高频高温用R2Co17系磁性粉末的还原扩散制备方法技术

本发明专利技术公开了高频高温用R2Co17系磁性粉末的还原扩散制备方法，包括步骤：原料选择及预处理：采用稀土氧化物、金属钴粉和/或钴的氧化物、还原剂作为原料，将稀土氧化物进行充分干燥；将上述原料充分混合后压块；将压块后的原料置于真空环境中或保护气氛中进行充分的还原扩散反应，水洗去除副产物和杂质，脱水，球磨，干燥，得到产物。本发明专利技术的工艺方法与常规方法相比，优势在于使用稀土氧化物原料，不使用纯稀土金属，节约了成本；且与常规方法相比，省略了合金熔炼，均匀化处理和粗破碎几个环节，工艺简单；因此，本发明专利技术的方法是获得X波段的隐身吸波材料的一种廉价高效的方法。

Preparation of R2Co17 Series Magnetic Powders for High Frequency and High Temperature by Reduction-Diffusion Method

The invention discloses a reduction diffusion preparation method of R2Co17 series magnetic powder for high frequency and high temperature, including steps: raw material selection and pretreatment: using rare earth oxides, metal cobalt powder and/or cobalt oxides and reductants as raw materials, fully drying rare earth oxides; fully mixing the raw materials and pressing them; and pressing them into lumps. After that, the raw materials were put in vacuum or protected atmosphere for full reduction and diffusion reaction. The by-products and impurities were removed by washing, dehydration, ball milling and drying, and the products were obtained. Compared with the conventional method, the process method of the present invention has the advantages of using rare earth oxide raw materials, not using pure rare earth metals, and saving cost; and compared with the conventional method, the process of the present invention omits several links of alloy smelting, homogenization treatment and crushing, and is simple; therefore, the method of the present invention is to obtain X-band stealth absorption. A cheap and efficient method for wave materials.

