[发明专利]一种制备钕铁硼永磁纳米粒子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钕铁硼永磁材料，特指一种溶胶-凝胶工艺制备钕铁硼永磁纳米粒子的简易方法，属于高性能永磁材料领域。

背景技术

自从1983年日本住友公司发明了钕铁硼永磁材料以来，主要发展有烧结、粘结NdFeB及其它稀土永磁材料，广泛应用于电子、汽车、计算机、电力、机械、能源、环保、国防、医疗器械等众多领域，前景十分广阔。

Nd₂Fe₁₄B永磁材料的制备方法主要有粉末冶金和快淬等，具有高能源消耗和需要高纯度元素作为初始原料等特点，在制备Nd₂Fe₁₄B基粘结磁体、烧结磁体或工程应用中的磁弹性体时，磁性粉末是必不可少的，通常情况下，微米级的Nd₂Fe₁₄B永磁粉末采用旋淬、破碎、球磨或者HDDR技术来制取；在纳米尺寸范围内，永磁纳米粒子所具有的形状及大小分布的优点决定了永磁纳米粒子可应用于各向异性、交换耦合、单畴粒子、铁磁流体、冷却系统、兆位元储存等领域；永磁纳米粒子的制备目前有两种方法，其一为采用硼氢化钠对钕盐和铁盐进行还原；其二是采用多元醇的还原工艺，然而，由于稀土元素具有较高的电极电位，同时还原稀土元素和过渡族金属是很难的，且由于Nd₂Fe₁₄B合金具有易于氧化的缺点，因而使得Nd₂Fe₁₄B永磁纳米粒子的制备更富于挑战性；有文献以六水氯化钕、硼酸、柠檬酸和乙二醇为原料采用溶胶-凝胶工艺或水热的方法制备Nd₂Fe₁₄B永磁纳米粒子，但制备过程中所引入的氯元素很难去除，由于其基本性质和在后续工艺中的变化及其产物，除直接影响Nd₂Fe₁₄B永磁纳米粒子性能、增大工艺难度以外，对生产设备、厂房等也将造成损坏，对环境造成污染，对现场操作人员的健康造成危害；综上，Nd₂Fe₁₄B永磁纳米粒子的制备存在产品性能不达标、效率低、产量小、成本高且对环境污染严重等问题，寻求一种高性能、高效、高产、低成本、低污染的方法以实现Nd₂Fe₁₄B永磁纳米粒子的工业化生产迫在眉睫。

本发明以乙酰丙酮钕、乙酰丙酮铁、硼酸乙酯为原料，采用溶胶-凝胶的工艺制备Nd₂Fe₁₄B永磁纳米粒子；其优点是不含恶化Nd₂Fe₁₄B永磁纳米粒子性能的氯元素，且前驱体所需原料在液相下能够均匀混合，并进行水解、缩合等化学反应，在溶液中形成稳定的溶胶体系，并且在凝胶缓慢聚合的过程中形成三维空间网络结构使溶剂失去流动性并充满在网络结构中，采用溶胶-凝胶工艺使各反应单元混合均匀，所得磁性材料性能均匀，颗粒尺寸可控。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种以溶胶-凝胶工艺制备钕铁硼纳米磁性粉末的简易方法，以解决性能不达标、效率低、产量小、高成本、高污染环境等问题。

本发明的实验步骤为：

1)配制0.7g/mL的NdCl₃·6H₂O的水溶液，加稀盐酸调节pH值至5.0；另配制浓度为0.16g/mL乙酰丙酮的氨水溶液，在搅拌下将上述两种溶液缓慢混合，NdCl₃·6H₂O与乙酰丙酮的质量比为1:1.25-1.30；用稀盐酸使反应混合物的pH值保持在7.0，搅拌12小时，待结晶析出后，将所得产物用甲苯进行重结晶、过滤，在空气中干燥12小时，再在Mg(ClO₄)上干燥4日，即获得乙酰丙酮钕。

所述氨水的浓度为2M/L。

2)、将乙酰丙酮钕、乙酰丙酮铁、硼酸乙酯溶解于无水乙醇；乙酰丙酮钕、乙酰丙酮铁、硼酸乙酯的添加比例按Nd_xFe_100-x-yB_y的成分配比（原子百分数）进行添加；向上述溶液中加入去离子水进行水解，去离子水与金属盐(乙酰丙酮钕与乙酰丙酮铁摩尔量之和)摩尔比值为(1-10):1；其中5≤x≤19，0.2≤y≤5。

所述无水乙醇的用量以能够完全溶解乙酰丙酮钕、乙酰丙酮铁、硼酸乙酯即可。

3)、用三乙烯四胺调节上述溶液pH值为7-12，搅拌0.5-2小时，然后与稀氨水共置于密闭的干燥器内，放置4-10日得凝胶。