RU2348997C2 - Method of powder magnetic substance receiving - Google Patents
Method of powder magnetic substance receiving Download PDFInfo
- Publication number
- RU2348997C2 RU2348997C2 RU2006145186/02A RU2006145186A RU2348997C2 RU 2348997 C2 RU2348997 C2 RU 2348997C2 RU 2006145186/02 A RU2006145186/02 A RU 2006145186/02A RU 2006145186 A RU2006145186 A RU 2006145186A RU 2348997 C2 RU2348997 C2 RU 2348997C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- grinding
- powders
- cobalt
- carbonyl iron
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии и механохимии, а именно к получению ферромагнитных высокодисперсных порошковых материалов, предназначенных для изготовления композитных изделий и покрытий высокочастотных (ВЧ) и сверхвысокочастотных (СВЧ) диапазонов, и может быть использовано для биологической защиты от мощных радиоизлучений, экранирования помещений и оборудования безэховых камер, разрешения проблем помехозащищенности и электромагнитной совместимости электронных устройств, снижения радиолокационной заметности различных объектов, устройств радиотехники и автоматики.The invention relates to powder metallurgy and mechanochemistry, in particular to the production of ferromagnetic finely dispersed powder materials intended for the manufacture of composite products and coatings of high-frequency (HF) and ultra-high-frequency (microwave) ranges, and can be used for biological protection against powerful radio emissions, shielding of rooms and equipment anechoic chambers, solving problems of noise immunity and electromagnetic compatibility of electronic devices, reducing radar visibility cing facilities, radio and automation devices.
В указанных областях техники используют промышленно выпускаемые порошки карбонильного железа с содержанием примесей (углерод, азот и кислород) от 1,30 до 3,55 мас.%, удельной поверхностью от 0,18 до 0,25 м2/г, размером сферических частиц от 1,5 до 10 мкм и насыпной плотностью от 2,8 до 3,2 г/см3 (патент RU 2107705, С09D 5/32, 1998 г.).In these areas of technology, industrially produced carbonyl iron powders are used with impurities (carbon, nitrogen and oxygen) from 1.30 to 3.55 wt.%, Specific surface area from 0.18 to 0.25 m 2 / g, spherical particle size from 1.5 to 10 microns and a bulk density of from 2.8 to 3.2 g / cm 3 (patent RU 2107705, C09D 5/32, 1998).
Использование промышленных марок порошков карбонильного железа позволяет получать композиты, имеющие значения тангенса угла магнитных потерь в СВЧ-диапазоне не более 0,6 (на частотах порядка 6 ГГц) при концентрации порошка около 40 об.%.The use of industrial grades of carbonyl iron powders allows one to obtain composites having a magnetic loss tangent in the microwave range of not more than 0.6 (at frequencies of the order of 6 GHz) at a powder concentration of about 40 vol.%.
Увеличение указанного параметра для композитов на основе промышленных порошков карбонильного железа различными путями, например очистительным высокотемпературным отжигом в водороде или обработкой поверхности железных частиц различными капсулянтами (ортофосфорной кислотой), не привело к успеху и не вызвало заметного роста сверхвысокочастотных потерь в композитах, наполненных указанными порошками.An increase in this parameter for composites based on industrial carbonyl iron powders in various ways, for example, by cleaning high-temperature annealing in hydrogen or by treating the surface of iron particles with various capsulants (phosphoric acid), did not lead to success and did not cause a noticeable increase in microwave losses in composites filled with these powders.