【技术实现步骤摘要】
高频高温用R2Co17系磁性粉末的还原扩散制备方法
本专利技术涉及一种高频高温用R2Co17系磁性粉末的还原扩散制备方法。
技术介绍
随着信息科学技术的迅猛发展，各种信息通讯设备、机器向小型化、高速化、高频化趋势发展，特别是机器在高速运行的情况下温度会急剧升高，需要一种在高频和高温下能继续发挥功能的材料来满足当前信息技术发展的需求。2：17型稀土类-钴系(R2Co17)材料是一类磁晶各向异性决定的易磁化平面为C-平面的易面软磁材料，其特点是具有高的饱和磁化强度和高的居里温度。对于传统的高频用软磁材料，其高频特性遵从Snoek极限：其中，起始磁导率(μi)和自然共振频率(f0)的乘积决定于材料的内禀属性(旋磁比g和饱和磁化强度Ms)。由Snoek极限知，当材料确定后(即饱和磁化强度已确定)，提高f0时，μi下降，因此限制了其在高频波段的应用。本专利技术中的2：17型稀土类-钴系(R2Co17)材料是一类易面软磁材料，其高频特性可以突破Snoek极限，遵从如下公式：与(1)式相比，(2)式中Hθ>>Hφ，在相同饱和磁化强度Ms的情况下，(μi-1)与f0乘积值会大幅度提高，从而突破Snoek极限，又因为其具有高的居里温度，故此类磁性材料将有望成为高频高温用的理想材料。即R2Co17(R＝Y、Nd等)系合金是一类具有优异性能的易面稀土软磁材料，其具有饱和磁化强度高、磁晶各向异性决定其易磁化平面在C-平面内的特性，这一特性保证了这类材料可以在高频下工作。另外，这类材料具有高的居里温度(700℃以上)，可以保证在高温继续工作。目前R2Co17系磁粉的制备方法有熔炼法也称常规法(J.Appl.Phys.69(1991)5584)；合金熔融快淬法(J.Appl.Phys.117(2015)17A732)及还原扩散法(IEEETran.Magn.28(1992)2593)。熔炼法：以高纯稀土金属R(如Y、Nd等)和Co经真空熔炼成R2Co17合金锭，机械粉碎后再磨成R2Co17磁粉。合金熔融快淬法：同上得到R2Co17合金锭后，重熔，熔体被高压惰性气体流喷射到旋转的水冷铜辊上而迅速凝固成带屑。随后粉碎研磨成合金粉末。还原扩散法：以稀土氧化物为原料，通过金属钙热还原出稀土金属，再在一定温度下经过稀土金属与金属钴之间的扩散反应得到R2Co17合金粉末。熔炼法及合金熔融快淬法在制备过程中都要用到提纯的稀土金属(比如Y、Nd等)，然后经高温熔炼成R2Co17合金铸锭，机械粉碎后得到R2Co17合金粉末。其缺点是：稀土金属原材料成本高，熔炼时需要较高的温度，这使得2:17相成分纯度的控制较为困难，形成铸锭后需要机械破碎后才能得到合金粉末。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高频高温用R2Co17系磁性粉末的还原扩散制备方法。本专利技术所采取的技术方案是：高频高温用R2Co17系磁性粉末的还原扩散制备方法，包括步骤：1)原料选择及预处理：采用稀土氧化物、金属钴粉和/或钴的氧化物、还原剂作为原料，将稀土氧化物进行充分干燥；其中，稀土氧化物的质量用量比理论化学计量过量5-40％；还原剂的质量用量比理论化学计量过量50-100％；2)将上述原料充分混合后压块；3)将压块后的原料置于真空环境中或保护气氛中进行充分的还原扩散反应，水洗去除副产物和杂质，脱水，球磨，干燥，得到产物。步骤1)中，所用的钴粉的目数≥300目。步骤1)中，还原剂为钙粒，钙粒的粒径为3-5mm。步骤1)中，干燥的温度为110-150℃。步骤3)中，真空环境的绝对压力≤10-5mbar。步骤3)中，反应温度为1050℃-1150℃。步骤3)中，保护气氛为He、Ne、Ar中的至少一种。稀土氧化物中的稀土元素选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪中的至少一种。前述方法制备的磁性粉末在制备高频高温用软磁材料中的应用。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术的方法与常规方法相比，还原扩散法的优势在于使用稀土氧化物原料，不使用纯稀土金属，节约了成本；2)由于R2Co17系稀土类-钴系材料是理想的X波段的隐身吸波材料，在隐形飞机等尖端科技领域，具有较好的应用前景；本专利技术的方法与常规方法相比，省略了合金熔炼，均匀化处理和粗破碎几个环节，工艺简单；因此，本专利技术的方法是获得X波段的隐身吸波材料的一种廉价高效的方法。