專利名稱：一種含鎂釹鈷鎳錳的高熵納米磁性材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含鎂多主元輕質(zhì)高熵合金材料領(lǐng)域，具體涉及一種含 鎂釹鈷鎳錳高熵納米磁性材料的制備方法。
背景技術(shù)：
磁性材料應(yīng)用涉及到各個領(lǐng)域。新型磁性材料的開發(fā)對高新材料 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要推動作用。
繼Nd-Fe-B之后的第四代永磁材料是目前科學(xué)研究領(lǐng)域一個重 大課題。獲得低對稱性，高磁晶各向異性，高磁能積的永磁材料是這 一研究的一個基本特點和要求。同時由于軟磁材料的高飽和磁化強 度，將軟磁和永磁在納米尺度進行復(fù)合加工進而獲得兼具二者優(yōu)點的 永磁材料對于解決新型材料的性能要求有重要的意義，目前已引起科 學(xué)家和企業(yè)家的興趣。
由稀土元素及過渡族金屬組成的合金具有良好的磁學(xué)性能。為了 提高合金材料磁學(xué)性能，可通過納米晶化使金屬合金或顆粒的分散均 勻，從而獲得高性能的磁性材料以達到實用的目的。
多主元高熵合金是一種新的納米材料設(shè)計理念，在多主元高熵合 金中含有5種及以上元素。高熵是多主元合金的特色，因為高熵效應(yīng) 抑制金屬間化合物的出現(xiàn)，有助于形成簡單的結(jié)晶相，而且使得微結(jié) 構(gòu)傾向于納米化，容易得到納米結(jié)構(gòu)材料。目前高熵合金的制備方法主要采用電弧熔融法。存在設(shè)備昂貴和 操作復(fù)雜的問題，造成材料成本高，阻礙了應(yīng)用推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種含鎂釹鈷 鎳錳高熵納米磁性材料的制備方法，利用該方法能夠在溫和的條件下 制備得到納米結(jié)構(gòu)的高熵材料。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明的含鎂釹鈷鎳錳的高熵納米磁性材料的制備方法采用陰 極電沉積法。
陰極電沉積是利用外加電場作用，在陰極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使金屬 離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，進而在基體上沉積。具體步驟如下
(1) 配置含鎂離子、釹離子、鈷離子、鎳離子、錳離子的有機 體系溶液；
(2) 加入支持電解質(zhì)，以銅基體/鈦基體作為工作電極，外加電 場進行電沉積即得。
上述步驟(1)中，鎂離子或釹離子的摩爾濃度優(yōu)選控制在0.01 mol/L至0.1 mol/L之間；除鎂離子和釹離子之外，其他任意金屬離子 的摩爾濃度控制在0.002 mol/L至0.05 mol/L之間；除鎂離子外，其 他金屬離子為釹離子(稀土金屬離子)、鈷離子、鎳離子和錳離子。 上述步驟(2)中，加入的支持電解質(zhì)優(yōu)選為惰性電解質(zhì)。 上述步驟(2)中，外加電場是以Ag/AgCl電極為參比電極，陰 極電位介于-2.2V至-2.7V之間。在陰極電沉積中，陰極發(fā)生的反應(yīng)為1^11++加=]^，沉積過程涉及 多元素的擴散和再分配，析出物的成核和生長被抑制，使得微結(jié)構(gòu)傾 向于納米化和非結(jié)晶化，有利于納米相的形成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(1)本發(fā)明的溫度 對于本反應(yīng)能否發(fā)生不起決定性作用，由于高熵合金的多主元特性， 影響合金形貌結(jié)構(gòu)的因素較多，因此控制在室溫下而改變其他沉積條 件如濃度、沉積電位、電解質(zhì)等進行制備。因此本發(fā)明的制備方法可 以在常溫下進行，生產(chǎn)過程簡單，儀器設(shè)備所需投資較低；(2)本發(fā) 明的制備方法屬于非線形過程，能在形狀復(fù)雜的基體上沉積得到均勻 的涂層；(3)本發(fā)明所用的原料廉價經(jīng)濟，利用率高。


圖1為實施例1下所制備的高熵合金的電鏡結(jié)果； 圖2為實施例1下所制備的高熵合金的能譜結(jié)果。
具體實施方式
實施例1
配置含0.01 mol/L鎂離子、0.01 mol/L釹離子、0.01mol/L鈷離子、 0.01mol/L鎳離子、0.01mol/L錳離子的二甲基亞砜有機體系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸鋰，以銅基體作為工作電極，在-2.7V電位下沉 積5分鐘，即可得到含有鎂釹鈷鎳錳的高熵納米軟磁材料。如圖1所 示，圖1為高熵合金的電鏡結(jié)果圖。高熵合金的能譜結(jié)果如圖2和表 1所示。表1各元素的含量(重量比和原子數(shù)目比)
元素重量％原子數(shù)％
Mg4.913.6
Nd36.017.0
Co25.529.43
Ni11.514.30
Mn22.125.7
Totals100.0100.0
實施例2
配置含0.01 mol/L鎂離子、0.01 mol/L釹離子、0.01mol/L鈷離子、 0.01mol/L鎳離子、0.01mol/L錳離子的二甲基亞砜有機體系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸鋰，以銅基體作為工作電極，在-2.2V電位下沉 積5分鐘，即可得到含有鎂釹鈷鎳錳的高熵納米軟磁材料。
實施例3
