CN113510247B - 一种Ce2Fe17及Ce2Fe17N3合金粉末的制备方法 - Google Patents

一种Ce2Fe17及Ce2Fe17N3合金粉末的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种Ce2Fe17及Ce2Fe17N3合金粉末及其制备方法。该Ce2Fe17合金粉末的制备方法，包括：混料：将CeO2、铁粉、氢化钙混合均匀，得到混合料；压饼：将混合料压制成料饼；高温还原：将料饼进行热处理，使CeO2被还原为单质Ce；高温合金化：对高温还原后的料饼继续升温进行热处理，使单质Ce与Fe扩散成相，多余的Ce在高温下挥发出去；洗钙干燥：将高温合金化后的料饼依次破碎、脱钙和烘干，得到Ce2Fe17合金粉末。该方法生产成本低，生产周期短，产物尺寸易于控制、可调，在大批量生产方面具有很大的工业生产优势。

Description

一种Ce2Fe17及Ce2Fe17N3合金粉末的制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种Ce2Fe17及Ce2Fe17N3合金粉末的制备方法。
背景技术
随着通讯技术的发展以及电子器件小型化的适用要求，人们对于可用于高频率、具有低损耗的磁粉芯材料日益关注。SiC、GaN等宽禁带半导体材料的发展及应用，让电能转换的理论传输频率超过了100MHz。现在用于电力电子器件的软磁材料，例如MnZn铁氧体和NiZn铁氧体等易轴软磁材料，当工作频率增大后，会受到Snock极限的限制，导致磁导率下降，损耗增大，有效工作频段只能局限于KHz以内。经过前期研究发现，Ce2Fe17N3作为一种典型的易面型软磁材料，自身受C轴方向的退磁场作用，其次平面内具有一个面内各向异性场，形成双各向异性结构，使得Ce2Fe17N3能够突破Snock极限的约束，同时提高共振频率和磁导率，使之能够在高频段依旧能保证高磁导率和低功耗。用于电力电子器件时，有望成为SiC、GaN 等宽禁带半导体材料的适配性磁芯材料，更有利于实现电子器件的小型化、轻量化和高频化。
Ce2Fe17N3制备方法主要有水热法、合金化法、熔炼法。水热法和合金化法由于其实验条件不易控制，无法大批量生产以及化学污染严重等因素在工业生产方面受到极大限制。目前制备Ce2Fe17N3合金粉末的工艺大多采用熔炼法，熔炼法主要包括母合金电弧熔炼，高温保温退火及淬火，破碎研磨等。具体是利用纯度较高的金属在氩气气氛中进行母合金高温电弧熔炼，熔炼的合金锭存在局部稀土沉积，因此需要在高温1000℃惰性气体中长时间保温，使晶粒均匀化，在此过程中生产周期长，生产成本非常高。另外在后期球磨过程中，难以控制晶粒尺寸和晶粒的完整性，会引入机械应力、杂质、空隙等缺陷，使得磁化过程中畴壁移动阻尼增大，使得损耗增加，而且使用熔炼法很难做到Ce2Fe17的纯相，会析出部分α-Fe，不利于后期Ce2Fe17N3合金粉末的生产。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中采用熔炼法制备 Ce2Fe17N3合金粉末时原料成本高，生产周期长，球磨过程中可能会破坏晶粒结构的缺陷，从而提供一种Ce2Fe17及Ce2Fe17N3合金粉末的制备方法。
第一方面，本发明提供一种Ce2Fe17合金粉末的制备方法，包括：
混料：将CeO2、铁粉、氢化钙混合均匀，得到混合料；
压饼：将所述混合料压制成料饼；
高温还原：将所述料饼进行热处理，使CeO2被还原为单质Ce；
高温合金化：对高温还原后的料饼继续升温进行热处理，使单质Ce与 Fe扩散成相；
洗钙干燥：将高温合金化后的料饼依次破碎、脱钙和烘干，得到所述 Ce2Fe17合金粉末。
进一步地，所述CeO2的粒径为1～5μm，进行混料前在100～200℃保温至少1小时，使之充分干燥；
