CN113909471B - 一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液及处理方法，属于表面改性及功能材料技术领域。所述包覆溶液为氟锆酸、PH值调节剂、溶剂配制的混合溶液，混合溶液中氟锆酸浓度为0.05‑0.1g/ml，溶液PH值为4‑4.5；本发明采用酸性环境，弱酸性可以提高铁粉表面活性，同时避免造成铁粉大量腐蚀消耗，溶液PH值控制在4‑4.5，有效保证了包覆反应的进行，同时控制反应速率不会过快或过慢，实现铁粉在包覆溶液中搅拌反应的均匀性，并且严格控制包覆溶液浓度，影响着反应基团与铁粉微粒的接触，进一步保证反应的均匀性，此浓度范围内可实现铁粉包覆层的快速增长，缩短反应时间。

Description

一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液及处理方法

技术领域

本发明涉及一种铁粉表面处理的方法，尤其涉及一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液及处理方法，属于表面改性及功能材料技术领域。

背景技术

随着电子信息技术的不断发展，电磁污染也愈发严重。吸波材料能够有效将电磁能转换成其他能量，起到吸收或衰减电磁波的作用，可以有效解决电磁污染问题。

电磁损耗的形式包括磁损耗和介电损耗，磁损耗主要是指采用以铁粉为代表的具有高磁导率的铁系材料为吸收剂的吸波材料对电磁波的损耗形式，介电损耗主要是指采用以陶瓷材料为代表的高介电材料为吸收剂的吸波材料对电磁波的损耗形式。其中磁损耗是目前使用最多的，这类材料可以在薄层情况下实现高吸收或损耗，但是也存在耐温性差、抗氧化性差和耐腐蚀性差的问题。针对这一问题，铁粉的表面包覆是一种行之有效的途径。

铁粉的表面包覆包括有机改性和无机改性，有机改性主要通过硅烷偶联剂实现，操作简单，容易实现，但耐温、抗氧化和耐化学品性不足；无机改性目前采用最多的是二氧化硅和氧化铝，如专利CN 105798291 A公布了一种铁粉防氧化处理方法，是通过氨水和烷氧基硅烷的水解实现铁粉表面的二氧化硅包覆，反应时间在25h以上。专利CN 105921741 A公布了一种铁粉表面处理方法，是在铁粉表面包覆带有官能团的二氧化硅，反应时间30h以上。现有技术中有采用电镀方法制备了钴包覆的羰基铁颗粒,将氧化起始温度升高到300℃,显示出良好的热稳定性。还有采用原子层沉积法对羰基铁粉进行了表面氧化铝包覆,最大抗氧化温度超过550℃。虽然通过表面包覆后铁粉的耐腐蚀性、抗氧化性得到很大提高，但是存在处理工艺复杂，处理时间长和反应环境要求高等问题，因此急需一种操作简单的表面包覆方法对铁粉进行处理来提高其耐腐蚀性和抗氧化性。

发明内容

本发明需要解决的问题是如何快速提高铁粉的耐腐蚀性和抗氧化性。铁粉是目前使用最多的一种吸收剂，但是极易腐蚀或氧化，一旦发生腐蚀或氧化后，电磁参数发生变化，吸波性能变差，因此吸波材料无法长时间在有氧的极端环境下工作，针对这种情况，表面包覆是在极小改变电磁参数的情况下可延长铁粉抗氧化、耐腐蚀性的一种方式，但目前报道的包覆方法复杂繁琐、耗时长或者条件要求苛刻，因此亟需一种快速提高铁粉的耐腐蚀性和抗氧化性的方法。

为解决上述问题，本发明采用的步骤如下：

一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液，一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液为氟锆酸、PH值调节剂、溶剂配制的混合溶液，混合溶液中氟锆酸浓度为0.05-0.1g/ml，溶液PH值为4-4.5。

所述溶剂为蒸馏水、无水乙醇或两者混合物。

所述PH值调节剂为三乙醇胺或氨水。

所述氟锆酸浓度为45％水溶液。

一种二氧化锆包覆铁粉的处理方法，包括以下步骤：(1)将铁粉与包覆溶液进行混合反应，搅拌速率300-400转/min,反应时间为30-40min；(2)将步骤(1)得到的混合溶液抽滤或离心水洗3遍，100-120℃烘干得到二氧化锆包覆的铁粉。

包覆溶液体积应大于铁粉体积的1.5倍。

步骤(1)中所述铁粉为铁磁合金粉，可以是铁钴系或铁硅系合金粉。

步骤(1)中所述反应温度应控制在80℃以下。

步骤(2)中所述抽滤水洗过程中压力0.1MPa，滤纸选用中速定性滤纸；

步骤(2)中所述离心水洗过程中速率为500转/min，离心时间10分钟。

本发明的有益效果：

1、操作简单、反应时间短，且无需特殊环境条件。

2、二氧化锆耐蚀性好、抗氧化性强、电阻率大，可以很好的提高铁粉的耐腐蚀性和抗氧化性。包覆后的铁粉浸泡在5％盐水中30天不生锈，空气环境下300℃烘烤50小时不变色。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明：

