一种高性能铝镍钴材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能铝镍钴材料的制备方法，包括以下步骤：将多种金粉末按照一定比例混合，经过磁场取向成型，压制成块；涂敷阶段：将一定量的金属原材料粉末在磁控溅射系统上制备涂层；将铝镍钴置于磁场当中，利用飞秒激光聚焦在铝镍钴涂敷层上，并在在热场和磁场作用下使金属离子扩散至铝镍钴块体内部，获得高性能扩散磁体。本发明专利技术涂覆金属在磁场和热梯度双重作用下，扩散至磁体内部，能够有效提高铝镍钴磁体的矫顽力和最大磁能积。铝镍钴磁体的矫顽力和最大磁能积。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能铝镍钴材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及磁性材料
，具体涉及一种高性能铝镍钴材料的制备方法。

技术介绍

[0002]由于铝镍钴磁体具有其它永磁材料无法比拟的优异的温度稳定性和时间稳定性及高温下使用特性，广泛应用于仪器仪表、电机类等要求温度稳定性高的永磁器件中，特别适合于鱼雷、导弹、飞机等武器装备和卫星等航天器中使用，在国防、航空航天等领域内起着不可替代的作用。但是，现存技术条件下缺难以制造高性能的铝镍钴，在生产实践中成品率较低。
[0003]专利技术专利申请201910086669.X中提出了一种制备方法，通过添加Sm，Nb，Zr等元素来提高铝镍钴的矫顽力。其具体做法是采用真空熔炼工艺以获得定向柱状晶体产品，但其却无法制造等轴高性能磁体。在专利一种电场热场共辅助制备钐铁氮磁体的方法（2022104135905）中，申请人提出了利用电场与热场共扩散的方法，提升了离子进入磁体的深度，提高了磁性能，但在制备过程中需要添加电极，提升了制备难度，为了解决这一问题，本专利技术进一步提出了无接触的热磁共扩散的方法提高铝镍钴磁性能的制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，提供一种高性能铝镍钴材料的制备方法的方法。
[0005]具体制备包括如下步骤：S1配料阶段：将金属原材料粉末按一定比例混合，经过磁场取向成型，压制成圆柱体胚体，其直径为5
‑
20mm，厚度为5
‑
15mm；S2烧结阶段：在一定温度条件下将圆柱体胚体进行真空烧结，并保温一段时间，得到铝镍钴磁体；S3涂敷阶段：利用磁控溅射法将掺杂金属镀在铝镍钴磁体表面；S4扩散阶段：将镀膜后的铝镍钴置于磁场当中，利用飞秒激光聚焦在铝镍钴涂敷层上，掺杂的金属离子在热场和磁场作用下扩散至铝镍钴块体内部，获得高性能铝镍钴磁体。
[0006]具体的，S1阶段所述金属原材料粉末为Al、Ni、Co、Zn、Ti、Ga、Cu、Fe元素的一种或多种，其比例为5%～15%Al、15%～30%Ni、10%～35%Co、0%～%5Zn、0%～10%Ti、0%～6%Ga、1%～9%Cu，其余为Fe；所述磁场为1
‑
10T。
[0007]具体的，S2阶段所述的烧结条件为真空1
×
10
‑3Pa以下，在1600
‑
1800℃时，进行烧结保温10
‑
30min。
[0008]具体的，S3阶段所述的金属为Al、Ni、Co、Zn、Ti、Ga、Cu、Fe元素的一种或多种，所述磁控溅射系统为JGM
‑
1000Ａ，靶材的运行功率为800W。
[0009]具体的，S4阶段所述的磁场大小为2
‑
5T，所述的激光器飞秒激光器，激光频率为80
MHz，波长为830 nm，脉宽为100 fs，激光脉冲强度为50
‑
500 mJ，光斑直径为5
‑
20 mm。
[0010]与现有技术相比较，具有如下优势：1)利用飞秒激光能量高的特点，使金属离子在磁场和热梯度双重作用下能够充分扩散至磁体内部；2)与激光穿孔等三维扩散技术相比，不需要破坏磁体结构；3)与传统表面涂敷扩散相比，扩散深度更深，能够应用于大块磁体的扩散，并且能耗更低。