所述铁粉选用羰基铁粉，粒径为3～15μm。
进一步地，所述铁粉用异丙醇或丙酮包覆保存；所述氢化钙在异丙醇或丙酮中包覆保存。
进一步地，CeO2、铁粉、氢化钙的摩尔比为(0.4～0.6)∶(2～4)∶(1～2)。
进一步地，CeO2、铁粉、氢化钙的摩尔比为(0.42～0.58)∶(2.56～3.11)∶ (1.29～1.73)。
进一步地，在所述混料的步骤中，在惰性气体氛围中进行，先将CeO2和铁粉充分混合至少2小时，加入氢化钙继续混合至少3小时。
进一步地，在所述压饼的步骤中，将所述混合料倒入模具中，用粉末压片机或千斤顶压成块体。
进一步地，在所述高温还原的步骤中，包括：
在3×10-3～9×10-3Pa的真空条件下，以2～5℃/min升温至80～100℃，保温10～60分钟；
停止抽真空，通入氩气200～500mL/min和氢气10～50mL/min，以2～5℃/min升温至750～810℃，保温2～6小时；
停止通气，抽真空至低于9Pa后，计时抽真空保温2～6小时
停止抽真空，通入氩气200～500mL/min，继续保温3～8小时。
进一步地，在所述高温合金化的步骤中，在氩气200～300mL/min中继续对高温还原后的料饼继续升温至950～1100℃，保温1～5小时，停止加热，在氩气气氛中随炉冷却至低于300℃，停止通氩气，随炉冷却至室温。
进一步地，在所述洗钙干燥的步骤中，包括：
将高温合金化后的料饼粉碎过80～200目筛，收集筛下粉料；
用5～15wt％的乙酸铵水溶液浸泡所述筛下粉料，机械搅拌并超声处理，重复至少2次；
将机械搅拌和超声处理后的粉料依次用蒸馏水洗至少2次，乙醇洗至少2次，丙酮洗至少1次；
真空抽滤并烘干。
第二方面，本发明提供一种Ce2Fe17N3合金粉末的制备方法，包括：将所述的Ce2Fe17合金粉末采用真空气氛炉氮化的方式进行渗氮得到 Ce2Fe17N3合金粉末。
进一步地，向所述的Ce2Fe17合金粉末中通氮气100mL/min，升温至 480℃，保温1～3小时，得到所述Ce2Fe17N3合金粉末。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的Ce2Fe17合金粉末的制备方法，采用的原料是稀土金属氧化物CeO2，相较于使用利用纯度较高的稀土金属作为原料，极大地降低了生产成本；使用氢化钙作为还原剂用来还原CeO2，在反应中生成氧化钙，然后高温裂解释放Ce2Fe17，使得Ce2Fe17合金粉末不会在高温下发生团聚，达到粒度可控的目的，因此可以通过控制原料的粒径来调节产物所需粒度，避免了熔炼快淬法工艺中为获得产物所需粒度不得不采用机械球磨等方式而引入的机械应力和晶粒不完整等问题；生产工艺简单易操作，生产周期短，进一步氮化处理即可制得Ce2Fe17N3合金粉末，有利于工业化生产。
2.本发明提供的Ce2Fe17N3合金粉末的制备方法，将制备得到的粒度均匀的Ce2Fe17合金粉末进行氮化处理即得，生产周期短，产物尺寸易于控制、可调，在大批量生产方面具有很大的工业生产优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的制备Ce2Fe17合金粉末的工艺流程图；
图2为本发明实施例3制备的Ce2Fe17合金粉末和渗氮后得到的 Ce2Fe17N3合金粉末的X射线衍射图，其中，左图为Ce2Fe17合金粉末的X 射线衍射图，右图为Ce2Fe17N3合金粉末的X射线衍射图；
图3为本发明实施例9中制备的Ce2Fe17合金粉末和Ce2Fe17N3合金粉末的SEM图，其中，左图为Ce2Fe17合金粉末的微观形貌，右图为Ce2Fe17N3合金粉末的微观形貌；
