CN114156033A - 一种SmFeN粉末及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种SmFeN粉末及其制备方法，所述SmFeN粉末的表面包覆有磷化膜；所述制备方法包括以下步骤：混合Sm粉、Fe粉、阴离子表面活性剂、磷化液和含氨液体进行高能球磨，对所述高能球磨后分离得到的浆料进行干燥，得到所述SmFeN粉末；本发明通过在高能球磨法中添加阴离子表面活性剂和磷化液，在SmFeN粉末在干燥过程之前实现粉末的包覆，形成致密的保护膜，保证了产品活性和磁性的同时，杜绝了生产过程中的安全隐患。

Description

一种SmFeN粉末及其制备方法
技术领域
本发明属于磁性材料技术领域，尤其涉及一种SmFeN粉末及其制备方法。
背景技术
近年来在稀土永磁合金材料尤其是SmFeN永磁材料的制备方面的研究，主要集中在粉末冶金法、机械化合金法(又称高能球磨法)、快淬法、还原扩散法。熔炼法和快淬法制备金属合金容易出现杂相α-铁，而且需要长时间球磨，成本较高且球磨后颗粒形貌不规则，影响性能。还原扩散法采用金属Ca或者CaH2、CaCl2等与廉价的金属氧化物或金属氯化物原料和Fe等金属原料一起，在高温Ar或者N2气氛下，利用金属Ca或者CaH2的强还原性，与金属氧化物发生氧化还原反应，生成所需要的合金，但是这个过程中同时会有Ca元素化合物生成以及有Ca残留，若这些杂质混在合金之中，会对产品性能有较大影响。高能球磨法利用球磨、球磨罐和粉末相之间的频繁碰撞，使粉末粒子发生强烈的塑性变形、冷焊形成具有片层状结构的复合粉末，不断重复着冷焊、破裂、再焊合的过程，实现合金化。但是高能球磨法的得到的粉末活性太强，在干燥过程中很容易发生剧烈反应，不但会影响材料性能，还可能在生产过程中发生危险。
CN105702407A公开了一种磁性陶瓷包覆SmFeN永磁材料的制备方法，属于稀土永磁材料制备领域本发明以氯化亚铁、钛酸丁酯等物质混合，经水浴加热、浓缩制得陶瓷中间体凝胶，然后将钐粉与铁粉混合熔炼，经退火处理、球磨成金属粉末，通过表面带有磁性的陶瓷中间体凝胶包裹粘结金属粉末，进行复合烧制，制得磁性陶瓷包覆SmFeN永磁材料；所述方法得到的SmFeN永磁材料，由于使用传统球磨方法制备，安全性较低。
CN113421762A公开了一种高性能钐铁氮磁体的制备方法，属于磁性材料技术领域。该制备方法包括：通过制备Sm2Fe17的合金铸锭并进行氮化时效处理，获得钐铁氮合金铸锭；采用熔体快淬法高熵合金快淬带，并将快淬带通过行星式球磨工艺进行破碎，制得混合液；在钐铁氮合金铸锭进行高能球磨的过程中，以喷雾的方式将混合液喷射到钐铁氮合金粉体中，使高熵合金粉体有效包覆在钐铁氮粉体表面，有效提升扩散物和磁粉间的接触面积，提高扩散效率，并通过N2保护下的氮化回火热处理，获得高性能的钐铁氮磁体；所述钐铁氮磁体使用快淬法制备，制备时间长，材质结构杂乱。
CN107557551B公开了一种钐铁氮系永磁材料的制备方法，其将亚稳态钐铁合金进行大塑性变形，然后进行氮化处理和退火晶化处理，即可得到所述的钐铁氮系永磁材料。所述方法对形变后亚稳态材料进行氮化时，由于大塑性变形过程产生的多重剪切带可以使亚稳态合金中的自由体积“缺陷”含量增加，利于氮原子的进入和扩散，可显著增加合金的渗氮量和氮化均匀度；大塑性变形产生多重剪切带也可以降低后续晶化退火温度，减少或避免了形成氮化物，抑制亚稳相的生成，细化晶粒并提高矫顽力；所述钐铁氮系永磁材料的脆性与稳定性都十分优异，但是制备成本较高，步骤较为复杂。
因此，需要改进现有方法来安全、简便、低成本地制备SmFeN永磁材料。
发明内容
针对现有技术存在的安全性不佳、步骤复杂以及制得材料质量较差等问题，本发明提出了一种SmFeN粉末及其制备方法，通过改进产品质量好，但是生产过程中存在安全隐患的高能球磨法，在干燥前为SmFeN粉末表面包覆磷化膜，从而在确保产品性能的前提下杜绝安全隐患。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种SmFeN粉末，所述SmFeN粉末的表面包覆有磷化膜。
尽管SmFeN具有优良的磁性，但是生产过程制备的粉末活性很强，在干燥过程中容易发生危险，本发明提供的SmFeN粉末表面包覆有磷化膜，一方面起到了防止产品氧化的作用，另一方面杜绝了生产过程中的安全问题。
