[发明专利]一种钕铁硼与纳米Fe粉高性能复合永磁材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种钕铁硼与纳米Fe粉高性能复合永磁材料的制备方法，包括以下步骤：将纳米级的铁粉与有机溶剂混合形成扩散源混合溶液；使用飞秒至纳米激光脉冲，在钕铁硼磁体表面穿孔，形成煤球状磁体；将煤球状磁体浸入扩散源混合溶液中，取出在氮气保护下低温预烧，得到磁体内部和表面得到具有扩散源涂层的磁体；最后将磁体在氩气保护和强磁场下热处理，得到具有高性能的钕铁硼磁体。本发明在不破坏钕铁硼硬磁相的取向的基础上，使得软磁相能够通过扩散均匀的分布在硬磁相基体中，实现了软磁相的有效添加，提高了钕铁硼永磁体的磁性能，该工艺简单，易操作，适合于批量化生产。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，具体涉及一种钕铁硼与纳米Fe粉高性能复合永磁材料的制备方法。

背景技术

从纳米双相复合永磁材料的概念提出以来，尽管在实验上已经取得了很多进展，但是在各向异性块体材料的制备方面进展缓慢。自下而上的方法是制备各向异性纳米复合磁体的潜在途径。主要是在制备出各向异性的纳米硬磁颗粒并和软磁颗粒形成一定的包覆结构的基础上，利用磁场取向成型技术获得各向异性的生坯，再通过后续的热压或烧结等工艺获得块体态的各向异性纳米双相复合永磁材料。Nd₂Fe₁₄B 由于其复杂的晶体结构和稀土元素活泼的化学性质，难以用化学方法进行可控制备。因此首先要解决的是高性能纳米永磁颗粒的制备问题。

尽管近年来在软磁硬磁相交换耦合机制的理解及纳米复合磁体的制备方面取得了重要的进展，然而实验结果距离理论模型给出的纳米复合磁体的超高磁能积还相去甚远。最主要的困难是如何制备得到理论模型要求的微观组织结构，即硬磁相充分取向，软磁相均匀分散在硬磁相基体中，也就是各向异性的纳米复合磁体,在纳米双相复合体系中，软磁相的有效添加是实现硬磁性相和软磁性相良好耦合的另一个关键。

目前，软磁性相的添加有很多方法，如高能球磨、CVD、超声化学法、电化学涂覆等等，这些方法在一定程度上会引入氧化层、杂质并对硬磁性相造成损伤。因此需要开发一种简洁、无污染的方法在硬磁颗粒上有效地包覆软磁性相，进而实现磁性能的突破。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种钕铁硼与Fe高性能复合永磁材料的制备方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种钕铁硼与纳米Fe粉高性能复合永磁材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）扩散源的制备：将纳米级的铁粉、一定量的Cu或Al低熔点金属粉末充分混合形成混合物，将混合物与有机溶剂混合形成扩散源混合溶液；

（2）钕铁硼激光穿孔：使用飞秒至纳秒激光脉冲，在钕铁硼磁体表面穿孔，形成煤球状磁体；

（3）钕铁硼表面和内部涂敷：将煤球状磁体浸入扩散源混合溶液中，取出在氮气保护下低温预烧，得到磁体内部和表面具有扩散源涂层的磁体；

（4）磁场下热处理：将步骤（3）得到的磁体在氩气保护和强磁场下热处理，得到具有高矫顽力的钕铁硼磁体。

具体地，步骤（1）所述的铁粉与金属的颗粒直径小于15 nm，低熔点金属为Cu或Al的一种，混合物中低熔点金属含量为5~20 wt%，所述的有机溶剂为丙酮或者乙醇溶液。

具体地，步骤（2）所述的飞秒至纳秒激光脉冲，激光波长为 800~1560nm，脉冲持续时间为1ps~10ns，脉冲强度为100uJ~100mJ，光斑大小为5~100 μm, 孔之间的间距为10μm~10mm。

具体地，步骤（3）所述的低温预烧时间为1~10h，温度为80~150℃。

具体地，步骤（4）所述的强磁场为7~12T,热处理温度为200~600℃，热处理时间为24~36h。

与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：