图4为本发明实施例9制备的Ce2Fe17合金粉末和Ce2Fe17N3合金粉末的样品振动磁强计测试结果，其中图中直线为Ce2Fe17合金粉末的磁滞回线，曲线为Ce2Fe17N3合金粉末的磁滞回线；
图5为本发明实施例9制备的软磁复合材料的高频磁谱图和阻抗分析图。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用原料或仪器，均为可以通过市购获得的常规产品，包括但不限于本申请实施例中采用的原料或仪器。
实施例1
一种Ce2Fe17合金粉末的制备方法，具体操作如下(操作流程如图1所示)：
(1)混料：称取球形羰基铁粉171.61克(3.07mol，粒径为3～15μm)， CeO274.05克(0.43mol，粒径1～5μm，进行混料前在150℃保温4小时) 装入三维混料机的混料罐中，抽真空后通入氩气，重复两次，混合3小时，然后加入CaH254.33克(1.29mol)，抽真空后通入氩气，重复两次，继续混合3小时，使三种粉料充分混合均匀；
(2)压饼：将步骤(1)得到的混合料倒入模具中，在手套箱中利用粉末压片机压制成料饼；
(3)高温还原：将步骤(2)得到的料饼转入反应器，置于真空气氛炉中，抽真空至3×10-3Pa，启动真空气氛炉加热程序，以3℃/min升温至 80℃，保温60分钟；停止抽真空，通入氩气200mL/min和氢气10mL/min，以3℃/min升温至810℃，保温2小时；停止通气，打开机械真空泵抽真空至低于9Pa，计时抽真空保温5小时；停止抽真空，通入氩气200mL/min，继续保温3小时，通过上述热处理步骤使CeO2被还原为单质Ce；
(4)高温合金化：在氩气200mL/min中，对步骤(3)得到的料饼继续以3℃/min升温至1000℃，保温3小时，停止加热，在氩气气氛中随炉冷却至200℃，停止通氩气，随炉冷却至室温，通过上述热处理步骤使单质 Ce与Fe扩散成相；
(5)洗钙干燥：将步骤(4)得到的料饼在手套箱中用颚式破碎机进行粗破碎，过200目筛，收集筛下粉料；用5wt％的乙酸铵水溶液浸泡筛下粉料，机械搅拌20分钟并超声处理15分钟，重复3次；依次用蒸馏水洗2 次，乙醇洗2次，丙酮洗2次；真空抽滤后并用真空干燥箱烘干，得到Ce2Fe17合金粉末。
实施例2
一种Ce2Fe17合金粉末的制备方法，具体操作如下：
(1)混料：称取球形羰基铁粉174.12克(3.11mol，粒径为3～15μm)， CeO272.60克(0.42mol，粒径1～5μm，进行混料前在100℃保温4小时装入三维混料机的混料罐中，抽真空后通入氩气，重复两次，混合4小时，然后加入CaH260.23克(1.43mol)，抽真空后通入氩气，重复两次，继续混合4小时，使三种粉料充分混合均匀；
(2)压饼：将步骤(1)得到的混合料倒入模具中，在手套箱中利用粉末压片机压制成料饼；
(3)高温还原：将步骤(2)得到的料饼转入反应器，置于真空气氛炉中，抽真空至3×10-3Pa，启动真空气氛炉加热程序，以2℃/min升温至 80℃，保温60分钟；停止抽真空，通入氩气200mL/min和氢气10mL/min，以3℃/min升温至1040℃，保温2小时；停止通气，打开机械真空泵抽真空至低于9Pa，计时抽真空保温6小时；停止抽真空，氩气200mL/min，继续保温5小时，通过上述热处理步骤使CeO2被还原为单质Ce；
(4)高温合金化：在氩气200mL/min中，对步骤(3)得到的料饼继续以3℃/min升温至1000℃，保温3小时，停止加热，在氩气气氛中随炉冷却至200℃，停止通氩气，随炉冷却至室温，通过上述热处理步骤使单质 Ce与Fe扩散成相；
(5)洗钙干燥：将步骤(4)得到的料饼在手套箱中用颚式破碎机进行粗破碎，过200目筛，收集筛下粉料；用10wt％的乙酸铵水溶液浸泡筛下粉料，机械搅拌20分钟并超声处理15分钟，重复3次；依次用蒸馏水洗2次，乙醇洗2次，丙酮洗2次；真空抽滤并用真空干燥箱烘干，得到 Ce2Fe17合金粉末。
