一种高矫顽力复合磁体的制备方法

1.本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种高矫顽力复合磁体的制备方法。


背景技术：

2.近年来，随着世界稀土资源的日益减少、价格快速增长，使得无稀土永磁材料的研究已成为热点。mnbi永磁体具有价格低廉、不易腐蚀、力学性能好等优点，特别是它在一定温度范围内矫顽力呈正的温度系数，可以弥补ndfeb永磁体的不足之处。但是，由于mnbi低温相是由包晶反应形成，极难制备单相合金，从而导致其磁性能偏低，极大地限制该类材料的应用。因此，如何获得高性能纯单相锰铋合金，同时提升锰铋合金的磁性能，成为锰铋永磁材料拓宽应用范围的关键问题。
3.为此，本发明采用磁控溅射沉积bi层、mn层及feco层，制得(bi/mn/feco)
×
n（n=1~5）多层夹心结构薄膜，之后对多层薄膜进行原位下的磁场热处理，实现ltp mnbi相和软磁feco相的形成及两相之间的有效复合，最终获得高矫顽力复合磁体。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种高矫顽力复合磁体的制备方法。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高矫顽力复合磁体的制备方法，其特征在于利用磁控溅射工艺在si片基底上将纯bi靶材、纯mn靶材和fe
50
co
50
靶材按顺序依次溅射在si片上，制得(bi/mn/feco)
×
n（n=1~5）多层夹心结构薄膜，之后对多层薄膜进行原位下的磁场热处理，实现ltp mnbi相和软磁feco相的形成及两相之间的有效复合，最终获得高矫顽力复合磁体。
6.进一步的，溅射过程中真空室真空度为4
×
10-4
pa~4
×
10-3
pa，磁控溅射电流为15~35 a，靶材的沉积速率为0.015 nm/s ~0.099 nm/s。
7.进一步的，bi层的沉积厚度为4 nm ~8 nm，mn层的沉积厚度为2 nm ~6 nm，feco层的沉积厚度为10 nm ~16 nm。
8.进一步的，磁场强度为0.5 t~1 t，退火温度500 ℃~850 ℃，退火时间15 min~60 min。
9.与现有的技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：本发明通过磁控溅射工艺在si片基底上将纯bi靶材、纯mn靶材和fe
50
co
50
靶材按顺序依次溅射在si片上，制得(bi/mn/feco)
×
n（n=1~5）多层夹心结构薄膜，之后对多层薄膜进行原位下的磁场热处理，最终获得高矫顽力复合磁体；通过mnbi低温相和软磁feco相之间的交换耦合左右，实现磁性能的提升；本发明方法工艺简单，工艺成本低，耗能小。
具体实施方式
10.下面将结合实施例对本发明做进一步的详细说明，但本发明并不仅仅局限于以下
实施例。
11.实施例1利用磁控溅射工艺在si片基底上将纯bi靶材、纯mn靶材和fe
50
co
50
靶材按顺序依次溅射在si片上，溅射过程中真空室真空度为5
×
10-4 pa，磁控溅射电流为15 a，靶材的沉积速率为0.099 nm/s；制得(bi/mn/feco)
×
2双层夹心结构薄膜，其中bi层的沉积厚度为4 nm，mn层的沉积厚度为2 nm，feco层的沉积厚度为10 nm；之后对多层薄膜进行原位下的磁场热处理，磁场强度为0.5 t，退火温度550 ℃，退火时间60 min，实现ltp mnbi相和软磁feco相的形成及两相之间的有效复合，最终获得高矫顽力复合磁体。
12.采用本发明制备的高矫顽力复合磁体经磁性能测试，矫顽力为16.5 koe，磁能积为9.8 mgoe。
13.实施例2利用磁控溅射工艺在si片基底上将纯bi靶材、纯mn靶材和fe
50
co
50
靶材按顺序依次溅射在si片上，溅射过程中真空室真空度为5
×
10-4 pa，磁控溅射电流为25 a，靶材的沉积速率为0.055 nm/s；制得(bi/mn/feco)
×
3三层夹心结构薄膜，其中bi层的沉积厚度为6 nm，mn层的沉积厚度为4 nm，feco层的沉积厚度为12 nm；之后对多层薄膜进行原位下的磁场热处理，磁场强度为0.8 t，退火温度650 ℃，退火时间35 min，实现ltp mnbi相和软磁feco相的形成及两相之间的有效复合，最终获得高矫顽力复合磁体。
14.采用本发明制备的高矫顽力复合磁体经磁性能测试，矫顽力为17.5 koe，磁能积为10.7 mgoe。
15.实施例3利用磁控溅射工艺在si片基底上将纯bi靶材、纯mn靶材和fe
50
co
50
靶材按顺序依次溅射在si片上，溅射过程中真空室真空度为5
×
10-4 pa，磁控溅射电流为35 a，靶材的沉积速率为0.021 nm/s；制得(bi/mn/feco)
×
5五层夹心结构薄膜，其中bi层的沉积厚度为8 nm，mn层的沉积厚度为6 nm，feco层的沉积厚度为16 nm；之后对多层薄膜进行原位下的磁场热处理，磁场强度为1 t，退火温度750 ℃，退火时间15 min，实现ltp mnbi相和软磁feco相的形成及两相之间的有效复合，最终获得高矫顽力复合磁体。
16.采用本发明制备的高矫顽力复合磁体经磁性能测试，矫顽力为18.5 koe，磁能积为11.9 mgoe。


技术特征：
1.一种高矫顽力复合磁体的制备方法，其特征在于利用磁控溅射工艺在si片基底上将纯bi靶材、纯mn靶材和fe
50
co
50
靶材按顺序依次溅射在si片上，制得(bi/mn/feco)
×
n（n=1~5）多层夹心结构薄膜，之后对多层薄膜进行原位下的磁场热处理，实现ltp mnbi相和软磁feco相的形成及两相之间的有效复合，最终获得高矫顽力复合磁体。2.根据权利要求1所述的一种高矫顽力复合磁体的制备方法，其特征在于磁控溅射沉积的工艺条件为：溅射过程中真空室真空度为4
×
10-4 pa~4
×
10-3 pa，磁控溅射电流为15~35 a，靶材的沉积速率为0.015 nm/s ~0.099 nm/s。3.根据权利要求1所述的一种高矫顽力复合磁体的制备方法，其特征在于，bi层的沉积厚度为4 nm ~8 nm，mn层的沉积厚度为2 nm ~6 nm，feco层的沉积厚度为10 nm ~16 nm。4.根据权利要求1所述的一种高矫顽力复合磁体的制备方法，其特征在于所述的原位下磁场热处理的工艺条件为：磁场强度为0.5 t~1 t，退火温度500 ℃~850 ℃，退火时间15 min~60 min。

技术总结
本发明公开了一种高矫顽力复合磁体的制备方法，属于磁性材料技术领域。该制备方法包括：本发明采用磁控溅射沉积Bi层、Mn层及FeCo层，制得(Bi/Mn/FeCo)


技术研发人员：泮敏翔 吴琼 杨杭福 俞能君 葛洪良
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2022.03.10
技术公布日：2022/5/17