超细钡铁氧体粉末的制备方法

摘要

一种超细钡铁氧体粉末的制备方法,包括如下步骤:(a).将钡、铁的盐溶液定量混合均匀,滴入氢氧化钠溶液,其终点pH值控制在11.0—12.0,继续搅拌老化,得到钡－铁水凝胶;(b).将钡－铁水凝胶过滤,洗涤;(c).然后用低碳有机醇对滤饼进行醇水交换,得到醇凝胶;(d).将醇凝胶置于高压釜内,加入低碳有机醇作为抽提剂,用氮气吹扫,密封加热,在高于有机醇临界温度10—50℃和临界压力10—30atm的范围内进行溶剂脱除,最后得到气凝胶。(e).将气凝胶粉末在700—800℃的范围内,空气中烧结3—4小时,淬火,得到褐色的钡铁氧体超细粉末。本发明具有易操作,流程简单,节省能源等特点。

说明书

本发明属于磁性材料的制备，主要涉及一种超细钡铁氧体粉末的制备方法。

钡铁氧体不仅是一种广泛应用在日常生产和生活领域的永磁材料，而且还是一种具有潜在应用价值的垂直磁记录介质。过去，人们主要采用的是陶瓷烧结工艺来得到钡铁氧体。这种方法首先要将固体原料氧化铁和碳酸钡混合，而后经过研磨，预烧，成型，最后烧结等。但因为采用这种方法得到的钡铁氧体粉末具有粒子大，粒度分布不均匀，粒子的最终性质受到很大程度的破坏，烧结温度高等缺点而逐渐不能适应科技发展的需要。随着近年来纳米技术在材料领域的渗透，研究者们开始着眼于纳米材料的开发和应用，而纳米磁性材料的研究也得到了相应的发展。到目前为止，关于超细钡铁氧体粉末的制备人们已经开发出了多种化学方法，如共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等等。上述方法一般要经过以下几个步骤：配料-沉淀(成胶)-洗涤-干燥-烧结等。在上述步骤中，干燥和烧结两步比较关键，它们决定对所得粒子性能影响的程度。在以上方法中共同存在的一大缺点是，在干燥和烧结两步中不可避免地要发生粒子间的聚集和烧结，这就导致了所得粒子原有部分性能的失去。另外，在工业上已经得到规模化生产的方法还有玻璃晶化法和喷雾热解法等，但它们的缺点是所得粒子的矫顽力与理论值偏差较大。

为了克服上述缺点，人们开发了超临界流体干燥法，如中国专利“一种γ-Fe₂O₃磁粉的制备方法”(CN1108424A)和“超细二氧化锡粉体及其制备方法和用途”(CN1121047A)，该方法不足是主要用来制备单一的氧化物。

本发明的目的是提供一种用超临界流体干燥法制备钡铁氧体复合氧化物超细粉末的方法。

本发明钡铁氧体复合氧化物超细粒子的制备方法包括如下步骤：

(a)将钡、铁的盐溶液按(Ba/Fe摩尔比为1∶10-1∶12)混合均匀，滴入氢氧化钠溶液，其终点pH值控制在11.0-12.0，继续搅拌、老化，得到钡-铁水凝胶；

(b)将钡-铁水凝胶过滤，洗涤；

(c)然后用低碳有机醇对滤饼进行醇水交换，得到醇凝胶；

(d)将酸凝胶置于高压釜内，加入低碳有机醇作为抽提剂，用氮气吹扫，密封加热，在高于有机醇临界温度10-50℃和临界压力10-30atm的范围内进行溶剂脱除，最后得到气凝胶粉末。

(e)将气凝胶粉末在700-800℃的范围内，空气中烧结3-8小时，淬火，得到褐色的钡铁氧体超细粉末。

如上所述的低碳醇最好是甲醇、乙醇、丙醇。

如上所述的钡盐最好是硝酸钡、氯化钡。

如上所述的铁盐最好是硝酸铁、氯化铁。

如上所述的烧结时间最好是3-4小时。

本发明的制备过程，关键是利用了超临界状态下脱除溶剂，能避免粒子间的表面张力所带来的粒子聚集的特点，具有如下优点：

(1)粒径小，粒度分布均匀

(2)粒子活性高

(3)粒子的磁性能更接近于理论值

(4)易操作，流程简单，节省能源。

本发明的最佳实施例如下：

实施例1

按Ba/Fe摩尔比为1∶12.0，将48.5g Fe(NO₃)₃9H₂O溶于120ml的去离子水中，将2.61g Ba(NO₃)₂溶于80ml去离子水中，混合均匀后，滴加NaOH溶液，滴速为2-3ml/min。控制体系的pH值为12.0。继续搅拌半小时，老化2小时后，用去离子水洗涤，过滤，再用400ml无水乙醇分4次进行醇水交换。得到醇凝胶。将醇凝胶移入0.5立升的高压釜中，加入320ml无水乙醇。上好釜盖后用氮气吹扫10min，密闭，加热。当釜内温度和压力达到临界点(243℃，6.3MPa)后，继续加热至温度和压力分别为260℃，8.0MPa，恒定30min，在260℃的温度下缓慢地释放出釜内的乙醇，至常压。最后用氮气吹扫，自然冷却至室温，开釜取出即得气凝胶。将气凝胶粉末在750℃温度下焙烧3.5小时，得褐色的钡铁氧体超细粉末，其磁性能如下：内禀矫顽力为62000Oe，比饱和磁化强度为51emu/g，矩形比为0.60。

实施例2

步骤同实施例1，将气凝胶粉末在800℃温度下焙烧200min，在空气中淬火后得到的钡铁氧体粉末的磁性能如下：内禀矫顽力为6014.5Oe，比饱和磁化强度为51.62emu/g，矩形比为0.58。

实施例3

步骤同实施例1，改变体系pH值为11.0，所得粉末的磁性能如下：内禀矫顽力为6026.5Oe，比饱和磁化强度为50.49emu/g，矩形比为0.59。

实施例4

步骤同实施例1，改变超临界流体干燥时的温度为300℃，所得粉末的磁性能为：内禀矫顽力为5995.5Oe，比饱和磁化强度为59.37emu/g，矩形比为0.55。

实施例5

步骤同实施例1，改变配料的铁钡比Ba/Fe＝1∶11，所得粉末的磁性能为：内禀矫顽力为5525.2Oe，比饱和磁化强度为58.36emu/g，矩形比为0.52。

实施例6

步骤同实施例1，改变配料的铁钡比Ba/Fe＝1∶10.5，所得粉末的磁性能为：内禀矫顽力为5301.0Oe，比饱和磁化强度为53.98emu/g，矩形比为0.52。