一种磁性材料的制备方法与流程

本发明涉及的是熔盐电解技术领域，具体涉及一种磁性材料的制备方法。

背景技术

熔盐电解法凭借其生产成本低、产物成分均匀以及产物高质量等优点长久以来被广泛应用于实验场所和工业化生产。而且熔盐电解法凭借其高温的实验环境特点，对产物和试验条件进行了天然的筛选，即能够保证产物的热稳定性。

稀土元素（re）凭借其独特的外层4f电子层结构，仅5d，6s电子可以成为自由电子，故而有很强的自旋轨道耦合等特性，使其在功能材料领域获得了广泛的应用。

软磁材料凭借其饱和磁感应强度高、磁导率高、矫顽力低、损耗低和环境稳定性好等优点，在如今信息技术和电子元件越来越精密化、高效化、节能化、集成化、微型化和高频化的时代背景下，被广泛应用于通信、电源、计算机和各种电子产品等领域。

传统的软磁材料制备方法最大的问题是不能再高温条件下使用，而且产品表面致密度不高，光洁度、抗腐蚀性能较差，应用范围受到了限制，尤其是其不能满足高频化的运行，不能再满足现代社会在复杂严峻的条件下使用的要求。产物的磁性能在线性结构和非线性结构里会有所差异，而改性元素的加入和温度的变化能够影响磁性材料的结构，从而影响材料的磁性能。

综上所述，本发明设计了一种通过熔盐电解的方法制备dyfemn系软磁材料的技术。

技术实现要素：

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种磁性材料的制备方法，采用熔盐电解的方法制备dyfemn系软磁材料，由于其特殊的高温反应条件，证明该材料不仅是具有低矫顽力而且可以的涡流损耗，可以保持在在长期高温条件下维持良好的软磁性能。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种磁性材料的制备方法，包括以下步骤：1、dyfemn的样品制备方法：分别在温度从645k到770k，每25k为一个温度梯度，在氩气氛围保护下，用两电极体系在0.2a的恒电流条件下电解kcl-licl(99%分析纯，45g+45g)-dycl3(99%分析纯,2wt%)-mncl2(99%purity,2wt%)熔盐体系3小时，其中阴极使用钼丝（纯度99%），阳极用铁丝（纯度99%），由于铁丝作为阳极，使得电解过程中熔盐体系中有大量稳定的铁离子，从而营造稳定的富铁环境，使得铁离子、镝离子和锰离子能够在阴极充分的反应；

2、上述dyfemn样品都使用rigakud/max2000v型衍射仪进行xrd检测，并对结果使用jade6.0和jcpds-icdd粉末衍射数据库进行xrd数据的相分析；并对样品使用带有能量色散分析（eds）的扫描电子显微镜（sem）进行微观结构和组成的分析，由于过渡元素co是十分重要的磁性能改善元素，在与步骤1相同的体系里加入cocl2(99%分析纯,2wt%)，在相同的电解条件下，分别在670k到795k，每25k为一个温度梯度电解；对上述温度相同时，含co和不含co的样品分别称取400mg放置到空胶囊壳内，并使用不受磁场影响的胶水密封，置于jdaw-2000cad型振动样品磁强计，退磁因子为0.336，在室温下进行磁性能测试；

3、上述实验表明：dyfemn系软磁材料最佳的理论使用温度为695k。但是超过770k时过高的温度会破坏维持材料磁性能的dy6fe23和高温稳定性的dymn12；dy，fe和mn元素在目前的研究范围内不能形成三元合金，只能以二元固溶体的形式结合；加入改善磁性能的过渡元素co会使dyfemn系软磁材料由线性磁结构变为非线性磁结构，而且在相同的温度下普遍可以提升材料的磁性能，但是大于745k的高温对含co的codyfemn样品的磁性能破坏程度比不含co的dyfemn样品更大。

本发明的有益效果：

本发明应用了熔盐电解的方法制备dyfemn系软磁材料，由于其特殊的高温反应条件，目的在于证明该材料不仅是具有低矫顽力而且可以的涡流损耗，可以保持在在长期高温条件下维持良好的软磁性能。而且电解后的产物经过简单除杂处理后就是粉体，产物组成易于控制，极大的降低了生产成本，适合在对稀土永磁材料需求越来越严格的当下实现工业化大批量生产。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1a和图1a分别为本发明实施例的dyfemn的数码照片图和3d外观图；

图2b和图2b分别为本发明实施例的codyfemn的数码照片图和3d外观图；

图3为本发明实施例的振动样品磁强计工作原理示意图；

图4为本发明实施例分别在645k、670k、695k、720k、745k、770k和795k温度下，纯铁丝做阳极，纯钼丝做阴极，0.2a的恒电流下电解licl-kcl-dycl3(2wt%)-mncl2(2wt%)熔盐3小时得到dyfemn样品的磁化曲线对比图；

图5为本发明实施例分别在645k、670k、695k、720k、745k、770k和795k温度下，纯铁丝做阳极，纯钼丝做阴极，0.2a的恒电流电解licl-kcl-dycl3(2wt%)-mncl2(2wt%)熔盐3小时得到dyfemn样品的饱和磁滞回线对比图；其中图5a为不同温度下dyfemn样品的饱和磁化曲线最大磁化强度值；

图6为本发明实施例分别在670k、695k、720k和745k温度下，纯铁丝做阳极，纯钼丝做阴极，0.2a的恒电流分别电解licl-kcl-dycl3(2wt%)-mncl2(2wt%)和licl-kcl-dycl3(2wt%)-mncl2(2wt%)-cocl2(2wt%)熔盐3小时得到dyfemn和codyfemn样品的磁化曲线对比图；

