CN115537711A - 一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，所述方法包括以下步骤：首先，混合活性金属盐和引发剂制备活性组分溶液；然后，混合活性组分溶液和碳载体制备渗氮催化剂；之后，混合渗氮催化剂和钐铁合金并在含氮气氛中加热得到固体混合物；最后，将固体混合物分离，得到钐铁氮永磁材料。本发明提供的方法能够大大提高渗氮速率，进而提升钐铁氮永磁材料的最大磁能积，并且操作简单，可以工业化应用。
Description
技术领域
本发明涉及永磁材料制备技术领域，具体涉及一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法。
背景技术
近年来，由于稀土钕铁硼(化学式一般表示为Nd2Fe14B)永磁材料在空调压缩机、新能源汽车以及风能发电等领域的大量使用，稀土Nd、Pr的价格快速上涨，如何利用价格便宜的Sm、Ce等相对过剩的稀土资源，已成为磁性材料领域关注的热点。
钐铁氮永磁材料(化学式一般表示为Sm2Fe17Nx)的饱和磁化强度为1.54T，与Nd2Fe14B化合物的1.6T相当，并且Sm2Fe17Nx化合物的居里温度为470℃，各向异性场为14T，均高于Nd2Fe14B化合物。因此，Sm2Fe17Nx化合物作为新一代稀土永磁材料具有广阔前景。目前，制备Sm2Fe17Nx化合物的工艺主要包括三大部分：(1)制备Sm2Fe17合金粉；(2)Sm2Fe17合金粉渗氮；(3)永磁合金的最终处理。其中，渗氮是其中至关重要的一步，直接决定了Sm2Fe17Nx的磁性能。在渗氮过程中氮化反应的动力学较差，含氮气体在高温高压下与磁粉反应的速度十分缓慢，而且Sm2Fe17Nx化合物会在600℃高温发生分解，这导致无法单一依靠升高温度提升氮气活性促进反应发生，进而导致在含有氮源介质中依靠氮扩散的氮化效率较低，氮化效果较差，Sm2Fe17Nx化合物的磁性能不能达到相应水平。
CN113871124A公开了一种高渗氮效率制备高性能钐铁氮永磁材料的方法，该方法通过将钐铁合金粉末进行分级筛选，使用真空泵将塔式真空氮化炉抽至低真空1×10-3Pa，从塔式真空氮化炉底部持续充入高速高纯氮气气流进行氮化处理，用氮气流冲刷SmFe合金粉末，提高渗氮效率。但是该方法需要充入高速高纯氮气气流，不仅能耗较高，而且对渗氮速率的提升十分有限。
CN1283142A公开了一种Sm-Fe-N系列合金粉末及其制造方法，该方法将合金粉末和颗粒状钙混合，先通入1000℃的氢气进行还原扩散反应，然后抽出氢气并引入氮气，在高于大气压力下加热5h，进行氮化反应。该方法提供的氮化过程在高压下进行，不仅反应条件苛刻，而且渗氮时间长，渗氮的速度以及反应的效率较低。
因此，提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法具有重要意义。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，与现有技术相比，本发明提供的方法能够大大提高渗氮速率，进而提升钐铁氮永磁材料的最大磁能积，并且操作简单，可以工业化应用。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)混合活性金属盐和引发剂，得到活性组分溶液；
(2)混合步骤(1)得到的所述活性组分溶液和碳载体，然后依次进行静置、固化和焙烧，得到渗氮催化剂；
(3)混合步骤(2)得到的所述渗氮催化剂和钐铁合金，然后在含氮气氛中依次进行加热和冷却，得到固体混合物；
(4)将步骤(3)得到的所述固体混合物浸入溶剂，去除上层的固体漂浮物，然后固液分离，得到下层的固体沉淀物，之后烘干，得到钐铁氮永磁材料。
本发明提供的方法首先通过活性金属盐和引发剂制备活性组分溶液，然后通过活性组分溶液和碳载体制备渗氮催化剂，其中的活性金属元素可以降低离子键断裂所需的活化能，达到降低渗氮反应的活化能，达到提升渗氮速率的目的，其中的引发剂可以加快金属盐在碳载体上的附着，使碳载体上沉积溶液中的金属盐。进一步，采用上述渗氮催化剂和钐铁合金进行反应，可以降低渗氮反应的温度，提高反应速率，还可以避免钐铁氮永磁材料分解。最后，通过将固体混合物浸入溶剂中，渗氮催化剂悬浮于溶剂上层，而下层的固体沉淀物即为钐铁氮永磁材料，通过进行固液分离和烘干即可完全分离。由此可见，本发明提供的方法不仅可以降低渗氮反应的温度，使反应条件更加温和，而且可以提高渗氮速度，进而提升永磁材料的磁性能，还具有分离简单，可操作性强，可以工业化推广等优点。
优选地，步骤(1)所述活性金属盐所含的活性金属元素包括镍、钴、铜或锌中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括镍和钴的组合，钴和铜的组合或铜和锌的组合，优选为镍和锌的组合。
本发明优选控制活性金属盐所含的活性金属元素为镍和锌，可以进一步提升渗氮催化剂的催化效果，从而进一步提升渗氮速率。
优选地，所述活性金属盐包括硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜或硝酸锌中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括硝酸镍和硝酸钴的组合，硝酸钴和硝酸铜的组合，硝酸铜和硝酸锌的组合，优选为硝酸镍和硝酸锌的组合。