Известен способ размола порошков карбонильного железа в шаровых мельницах аттриторного или планетарного типа, выбранный нами в качестве прототипа. Такой способ позволяет (только при размоле в жидких средах - сухой помол не эффективен) получать порошки карбонильного железа с более развитой поверхностью (до 1,5 м2/г), с частицами "чешуйчатой" формы и тангенсом магнитных потерь 1,4-1,6 на частотах не ниже 6 ГГц (патент RU 2236929, В22F 1/00, 2003 г.).A known method of grinding powders of carbonyl iron in ball mills, attritor or planetary type, we have chosen as a prototype. This method allows (only when grinding in liquid media - dry grinding is not effective) to obtain carbonyl iron powders with a more developed surface (up to 1.5 m 2 / g), with particles of a "scaly" shape and a magnetic loss tangent of 1.4-1 , 6 at frequencies not lower than 6 GHz (patent RU 2236929,
Недостатком данного способа является трудоемкая технология высокоэнергетической мехобработки (размола). Только непосредственный размол занимает до 5-9 часов, а при необходимости повторного "домола" после сушки время обработки даже небольших партий весом до 3-5 кг составляет десятки часов. При увеличении массы партии (увеличении производительности оборудования) время механохимической обработки возрастает. Ограничен и заявленный спектр составов и структур получаемых магнитных порошков, лежащих в небольшом диапазоне дисперсности, что ограничивает выбор технологических и эксплуатационных параметров для широкого круга изделий СВЧ-техники.The disadvantage of this method is the laborious technology of high-energy machining (grinding). Only direct grinding takes up to 5-9 hours, and if necessary, repeated "grinding" after drying, the processing time of even small batches weighing up to 3-5 kg is tens of hours. With increasing batch mass (increasing equipment productivity), the time of mechanochemical processing increases. The claimed range of compositions and structures of the obtained magnetic powders lying in a small dispersion range is also limited, which limits the choice of technological and operational parameters for a wide range of microwave equipment.
Настоящее изобретение направлено на расширение составов и структур магнитных материалов, улучшение их магнитных свойств и на совершенствование технологии их изготовления.The present invention is aimed at expanding the compositions and structures of magnetic materials, improving their magnetic properties and improving the technology for their manufacture.
Задачей настоящего изобретения является получение магнитного порошкового материала для композитных изделий, обладающих повышенным тангенсом магнитных потерь (более 1,0 в диапазоне частот более 1,5 ГГц) при содержании магнитного порошкового материала не более 35 об.%, расширение частотной полосы поглощения энергии ЭМИ (электромагнитного излучения) композитными изделиями, сокращение времени размола порошков, снижение затрат электроэнергии и увеличение срока службы размольных элементов мельниц.The objective of the present invention is to obtain a magnetic powder material for composite products with an increased magnetic loss tangent (more than 1.0 in the frequency range of more than 1.5 GHz) with a content of magnetic powder material of not more than 35 vol.%, Expanding the frequency band of the absorption of electromagnetic radiation ( electromagnetic radiation) with composite products, reducing the time of grinding powders, reducing energy costs and increasing the service life of grinding elements of mills.
Указанный технический результат достигается путем механической обработки (размола) порошков карбонильного железа марки Р-10 или Р-20 (возможно и применение промышленных порошков марки Р-100) совместно с порошком электролитического кобальта марки Со-0 при содержании кобальта от 0,1 до 24 мас.% (средний размер исходных частиц перечисленных порошков составляет величину ~5 мкм) в жидкой среде (этиловый или изопропиловый спирты, или уайт-спирит, или др.) при соотношении массы жидкости и порошка не ниже 1:1,5.The specified technical result is achieved by machining (grinding) powders of carbonyl iron grade R-10 or R-20 (it is possible to use industrial powders grade R-100) together with electrolytic cobalt powder grade Co-0 with a cobalt content of from 0.1 to 24 wt.% (the average size of the initial particles of the listed powders is ~ 5 μm) in a liquid medium (ethyl or isopropyl alcohols, or white spirit, or others) with a ratio of the mass of liquid and powder not lower than 1: 1.5.
При совместном размоле железа и кобальта в жидкой среде происходит не только уменьшение размеров частиц железа и увеличение удельной поверхности материала до 3-3,5 м2/г, но и внедрение атомов кобальта в частицы железа - в кристаллическую решетку твердого раствора на основе железа (α-Fe) таким образом, что кобальт как самостоятельная фаза может быть полностью устранен.In the joint grinding of iron and cobalt in a liquid medium, there is not only a decrease in the size of iron particles and an increase in the specific surface of the material to 3-3.5 m 2 / g, but also the introduction of cobalt atoms into iron particles - into the crystal lattice of an iron-based solid solution ( α-Fe) so that cobalt as an independent phase can be completely eliminated.
