本发明属于无机材料领域，具体涉及一种烧结钕铁硼材料及制备方法。
背景技术：
申请号为cn201610478417.8的专利申请提供了一种高磁能积烧结钕铁硼永磁材料，该永磁材料由钕铁硼粉末、纳米铋粉、纳米锶铁氧体、纳米二硫化钼烧结而成，其中钕铁硼粉末的组分及质量百分比为：nd25.6-27.1％、b0.76-0.89％、ni0.45-0.53％、y0.25-0.32％、ga0.35-0.43％、nb1.04-1.16％、pr3.9-4.6％、al0.34-0.41％、余量为fe。
但是，上述材料的综合性能并不高。
技术实现要素：
为克服现有技术的不足，本发明第一目的在于提供一种具有极高磁性能的烧结钕铁硼材料；本发明的第二目的在于提供该烧结钕铁硼材料的制备方法。
上述目的是通过如下技术方案实现的：
一种烧结钕铁硼材料，由铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体粉、纳米sno2-ni复合粉体烧结而成；所述铁基钕铁硼粉末由如下质量百分比的组分组成：nd21-25％、b0.3-0.9％、sn0.1-0.4％、co0.2-0.9％、y0.3-0.8％、ni0.3-0.7％、pb0.1-0.4％，余量为fe，铁基钕铁硼粉末中还分布有重量百分数为0.05-0.3％的aln微粒。
优选地，铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体的质量比为100：2：0.2-0.6。
优选地，所述aln微粒平均直径为0.3-0.7μm。
优选地，所述复合铁氧体粉由如下质量百分比的组分组成：bao15-20wt％，la2o30.6-0.8wt％，cuo0.1-0.3wt％，cao0.02-0.03wt％，al2o30.2-0.5wt％，sio20.03-0.6wt％，ce2o30.3-0.6wt％，其余为fe2o3。
优选地，所述纳米sno2-ni复合粉体中sno2和ni的重量比为1：0.1-0.4。
上述烧结钕铁硼材料的制备方法，包括步骤：按铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体的质量比为100：2：0.2-0.6配料后，混合均匀，得混合粉料；然后将混合粉料在磁场压机中取向，应用垂直钢磨压、加冷等静压方式成型；将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先升温至500-750℃，保温3-4h，然后升温至1050-1090℃烧结3-4h，冷却至室温后，进行二次回火处理，即分别在880-900℃和530-560℃热处理回火1-2h；最后经200-230℃时效处理得到所述烧结钕铁硼材料。
优选地，铁基钕铁硼粉末的制备方法为：先将原料放入电弧炉铜坩埚内，熔炼过程中不断用电弧搅动合金液，使其充分熔化均匀，然后浇注得到母合金铸锭；再将母合金铸锭放入普通感应炉中熔炼，熔炼温度为1540-1570℃，得到母合金液体；将母合金液体与冷却辊接触形成带材，得到具有高饱和磁感应强度微晶合金薄带材料，其中，感应加热圈的频率为80-100khz，冷却辊和喷嘴间距为0.2-0.5mm，冷却辊轮缘的旋转线速度为25-27m/s，薄带材料的厚度为16-18微米，宽度为11-19mm；将上述薄带材料置于氢破炉中抽真空至真空度为1pa以下，在室温下通入氢气，保持压力在2-3×105pa，时间在3-5h，冷却至室温，然后抽出残余氢气，开始升温脱氢，脱氢工艺采用500-600℃保温4-6h，脱氢气压低于10pa时脱氢结束，停止加温，冷却至室温并且控制脱氢气压，使脱氢后氢破粉含氢量在2000-2500ppm之间，氢破后气流磨制磁粉，制成平均粒度3.5-4μm的磁粉。
优选地，制备铁基钕铁硼粉末时，按照nd21-25％、b0.3-0.9％、sn0.1-0.4％、co0.2-0.9％、y0.3-0.8％、ni0.3-0.7％、pb0.1-0.4％、余量为fe进行配料；nd、sn、co、y、ni、pb、fe为元素含量大于99.9％纯金属，b以硼铁中间合金的形式加入，硼铁中间合金的含b量为24-26％；aln微粒为纯物质，微粒的平均直径为0.3-0.7μm。
优选地，复合铁氧体的制备方法为：按照重量百分比为bao15-20wt％，la2o30.6-0.8wt％，cuo0.1-0.3wt％，cao0.02-0.03wt％，al2o30.2-0.5wt％，sio20.03-0.6wt％，ce2o30.3-0.6wt％，其余为fe2o3进行配料，各原料纯度均大于99.9％；将各原料在砂磨机中进行混合和破碎，而后将粉料在110-120℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为180-220目，然后在990-1150℃的温度下预烧110-125分钟，预烧后粉碎研磨得到复合氧化物粉体，粉体粒径为15-20微米。
