专利名称：一种含镁钕钴镍锰的高熵纳米磁性材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及含镁多主元轻质高熵合金材料领域，具体涉及一种含 镁钕钴镍锰高熵纳米磁性材料的制备方法。
背景技术：
磁性材料应用涉及到各个领域。新型磁性材料的开发对高新材料 产业的发展有重要推动作用。
继Nd-Fe-B之后的第四代永磁材料是目前科学研究领域一个重 大课题。获得低对称性，高磁晶各向异性，高磁能积的永磁材料是这 一研究的一个基本特点和要求。同时由于软磁材料的高饱和磁化强 度，将软磁和永磁在纳米尺度进行复合加工进而获得兼具二者优点的 永磁材料对于解决新型材料的性能要求有重要的意义，目前已引起科 学家和企业家的兴趣。
由稀土元素及过渡族金属组成的合金具有良好的磁学性能。为了 提高合金材料磁学性能，可通过纳米晶化使金属合金或颗粒的分散均 匀，从而获得高性能的磁性材料以达到实用的目的。
多主元高熵合金是一种新的纳米材料设计理念，在多主元高熵合 金中含有5种及以上元素。高熵是多主元合金的特色，因为高熵效应 抑制金属间化合物的出现，有助于形成简单的结晶相，而且使得微结 构倾向于纳米化，容易得到纳米结构材料。目前高熵合金的制备方法主要采用电弧熔融法。存在设备昂贵和 操作复杂的问题，造成材料成本高，阻碍了应用推广。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种含镁钕钴 镍锰高熵纳米磁性材料的制备方法，利用该方法能够在温和的条件下 制备得到纳米结构的高熵材料。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案
本发明的含镁钕钴镍锰的高熵纳米磁性材料的制备方法采用阴 极电沉积法。
阴极电沉积是利用外加电场作用，在阴极发生化学反应，使金属 离子在阴极发生还原反应，进而在基体上沉积。具体步骤如下
(1) 配置含镁离子、钕离子、钴离子、镍离子、锰离子的有机 体系溶液；
(2) 加入支持电解质，以铜基体/钛基体作为工作电极，外加电 场进行电沉积即得。
上述步骤(1)中，镁离子或钕离子的摩尔浓度优选控制在0.01 mol/L至0.1 mol/L之间；除镁离子和钕离子之外，其他任意金属离子 的摩尔浓度控制在0.002 mol/L至0.05 mol/L之间；除镁离子外，其 他金属离子为钕离子(稀土金属离子)、钴离子、镍离子和锰离子。 上述步骤(2)中，加入的支持电解质优选为惰性电解质。 上述步骤(2)中，外加电场是以Ag/AgCl电极为参比电极，阴 极电位介于-2.2V至-2.7V之间。在阴极电沉积中，阴极发生的反应为1^11++加=]^，沉积过程涉及 多元素的扩散和再分配，析出物的成核和生长被抑制，使得微结构倾 向于纳米化和非结晶化，有利于纳米相的形成。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果(1)本发明的温度 对于本反应能否发生不起决定性作用，由于高熵合金的多主元特性， 影响合金形貌结构的因素较多，因此控制在室温下而改变其他沉积条 件如浓度、沉积电位、电解质等进行制备。因此本发明的制备方法可 以在常温下进行，生产过程简单，仪器设备所需投资较低；(2)本发 明的制备方法属于非线形过程，能在形状复杂的基体上沉积得到均匀 的涂层；(3)本发明所用的原料廉价经济，利用率高。
图1为实施例1下所制备的高熵合金的电镜结果； 图2为实施例1下所制备的高熵合金的能谱结果。
具体实施方式
实施例1
配置含0.01 mol/L镁离子、0.01 mol/L钕离子、0.01mol/L钴离子、 0.01mol/L镍离子、0.01mol/L锰离子的二甲基亚砜有机体系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸锂，以铜基体作为工作电极，在-2.7V电位下沉 积5分钟，即可得到含有镁钕钴镍锰的高熵纳米软磁材料。如图1所 示，图1为高熵合金的电镜结果图。高熵合金的能谱结果如图2和表 1所示。表1各元素的含量(重量比和原子数目比)
元素重量％原子数％
Mg4.913.6
Nd36.017.0
Co25.529.43
Ni11.514.30
Mn22.125.7
Totals100.0100.0
实施例2
配置含0.01 mol/L镁离子、0.01 mol/L钕离子、0.01mol/L钴离子、 0.01mol/L镍离子、0.01mol/L锰离子的二甲基亚砜有机体系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸锂，以铜基体作为工作电极，在-2.2V电位下沉 积5分钟，即可得到含有镁钕钴镍锰的高熵纳米软磁材料。
实施例3
配置含0.01 mol/L镁离子、0.01mol/L钕离子、0.01mol/L钴离子、 0.01mol/L镍离子、0.01mol/L锰离子的二甲基亚砜有机体系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸锂，以钛基体作为工作电极，在-2.7V电位下沉 积5分钟，即可得到含有镁钕钴镍锰的高熵纳米软磁材料。
