專利名稱：納米鍶鐵氧體磁粉的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及磁性材料的制造，特別涉及納米鍶鐵氧體磁粉(SrFe12O19)的制備方 法。
背景技術：
納米鍶鐵氧體磁粉(SrFe12O19)具有較高的矯頑力及飽和磁化強度，因其具有穩(wěn)定 的化學性能被廣泛用于永磁材料、微波吸收材料和高密度垂直磁記錄介質材料。溶膠_凝 膠法是制備納米磁性鍶鐵氧體的常用方法，其具有原料混合均勻、燒結溫度低、生成物組成 和離子代換容易控制、粒徑小、粒度分布窄以及磁性能優(yōu)良等特點。鍶鐵氧體在碳酸鍶工業(yè) 的用量排名第二，廣泛應用于電機、計算機、網絡信息、通訊、航空航天、汽車和家用電器等 行業(yè)。自20世紀80年代，鍶鐵氧體的研究已經成為國內外研究的熱點。目前鍶鐵氧體的 研究重點向著更新工藝、實現摻雜多元化、薄膜化和低維化方向發(fā)展，目的是提高鍶鐵氧體 綜合磁性能，從而獲得具有優(yōu)異內稟磁性的鐵氧體。通常高性能的永磁鐵氧體，必須滿足以 下兩個關鍵指標①具有高飽和磁化強度Ms②具有顯著的磁晶各向異性K。通常采用檸檬 酸溶膠-凝膠方法制備銀鐵氧體粉體，以聚乙烯醇作為分散劑，從而增強檸檬酸與金屬離 子的絡合能力。黃英等人在“用溶膠_凝膠法制備納米鍶鐵氧體磁粉” 一文中以硝酸鍶和 硝酸鐵無機鹽為前驅體配制非化學計量比溶膠，采用檸檬酸-凝膠法制備納米鍶鐵氧體， 其矯頑力出現最大值Hc = 454. 16kA/m,比飽和磁化強度為55. 91A. m2/kg。上述方法制備 出的產物磁性能較低。目前溶膠-凝膠法中，未見用酒石酸為主絡合劑制備納米鍶鐵氧體 磁粉的報道。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種納米鍶鐵氧體磁粉的制備方法，本方法采 用酒石酸為主絡合劑，聚乙二醇為助絡合劑，使前驅體定向生長，各向異性增加，從而使納 米鍶鐵氧體磁粉內稟矯頑力和飽和磁化強度得到顯著提高，該制備方法對爐膛無污染。為實現上述目的，本發(fā)明的技術方案為納米鍶鐵氧體磁粉的制備方法，包括以下步驟a配料按Sr與Fe摩爾比為1 12，稱取碳酸鍶和硝酸鐵晶體即Fe (NO3) 3 ·9Η20， 用硝酸和去離子水溶解，混合均勻后加入酒石酸和聚乙二醇，用氨水調節(jié)PH為7，制得混合 液；所用酒石酸的摩爾數相當于碳酸鍶和硝酸鐵晶體摩爾數之和的1倍；b干凝膠的制備將步驟a所得混合液加熱成溶膠，進一步加熱成凝膠，并經干燥 制得干凝膠；c納米鍶鐵氧體磁粉的制備將步驟b所得干凝膠在最高溫度為860°C 1100°C 條件下進行分段焙燒，生成納米鍶鐵氧體磁性粉末，其分子式為SrFe12O1915進一步，步驟a中所述聚乙二醇為聚乙二醇-2000，其在混合液中的濃度為1. 0 1.5g/100ml ；
進一步，步驟b將所述混合液在溫度為50°C條件下加熱成溶膠，在溫度為70 80°C條件下加熱成凝膠；進一步，步驟c將干凝膠在最高溫度為860°C條件下進行分段焙燒，具體為第一階 段為36 250°C，升溫速率5°C /min ；第二階段為250 500°C，升溫速率7°C /min ；第三階 段為500 860°C，升溫速率10°C /min,再于860°C恒溫2小時，得納米鍶鐵氧體磁粉，其分 子式為 SrFe12O19 ；進一步，步驟C將干凝膠在最高溫度為1100°c條件下進行分段焙燒，具體為第一 階段為23 320°C，升溫速率5°C /min ；第二階段為320 650°C，升溫速率7°C /min ；第三 階段為650 1100°C，升溫速率10°C /min，再于1100°C恒溫2小時，得納米鍶鐵氧體磁粉， 其分子式為SrFe12O1915本發(fā)明的有益效果在于本方法原料價格低，可嚴格控制化學計量比，工藝簡單， 反應周期短，產物粒徑小、分布均勻，對爐膛無污染，同時擴大了絡合劑的需求面積；本方法 制備的納米鍶鐵氧體磁粉內稟矯頑力和飽和磁化強度得到顯著提高，經測試，晶粒尺寸為 20 45nm，飽和磁化強度Ms為78. 4emu/g,內稟矯頑力為3163. 3G。