优选地，纳米sno2-ni复合粉体的制备方法为：将100g四水醋酸镍放入1000ml醋酸酐中搅拌，然后120℃加热回流14-16h，之后将结晶分离出来，用醋酸酐洗涤2-3次后抽干，然后置于盛有氢氧化钠固体的真空干燥器中干燥得到镍前驱体待用；将nacl、sncl2·2h2o、kcl按重量比为10：8：12-15配料，然后放入研钵中混合研磨15-20min得到一号混合物；将聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚加入一号混合物，研磨10-15min，得到二号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1ml；在二号混合物中载加入kbh4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚继续混研20-25min得到三号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1ml，kbh4的加入量为一号混合物的20-22％；将三号混合物和镍前驱体混合10-20min后，置于658-680℃焙烧1-2h，然后随炉冷却得到纳米sno2-ni复合粉体；纳米sno2-ni复合粉体粒径为90-100nm；纳米sno2-ni复合粉体中sno2和ni的重量比为1：0.1-0.4。
本发明的有益效果：
1、本发明烧结钕铁硼材料经混合、球磨、烧结、回火制成，使复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体均匀分散包裹主相钕铁硼晶粒表面层，形成一层隔膜，将铁基钕铁硼粉末颗粒彼此隔开，aln也具有隔开主相钕铁硼晶粒的作用；由于复合铁氧体粉末、纳米sno2-ni复合粉体熔点高，烧结过程中不会熔化，可以起到阻碍晶粒长大的钉扎作用，从而制备出晶粒细小的超细晶铁基钕铁硼永磁材料，在不添加重稀土元素的条件下，使材料获得极高的磁性能。
2、本发明高磁能积烧结钕铁硼材料制备方法没有使用多的稀贵材料，其制备成本低，工艺简单，操作方便，适于推广。
附图说明
图1为本发明烧结钕铁硼材料的组织图，可以看出该烧结钕铁硼材料的组织致密均匀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体介绍本发明的技术方案。
实施例1：
一种烧结钕铁硼材料，是由铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体粉、纳米sno2-ni复合粉体烧结而成；所述铁基钕铁硼粉末材料基体的组分及质量百分比为：nd21％、b0.3％、sn0.1％、co0.2％、y0.3％、ni0.3％、pb0.1％、余量为fe。铁基钕铁硼粉末材料基体上还分布有重量百分数为0.05％aln微粒，微粒的平均直径为0.3微米。复合铁氧体的重量百分比为：bao15％，la2o30.6％，cuo0.1％，cao0.02％，al2o30.2％，sio20.03％，ce2o30.3％，其余为fe2o3。纳米sno2-ni复合粉体中sno2和ni的重量比为1：0.1。本实施例烧结钕铁硼材料的铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体的质量比为100：2：0.2。
制备方法：
铁基钕铁硼粉末的制备方法为：原料nd、sn、co、y、ni、pb、fe为元素含量大于99.9％纯金属，b以硼铁中间合金的形式加入，硼铁中间合金的含b量为24％；aln微粒为纯物质；先将原料放入电弧炉铜坩埚内，熔炼过程中不断用电弧搅动合金液，使其充分熔化均匀，然后浇注得到母合金铸锭；再将母合金铸锭放入普通感应炉中熔炼，熔炼温度为1550℃，得到母合金液体；将母合金液体与冷却辊接触形成带材，得到具有高饱和磁感应强度微晶合金薄带材料，其中，感应加热圈的频率为90khz，冷却辊和喷嘴间距为0.4mm，冷却辊轮缘的旋转线速度为26m/s，薄带材料的厚度为17微米，宽度为15mm；将上述薄带材料置于氢破炉中抽真空至真空度为1pa以下，在室温(指24-26℃，下同)下通入氢气，保持压力在2.5×105pa，时间在4h，冷却至室温，然后抽出残余氢气，开始升温脱氢，脱氢工艺采用550℃保温5h，脱氢气压低于10pa时脱氢结束，停止加温，冷却至室温并且控制脱氢气压，使脱氢后氢破粉含氢量在2000-2500ppm之间，氢破后气流磨制磁粉，制成平均粒度3.5-4μm的磁粉。
