CN1045136C - 制造超细磁粉的方法及其该方法制得的超细磁粉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制造超细磁粉的方法及其该方法制得的超细磁粉，其方法是用NaOH或氨水中和铁盐水溶液，制备Fe(OH)3或Fe(OH)2沉淀，其特征在于：(a)将沉淀物用低碳醇洗涤，制成醇凝胶，(b)将该醇凝胶置于高压釜中，以低碳醇为超临界介质，在超临界条件下脱水制得γ-Fe2O3。该磁粉为近似球形，粒度30-90nm，矫顽力可达270-800Oe。本发明的方法工艺过程简单，容易控制。
Description
本发明属于磁性材料的制造方法及其该方法制造的产品，特别涉及一种γ-Fe2O3或掺杂钴元素的γ-Fe2O3的磁性粉末材料及其制造方法。
γ-Fe2O3或掺杂其它元素的磁性粉末，广泛用于磁记录、湿敏元件及磁性油墨等领域。制造γ-Fe2O3磁粉的一般工艺(如JP 53 129198)为将Fe(OH)2氧化得到针状α-FeOOH,α-FeOOH经高温脱水后生成针状α-Fe2O3，然后在一定温度下还原为Fe3O4，最后再将Fe3O4氧化，成为最终产品γ-Fe2O3。上述方法制成的γ-Fe2O3磁粉均为针状，颗粒较大，一般在0.3-1μ之间，这样大颗粒的磁粉会导致磁记录用产品记录密度低，且粒度分布不理想。日本专利JP61266313公布了一种六角板状γ-Fe2O3磁性粉末的制造方法。这种磁粉与常规针状磁粉不同之处在于其颗粒呈六角板状，板径为30-100mm，板状比(板径/板厚)为3-10。这种磁粉在一定程度上克服了常规磁粉存在的缺点，但其制造方法较常规磁粉的制造更为复杂。具体过程是首先制备氢氧化亚铁沉淀，在高压釜中水热处理得到六角板状的α-FeOOH，此后再按传统方法高温脱水制得α-Fe2O3，还原至Fe3O4，再氧化得到γ-Fe2O3。可见，该发明公布的方法未能简化γ-Fe2O3磁性粉末的制备过程。上述方法需进行反复的氧化还原过程，不仅造成巨大的能源消耗，而且操作过程繁复，不易控制。尤其是由α-Fe2O3还原为Fe3O4一步更难控制，首先是还原深度不易控制，由于Fe3O4可进一步还原，这就造成还原产物的不稳定性，从而降低产品中γ-Fe2O3的含量；其次是还原速度难以控制，由于还原过程生成H2O，还原速度太快会导致生枝杈、孔洞，从而降低产品质量，还原速度太慢将造成生产率下降，失去工业意义。
本发明的目的在于提供一种工艺过程简单，容易控制，操作稳定的制造超细磁粉的方法及其该方法制得的γ-Fe2O3或掺杂钴元素的γ-Fe2O3磁粉。
本发明的γ-Fe2O3及其掺杂磁性粉末具有如下性质：
(a)粒度：30-90nm
(b)形状：近似球形
(c)矫顽力：Hc 270-800Oe
(d)比饱合磁化强度：Sm 65-75emu/g
(e)剩余磁化强度： Sr 30-36emu/g
本发明磁性粉末的制造方法，是用NaOH或氨水中和铁盐水溶液，制备Fe(OH)3或F(OH)2沉淀，其终点pH值控制在7-13，然后按如下步骤进行：
(a)将沉淀物用低碳醇洗涤，制成醇凝胶，
(b)将该醇凝胶置于高压釜中，以低碳醇为超临界介质，在超临界条件下保持5分钟-6小时，脱水后制得γ-Fe2O3磁粉。
按照本发明的方法，可以从制备Fe(OH)3或Fe(OH)2的沉淀出发，一步合成所述磁性粉末。其实施方法是以甲醇、乙醇及其他合适的低碳醇洗涤Fe(OH)3或Fe(OH)2沉淀，制得相应醇凝胶，然后将所得醇凝胶置于高压釜内，加入适量的同一醇类物质，在封闭条件下加热，使釜内条件达到或超过所使用介质的临界点，并在此条件下保持5分钟至6小时，然后在维持温度不变的条件下放出介质，在惰性气体保护下降至室温，即得到γ-Fe2O3磁性粉末。
上述过程中的Fe(OH)3或Fe(OH)2沉淀是用NaOH或氨水中和相应的铁盐水溶液而得到的。所用铁盐可以是硝酸铁、氯化铁、硫酸亚铁以及其他铁盐，中和终点的pH值控制在7-13之间，最好是7-10之间。所得沉淀用蒸馏水反复洗涤后，再用醇类物质洗涤即可制得醇凝胶。
在制备上述沉淀以前，可在相应的铁盐水溶液中添加各种有用的金属元素，如Co2等。这样可以用本发明的方法制造掺杂元素的γ-Fe2O3磁粉。