实施例4
配置含0.01 mol/L镁离子、0.01mol/L钕离子、0.05mol/L钴离子、0.05mol/L镍离子、0.05mol/L锰离子的二甲基亚砜有机体系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸锂，以铜片作为工作电极，在-2.7V电位下沉积
5分钟，即可得到含有镁钕钴镍锰的高熵合金软磁材料。
实施例5
配置含O.Ol mol/L镁离子、0.01mol/L钕离子、0.002mol/L钴离 子、0.002mol/L镍离子、0.002mol/L锰离子的二甲基亚砜有机体系溶 液，加入0.3mol/L的高氯酸锂，以铜片作为工作电极，在-2.7V电位 下沉积5分钟，即可得到含有镁钕钴镍锰的高熵合金软磁材料。
实施例6
配置含0.1mol/L镁离子、0.1mol/L钕离子、0.01mol/L钴离子、 0.01mol/L镍离子、0.01mol/L锰离子的二甲基亚砜有机体系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸锂，以铜片作为工作电极，在-2.7V电位下沉积 5分钟，即可得到含有镁钕钴镍锰的高熵合金软磁材料。
实施例7
配置含0.1mol/L镁离子、0.1mol/L钕离子、0.05mol/L钴离子、 0.05mol/L镍离子、0.05mol/L锰离子的二甲基亚砜有机体系溶液，加 入0.3mol/L的高氯酸锂，以铜片作为工作电极，在-2.7V电位下沉积
5分钟，即可得到含有镁钕钴镍锰的高熵合金软磁材料。
实施例8
配置含0.1mol/L镁离子、0.03mol/L钕离子、0.05mol/L钴离子、 0.05mol/L镍离子、0.05mol/L锰离子的二甲基亚砜有机体系溶液，加入0.3mol/L的高氯酸锂，以铜片作为工作电极，在-2.7V电位下沉积 5分钟，即可得到含有镁钕钴镍锰的高熵合金软磁材料。 实施例9
配置含0.01 mol/L镁离子、0.01mol/L钕离子、0.01mol/L钴离子、 0.01mol/L镍离子、0.01mol/L锰离子的二甲基甲酰胺有机体系溶液， 加入0.3mol/L的高氯酸锂，以铜片作为工作电极，在-2.7V电位下沉 积5分钟，即可得到含有镁钕钴镍锰的高熵合金软磁材料。
实施例10
配置含0.01 mol/L镁离子、0.01mol/L钕离子、0.01mol/L钴离子、 0.01mol/L镍离子、0.01mol/L锰离子的二甲基甲酰胺有机体系溶液， 加入0.3mol/L的四乙基六氟磷酸铵，以铜基体作为工作电极，在-2.7V 电位下沉积5分钟，即可得到含有镁钕钴镍锰的高熵纳米软磁材料。
实施例11
配置含0.01 mol/L镁离子、0.01mol/L钕离子、0.01mol/L钴离子、 0.01mol/L镍离子、0.01mol/L锰离子的二甲基甲酰胺有机体系溶液， 加入0.3mol/L的四乙基六氟磷酸铵，以钛基体作为工作电极，在-2.7V 电位下沉积5分钟，即可得到含有镁钕钴镍锰的高熵纳米软磁材料。
权利要求
1、一种含镁钕钴镍锰的高熵纳米磁性材料的制备方法，其特征在于包含以下步骤(1)配制含镁离子、钕离子、钴离子、镍离子和锰离子的有机体系溶液；(2)加入支持电解质，以铜基体或钛基体作为工作电极，外加电场进行电沉积即得。
2、 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中， 所述镁离子或钕离子的摩尔浓度控制在0.01 mol/L至0. 1 mol/L之间。
3、 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于步骤(1) 中，除镁离子和钕离子外，其他任意金属离子的摩尔浓度控制在0.002 mol/L至0.05 mol/L之间。
4、 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中， 所述支持电解质为惰性电解质。
5、 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中， 所述外加电场是以Ag/AgCl电极为参比电极，电沉积的电位介于 -2.2V至-2.7V之间。
全文摘要
本发明公开了一种含镁钕钴镍锰的高熵纳米磁性材料的制备方法，该方法是采用阴极电沉积法先配制含镁离子、钕离子、钴离子、镍离子和锰离子的有机体系溶液，再加入支持电解质，以铜基体或钛基体作为工作电极，外加电场进行电沉积即得含镁钕钴镍锰的高熵合金磁性材料。本发明的制备方法的条件温和，可以在常温下进行，生产过程简单，所用原料廉价经济，利用率高。本发明的制备方法属于非线形过程，能在形状复杂的基体上沉积得到均匀的涂层，且得到的磁性材料兼具软磁和永磁两者的优点，具有很高的利用价值和市场前景。
文档编号C25C1/24GK101560671SQ20091003922
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者萌 刘, 鹏 刘, 叶剑清, 鹏 张, 李高仁, 童叶翔 申请人:中山大学