專利名稱：一種m型鋇鐵氧體磁性粉末的制備方法
技術領域：
本發明是關于磁性材料的制備方法，具體地說，尤其涉及一種M型鋇鐵氧體(BaFe12O19)磁性粉末的制備方法。
背景技術：
M型鋇鐵氧體(BaFe12O19)作為亞鐵磁性氧化物，具有多種優異的磁學性能。M型鋇鐵氧體具有單軸磁晶各向異性、飽和磁化強度高(理論值為72Am2/kg)、化學性質穩定、抗腐蝕性強和高矯頑力(理論值6. 7k0e)等特點。據Stoner-Wohlfarth模型，S = Mr/Ms的理論值接近于0. 5。由于其優異的磁學性能，鋇鐵氧體的年產量約占永磁材料的50%左右，并且有不斷增長的趨勢。目前，制備鋇鐵氧體的方法眾多，人們采用了化學共沉淀法，超臨界流體干燥法，金屬有機物水解法、玻璃結晶化法、鹽熔法、燃燒法、有機樹脂法等[YingLiu, Michael G. B. Drew, Jingping Wang, Mi I in Zhang, and Yue Liu, Efficiency and purity control in the preparation of pure and/or aluminum-doped barium ferritesby hydrothermal methods using ferrous ions as reactants, Journal of Magnetismand Magnetic Materials, 2010, 322 :366-374.]。這些方法各有其特點，但通常都需要約在1000°C以上的高溫熱處理才能形成納米級鋇鐵氧體。為了得到更好的磁性能，需要將M型鋇鐵氧體的粒子超細化以達到納米量級從而形成單疇結構。溶膠-凝膠工藝具有分子水平均質混合、較低的熱處理溫度、宜于制備納米顆粒和薄膜等內在優勢，目前已成為制備納米粉末的重要方法之一。基于以上想法，本發明利用溶膠-凝膠法制備M型鋇鐵氧體磁性粉末。
發明內容
本發明的目的是，為得到更好的納米級鋇鐵氧體，提供一種操作簡單方便，成本較低的M型鋇鐵氧體磁性粉末的制備方法。本發明是通過以下技術方案予以實現。以粉末狀的硝酸鋇Ba (NO3) 2和硝酸Fe (NO3) 3. 9H20混合于蒸餾水中得到硝酸鹽溶液；將硝酸鹽溶液滴加至檸檬酸水溶液中，混合均勻；加入濃氨水調節PH值；再加入聚乙二醇(PEG)，攪拌均勻，得到溶膠；將上述溶膠水浴加熱，干燥，自蔓延反應得到凝膠前驅體；再通過煅燒得到M型鋇鐵氧體磁性粉末。具體制備步驟如下(I)配置硝酸鹽溶液。按照原子比為Fe3+ Ba2+ = 12 I的比例，稱取硝酸鐵、硝酸鋇分別配制成金屬離子濃度為0. 4mol/L的溶液，靜置，然后將兩種溶液混合，讓其反應充分，得到紅褐色溶液，制得硝酸鹽溶液，即為硝酸鐵和硝酸鋇的混合溶液；(2)配置檸檬酸溶液。按照檸檬酸與Fe3+、Ba2+兩種離子的摩爾比為2 1，稱取檸檬酸溶于蒸餾水中，得到無色透明溶液，即為檸檬酸溶液；(3)將步驟(I)所得硝酸鹽溶液滴加入步驟(2)所得檸檬酸溶液中，邊滴加邊攪拌，均勻混合，然后滴加適量的濃氨水，邊攪拌邊滴加，控制溶液的PH值穩定在7. 0±0. 5 ；
(4)在步驟(3)所得溶液中加入0 20g/L聚乙二醇PEG，即稱取聚乙二醇溶于蒸餾水中，然后攪拌30分鐘形成溶膠；(5)將步驟(4)形成的溶膠置于80°C水浴反應4h后；干熱加熱溶膠，將溶膠置于120°C的鼓風干燥箱中保溫20h，隨著溶膠脫水溶液黏度逐漸增加，形成褐色凝膠，到達200°C溫度后，干凝膠開始自蔓延燃燒，生成蓬松的樹枝狀前驅體自燃粉末；(6)將步驟(5)的前驅體自燃粉末研磨，然后將粉末置于450°C預燒0 3h，然后于850°C高溫下煅燒3h，并隨爐冷卻，即可獲得目的產物。本發明的有益效果是實施方便、成本低、工藝過程容易控制、重復性好、適用性廣、原料來源廣泛、對生產設備要求不高，適合工藝大批量生產。并且BaFe12O19煅燒溫度低，煅燒時間短，節能效果好，具有優良的磁學性能。