实施例3
一种Ce2Fe17合金粉末的制备方法，具体操作如下：
(1)混料：称取球形羰基铁粉171.61克(3.07mol，粒径为3～15μm)， CeO274.05克(0.43mol，粒径1～5μm，进行混料前在100℃保温4小时装入三维混料机的混料罐中，抽真空后通入氩气，重复两次，混合4小时，然后加入CaH254.33克(1.29mol)，抽真空后通入氩气，重复两次，继续混合4小时，使三种粉料充分混合均匀；
(2)压饼：将步骤(1)得到的混合料倒入模具中，在手套箱中利用粉末压片机压制成料饼；
(3)高温还原：将步骤(2)得到的料饼转入反应器，置于真空气氛炉中，抽真空至3×10-3Pa，启动真空气氛炉加热程序，以2℃/min升温至 80℃，保温60分钟；停止抽真空，通入氩气200mL/min和氢气10mL/min，以3℃/min升温至780℃，保温6小时；停止通气，打开机械真空泵抽真空至低于9Pa，计时抽真空保温6小时；停止抽真空，氩气200mL/min，继续保温5小时，通过上述热处理步骤使CeO2被还原为单质Ce；
(4)高温合金化：在氩气200mL/min中，对步骤(3)得到的料饼继续以3℃/min升温至1000℃，保温3小时，停止加热，在氩气气氛中随炉冷却至200℃，停止通氩气，随炉冷却至室温，通过上述热处理步骤使单质 Ce与Fe扩散成相；
(5)洗钙干燥：将步骤(4)得到的料饼在手套箱中用颚式破碎机进行粗破碎，过200目筛，收集筛下粉料；用10wt％的乙酸铵水溶液浸泡筛下粉料，机械搅拌20分钟并超声处理15分钟，重复3次；依次用蒸馏水洗2次，乙醇洗2次，丙酮洗2次；真空抽滤并用真空干燥箱烘干，得到 Ce2Fe17合金粉末。
将实施例3制备的Ce2Fe17合金粉末采用真空气氛炉氮化的方式进行渗氮，将制备的Ce2Fe17合金粉末放在真空气氛炉中通入100mL/min N2，升温至480℃保温1小时，得到Ce2Fe17N3合金粉末。
使用X射线衍射仪(XRD，Phillips)分别得到Ce2Fe17合金粉末和 Ce2Fe17N3合金粉末的X射线衍射图如图2所示。
实施例4
一种Ce2Fe17合金粉末的制备方法，具体操作如下：
(1)混料：称取球形羰基铁粉143.49克(2.56mol，粒径为3～15μm)， CeO289.39克(0.51mol，粒径1～5μm，进行混料前在100℃保温4小时装入三维混料机的混料罐中，抽真空后通入氩气，重复两次，混合4小时，然后加入CaH265.59克(1.55mol)，抽真空后通入氩气，重复两次，继续混合4小时，使三种粉料充分混合均匀；
(2)压饼：将步骤(1)得到的混合料倒入模具中，在手套箱中利用粉末压片机压制成料饼；
(3)高温还原：将步骤(2)得到的料饼转入反应器，置于真空气氛炉中，抽真空至3×10-3Pa，启动真空气氛炉加热程序，以2℃/min升温至 80℃，保温60分钟；停止抽真空，通入氩气200mL/min和氢气10mL/min，以3℃/min升温至780℃，保温3小时；停止通气，打开机械真空泵抽真空至低于9Pa，计时抽真空保温5小时；停止抽真空，氩气200mL/min，继续保温6小时，通过上述热处理步骤使CeO2被还原为单质Ce；
(4)高温合金化：在氩气200mL/min中，对步骤(3)得到的料饼继续以3℃/min升温至1000℃，保温3小时，停止加热，在氩气气氛中随炉冷却至200℃，停止通氩气，随炉冷却至室温，通过上述热处理步骤使单质 Ce与Fe扩散成相；
(5)洗钙干燥：将步骤(4)得到的料饼在手套箱中用颚式破碎机进行粗破碎，过200目筛，收集筛下粉料；用7wt％的乙酸铵水溶液浸泡筛下粉料，机械搅拌20分钟并超声处理20分钟，重复3次；依次用蒸馏水洗2 次，乙醇洗2次，丙酮洗1次；真空抽滤并用真空干燥箱烘干，得到Ce2Fe17合金粉末。