При содержании кобальта до 6-8 мас.% его полное внедрение в решетку железа происходит в течение первого часа размола. Кроме того, внедрение кобальта в матрицу железа в виде твердого раствора замещения уже на уровне 0,5 -2,0 мас.% вызывает резкое уменьшение размера первичных кристаллитов железа от исходного 30-40 нм до 5-7 нм. Измельчение кристаллитов вызывает увеличение твердости и рост хрупкости частиц материала, благодаря чему ускоряется процесс размола и сокращается в 2-3 раза время активной (самой энергоемкой) стадии технологического процесса.When the cobalt content is up to 6-8 wt.%, Its complete incorporation into the iron lattice occurs during the first hour of grinding. In addition, the introduction of cobalt into the iron matrix in the form of a substitutional solid solution already at the level of 0.5 -2.0 wt.% Causes a sharp decrease in the size of primary iron crystallites from the initial 30-40 nm to 5-7 nm. Grinding of crystallites causes an increase in hardness and an increase in the fragility of material particles, due to which the grinding process is accelerated and the time of the active (most energy-intensive) stage of the technological process is reduced by 2–3 times.
В качестве размольных аппаратов используются планетарные шаровые мельницы или мельницы аттриторного типа с числом оборотов не ниже 350-400 1/мин.As grinding devices, planetary ball mills or attritor type mills with a speed of at least 350-400 1 / min are used.
Размол карбонильного железа и кобальта проводят путем воздействия размольных тел (например, шаров из стали ШХ-15 диаметром от 3 до 6 мм) с высокой кинетической энергией (от 200 до 500 Дж/кг) на обрабатываемый материал, достигая определенного уровня дисперсности и заданного состава. Величина тангенса магнитных потерь композитов, наполненных 30-35 об.% получаемого порошка, на частотах более 6 ГГц составляет не менее 1.0.The grinding of carbonyl iron and cobalt is carried out by the action of grinding bodies (for example, balls made of steel ШХ-15 with a diameter of 3 to 6 mm) with high kinetic energy (200 to 500 J / kg) on the processed material, reaching a certain level of dispersion and a given composition . The magnitude of the magnetic loss tangent of composites filled with 30-35 vol.% Of the obtained powder at frequencies above 6 GHz is at least 1.0.
После размола и декантации спирта влажный порошок подвергается сушке при температурах 75-80°С и просеиванию через сита с размером ячеек 80-250 мкм. Сушка проводится при температурах не более 80°С во избежание эффекта самовозгорания из-за высокой пирофорности порошков железа, особенно порошков с поверхностью более 1,5 м2/г.After grinding and decanting the alcohol, the wet powder is dried at temperatures of 75-80 ° C and sieved through sieves with a mesh size of 80-250 microns. Drying is carried out at temperatures not exceeding 80 ° C to avoid the effect of spontaneous combustion due to the high pyrophoricity of iron powders, especially powders with a surface of more than 1.5 m 2 / g
При размоле в жидкой среде происходит изменение размера и формы частиц карбонильного железа, а также состава частиц из-за внедрения добавки кобальта в решетку кристаллов твердого раствора на основе железа (α-Fe). Эффективности процесса способствует полная взаимная растворимость компонентов (Fe и Со), проходящая с образованием твердых растворов замещения при близких значениях ионных радиусов рассматриваемых металлов. Уменьшение поперечных размеров частиц и изменение их состава (т.е. изменение микро- и макроструктуры частиц и электрофизических свойств материала) приводит к снижению влияния эффектов скинирования и, соответственно, к увеличению тангенса сверхвысокочастотных магнитных потерь как на частотах 1,5-3 ГГц, так и в диапазоне 3-10 ГГц.When grinding in a liquid medium, there is a change in the size and shape of the particles of carbonyl iron, as well as the composition of the particles due to the introduction of cobalt additives in the crystal lattice of iron-based solid solution (α-Fe). The efficiency of the process is facilitated by the complete mutual solubility of the components (Fe and Co), which takes place with the formation of substitutional solid solutions at close values of the ionic radii of the metals in question. A decrease in the transverse particle size and a change in their composition (i.e., a change in the micro- and macrostructure of the particles and the electrophysical properties of the material) leads to a decrease in the effect of skinning effects and, consequently, to an increase in the microwave tangent of magnetic losses both at frequencies of 1.5-3 GHz, and in the range of 3-10 GHz.
