中國(guó)粉體網(wǎng)訊  20世紀(jì)以來，隨著磁學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展與革新，磁學(xué)在生活中得到了非常廣泛的應(yīng)用，如在國(guó)防、醫(yī)療器械、航空航天、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、磁共振、計(jì)算機(jī)、電子器械等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著稀土永磁材料問世，磁學(xué)得到了飛速的發(fā)展，永磁材料器件也因此更加輕量化和集成化。其中第三代稀土永磁材料NdFeB，因其優(yōu)異的性能和相對(duì)低廉的成本，使得稀土永磁材料在永磁材料中占有最高的地位。

NdFeB磁粉的制備方法大致有以下幾種：

化學(xué)法

化學(xué)法目前為實(shí)驗(yàn)室制備Nd₂Fe₁₄B的主要方法，化學(xué)法的重點(diǎn)為金屬氧化物前驅(qū)體的制備，接著使用還原劑對(duì)氧化物體前驅(qū)體進(jìn)行還原。

還原擴(kuò)散法

還原擴(kuò)散法的原材料是較為穩(wěn)定的氧化物，還原劑為Ca、CaH₂，Ca具更高還原電位，經(jīng)過還原擴(kuò)散過程后，將得到CaO與稀土永磁粉末的混合物，因此需要去除CaO，最終獲得純凈的稀土永磁材料。通常采用氧化釹或釹鹽作為稀土Nd的來源。

還原擴(kuò)散法的原材料成本較低且合成的樣品直接即為粉狀，不需要額外球磨，工藝簡(jiǎn)單，但合成的粉末在微米范疇，粉末的晶粒尺寸嚴(yán)重影響其磁性能的優(yōu)良。為了制備納米級(jí)的NdFeB顆粒，科學(xué)家研究出首先用化學(xué)法合成納米尺寸的NdFeB前驅(qū)體，然后通過還原擴(kuò)散得到NdFeB顆粒的方法。

溶膠凝膠法

溶膠凝膠法是制備納米NdFeB前驅(qū)體的方法之一，在低溫環(huán)境下，有機(jī)絡(luò)合物聚合形成溶膠，再經(jīng)熱處理即可。溶膠-凝膠法是一種較為簡(jiǎn)單的合成金屬納米顆粒的方法，已經(jīng)成為制備磁性納米顆粒的高效且常用方法之一。

熱分解法

熱分解法是通過加熱乙酰丙酮鹽，金屬羰基鹽等來制備NdFeB氧化物前驅(qū)體。再與Ca或CaH₂一起在高溫下還原得到Nd₂Fe₁₄B磁粉的過程。

燃燒法

包括自燃燒法和微波輔助燃燒法。自燃燒法的特點(diǎn)是靠自身反應(yīng)釋放的熱量維持的合成方式。其過程是把甘氨酸、尿素等與金屬硝酸鹽混，還原劑與氧化劑混合瞬間反應(yīng)釋放大量熱量，從而制備出金屬氧化物。而另一種微波輔助加熱的反應(yīng)方法，是靠微波傳遞能量進(jìn)行加熱，其特點(diǎn)是加熱速度快、反應(yīng)物受熱均勻且方便控制反應(yīng)能量。

共沉淀法

共沉淀法利用沉淀劑將含有多種離子的溶液變?yōu)榫鶆虺恋�，它是制備�?fù)合氧化物超細(xì)粉末的重要方法。

機(jī)械化學(xué)法

機(jī)械化學(xué)法的基本原理是，通過機(jī)械能將反應(yīng)物進(jìn)行破碎研磨，反應(yīng)物可以為粉末、固體以及固液混合物，球磨后便可以進(jìn)行接下來的操作，使球磨后的樣品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。由于高能球磨后的樣品顆粒被細(xì)化，且混合均勻，使得化學(xué)反應(yīng)更加徹底且均勻，最后形成新的物質(zhì)。

機(jī)械化學(xué)法反應(yīng)速度快，相比物理法與其他的化學(xué)法，機(jī)械化學(xué)法具有成本低且環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。機(jī)械化學(xué)法也隨之成為合成的主流方向。

物理法

熔體快淬法

熔體快淬是在真空環(huán)境下，金屬或合金被融化后射向高速旋轉(zhuǎn)的水冷銅輥上，在極冷的溫度下凝固而獲得納米晶或非晶組織，使金屬或合金材料具有新的力學(xué)和物理性能。通過改變溫度控制冷卻的速度從而調(diào)節(jié)晶粒尺寸的大小，這種方法易于控制，因此方便其批量生產(chǎn)，應(yīng)用廣泛。但冷卻過程中由于金屬或合金表面和內(nèi)部冷卻不均勻，會(huì)導(dǎo)致材料的組織不均勻。

HDDR法

HDDR工藝是一個(gè)氫化-分解-脫氫-再結(jié)合的過程，可以保證粉末不被氧化的情況降低磁晶粒的尺寸，此方法得到的NdFeB具有較高的各向異性，但是熱穩(wěn)定性差，目前HDDR工藝制備釹鐵硼磁粉僅停留在實(shí)驗(yàn)室層次。

小結(jié)

現(xiàn)階段NdFeB的制備，多數(shù)采用物理方法，但物理方法需要高純度稀土作為初始原料，還要依次對(duì)原材料進(jìn)行熔錠與破碎，造成了額外的能量損耗和成本損耗。因此研究者逐漸將注意力轉(zhuǎn)移到化學(xué)合成的方法，化學(xué)合成法降低了能量損耗與成本，且在晶粒尺寸調(diào)節(jié)與形態(tài)控制方面更具優(yōu)勢(shì)，也更利于調(diào)節(jié)材料的磁性能。但由于稀土元素的還原電位較高，且熱處理?xiàng)l件復(fù)雜，化學(xué)合成過程中會(huì)使用大量的有機(jī)溶劑，產(chǎn)生較多的廢液，在某種程度上增加了成本，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成污染。

資料來源：李昊陽(yáng)：Nd-Fe-B磁性材料的機(jī)械化學(xué)合成及其磁性能研究，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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