圖I是本發明的工藝流程圖；圖2(a)是實施例一產物的X射線衍射圖譜圖，(b)是實施例一產物的磁滯回線；圖3(a)是實施例二產物的X射線衍射圖譜圖，(b)是實施例二產物的磁滯回線；圖4(a)是實施例三產物的X射線衍射圖譜圖，(b)是實施例三產物的磁滯回線；圖5(a)是實施例四產物的X射線衍射圖譜圖，(b)是實施例四產物的磁滯回線；圖6 (a)是實施例五產物的X射線衍射圖譜圖，(b)是實施例五產物的磁滯回線。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明實施例I(I)按照原子比為Fe3+ Ba2+ = 12 I的比例，稱取18. 575g的硝酸鐵、Ig的硝酸鋇分別溶于115mL和IOmL去離子水中配制成金屬離子濃度為0. 4mol/L的溶液。靜置，混合，讓其反應充分，得到紅褐色硝酸鹽溶液。稱取20. 92g檸檬酸溶于20mL蒸餾水中，控制檸檬酸與Fe3+、Ba2+兩種離子和的摩爾比為2 I。將硝酸鹽溶液滴加入檸檬酸溶液中，邊滴加邊攪拌，均勻混合后，再滴加適量的濃氨水，邊攪拌邊滴加，控制溶液的PH值穩定在
7.O。攪拌30min,形成溶膠。(2)溶膠置于80°C水浴反應4h后，置于120°C的鼓風干燥箱中保溫20h，形成褐色凝膠，加熱到200°C，干凝膠開始自蔓延燃燒，生成蓬松的樹枝狀前驅體自燃粉末。(3)將上述粉末研磨，，在850°C高溫下煅燒3h，并隨爐冷卻，即可獲得目的產物。最后得到鎖鐵氧體粉末，由圖1(a)可知，廣物的主晶相為BaFe12O19 ;圖1(b)是廣物在2T的外磁場作用下,其飽和磁化強度為54. 28emu/g,剩余磁化強度為27. 59emu/g,矯頑力為 3. 182k0e, S = Mr/Ms = 0. 508。實施例2(I)按照原子比為Fe3+ Ba2+=12 I的比例，稱取18. 575g的硝酸鐵、Ig的硝酸鋇分別溶于115mL和IOmL去離子水中配制成金屬離子濃度為0. 4mol/L的溶液。靜置，混合，讓其反應充分，得到紅褐色硝酸鹽溶液。稱取20. 92g檸檬酸溶于20mL蒸餾水中，控制檸檬酸與Fe3+、Ba2+兩種離子和的摩爾比為2 I。將硝酸鹽溶液滴加入檸檬酸溶液中，邊滴加邊攪拌，均勻混合后，再滴加適量的濃氨水，邊攪拌邊滴加，控制溶液的pH值穩定在7.0。所得溶液中加入20g/L聚乙二醇，即稱取3g聚乙二醇(PEG)溶于20mL去離子水中，攪拌30分鐘形成溶膠。(2)溶膠置于80°C水浴反應4h后，置于120°C的鼓風干燥箱中保溫20h，形成褐色凝膠，加熱到200°C，干凝膠開始自蔓延燃燒，生成蓬松的樹枝狀前驅體自燃粉末。(3)將上述粉末研磨，在850°C高溫下煅燒3h，并隨爐冷卻，即可獲得目的產物。最后得到鎖鐵氧體粉末，由圖1(a)可知，廣物的主晶相為BaFe12O19 ;圖1(b)是廣物在2T的外磁場作用下,其飽和磁化強 度為58. 05emu/g,剩余磁化強度為28. 97emu/g,矯頑力為 3. 37OkOe, S = Mr/Ms = 0. 499。實施例3制備方法與實施例二相同，所不同的是前驅體自燃粉末在450°C預燒lh，然后在在850°C高溫下煅燒3h，并隨爐冷卻。對于前驅體自燃粉末在研磨后，可以進行450°C預燒，也可以不進行預燒，這要與實驗過程中加入聚乙二醇(PEG)的濃度有關。