На чертеже приведена зависимость величины удельной поверхности от времени размола для чистого карбонильного железа марки Р-10 и для порошка состава Fe - 4% Со. Как видно из приведенных на чертеже данных, максимум дисперсности для чистого железа достигается через 2,5 часа механохимической обработки и составляет 1,5-1,6 м2/г, а для исходной смеси порошков Fe - 4% Со этот уровень достигается практически уже через 1 час, тогда как максимальный уровень 3-3,5 м2/г является для порошков чистого карбонильного железа (без кобальта) недостижимым.The drawing shows the dependence of the specific surface area on the grinding time for pure carbonyl iron grade P-10 and for powder composition Fe - 4% Co. As can be seen from the data shown in the drawing, the maximum dispersion for pure iron is achieved after 2.5 hours of mechanochemical treatment and is 1.5-1.6 m 2 / g, and for the initial mixture of Fe powders - 4% Co, this level is reached almost after 1 hour, while the maximum level of 3-3.5 m 2 / g is unattainable for pure carbonyl iron powders (without cobalt).
Время размола определяется составом порошка и необходимым уровнем дисперсности получаемого материала и составляет величину от 0,2 до 2,5-3,0 часа. Необходимо отметить, что последний параметр зависит и от степени загрузки мельницы, причем увеличение загрузки вызывает заметный рост времени обработки. Регулирование уровня дисперсности производится изменением времени механохимической обработки (размола) и числа оборотов ротора.The grinding time is determined by the composition of the powder and the required level of dispersion of the obtained material and ranges from 0.2 to 2.5-3.0 hours. It should be noted that the last parameter also depends on the degree of loading of the mill, and an increase in loading causes a noticeable increase in processing time. The dispersion level is controlled by changing the time of mechanochemical processing (grinding) and the rotor speed.
Техническим результатом изобретения является повышение сверхвысокочастотных магнитных потерь, характеризующих получаемый магнитный порошок на основе карбонильного железа и электролитического кобальта; повышение эффективности радиопоглощающих материалов на основе указанного порошка, что позволяет в свою очередь снизить толщину и массу покрытий практически для всего диапазона СВЧ-излучений. Повышается и эффективность технологического процесса изготовления из-за значительного (в 2-3 раза) сокращения времени самой энергоемкой операции - размола порошков.The technical result of the invention is to increase microwave frequency magnetic losses characterizing the resulting magnetic powder based on carbonyl iron and electrolytic cobalt; increasing the efficiency of radar absorbing materials based on the specified powder, which in turn allows reducing the thickness and weight of coatings for almost the entire range of microwave radiation. The efficiency of the manufacturing process is also increased due to a significant (2-3 times) reduction in the time of the most energy-intensive operation - grinding of powders.
Указанный технический результат достигается путем размола в высокоэнергетическом размольном устройстве в среде спиртов и сушке при температуре не более 80°С порошков карбонильного железа и электролитического кобальта при соотношении жидкость:порошок не ниже 1:1,5 до получения порошкового материала с удельной поверхностью 0,2 до 3,5 м2/г и величиной тангенса магнитных потер более 1,0 в диапазоне частот более 1,5 ГГц.The specified technical result is achieved by grinding in a high-energy grinding device in an environment of alcohols and drying at a temperature of not more than 80 ° C of powders of carbonyl iron and electrolytic cobalt with a ratio of liquid: powder not lower than 1: 1.5 to obtain a powder material with a specific surface area of 0.2 up to 3.5 m 2 / g and the magnitude of the magnetic loss tangent of more than 1.0 in the frequency range of more than 1.5 GHz.
Сущность изобретения заключается в том, что предложен способ получения бинарных дисперсных магнитных материалов в системе Fe-Co при содержаниях кобальта от 0,1 до 24 мас.%, включающий совместный размол частиц карбонильного железа и частиц электролитического кобальта в жидкой среде в высокоэнергетическом размольном аппарате с последующей декантацией жидкости, сушку получаемого порошка и просеивание получившегося материала через сита с размером ячеек 80-250 мкм в виброрассеивателях. Размол порошков карбонильного железа и кобальта проводят путем воздействия размольных тел (например, шаров из стали ШХ-15 диаметром от 3 до 6 мм) с высокой кинетической энергией (от 200 до 500 Дж/кг) на обрабатываемый материал до определенного уровня дисперсности и заданного состава. Величина тангенса магнитных потерь композитов, наполненных 30-35 об.% получаемого порошка-наполнителя, на частотах более 6 ГГц составляет не менее 1.0.The essence of the invention lies in the fact that the proposed method for producing binary dispersed magnetic materials in the Fe-Co system with cobalt contents from 0.1 to 24 wt.%, Including the joint grinding of particles of carbonyl iron and particles of electrolytic cobalt in a liquid medium in a high-energy grinding apparatus with subsequent decantation of the liquid, drying the resulting powder and sieving the resulting material through sieves with a mesh size of 80-250 μm in vibration diffusers. The grinding of powders of carbonyl iron and cobalt is carried out by the action of grinding bodies (for example, balls of steel ШХ-15 with a diameter of 3 to 6 mm) with high kinetic energy (from 200 to 500 J / kg) on the processed material to a certain level of dispersion and a given composition . The magnitude of the magnetic loss tangent of composites filled with 30-35 vol.% Of the obtained filler powder at frequencies of more than 6 GHz is at least 1.0.
