【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于磁性材料，涉及一種磁性納米顆粒及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、當(dāng)前計(jì)算機(jī)等信息產(chǎn)品正朝著小型化、高性能化發(fā)展。永磁理論表明，所用永磁材料的最大磁能積越大，則所需要的永磁材料便越少，所以制備出具有高磁能積的永磁材料對(duì)于器件的小型化、輕型化非常關(guān)鍵。在當(dāng)今各種永磁材料中，稀土永磁材料由于具有優(yōu)異的永磁性能，受到了人們的廣泛關(guān)注。
2、稀土永磁材料是稀土元素r(sm，nd，pr等)與過渡金屬tm(fe，co等)所形成的一類高性能永磁材料。這類材料到目前為止包括第一代rco5系、第二代r2co17系以及第三代ndfeb系稀土永磁材料，而sm-fe-n稀土永磁由于具有比ndfeb系稀土永磁材料更高的居里溫度(tc＝750k)、更高的各向異性場(chǎng)(ha＝12ma/m)及相近的飽和磁化強(qiáng)度(bs＝1.56t)，有可能成為新一代的稀土永磁材料。
3、自上世紀(jì)90年代開始，世界各國的研究者們就嘗試采用不同的方法合成sm-fe-n永磁材料。cn?1093311c公開了出采用還原擴(kuò)散的方法制備sm-fe-n系列合金粉末，并將其用于制備粘結(jié)磁體。
4、cn?100513015c公開了一種制備球形度較高的sm-fe-n系列合金粉末及其制備方法，進(jìn)一步的提升了材料的矯頑力。
5、根據(jù)相關(guān)磁學(xué)理論，在磁性材料的晶粒接近單疇尺寸時(shí)，材料的矯頑力會(huì)大幅度的提升。尤其是，當(dāng)材料的晶粒細(xì)化到納米尺度(100nm以下)，晶粒之間會(huì)存在交換耦合作用，從而大幅度的提高材料的剩磁。
6、上述方法都能
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種磁性納米顆粒及其制備方法和應(yīng)用，本專利技術(shù)所述磁性納米顆粒的粒徑小(50nm以下)，磁性能較高，更適合磁性元器件小型化及輕型化的發(fā)展。
2、為達(dá)到此專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種磁性納米顆粒，所述磁性納米顆粒的化學(xué)式為smαfeγtmβnε，其中，tm包括鈦元素，2≤α≤4，16.5≤γ≤17.5，0.05≤β≤0.5、3.1≤ε≤3.5，所述磁性納米顆粒的粒徑為20～50nm，例如：20nm、25nm、30nm、40nm或50nm等。
4、本專利技術(shù)所述磁性納米顆粒為一種納米級(jí)磁性粉末顆粒(顆粒粒徑在50nm以內(nèi))，所述磁性納米顆粒中既含有足夠的磁性主相，又包含摻雜元素在晶界釘扎，防止晶粒在晶化/氮化過程中異常長(zhǎng)大，從而在形成納米結(jié)構(gòu)顆粒的同時(shí)，獲得了高磁性能。
5、優(yōu)選地，所述tm還包括鈷元素、釩元素、鉻元素、錳元素或鎳元素中的任意一種或至少兩種的組合。
6、優(yōu)選地，α、γ、β與ε且滿足以下關(guān)系：
7、5≤(γ+β)/α≤8.5，例如：5、6、7、8或8.5等；
8、0.05≤β≤0.5，例如：0.05、0.08、0.1、0.32或0.5等；
9、1.35≤ε/α≤1.8，例如：1.35、1.4、1.5、1.6或1.8等。
10、第二方面，本專利技術(shù)提供了一種如第一方面所述磁性納米顆粒的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
11、(1)將h3bo3、cacl2、nacl和kcl混合得到物料a，將sm2o3、鐵氧化物和tm氧化物混合，研磨后進(jìn)行還原處理得到物料b；
12、(2)將物料a和物料b混合后進(jìn)行熔融處理，得到熔融液，將熔融液流出至旋轉(zhuǎn)冷輥輪上，得到片狀非晶介質(zhì)；
13、(3)將片狀非晶介質(zhì)破碎后進(jìn)行晶化處理，經(jīng)氮化處理得到氮化物，洗滌后經(jīng)鈍化處理得到所述磁性納米顆粒。
14、本專利技術(shù)所述制備方法中，tm元素(必須含有ti)在晶化處理及氮化處理過程中，利用其在晶界產(chǎn)生的釘扎效應(yīng)，防止顆粒過度長(zhǎng)大，ti的添加需要綜合考慮其在不同工藝流程(還原、非晶化、晶化)中對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)還需要考慮其添加對(duì)材料磁性能的影響。
15、優(yōu)選地，以所述物料a的質(zhì)量為100％計(jì)，所述h3bo3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40～75％，例如：40％、45％、50％、60％或75％等。
16、優(yōu)選地，以所述物料a的質(zhì)量為100％計(jì)，所述cacl2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15～20％，例如：15％、16％、18％、19％或20％等。
17、優(yōu)選地，以所述物料a的質(zhì)量為100％計(jì)，所述nacl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～20％，例如：5％、8％、10％、15％或20％等。
18、優(yōu)選地，以所述物料a的質(zhì)量為100％計(jì)，所述kcl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～20％，例如：5％、8％、10％、15％或20％等。