优选地，所述SmFeN粉末的化学成分按质量百分比计包括Sm：20.3-20.5wt％，例如可以是20.3wt％、20.32wt％、20.35wt％、20.38wt％、20.4wt％、20.42wt％、20.45wt％、20.48wt％或20.5wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；N：6.42-7.40wt％，例如可以是6.42wt％、6.42wt％、6.52wt％、6.6wt％、6.75wt％、6.81wt％、6.93wt％、7.05wt％、7.17wt％、7.26wt％、7.32wt％或7.40wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；P：0.3-0.8wt％，例如可以是0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％或0.8wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；O：1.2-4.5wt％，例如可以是1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.5wt％、2.8wt％、3wt％、3.2wt％、3.5wt％、3.8wt％、4wt％、4.2wt％或4.5wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；其余组分为Fe以及不可避免的杂质。
优选地，所述SmFeN粉末的粒径为3-6μm，优选为4-5μm，例如可以是3μm、4μm、5μm或6μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述磷化膜的厚度为0.1-0.8μm，优选为0.3-0.5μm，例如可以是0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm或0.8μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的SmFeN粉末的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
混合Sm粉、Fe粉、阴离子表面活性剂、磷化液和含氨液体进行高能球磨，对所述高能球磨后分离得到的浆料进行干燥，得到所述SmFeN粉末。
本发明采用阴离子型表面活性剂作为分散剂。阴离子型表面活性剂在水中可以生成憎水性的阴离子，可以使颗粒表面呈负电荷，形成具有双电层结构的稳定体系，高能球磨下，钐、铁、含氨液体反应生成SmFeN合金并在水中会电离出少量的阳离子，再加上磷化液中的阳离子会中和阴离子表面活性剂带的负电荷，使电荷密度降低，引起表面电势的降低和双电层厚度的压缩，从而降低势垒。随着正电荷离子吸附地越来越多，势垒逐渐消失，当势垒消失时，表面电势趋近于零，此时阴离子表面活性剂会携带磷化液电离的阳离子包覆在粉末表面，降低粉末活性，避免接触空气后剧烈反应，从而以安全性较高的方式获得了性能优越的SmFeN合金。
优选地，所述Sm粉的纯度为99.4-99.6％，例如可以是99.4％、99.42％、99.45％、99.48％、99.5％、99.52％、99.55％、99.58％或99.6％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述Fe粉的纯度为99.85-99.95％，例如可以是99.85％、99.87％、99.9％、99.92％或99.95％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述Sm粉与Fe粉的质量比为(10-100):(20-800)，优选为(20-50):(100-500)，例如可以是10:20、10:50、10:100、10:200、10:500、20:300、20:500、20:800、50:600、50:800、70:100、70:500、70:800或100:800，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述阴离子表面活性剂包括阴离子型聚丙烯酰胺、烷基苯磺酸钠或伯烷基硫酸盐中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是阴离子型聚丙烯酰胺和烷基苯磺酸钠的组合、伯烷基硫酸盐和烷基苯磺酸钠的组合、伯烷基硫酸盐和烷基苯磺酸钠的组合，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述阴离子表面活性剂的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-20wt％，例如可以是5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％或20wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明在高能球磨中采用阴离子表面活性剂，且优选阴离子表面活性剂的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-20wt％，得到的SmFeN粉末产品具有良好的氮掺杂效果，且表面具有薄厚适宜的磷化膜，可以有效降低生产过程中以及后续使用中氧化反应发生的程度。