优选地，所述活性金属盐中镍和锌的摩尔比为(2-10):1，例如可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明优选控制活性金属盐中镍和锌的摩尔比在特定范围，可以进一步提升催化作用，从而促进渗氮反应。
优选地，所述引发剂包括酸液。
优选地，所述酸液包括硫酸、硝酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括硫酸和硝酸的组合，硝酸和盐酸的组合或硫酸和盐酸的组合，优选为硫酸。
优选地，所述酸液的摩尔浓度为2-4％，例如可以是2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％或4％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述引发剂的添加量占活性组分溶液的体积百分含量为0.1-1.5％，例如可以是0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％或1.5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述碳载体包括介孔碳、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括介孔碳和石墨烯的组合，石墨烯和碳纳米管的组合或介孔碳和碳纳米管的组合，优选为介孔碳。
本发明对所述介孔碳、石墨烯或碳纳米管没有特殊限定，可以是任何本领域内常用的介孔碳、石墨烯或碳纳米管。
优选地，步骤(2)所述活性组分溶液中活性金属元素的质量占碳载体质量的1-7％，例如可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％或7％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述静置的时间为12-48h，例如可以是12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h、26h、28h、30h、34h、36h、38h、40h、42h、46h或48h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述固化的温度为200-500℃，例如可以是200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃、480℃或500℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述固化的时间为3-4h，例如可以是3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h或4h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述焙烧的温度为600-850℃，例如可以是600℃、620℃、640℃、680℃、700℃、720℃、740℃、760℃、780℃、800℃、820℃、840℃或850℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述焙烧的时间为1.5-3h，例如可以是1.5h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述渗氮催化剂和钐铁合金的质量比为(1-6):500，例如可以是1:500、1.5:500、2:500、2.5:500、3:500、3.5:500、4:500、4.5:500、5:500、5.5:500或6:500，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为(2.5-6):500。
本发明优选控制渗氮催化剂和钐铁合金的质量比，可以进一步促进渗氮反应，从而提升产品的磁性能。
优选地，所述钐铁合金的粒径为1-3mm，例如可以是1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.5mm、2.8mm或3mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述含氮气氛包括氨气气氛。
优选地，步骤(3)所述加热的温度为480-550℃，例如可以是480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃或550℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明优选控制加热的温度，可以进一步促进渗氮反应进行，从而提升产品的磁性能。
优选地，所述加热的时间为3-10h，例如可以是3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明优选控制加热的时间，可以进一步促进渗氮反应进行，从而提升产品的磁性能。
优选地，步骤(4)所述溶剂包括无水乙醇。
