一种高矫顽力稀土永磁体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高矫顽力稀土永磁体及其制备方法，高矫顽力稀土永磁体由石墨烯/铜复合粉体和RE

【技术实现步骤摘要】
一种高矫顽力稀土永磁体及其制备方法
本专利技术属于稀土永磁材料
，具体涉及一种镀铜石墨烯增强的各向异性纳米晶稀土永磁体及其制备方法。
技术介绍
因钕铁硼磁体拥有优异的性能，所以被广泛地应用于机电、信息、通讯和医疗等领域内。随着科技的发展，对钕铁硼磁体的矫顽力、热稳定性等综合性能提出了更高的要求。但由于原始磁粉表面粗糙，接触不充分导致应力集中和热量集聚在界面位置，造成了热压/热变形磁体内部结构的不均匀性，准周期性粗晶区普遍分布于磁体内部，使得传统的热压/热变形磁体矫顽力远小于理论值。为了解决磁体内局部晶粒粗大，微观结构不均匀，矫顽力低下的问题，专利技术专利(ZL201610847457.5)公开了一种通过添加石墨烯的方式来提高热变形磁体的矫顽力，但是由于石墨烯拥有较大的表面积，容易吸附空气中的游离氧，在热压/热变形过程中，游离氧的存在会与富稀土相及主相进行反应，影响主相在富稀土相中的溶解析出，恶化磁体性能；其次是因为石墨烯的密度低，与高密度的磁粉密度差较大，由此在磁粉基体中很难分散，出现偏聚，均匀性较差，热变形后磁体性能改善有限；再者，石墨烯作为非磁性添加物与富稀土相的界面结合较差，对富稀土相的润湿性将会产生一定影响，由此导致添加石墨烯对微观结构的改善作用有限，矫顽力的提升幅度不是特别理想，还导致磁体剩磁的下降。因此，需要寻求一种能够克服石墨烯添加存在的缺陷的制备方法，以充分发挥石墨烯改善微观结构，提高磁性能的作用，实现磁体的无重稀土高性能。
技术实现思路
本专利技术主要是克服现有技术中的不足之处，提供一种添加镀铜石墨烯的各向异性纳米晶稀土永磁体及其制备方法，以改善石墨烯在磁粉中的分散均匀性以及石墨烯与富稀土相的界面结合，并同时降低磁体氧含量，有效提高热变形磁体矫顽力。为达到以上技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高矫顽力稀土永磁体及其制备方法，其特征在于，所述高矫顽力稀土永磁体由石墨烯/铜复合粉体和REaFe100-a-b-cBbTMc的纳米晶磁粉混合均匀后热压/热变形而成，所述石墨烯/铜复合粉体含量为0.1wt％～1.2wt％，所述化学式REaFe100-a-b-cBbTMc中，28.5≤a≤32.5，0.9≤b≤1.25，0.1≤c≤7，RE为Nd和Pr、Dy、Ce中的至少一种，TM为Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr、V、Si、Ti中的至少一种；进一步的，所述石墨烯/铜复合粉体的制备方法可以采用石墨烯纳米片为原料，经与铜盐粉末机械混合后，采用热分解法制得，也可以通过氧化石墨烯和铜盐为原料，经过分子级混合法制备而成；进一步的，所述热分解法步骤为：将石墨烯与铜盐粉末机械混合均匀后，所述石墨烯与铜盐质量比为1：(2～40)，将均匀混合的混合粉体放置于通有惰性气体的管式炉中，将复合粉体以0.1℃/min～10℃/min的速度升温至300℃～600℃下保温1～3h后随炉冷却至室温，即得到石墨烯/铜复合粉体；进一步的，所述石墨烯的结构层数为1～10层，石墨烯厚度为0.8～20nm，片径为50～1000nm；进一步的，所述分子级混合法为：将氧化石墨烯先放置在去离子水中搅拌均匀后，加入铜盐和一定量的氢氧化钠进行还原，所述石墨烯与铜盐质量比为1:(2～40)，冷却过滤后，得到复合前驱体粉末，在将前驱体粉末放置于管式炉中，在氢气的流动气氛下，将复合前驱体粉末以0.1℃/min～10℃/min的速度升温至400℃～600℃下保温1～3h后随炉冷却至室温，即得到石墨烯/铜复合粉体；进一步的，所述铜盐可以是硫酸铜或者草酸铜；进一步的，所述高矫顽力稀土永磁体制备方法为：将REaFe100-a-b-cBbTMc纳米晶磁粉与石墨烯/铜复合粉体混合均匀得到混合磁粉，将混合磁粉在室温下，以100MPa～700MPa压力下冷压3～7min制备出各向同性纳米冷压磁体，或在温度400℃～750℃、压力100MPa～700MPa下热压3～10min制备出各向同性纳米热压磁体，再将制备的各向同性磁体放置在温度650℃～850℃、压力50MPa～250MPa下进行热变形2～8min，制备出各向异性稀土永磁体。进一步的，所述热压、热变形可采用感应加热或放电等离子烧结方式进行，采用感应加热时，热压温度500℃～750℃、压力100MPa～300MPa，热变形温度650℃～850℃、压力100MPa～250MPa；采用放电等离子烧结时，热压温度400℃～650℃、压力200MPa～700MPa，热变形温度650℃～750℃、压力50MPa～200MPa，所述热变形的变形速率为0.1mm/s～0.5mm/s，热变形的变形量为65％～75％。进一步的，所述各向异性稀土永磁体在真空环境下进行后续热处理，热处理温度为650℃～900℃，保温时间为0.1h～3h，随炉冷却。进一步的，所述原料REaFe100-a-b-cBbTMc纳米晶磁粉可通过市场购买，也可通过以下方法制备：(1)按照化学式REaFe100-a-b-cBbTMc配料；(2)将步骤(1)配好的原料进行熔炼，熔炼后浇注在水冷铜模中，得到REaFe100-a-b-cBbTMc合金铸锭；(3)将合金铸锭破碎后进行感应熔炼快淬或者电弧熔炼快淬得到REaFe100-a-b-cBbTMc快淬纳米晶磁粉。本专利技术利用热分解法制备出石墨烯/铜盐复合粉体的原理如下：利用铜盐(例如醋酸铜)与石墨烯混合后在惰性气体气氛条件下进行热处理，随着热处理温度的上升，铜盐会先脱去结晶水，然后分解为纳米铜颗粒。纳米铜颗粒均匀分布在石墨烯上，形成有效的强化学吸附，不易脱落。在惰性气氛保护下冷却，防止铜颗粒被氧化。本专利技术利用分子级混合法制备出还原氧化石墨烯/铜复合粉体的原理如下：利用铜离子与氧化石墨烯表面带负电荷的含氧官能团在静电吸引力的作用下能够有效复合，不易脱落。在氢气气氛下还原为石墨烯以及铜颗粒。有益效果：1、本专利技术采用铜对石墨烯进行表面金属化改性，纳米金属颗粒包覆在石墨烯表面，提高了石墨烯复合粉体的密度，减小石墨烯与磁粉间的密度差，可以有效阻止石墨烯的自发团聚，改善了石墨烯在磁粉中的分散均匀性；2、本专利技术采用铜对石墨烯进行表面金属化改性后获得良好的石墨烯/铜结合界面，同时铜与富稀土相具有较好的界面结合，由此复合粉体的添加改善了石墨烯与富稀土相的界面结合，提高富稀土相的润湿性，有利于富稀土相的均匀分布而获得性能的提升；3、本专利技术采用热分解法和化学法制备石墨烯/铜复合粉体，复合粉体制备中通过热处理加热和还原等步骤，可以有效脱除石墨烯表面的游离氧，减少热压热变形过程中氧与富稀土相的反应，保证富稀土相的流动性改善磁性能；4、本专利技术提供的各向异性纳米晶稀土永磁体添加了石墨烯、铜复合粉体，可同时兼具石墨烯和铜的优点，可明显改善磁体微观结构，而获得性能的明显提升；5、本专利技术提供一种添加石墨烯/铜复合粉体的各向异性纳米晶稀土永磁体，丰富了永磁材料的类型。附图说明图1为本专利技术实施例1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高矫顽力稀土永磁体及其制备方法，其特征在于，所述高矫顽力稀土永磁体由石墨烯/铜复合粉体和RE