图7为本发明实施例分别在670k、695k、720k和745k温度下，纯铁丝做阳极，纯钼丝做阴极，0.2a的恒电流分别电解licl-kcl-dycl3(2wt%)-mncl2(2wt%)和licl-kcl-dycl3(2wt%)-mncl2(2wt%)-cocl2(2wt%)熔盐3小时得到dyfemn和codyfemn样品的饱和磁滞回线对比图；图7a为不同温度下codyfemn和dyfemn样品的饱和磁滞回线的最大磁化强度值；

图8为本发明实施例在695k温度下，纯铁丝做阳极，纯钼丝做阴极，0.2a的恒电流电解licl-kcl-dycl3(2wt%)-mncl2(2wt%)熔盐3小时得到dyfemn样品的3d微观结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1-图8，本具体实施方式采用以下技术方案：一种磁性材料的制备方法，包括以下步骤：1、dyfemn的样品制备方法：分别在温度从645k到770k，每25k为一个温度梯度，在氩气氛围保护下，用两电极体系在0.2a的恒电流条件下电解kcl-licl(99%分析纯，45g+45g)-dycl3(99%分析纯,2wt%)-mncl2(99%purity,2wt%)熔盐体系3小时，其中阴极使用钼丝（纯度99%），阳极用铁丝（纯度99%），由于铁丝作为阳极，使得电解过程中熔盐体系中有大量稳定的铁离子，从而营造稳定的富铁环境，使得铁离子、镝离子和锰离子能够在阴极充分的反应；

2、上述dyfemn样品都使用rigakud/max2000v型衍射仪进行xrd检测，并对结果使用jade6.0和jcpds-icdd粉末衍射数据库进行xrd数据的相分析；并对样品使用带有能量色散分析（eds）的扫描电子显微镜（sem）进行微观结构和组成的分析，由于过渡元素co是十分重要的磁性能改善元素，在与步骤1相同的体系里加入cocl2(99%分析纯,2wt%)，在相同的电解条件下，分别在670k到795k，每25k为一个温度梯度电解；对上述温度相同时，含co和不含co的样品分别称取400mg放置到空胶囊壳内，并使用不受磁场影响的胶水密封，置于jdaw-2000cad型振动样品磁强计，退磁因子为0.336，在室温下进行磁性能测试；

3、上述实验表明：dyfemn系软磁材料最佳的理论使用温度为695k。但是超过770k时过高的温度会破坏维持材料磁性能的dy6fe23和高温稳定性的dymn12；dy，fe和mn元素在目前的研究范围内不能形成三元合金，只能以二元固溶体的形式结合；加入改善磁性能的过渡元素co会使dyfemn系软磁材料由线性磁结构变为非线性磁结构，而且在相同的温度下普遍可以提升材料的磁性能，但是大于745k的高温对含co的codyfemn样品的磁性能破坏程度比不含co的dyfemn样品更大。

实施例1：在695k的温度下，使用纯铁丝做阳极，纯钼丝做阴极，0.2a的恒电流分别电解licl-kcl-dycl3(2wt%)-mncl2(2wt%)和licl-kcl-dycl3(2wt%)-mncl2(2wt%)-cocl2（2wt%）熔盐3小时得到dyfemn样品和codyfemn样品。

由图1和图2可以看出dyfemn样品外观类似针状，属于典型的顺磁性结构。而在同样的温度和电解条件下，加入过渡元素co后，样品展现出类似于花瓣的形状，看似更加“柔软”，从宏观角度来看，同样可以看出co的加入改变了dyfemn原本的原子结构排列，看似没有图1a中样品线性磁结构的外观反而从侧面证明了codyfemn样品更加易于被磁化和退磁。从磁结构角度来看，在没有加入co的时候，dyfemn样品展现出的是共线磁结构,而加入co之后的codyfemn样品呈现出非线性磁结构。

为了进一步更加准确直观的表明温度和co元素的加入对样品磁性能的影响，本实施例分别对前述所得样品使用jdaw-2000cad型振动样品磁强计进行了vsm分析。该磁强计采用电磁感应原理，测量在一组探测线圈中心以固定频率和振幅做微震动的样品的磁矩，如图3所示。为减少振幅变化和频率化对测量结果的影响，在振动杆上部放置一个已被磁化的永磁标样，此品通过两侧对称放置的一基准线圈产生个电压信号该经锁相大器放大后送入软件系统与目标信号做对比，最后从记录仪输出结果。本实验用于vsm测试的样品都是小于500mg的粉末制品，可以保证样品各个部位磁化可以相对均匀，在经过推磁场修正后能够精确的还原出样品的有效磁化曲线，而且在探测线圈中振动所产生的感应电压与样品磁矩、振幅、振动频率成正比。本实验在退磁因子为0.336时，通过改变不同的磁矩量程和最大的磁场强度，对样品进行vsm测试，得到磁化曲线和饱和磁滞回线结构如图4-图7所示。

综上所述，dyfemn样品主要以femn3连续固溶体为基体，dymn12和dy6fe23镶嵌在其中，其中主要表现出磁性的是dy6fe23，维持产物磁热稳定性的是dymn12。而且由的sem-eds分析结果显示可以看出，在770k的温度下，虽然dymn12和dy6fe23都大幅下降但是作为基底的femn3并没有大量减少，这与之前的xrd结果分析一致。即高温下晶体结构发生改变，由最初的1：12和6：23主相转变为1：3的femn相，相结构的改变导致磁性能降低。而且这种相结构的改变是不可逆的,所以高温对磁性能的破坏也是不可逆的。所以，在实验室条件下本实样品最佳的制造温度是在695k左右。dyfemn样品的3d微观结构示意图可以直观地用图8表示。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。