优选地，所述浸入的时间为1-3h，例如可以是1h、1.2h、1.5h、1.8h、2h、2.2h、2.5h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述烘干的温度为90-200℃，例如可以是90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述烘干的时间为1-3h，例如可以是1h、1.2h、1.5h、1.8h、2h、2.2h、2.5h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明的优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)混合活性金属盐和引发剂，得到活性组分溶液，所述引发剂的添加量占活性组分溶液的体积百分含量为0.1-1.5％；
所述活性金属盐所含的活性金属元素包括镍、钴、铜或锌中的任意一种或至少两种的组合，所述活性金属盐包括硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜或硝酸锌中的任意一种或至少两种的组合，所述引发剂包括酸液，所述酸液包括硫酸、硝酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合，所述酸液的摩尔浓度为2-4％；
(2)混合步骤(1)得到的所述活性组分溶液和碳载体，所述活性组分溶液中活性金属元素的质量占碳载体质量的1-7％，然后静置12-48h，之后在200-500℃下固化3-4h，再在600-850℃下焙烧1.5-3h，得到渗氮催化剂；
所述碳载体包括介孔碳、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合；
(3)按质量比为(1-6):500，混合步骤(2)得到的所述渗氮催化剂和钐铁合金，所述钐铁合金的粒径为1-3mm，然后在氨气气氛中，在480-550℃下加热3-10h，冷却，得到固体混合物；
(4)将步骤(3)得到的所述固体混合物浸入无水乙醇，所述浸入的时间为1-3h，去除上层的固体漂浮物，然后固液分离，得到下层的固体沉淀物，之后在90-200℃下烘干1-3h，得到钐铁氮永磁材料。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的方法不仅可以降低渗氮反应的温度，使反应条件更加温和，而且可以提高渗氮速度，进而提升永磁材料的磁性能，最大磁能积可以达到2.61MGOe以上，还具有分离简单，可操作性强，可以工业化推广等优点。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。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。
实施例1
本实施例提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)混合硝酸镍、硝酸锌和硫酸，得到活性组分溶液，所述硫酸的添加量占活性组分溶液的体积百分含量为0.8％；
所述活性金属盐中镍和锌的摩尔比为6:1，所述硫酸的摩尔浓度为3％；
(2)混合步骤(1)得到的所述活性组分溶液和介孔碳(总孔容体积为0.9cm3/g，平均孔径为5nm)，所述活性组分溶液中活性金属元素的质量占介孔碳质量的4％，然后静置24h，之后在350℃下固化3h，再在720℃下焙烧2h，得到渗氮催化剂；
(3)取钐铁合金(Sm2Fe17)50kg，按质量比为3.5:500，混合步骤(2)得到的所述渗氮催化剂和钐铁合金，所述钐铁合金的粒径为2mm，然后在氨气气氛中，在500℃下加热6h，冷却，得到固体混合物；
(4)将步骤(3)得到的所述固体混合物浸入无水乙醇，所述浸入的时间为2h，去除上层的固体漂浮物，然后过滤，得到下层的固体沉淀物，之后在120℃下烘干2h，得到钐铁氮永磁材料。
实施例2
本实施例提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)混合硝酸镍和硫酸，得到活性组分溶液，所述硫酸的添加量占活性组分溶液的体积百分含量为1.5％；
所述硫酸的摩尔浓度为2％；
(2)混合步骤(1)得到的所述活性组分溶液和介孔碳(总孔容体积为0.9cm3/g，平均孔径为5nm)，所述活性组分溶液中活性金属元素的质量占介孔碳质量的7％，然后静置12h，之后在500℃下固化3.5h，再在600℃下焙烧1.5h，得到渗氮催化剂；
(3)取钐铁合金(Sm2Fe17)50kg，按质量比为2.5:500，混合步骤(2)得到的所述渗氮催化剂和钐铁合金，所述钐铁合金的粒径为3mm，然后在氨气气氛中，在480℃下加热10h，冷却，得到固体混合物；
(4)将步骤(3)得到的所述固体混合物浸入无水乙醇，所述浸入的时间为3h，去除上层的固体漂浮物，然后过滤，得到下层的固体沉淀物，之后在90℃下烘干3h，得到钐铁氮永磁材料。
实施例3
本实施例提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)混合硝酸铜和硝酸，得到活性组分溶液，所述硝酸的添加量占活性组分溶液的体积百分含量为0.1％；
