專利名稱：各向異性釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性材料的制備方法，特別是涉及一種各向異性釤鈷 /鈷納米復(fù)合磁體的制備方法。
背景技術(shù)：
軟硬磁納米粒子所組成的納米復(fù)合磁體是最有希望成為下一代永磁材料的新型永磁材料。該各向異性復(fù)合納米晶永磁材料的理論最大磁能積可超過100 MGOe，遠高于任何一種單相永磁材料，是商用釹鐵硼磁體的2倍。傳統(tǒng)納米復(fù)合磁體的制備方法主要包括熔體快淬、機械合金化等，但這種納米復(fù)合磁體的磁能積通常小于25 MGOe, 遠低于理論值。造成這種結(jié)果的原因主要有兩個方面，一納米晶的尺寸、數(shù)量和分布等形態(tài)的控制；二 永磁相的取向增高。為了解決這兩個問題，最近人們發(fā)展了熱能、機械能或熱能和機械能相耦合這樣的從大到小的納米復(fù)合磁體制備方法，以及如軟磁納米粒子包裹硬磁相的從小到大的制備技術(shù)。對于前者，雖然納米晶的形態(tài)得到了有效的控制，但要使永磁相形成取向仍存在很大的挑戰(zhàn)。對于后一種方法，雖然人們發(fā)展了一些從小到大的制備方法，但其所用的硬磁相粒子相對較大，同時，對于硬軟磁相的形態(tài)可控也存在諸多問題。 因此，制備形態(tài)可控且具有各向異性的納米復(fù)合永磁體是亟待解決的一個難題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種形態(tài)可控且具有各向異性的各向異性釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體的制備方法。本發(fā)明主要采用液相還原的方法，用超聲攪拌的分散技術(shù)，在釤鈷[(Sm，Pr)Co5下同]納米片狀結(jié)構(gòu)基體上生長一層均勻細小且形貌可控的鈷軟磁相，這種方法所制備的納米復(fù)合磁性粒子具有明顯的各向異性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
1、將釤鈷/鈷硬磁合金在球磨機上球磨2 8 h，制備出厚度約為10 100 nm的片狀粒子，最好再用丙酮或乙醇超聲清洗，取沉淀粉體。采用上述球磨方法很好地控制了釤鈷硬磁合金的形態(tài)，使其成為尺寸較小的片狀結(jié)構(gòu)。2、取上述釤鈷粉體置于無水乙醇中，兩者有如下關(guān)系，即每克釤鈷粉體用IOOOml 無水乙醇。在超聲(50 60 KHz)和電動攪拌(100 500 rpm) 1 5 min后，釤鈷粉體均勻分散于無水乙醇中，之后將是釤鈷粉體重量0. 8-1. 6倍的六水合氯化鈷和是釤鈷粉體重量15-25倍的PVP (聚乙烯吡咯烷酮)溶于上述乙醇中，超聲攪拌1 5 min后，制成混合溶液。通過上述簡單的超聲攪拌的方法來分散極易團聚的納米磁性粒子，可在釤鈷硬磁合金片狀粒子基體上生長一層均勻細小的鈷軟磁納米顆粒。3、將是釤鈷粉體重量15-25倍的NaOH (固體氫氧化鈉)和濃度為80%的水合胼加入上述混合溶液中，并且每克釤鈷粉體用25-100ml水合胼，反應(yīng)溫度為20 80°C，反應(yīng)時間為1 60 min ；然后將產(chǎn)物用無水乙醇清洗使PH至中性，真空干燥即得到釤鈷/鈷 [(Sm, Pr) Co5/Co下同]納米復(fù)合磁體。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點所用原料易得，制備方法簡便且反應(yīng)產(chǎn)物為純金屬鈷，所制備的釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體的磁飽和度和矯頑力比較高，并仍然具有較高的各向異性。該發(fā)明對發(fā)展高性能納米復(fù)合磁體具有重要意義。


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圖1是本發(fā)明實施例1釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體的場發(fā)射掃描電鏡照片圖。圖2是本發(fā)明實施例2球磨7 h后釤鈷的場發(fā)射掃描電鏡照片圖。圖3是本發(fā)明實施例2釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體的場發(fā)射掃描電鏡照片圖。圖4是釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體粉末經(jīng)反應(yīng)不同時間后的磁滯回線圖。圖5是反應(yīng)不同時間磁取向后沿平行(Il )和垂直(丄)磁取向方向測釤鈷/鈷復(fù)合磁體的磁滯回線圖。
