[0001]
本发明涉及一种高性能纳米稀土掺杂钡铁氧体永磁材料的制备方法，属于磁性材料领域。
背景技术：
[0002]
近年来，铁氧体材料得到了快速的发展，其中稀土钡铁氧体材料凭借其具有单轴磁相异性、矫顽力高、居里温度高、化学稳定性强、性价比优越等优点，受到了广泛的关注。
[0003]
但是传统高温固相烧结制备得到的铁氧体材料，其工艺流程复杂，烧结时间长，温度要求高，使得能耗非常高，且制备的铁氧体材料均匀性低。
[0004]
为了提高铁氧体材料的磁性能和降低能耗，研究者采用溶胶凝胶法和共沉淀法制备纳米级至微米级的铁氧体材料，提高了材料的磁性能，如专利cn201210418388.8，cn201110102232.4, cn106082349a, cn201310601472.8, cn108554414a和 cn108046791a等纳米铁氧体的制备方法，但此类共沉淀法制备的铁氧体通常量少，重复性较差，且不能连续生产，此外溶胶凝胶法造成的污染较大，且形貌不可控，因此这两种方法的都不能大规模应用于实际工业生产中。
[0005]
本发明所采用的泰勒反应器制备的铁氧体材料，其前驱体颗粒大小能够控制在100-200 nm之间，矫顽力高，磁能积也得到明显提高，并且能够连续的生产获得铁氧体前驱体，相比固相烧结法，煅烧的温度更低，有利于减小使用能耗，提高了性价比，适合工业化生产。
技术实现要素：
[0006]
本发明的目的提供利用泰勒反应器制备纳米高性能稀土掺杂钡铁氧体永磁材料的方法，尤其是制备ba
1-x
ln
x
fe
12-x
a
x
o
19
铁氧体前驱体，与现有的传统高温固相烧结法制备稀土掺杂钡铁氧体方法相相比，其均匀性更好，能耗更低。
[0007]
本发明提供的一种高性能纳米稀土掺杂钡铁氧体永磁材料的制备方法，包括以下制备步骤（1）在泰勒反应器内加入含稀土元素、二价金属、铁元素以及钡元素的共沉淀溶液制备ba
1-x
ln
x
fe
12-x
a
x
o
19
前驱体，其中0≤x≤0.5；（2）将所得的前驱体在磁场下取向，压制成块状或环状磁体；（3）将获得的块状或环状磁体放入管式炉中，加磁场高温烧结得到, ba
1-x
ln
x
fe
12-x
a
x
o
19
铁氧体；所述的泰勒反应器的为特定结构，外筒为圆柱形，材料为高强度钢，外筒直径为20cm，筒壁厚度为1cm，外筒与基座相连，所述的基座厚度为4cm，外筒直径为30cm，形状为圆形，外筒两侧各有6个孔，孔的直径为1cm，孔之间的间距为2cm，所述的孔作为进料口，样品出口，以及ph计的进口；尤其，优选地，步骤（2）磁场取向和步骤（3）中磁场高温烧结，所加的磁场大小为1~2t;尤其，优选地，所述的泰勒反应器的内筒为三角形封闭结构，所述的由三角形封闭结构由3块相同的长方行方片相互连接，形成等腰的三角形柱体。
[0008]
尤其，优选地，所述的内筒通过电动机驱动，通过电动机控制内筒转速。
[0009]
尤其，优选地，所述步骤（1）中的共沉淀工艺控制条件包括ph、温度、内筒转速、共沉淀液注入速率。
[0010]
尤其，优选地，所述步骤（1）中的共沉淀液包含氧化镧等稀土金属化合物，九水合硫酸铁，六水合硝酸钴及硝酸钡等盐溶液。
[0011]
尤其，优选地，所述步骤（1）中的共沉淀液还包括稀硝酸及氢氧化钠溶液。
[0012]
尤其，优选地，所述步骤（2）中烧结过程中的控制条件为升温速度、烧结温度及时间。
[0013]
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：（1）利用泰勒反应器制备的ba
1-x
ln
x
fe
12-x
a
x
o
19
铁氧体前驱体粒径较小，本发明通过三角形柱体内筒，驱动颗粒运动，剪切力更大，所获得样品颗粒更小，由于晶粒细化，使得交换耦合作用降低，使得铁氧体的矫顽力和磁能积得到有效提高；（2）与传统高温固相烧结制备铁氧体材料相比，本发明所需煅烧温度较低，耗能更少，且样品均匀性更好，结晶性更好；（3）加磁场取向和烧结所获得的铁氧体磁性能更高；（4）本发明的工艺过程简单，可持续性得到产物，性价比高，适合于工厂批量化的生产。
具体实施方式
[0014]
下面结合具体实例说明制备ba
1-x
ln
x
fe
12-x
a
x
o
19
铁氧体前驱体和ba