所述硝酸的摩尔浓度为4％；
(2)混合步骤(1)得到的所述活性组分溶液和石墨烯，所述活性组分溶液中活性金属元素的质量占石墨烯质量的1％，然后静置48h，之后在200℃下固化4h，再在850℃下焙烧3h，得到渗氮催化剂；
(3)取钐铁合金(Sm2Fe17)50kg，按质量比为6:500，混合步骤(2)得到的所述渗氮催化剂和钐铁合金，所述钐铁合金的粒径为1mm，然后在氨气气氛中，在550℃下加热3h，冷却，得到固体混合物；
(4)将步骤(3)得到的所述固体混合物浸入无水乙醇，所述浸入的时间为1h，去除上层的固体漂浮物，然后过滤，得到下层的固体沉淀物，之后在200℃下烘干1h，得到钐铁氮永磁材料。
实施例4
本实施例提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，与实施例1相比的区别仅在于所述活性金属盐中镍和锌的摩尔比为2:1。
实施例5
本实施例提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，与实施例1相比的区别仅在于所述活性金属盐中镍和锌的摩尔比为10:1。
实施例6
本实施例提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，与实施例1相比的区别仅在于所述活性金属盐中镍和锌的摩尔比为1:1。
实施例7
本实施例提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，与实施例1相比的区别仅在于所述活性金属盐中镍和锌的摩尔比为15:1。
实施例8
本实施例提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，与实施例1相比的区别仅在于步骤(3)所述渗氮催化剂和钐铁合金的质量比为1:500。
实施例9
本实施例提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，与实施例1相比的区别仅在于步骤(3)所述加热的温度为460℃。
实施例10
本实施例提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，与实施例1相比的区别仅在于步骤(3)所述加热的时间为2h。
对比例1
本对比例提供一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，与实施例1相比的区别仅在于不制备渗氮催化剂进行渗氮，所述方法包括以下步骤：
取钐铁合金(Sm2Fe17)50kg，粒径为2mm，在氨气气氛中，在500℃下加热6h，冷却，得到钐铁氮永磁材料。
对实施例1-10和对比例1中所制备的钐铁氮永磁材料在氨气气氛下破碎成平均粒径为2.5μm的钐铁氮粉末，然后取钐铁氮粉末和钐铁氮粉末重量百分含量8％的聚苯硫醚树脂进行混合，用双螺杆挤出机混炼造粒，得到颗粒料。将上述颗粒料在注塑机中注塑成型，得到待测样品。
采用NIM-2000永磁材料精密测量仪，对待测样品的最大磁能积BHmax进行测试，结果如表1所示。
表1
| BH<sub>max</sub>/MGOe | |
| 实施例1 | 6.73 |
| 实施例2 | 6.38 |
| 实施例3 | 5.79 |
| 实施例4 | 5.33 |
| 实施例5 | 5.61 |
| 实施例6 | 4.52 |
| 实施例7 | 3.97 |
| 实施例8 | 2.61 |
| 实施例9 | 3.11 |
| 实施例10 | 2.85 |
| 对比例1 | 1.32 |
从表1可以看出以下几点：
(1)从实施例1-10的数据可以看出，实施例1-10中待测样品的最大磁能积可以达到2.61MGOe以上，说明本发明提供的方法可以促进渗氮作用，进而提升永磁材料的磁性能。
(2)综合比较实施例1和实施例6-7的数据可以看出，实施例1中镍和锌的摩尔比为6:1，相较于实施例6-7的摩尔比分别为1:1和15:1而言，实施例1中的最大磁能积明显高于实施例6-7，由此表明，本发明优选控制活性金属盐中镍和锌的摩尔比，可以进一步提升永磁材料的磁性能。
(3)综合比较实施例1和实施例8的数据可以看出，实施例1中渗氮催化剂和钐铁合金的质量比为3.5:500，相较于实施例8中为1:500而言，实施例1中的最大磁能积明显高于实施例8，由此表明，本发明优选控制渗氮催化剂和钐铁合金的质量比，可以进一步提升永磁材料的磁性能。
(4)综合比较实施例1和实施例9的数据可以看出，实施例1中加热的温度为500℃，相较于实施例9中为460℃而言，实施例1中的最大磁能积明显高于实施例9，由此表明，本发明优选控制加热的温度，可以进一步提升永磁材料的磁性能。
(5)综合比较实施例1和实施例10的数据可以看出，实施例1中加热的时间为6h，相较于实施例10中为2h而言，实施例1中的最大磁能积明显高于实施例10，由此表明，本发明优选控制加热的时间，可以进一步提升永磁材料的磁性能。
(6)综合比较实施例1和对比例1的数据可以看出，对比例1与实施例1相比的区别仅在于不制备渗氮催化剂进行渗氮，实施例1中的最大磁能积明显高于对比例1，由此表明，本发明提供的方法可以显著提升永磁材料的磁性能。
