專利名稱：復(fù)相納米晶永磁鐵氧體材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)相納米晶永磁鐵氧體材料的制備方法，屬磁性材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對材料的性能，制備工藝，材料成本等的要求越來越高。為滿足新的市場需求，必需對傳統(tǒng)的鋇鐵氧體進(jìn)行改性。復(fù)相納米晶永磁鐵氧體是由納米晶硬磁鐵氧體相和納米晶軟磁鐵氧體相組成，在硬磁相和軟磁相間具有較強(qiáng)的交換耦合作用的復(fù)相永磁材料。由于成分和微結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，與傳統(tǒng)的永磁鐵氧體材料相比，復(fù)相納米晶永磁鐵氧體材料具有全新的特征。它既具有傳統(tǒng)的鋇鐵氧體的優(yōu)點(diǎn)是一類亞鐵磁性的氧化物，它屬六角晶系結(jié)構(gòu)，是一種應(yīng)用廣泛的永磁材料，它具有高電阻率(遠(yuǎn)高于金屬磁性材料)、低損耗、工藝簡單和廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，而且由于納米晶硬磁相和納米晶軟磁相間具有交換耦合作用以及成分和微結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，與傳統(tǒng)的永磁材料相比它晶粒更小、磁性能更高、剩磁比更高、燒結(jié)溫度更低，它不僅可用作同類傳統(tǒng)的永磁鐵氧體材料，也可用于高密度信息磁記錄介質(zhì)、垂直磁記錄介質(zhì)、磁光器件、微波吸收材料，并用于高頻、脈沖、微波以及光頻波段，有力地推動(dòng)了無線電電子學(xué)、通信、微波電子學(xué)以及信息存儲(chǔ)與處理等科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。高性能的納米晶粉末材料可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的小型化和高功能化及為磁電子器件的小型化，集成化提供可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)相納米晶永磁鐵氧體材料的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種復(fù)相納米晶永磁鐵氧體材料的制備方法，它是采用溶膠凝膠自蔓延燃燒方法分別制備納米晶硬磁性與軟磁性粉末，然后將硬磁與軟磁粉末復(fù)合成復(fù)相納米晶永磁材料。該方法的特征在于具有以下工藝步驟(1)納米晶摻鋁鋇鐵氧體硬磁粉末的制備a.按摻鋁鋇鐵氧體BaAlxFe12-xO19的化學(xué)計(jì)量摩爾比稱取硝酸鋇、硝酸鋁和硝酸鐵，并稱取1倍于金屬離子摩爾數(shù)的檸檬酸量，一起溶解于適量的去離子水中，將溶液放置在40～80℃的恒溫浴池中，并不斷地?cái)嚢瑁蛊涑浞秩芙猓?
b.當(dāng)上述溶液變成透明、均勻的棕紅色時(shí)，逐漸加入乙二胺的同時(shí)進(jìn)行攪拌，直至溶液的PH＝7；c.將上述溶液倒入坩堝中，在空氣中用電阻爐加熱，并不斷地?cái)嚢?，直至形成凝膠，繼續(xù)加熱到有少量的煙冒出時(shí)引燃，自蔓延燃燒后形成蓬松的褐色粉體；d.將上述褐色粉體在研缽中研磨3～8分鐘，然后在氧氣氛中用管式爐以升溫速率為1～5℃/min加熱至900～1100℃溫度，保溫110～130分鐘后自然冷卻，即得到六角結(jié)構(gòu)的納米晶摻鋁鋇鐵氧體硬磁粉末。