具體實施例方式實施例1
將釤鈷硬磁合金在球磨機上球磨8 h，制備出厚度約為10 nm的片狀粒子。取上述釤鈷粉末0. 02g置于20ml無水乙醇中，在超聲(59 KHz)和電動攪拌QOO rpm) lmin，使釤鈷粉末均勻分散于無水乙醇中，后將0.016g六水合氯化鈷和0. 5g PVP溶于上述乙醇中，超聲攪拌Imin制成混合溶液。將0. 5g NaOH和0. 5 ml水合胼(80%)加入上述溶液中，反應(yīng)溫度為20°C、反應(yīng)時間為60 min ；將產(chǎn)物用無水乙醇清洗使PH至中性，真空干燥即得到釤鈷片狀結(jié)構(gòu)的表面生長出少量Co納米粒子(見圖1)的釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體。實施例2:
將釤鈷硬磁合金在球磨機上球磨幾，制備出厚度約為20nm的片狀粒子，表面比較光滑 (見圖2)。然后用丙酮超聲(50 KHz)清洗。取沉淀的釤鈷粉末0.03 g置于30 ml無水乙醇中，在超聲(50 KHz)和電動攪拌QOO rpm) 1.5min，使釤鈷粉末均勻分散于無水乙醇中， 后將0. 03g六水合氯化鈷和0. 6g PVP溶于上述乙醇中，超聲攪拌1. 5min制成混合溶液。將 0. 7g NaOH和0. 8ml水合胼(80%)加入上述溶液中，反應(yīng)溫度為30°C、反應(yīng)時間為50min ； 將產(chǎn)物用無水乙醇清洗使PH至中性，真空干燥即得到釤鈷片狀結(jié)構(gòu)的表面生長出一層密布的Co納米粒子(見圖3)的釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體。在圖4所示的釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體粉末經(jīng)反應(yīng)不同時間后的磁滯回線圖中可以看出其磁飽和強度由約eiemu/g增加到約 79emu/g。取向后，其矯頑力有10. 4K0e略微降低到8. 9Koe，且兩個方向仍差別較大，說明仍具有較高各向異性(見圖5)。實施例3:
將釤鈷硬磁合金在球磨機上球磨6h，制備出厚度約為35nm的片狀粒子，然后用乙醇超聲(60 KHz)清洗。取沉淀的釤鈷粉末0.04g置于40ml無水乙醇中，在超聲(60KHz)和電動攪拌(500 rpm) lmin，使釤鈷粉末均勻分散于無水乙醇中，后將0. 065 g六水合氯化鈷和0. 7g PVP溶于上述乙醇中，超聲攪拌aiiin制成混合溶液。將0.8g NaOH和Iml水合胼 (80%)加入上述溶液中，反應(yīng)溫度為40°C、反應(yīng)時間為40 min ；將產(chǎn)物用無水乙醇清洗使PH 至中性，真空干燥即得到釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體。實施例4:
將釤鈷硬磁合金在球磨機上球磨紐，制備出厚度約為45nm的片狀粒子，然后用丙酮超聲(55 KHz)清洗。取沉淀的釤鈷粉末0.05g置于50ml無水乙醇中，在超聲(55 KHz)和電動攪拌(100 rpm) 5min，使釤鈷粉末均勻分散于無水乙醇中，后將0. 08 g六水合氯化鈷和 0.8 g PVP溶于上述乙醇中，超聲攪拌:3min制成混合溶液。將Ig NaOH和3ml水合胼(80%) 加入上述溶液中，反應(yīng)溫度為50°C、反應(yīng)時間為30 min ；將產(chǎn)物用無水乙醇清洗使PH至中性，真空干燥即得到釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體。實施例5:
將釤鈷硬磁合金在球磨機上球磨4h，制備出厚度約為60nm的片狀粒子，然后用丙酮超聲(58 KHz)清洗。取沉淀的釤鈷粉末0.07g置于70ml無水乙醇中，在超聲(58 KHz)和電動攪拌(300 rpm) 3min，使釤鈷粉末均勻分散于無水乙醇中，后將0. 96g六水合氯化鈷和 1. 2 g PVP溶于上述乙醇中，超聲攪拌2. 5min制成混合溶液。將1. 2g NaOH和5ml水合胼 (80%)加入上述溶液中，反應(yīng)溫度為60°C、反應(yīng)時間為20 min ；將產(chǎn)物用無水乙醇清洗使PH 至中性，真空干燥即得到釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體。實施例6:
