一种高性能多层复合磁体的制备方法

1.本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种高性能多层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。同时，由于ce2fe
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b化合物的饱和磁化强度μ0*ms(1.17t)和各向异性场μ0*ha(2.60t)均小于nd2fe
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b化合物相应的內禀参数(μ0*ms=1.60t，μ0*ha=7.30t)，ce替代nd进入2:14:1主相中必然降低其饱和磁化强度和各向异性场。与此同时，ce基永磁材料中除了2:14:1主相和富稀土相外，还存在一定比例的cefe2相，cefe2相在室温下呈现顺磁性，这导致2:14:1硬磁性相的体积分数相对减小，限制了材料磁性能的优化提高。因此，如何最大限度的发挥出ce在永磁材料中的优势是当前急需解决的问题。
3.为此，本发明采用磁控溅射工艺将按原子百分比的mn
45
bi
55
合金靶材、fe
60
co
40
合金靶材和ce
16
fe
76
b8合金靶材按顺序依次溅射在尺寸为10 mm*10 mm的si片基底上，制得(mnbi/feco/cefeb)
×
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辅助激光加热热处理，实现ltp mnbi相、软磁feco相和ce2fe
14
b相的形成及软/硬之间的有效复合，最终获得高性能多层复合磁体。


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性能多层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：一种高性能多层复合磁体的制备方法，其特征在于利用磁控溅射工艺将按原子百分比的mn
45
bi
55
合金靶材、fe
60
co
40
合金靶材和ce
16
fe
76
b8合金靶材按顺序依次溅射在尺寸为10 mm*10 mm的si片基底上，制得(mnbi/feco/cefeb)
×
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辅助激光加热热处理，实现ltp mnbi相、软磁feco相和ce2fe
14
b相的形成及软/硬之间的有效复合，最终获得高性能多层复合磁体。
6.进一步的，所述的磁控溅射沉积的工艺条件为：溅射过程中真空室真空度为5
×
10-4 pa~9
×
10-4 pa，磁控溅射电流为10~30 a，靶材的沉积速率为0.01 nm/s ~0.10 nm/s。
7.进一步的，mnbi层的沉积厚度为5 nm ~50 nm，feco层的沉积厚度为1 nm ~10 nm，cefeb层的沉积厚度为5 nm ~50 nm。
8.进一步的，所述的原位下的磁场辅助激光加热热处理的工艺条件为：磁场强度为1 t~3 t，升温速率为100~200 ℃/s，退火温度为500~1000 ℃，退火时间为5~50 s。
9.与现有的技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：本发明采用磁控溅射工艺将按原子百分比的mn
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bi
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合金靶材、fe
60
co
40
合金靶材和ce
16
fe
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b8合金靶材按顺序依次溅
射在尺寸为10 mm*10 mm的si片基底上，制得(mnbi/feco/cefeb)
×
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辅助激光加热热处理，实现ltp mnbi相、软磁feco相和ce2fe
14
b相的形成及软/硬之间的有效复合，最终获得高性能多层复合磁体。
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利用磁控溅射工艺将按原子百分比的mn
45
bi
55
合金靶材、fe
60
co
40
合金靶材和ce
16
fe
76
b8合金靶材按顺序依次溅射在尺寸为10 mm*10 mm的si片基底上，溅射过程中真空室真空度为7
×
10-4 pa，磁控溅射电流为10 a，靶材的沉积速率为0.02 nm/s，制得(mnbi/feco/cefeb)
×
2多层夹心结构薄膜，其中mnbi层的沉积厚度为5 nm，feco层的沉积厚度为1 nm，cefeb层的沉积厚度为5 nm；之后对多层薄膜进行原位下的磁场辅助激光加热热处理，磁场强度为1，2，3 t，升温速率为100 ℃/s，退火温度为900 ℃，退火时间为10 s，实现ltp mnbi相、软磁feco相和ce2fe
14
b相的形成及软/硬之间的有效复合，最终获得高性能多层复合磁体。
12.采用本发明制备的高性能多层复合磁体经磁性能测试，矫顽力为19.2 koe，磁能积为12.0 mgoe。
13.实施例2利用磁控溅射工艺将按原子百分比的mn
45
bi
55
合金靶材、fe
60
co
40
合金靶材和ce
16
fe
76
b8合金靶材按顺序依次溅射在尺寸为10 mm*10 mm的si片基底上，溅射过程中真空室真空度为6
×
10-4 pa，磁控溅射电流为20 a，靶材的沉积速率为0.05 nm/s，制得(mnbi/feco/cefeb)
×
3多层夹心结构薄膜，其中mnbi层的沉积厚度为30 nm，feco层的沉积厚度为5 nm，cefeb层的沉积厚度为30 nm；之后对多层薄膜进行原位下的磁场辅助激光加热热处理，磁场强度为2 t，升温速率为150 ℃/s，退火温度为850 ℃，退火时间为25 s，实现ltp mnbi相、软磁feco相和ce2fe
14
b相的形成及软/硬之间的有效复合，最终获得高性能多层复合磁体。
14.采用本发明制备的高性能多层复合磁体经磁性能测试，矫顽力为20.3 koe，磁能积为13.7 mgoe。
15.实施例3利用磁控溅射工艺将按原子百分比的mn
45
bi
55
合金靶材、fe
60
co
40
合金靶材和ce
16
fe
76
b8合金靶材按顺序依次溅射在尺寸为10 mm*10 mm的si片基底上，溅射过程中真空室真空度为5
×
10-4 pa，磁控溅射电流为30 a，靶材的沉积速率为0.09 nm/s，制得(mnbi/feco/cefeb)
×
5多层夹心结构薄膜，其中mnbi层的沉积厚度为50 nm，feco层的沉积厚度为10 nm，cefeb层的沉积厚度为50 nm；之后对多层薄膜进行原位下的磁场辅助激光加热热处理，磁场强度为3 t，升温速率为200 ℃/s，退火温度为700 ℃，退火时间为40 s，实现ltp mnbi相、软磁feco相和ce2fe
14
b相的形成及软/硬之间的有效复合，最终获得高性能多层复合磁体。
16.采用本发明制备的高性能多层复合磁体经磁性能测试，矫顽力为21.5 koe，磁能
积为14.6 mgoe。