為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進 一步的詳細描述，其中圖1 (a)、(b)分別為干凝膠的紅外譜圖和最高溫度為860°C條件下分段焙燒后納 米鍶鐵氧體磁粉的紅外譜圖；圖2為最高溫度為860°C條件下分段焙燒后的納米鍶鐵氧體的磁粉X射線衍射 (XRD)譜圖；圖3為最高溫度為860°C條件下分段焙燒后的納米鍶鐵氧體磁粉的磁滯回線；圖4為最高溫度為1100°C條件下分段焙燒后的納米鍶鐵氧體磁粉的X射線衍射譜 圖；圖5為最高溫度為1100°c條件下分段焙燒后的納米鍶鐵氧體磁粉的磁滯回線。
具體實施例方式以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
實施例1納米鍶鐵氧體磁粉的制備 稱取20. 1420g硝酸鐵晶體即Fe (NO3) 3 ·9Η20，溶于50ml去離子水中，稱取0. 6169g 碳酸鍶(SrCO3)滴加少量硝酸溶液直至完全溶解，將碳酸鍶溶解液和硝酸鐵溶液混合攪拌 均勻。上述混合液中Sr與Fe摩爾比為1 12。將8. 1327g酒石酸溶于混合液中，待完全 溶解后再加0. 5601g聚乙二醇-2000攪拌溶解。然后用氨水調節(jié)溶液的pH值為7，得到紅 棕色的混合液。該紅棕色的混合液首先在50°C加熱攪拌形成溶膠，然后將溫度升至70 80°C使溶膠形成凝膠，再在80 90°C烘箱中干燥24h形成干凝膠。將干凝膠置入馬弗爐 中在最高溫度為860°C條件下分段焙燒第一階段36 250°C，升溫速率5°C /min ；第二階 段250 500°C，升溫速率7°C /min ；第三階段500 860°C，升溫速率10°C /min, 860°C 下恒溫2小時。得納米鍶鐵氧體磁粉。由圖Ι-a可見干凝膠中含有來自酒石酸和聚乙二醇的O-H吸收峰(3000 3500cm-1)和C = 0的吸收峰1638cm-1,1384cm-1為NOf的特征振 動吸收峰，1112cm—1為C-O-C的伸縮振動吸收峰。圖l_b可以看出，干凝膠在860°C焙燒后 1384 3500CHT1之間的有機物特征吸收峰數目明顯減少，且吸收峰強度明顯減小，說明有 機物基本分解完全。而在400 SOOcnT1處出現鍶鐵氧體的振動吸收帶，且峰形比較尖銳， 表明鍶鐵氧體形成。圖2中的XRD譜圖與SrFe12O19 WPDF標準卡片(卡片號79_1412)對 比顯示在最高溫度為860°C條件下分段焙燒后的樣品，出現大量的SrFe12O19相，且峰都比 較尖銳，結晶比較好，也沒有出現非磁性α -Fe2O3相，基本是單一的鍶鐵氧體SrFe12O19相。 所得納米鍶鐵氧體磁粉的晶粒尺寸為20 45nm ；飽和磁化強度Ms為61. 330emu/g ；內稟矯 頑力為4408. 2G(詳見圖3)。實施例2納米鍶鐵氧體磁粉的制備稱取20. 1965g硝酸鐵晶體即Fe (NO3) 3 ·9Η20溶于50ml去離子水中，稱取0. 6151g 碳酸鍶(SrCO3)滴加少量硝酸溶液直至完全溶解，將碳酸鍶溶解液和硝酸鐵溶液混合攪拌 均勻。上述混合液中Sr與Fe摩爾比為1 12。將8. 1337g酒石酸溶于混合液中，待完全溶 解后再加0. 6104g聚乙二醇-2000攪拌溶解。然后用氨水調節(jié)溶液的pH值為7，得到紅棕色 的混合液。首先在50°C加熱攪拌紅棕色的混合液形成溶膠，然后將溫度升至70 80°C使溶 膠形成凝膠，再在80 90°C烘箱中干燥24h形成干凝膠。將干凝膠置入馬弗爐中在最高溫 度為IlOiTC條件下分段焙燒第一階段23 320°C，升溫速率5°C /min ；第二階段320 650°C，升溫速率7°C /min ；第三階段650 1100°C，升溫速率10°C /min，1100°C下恒溫2 小時。得納米鍶鐵氧體磁粉。