[发明专利]一种经表面防护处理的稀土-过渡金属氮化物磁性粉末的制备方法

说明书

本发明提供一种经表面防护处理的稀土‑过渡金属氮化物磁性粉末的制备方法，所述磁性粉末制备方法主要包括稀土‑过渡金属合金冶炼、预设气氛中粉化、渗氮处理、机械力化学效应表面处理等过程。本发明提供的方法可使稀土‑过渡金属氮化物磁性粉体在制备过程中保证渗氮充分的情况下不被氧化，制得的粉体通过机械力化学效应可生成比常规混合处理更加有效的防护膜，最终获得的经表面防护处理的稀土‑过渡金属氮化物磁性粉末具备优异的磁性能和显著的耐湿热环境、耐高温加工环境的性能，可直接用于与高分子树脂进行混炼加工。

技术领域

本发明属于磁电功能材料领域，涉及一种经表面防护处理的稀土-过渡金属氮化物磁性粉末的制备方法。

背景技术

自1990年Coey等人报道了在Sm₂Fe₁₇中引入间隙N原子，发现金属间化合物Sm₂Fe₁₇N_x(x≈3)具有优异的内秉磁性能以来，稀土-过渡金属氮化物磁性粉末所具备的优异磁学性能备受关注。例如，Sm₂Fe₁₇N_x(x≈3)化合物具备比“磁王”钕铁硼更高的各向异性场和居里温度，同时，其抗氧化性和耐腐蚀性均优于钕铁硼化合物。此外，由于当前钕铁硼的大量使用，Nd等稀土元素大量消耗，而伴生的其它稀土则相对过剩，不同稀土元素的利用率极其不平衡，均衡地利用稀土元素，同时降低稀土元素消耗量成为磁体行业和稀土行业关注的焦点之一，而通常稀土-过渡金属氮化物磁性材料中所含的稀土比例大大低于钕铁硼磁体，其制备方法的开发可以促进稀土资源的均衡利用。然而，由于稀土元素为这类材料提供了大的电负性，使其在制备过程中极易发生氧化，导致材料磁性能的劣化；同时，在实际应用中，磁粉通常会与高分子树脂粘接剂在100～350℃的温度下混炼造粒制备粘结磁体，因此，磁粉除了需要满足常温存储的要求外，还需满足高温混炼的要求。目前，现有技术中通常对该类问题采取的措施不够充分。例如，河北工程大学郑立允等人申请的专利CN102816991 B，公开了一种铁基稀土永磁粉体的低温渗氮制备方法，其工艺中将母合金球磨至纳米片状粉体再对其进行渗氮，虽然降低了渗氮温度，但纳米尺寸的粉体比表面积大、活性高，极易氧化，同时并未对渗氮后的粉体进行防氧化处理，使用和存储过程中容易氧化从而降低磁性能。北京科技大学孙光飞等人申请的专利CN 1254338 C公开了一种还原扩散法制造Sm-Fe-N永磁合金粉末的方法，其工艺过程中包含反应产物水中化学分离以及金属粉末的脱水干燥等步骤，合金粉体与水接触的过程中极易生锈、氧化，使其在渗氮过程中容易分解产生对磁性能有害的α-Fe相，导致磁性能降低。北京大学杨应昌等人申请的专利CN100437841 C公开了一种各向异性稀土永磁材料及其磁粉和磁体的制造方法，制备片状磁粉以利用压延各向异性，其工艺采用速凝合金片渗氮后再直接球磨或气流磨粉碎的方式，该方案中采用速凝片不破碎、直接渗氮的方式，虽然可以尽量避免磁粉制备过程中的氧化，但因渗氮前合金尺寸较大，极易造成合金内部渗氮不充分的问题；此外，渗氮后的粉末只通过混合的方式添加了偶联剂、抗氧化剂等，便直接用于混炼进而制备磁体，极易在该过程中使磁粉发生氧化降低磁性能。现有技术中对制备得到的稀土-过渡金属氮化物粉体通常采用常规的搅拌混合方式进行表面包覆处理后进行混炼加工，虽然通过搅拌混合可尽量使处理液与磁粉充分接触反应，但反应生成的保护膜仍存在不够致密的问题，对粉体的保护仍不够充分，此外，由于通常在有机溶剂中进行包覆反应，而许多处理剂溶于水中却不溶于有机溶剂，导致反应难以发生。在本专利中，利用机械力化学效应诱导生成的保护膜相对于常规方法更加完整、致密，也可以实现常规方法无法获得的含特定金属元素的防护膜，从而实现更加优异的防护效果。

发明内容