【技术特征摘要】
1.一种高矫顽力稀土永磁体及其制备方法，其特征在于，所述高矫顽力稀土永磁体由石墨烯/铜复合粉体和REaFe100-a-b-cBbTMc的纳米晶磁粉混合均匀后热压/热变形而成，所述石墨烯/铜复合粉体含量为0.1wt％～1.2wt％，所述化学式REaFe100-a-b-cBbTMc中，28.5≤a≤32.5，0.9≤b≤1.25，0.1≤c≤7，RE为Nd和Pr、Dy、Ce中的至少一种，TM为Ga、Co、Cu、Nb、Al、Zr、V、Si、Ti中的至少一种。


2.如权利要求1所述的一种高矫顽力稀土永磁体及其制备方法，其特征在于，所述石墨烯/铜复合粉体的制备方法可以采用石墨烯纳米片为原料，经与铜盐粉末机械混合后，采用热分解法制得，也可以通过氧化石墨烯和铜盐为原料，经过分子级混合法制备而成。


3.如权利要求2所述的一种高矫顽力稀土永磁体及其制备方法，其特征在于，所述热分解法步骤为：将石墨烯与铜盐粉末机械混合均匀后，所述石墨烯与铜盐质量比为1：(2～40)，将均匀混合的混合粉体放置于通有惰性气体的管式炉中，将复合粉体以0.1℃/min～10℃/min的速度升温至300℃～600℃下保温1～3h后随炉冷却至室温，即得到石墨烯/铜复合粉体。


4.如权利要求3所述的一种高矫顽力稀土永磁体及其制备方法，其特征在于，所述石墨烯的结构层数为1～10层，石墨烯厚度为0.8～20nm，片径为50～1000nm。


5.如权利要求2所述的一种高矫顽力稀土永磁体及其制备方法，其特征在于，所述分子级混合法为：将氧化石墨烯先放置在去离子水中搅拌均匀后，加入铜盐和一定量的氢氧化钠进行还原，所述石墨烯与铜盐质量比为1:(2～40)，冷却过滤后，得到复合前驱体粉末，在将前驱体粉末放置于管式炉中，在氢气的流动气氛下，将复合前驱体粉末以0.1℃/min～10℃/min的速度升温至400℃～600℃下保温1～3h后随炉冷却至室温，即得到石墨烯/铜复合粉体。


6.如权利要求2所述的一种高矫顽力稀土永磁体及其制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，刘颖，赵伟，王仁全，杨乔森，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51