В качестве размольных аппаратов используются планетарные шаровые мельницы или мельницы аттриторного типа с числом оборотов не ниже 350-400 1/мин.As grinding devices, planetary ball mills or attritor type mills with a speed of at least 350-400 1 / min are used.
Обработка порошков карбонильного железа и кобальта может производиться только в жидкой среде спиртов при соотношении массы жидкости и порошка не ниже 1:1,5. Сушка проводится при температурах от 75 до 80°С (не выше) во избежание эффектов самовозгорания из-за высокой пирофорности порошков железа, особенно порошков с поверхностью более 1,5 м2/г. Время размола определяется составом порошка и необходимым уровнем дисперсности материала и составляет величину от 0,2 до 3,0 часа. Регулирование уровня дисперсности производится изменением времени механохимической обработки (размола) и числа оборотов ротора.The processing of powders of carbonyl iron and cobalt can be carried out only in a liquid medium of alcohols with a ratio of the mass of liquid and powder not less than 1: 1.5. Drying is carried out at temperatures from 75 to 80 ° C (not higher) in order to avoid the effects of spontaneous combustion due to the high pyrophoricity of iron powders, especially powders with a surface of more than 1.5 m 2 / g. The grinding time is determined by the composition of the powder and the required level of dispersion of the material and ranges from 0.2 to 3.0 hours. The dispersion level is controlled by changing the time of mechanochemical processing (grinding) and the rotor speed.
Для порошков систем Fe или Fe-Co, изготовляемых механохимическим размолом в жидких средах, практически несущественным является состав газовой фазы в охлаждаемом водой аппарате во время размола, т.к. свои пирофорные свойства порошки реализуют только в сухом состоянии и при нагреве.For powders of Fe or Fe-Co systems produced by mechanochemical grinding in liquid media, the composition of the gas phase in a water-cooled apparatus during grinding is practically insignificant, since Powders realize their pyrophoric properties only in a dry state and upon heating.
Для ускорения процесса размола дополнительно могут использоваться поверхностно-активные вещества. В зависимости от состава жидкости: этиленгликоль; олеиновая или стеариновая кислоты в количестве до 5-8 мас.%, от количества жидкости в аппарате (кислоты нежелательны из-за возможной реакции с материалом мельницы).Surfactants can additionally be used to speed up the grinding process. Depending on the composition of the liquid: ethylene glycol; oleic or stearic acid in an amount of up to 5-8 wt.%, of the amount of liquid in the apparatus (acids are undesirable because of a possible reaction with the material of the mill).
