[發明專利]一種LaFeSiH材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710255250.3
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107142419A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 王占洲;孫永陽;章曉峰;洪群峰;韓相華;郝忠彬
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/02;C22C33/02;H01F1/01
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏,沈剛

技術領域

本發明涉及磁制冷材料相關技術領域，尤其是指一種LaFeSiH材料的制備方法。

背景技術

室溫磁制冷技術具有綠色環保、高效節能、穩定可靠的特點，近些年來已經引起世界范圍的廣泛關注。由于制冷業耗能占社會總耗能的15％以上，而且氣體壓縮制冷中使用的氣體制冷劑會破壞大氣臭氧層并引起溫室效應，所以室溫磁制冷機具備的優點使得這項技術有望取代傳統的氣體壓縮制冷。美國、中國、荷蘭、日本相繼發現的幾類高溫乃至室溫區巨磁熱材料大大推動了人們對綠色環保磁制冷技術的期待，例如：Gd-Si-Ge、LaCaMnO₃、Ni-Mn-Ga、La(Fe，Si)13基化合物、Mn-Fe-P-As、MnAs等化合物。這些新型巨磁熱效應材料的共同特點是磁熵變均高于傳統室溫磁制冷材料Gd，相變性質為一級，并且多數呈現強烈的磁晶耦合特點，磁相變伴隨顯著的晶體結構相變的發生。這些新型材料還表現出不同的材料特性，例如，Gd-Si-Ge價格昂貴，制備過程中需要對原材料進一步提純，Mn-Fe-P-As、MnAs等化合物原材料有毒等等。

室溫磁制冷機的研究以及應用也在不斷的進步，美國、中國、法國、英國、意大利、丹麥、加拿大、日本、西班牙等相繼研制了各種室溫磁制冷機。室溫磁制冷機最先采用電磁鐵或者超導體作磁場，但是超導和電磁鐵價格昂貴，維護費用高，對于商用受到限制。目前，室溫磁制冷機的磁場由永磁體來提供，同時實現了大功率，高頻率。

隨著室溫磁制冷機的發展，人們認為磁制冷材料中，最具應用前景的是LaFeSi系合金。而LaFeSi系合金充氫后得到的一級相變磁制冷材料會變得很脆，易碎。所以磁熱效應材料的成型也成為需要迫切解決的問題。磁制冷機的蓄冷器中的磁制冷材料需要加工成型，制成所需的形狀，這需要把粉末狀的LaFeSi材料用膠黏劑粘結在一起，并盡可能保持性能，再壓制成型，通過固化等工藝使成型制品保持高的強度。而通常所用粘接劑需要固化溫度80-180℃，在此溫度范圍加熱0.5h-2h，會失去大量的氫原子，導致一級相變的LaFeSi系合金性能降低，影響磁制冷材料的性能，絕熱溫變、居里溫度和磁熵變都會有所下降。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中存在上述的不足，提供了一種保證合金不脫氫且性能保持不變的LaFeSiH材料的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種LaFeSiH材料的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)選取La_1-xR_x(Fe_13-y-bM_y)Si_bH_c合金充氫粉末；

(2)采用環氧樹脂和固化劑按比例混合得到的粘接劑；

(3)配得的粘接劑與合金充氫粉末放入容器中，并倒入丙酮作為溶劑，進行攪拌，待粘接劑與合金充氫粉末混合均勻并待丙酮揮發后，進行造粒，再壓制成型；

(4)成型后的樣品在低溫下固化，其中低溫為不高于80℃。

在固化過程中使用高溫固化會使合金中失去大量的氫，故而本發明通過改用環氧樹脂和固化劑配比得到的固化粘接劑，其固化溫度不大于80℃，這樣合金的強度和性能可以同時得到保證，此外還能保證合金不脫氫。

作為優選，在步驟(1)中，R為下述稀土元素的一種或者幾種的組合物，所述稀土元素為：Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y；x的范圍是：0≤x≤0.3；M為Mn、Ti、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga中的一種；y的范圍是：0.003≤y≤0.5；b的范圍是：1.0≤b≤1.5；c的范圍是：0≤c≤3.0。

作為優選，在步驟(1)中，La_1-xR_x(Fe_13-y-bM_y)Si_bH_c合金充氫粉末的粉末粒徑控制在300μm以下。如果粉末粒徑太大，壓制過程中流動性太差，對于棱邊較多的方塊形壓坯成型困難。

作為優選，在步驟(2)中，環氧樹脂和固化劑的比例為1～2∶1。

作為優選，在步驟(2)中，粘接劑占合金充氫粉末的質量分數為1.5％-3％。如果粘接劑的質量分數過高，則合金粉末粘度太大，不利于造粒。