实施例5
一种Ce2Fe17合金粉末的制备方法，具体操作如下：
(1)混料：称取球形羰基铁粉171.61克(3.07mol，粒径为3～15μm)， CeO274.05克(0.43mol，粒径1～5μm，进行混料前在200℃保温4小时) 装入三维混料机的混料罐中，抽真空后通入氩气，重复两次，混合3小时，然后加入CaH254.33克(1.29mol)，抽真空后通入氩气，重复两次，继续混合5小时，使三种粉料充分混合均匀；
(2)压饼：将步骤(1)得到的混合料倒入模具中，在手套箱中利用粉末压片机压制成料饼；
(3)高温还原：将步骤(2)得到的料饼转入反应器，置于真空气氛炉中，抽真空至3×10-3Pa，启动真空气氛炉加热程序，以5℃/min升温至 100℃，保温10分钟；停止抽真空，通入氩气200mL/min和氢气10mL/min，以3℃/min升温至800℃，保温3小时；停止通气，打开机械真空泵抽真空至低于9Pa，计时抽真空保温5小时；停止抽真空，通入氩气200mL/min，继续保温4小时，通过上述热处理步骤使CeO2被还原为单质Ce；
(4)高温合金化：在氩气200mL/min中，对步骤(3)得到的料饼继续以3℃/min升温至1000℃，保温3小时，停止加热，在氩气气氛中随炉冷却至200℃，停止通氩气，随炉冷却至室温，通过上述热处理步骤使单质 Ce与Fe扩散成相；
(5)洗钙干燥：将步骤(4)得到的料饼在手套箱中用颚式破碎机进行粗破碎，过200目筛，收集筛下粉料；用10wt％的乙酸铵水溶液浸泡筛下粉料，机械搅拌20分钟并超声处理15分钟，重复2次；依次用蒸馏水洗3次，乙醇洗3次，丙酮洗1次；真空抽滤并用真空干燥箱烘干，得到 Ce2Fe17合金粉末。
实施例6
一种Ce2Fe17合金粉末的制备方法，具体操作如下：
(1)混料：称取球形羰基铁粉171.61克(3.07mol，粒径为3～15μm)， CeO274.05克(0.43mol，粒径1～5μm，进行混料前在110℃保温4小时) 装入三维混料机的混料罐中，抽真空后通入氩气，重复两次，混合3小时，然后加入CaH254.33克(1.29mol)，抽真空后通入氩气，重复两次，继续混合4小时，使三种粉料充分混合均匀；
(2)压饼：将步骤(1)得到的混合料倒入模具中，在手套箱中利用粉末压片机压制成料饼；
(3)高温还原：将步骤(2)得到的料饼转入反应器，置于真空气氛炉中，抽真空至3×10-3Pa，启动真空气氛炉加热程序，以5℃/min升温至 80℃，保温10分钟；停止抽真空，通入氩气300mL/min和氢气15mL/min，以3℃/min升温至780℃，保温4小时；停止通气，打开机械真空泵抽真空至低于9Pa，计时抽真空保温2小时；停止抽真空，通入氩气300mL/min，继续保温8小时，通过上述热处理步骤使CeO2被还原为单质Ce；
(4)高温合金化：在氩气300mL/min中，对步骤(3)得到的料饼继续以3℃/min升温至950℃，保温5小时，停止加热，在氩气气氛中随炉冷却至200℃，停止通氩气，随炉冷却至室温，通过上述热处理步骤使单质 Ce与Fe扩散成相；
(5)洗钙干燥：将步骤(4)得到的料饼在手套箱中用颚式破碎机进行粗破碎，过200目筛，收集筛下粉料；用8wt％的乙酸铵水溶液浸泡筛下粉料，机械搅拌20分钟并超声处理15分钟，重复3次；依次用蒸馏水洗3 次，乙醇洗2次，丙酮洗1次；真空抽滤并用真空干燥箱烘干，得到Ce2Fe17合金粉末。
实施例7
一种Ce2Fe17合金粉末的制备方法，具体操作如下：
(1)混料：称取球形羰基铁粉171.61克(3.07mol，粒径为3～15μm)， CeO274.05克(0.43mol，粒径1～5μm，进行混料前在110℃保温4小时) 装入三维混料机的混料罐中，抽真空后通入氩气，重复两次，混合2小时，然后加入CaH254.33克(1.29mol)，抽真空后通入氩气，重复两次，继续混合4小时，使三种粉料充分混合均匀；