Техническим результатом изобретения является повышение сверхвысокочастотных магнитных потерь, характеризующих получаемый магнитный порошок на основе карбонильного железа и электролитического кобальта; повышение эффективности радиопоглощающих материалов на основе указанного порошка, что позволяет в свою очередь снизить толщину покрытий и их вес практически для всего диапазона СВЧ-излучений. Повышается и эффективность технологического процесса из-за значительного (в 2-3 раза) сокращения времени самой энергоемкой операции - размола порошка.The technical result of the invention is to increase microwave frequency magnetic losses characterizing the resulting magnetic powder based on carbonyl iron and electrolytic cobalt; increasing the efficiency of radar absorbing materials based on the specified powder, which in turn allows reducing the thickness of the coatings and their weight for almost the entire range of microwave radiation. The efficiency of the technological process is also increased due to a significant (2–3 times) reduction in the time of the most energy-intensive operation — grinding of the powder.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Порошок промышленной марки карбонильного железа (как правило, Р-10 или Р-20) с частицами сферической формы и порошок электролитического кобальта (марка С-0; в количестве от 0,1 до 24 мас.% от массы Fe) загружают в аттритор, заполненный стальными шарами в количестве 1:8-1:10 массы порошка к массе шаров. Заливают этиловый или изопропиловый спирт или уайт-спирит в количестве 1:1 или 1:1,5 в соотношениях масс жидкость:порошок. Аппарат герметизируют, включают охлаждение на внешнюю водяную рубашку и включают двигатель, приводящий в движение ротор с пальцами и мелющие тела (шары).Powder of industrial grade carbonyl iron (as a rule, P-10 or P-20) with spherical particles and powder of electrolytic cobalt (grade C-0; in an amount of 0.1 to 24 wt.% By weight of Fe) is loaded into an attritor, filled with steel balls in an amount of 1: 8-1: 10 mass of powder to the mass of balls. Pour ethyl or isopropyl alcohol or white spirit in an amount of 1: 1 or 1: 1.5 in mass ratios of liquid: powder. The apparatus is sealed, cooling is turned on to the external water jacket and the motor is turned on, which drives the rotor with fingers and grinding bodies (balls).
В зависимости от состава порошка и заданной степени помола выбирается время механохимической обработки при определенном числе оборотов двигателя.Depending on the composition of the powder and the specified degree of grinding, the time of mechanochemical processing at a certain number of engine revolutions is selected.
По истечении заданного времени процесса размола и образования гомогенного по составу порошка - внедрения всего кобальта в решетку железа - аттритор разгружают, разделяют на грубой сетке шаров и пульпы.After a predetermined time of the grinding process and the formation of a powder homogeneous in composition - incorporation of all cobalt into the iron lattice - the attritor is unloaded, separated on a coarse grid of balls and pulp.
Затем пульпу отстаивают в течение 1,5-2,5 часов, спирт декантируют и направляют на повторное использование. Влажный порошок раскладывают на поддоны из нержавеющей стали слоем толщиной не более 1,5 см и помещают в вакуумный сушильный шкаф (вакуум 10-1 мм рт.ст.), в котором высушивают при температуре не выше 80°С до полного удаления жидкости. Высушенный порошок просеивают через металлическое сито на вибрационной установке и упаковывают в герметичную металлическую тару или полиэтиленовые мешки.Then the pulp is defended for 1.5-2.5 hours, the alcohol is decanted and sent for reuse. Wet powder is laid out on stainless steel pallets with a thickness of not more than 1.5 cm and placed in a vacuum oven (vacuum 10 -1 mm Hg), in which it is dried at a temperature not exceeding 80 ° C until the liquid is completely removed. The dried powder is sieved through a metal sieve on a vibrating unit and packaged in sealed metal containers or plastic bags.
У полученного материала измеряют насыпную плотность (волюмометром) и производят определение удельной поверхности по методу БЭТ - низкотемпературной адсорбции инертных газов.Bulk density is measured for the material obtained (volume meter) and the specific surface is determined by the BET method - low-temperature adsorption of inert gases.
Методом рентгеноструктурного и рентгеновского фазового анализов определяют фазовый состав получаемых порошков и размеры блочной структуры твердой фазы. При этом размер блочной структуры (микроструктуры) исходных порошков карбонильного железа составляет величину порядка 34,0-36,0 нм, а фазовый состав получаемых материалов (с точностью метода исследования - 3-4 мас.%) отвечает α-Fe (твердому раствору кобальта в железе).Using the method of x-ray diffraction and x-ray phase analysis to determine the phase composition of the obtained powders and the size of the block structure of the solid phase. The size of the block structure (microstructure) of the initial carbonyl iron powders is of the order of 34.0-36.0 nm, and the phase composition of the materials obtained (with an accuracy of the research method is 3-4 wt.%) Corresponds to α-Fe (solid cobalt solution in iron).
Выборочно на растровом электронном микроскопе, анализируют изменения структуры частиц порошков (макроструктуры) при увеличениях от х1000 до х6000.Selectively using a scanning electron microscope, analyze changes in the structure of powder particles (macrostructure) at magnifications from x1000 to x6000.
