專利名稱：超細(xì)磁粉及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁性材料，特別涉及一種γ-Fe2O3或摻雜其它元素的磁性粉末材料及其制造方法。
γ-Fe2O3或摻雜其它元素的磁性粉末，廣泛用于磁記錄、濕敏元件及磁性油墨等領(lǐng)域。制造γ-Fe2O3磁粉的一般工藝(如JP 53 129198)為將Fe(OH)2氧化得到針狀α-FeOOH，α-FeOOH經(jīng)高溫脫水后生成針狀α-Fe2O3，然后在一定溫度下還原為Fe3O4，最后再將Fe3O4氧化，成為最終產(chǎn)品γ-Fe2O3。上述方法需進(jìn)行反復(fù)的氧化還原過程，不僅造成巨大的能源消耗，而且操作過程繁復(fù)，不易控制。尤其是由α-Fe2O3還原為Fe3O4一步更難控制首先是還原深度不易控制，由于Fe3O4可進(jìn)一步還原，這就造成還原產(chǎn)物的不穩(wěn)定性，從而降低產(chǎn)品中γ-Fe2O3的含量;其次是還原速度難以控制，由于還原過程生成H2O，還原速度太快會導(dǎo)致生枝杈、孔洞，從而降低產(chǎn)品質(zhì)量，還原速度太慢將造成生產(chǎn)率下降，失去工業(yè)意義。上述方法制成的γ-Fe2O3磁粉均為針狀，顆粒較大，一般在0.3-1μ之間，這樣大顆粒的磁粉會導(dǎo)致磁記錄用產(chǎn)品記錄密度低，且粒度分布不理想。
本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)品粒度小、質(zhì)量高的超細(xì)磁粉及其工藝過程簡單、容易控制、操作穩(wěn)定的制備方法。
本發(fā)明的γ-Fe2O3及其摻雜磁性粉末具有如下性質(zhì)(a)粒度30-90nm(b)形狀近似球形(c)矯頑力Hc 270-800Oe(d)比飽合磁化強(qiáng)度Sm 65-75emu/g(e)剩余磁化強(qiáng)度Sr 30-36emu/g本發(fā)明磁性粉末的制造方法，按如下步驟進(jìn)行(a)用NaOH或氨水中和鐵鹽水溶液，制備Fe(OH)3或Fe(OH)2沉淀，其終點PH值控制在7-13，(b)將沉淀物用低碳醇洗滌，制成醇凝膠，(c)將該醇凝膠置于高壓釜中，以低碳醇為超臨界介質(zhì)，在超臨界條件下保持5分鐘-6小時，脫水后制得γ-Fe2O3磁粉。
按照本發(fā)明的方法，可以從制備Fe(OH)3或Fe(OH)2的沉淀出發(fā)，一步合成所述磁性粉末。其實施方法是以甲醇、乙醇及其他合適的低碳醇洗滌Fe(OH)3或Fe(OH)2沉淀，制得相應(yīng)醇凝膠，然后將所得醇凝膠置于高壓釜內(nèi)，加入適量的同一醇類物質(zhì)，在封閉條件下加熱，使釜內(nèi)條件達(dá)到或超過所使用介質(zhì)的臨界點，并在此條件下保持5分鐘至6小時，然后在維持溫度不變的條件下放出介質(zhì)，在惰性氣體保護(hù)下降至室溫，即得到γ-Fe2O3磁性粉末。
上述過程中的Fe(OH)3或Fe(OH)2沉淀是用NaOH或氨水中和相應(yīng)的鐵鹽水溶液而得到的。所用鐵鹽可以是硝酸鐵、氯化鐵、硫酸亞鐵以及其他鐵鹽，中和終點的PH值控制在7-13之間，最好是7-10之間。所得沉淀用蒸餾水反復(fù)洗滌后，再用醇類物質(zhì)洗滌即可制得醇凝膠。
在制備上述沉淀以前，可在相應(yīng)的鐵鹽水溶液中添加各種有用的金屬元素，如Co2+等。這樣可以用本發(fā)明的方法制造摻雜元素的γ-Fe2O3磁粉。
超臨界方法本身不屬于本發(fā)明所限制范圍，本發(fā)明只是將這一技術(shù)應(yīng)用于磁粉制造，本發(fā)明的關(guān)鍵在于使用超臨界技術(shù)直接制造γ-Fe2O3及摻雜元素的γ-Fe2O3磁粉。
