[发明专利]一种高熵合金磁性材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多主元高熵合金材料领域，具体涉及一种含铥铋铁钴镍锰的高熵合金磁性材料的制备方法。

背景技术

磁性材料应用涉及到各个领域，新型磁性材料的开发对高新材料产业的发展有重要推动作用。

继Nd-Fe-B之后的第四代永磁材料是目前科学研究领域一个重大课题。获得低对称性，高磁晶各向异性，高磁能积的永磁材料是这一研究的一个基本特点和要求。同时由于软磁材料的高饱和磁化强度，将软磁和永磁在纳米尺度进行复合加工进而获得兼具二者优点的永磁材料对于解决新型材料的性能要求有重要的意义，目前已引起科学家和企业家的兴趣。

由稀土元素及过渡族金属组成的合金具有良好的磁学性能。为了提高合金材料磁学性能，可通过纳米晶化使金属合金或颗粒的分散均匀，从而获得高性能的磁性材料以达到实用的目的。

多主元高熵合金是一种新的纳米材料设计理念，在多主元高熵合金中含有5种及以上元素。高熵是多主元合金的特色，因为高熵效应抑制金属间化合物的出现，有助于形成简单的结晶相，而且使得微结构倾向于纳米化，容易得到纳米结构材料。

目前高熵合金的制备方法主要采用电弧熔融法。存在设备昂贵和操作复杂的问题，造成材料成本高，阻碍了应用推广。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种含有铥铋铁钴镍锰高熵合金磁性材料的制备方法，利用该方法能够在温和的条件下制备得到纳米结构的高熵合金磁性材料。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的高熵合金磁性材料的制备方法采用阴极电沉积法。

阴极电沉积是利用外加电场作用，在阴极发生化学反应，使金属离子在阴极发生还原反应，进而在基体上沉积。

本发明的阴极电沉积法技术方案的具体步骤为：

(1)配制含铥离子、铋离子、铁离子或亚铁离子、钴离子、镍离子和锰离子的有机体系溶液；

(2)加入支持电解质，以铜片作为工作电极，外加电场进行电沉积即得。

上述步骤(1)中，铋离子摩尔浓度控制在0.002mol/L至0.01mol/L之间；除铋离子外，其他任意金属离子的摩尔浓度控制在0.002mol/L至0.03mol/L之间；除铋离子外，其他金属离子为铥离子(稀土金属离子)、铁离子、钴离子、镍离子和锰离子或者是铥离子(稀土金属离子)、亚铁离子、钴离子、镍离子和锰离子。

上述步骤(2)中，加入的支持电解质为惰性电解质。

上述步骤(2)中，外加电场是以饱和甘汞电极为参比电极，电沉积的电位小于-2.7V。

在阴极电沉积中，阴极发生的反应为Mⁿ⁺+ne＝M，沉积过程涉及多元素的扩散和再分配，析出物的成核和生长被抑制，使得微结构倾向于纳米化和非结晶化，有利于纳米相的形成。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)本发明的制备方法可以在常温下进行，生产过程简单，仪器设备所需投资较低；(2)本发明的制备方法属于非线形过程，能在形状复杂的基体上沉积得到均匀的涂层；(3)本发明的制备方法所用原料廉价经济，利用率高；(4)本发明的磁性材料具有软磁性，具有很高的利用价值和市场前景。

附图说明

图1为高熵合金磁性材料的电镜结果；

图2为高熵合金磁性材料的能谱结果。

具体实施方式

实施例1

配制含0.01mol/L铥离子、0.002mol/L铋离子、0.01mol/L铁离子、0.01mol/L钴离子、0.01mol/L镍离子和0.01mol/L锰离子的二甲基亚砜有机体系溶液，加入0.3mol/L的高氯酸锂，以铜片作为工作电极，在-2.7V电位下沉积5分钟，即可得到含有铥铋铁钴镍锰的高熵合金磁性材料。

实施例2

配制含0.01mol/L铥离子、0.002mol/L铋离子、0.01mol/L亚铁离子、0.01mol/L钴离子、0.01mol/L镍离子和0.01mol/L锰离子的二甲基亚砜有机体系溶液，加入0.3mol/L的高氯酸锂，以铜片作为工作电极，在-2.7V电位下沉积5分钟，即可得到含有铥铋铁钴镍锰的高熵合金磁性材料。

实施例3