具体实施方式
[0011]下面结合具体实施方式及对比例对本专利技术作进一步阐述。
[0012]实施例1：一种高性能铝镍钴材料的制备方法。本专利技术的具体步骤如下：(1) 配料阶段：按照Al7Ni
20
Co
33
Ti5Cu2Fe
33
合金成分混合后，在5T磁场下充分取向并压制成直径为15mm，厚度为5mm的铝镍钴胚体；(2) 烧结阶段：将铝镍钴胚体在1
×
10
‑3Pa以下的真空条件下，在1650 ℃ 条件下，烧结保温25 min，得到铝镍钴磁体；(3) 涂敷阶段：使用金属Cu和金属Sn作为靶材，利用磁控溅射系统JGM
‑
1000Ａ在铝镍钴圆柱体上方沉积20 um厚的Cu/Sn涂层，Cu/Sn的厚度比为1：1，控制镀膜的气压为0.4 Pa，同时设定靶材的运行功率为800W；(4) 扩散阶段：采用飞秒激光器，激光频率为80 MHz，波长为830nm，脉宽为100fs，激光脉冲强度为100 mJ，光斑直径为15 mm，聚焦于样品表面，Cu和Sn离子在热场和磁场作用下扩散至铝镍钴块体内部，最终形成高性能扩散磁体。
[0013]比较例1：制备步骤同实施例1，区别在于步骤（4），即采用传统的高温涂敷扩散工艺。
[0014]实施例2：一种高性能铝镍钴材料的制备方法。本专利技术的具体步骤如下：（1）配料阶段：按照Al7Ni
20
Co
33
Ti5Cu5Fe
30
合金成分混合后，在5T磁场下充分取向并压制成直径为10 mm，厚度为10 mm的铝镍钴块体；（2）烧结阶段：在1
×
10
‑3Pa以下的真空条件下，在1750℃ 条件下，烧结保温30min；（3）涂敷阶段：选用Zn、Ti和Ga作为靶材，利用磁控溅射系统JGM
‑
1000Ａ上在铝镍钴块体镀上Zn/Ti/Ga的混合膜层，膜层厚度为100 um，Zn/Ti/Ga的膜层厚度比为1:2:1；（4）扩散阶段：采用飞秒激光器，激光频率为80 MHz，波长为830nm，脉宽为100fs，激光脉冲强度为300 mJ，光斑直径为10 mm，聚焦于样品表面，Cu/Sn元素在热场和磁场作用下扩散至铝镍钴块体内部，最终形成高性能扩散磁体。
[0015]比较例2：制备步骤同实施例2，区别在于步骤（4），即采用传统的高温涂敷扩散工艺。
[0016]扩散工艺（对比例1、例2）得到的铝镍钴磁体的磁性能
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能铝镍钴磁体的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：S1：将金属原材料粉末按一定比例混合，经过磁场取向成型，压制成圆柱体胚体，其直径为5
‑
20 mm，厚度为5
‑
15 mm；S2：在一定温度条件下将圆柱体胚体进行真空烧结，并保温一段时间，得到铝镍钴磁体；S3：利用磁控溅射法将掺杂金属镀在铝镍钴磁体表面；S4：将镀膜后的铝镍钴置于磁场当中，利用飞秒激光聚焦在铝镍钴涂敷层上，掺杂的金属离子在热场和磁场作用下扩散至铝镍钴块体内部，获得高性能铝镍钴磁体。2.根据权利要求1所述的制备方法，S1阶段所述金属原材料粉末为Al、Ni、Co、Zn、Ti、Ga、Cu、Fe元素的一种或多种，其比例为5%～15%Al、15%～30%Ni、10%～35%Co、0%～%5Zn、0%～10%Ti、0%～6%Ga、1%～9%Cu，其余为Fe；所述磁场为1
‑
10 T...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杭福，曾祥旻，吴琼，俞能君，泮敏翔，葛洪良，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：