优选地，所述磷化液的溶质包括金属磷酸盐，优选为Zn3(PO4)2、Zn(H2PO4)2或KH2PO4中的任意一种或两种以上的组合，例如可以是Zn3(PO4)2和Zn(H2PO4)2的组合、Zn3(PO4)2和KH2PO4的组合、Zn3(PO4)2和KH2PO4的组合，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述磷化液的浓度为1-10wt％，例如可以是1wt％、2wt％、3wt％、5wt％、8wt％或10wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述磷化液的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-25wt％，例如可以是5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、22wt％或25wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明在高能球磨中采用磷化液，优选磷化液的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-25wt％，得到的SmFeN粉末产品具有良好的氮掺杂效果，与阴离子表面活性剂协同作用生成磷化膜包覆在SmFeN粉末表面，进一步杜绝了反应中粉末氧化导致的安全隐患。
优选地，所述含氨液体盛装在球磨容器中。
优选地，所述混合Sm粉、Fe粉、阴离子表面活性剂、磷化液和含氨液体后，含氨液体的液面高于球磨钢球在球磨容器中的高度。
优选地，所述含氨液体包括氨水和/或液氨。
优选地，所述含氨液体的液面比球磨钢球高3-4cm，例如可以是3cm、3.2cm、3.5cm、3.8cm或4cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本发明中优选采用液氨以及氨水作为球磨介质，N元素的质量百分比与氨水浓度或者液氨球磨时罐内压力有关，达到饱和值之后，氮含量不再受氨水和液氨的添加量影响。
优选地，所述氨水的浓度为25％-28％，例如可以是25％、25.5％、26％、26.5％、27％、27.5％或28％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述液氨的压力为0.616-0.895MPa，例如可以是0.616MPa、0.674MPa、0.739MPa、0.813MPa或0.895MPa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述高能球磨的过程包括：每段高能球磨后停止球磨并冷却，随后再次重复高能球磨。
优选地，所述高能球磨的频率为80-150Hz，例如可以是80Hz、100Hz、110Hz、120Hz或150Hz，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述高能球磨的总时间为2-10h，例如可以是2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述高能球磨中单段球磨的时间为7-15min，例如可以是7min、8min、10min、11min、12min或15min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述高能球磨中冷却的时间为7-15min，例如可以是7min、8min、10min、11min、12min或15min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述高能球磨和干燥之间还进行二次球磨。
本发明中所述二次球磨优选采用低速球磨，效果是高能球磨可能会破坏形成的磷化膜，在低速条件下，更好地形成磷化膜。