(2)納米晶鎳鋅銅鐵氧體軟磁粉末的制備a.按鎳鋅銅鐵氧體Ni0.34-xZn0.55CuxFe2O4的化學(xué)計(jì)量摩爾比稱取硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸銅和硝酸鐵，并稱取1倍于金屬離子摩爾數(shù)的檸檬酸量，一起溶解于適量的去離子水中，將溶液放置在40～80℃的恒溫浴池中，并不斷地?cái)嚢?，使其充分溶解；b.當(dāng)上述溶液變成透明、均勻的棕紅色時(shí)，逐漸加入乙二胺的同時(shí)進(jìn)行攪拌，直至溶液的PH＝7；c.將上述溶液倒入坩堝中，在空氣中用電阻爐加熱，并不斷地?cái)嚢瑁敝列纬赡z，繼續(xù)加熱到有少量的煙冒出時(shí)引燃，自蔓延燃燒后形成蓬松的褐色粉體；d.將上述褐色粉體在研缽中研磨3～8分鐘，然后在氧氣氛中用管式爐以升溫速率為4～8℃/min加熱至600～800℃溫度，保溫110～130分鐘后自然冷卻，即得到尖晶石結(jié)構(gòu)的納米晶鎳鋅銅鐵氧體軟磁粉末。
(3)復(fù)相納米晶永磁鐵氧體粉體的制備a.按納米晶鐵氧體硬磁粉末和納米晶鐵氧體軟磁粉末的質(zhì)量比為18∶1～22∶1稱取這兩種粉末后置于容器中，加入適量乙醇，然后用磁力攪拌器在70～90℃溫度下攪拌3～5小時(shí)，使其充分混合，混合后靜置30分鐘，將多余的乙醇倒掉，然后在烘箱中低溫烘干；b.烘干的粉末用壓片機(jī)在250～350MPa壓力下壓制5～15秒，然后將粉末壓片在900～1100℃下退火1～3小時(shí)，即得到復(fù)相納米晶永磁鐵氧體粉體材料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是首先，采用溶膠凝膠自蔓延燃燒方法制備硬、軟磁相納米晶粉體，能夠保證嚴(yán)格控制化學(xué)計(jì)量比并達(dá)到原子級的融合。產(chǎn)物粒徑小且粒度均勻、分布均勻、反應(yīng)溫度、燒結(jié)溫度低；由于凝膠中含有大量的液相或氣孔，在熱處理過程中不易使顆粒團(tuán)聚，得到的產(chǎn)物分散性好；其次，用本發(fā)明方法把納米晶硬磁性鐵氧體粉末和軟磁性鐵氧體粉末復(fù)合成雙相納米晶永磁粉體，提高了樣品的磁化強(qiáng)度和剩磁比。用本發(fā)明方法制備的永磁鐵氧體材料具有綜合永磁性能優(yōu)良、純度高、穩(wěn)定性高、工藝簡單和價(jià)廉物美等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例一(1)納米晶摻鋁鋇鐵氧體(BaAl0.5Fe11.5O19)硬磁粉末的制備(預(yù)制備10克樣品)按摻鋁鋇鐵氧體BaAl0.5Fe11.5O19的化學(xué)計(jì)量摩爾比稱取硝酸鐵Fe(NO3)3·9H2O、硝酸鋇Ba(NO3)2和硝酸鋁Al(NO3)3·9H2O，并稱取1倍于金屬離子摩爾數(shù)的檸檬酸量，以檸檬酸C6H8O7·H2O作為絡(luò)合劑，一起溶解在300ml的去離子水中，用C6H8O7·H2O去絡(luò)合Fe3+與Ba2+，將溶液放置在80℃的恒溫浴池中，并不斷地?cái)嚢瑁蛊涑浞秩芙?