[发明专利]一种稀土永磁合金纳米片状粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备稀土永磁合金纳米片状粉体的方法，特别是通过表面活性剂辅助高能球磨来制备稀土永磁合金纳米片状粉体的方法，本发明还涉及由此方法制备的稀土永磁合金纳米片状粉体。

背景技术

稀土永磁作为一种高性能功能材料，已广泛应用到能源、交通、机械、医疗、IT、家电等领域，成为高新技术产业的基础。目前，绝大多数的稀土永磁材料产品都是采用粉末冶金工艺进行生产。其主要制粉工艺步骤是：合金制备→预制粉末→粉末精磨，即：真空感应熔炼合金原料，浇铸成块状铸锭；然后于氮气气氛中，用高能锤式粉碎机进行破碎，直至原料的粒子直径小于500μm为止。Nd-Fe-B合金也可以采用氢爆工艺破碎。对于破碎后的粉料精磨，传统的方法是在惰性气体保护下装入装有有机液体例如环乙烷的特制球磨机中进行球磨，或者采用气流磨装置进行干磨。如此制备得到的是颗粒状粉末，为等轴的各项同性的粉末颗粒，性能难以进一步提高。

本发明提供了一种通过表面活性剂辅助高能球磨来制备稀土永磁纳米片状粉体的方法，可以获得具有高各向异性、高矫顽力、性能优异的稀土永磁纳米片状粉体。

发明内容

本发明提供了一种制备稀土永磁合金纳米片状粉体的方法，是通过表面活性剂辅助高能球磨来进行，包括如下步骤：

(1)将稀土永磁合金锭子破碎，至其粒径小于200μm；

(2)将适合的球磨介质加满球磨罐，用钢球作为磨球，加入辅助球磨的表面活性剂，在高能球磨机中将混合料进行球磨，获得具有纳米晶微观结构的纳米片状粉体；其中，所述表面活性剂选自油酸、油胺、三辛胺、己酸、或它们的混合物；

(3)过滤出去球磨介质，将所得粉体进行干燥处理。

在本发明的制备方法的步骤(3)之后，部分表面活性剂留在球磨介质溶剂中，通过过滤而除去，部分表面活性剂留在片状粉体表面，起到一定程度的保护、防氧化的作用。

高能球磨过程中所用电机转速例如可以1200-1500转/分(rpm)，优选1425rpm，高能球磨时间为1-10小时。

其中，所述球磨用钢球为三种不同粒径的钢球，例如GCr15钢球，其粒径优选分别为球磨用的钢球与稀土永磁合金原料的重量比为10∶1-30∶1，进行球磨时三种不同粒径的钢球一起使用。

可以使用的球磨介质选自能溶解所用的表面活性剂的非极性溶剂，例如庚烷或己烷。所用庚烷或己烷的纯度优选为99.8以上。

所述表面活性剂的加入量为：2～100重量份，以合金粉末重量为基础。

本发明的制备稀土永磁合金纳米片状粉体方法适用于例如SmCo₅、PrCo₅、Nd-Fe-B等稀土永磁合金，特别是SmCo₅永磁合金。

本发明通过表面活性剂辅助高能球磨，制备了一种具有取向织构的稀土永磁合金纳米片状合金粉体。本发明的纳米晶微观结构片状合金粉体在保持原有优越性的基础上，具有高各向异性和高矫顽力。例如，在各向异性方面，得到的SmCo₅片状粉体的易磁化轴垂直于片表面，Nd-Fe-B片状粉体的易磁化轴平行片表面；在矫顽力方面，例如SmCo₅球磨15分钟达到10.5kOe，球磨5小时达到20.5kOe。

本发明还涉及通过所述表面活性剂辅助高能球磨方法制备的稀土永磁纳米片状粉体。

根据本发明方法所得到的稀土永磁纳米片状粉体优选为SmCo₅稀土永磁纳米片状粉体。

根据本发明方法得到的片状粉体材料具有纳米晶微结构，该片状材料厚度约5-210nm，宽度约0.2-13μm，晶粒尺寸为9-21nm。所述材料具有高的各向异性和高矫顽力。所述材料具有001取向织构。例如，SmCo₅的矫顽力通常为10.5kOe-20.5kOe。

本发明的方法不仅可以改变稀土永磁材料的形貌和性能，还可进一步提高其矫顽力，获得各向异性的纳米片状粉体。所得纳米片状粉末例如可通过热压法和放电等离子烧结技术制成层片结构的永磁体，用于伺服电机、泵联接器和传感器等，在交换耦合双相硬/软纳米复合磁体方面也具有广阔的应用前景。

附图简述

图1是实施例4中10重量％油胺作为表面活性剂的情况下高能球磨5小时所得的SmCo₅纳米片状粉体在扫描电镜下观察到的形貌照片。

图2是实施例1中以15重量％己酸作为表面活性剂的情况下高能球磨5小时所得的SmCo₅的高分辨透射电镜照片。