超临界方法本身不属于本发明所限制范围，本发明只是将这一技术应用于磁粉制造，本发明的关键在于使用超临界技术直接制造γ-Fe2O3及掺杂元素的γ-Fe2O3磁粉。
本发明的超细磁粉具有颗粒小，粒度分布窄的优点。该磁粉通过掺杂其矫顽力可达270-800Oe，没有枝杈和孔洞。用于制造磁记录介质，磁性油墨时容易分散，可提高相应产品的质量。本发明所采用的超临界脱水直接制备磁粉的方法工艺过程简单，具有容易控制、操作稳定、节约能源的优点。
实施例1
将40.4gFe(NO3)3.9H2O溶于100ml水中，加热至50℃，搅拌下用10％的氨水中和至pH=10.0，过滤，用蒸馏水洗涤3次，每次用量100ml，再用无水甲醇洗涤3次，每次用量100ml。抽干后将滤饼放入500ml高压釜内，并加入300ml无水甲醇，用干燥高氮吹扫片刻后密封。以1.5℃/min的速度升温至280℃，压力调整为9.0MPa，在此条件下保持1小时。此后缓慢放出介质，维持釜内温度不变。待全部介质放出后，通入干燥的高氮，自然冷却至室温，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，电镜照片显示该磁粉呈球状，粒度为30-50mm。
实施例2
制备方法如实施例1。以无水乙醇代替无水甲醇，升温至250℃，压力8.0MPa，维持此条件2小时，同样得到γ-Fe2O3，其特性为：Hc=278Oe,Sm=68.9emu/g,Sr=30.8emu/g，粒度为30-90mm，球状。
实施例3
制备方法如实施例1。以硫酸亚铁代替硝酸铁，仍以无水甲醇作为超临界介质，同样得到γ-Fe2O3磁粉，其特性为：Hc=279Oe,Sm=71.6emu/g,Sr=31.8emu/g。
实施例4
制备方法如实施例1。以硝酸铁水溶液中加入适量CoSO4，使产品最终含4％的钴，得到掺钴型γ-Fe2O3磁粉。其特性为：Hc=478Oe,Sm=65.8emu/g,Sr=36.5emu/g。
上述实施例中，磁性能Hc、Sm、Sr可在BH仪上直接测得，电镜照片用电子显微镜以透射方式拍摄得到。产品物相分析可在X射线粉末衍射仪上进行。
Claims (6)
1．一种制造超细磁粉的方法是用NaOH或氨水中和铁盐水溶液，制备Fe(OH)3或Fe(OH)2沉淀，其终点pH值控制在7-13，其特征在于：
(a)将沉淀物用低碳醇洗涤后，成醇凝胶；
(b)将该醇凝胶置于高压釜中，以低碳醇为超临界介质，在超临界条件下保持5分钟-6小时，脱水后制得γ-Fe2O3磁粉。
2．如权利要求1所述的方法，其特征是所说的铁盐是硝酸铁、氯化铁或硫酸亚铁。
3．如权利要求1或2所述的方法，其特征是在所说的铁盐水溶液中掺杂钴。
4．如权利要求1所述的方法，其特征是所述低碳醇是甲醇或乙醇。
5．一种按权利要求1所述方法制造的γ-Fe2O3磁粉，其特征在于：
(a)粒度： 30-90nm
(b)形状： 近似球形
(c)矫顽力：Hc 270-800Oe
(d)比饱合磁化强度：Sm 65-75emu/g
(e)剩余磁化强度： Sr 30-36emu/g
6．一种按权利要求1所述方法制造的掺杂钴的γ-Fe2O3磁粉，其特征在于：
(a)粒度： 30-90nm
(b)形状： 近似球形
(c)矫顽力：Hc 270-800Oe
(d)比饱合磁化强度：Sm 65-75emu/g
(e)剩余磁化强度： Sr 30-36emu/g
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| CN1108425A CN1108425A (zh) | 1995-09-13 |
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1994
- 1994-03-07 CN CN94102374A patent/CN1045136C/zh not_active Expired - Fee Related
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