，使硝酸鹽充分溶解大約需要2小時(shí)。當(dāng)溶液變成透明、均勻的棕紅色時(shí)，逐漸加入乙二胺C2H8N2的同時(shí)進(jìn)行攪拌，直至溶液的PH＝7；把所得溶液倒入兩個(gè)750ml的坩堝中，并在空氣中用電阻爐加熱，不斷的攪拌，直至形成凝膠，繼續(xù)加熱到著火點(diǎn)，當(dāng)有少量的煙冒出時(shí)引燃，自蔓延燃燒后形成蓬松的褐色粉體。把褐色粉體放到研缽中研磨大約5分鐘，然后在氧氣氛中用管式爐以升溫速率為3℃/min加熱至1000℃溫度，保溫120分鐘后自然冷卻，即得到六角結(jié)構(gòu)的納米晶鋇鐵氧體粉末。
(2)納米晶鎳鋅銅鐵氧體Ni0.34Zn0.55Cu0.11Fe2O4軟磁粉末的制備(10g)。
按鎳鋅銅鐵氧體Ni0.34Zn0.55Cu0.11Fe2O4的化學(xué)計(jì)量摩爾比稱取硝酸鎳Ni(NO3)2·6H2O、硝酸鋅Zn(NO3)2·6H2O、硝酸銅Cu(NO3)2·3H2O和硝酸鐵Fe(NO3)3·9H2O，并稱取1倍于金屬離子摩爾數(shù)的檸檬酸量，以檸檬酸C6H8O7·H2O作為絡(luò)合劑，一起溶解在300ml的去離子水中，用C6H8O7·H2O去絡(luò)合金屬離子，將溶液放置在40℃的恒溫浴池中，并不斷地?cái)嚢瑁蛊涑浞秩芙?；使硝酸鹽充分溶解大約需要2個(gè)小時(shí)。當(dāng)溶液變成透明、均勻的棕紅色時(shí)，逐漸加入乙二胺C2H8N2的同時(shí)進(jìn)行攪拌，直至溶液的PH＝7。把所得溶液倒入兩個(gè)750ml的坩堝中，并在空氣中用電阻爐加熱，不斷的攪拌，直至形成凝膠，繼續(xù)加熱到著火點(diǎn)，當(dāng)有少量的煙冒出時(shí)引燃，自蔓延燃燒后形成蓬松的褐色粉體。將褐色粉體在研缽中研磨5分鐘，然后在氧氣氛中用管式爐以升溫速率為6℃/min加熱至700℃溫度，保溫120分鐘后自然冷卻，即得到尖晶石結(jié)構(gòu)的納米晶鎳鋅銅鐵氧體粉末。
(3)復(fù)相納米晶永磁鐵氧體粉體的制備用電子天平稱取質(zhì)量比為20∶1的硬磁鋇鐵氧體粉末和軟磁鎳鋅銅鐵氧體粉末，分別是8g和0.4g。將稱好的兩種鐵氧體粉末放入燒杯中倒入適量的乙醇，然后用磁力攪拌器在80℃溫度下攪拌2個(gè)小時(shí)，使得其充分混合，混合后的液體靜置30分鐘，形成酒精在上面，混合樣品在底下的分層液體，將多余的酒精倒掉，將混合樣品在烘箱中低溫烘干。烘干的粉末用壓片機(jī)在300MPa壓力下壓制10秒，然后將粉末壓片在空氣中1000℃下退火2個(gè)小時(shí)，即得到復(fù)相納米晶永磁鐵氧體粉體材料。最終得到的單相與復(fù)相納米晶永磁鐵氧體粉體材料的磁性如下表所示表1納米晶永磁鐵氧體粉體材料的磁性

實(shí)施例二(1)納米晶摻鋁鋇鐵氧體(BaAl0.45Fe11.55O19)硬磁粉末的制備(預(yù)制備10克樣品)按摻鋁鋇鐵氧體BaAl0.45Fe11.55O19的化學(xué)計(jì)量摩爾比稱取硝酸鐵Fe(NO3)3·9H2O、硝酸鋇Ba(NO3)2和硝酸鋁Al(NO3)3·9H2O，并稱取1倍于金屬離子摩爾數(shù)的檸檬酸量，以檸檬酸C6H8O7·H20作為絡(luò)合劑，一起溶解在300ml的去離子水中，用C6H8O7·H2O去絡(luò)合Fe3+與Ba2+，將溶液放置在80℃的恒溫浴池中，并不斷地?cái)嚢?