本發(fā)明的超細(xì)磁粉具有顆粒小，粒度分布窄的優(yōu)點。該磁粉通過摻雜其矯頑力可達(dá)270-800Oe，沒有枝杈和孔洞。用于制造磁記錄介質(zhì)，磁性油墨時容易分散，可提高相應(yīng)產(chǎn)品的質(zhì)量。本發(fā)明所采用的超臨界脫水直接制備磁粉的方法工藝過程簡單，具有容易控制、操作穩(wěn)定、節(jié)約能源的優(yōu)點。
實施例1將40.4g Fe(NO3)3·9H2O溶于100ml水中，加熱至50℃，攪拌下用10%的氨水中和至PH＝10.0，過濾，用蒸餾水洗滌3次，每次用量100ml，再用無水甲醇洗滌3次，每次用量100ml。抽干后將濾餅放入500ml高壓釜內(nèi)，并加入300ml無水甲醇，用干燥高氮吹掃片刻后密封。以1.5℃/min的速度升溫至280℃，壓力調(diào)整為9.0MPa，在此條件下保持1小時。此后緩慢放出介質(zhì)，維持釜內(nèi)溫度不變。待全部介質(zhì)放出后，通入干燥的高氮，自然冷卻至室溫，即得到γ-Fe2O3磁粉。所得磁粉具有以下特性Hc＝317Oe，Sm＝70.6emu/g，Sr＝32.2emu/g，電鏡照片顯示該磁粉呈球狀，粒度為30-50nm。
實施例2制備方法如實施例1。以無水乙醇代替無水甲醇，升溫至250℃，壓力8.0MPa，維持此條件2小時，同樣得到γ-Fe2O3，其特性為Hc＝278Oe，Sm＝68.9emu/g，Sr＝30.8emu/g，粒度為30-90nm，球狀。
實施例3制備方法如實施例1。以硫酸亞鐵代替硝酸鐵，仍以無水甲醇作為超臨界介質(zhì)，同樣得到γ-Fe2O3磁粉，其特性為Hc＝279Oe，Sm＝71.6emu/g Sr＝31.8emu/g。
實施例4制備方法如實施例1。在硝酸鐵水溶液中加入適量CoSO4，使產(chǎn)品最終含4%的鈷，得到摻鈷型γ-Fe2O3磁粉。其特性為Hc＝478Oe，Sm＝65.8emu/g Sr＝36.5emu/g。
上述實施例中，磁性能Hc、Sm、Sr可在BH儀上直接測得，電鏡照片用電子顯微鏡以透射方式拍攝得到。產(chǎn)品物相分析可在X射線粉末衍射儀上進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)γ-Fe2O3及其摻雜磁性粉末，其特征在于具有以下性質(zhì)(a)粒度30-90nm(b)形狀近似球形(c)矯頑力270-800Oe(d)比飽合磁化強(qiáng)度Sm 65-75 emu/g(e)剩余磁化強(qiáng)度Sr 30-36 emu/g。
2.一種制造如權(quán)利要求1所述磁性粉末的方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行(a)用NaOH或氨水中和鐵鹽水溶液，制備Fe(OH)3或Fe(OH)2沉淀，其終點PH值控制在7-13。(b)將沉淀物用低碳醇洗滌后，成醇凝膠，(c)將該醇凝膠置于高壓釜中，以低碳醇為超臨界介質(zhì)，在超臨界條件下保持5分鐘-6小時，脫水后制得γ-Fe2O3磁粉。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所說的鐵鹽最好是硝酸鐵、氯化鐵或硫酸亞鐵。
4.如權(quán)利要求2和3所述的方法，其特征是可以在所說的鐵鹽水溶液中摻雜鈷或其它雜元素。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述低碳醇最好是甲醇或乙醇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超細(xì)γ-Fe
文檔編號B22F9/16GK1108425SQ9410237
公開日1995年9月13日 申請日期1994年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月7日
發(fā)明者鐘炳, 李文懷, 彭少逸 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所