一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液，一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液为氟锆酸(45％水溶液)、PH值调节剂、溶剂配制的混合溶液，混合溶液中氟锆酸浓度为0.05-0.1g/ml，溶液PH值为4-4.5。

所述溶剂为蒸馏水、无水乙醇或两者混合物。

所述PH值调节剂为三乙醇胺或氨水。

一种二氧化锆包覆铁粉的处理方法，包括以下步骤：

(1)将铁粉与包覆溶液进行混合反应，搅拌速率300-400转/min,反应时间为30-40min，反应温度应控制在80℃以下；包覆溶液体积应大于铁粉体积的1.5倍。所述铁粉为铁磁合金粉，可以是铁钴系或铁硅系合金粉。

(2)将步骤(1)得到的混合溶液抽滤或离心水洗3遍，100-120℃烘干得到二氧化锆包覆的铁粉。

原理：二氧化锆耐蚀性好、抗氧化性强、电阻率大，是一种优异的铁粉包覆层选择，但由于二氧化锆惰性强，难以实现与铁粉的反应。本发明采用一种液相反应实现铁粉包覆，反应操作简单。反应环境选择酸性，因为弱酸性可以提高铁粉表面活性，同时避免造成铁粉大量腐蚀消耗，溶液PH值控制在4-4.5，有效保证了包覆反应的进行，同时控制反应速率不会过快或过慢，实现铁粉在包覆溶液中搅拌反应的均匀性，并且严格控制包覆溶液浓度，影响着反应基团与铁粉微粒的接触，进一步保证反应的均匀性，此浓度范围内可实现铁粉包覆层的快速增长，缩短反应时间。

实施例1

配制混和溶液50ml(PH值4，其中氟锆酸浓度0.08g/ml)，加入100g铁钴粉，搅拌速率340转/min，反应30min，抽滤水洗3遍，100℃烘干后得到二氧化锆包覆的铁粉。

包覆后的铁粉浸泡在5％盐水中30天不生锈，空气环境下300℃烘烤50小时不变色。

实施例2

配制混和溶液80ml(PH值4.3，其中氟锆酸浓度0.06g/ml)，加入100g铁钴粉搅拌速率360转/min，反应40min，离心水洗3遍，110℃烘干后得到二氧化锆包覆的铁粉。

包覆后的铁粉浸泡在5％盐水中30天不生锈，空气环境下300℃烘烤50小时不变色。

实施例3

配制混和溶液50ml(PH值4.3，其中氟锆酸浓度0.05g/ml)，加入100g铁硅铝粉，搅拌速率340转/min，反应40min，抽滤水洗3遍，110℃烘干后得到二氧化锆包覆的铁粉。

包覆后的铁粉浸泡在5％盐水中30天不生锈，空气环境下300℃烘烤50小时不变色。

Claims (10)

1.一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液，其特征在于：包覆溶液为氟锆酸、PH值调节剂、溶剂配制的混合溶液，混合溶液中氟锆酸浓度为0.05-0.1g/ml，溶液PH值为4.3-4.5。

2.如权利要求1所述的一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液，其特征在于：所述溶剂为蒸馏水、无水乙醇或两者混合物。

3.如权利要求1所述的一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液，其特征在于：所述PH值调节剂为三乙醇胺或氨水。

4.如权利要求1所述的一种二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液，其特征在于：所述氟锆酸是浓度为45%的水溶液。

5.一种使用如权利要求1-4任意一项所述的二氧化锆包覆铁粉的包覆溶液的二氧化锆包覆铁粉的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将铁粉与包覆溶液进行混合反应，搅拌速率300-400转/min,反应时间为30-40min；(2)将步骤(1)得到的混合溶液抽滤或离心水洗3遍，100-120℃烘干1h得到二氧化锆包覆的铁粉。

6.如权利要求5所述的处理方法，其特征在于：包覆溶液体积应大于铁粉体积的1.5倍。

7.如权利要求5所述的处理方法，其特征在于：步骤(1)中所述铁粉为铁磁合金粉。

8.如权利要求5所述的处理方法，其特征在于：步骤(1)中所述反应温度应控制在80℃以下。

9.如权利要求5所述的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述抽滤过程中压力为0.1MPa，滤纸选用中速定性滤纸。

10.如权利要求5所述的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述离心水洗过程中速率为500转/min，离心时间10分钟。