电沉积方法、电沉积液和电沉积制备稀土永磁材料的方法_2

文档序号:9882787阅读:来源:国知局
模的生产。
【附图说明】
[0040] 图1是根据本发明方法在母合金表面电镀Dy的断面形貌的SEM照片。
【具体实施方式】
[0041] 参照附图及以下详细描述的优选实施方式和具体实施例,更加详细地说明本发明 的各个方面和上述的及其他的优点。本领域技术人员应理解,下面描述的这些内容是为了 更好地理解本发明,本发明的范围并不受限于此。
[0042] 术语定义:
[0043] 本文提及的R2-T_B型磁体或母合金,是指R2稀土元素中的一种,优选为Sc、Y、La、 Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 和 Lu 中的至少一种;更优选至少包含 Nd 或 Pr ;T 为铁(Fe)和任选选自 Al、Cu、Zn、In、Si、P、S、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、 Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Hf、Ta和W的至少一种元素;B为单质硼;此外,还含有微量必不可少的 杂质元素,如碳、氮、氧等。
[0044] 本文所提及的R2-Fe_B型磁体或母合金含义与R2-T_B型磁体或母合金分别相同。
[0045] 本文所提及的Rf-T-B或Rf-Fe-B型磁体是指在R2-T_B型母合金(或者R 2-Fe_B 型母合金)的基础上添加了重稀土金属R1的磁体。
[0046] 本文所提及的矫顽力,除非特别说明,是指内禀矫顽力(Hc])。
[0047] 本文所提及的常规(或传统)烧结磁体工艺(或方法)是指至少包括粗破碎、制 微粉、压制毛坯、等静压和烧结工序的工艺(或方法)。
[0048] 未在此定义的其他术语,其含义为相关领域的常规定义。
[0049] 针对目前采用电沉积法在磁体表面沉积重稀土金属存在的问题,本发明通过选择 有机离子液体作为电沉积液将重稀土元素沉积在烧结磁体母合金上。
[0050] 有机离子液体是在室温或室温附近的温度下呈液态的由离子构成的物质,也称为 室温离子液体,简称离子液体。与典型的有机溶剂不一样,离子液体无味、不燃,其蒸汽压极 低,因此可用在高真空体系中,同时可减少因挥发而产生的环境污染问题。离子液体对有机 和无机物都有良好的溶解性能。此外,离子液体可操作温度范围宽(-40~300°C),具有良 好的热稳定性和化学稳定性,易与其它物质分离,可以循环利用。这些优点使离子液体成为 传统挥发性溶剂的理想替代品,有效地避免了传统有机溶剂的使用所造成严重的环境、健 康、安全以及设备腐蚀等问题,为名副其实的、环境友好的绿色溶剂。
[0051] 目前离子液体已经在多种化学反应中得到应用,并在萃取、分离和纯化、废旧高分 子化合物的回收、燃料电池和太阳能电池等方面显示出潜在的应用前景。
[0052] 本发明采用离子液体作为溶剂,溶解含有重稀土元素的主盐和增强导电性能的导 电盐,构成用于本发明方法的电沉积液。因此,本发明的电沉积液包括含重稀土元素的主 盐、导电盐和作为溶剂的有机离子液体。
[0053] 有机离子液体种类众多,而且从理论上讲,还可合成出难以计数的离子液体。因 此,只要适合本发明电沉积方法的,对母合金不造成腐蚀的离子液体都是可用。
[0054] 根据优选的实施方式,有机离子液体可为选自四氟硼酸盐、双三氟甲磺酰亚胺盐 和双氟磺酰亚胺盐中的至少一种。
[0055] 四氟硼酸盐可列举的有:N-甲氧基乙基-N-甲基二乙基铵四氟硼酸盐(DEMEBF4)、 N-甲基乙基吡咯烷四氟硼酸盐(EMPBF4),但不限于此。
[0056] 双三氟甲磺酰亚胺盐可列举的有:1-乙基-3甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐 (EM頂TFSI)、N-甲氧基乙基-N-甲基二乙基铵双三氟甲磺酰亚胺盐(DEMETFSI)、三甲基丙 基铵双三氟甲磺酰亚胺盐(TMPTFSI)、三甲基丁基铵双三氟甲磺酰亚胺盐(TMBTFSI)、N-甲 基丁基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐(BMPTFSI)、N-甲基,丙基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐 (PMPTFSI)、N-甲基乙基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐(EMPTFSI)、N-甲基甲氧基乙基吡咯 烷双三氟甲磺酰亚胺盐(MEMPTFSI)、N-甲基,丙基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐(PP13TFSI)、 N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐(PP14TFSI)、1,2-二甲基-3-丙基咪唑双三氟甲基磺 酰亚胺盐(DMP頂-TFSI),但不限于此。