1-x
ln
x
fe
12-x
a
x
o
19
铁氧体材料的方法。
[0015]
实施例1（1）利用泰勒反应器的共沉淀法制备ba
1-x
ln
x
fe
12-x
a
x
o
19
前驱体, ln为sm，a为cu，其中x=0.1, 通过调节硝酸盐的摩尔浓度制备ba
0.9
sm
0.1
fe
11.9
cu
0.1
o
19
前驱体。
[0016]
将sm2o3，cu(no)3·
6h2o, fe(no3)3·
9h2o和ba(no3)
2 按照摩尔比0.1：0.1：11.9:0.9的比例配置成2.5m的5l金属盐溶液，配置30%～40% 稀硝酸和10%～15%的naoh溶液，在1l的泰勒反应器中注满去离子水。
[0017]
先将稀硝酸注入反应器中，加热泰勒反应器至70℃-90℃，用计量泵将准备好的金属盐溶液以3～8ml/min注入反应器，内筒搅拌速度在900 rpm/min，在搅拌的同时，将准备的naoh溶液以4～9ml/min 注入反应器中，在连续搅拌和注入溶液过程中，混合溶液从反应器中溢流而出，反应产物ba
0.9
sm
0.1
fe
11.9
cu
0.1
o
19
前驱体随着溢流溶液溢流出来，将颗粒状ba
0.9
sm
0.1
fe
11.9
cu
0.1
o
19
前驱，使用去离子水对沉淀物进行离心洗涤，并在烘箱中80℃干燥12h，得到纳米级ba
0.9
sm
0.1
fe
11.9
cu
0.1
o
19
前驱体，大小为50-100nm。
[0018]
（2）取一定量前驱体，将所得的前驱体放入模具中，在1t磁场下取向，压制成块状磁体。
[0019]
（3）烧结法制备ba
0.9
sm
0.1
fe
11.9
cu
0.1
o
19
磁制冷材料,将块状磁体的ba
0.9
sm
0.1
fe
11.9
cu
0.1
o
19
前驱体放入管式炉中，以5℃/min的速度升温，在温升至500℃时保温5小时，在温升至800℃时保温2小时，之后关闭管式炉自然冷却至室温，整个烧结过程在样品上施加1t的磁场，得到ba
0.9
sm
0.1
fe
11.9
cu
0.1
o
19
铁氧体。
[0020]
实施例2（1）利用泰勒反应器的共沉淀法制备ba
1-x
ln
x
fe
12-x
a
x
o
19
前驱体, ln为yb，a为ni，其中x
=0.1, 通过调节硝酸盐的摩尔浓度制备ba
0.9
yb
0.1
fe
11.9
ni
0.1
o
19
前驱体。
[0021]
将yb(no3)3·
5h2o，ni(no3)3·
6h2o，fe(no3)3·
9h2o和 ba(no3)2按照摩尔比0.1：0.1：11.9：0.9的比例配置成2.5m的5l金属盐溶液，配置30%-40%的稀硝酸和10%～15%的naoh溶液，在1l的泰勒反应器中注满去离子水。
[0022]
先将稀硝酸注入反应器中，加热泰勒反应器至70℃-90℃，用计量泵将准备好的金属盐溶液以3～8ml/min注入反应器，内筒搅拌速度1500 rpm/min，在搅拌的同时，将准备的naoh溶液以4～9ml/min 注入反应器中，在连续搅拌和注入溶液过程中，混合溶液从反应器中溢流而出，反应产物ba
0.9
yb
0.1
fe
11.9
ni
0.1
o
19
前驱体随着溢流溶液溢流出来，将颗粒状ba
0.9
yb
0.1
fe
11.9
ni
0.1
o
19
前驱体，不断使用去离子水对沉淀物进行离心洗涤，并在烘箱中80℃干燥12h，整个烧结过程在样品上施加2t的磁场，得到纳米级ba
0.9
yb
0.1
fe
11.9
ni
0.1
o
19
，大小为30-70 nm。
[0023]
（2）取一定量前驱体，将所得的前驱体放入模具中，在1.5 t磁场下取向，压制成块状磁体。
[0024]
（3）烧结法制备ba
0.9
yb
0.1
fe
11.9
ni
0.1
o
19
磁制冷材料,将步骤（2）得到的块状磁体的ba
0.9
yb
0.1
fe
11.9
ni
0.1
o
19
前驱体放入管式炉中，以5℃/min的速度升温，在温升至500℃时保温5小时，在温升至800℃时保温2小时，之后关闭管式炉自然冷却至室温，整个烧结过程在样品上施加1.5t的磁场，得到ba
0.9
yb
0.1
fe
11.9
ni
0.1
o
19
。