，使其充分溶解，使硝酸鹽充分溶解大約需要2小時(shí)。當(dāng)溶液變成透明、均勻的棕紅色時(shí)，逐漸加入乙二胺C2H8N2的同時(shí)進(jìn)行攪拌，直至溶液的PH＝7；把所得溶液倒入兩個(gè)750ml的坩堝中，并在空氣中用電阻爐加熱，不斷的攪拌，直至形成凝膠，繼續(xù)加熱到著火點(diǎn)，當(dāng)有少量的煙冒出時(shí)引燃，自蔓延燃燒后形成蓬松的褐色粉體。把褐色粉體放到研缽中研磨大約5分鐘，然后在氧氣氛中用管式爐以升溫速率為3℃/min加熱至1000℃溫度，保溫120分鐘后自然冷卻，即得到六角結(jié)構(gòu)的納米晶鋇鐵氧體粉末。
(2)納米晶鎳鋅銅鐵氧體Ni0.34Zn0.55Cu0.11Fe2O4軟磁粉末的制備(10g)。
按鎳鋅銅鐵氧體Ni0.34Zn0.55Cu0.11Fe2O4的化學(xué)計(jì)量摩爾比稱取硝酸鎳Ni(NO3)2·6H2O、硝酸鋅Zn(NO3)2·6H2O、硝酸銅Cu(NO3)2·3H2O和硝酸鐵Fe(NO3)3·9H2O，并稱取1倍于金屬離子摩爾數(shù)的檸檬酸量，以檸檬酸C6H8O7·H2O作為絡(luò)合劑，一起溶解在300ml的去離子水中，用C6H8O7·H2O去絡(luò)合金屬離子，將溶液放置在40℃的恒溫浴池中，并不斷地?cái)嚢?，使其充分溶解；使硝酸鹽充分溶解大約需要2個(gè)小時(shí)。當(dāng)溶液變成透明、均勻的棕紅色時(shí)，逐漸加入乙二胺C2H8N2的同時(shí)進(jìn)行攪拌，直至溶液的PH＝7。把所得溶液倒入兩個(gè)750ml的坩堝中，并在空氣中用電阻爐加熱，不斷的攪拌，直至形成凝膠，繼續(xù)加熱到著火點(diǎn)，當(dāng)有少量的煙冒出時(shí)引燃，自蔓延燃燒后形成蓬松的褐色粉體。將褐色粉體在研缽中研磨5分鐘，然后在氧氣氛中用管式爐以升溫速率為6℃/min加熱至700℃溫度，保溫120分鐘后自然冷卻，即得到尖晶石結(jié)構(gòu)的納米晶鎳鋅銅鐵氧體粉末。
(3)復(fù)相納米晶永磁鐵氧體粉體的制備用電子天平稱取質(zhì)量比為20∶1的硬磁鋇鐵氧體粉末和軟磁鎳鋅銅鐵氧體粉末，分別是8g和0.4g。將稱好的兩種鐵氧體粉末放入燒杯中倒入適量的乙醇，然后用磁力攪拌器在80℃溫度下攪拌2個(gè)小時(shí)，使得其充分混合，混合后的液體靜置30分鐘，形成酒精在上面，混合樣品在底下的分層液體，將多余的酒精倒掉，將混合樣品在烘箱中低溫烘干。烘干的粉末用壓片機(jī)在300MPa壓力下壓制10秒，然后將粉末壓片在空氣中1000℃下退火2個(gè)小時(shí)，即得到復(fù)相納米晶永磁鐵氧體粉體材料。最終得到的單相與復(fù)相納米晶永磁鐵氧體粉體材料的磁性如下表所示表2納米晶永磁鐵氧體粉體材料的磁性

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權(quán)利要求
1.一種復(fù)相納米晶永磁鐵氧體材料的制備方法，它是采用溶膠凝膠自蔓延燃燒方法分別制備納米晶硬磁性與軟磁性粉末，然后將硬磁與軟磁粉末復(fù)合成復(fù)相納米晶永磁材料。該方法的特征在于具有以下工藝步驟(1)納米晶摻鋁鋇鐵氧體硬磁粉末的制備a.按摻鋁鋇鐵氧體BaAlxFe12-xO19的化學(xué)計(jì)量摩爾比稱取硝酸鋇、硝酸鋁和硝酸鐵，并稱取1倍于金屬離子摩爾數(shù)的檸檬酸量，一起溶解于適量的去離子水中，將溶液放置在40～80℃的恒溫浴池中，并不斷地?cái)嚢瑁蛊涑浞秩芙?