[发明专利]一种高性能MnBi磁体的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能MnBi磁体的制备方法，包括以下步骤：按一定化学计量比称取一定量永磁体原材料粉末，加入适量BiI₃粉末，将混合粉末在磁场中取向成型，得到MnBi磁体生坯；将MnBi磁体生坯在一定温度条件下进行真空预烧，形成内部具有网状通道结构的磁体；将一定量的重稀土元素粉末加入到有机溶剂中，形成混合溶液，将预烧完成的MnBi磁体浸没到混合溶液中，取出后放入真空烘箱中，反复干燥；将涂敷得到的磁体在氩气保护和强磁场下热处理，得到MnBi复合永磁磁体。该制备方法工艺简单，成本低，易操作。BiI₃升华法在磁体内部形成网状通道，极大得提高了稀土元素的掺杂效果，提高了磁体的磁晶各向异性。稀土元素进入内部和晶界，提高了磁体的矫顽力和最大磁能积。

技术领域

本发明涉及一种高性能MnBi磁体的制备方法，属于永磁材料领域。

背景技术

近年来,稀土永磁材料的巨大需求导致稀土资源的过度消耗,新型低稀土或低稀土永磁材料成为研究热点，MnBi合金作为一种新型的无稀土永磁材料,具有较高的矫顽力,适中的饱和磁化强度及磁能积,且在一定范围内具有正矫顽力温度系数,成为中高温应用的潜在永磁材料。

但是目前传统表面涂敷的方法，由于扩散深度不足，进一步提高锰铋磁体性能非常困难。本发明采用的工艺方法工艺简单，成本低。BiI₃的沸点大约是580ºC，在预烧过程中随着温度的升高，BiI₃升华成气体，BiI₃分子在MnBi中形成网状通道结构，有效的提高了重稀土元素的掺杂效率，提高了磁体的磁晶各向异性，从而提高MnBi磁体的矫顽力和最大磁能积，与发明专利（CN202011322861.3一种激光脉冲穿孔辅助扩散高矫顽力钕铁硼的制备方法和CN202011320872.8一种高矫顽力高磁能积扩散钐铁氮磁体的制备方法，）激光烧蚀形成的三维扩散通道相比，本发明扩散通道在磁体内部形成网状结构，扩散效率更高，同时相比与激光扩散，对磁体的损害更小，技术更加简单，利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足,提供一种高性能MnBi磁体的制备方法，具体制备包括如下步骤：

1)配料阶段：按一定化学计量比称取一定量永磁体原材料粉末，加入适量BiI₃粉末，将混合粉末在磁场中取向成型，得到MnBi磁体生坯；

2)预烧阶段：将MnBi磁体生坯在一定温度条件下进行真空预烧，形成内部具有网状通道结构的磁体；

3)涂敷阶段:将一定量的重稀土元素粉末加入到有机溶剂中，形成混合溶液，将预烧完成的MnBi磁体浸没到混合溶液中，取出后放入真空烘箱中，干燥，反复3-5次，形成重稀土元素元素涂敷的MnBi磁体；

4)烧结扩散阶段：将涂敷得到的磁体在氩气保护和强磁场下热处理，得到MnBi复合永磁磁体。

具体的，步骤（1）所述的永磁体化学式为MnBi，MnBi粉末中Mn元素的原子含量为40at%~60 at%，BiI₃在磁体中所占质量分数为0.1~3 wt%，将MnBi磁粉在2～10T磁场下充分取向并压制成型，所述的坯体的大小为直径5~50mm，厚度为1~10cm。

具体的，步骤（2）所述的预烧真空度为10^-5~10^-3 Pa，预烧温度为560~600℃，时间为2~3 h，BiI₃挥发，在磁体内部形成网状通道。

具体的，步骤（3）所述的重稀土金属为Dy、Tb、Gd、Ho元素的一种或多种，有机溶剂为丙酮或者乙醇溶液，所述真空烘箱的温度为100~150^oC，单次烘干时间为20~30分钟。

具体的，步骤（4）所述的强磁场为3~12T,热处理温度为250~400℃，热处理时间为2~5h。

与现有技术相比较，具有如下优势：

（1）本发明工艺简单，成本低，易操作；