复合铁氧体的制备方法为：按照重量百分比将bao、la2o3、cuo、cao、al2o3、sio2、ce2o3和fe2o3进行配料，各原料纯度均大于99.9％；将各原料在砂磨机中进行混合和破碎，而后将粉料在110-120℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为180-220目，然后在1120℃的温度下预烧120分钟，预烧后粉碎研磨得到复合氧化物粉体，粉体粒径为15-20微米。
纳米sno2-ni复合粉体的制备方法为：将100g四水醋酸镍放入1000ml醋酸酐中搅拌，然后120℃加热回流15h，之后将结晶分离出来，用醋酸酐洗涤2次后抽干，然后置于盛有氢氧化钠固体的真空干燥器中干燥得到镍前驱体待用；将nacl、sncl2·2h2o、kcl按重量比为10：8：14配料，然后放入研钵中混合研磨20min得到一号混合物；将聚氧乙烯五醚np5、聚氧乙烯九醚np9加入一号混合物，研磨15min，得到二号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1ml；在二号混合物中载加入kbh4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚继续混研25min得到三号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1ml，kbh4的加入量为一号混合物的21％；将三号混合物和镍前驱体混合15min后，置于670℃焙烧1.5h，然后随炉冷却得到纳米sno2-ni复合粉体；纳米sno2-ni复合粉体粒径为90-100nm。
烧结钕铁硼材料的制备方法：按铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体的质量比配料后，混合均匀，得混合粉料；然后将混合粉料在磁场压机中取向，应用垂直钢磨压、加冷等静压方式成型；将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先升温至650℃，保温3.5h，然后升温至1070℃烧结3.5h，冷却至室温后，进行二次回火处理，即分别在890℃和550℃热处理回火1.5h；最后经220℃时效处理得到所述烧结钕铁硼材料。
烧结钕铁硼材料组织图如图1所示，可以看出该烧结钕铁硼材料的组织致密均匀。
实施例2：
一种烧结钕铁硼材料，是由铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体粉、纳米sno2-ni复合粉体烧结而成；所述铁基钕铁硼粉末材料基体的组分及质量百分比为：nd25％、b0.9％、sn0.4％、co0.9％、y0.8％、ni0.7％、pb0.4％、余量为fe。铁基钕铁硼粉末材料基体上还分布有重量百分数为0.3％aln微粒，微粒的平均直径为0.7微米。复合铁氧体的重量百分比为：bao20％，la2o30.8％，cuo0.3％，cao0.03％，al2o30.2-0.5％，sio20.6％，ce2o30.6％，其余为fe2o3。纳米sno2-ni复合粉体中sno2和ni的重量比为1：0.4。本实施例烧结钕铁硼材料的铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体的质量比为100：2：0.6。
制备方法：
铁基钕铁硼粉末的制备方法为：原料nd、sn、co、y、ni、pb、fe为元素含量大于99.9％纯金属，b以硼铁中间合金的形式加入，硼铁中间合金的含b量为26％；aln微粒为纯物质；先将原料放入电弧炉铜坩埚内，熔炼过程中不断用电弧搅动合金液，使其充分熔化均匀，然后浇注得到母合金铸锭；再将母合金铸锭放入普通感应炉中熔炼，熔炼温度为1550℃，得到母合金液体；将母合金液体与冷却辊接触形成带材，得到具有高饱和磁感应强度微晶合金薄带材料，其中，感应加热圈的频率为90khz，冷却辊和喷嘴间距为0.4mm，冷却辊轮缘的旋转线速度为26m/s，薄带材料的厚度为17微米，宽度为15mm；将上述薄带材料置于氢破炉中抽真空至真空度为1pa以下，在室温下通入氢气，保持压力在2.5×105pa，时间在4h，冷却至室温，然后抽出残余氢气，开始升温脱氢，脱氢工艺采用550℃保温5h，脱氢气压低于10pa时脱氢结束，停止加温，冷却至室温并且控制脱氢气压，使脱氢后氢破粉含氢量在2000-2500ppm之间，氢破后气流磨制磁粉，制成平均粒度3.5-4μm的磁粉。
复合铁氧体的制备方法为：按照重量百分比将bao、la2o3、cuo、cao、al2o3、sio2、ce2o3和fe2o3进行配料，各原料纯度均大于99.9％；将各原料在砂磨机中进行混合和破碎，而后将粉料在110-120℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为180-220目，然后在1120℃的温度下预烧120分钟，预烧后粉碎研磨得到复合氧化物粉体，粉体粒径为15-20微米。