附图说明图1为Nd2Co17合金粉末的扫描电镜图；图2为Nd2Co17合金粉末(35％体积比)与石蜡混合压成环形样品后，复数磁导率频率谱的关系的实验值与理论计算的比较图；图3为Nd2Co17合金粉末(35％体积比)高温橡胶复合材料磁导率谱和介电常数谱随温度(50℃-400℃)的变化图；其中，上幅图为磁导率谱随温度(50℃-400℃)的变化图；下幅图为介电常数谱随温度(50℃-400℃)的变化图；图4为Nd2Co17合金粉末(35％体积比)高温橡胶复合材料反射吸收随频率和厚度的变化图；上幅图为反射吸收随频率和厚度的变化图(厚度分别为1.5mm、1.7mm、1.8mm、2.0mm)，下幅图为反射吸收随频率和厚度的变化图(厚度分别为1.4mm、1.5mm、1.6mm)；图5为Y2Co17合金粉末(35％体积比)与石蜡混合压成环形样品后，复数磁导率频率谱的关系的实验值与理论计算的比较图；图6为Y2Co17合金粉末(35％体积比)高温橡胶复合材料磁导率谱和介电常数谱随温度(100℃-400℃)的变化图；其中，上幅图为磁导率图谱随温度的变化图，下幅图为介电常数谱随温度的变化图。图7为Y2Co17合金粉末(35％体积比)高温橡胶复合材料反射吸收随频率和厚度的变化图。具体实施方式一种2:17型稀土类-钴系高频、高温用粉末磁性材料的制备方法，包括步骤：1)原料选择及预处理：采用稀土氧化物、金属钴粉和/或钴的氧化物、还原剂作为原料，将稀土氧化物进行充分干燥；其中，稀土氧化物的质量用量比理论化学计量过量5-40％；还原剂的质量用量比理论化学计量过量50-100％；2)将上述原料充分混合后压块；3)将压块后的原料置于真空环境中或保护气氛中进行充分的还原扩散反应，水洗去除副产物和杂质，脱水，球磨，干燥，得到产物。优选的，步骤1)中，所用的钴粉的目数≥300目；还原剂为钙粒，钙粒的粒径为3-5mm；干燥的温度为110-150℃；需要解释说明的是：按照本领域技术人员的公知常识，目数越大，其粒径越小，即300目之上(包括300目)的钴粉，粒度是≤300目钴粉的粒度的。优选的，步骤2)中，将原料与粘合剂混合进行压块；进一步优选的，粘合剂选自石蜡。优选的，步骤3)中，真空环境的绝对压力≤10-5mbar。优选的，步骤3)中，反应温度为1050℃-1150℃。优选的，步骤3)中，保护气氛为He、Ne、Ar中的至少一种；进一步优选的，为Ar。优选的，稀土氧化物中的稀土元素选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪中的至少一种。本专利技术中，涉及到的反应方程式为(以Nd、Y为例)：Nd2O3+17Co+3Ca→Nd2Co17+3CaOY2O3+17Co+3Ca→Y2Co17+3CaO所述的理论用量正是根据涉及的反应方程式确定的用量。本专利技术制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高频高温用R2Co17系磁性粉末的还原扩散制备方法，其特征在于：包括步骤：1)原料选择及预处理：采用稀土氧化物、金属钴粉和/或钴的氧化物、还原剂作为原料，将稀土氧化物进行充分干燥；其中，稀土氧化物的质量用量比理论化学计量过量5‑40％；还原剂的质量用量比理论化学计量过量50‑100％；2)将上述原料充分混合后压块；3)将压块后的原料置于真空环境中或保护气氛中进行充分的还原扩散反应，水洗去除副产物和杂质，脱水，球磨，干燥，得到产物。

【技术特征摘要】
1.高频高温用R2Co17系磁性粉末的还原扩散制备方法，其特征在于：包括步骤：1)原料选择及预处理：采用稀土氧化物、金属钴粉和/或钴的氧化物、还原剂作为原料，将稀土氧化物进行充分干燥；其中，稀土氧化物的质量用量比理论化学计量过量5-40％；还原剂的质量用量比理论化学计量过量50-100％；2)将上述原料充分混合后压块；3)将压块后的原料置于真空环境中或保护气氛中进行充分的还原扩散反应，水洗去除副产物和杂质，脱水，球磨，干燥，得到产物。2.根据权利要求1所述的高频高温用R2Co17系磁性粉末的还原扩散制备方法，其特征在于：步骤1)中，所用的钴粉的目数≥300目。3.根据权利要求2所述的高频高温用R2Co17系磁性粉末的还原扩散制备方法，其特征在于：步骤1)中，还原剂为钙粒，钙粒的粒径为3-5mm。4.根据权利要求3所述的高频高温用R2Co17系磁性粉末的...

【专利技术属性】
技术研发人员：史慧刚，汪小明，薛德胜，杨正，李发伸，
申请(专利权)人：兰州大学，广州新莱福磁电有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62