圖4為在最高溫度為1100°C條件下分段焙燒的樣品的XRD 譜圖，與SrFe12O19 WPDF標準卡片(卡片號79_1412)對比顯示，主要為鍶鐵氧體SrFe12O19 相。所得納米鍶鐵氧體磁粉的晶粒尺寸為20 50nm ；飽和磁化強度Ms為78. 40emu/g,內 稟矯頑力為3163. 3G(詳見圖5)。上述試驗中，可以將聚乙二醇濃度調試為1. 0 1. 5g/100ml，均能實現納米磁性 鍶鐵氧體的制備。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過參 照本方法的優(yōu)選實施例已經對本發(fā)明進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可 以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本發(fā)明 的精神和范圍。
權利要求
納米鍶鐵氧體磁粉的制備方法，特征在于，包括以下步驟a原料配制按Sr與Fe摩爾比為1∶12，稱取碳酸鍶和硝酸鐵晶體即Fe(NO3)3·9H2O，用硝酸和去離子水溶解，混合均勻后加入酒石酸和聚乙二醇用氨水調節(jié)pH為7，制得混合液；所用酒石酸的摩爾數相當于碳酸鍶和硝酸鐵晶體摩爾數之和的1倍；b干凝膠的制備將步驟a所得混合液加熱成溶膠，進一步加熱成凝膠，將所得凝膠干燥后得干凝膠；c納米鍶鐵氧體磁粉的制備將步驟b所得干凝膠在最高溫度為860℃～1100℃條件下進行分段焙燒，得納米鍶鐵氧體磁粉，其分子組成為SrFe12O19。
2.根據權利要求1所述的納米鍶鐵氧體磁粉的制備方法，其特征在于步驟a中所述 聚乙二醇為聚乙二醇-2000，其在混合液中的濃度為1. Og 1. 5g/100ml。
3.根據權利要求1所述的納米鍶鐵氧體磁粉的制備方法，其特征在于步驟b將所述 混合液在溫度為50°C下加熱成溶膠，在溫度為70 80°C條件下加熱成凝膠。
4.根據權利要求1、2或3所述的納米鍶鐵氧體磁粉的制備方法，其特征在于步驟c將 干凝膠在最高溫度為860°C條件下進行分段焙燒，具體為第一階段為36 250°C，升溫速率 50C /min ；第二階段為250 500°C，升溫速率7°C /min ；第三階段為500 860°C，升溫速 率10°C /min，再于860°C恒溫2小時，得納米鍶鐵氧體磁粉，其組成為SrFe12019。
5.根據權利要求1、2或3所述的納米鍶鐵氧體磁粉的制備方法，其特征在于，步驟c將 干凝膠在最高溫度為1100°c條件下進行分段焙燒，具體為第一階段為23 320°C，升溫速 率5°C /min ；第二階段為320 650°C，升溫速率7°C /min ；第三階段為650 1100°C，升溫 速率10°C /min，再于1100°C恒溫2小時，得納米鍶鐵氧體磁粉，其分子式為SrFe12019。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁性材料的制造，特別涉及納米鍶鐵氧體磁粉(SrFe12O19)的制備方法。具體步驟為按Sr與Fe摩爾比為1∶12稱取碳酸鍶和硝酸鐵晶體，用硝酸和去離子水溶解，混合均勻后加入酒石酸和聚乙二醇，用氨水調pH為7；將所得混合液加熱成溶膠凝膠并干燥，此干凝膠在860℃～1100℃下經分段焙燒生成粉狀磁性納米鍶鐵氧體。本方法通過聚乙二醇的協(xié)同作用，首次采用酒石酸為主絡合劑制備鍶鐵氧體，使前驅體定向生長，各向異性增加，飽和磁化強度Ms提高。經測試，晶粒尺寸為20～45nm，飽和磁化強度Ms為78.4emu/g，內稟矯頑力為3163.3G。該磁粉的優(yōu)良性能適合用于汽車電機磁體和磁記錄介質材料。
文檔編號C04B35/26GK101913854SQ20101025585
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月18日 優(yōu)先權日2010年8月18日
發(fā)明者丁世環(huán), 劉成倫, 徐龍君, 王星敏, 謝太平 申請人:重慶大學