(2)压饼：将步骤(1)得到的混合料倒入模具中，在手套箱中利用粉末压片机压制成料饼；
(3)高温还原：将步骤(2)得到的料饼转入反应器，置于真空气氛炉中，抽真空至5×10-3Pa，启动真空气氛炉加热程序，以3℃/min升温至 80℃，保温60分钟；停止抽真空，通入氩气500mL/min和氢气50mL/min，以2℃/min升温至800℃，保温6小时；停止通气，打开机械真空泵抽真空至低于9Pa，计时抽真空保温3小时；停止抽真空，通入氩气200mL/min，继续保温4小时，通过上述热处理步骤使CeO2被还原为单质Ce；
(4)高温合金化：在氩气200mL/min中，对步骤(3)得到的料饼继续以3℃/min升温至1100℃，保温1小时，停止加热，在氩气气氛中随炉冷却至200℃，停止通氩气，随炉冷却至室温，通过上述热处理步骤使单质 Ce与Fe扩散成相；
(5)洗钙干燥：将步骤(4)得到的料饼在手套箱中用颚式破碎机进行粗破碎，过200目筛，收集筛下粉料；用8wt％的乙酸铵水溶液浸泡筛下粉料，机械搅拌20分钟并超声处理15分钟，重复3次；依次用蒸馏水洗3 次，乙醇洗2次，丙酮洗1次；真空抽滤并用真空干燥箱烘干，得到Ce2Fe17合金粉末。
实施例8
一种Ce2Fe17合金粉末的制备方法，具体操作如下：
(1)混料：称取球形羰基铁粉171.61克(3.07mol，粒径为3～15μm)， CeO274.05克(0.43mol，粒径1～5μm，进行混料前在110℃保温1小时) 装入三维混料机的混料罐中，抽真空后通入氩气，重复两次，混合3小时，然后加入CaH254.33克(1.29mol)，抽真空后通入氩气，重复两次，继续混合4小时，使三种粉料充分混合均匀；
(2)压饼：将步骤(1)得到的混合料倒入模具中，在手套箱中利用粉末压片机压制成料饼；
(3)高温还原：将步骤(2)得到的料饼转入反应器，置于真空气氛炉中，抽真空至9×10-3Pa，启动真空气氛炉加热程序，以3℃/min升温至 80℃，保温60分钟；停止抽真空，通入氩气200mL/min和氢气10mL/min，以5℃/min升温至800℃，保温4小时；停止通气，打开机械真空泵抽真空至低于9Pa，计时抽真空保温3小时；停止抽真空，通入氩气200mL/min，继续保温6小时，通过上述热处理步骤使CeO2被还原为单质Ce；
(4)高温合金化：在氩气200mL/min中，对步骤(3)得到的料饼继续以3℃/min升温至1100℃，保温1.5小时，停止加热，在氩气气氛中随炉冷却至200℃，停止通氩气，随炉冷却至室温，通过上述热处理步骤使单质 Ce与Fe扩散成相；
(5)洗钙干燥：将步骤(4)得到的料饼在手套箱中用颚式破碎机进行粗破碎，过80目筛，收集筛下粉料；用15wt％的乙酸铵水溶液浸泡筛下粉料，机械搅拌20分钟并超声处理15分钟，重复3次；依次用蒸馏水洗3 次，乙醇洗2次，丙酮洗1次；真空抽滤并用真空干燥箱烘干，得到Ce2Fe17合金粉末。
实施例9
一种Ce2Fe17合金粉末的制备方法，具体操作如下：
(1)混料：称取球形羰基铁粉228.00克(4.07mol，粒径为3～15μm)， CeO299.20克(0.58mol，粒径1～5μm，进行混料前在150℃保温4小时) 装入三维混料机的混料罐中，抽真空后通入氩气，重复两次，混合3小时，然后加入CaH272.80克(1.73mol)，抽真空后通入氩气，重复两次，继续混合3小时，使三种粉料充分混合均匀；
(2)压饼：将步骤(1)得到的混合料倒入模具中，在手套箱中利用粉末压片机压制成料饼；