纳米sno2-ni复合粉体的制备方法为：将100g四水醋酸镍放入1000ml醋酸酐中搅拌，然后120℃加热回流15h，之后将结晶分离出来，用醋酸酐洗涤2次后抽干，然后置于盛有氢氧化钠固体的真空干燥器中干燥得到镍前驱体待用；将nacl、sncl2·2h2o、kcl按重量比为10：8：14配料，然后放入研钵中混合研磨20min得到一号混合物；将聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚加入一号混合物，研磨15min，得到二号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1ml；在二号混合物中载加入kbh4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚继续混研25min得到三号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1ml，kbh4的加入量为一号混合物的21％；将三号混合物和镍前驱体混合15min后，置于670℃焙烧1.5h，然后随炉冷却得到纳米sno2-ni复合粉体；纳米sno2-ni复合粉体粒径为90-100nm。
烧结钕铁硼材料的制备方法：按铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体的质量比配料后，混合均匀，得混合粉料；然后将混合粉料在磁场压机中取向，应用垂直钢磨压、加冷等静压方式成型；将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先升温至650℃，保温3.5h，然后升温至1070℃烧结3.5h，冷却至室温后，进行二次回火处理，即分别在890℃和550℃热处理回火1.5h；最后经220℃时效处理得到所述烧结钕铁硼材料。
实施例3：
一种烧结钕铁硼材料，是由铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体粉、纳米sno2-ni复合粉体烧结而成；所述铁基钕铁硼粉末材料基体的组分及质量百分比为：nd23％、b0.5％、sn0.3％、co0.5％、y0.5％、ni0.4％、pb0.2％、余量为fe。铁基钕铁硼粉末材料基体上还分布有重量百分数为0.15％aln微粒，微粒的平均直径为0.5微米。复合铁氧体的重量百分比为：bao17％，la2o30.7％，cuo0.2％，cao0.025％，al2o30.3％，sio20.04％，ce2o30.5％，其余为fe2o3。纳米sno2-ni复合粉体中sno2和ni的重量比为1：0.2。本发明烧结钕铁硼材料的铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体的质量比为100：2：0.4。
制备方法：
铁基钕铁硼粉末的制备方法为：原料nd、sn、co、y、ni、pb、fe为元素含量大于99.9％纯金属，b以硼铁中间合金的形式加入，硼铁中间合金的含b量为25％；aln微粒为纯物质；先将原料放入电弧炉铜坩埚内，熔炼过程中不断用电弧搅动合金液，使其充分熔化均匀，然后浇注得到母合金铸锭；再将母合金铸锭放入普通感应炉中熔炼，熔炼温度为1550℃，得到母合金液体；将母合金液体与冷却辊接触形成带材，得到具有高饱和磁感应强度微晶合金薄带材料，其中，感应加热圈的频率为90khz，冷却辊和喷嘴间距为0.4mm，冷却辊轮缘的旋转线速度为26m/s，薄带材料的厚度为17微米，宽度为15mm；将上述薄带材料置于氢破炉中抽真空至真空度为1pa以下，在室温下通入氢气，保持压力在2.5×105pa，时间在4h，冷却至室温，然后抽出残余氢气，开始升温脱氢，脱氢工艺采用550℃保温5h，脱氢气压低于10pa时脱氢结束，停止加温，冷却至室温并且控制脱氢气压，使脱氢后氢破粉含氢量在2000-2500ppm之间，氢破后气流磨制磁粉，制成平均粒度3.5-4μm的磁粉。
复合铁氧体的制备方法为：按照重量百分比将bao、la2o3、cuo、cao、al2o3、sio2、ce2o3和fe2o3进行配料，各原料纯度均大于99.9％；将各原料在砂磨机中进行混合和破碎，而后将粉料在110-120℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为180-220目，然后在1120℃的温度下预烧120分钟，预烧后粉碎研磨得到复合氧化物粉体，粉体粒径为15-20微米。