配置含0.01 mol/L鎂離子、0.01mol/L釹離子、0.01mol/L鈷離子、 0.01mol/L鎳離子、0.01mol/L錳離子的二甲基亞砜有機體系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸鋰，以鈦基體作為工作電極，在-2.7V電位下沉 積5分鐘，即可得到含有鎂釹鈷鎳錳的高熵納米軟磁材料。
實施例4
配置含0.01 mol/L鎂離子、0.01mol/L釹離子、0.05mol/L鈷離子、0.05mol/L鎳離子、0.05mol/L錳離子的二甲基亞砜有機體系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸鋰，以銅片作為工作電極，在-2.7V電位下沉積
5分鐘，即可得到含有鎂釹鈷鎳錳的高熵合金軟磁材料。
實施例5
配置含O.Ol mol/L鎂離子、0.01mol/L釹離子、0.002mol/L鈷離 子、0.002mol/L鎳離子、0.002mol/L錳離子的二甲基亞砜有機體系溶 液，加入0.3mol/L的高氯酸鋰，以銅片作為工作電極，在-2.7V電位 下沉積5分鐘，即可得到含有鎂釹鈷鎳錳的高熵合金軟磁材料。
實施例6
配置含0.1mol/L鎂離子、0.1mol/L釹離子、0.01mol/L鈷離子、 0.01mol/L鎳離子、0.01mol/L錳離子的二甲基亞砜有機體系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸鋰，以銅片作為工作電極，在-2.7V電位下沉積 5分鐘，即可得到含有鎂釹鈷鎳錳的高熵合金軟磁材料。
實施例7
配置含0.1mol/L鎂離子、0.1mol/L釹離子、0.05mol/L鈷離子、 0.05mol/L鎳離子、0.05mol/L錳離子的二甲基亞砜有機體系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸鋰，以銅片作為工作電極，在-2.7V電位下沉積
5分鐘，即可得到含有鎂釹鈷鎳錳的高熵合金軟磁材料。
實施例8
配置含0.1mol/L鎂離子、0.03mol/L釹離子、0.05mol/L鈷離子、 0.05mol/L鎳離子、0.05mol/L錳離子的二甲基亞砜有機體系溶液，加入0.3mol/L的高氯酸鋰，以銅片作為工作電極，在-2.7V電位下沉積 5分鐘，即可得到含有鎂釹鈷鎳錳的高熵合金軟磁材料。 實施例9
配置含0.01 mol/L鎂離子、0.01mol/L釹離子、0.01mol/L鈷離子、 0.01mol/L鎳離子、0.01mol/L錳離子的二甲基甲酰胺有機體系溶液， 加入0.3mol/L的高氯酸鋰，以銅片作為工作電極，在-2.7V電位下沉 積5分鐘，即可得到含有鎂釹鈷鎳錳的高熵合金軟磁材料。
實施例10
配置含0.01 mol/L鎂離子、0.01mol/L釹離子、0.01mol/L鈷離子、 0.01mol/L鎳離子、0.01mol/L錳離子的二甲基甲酰胺有機體系溶液， 加入0.3mol/L的四乙基六氟磷酸銨，以銅基體作為工作電極，在-2.7V 電位下沉積5分鐘，即可得到含有鎂釹鈷鎳錳的高熵納米軟磁材料。
實施例11
配置含0.01 mol/L鎂離子、0.01mol/L釹離子、0.01mol/L鈷離子、 0.01mol/L鎳離子、0.01mol/L錳離子的二甲基甲酰胺有機體系溶液， 加入0.3mol/L的四乙基六氟磷酸銨，以鈦基體作為工作電極，在-2.7V 電位下沉積5分鐘，即可得到含有鎂釹鈷鎳錳的高熵納米軟磁材料。
權(quán)利要求
1、一種含鎂釹鈷鎳錳的高熵納米磁性材料的制備方法，其特征在于包含以下步驟(1)配制含鎂離子、釹離子、鈷離子、鎳離子和錳離子的有機體系溶液；(2)加入支持電解質(zhì)，以銅基體或鈦基體作為工作電極，外加電場進行電沉積即得。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中， 所述鎂離子或釹離子的摩爾濃度控制在0.01 mol/L至0. 1 mol/L之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于步驟(1) 中，除鎂離子和釹離子外，其他任意金屬離子的摩爾濃度控制在0.002 mol/L至0.05 mol/L之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中， 所述支持電解質(zhì)為惰性電解質(zhì)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中， 所述外加電場是以Ag/AgCl電極為參比電極，電沉積的電位介于 -2.2V至-2.7V之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含鎂釹鈷鎳錳的高熵納米磁性材料的制備方法，該方法是采用陰極電沉積法先配制含鎂離子、釹離子、鈷離子、鎳離子和錳離子的有機體系溶液，再加入支持電解質(zhì)，以銅基體或鈦基體作為工作電極，外加電場進行電沉積即得含鎂釹鈷鎳錳的高熵合金磁性材料。本發(fā)明的制備方法的條件溫和，可以在常溫下進行，生產(chǎn)過程簡單，所用原料廉價經(jīng)濟，利用率高。本發(fā)明的制備方法屬于非線形過程，能在形狀復(fù)雜的基體上沉積得到均勻的涂層，且得到的磁性材料兼具軟磁和永磁兩者的優(yōu)點，具有很高的利用價值和市場前景。
文檔編號C25C1/24GK101560671SQ20091003922
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者萌 劉, 鵬 劉, 葉劍清, 鵬 張, 李高仁, 童葉翔 申請人:中山大學(xué)