[发明专利]一种晶界扩散制备高矫顽力块状锰铋纳米磁体的方法

说明书

本发明公开了一种晶界扩散制备高矫顽力块状锰铋纳米磁体的方法，包括：按照MnBi合金成分配料，获得合金铸锭并快淬成薄带；将MnBi快淬薄带进行真空热处理，获得纳米晶合金薄带；按照低熔点稀土四元ReAlSnZn合金成分配料，保温熔炼获得母合金铸锭并快淬成薄带；将MnBi和ReAlSnZn快淬薄带按一定比例混合，并通过高能球磨获得均匀混合的纳米复合粉末；利用热压法制得块状锰铋纳米磁体。本发明通过添加低熔点ReAlSnZn合金并辅助高能球磨和热压技术，使ReAlSnZn纳米晶合金在锰铋磁体热压过程中会熔化为液态，加速了低熔点合金中的稀土元素在晶界的扩散，改善块状锰铋磁体扩散后的均匀性和致密性，得到高矫顽力的块状锰铋纳米晶磁体。同时，本发明工艺简单，制备周期短，成本低，可应用于大规模批量生产。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种晶界扩散制备高矫顽力块状锰铋纳米磁体的方法。

背景技术

近年来，随着世界稀土资源的日益减少、价格快速增长，及时开发一类新型高磁性无稀土永磁体，是磁性产品发展的要求，更是我国稀土产业可持续发展的重大课题。MnBi永磁体具有价格低廉、不易腐蚀、力学性能好等优点，特别是它在一定温度范围内矫顽力呈正的温度系数，可以弥补NdFeB永磁体的不足之处。但是，由于MnBi低温相是由包晶反应形成，极难制备单相合金，从而导致其磁性能偏低，极大地限制该类材料的应用。因此，如何获得高性能纯单相锰铋合金，同时提升锰铋合金的矫顽力，成为锰铋永磁材料拓宽应用范围的关键问题。

晶界扩散技术作为一种提高烧结钕铁硼和钐钴磁体矫顽力的一种新型工艺，主要通过稀土金属或者化合物的粉末作为扩散源，在一定的温度下进行扩散热处理，通过优化晶界相和提高主相的各向异性场，实现钕铁硼和钐钴磁体矫顽力的提升。但是，晶界扩散技术，特殊是低熔点稀土作为扩散源的方法，在锰铋纳米磁体中还没用进行相关研究和报道。因此，本申请提出一种低熔点稀土四元纳米合金晶界扩散制备高矫顽力块状锰铋纳米磁体的新方法，通过保温熔炼和快淬技术制备低熔点稀土四元ReAlSnZn合金，并辅助高能球磨和热压技术，使低熔点稀土ReAlSnZn纳米晶合金在热压过程中会熔化为液态，改善块状磁体扩散后的均匀性和致密性，得到高矫顽力的块状锰铋纳米晶磁体。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种晶界扩散制备高矫顽力块状锰铋纳米磁体的方法。

本发明通过以下技术方案加以实现：

所述的一种晶界扩散制备高矫顽力块状锰铋纳米磁体的方法，其特征在于按下列步骤进行：

1）将纯度为99.99%以上的Mn、Bi合金，按照合金摩尔组成Mn_yBi_100-y进行称重配料，其中y=46或52或58或64，将称得的目标成分原料进行真空熔炼，将合金反复熔炼3-5次获得成分均匀的母合金铸锭，然后在快淬炉中制成薄带；

2）将步骤1）制得的Mn_yBi_100-y快淬薄带进行真空热处理，获得相应的纳米晶合金；

3）将低熔点稀土四元ReAlSnZn合金成分以原子百分含量称重配料，然后将已配好的原料密封于抽真空的石英管内，并置于550~650 ℃的电阻炉中进行1小时的保温熔炼，获得成分均匀的母合金锭子，然后在快淬炉中制成薄带；

4）将步骤2）制得的Mn_yBi_100-y快淬薄带和步骤3）制得的ReAlSnZn快淬薄带按一定比例混合，经高能球磨获得均匀混合的纳米复合粉末；

5）利用热压法将步骤4）所制得的纳米复合粉末压制成块状锰铋纳米磁体。

进一步的，步骤（1）和（3）中所述的快淬炉腔体压力为0.06 MPa，喷射压力差为0.06~0.12 MPa，辊轮的线速度为10~50 m/s。