优选地，所述二次球磨的频率为2-10Hz，例如可以是2Hz、3Hz、5Hz、6Hz、8Hz或10Hz，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述二次球磨的时间为5-60min，例如可以是5min、10min、15min、20min、30min、40min、50min或60min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述干燥的方式包括真空干燥。
优选地，所述干燥的温度为10-100℃，进一步优选为30-60℃，例如可以是10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述干燥的时间为0.8-1.2h，例如可以是0.8h、0.85h、0.9h、0.95h、1.0h、1.05h、1.1h或1.2h、，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述干燥的压力为0.1-1Pa，例如可以是0.1Pa、0.2Pa、0.3Pa、0.5Pa、0.7Pa、0.8Pa或1Pa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
纯度为99.5％的Sm粉、纯度为99.9％的Fe粉、阴离子表面活性剂和磷化液加入盛装有含氨液体的球磨容器中进行80-150Hz、总时间为2-10h的高能球磨，每段高能球磨7-15min后停止球磨并冷却7-15min，随后进行2-10Hz，5-60min的二次球磨，所述二次球磨后分离得到的浆料进行10-100℃、0.8-1.2h的干燥，得到所述SmFeN粉末；
其中，所述Sm粉与Fe粉的质量比为(10-100):(20-800)，所述阴离子表面活性剂的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-20wt％，所述磷化液的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-25wt％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的一种SmFeN粉末，表面包覆磷化物薄膜作为保护层，优选条件下氧含量≤1.96wt％，磷含量≥0.84wt％，氮含量≥3.09wt％，磷化膜包覆平均厚度≥0.49μm，可防止SmFeN产品氧化，也杜绝了安全问题；
(2)本发明提供的一种SmFeN粉末的制备方法，在高能球磨的过程中实现了粉末的包覆，优选条件下SmFeN粉末的内禀矫顽力≥12.79KOe，证明所述制备方法在大大降低了粉末剧烈反应可能性，增强了安全性的前提下，同时保证了材料性能。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种SmFeN粉末，所述SmFeN粉末的化学成分按质量百分比计包括Sm：20.3-20.5wt％、N：6.42-7.40wt％、P：0.3-0.8wt％，其余组分为Fe以及不可避免的杂质；所述SmFeN粉末的粒径为3-6μm，优选为4-5μm；所述磷化膜的厚度为0.1-0.8μm，优选为0.3-0.5μm。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种如上述SmFeN粉末的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
纯度为99.5％的Sm粉、纯度为99.9％的Fe粉、阴离子表面活性剂和磷化液加入盛装有含氨液体的球磨容器中进行80-150Hz、总时间为2-10h的高能球磨，每段高能球磨7-15min后停止球磨并冷却7-15min，随后进行2-10Hz，5-60min的二次球磨，所述二次球磨后分离得到的浆料进行10-100℃、0.8-1.2h的干燥，得到所述SmFeN粉末；
其中，所述Sm粉与Fe粉的质量比为(10-100):(20-800)，所述阴离子表面活性剂的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-20wt％，所述磷化液的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-25wt％；所述阴离子表面活性剂包括阴离子型聚丙烯酰胺、烷基苯磺酸钠或伯烷基硫酸盐中的任意一种或至少两种的组合；所述磷化液的溶质包括金属磷酸盐，优选为Zn3(PO4)2、Zn(H2PO4)2或KH2PO4中的任意一种或两种以上的组合。