(3)高温还原：将步骤(2)得到的料饼转入反应器，置于真空气氛炉中，抽真空至3×10-3Pa，启动真空气氛炉加热程序，以3℃/min升温至 80℃，保温10分钟；停止抽真空，通入氩气200mL/min和氢气10mL/min，以3℃/min升温至780℃，保温3小时；停止通气，打开机械真空泵抽真空至低于9Pa，计时抽真空保温5小时；停止抽真空，通入氩气500mL/min，继续保温3小时，通过上述热处理步骤使CeO2被还原为单质Ce；
(4)高温合金化：在氩气200mL/min中，对步骤(3)得到的料饼继续以3℃/min升温至1000℃，保温3小时，停止加热，在氩气气氛中随炉冷却至200℃，停止通氩气，随炉冷却至室温，通过上述热处理步骤使单质Ce与Fe扩散成相；
(5)洗钙干燥：将步骤(4)得到的料饼在手套箱中用颚式破碎机进行粗破碎，过200目筛，收集筛下粉料；用5wt％的乙酸铵水溶液浸泡筛下粉料，机械搅拌20分钟并超声处理15分钟，重复3次；依次用蒸馏水洗2 次，乙醇洗2次，丙酮洗2次；真空抽滤并用真空干燥箱烘干，得到Ce2Fe17合金粉末。
将实施例9制备的Ce2Fe17合金粉末采用真空气氛炉氮化的方式进行渗氮，将制备的Ce2Fe17合金粉末放在真空气氛炉中通入100mL/min N2，升温至480℃保温1小时，得到Ce2Fe17N3合金粉末。
使用扫描电镜(TESCAN MIRA3)观察实施例9制备的Ce2Fe17合金粉末和Ce2Fe17N3合金粉末的微观形貌，分别得到两者的SEM图如图 3所示，可以看出采用本发明提供的方法制得的Ce2Fe17合金粉末和 Ce2Fe17N3合金粉末粒度均匀，尺寸可控。
使用样品振动磁强计(Lakeshore 7304)对实施例9制备得到的 Ce2Fe17合金粉末和Ce2Fe17N3合金粉末进行样品振动磁强计测试，分别得到两者的磁滞回线如图4所示，可以看出Ce2Fe17粉末在常温下的磁滞回线为一条直线，说明所制备的Ce2Fe17粉末在常温下为顺磁性材料。经过氮化之后得到的Ce2Fe17N3合金粉末为铁磁性材料。
将实施例9制备得到的Ce2Fe17N3合金粉末与聚氨酯超声复合，在 4MPa的压力下压制成体积分数为55％的软磁复合材料，采用矢量网络分析仪(Aglient N5247A)和阻抗分析仪(Agilent 4294A)得到图5所示的Ce2Fe17N3软磁复合物的高频磁谱图和阻抗分析图。由图5可以得出，在f＜100MHz时Ce2Fe17N3软磁复合物具有相对较高的磁导率和低功耗。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种Ce2Fe17合金粉末的制备方法，其特征在于，包括：
混料：将CeO2、铁粉、氢化钙混合均匀，得到混合料，CeO2、铁粉、氢化钙的摩尔比为(0.4～0.6)∶(2～4)∶(1～2)；
压饼：将所述混合料压制成料饼；
高温还原：将所述料饼进行热处理，使CeO2被还原为单质Ce；
高温合金化：对高温还原后的料饼继续升温进行热处理，使单质Ce与Fe扩散成相；
洗钙干燥：将高温合金化后的料饼依次破碎、脱钙和烘干，得到所述Ce2Fe17合金粉末，
其中，在所述高温还原的步骤中，包括：
在3×10-3～9×10-3Pa的真空条件下，以2～5℃/min升温至80～100℃，保温10～60分钟；
停止抽真空，通入氩气200～500mL/min和氢气10～50mL/min，以2～5℃/min升温至780～810℃，保温2～6小时；
停止通气，抽真空至低于9Pa后，计时抽真空保温2～6小时；
停止抽真空，通入氩气200～500mL/min，继续保温3～8小时；
在所述高温合金化的步骤中，在氩气200～300mL/min中，对高温还原后的料饼继续升温至950～1100℃，保温1～5小时，停止加热，在氩气气氛中随炉冷却至低于300℃以后，停止通氩气，随炉冷却至室温，