將釤鈷硬磁合金在球磨機上球磨3h，制備出厚度約為70nm的片狀粒子，然后用乙醇超聲(53 KHz)清洗。取沉淀的釤鈷粉末0.0 置于80ml無水乙醇中，在超聲(53 KHz)和電動攪拌GOO rpm) 3. 5min，將釤鈷粉末均勻分散于無水乙醇中，后將0.13 g六水合氯化鈷和1. 3 g PVP溶于上述乙醇中，超聲攪拌3min制成混合溶液。將1. 3g NaOH和6 ml水合胼(80%)加入上述溶液中，反應(yīng)溫度為70°C、反應(yīng)時間為10 min ；將產(chǎn)物用無水乙醇清洗使 PH至中性，真空干燥即得到釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體。實施例7:
將釤鈷硬磁合金在球磨機上球磨2. 5h，制備出厚度約為85nm的片狀粒子，然后用乙醇超聲(56KHz)清洗。取沉淀的釤鈷粉末0.09g置于90ml無水乙醇中，在超聲(56KHz)和電動攪拌O50 rpm) 2. 5min，將釤鈷粉末均勻分散于無水乙醇中，后將0. 145 g六水合氯化鈷和1. 4 g PVP溶于上述乙醇中，超聲攪拌5min制成混合溶液。將1. 4 g NaOH和8 ml水合胼(80%)加入上述溶液中，反應(yīng)溫度為75°C、反應(yīng)時間為5min ；將產(chǎn)物用無水乙醇清洗使 PH至中性，真空干燥即得到釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體。實施例8
將釤鈷硬磁合金在球磨機上球磨2h，制備出厚度約為100 nm的片狀粒子，然后用丙酮超聲(57 KHz)清洗。取沉淀的釤鈷粉末0. Ig置于IOOml無水乙醇中，在超聲(57KHz)和電動攪拌O00 rpm) 5min，使釤鈷粉末均勻分散于無水乙醇中，后將0.16 g六水合氯化鈷和1. 5g PVP溶于上述乙醇中，超聲攪拌^iin制成混合溶液。將1. 5g NaOH和IOml水合胼 (80%)加入上述溶液中，反應(yīng)溫度為80°C、反應(yīng)時間為Imin ；將產(chǎn)物用無水乙醇清洗使PH 至中性，真空干燥即得到釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體。
權(quán)利要求
1.一種各向異性釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體的制備方法，其特征在于(1)將釤鈷/鈷硬磁合金在球磨機上球磨2 8h，制備出厚度約為10 100 nm的片狀粒子，(2)取上述釤鈷粉體置于無水乙醇中，兩者有如下關(guān)系，即每克釤鈷粉體用IOOOml無水乙醇，在超聲和電動攪拌1 5 min后，將是釤鈷粉體重量0. 8-1. 6倍的六水合氯化鈷和是釤鈷粉體重量15-25倍的聚乙烯吡咯烷酮溶于上述乙醇中，超聲攪拌1 5 min制成混合溶液，(3)將是釤鈷粉體重量15-25倍的固體氫氧化鈉和濃度為80%的水合胼加入上述混合溶液中，并且每克釤鈷粉體用25-100ml水合胼，反應(yīng)溫度為20 80°C，反應(yīng)時間為1 60 min ；然后將產(chǎn)物用無水乙醇清洗使PH至中性，真空干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體的制備方法，其特征在于 球磨后的片狀粒子用丙酮或乙醇超聲清洗，取沉淀粉體。
全文摘要
一種各向異性釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體的制備方法，主要是將釤鈷硬磁合金在球磨機上球磨，制備出厚度約為10～100nm的片狀粒子，然后將上述粉體置于無水乙醇溶液中，用超聲和電動攪拌后，將六水合氯化鈷和聚乙烯吡咯烷酮溶于上述乙醇溶液中，超聲攪拌制成混合溶液；再將固體氫氧化鈉和水合肼加入上述混合溶液中，進行反應(yīng)，然后將產(chǎn)物用無水乙醇清洗使PH至中性，真空干燥即可。本發(fā)明所用原料易得，制備方法簡便且反應(yīng)產(chǎn)物為純金屬鈷，所制備的釤鈷/鈷納米復(fù)合磁體仍然具有較高的各向異性。
文檔編號B22F9/24GK102366832SQ20111018112
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者張湘義, 王小亮 申請人:燕山大學