需明确的是，采用了本发明实施例提供的工艺或进行了常规数据的替换或变化均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
实施例1
本实施例提供一种SmFeN粉末，所述SmFeN粉末的化学成分按质量百分比计包括Sm：20.3741％、N：3.11wt％、P：0.87wt％、O：1.96wt％，其余组分为Fe以及不可避免的杂质；所述SmFeN粉末的粒径为4.68μm；所述磷化膜的厚度为0.53μm。
本实施例还提供一种如上述SmFeN粉末的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
纯度为99.5％的Sm粉、纯度为99.9％的Fe粉、阴离子型聚丙烯酰胺和Zn3(PO4)2加入盛装有氨水的球磨容器中进行120Hz、总时间为8h的高能球磨，加料后氨水液面高于球磨钢球3.5cm，每段高能球磨10min后停止球磨并冷却10min，随后进行5Hz，20min的二次球磨，所述二次球磨后分离得到的浆料进行60℃、1h的干燥，得到所述SmFeN粉末；
其中，所述Sm粉、Fe粉、阴离子型聚丙烯酰胺(APAM，分子量为600万)和Zn3(PO4)2的质量比为40:300:35:40。
实施例2
本实施例提供一种SmFeN粉末，所述SmFeN粉末的化学成分按质量百分比计包括Sm：20.3625％、N：3.14wt％、P：0.87wt％、O：1.67wt％，其余组分为Fe以及不可避免的杂质；所述SmFeN粉末的粒径为3.96μm；所述磷化膜的厚度为0.49μm。
本实施例还提供一种如上述SmFeN粉末的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
纯度为99.5％的Sm粉、纯度为99.9％的Fe粉、阴离子表面活性剂和Zn(H2PO4)2加入盛装有液氨的球磨容器中进行150Hz、总时间为10h的高能球磨，加料后液氨液面高于球磨钢球4cm，每段高能球磨10min后停止球磨并冷却10min，随后进行5Hz，20min的二次球磨，所述二次球磨后分离得到的浆料进行10℃、1.2h的干燥，得到所述SmFeN粉末；
其中，所述Sm粉、Fe粉、烷基苯磺酸钠和Zn(H2PO4)2的质量比为50:400:65:75。
实施例3
本实施例提供一种SmFeN粉末，所述SmFeN粉末的化学成分按质量百分比计包括Sm：20.3157％、N：3.09wt％、P：0.9wt％、O：1.54wt％，其余组分为Fe以及不可避免的杂质；所述SmFeN粉末的粒径为5.07μm；所述磷化膜的厚度为0.56μm。
本实施例还提供一种如上述SmFeN粉末的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
纯度为99.5％的Sm粉、纯度为99.9％的Fe粉、阴离子表面活性剂和KH2PO4加入盛装有氨水的球磨容器中进行80Hz、总时间为5h的高能球磨，加料后氨水液面高于球磨钢球3cm，每段高能球磨10min后停止球磨并冷却10min，随后进行10Hz，30min的二次球磨，所述二次球磨后分离得到的浆料进行10℃、1.2h的干燥，得到所述SmFeN粉末；
其中，所述Sm粉、Fe粉、烷基苯磺酸钠和KH2PO4的质量比为30:200:45:55。
实施例4
与实施例1的方法基本相同，区别仅在于，所述Sm粉、Fe粉、阴离子型聚丙烯酰胺和Zn3(PO4)2的质量比为40:300:35:15。
实施例5与实施例1的方法基本相同，区别仅在于，所述Sm粉、Fe粉、阴离子型聚丙烯酰胺和Zn3(PO4)2的质量比为40:300:10:40。
实施例6
与实施例1的方法基本相同，区别仅在于，所述Sm粉、Fe粉、阴离子型聚丙烯酰胺和Zn3(PO4)2的质量比为40:300:35:90。
实施例7
与实施例1的方法基本相同，区别仅在于，所述Sm粉、Fe粉、阴离子型聚丙烯酰胺和Zn3(PO4)2的质量比为40:300:70:40。
实施例8
与实施例1的方法基本相同，区别仅在于，高能球磨和干燥之间不进行二次球磨。
对比例1
与实施例1的方法基本相同，区别仅在于，不加入阴离子型聚丙烯酰胺和Zn3(PO4)2。
二次球磨后分离得到的浆料进行60℃、1h的干燥，取出后出现火星随后剧烈燃烧。
对比例2
与实施例1的方法基本相同，区别仅在于，不加入Zn3(PO4)2。
二次球磨后分离得到的浆料进行60℃、1h的干燥，取出后出现火星随后剧烈燃烧。
