[发明专利]一种钐铁氮磁纳米阵列的制备方法

说明书

本发明涉及一种钐铁氮磁纳米阵列的制备方法，该发明以多孔氧化铝为模板，在磁场下采用方波脉冲电沉积法制备钐铁纳米线阵列；将钐铁纳米线阵列置于热处理炉中，以恒定的速率通入高纯氩气，在500~700℃下退火1~5h；再以恒定的速率通入含50%氢气的氩氢混合气，在300~400℃下氢化10~24h；然后以恒定的速率通入高纯氮气，在400~500℃下氮化2~20h，降至室温，取出样品即得到钐铁氮磁纳米阵列。该方法获得的钐铁氮磁纳米阵列为高度有序纳米线阵列，纳米线的直径与多孔氧化铝模板的孔径一致，纳米线的长度为1~50μm；钐铁氮磁纳米阵列具有较高的磁能积和优异的磁各向异性。

技术领域

本发明涉及一种钐铁氮磁纳米阵列的制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

永磁材料是具有较大剩磁、矫顽力、磁能积和一经磁化即能保持恒定磁性的材料。永磁材料经历了碳钢-铝镍钴-铁氧体-SmCo₅-Sm₂Co₁₇-Nd₂Fe₁₄B 几个主要的发展阶段。其中稀土永磁材料是 20 世纪 60 年代发展起来的新型永磁材料，包括第一代稀土永磁 1：5型 SmCo 合金，第二代稀土永磁 2：17 型 SmCo 合金；第一代和第二代稀土永磁材料都含有稀土元素 Co，而 Co 是战略物资、价格昂贵，这在很大程度上限制了它们的广泛使用，于是人们开发了第三代Nd-Fe-B稀土永磁材料。与第一、二代稀土永磁材料相比，Nd-Fe-B的磁性能优异，迅速稀土永磁体市场，有着“磁王”的美誉。但Nd-Fe-B本身并不完美，缺点同样明显，如稀土含量高、耐腐蚀性差和高温时居里温度低等。因此人们积极探寻新一代稀土永磁材料。Sm-Fe-N 不管从磁性能方面来说，还是从生产成本上来说，都很有可能取代 Nd-Fe-B，成为人们期待的第四代稀土永磁材料。

目前，Sm-Fe-N的制备方法主要有熔体快淬法(RQ)、机械合金化法(MA)、粉末冶金法(PM)、氢化-歧化-脱氢-再化合法(HDDR)。但随着现代人类社会高科技的发展，电子器件微型化、功能兼容一体化的要求越来越高。当前工艺制备得到的Sm-Fe-N磁体难以满足高端需要，所以急需开发具有高磁能积和优异的磁各向异性的Sm-Fe-N磁性纳米材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钐铁氮磁纳米阵列的制备方法，该制备方法得到的钐铁氮磁纳米阵列为高度有序纳米线阵列，纳米线的直径与多孔氧化铝模板的孔径一致，纳米线的长度为1~50μm；钐铁氮磁纳米阵列具有高磁能积和优异的磁各向异性。

为了实现上述发明目的，本发明的具体步骤为：

1）、多孔氧化铝模板准备：选取孔径为100nm双通的氧化铝模板，在其背面磁控溅射一层厚度为5μm的铜膜，依次经过三甲基氰硅烷、乙醇、蒸馏水超声清洗后烘干以备用；

2）、钐铁纳米线阵列的制备：在磁场下采用方波脉冲电沉积法制备钐铁纳米线阵列：以第一步准备好氧化铝模板作为工作电极，汞电极为对电极，Ag/AgCl电极为辅助电极，加入沉积液后在30~50℃温度下进行方波脉冲电沉积，沉积完成用2M/L的NaOH溶液将多孔氧化铝模板溶解，然后用乙醇和蒸馏水清洗至中性；

所述的磁场的方向与纳米线生长方向平行，磁场的大小为1~5 T；

所述的沉积液的溶质为：SmCl₃•6H₂O、FeCl₂•4H₂O、Na₃C₆H₅O₇•2H₂O、 H₂C₂O₄、NaCl、H₃BO₃和抗坏血酸，溶剂为1:1的水和乙二醇溶液；