[0057] 双氟磺酰亚胺盐可列举的有:1-乙基-3-甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐(EM頂FSI)、 N-甲基丙基吡咯烷双氟磺酰亚胺盐(PMPFSI)、N-甲基丙基哌啶双氟磺酰亚胺盐 (PP13FSI),但不限于此。
[0058] 所述有机离子液体更优选地为1-乙基-3-甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐(EM頂TFSI) N-甲基丙基吡咯烷双氟磺酰亚胺盐(PP13TFSI)N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐 (PP14TFSI)和N-甲基丙基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐(PMPFSI)中的一种或多种。
[0059] 离子液体使用前最好进行干燥,例如可用4A分子筛干燥。
[0060] 主盐是含有重稀土元素的盐,可以是重稀土元素的硝酸盐,或者是其卤化物。卤化 物可为氟化物、氯化物或溴化物。重稀土元素是指6(1、1'13、〇7、!1〇31'、1'1]1、¥13和1^1。优选的 重稀土元素是Dy、Tb和Ho。主盐可以是一种重稀土元素的盐,如Dy(N03)3;也可以是两种 或更多种重稀土元素的盐,如Dy (N03) 3和Tb (NO 3) 3。
[0061] 主盐在电沉积液中的浓度为0· 001~5mol/L,优选为0· 05~0· 5mol/L〇
[0062] 主盐的浓度与其在离子液体中的溶解度有关。当然可以通过控制/调节电沉积的 温度来调节主盐在溶剂中的溶解度。此外,主盐的浓度主要需要满足最终沉积到母合金表 面上的重稀土金属层达到一定的厚度,以便满足后续热处理的需要,同时还应能形成具有 结晶均匀细致的晶粒的镀层,从而高效利用重稀土元素。
[0063] 因此,优选控制镀层平均厚度在1~100 μ m范围内,更优选在10~60 μπι范围内。
[0064] 导电盐是用于加强电沉积液导电性能的。碱金属的高卤酸盐和卤化物可用作导电 盐,当然其他合适的金属盐也可作为导电盐。可列举的导电盐有LiC10 4、LiCl、LiBF4、KC1 和NaCl,但不限于此。
[0065] 导电盐的浓度为0· 01~2mol/L,优选0· 1~lmol/L。
[0066] 与主盐浓度的选取一样,导电盐的浓度不仅要兼顾导电盐在离子溶液中的溶解 度,还要考虑最终电沉积液的导电性能,以便能够获得既满足后续热处理的需要的重稀土 金属的厚度。
[0067] 本发明的电沉积可在0~250°C的温度范围内进行。温度的选取不仅考虑所用 离子液体的性能以及主盐和导电盐的溶解度,还要考虑综合能耗和电沉积效率。温度优选 40~180°C,更优选100~150°C。当温度升高时,盐的溶解度增加,重稀土的沉积速度也增 加。因此,在较高温度下,可缩短电沉积的时间,从而提高生产效率。
[0068] 虽然离子液体在300°C,甚至更高温度下都是稳定的,但是在通电条件下,当温度 /电压过高时,液体也会慢慢发生分解。这不利于离子液体的循环利用。
[0069] 电沉积通常在恒定电压下进行。电压可为0. 5~15V,优选2~8V。在一定温度 下,电压越尚,电沉积效率越尚、沉积量越大、晶粒越细小。
[0070] 本发明的方法中阴极为R2-T_B型烧结母合金;阳极可为石墨、铂、银和金中的一 种。
[0071] R2-T_B (也可称为R2-Fe_B)型烧结母合金是以钕铁硼合金为代表的一类永磁材 料。
[0072] 根据本发明的方法,在母合金的表面电镀一层重稀土金属后,需进行热处理,以便 使重稀土金属扩散到材料内部。热处理的方法是本领域技术人员所熟知的,在此不再赘述。
[0073] 以下通过具体实施例进一步举例说明本发明。
[0074] 实施例1
[0075] 用10X10X4醒的事先以常规工艺制备好的NdFeB磁性材料作为阴极,用 10 X 10 X 1 mm的铂片作为阳极,在下表1所示的电沉积液中进行电镀。工艺条件及镀层厚度 (通过断面的SEM照片测定,参见图1)见下表2。在900°C进行真空热处理,保温3小时后 冷却,然后在480°C真空回火处理,保温1小时后冷却,得到本发明的磁性材料。通过磁性能 测定(结果见下表3),并通过ICP成分分析得到其材
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1