Измерение значений СВЧ магнитных потерь в контрольных образцах композитов из порошка и полимерной матрицы (количество порошка до 30-35 об. %) проводят по методике, изложенной в работах Liszi I, Domankos I, Szabo I, Acta Chem. Acad. Sci. Hung., 79, 3, 323-330 (1973); Hannely L, Lopes A, Salello S, Chem. Eng. Data, 28, 2, 169 (1983); Hannai T, Kouzumi N, Gotoh R, Nippon Kagaku Zasshi, 80, 17 (1959), с использованием векторных анализаторов цепей типа HP 8510 или измерителей комплексных коэффициентов передачи типа Р4-53.The values of microwave magnetic losses in the control samples of composites of powder and polymer matrix (the amount of powder up to 30-35 vol.%) Are measured according to the method described in the works of Liszi I, Domankos I, Szabo I, Acta Chem. Acad. Sci. Hung., 79, 3, 323-330 (1973); Hannely L, Lopes A, Salello S, Chem. Eng. Data, 28, 2, 169 (1983); Hannai T, Kouzumi N, Gotoh R, Nippon Kagaku Zasshi, 80, 17 (1959), using HP 8510 type vector network analyzers or P4-53 type complex transmission coefficient meters.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1Example 1
В аттритор емкостью 12 л, предварительно загруженный шарами диаметром 5-7 мм в количестве 15 кг, загружают порошок карбонильного железа марки Р-10 с частицам сферической формы в количестве 1,5 кг и 15 г порошкообразного кобальта марки Со-0 (из расчета 1,0 мас.%), заливают 1,3 л этилового спирта. Аппарат герметизируют и производят размол в течение 2,5 часа при скорости вращения ротора 400 1/мин с постоянным охлаждением помольной камеры проточной водой.In an attritor with a capacity of 12 l, preloaded with balls of diameter 5-7 mm in an amount of 15 kg, load carbonyl iron powder of grade P-10 with spherical particles in the amount of 1.5 kg and 15 g of powdered cobalt of grade Co-0 (based on 1 , 0 wt.%), Pour 1.3 l of ethyl alcohol. The apparatus is sealed and milled for 2.5 hours at a rotor speed of 400 1 / min with constant cooling of the grinding chamber with running water.
По окончании размола мельницу разгружают; пульпу порошок-спирт отстаивают, спирт декантируют и направляют на повторный цикл использования, влажный порошок, разложенный на поддоны, высушивают при температуре 75-80°С в вакууме.At the end of the grinding, the mill is unloaded; the powder-alcohol pulp is defended, the alcohol is decanted and sent for a second cycle of use, the wet powder laid out on pallets is dried at a temperature of 75-80 ° C in vacuum.
После сушки порошковый материал провеивают на вибрационном грохоте через металлическое сито с размером ячейки 125 мкм и упаковывают в полиэтиленовые мешки.After drying, the powder material is screened on a vibrating screen through a metal sieve with a mesh size of 125 μm and packaged in plastic bags.
Проводят контроль насыпной массы полученного материала и его удельной поверхности. Анализируют фазовый состав порошка и его структурные характеристики. Анализ формы частиц проводят выборочно на электронном растровом микроскопе. Размер блочной структуры 15,0-16,0 нм.The bulk density of the obtained material and its specific surface are monitored. The phase composition of the powder and its structural characteristics are analyzed. Particle shape analysis is carried out selectively on an electron scanning microscope. The size of the block structure is 15.0-16.0 nm.
Для определения магнитных потерь изготавливают контрольные образцы композита с содержанием порошка Fe-Co 30-35 об.%.To determine the magnetic loss, control samples of the composite are made with an Fe-Co powder content of 30-35 vol.%.
Удельная поверхность порошкового материала составляет 1,7 м2/г, а насыпная масса - 1,4 г/см3.The specific surface area of the powder material is 1.7 m 2 / g, and the bulk density is 1.4 g / cm 3 .
У 85% частиц форма чешуйчатая. Много мелких частиц с размерами порядка микрона и менее.85% of the particles have a scaly shape. Many small particles with sizes of the order of microns or less.
Тангенс СВЧ магнитных потерь на частотах более 5 ГГц составляет в среднем 1,1-1,3.The microwave tangent of magnetic losses at frequencies above 5 GHz averages 1.1-1.3.