实施例1-8和对比例1-2提供的SmFeN粉末，使用激光粒度分布仪测出粉末D50，通过CONH气体分析得到粉末中N元素、O元素含量，使用SEM扫描电镜测试表面包覆磷化膜的厚度，通过荧光测试得到粉末中的金属元素含量以及P元素含量，使用NIM-2000测试仪得到磁性，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003381657190000121
Figure BDA0003381657190000131
表1中“—”表示扫描电镜未看到有磷化膜包覆。
综合表1中的数据我们可以看出：
(1)实施例1-3的方法得到的SmFeN粉末，氧含量≤1.96wt％，磷含量≥0.84wt％，氮含量≥3.09wt％，粉末D50在3.96-5.07μm之间，包覆平均厚度≥0.49μm，证明SmFeN粉末表面包覆有磷化物膜层，由此粉末氧化程度较低，制备过程中未发生燃爆现象，且SmFeN粉末渗氮效果较好；同时，SmFeN粉末的内禀矫顽力≥12.79KOe，与市售产品接近；由此表明，本发明保证了产品活性和磁性的同时，磷化膜的包覆有效提升了安全性；
(2)综合实施例1、实施例4-8可以看出，实施例4和实施例6中Sm粉、Fe粉、阴离子型聚丙烯酰胺和Zn3(PO4)2的质量比分别为40:300:35:15和40:300:35:90，即Zn3(PO4)2的添加量低于Sm粉和Fe粉质量之和的5wt％和高于Sm粉和Fe粉质量之和的25wt％；实施例5和实施例7中Sm粉、Fe粉、阴离子型聚丙烯酰胺和Zn3(PO4)2的质量比分别为40:300:10:40和40:300:70:40，即阴离子型聚丙烯酰胺的添加量低于Sm粉和Fe粉质量之和的5wt％和高于Sm粉和Fe粉质量之和的20wt％；实施例4和实施例5的氧含量分别高达2.68wt％和2.64wt％，磷含量分别仅为0.67wt％和0.63wt％，氮含量分别仅为2.89wt％和2.89wt％，包覆平均厚度分别仅为0.36μm和0.33μm；实施例6和实施例7的氧含量分别为高达2.71wt％和2.73wt％，磷含量分别为0.91wt％和0.9wt％，氮含量分别为3.06wt％和3.07wt％，包覆平均厚度分别为0.51μm和0.52μm；而实施例1氧含量为1.96wt％，磷含量为0.87wt％，氮含量为3.11wt％，包覆平均厚度为0.53μm；由此说明当阴离子型聚丙烯酰胺和Zn3(PO4)2的含量在本发明的优选范围内时，得到的SmFeN粉末具有适宜厚度的磷化层，进一步抑制了粉末氧化的发生；
(3)综合实施例1和实施例8，实施例8在高能球磨和干燥之间不进行二次球磨，对比实施例1在高能球磨和干燥之间进行二次球磨，实施例8的粉末氧含量为1.99wt％，磷含量仅为0.45wt％，氮含量为3.11wt％，包覆平均厚度仅为0.24μm，而实施例1氧含量为1.96wt％，磷含量为0.87wt％，氮含量为3.11wt％，包覆平均厚度为0.53μm；说明本发明优选在高能球磨和干燥之间进行二次球磨的步骤，得到的磷化膜包覆更厚，粉末发生的氧化现象更弱；
(4)综合实施例1和对比例1-2，对比例1不加入阴离子型聚丙烯酰胺和Zn3(PO4)2，对比例2不加入Zn3(PO4)2，相比实施例1，对比例1和对比例2的氧含量分别高达4.72wt％和3.68wt％，磷含量分别仅为0.0004wt％和0.0003wt％，氮含量分别仅为2.43wt％和2.79wt％，表面几乎没有磷化膜，无法测出包覆平均厚度，同时在干燥后取出粉末时出现火星随后剧烈燃烧；由此说明本发明添加阴离子型聚丙烯酰胺和Zn3(PO4)2的，得到的SmFeN粉末具有磷化层抑制粉末氧化的发生也保证了制备过程中的安全性。
综上所述，本发明提供的一种SmFeN粉末及其制备方法，通添加阴离子表面活性剂和磷化液，对SmFeN粉末包覆磷化膜，安全性高，生产过程中不会发生燃烧现象，且产品的磁性与其他产品持平，适合工业生产使用。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种SmFeN粉末，其特征在于，所述SmFeN粉末的表面包覆有磷化膜。
2.根据权利要求1所述的SmFeN粉末，其特征在于，所述SmFeN粉末的化学成分按质量百分比计包括Sm：20.3-20.5wt％、N：6.42-7.40wt％、P：0.3-0.8wt％、O：1.2-4.5wt％，其余组分为Fe以及不可避免的杂质；
优选地，所述SmFeN粉末的粒径为3-6μm，优选为4-5μm；
优选地，所述磷化膜的厚度为0.1-0.8μm，优选为0.3-0.5μm。
3.一种如权利要求1或2所述的SmFeN粉末的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
