材料配方和制備方法。

背景技術

磁性材料，特別是金屬磁性材料，作為一種重要的基礎性金屬功能材料，可通過電磁之間的能量轉換等物理效應制成多種功能材料及器件，如電機馬達、硬盤數據存儲等等，目前已被廣泛應用于航天航空、信息電子、能源、交通、通訊、醫療衛生等眾多領域，成為高新技術、新興產業與社會進步的重要物質基礎之一。

目前，商業化SmCo永磁體中有兩種常見的產品，1、SmCo₅具有高的各向異性，但磁矩較低，2、Sm₂Co₁₇具有較好磁能積和矯頑力，但機械加工較難。最近人們發現，TbCu₇型結構的SmCo₇金屬間化合物具有較大的各向異性場(H_A＝10～18T)和較低的內稟矯頑力溫度系數β＝-0.11％等高溫性能，同時SmCo₇也兼有高居里溫度(780℃)和高飽和磁化強度的潛在優點，從而使其可能發展成為新一代永磁材料，具有潛在的應用前景。因此1:7型Sm-Co基永磁合金成為當前稀土永磁材料研究的熱點之一。

目前，制備SmCo₇納米晶永磁材料的方法主要是熔體快淬法和機械合金法，這主要是由于SmCo₇相為亞穩相，在高溫下會分解為SmCo₅和Sm₂Co₁₇。熔體快淬法因其具有極高的冷卻速度能制備出微納米、納米晶甚至非晶合金，但是其制備周期長、工序復雜，使得合金的制造成本居高不下；機械合金法通過對原料合金進行高能球磨，能夠在較短的球磨時間內獲得納米晶或非晶組織，這既可以提高工藝效率，又能減少工藝過程中的氧化與污染，得到了國內外研究者們的關注。

目前采用高能球磨法制備稀土-過渡族金屬永磁納米磁體的研究還處于起步階段，特別是對于高能球磨納米晶復合磁體，其磁能積通常小于25MGOe，遠低于理論值，造成這種結果的原因主要是由于對納米晶的尺寸、數量和分布等形態較難控制。本專利主要采用添加Fe、Cu、Zr部分取代Co，以及Lu/Dy和Tb中的任意一種部分取代Sm等獲得強各向異性永磁體，并通過將純Fe粉與永磁粉末高能球磨和激光瞬間加熱等方法，來解決形態可控且具有強各向異性的納米復合永磁體等問題，最終獲得了良好的磁性能。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術的不足，提供一種形態可控且具有強各向異性的新型(Sm,R)₁(Co,Fe,Cu,Zr)₇/α-Fe納米復合永磁體材料配方和制備方法。

所采取的技術方案主要采用添加Fe、Cu和Zr部分取代Co，以及重稀土Lu,、Dy或Tb等部分取代Sm等來獲得強各向異性SmCo₇永磁體，并通過將純Fe粉與所得到永磁體粉末用高能球磨和激光瞬間加熱等方法來生成SmCo₇α-Fe納米復合永磁材料，控制納米晶顆粒均勻從而達到軟磁和永磁體的交換耦合狀態，最終解決制備顆粒形態可控且具有強各向異性的納米復合永磁體等關鍵制備問題。

本發明技術方案為，一種新型釤鈷基(Sm,R)₁(Co,Fe,Cu,Zr)₇/α-Fe納米復合永磁材料，釤鈷基的類型為(Sm,R)₁(Co,Fe,Cu,Zr)₇，具有TbCu₇型結構，用Fe、Cu、Zr部分取代Co；Re為重稀土Lu、Dy和Tb中的任意一種，部分取代Sm；各元素的配比(重量百分數)為：

Sm和Re的總量16％～22％，其中Sm與Re的重量比為1：0.05～0.2，Re為Lu、Dy和Tb中的一種；Co50％～56％，Fe18％～25％，Cu5％～12％，Zr1％～5％。優選的，Sm和Re的總量18.5％～21％，Co50.5％～55％，Fe18％～25％，Cu5％～12％，Zr1％～5％。

上述釤鈷基/α-Fe納米復合永磁材料的制備方法包括以下步驟：