；b.當(dāng)上述溶液變成透明、均勻的棕紅色時(shí)，逐漸加入乙二胺的同時(shí)進(jìn)行攪拌，直至溶液的PH＝7；c.將上述溶液倒入坩堝中，在空氣中用電阻爐加熱，并不斷地?cái)嚢?，直至形成凝膠，繼續(xù)加熱到有少量的煙冒出時(shí)引燃，自蔓延燃燒后形成蓬松的褐色粉體；d.將上述褐色粉體在研缽中研磨3～8分鐘，然后在氧氣氛中用管式爐以升溫速率為1～5℃/min加熱至900～1100℃溫度，保溫110～130分鐘后自然冷卻，即得到六角結(jié)構(gòu)的納米晶摻鋁鋇鐵氧體硬磁粉末。(2)納米晶鎳鋅銅鐵氧體軟磁粉末的制備a.按鎳鋅銅鐵氧體Ni0.34-xZn0.55CuxFe2O4的化學(xué)計(jì)量摩爾比稱取硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸銅和硝酸鐵，并稱取1倍于金屬離子摩爾數(shù)的檸檬酸量，一起溶解于適量的去離子水中，將溶液放置在40～80℃的恒溫浴池中，并不斷地?cái)嚢?，使其充分溶解；b.當(dāng)上述溶液變成透明、均勻的棕紅色時(shí)，逐漸加入乙二胺的同時(shí)進(jìn)行攪拌，直至溶液的PH＝7；c.將上述溶液倒入坩堝中，在空氣中用電阻爐加熱，并不斷地?cái)嚢瑁敝列纬赡z，繼續(xù)加熱到有少量的煙冒出時(shí)引燃，自蔓延燃燒后形成蓬松的褐色粉體；d.將上述褐色粉體在研缽中研磨3～8分鐘，然后在氧氣氛中用管式爐以升溫速率為4～8℃/min加熱至600～800℃溫度，保溫110～130分鐘后自然冷卻，即得到尖晶石結(jié)構(gòu)的納米晶鎳鋅銅鐵氧體軟磁粉末。(3)復(fù)相納米晶永磁鐵氧體粉體的制備a.按納米晶鐵氧體硬磁粉末和納米晶鐵氧體軟磁粉末的質(zhì)量比為18∶1～22∶1稱取這兩種粉末后置于容器中，加入適量乙醇，然后用磁力攪拌器在70～90℃溫度下攪拌3～5小時(shí)，使其充分混合，混合后靜置30分鐘，將多余的乙醇倒掉，然后在烘箱中低溫烘干；b.烘干的粉末用壓片機(jī)在250～350MPa壓力下壓制5～15秒，然后將粉末壓片在900～1100℃下退火1～3小時(shí)，即得到復(fù)相納米晶永磁鐵氧體粉體材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)相納米晶永磁鐵氧體材料的制備方法，其特征在于該方法采用溶膠凝膠自蔓延燃燒方法分別制備納米晶硬磁性與軟磁性粉末，然后將這兩種粉末混合、烘干、壓片和退火處理，可得到復(fù)相納米晶永磁鐵氧體材料。本發(fā)明制得的磁性材料具有優(yōu)良的綜合磁性能(比飽和磁化強(qiáng)度σs＞50emu/g，剩磁比σr＞0.5，內(nèi)稟矯頑力Hc＞5800Oe)。它不僅可用作同類傳統(tǒng)的永磁鐵氧體材料，也可用于高密度信息磁記錄介質(zhì)、磁光器件、微波吸收材料等。本發(fā)明方法具有較低的燒結(jié)溫度、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01F1/10GK1937121SQ200610116369
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者鐘敏建, 岳中岳, 何正明, 徐國慶, 馬洪良, 王春濤, 郭廣磊 申請人:上海大學(xué)