混合Sm粉、Fe粉、阴离子表面活性剂、磷化液和含氨液体进行高能球磨，对所述高能球磨后分离得到的浆料进行干燥，得到所述SmFeN粉末。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Sm粉的纯度为99.4-99.6％；
优选地，所述Fe粉的纯度为99.85-99.95％；
优选地，所述Sm粉与Fe粉的质量比为(10-100):(20-800)，优选为(20-50):(100-500)。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂包括阴离子型聚丙烯酰胺、烷基苯磺酸钠或伯烷基硫酸盐中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述阴离子表面活性剂的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-20wt％；
优选地，所述磷化液的溶质包括金属磷酸盐，优选为Zn3(PO4)2、Zn(H2PO4)2或KH2PO4中的任意一种或两种以上的组合；
优选地，所述磷化液的浓度为1-10wt％；
优选地，所述磷化液的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-25wt％。
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述含氨液体盛装在球磨容器中；
优选地，所述混合Sm粉、Fe粉、阴离子表面活性剂、磷化液和含氨液体后，含氨液体的液面高于球磨钢球在球磨容器中的高度；
优选地，所述含氨液体包括氨水和/或液氨；
优选地，所述含氨液体的液面比球磨钢球高3-4cm；
优选地，所述氨水的浓度为25-28％；
优选地，所述液氨的压力为0.616-0.895MPa。
7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述高能球磨的过程包括：每段高能球磨后停止球磨并冷却，随后再次重复高能球磨；
优选地，所述高能球磨的频率为80-150Hz；
优选地，所述高能球磨的总时间为2-10h；
优选地，所述高能球磨中单段球磨的时间为7-15min；
优选地，所述高能球磨中冷却的时间为7-15min。
8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述高能球磨和干燥之间还进行二次球磨；
优选地，所述二次球磨的频率为2-10Hz；
优选地，所述二次球磨的时间为5-60min。
9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的方式包括真空干燥；
优选地，所述干燥的温度为10-100℃，优选为30-60℃；
优选地，所述干燥的时间为0.8-1.2h；
优选地，所述干燥的压力为0.1-1Pa。
10.根据权利要求3-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
纯度为99.5％的Sm粉、纯度为99.9％的Fe粉、阴离子表面活性剂和磷化液加入盛装有含氨液体的球磨容器中进行80-150Hz、总时间为2-10h的高能球磨，每段高能球磨7-15min后停止球磨并冷却7-15min，随后进行2-10Hz，5-60min的二次球磨，所述二次球磨后分离得到的浆料进行10-100℃、0.8-1.2h的干燥，得到所述SmFeN粉末；
其中，所述Sm粉与Fe粉的质量比为(10-100):(20-800)，所述阴离子表面活性剂的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-20wt％，所述磷化液的质量分数为所述Sm粉和Fe粉的总质量的5-25wt％。
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Denomination of invention: A SmFeN powder and its preparation method

Granted publication date: 20220830

Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd.

Pledgor: HENGDIAN GROUP DMEGC MAGNETICS Co.,Ltd.

Registration number: Y2024330000729