综上所述，本发明提供的方法不仅可以降低渗氮反应的温度，使反应条件更加温和，而且可以提高渗氮速度，进而提升永磁材料的磁性能。
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)
1.一种提高钐铁氮永磁材料渗氮速度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)混合活性金属盐和引发剂，得到活性组分溶液；
(2)混合步骤(1)得到的所述活性组分溶液和碳载体，然后依次进行静置、固化和焙烧，得到渗氮催化剂；
(3)混合步骤(2)得到的所述渗氮催化剂和钐铁合金，然后在含氮气氛中依次进行加热和冷却，得到固体混合物；
(4)将步骤(3)得到的所述固体混合物浸入溶剂，去除上层的固体漂浮物，然后固液分离，得到下层的固体沉淀物，之后烘干，得到钐铁氮永磁材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述活性金属盐所含的活性金属元素包括镍、钴、铜或锌中的任意一种或至少两种的组合，优选为镍和锌；
优选地，所述活性金属盐包括硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜或硝酸锌中的任意一种或至少两种的组合，优选为硝酸镍和硝酸锌的组合；
优选地，所述活性金属盐中镍和锌的摩尔比为(2-10):1；
优选地，所述引发剂包括酸液；
优选地，所述酸液包括硫酸、硝酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合，优选为硫酸；
优选地，所述酸液的摩尔浓度为2-4％；
优选地，所述引发剂的添加量占活性组分溶液的体积百分含量为0.1-1.5％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述碳载体包括介孔碳、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合，优选为介孔碳。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述活性组分溶液中活性金属元素的质量占碳载体质量的1-7％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述静置的时间为12-48h；
优选地，所述固化的温度为200-500℃；
优选地，所述固化的时间为3-4h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述焙烧的温度为600-850℃；
优选地，所述焙烧的时间为1.5-3h。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述渗氮催化剂和钐铁合金的质量比为(1-6):500，优选为(2.5-6):500；
优选地，所述钐铁合金的粒径为1-3mm；
优选地，所述含氮气氛包括氨气气氛。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述加热的温度为480-550℃；
优选地，所述加热的时间为3-10h。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述溶剂包括无水乙醇；
优选地，所述浸入的时间为1-3h；
优选地，所述烘干的温度为90-200℃；
优选地，所述烘干的时间为1-3h。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)混合活性金属盐和引发剂，得到活性组分溶液，所述引发剂的添加量占活性组分溶液的体积百分含量为0.1-1.5％；
所述活性金属盐所含的活性金属元素包括镍、钴、铜或锌中的任意一种或至少两种的组合，所述活性金属盐包括硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜或硝酸锌中的任意一种或至少两种的组合，所述引发剂包括酸液，所述酸液包括硫酸、硝酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合，所述酸液的摩尔浓度为2-4％；
(2)混合步骤(1)得到的所述活性组分溶液和碳载体，所述活性组分溶液中活性金属元素的质量占碳载体质量的1-7％，然后静置12-48h，之后在200-500℃下固化3-4h，再在600-850℃下焙烧1.5-3h，得到渗氮催化剂；
所述碳载体包括介孔碳、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合；
(3)按质量比为(1-6):500，混合步骤(2)得到的所述渗氮催化剂和钐铁合金，所述钐铁合金的粒径为1-3mm，然后在氨气气氛中，在480-550℃下加热3-10h，冷却，得到固体混合物；
(4)将步骤(3)得到的所述固体混合物浸入无水乙醇，所述浸入的时间为1-3h，去除上层的固体漂浮物，然后固液分离，得到下层的固体沉淀物，之后在90-200℃下烘干1-3h，得到钐铁氮永磁材料。
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