19、本專利技術(shù)所述物料a具有多種作用，其一，作為助熔劑，降低還原后混合物的熔點(diǎn)；其二，調(diào)整熔化后混合物熔的粘度，使熔化后的混合液體容易在輥輪上迅速攤開，從而能夠控制片狀非晶介質(zhì)的厚度，優(yōu)化介質(zhì)的微觀組織結(jié)構(gòu)；其三，在非晶介質(zhì)晶化過程中，起到隔離smαfeγtmβ主相，控制顆粒長(zhǎng)大的作用；其四，在水中洗滌時(shí)，由于物料a由h3bo3、cacl2、nacl、kcl組成，易溶于水，從而起到使晶化-氮化產(chǎn)物潰散的作用。晶化-氮化產(chǎn)物經(jīng)水(酸)溶解、洗滌后，h3bo3、cacl2、nacl、kcl及還原產(chǎn)物cao均被分離，只剩下不溶于水(酸)的sm-fe-tm-n納米顆粒。
20、優(yōu)選地，步驟(1)所述研磨包括球磨。
21、優(yōu)選地，所述還原處理包括氫氣還原和鈣還原。
22、優(yōu)選地，所述氫氣還原的溫度為800～900℃，例如：800℃、820℃、850℃、880℃或900℃等。
23、優(yōu)選地，所述鈣還原的溫度為950～1050℃，例如：950℃、980℃、1000℃、1020℃或1050℃等。
24、優(yōu)選地，步驟(2)所述物料a和物料b的質(zhì)量比為(20～50):(50～80)，例如：20:80、30:70、40:60或50:50等。
25、優(yōu)選地，所述熔融處理的溫度為1300～1500℃，例如：1300℃、1350℃、1400℃、1450℃或1500℃等。
26、優(yōu)選地，所述流出的速度為4～6g/s，例如：4g/s、4.5g/s、5g/s、5.5g/s或6g/s等。
27、優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)冷輥輪的材質(zhì)包括銅合金和/或鉬合金。
28、優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)冷輥輪的轉(zhuǎn)速為20～30m/s，例如：20m/s、22m/s、25m/s、28m/s或30m/s等。
29、優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)冷輥輪的粗糙度為0.05～0.2μm，例如：0.05μm、0.08μm、0.1μm、0.15μm或0.2μm等。
30、優(yōu)選地，步驟(3)所述晶化處理的氣氛包括氬氣。
31、優(yōu)選地，所述晶化處理的溫度為580～620℃，例如：580℃、590℃、600℃、610℃或620℃等。
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種磁性納米顆粒，其特征在于，所述磁性納米顆粒的化學(xué)式為SmαFeγTMβNε，其中，TM包括鈦元素，2≤α≤4，16.5≤γ≤17.5，0.05≤β≤0.5、3.1≤ε≤3.5，所述磁性納米顆粒的粒徑為20～50nm。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性納米顆粒，其特征在于，所述TM還包括鈷元素、釩元素、鉻元素、錳元素或鎳元素中的任意一種或至少兩種的組合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁性納米顆粒，其特征在于，α、γ、β與ε且滿足以下關(guān)系：
4.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述磁性納米顆粒的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，以所述物料A的質(zhì)量為100％計(jì)，所述H3BO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40～75％；
6.如權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述研磨包括球磨；
7.如權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述物料A和物料B的質(zhì)量比為(20～50):(50～80)；
8.如權(quán)利要求4-7任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征
9.如權(quán)利要求4-7任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述洗滌處理包括水洗、酸洗和酒精洗滌；
10.一種磁性元器件，其特征在于，所述磁性元器件包含如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的磁性納米顆粒。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種磁性納米顆粒，其特征在于，所述磁性納米顆粒的化學(xué)式為smαfeγtmβnε，其中，tm包括鈦元素，2≤α≤4，16.5≤γ≤17.5，0.05≤β≤0.5、3.1≤ε≤3.5，所述磁性納米顆粒的粒徑為20～50nm。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性納米顆粒，其特征在于，所述tm還包括鈷元素、釩元素、鉻元素、錳元素或鎳元素中的任意一種或至少兩種的組合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁性納米顆粒，其特征在于，α、γ、β與ε且滿足以下關(guān)系：
4.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述磁性納米顆粒的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李玉平，孫永陽，張?jiān)埔?/a>，蔣云濤，何景航，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：橫店集團(tuán)東磁股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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