纳米sno2-ni复合粉体的制备方法为：将100g四水醋酸镍放入1000ml醋酸酐中搅拌，然后120℃加热回流15h，之后将结晶分离出来，用醋酸酐洗涤2次后抽干，然后置于盛有氢氧化钠固体的真空干燥器中干燥得到镍前驱体待用；将nacl、sncl2·2h2o、kcl按重量比为10：8：14配料，然后放入研钵中混合研磨20min得到一号混合物；将聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚加入一号混合物，研磨15min，得到二号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1ml；在二号混合物中载加入kbh4、聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚继续混研25min得到三号混合物，聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚的加入量为每5g一号混合物各加入1ml，kbh4的加入量为一号混合物的21％；将三号混合物和镍前驱体混合15min后，置于670℃焙烧1.5h，然后随炉冷却得到纳米sno2-ni复合粉体；纳米sno2-ni复合粉体粒径为90-100nm。
烧结钕铁硼材料的制备方法：按铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体的质量比配料后，混合均匀，得混合粉料；然后将混合粉料在磁场压机中取向，应用垂直钢磨压、加冷等静压方式成型；将成型毛坯在氩气保护下放入烧结炉进行烧结，先升温至650℃，保温3.5h，然后升温至1070℃烧结3.5h，冷却至室温后，进行二次回火处理，即分别在890℃和550℃热处理回火1.5h；最后经220℃时效处理得到所述烧结钕铁硼材料。
对比实施例1：成份配比不在本发明设计范围内
一种烧结钕铁硼材料，是由铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体粉、纳米sno2-ni复合粉体烧结而成；所述铁基钕铁硼粉末材料基体的组分及质量百分比为：nd19％、b0.2％、sn0.05％、co0.1％、y0.2％、ni0.2％、pb0.05％、余量为fe。铁基钕铁硼粉末材料基体上还分布有重量百分数为0.023％aln微粒，微粒的平均直径为0.1微米。复合铁氧体的重量百分比为：bao13％，la2o30.5％，cuo0.05％，cao0.01％，al2o30.1％，sio20.02％，ce2o30.2％，其余为fe2o3。纳米sno2-ni复合粉体中sno2和ni的重量比为1：0.05。本发明烧结钕铁硼材料的铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体的质量比为100：2：0.1。
制备方法同实施例1。
对比实施例2：成份配比不在本发明设计范围内
一种烧结钕铁硼材料，是由铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体粉、纳米sno2-ni复合粉体烧结而成；所述铁基钕铁硼粉末材料基体的组分及质量百分比为：nd27％、b1％、sn0.7％、co1％、y1％、ni0.9％、pb0.6％、余量为fe。铁基钕铁硼粉末材料基体上还分布有重量百分数为0.43％aln微粒，微粒的平均直径为0.9微米。复合铁氧体的重量百分比为：bao22％，la2o30.9％，cuo0.5％，cao0.06％，al2o30.7％，sio20.8％，ce2o30.8％，其余为fe2o3。纳米sno2-ni复合粉体中sno2和ni的重量比为1：0.6。本发明烧结钕铁硼材料的铁基钕铁硼粉末和复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体的质量比为100：2：0.8。
制备方法同实施例1。
效果实施例：
按照实施例1-3和对比实施例1-2的组成比例和制备方法制备烧结钕铁硼材料。用nim-10000型磁性能测试仪测量测量上述烧结钕铁硼材料的磁性能。
测试结果见下表。
上述测量结果表明：本发明提供的烧结钕铁硼材料具有极高的磁性能，最大磁能积明显高于现有技术cn201610478417.8制备的钕铁硼材料。与对比实施例测量结果进行比较可以发现，本发明烧结钕铁硼材料的磁性能与各组分的质量百分比有关。
本发明烧结钕铁硼材料经混合、球磨、烧结、回火制成，使复合铁氧体、纳米sno2-ni复合粉体均匀分散包裹主相钕铁硼晶粒表面层，形成一层隔膜，将铁基钕铁硼粉末颗粒彼此隔开，aln也具有隔开主相钕铁硼晶粒的作用；由于复合铁氧体粉末、纳米sno2-ni复合粉体熔点高，烧结过程中不会熔化，可以起到阻碍晶粒长大的钉扎作用，从而制备出晶粒细小的超细晶铁基钕铁硼永磁材料，在不添加重稀土元素的条件下，使材料获得极高的磁性能。