最后得到鎖鐵氧體粉末，由圖1(a)可知，廣物的主晶相為BaFe12O19 ;圖1(b)是廣物在2T的外磁場作用下,其飽和磁化強度為40. 97emu/g,剩余磁化強度為21. 59emu/g,矯頑力為 0. 997k0e, S = Mr/Ms = 0. 527。實施例4制備方法與實施例二相同，所不同的是加入的聚乙二醇溶液為25g/L，即稱取3. 625g聚乙二醇(PEG)溶于20mL去離子水中。最后得到鎖鐵氧體粉末，由圖1(a)可知，廣物的主晶相為BaFe12O19 ;圖1(b)是廣物在2T的外磁場作用下,其飽和磁化強度為34. 24emu/g,剩余磁化強度為17. 74emu/g,矯頑力為 I. 552k0e, S = Mr/Ms = 0. 518。實施例5制備方法與實施例二相同，所不同的是加入的聚乙二醇溶液為25g/L，即稱取3. 625g聚乙二醇(PEG)溶于20mL去離子水中。前驅體粉末在450°C預燒3h，然后在在850°C高溫下煅燒3h，并隨爐冷卻。最后得到鎖鐵氧體粉末，由圖1(a)可知，廣物的主晶相為BaFe12O19 ;圖1(b)是廣物在2T的外磁場作用下,其飽和磁化強度為48. 01emu/g,剩余磁化強度為24. 26emu/g,矯頑力為 3. 004k0e, S = Mr/Ms = 0. 505。
權利要求
1.一種M型鋇鐵氧體磁性粉末的制備方法，具有如下步驟 (1)配置硝酸鹽溶液 按照原子比為Fe3+ Ba2+=12 I的比例，稱取硝酸鐵、硝酸鋇分別配制成金屬離子濃度為O. 4mol/L的溶液，靜置，然后將兩種溶液混合，讓其反應充分，得到紅褐色溶液，制得硝酸鹽溶液，即為硝酸鐵和硝酸鋇的混合溶液； (2)配置檸檬酸溶液 按照檸檬酸與Fe'Ba2+兩種離子的摩爾比為2 1，稱取檸檬酸溶于蒸餾水中，得到無色透明溶液，即為檸檬酸溶液； (3)將步驟(I)所得硝酸鹽溶液滴加入步驟(2)所得檸檬酸溶液中，邊滴加邊攪拌，均勻混合，然后滴加適量的濃氨水，邊攪拌邊滴加，控制溶液的PH值穩定在7. 0±0. 5 ； (4)在步驟(3)所得溶液中加入O 20g/L聚乙二醇PEG，即稱取聚乙二醇溶于蒸餾水中，然后攪拌30分鐘形成溶膠； (5)將步驟(4)形成的溶膠置于80°C水浴反應4h后；干熱加熱溶膠，將溶膠置于120°C的鼓風干燥箱中保溫20h，隨著溶膠脫水溶液黏度逐漸增加，形成褐色凝膠，到達200°C溫度后，干凝膠開始自蔓延燃燒，生成蓬松的樹枝狀前驅體自燃粉末； (6)將步驟(5)的前驅體自燃粉末研磨，然后將粉末置于450°C預燒O 3h，然后于850°C高溫下煅燒3h，并隨爐冷卻，即可獲得目的產物。
全文摘要
本發明涉及一種M型鋇鐵氧體磁性粉末的制備新方法，以粉末狀的硝酸鋇(Ba(NO3)2)和硝酸鐵(Fe(NO3)3.9H2O)混合于蒸餾水中得到硝酸鹽溶液；將硝酸鹽溶液滴加至檸檬酸水溶液中，混合均勻；加入濃氨水調節pH值；再加入聚乙二醇(PEG)，攪拌均勻，得到溶膠；將上述溶膠水浴加熱，干燥，自蔓延反應得到凝膠前驅體；再通過850℃煅燒得到M型鋇鐵氧體磁性粉末。本發明具有以下突出優點生成的產物BaFe12O19煅燒溫度低、煅燒時間短，節能效果好；原料成本低、制備時間短、工藝過程容易控制、重復性好，對生產設備要求不高，適合工藝大批量生產。
文檔編號C04B35/26GK102674825SQ20121017368
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者徐連勇, 李敏, 荊洪陽, 韓永典 申請人:天津大學