在所述洗钙干燥的步骤中，包括：
将高温合金化后的料饼粉碎过80～200目筛，收集筛下粉料；
用5～15wt％的乙酸铵水溶液浸泡所述筛下粉料，机械搅拌并超声处理，重复至少2次；
将机械搅拌和超声处理后的粉料依次用蒸馏水洗至少2次，无水乙醇洗至少2次，丙酮洗至少1次；真空抽滤并烘干。
2.根据权利要求1所述的Ce2Fe17合金粉末的制备方法，其特征在于，
所述CeO2的粒径为1～5μm，进行混料前在100～200℃保温至少1小时；
所述铁粉选用羰基铁粉，粒径为3～15μm。
3.根据权利要求1或2所述的Ce2Fe17合金粉末的制备方法，其特征在于，CeO2、铁粉、氢化钙的摩尔比为(0.42～0.58)∶(2.56～3.11)∶(1.29～1.73)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的Ce2Fe17合金粉末的制备方法，其特征在于，在所述混料的步骤中，在惰性气体氛围中进行，先将CeO2和铁粉充分混合至少2小时，加入氢化钙继续混合至少3小时。
5.一种Ce2Fe17N3合金粉末的制备方法，其特征在于，包括：
将权利要求1～4任一项所述的Ce2Fe17合金粉末采用真空气氛炉氮化的方式进行渗氮得到Ce2Fe17N3合金粉末。
6.根据权利要求5所述的Ce2Fe17N3合金粉末的制备方法，其特征在于，向所述的Ce2Fe17合金粉末中通氮气100mL/min，升温至480℃，保温1～3小时，得到所述Ce2Fe17N3合金粉末。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60125338A (ja) * 1983-12-12 1985-07-04 Hitachi Metals Ltd 永久磁石合金の製造方法
JPS63118042A (ja) * 1986-11-05 1988-05-23 Hitachi Metals Ltd 永久磁石材料及びその製造方法
CN1005919B (zh) * 1988-10-07 1989-11-29 北京科技大学 还原-融合法制备稀土铁硼合金
JP2985546B2 (ja) * 1992-01-18 1999-12-06 日亜化学工業株式会社 合金粉末の製造方法
CN1254338C (zh) * 2002-12-30 2006-05-03 北京科技大学 一种还原扩散法制造Sm－Fe－N永磁合金粉末的方法
CN101699578A (zh) * 2009-10-25 2010-04-28 兰州大学 稀土铁氮高频软磁材料及其复合材料和制备方法
WO2017150557A1 (ja) * 2016-03-04 2017-09-08 国立研究開発法人産業技術総合研究所 サマリウム－鉄－窒素合金粉末及びその製造方法
CN105825989B (zh) * 2016-05-24 2017-08-25 郑精武 一种含n稀土‑过渡金属磁性粉末的制备方法
JP6489073B2 (ja) * 2016-06-23 2019-03-27 住友金属鉱山株式会社 希土類−鉄−窒素系磁石粉末の製造方法
CN111937095B (zh) * 2018-03-29 2024-05-21 Tdk株式会社 钐-铁-氮系磁铁粉末及其制造方法以及钐-铁-氮系磁铁及其制造方法
KR102399418B1 (ko) * 2018-08-24 2022-05-17 주식회사 엘지화학 소결 자석 제조 방법 및 이에 따라 제조된 소결 자석
CN110047637B (zh) * 2019-03-20 2020-10-16 兰州大学 一种高频用2：17型稀土类-铁-氮系复合磁性材料的制备方法

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