Пример 2Example 2
В аттритор емкостью 12 л, предварительно загруженный шарами диаметром 5-7 мм в количестве 15 кг, загружают порошок карбонильного железа с частицам сферической формы марки Р-10 в количестве 1,5 кг и порошок электролитического кобальта марки Со-0 в количестве 60 г (из расчета 4 мас.%), заливают изопропиловый спирт в количестве 1,5 л. Размол проводят при постоянном охлаждении в течение 2,0 часов и скорости вращения ротора 400 1/мин. По окончании размола аттритор разгружают; пульпу порошок-спирт отстаивают, спирт декантируют, порошок высушивают при температуре менее 80°С.In an attritor with a capacity of 12 l, pre-loaded with balls of diameter 5-7 mm in the amount of 15 kg, load carbonyl iron powder with spherical particles of the P-10 grade in the amount of 1.5 kg and electrolytic cobalt powder of the Co-0 brand in the amount of 60 g ( at the rate of 4 wt.%), pour isopropyl alcohol in an amount of 1.5 liters. The grinding is carried out with constant cooling for 2.0 hours and a rotor speed of 400 1 / min. At the end of the grinding, the attritor is unloaded; powder-alcohol pulp is defended, alcohol is decanted, the powder is dried at a temperature of less than 80 ° C.
Размолотый порошок имеет удельную поверхность 2,3 м2/г; насыпную массу 1,1 г/см3. Количество чешуйчатых частиц близко к 95%.The milled powder has a specific surface area of 2.3 m 2 / g; bulk density of 1.1 g / cm 3 . The amount of scaly particles is close to 95%.
Размер блочной структуры блоков твердого раствора железа составляет 10,0-12,0 нм.The size of the block structure of blocks of solid solution of iron is 10.0-12.0 nm.
Тангенс СВЧ магнитных потерь на частотах более 4 ГГц составляет в среднем 1,1-1,4.The microwave tangent of magnetic losses at frequencies above 4 GHz averages 1.1-1.4.
Пример 3Example 3
Получение порошкового материала проводят при содержании кобальта 18 мас.%, в среде этилового спирта в течение 1,0 часа при скорости вращения ротора 550 1/мин.The preparation of the powder material is carried out with a cobalt content of 18 wt.%, In ethyl alcohol for 1.0 hour at a rotor speed of 550 1 / min.
Полученный порошок имеет удельную поверхность 3,6 м2/г, насыпную массу 0,82 г/см3. Количество сферических (неразмолотых) частиц - 0%. Размер блоков - 6,0-7,0 нм.The resulting powder has a specific surface area of 3.6 m 2 / g, bulk density of 0.82 g / cm 3 . The number of spherical (unmilled) particles is 0%. The block size is 6.0-7.0 nm.
Тангенс СВЧ магнитных потерь на частотах более 6 ГГц составляет в среднем 0,9-1,3.The microwave tangent of magnetic losses at frequencies above 6 GHz is on average 0.9-1.3.
Как показали примеры, способ механохимической совместной обработки порошков системы железо-кобальт в заявленном диапазоне составов от 0,1 до 24 мас.% кобальта позволяет, при относительно небольшом времени размола, получать материалы с управляемыми составом и структурой, управляемыми технологическими и эффективными электромагнитными параметрами применительно практически ко всему частотному диапазону изделий СВЧ-техники.As the examples showed, the method of mechanochemical joint processing of powders of the iron-cobalt system in the claimed composition range from 0.1 to 24 wt.% Cobalt allows, with a relatively short grinding time, to obtain materials with controlled composition and structure, controlled by technological and effective electromagnetic parameters as applied to almost the entire frequency range of microwave products.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006145186/02A RU2348997C2 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | Method of powder magnetic substance receiving |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006145186/02A RU2348997C2 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | Method of powder magnetic substance receiving |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006145186A RU2006145186A (en) | 2008-06-27 |
| RU2348997C2 true RU2348997C2 (en) | 2009-03-10 |
Family
ID=39679571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006145186/02A RU2348997C2 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | Method of powder magnetic substance receiving |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2348997C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2484926C2 (en) * | 2010-07-13 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Инженерно-маркетинговый центр Концерна "Вега" (ОАО "ИМЦ Концерна "Вега") | Method of producing magnetic powder materials |
-
2006
- 2006-12-20 RU RU2006145186/02A patent/RU2348997C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2484926C2 (en) * | 2010-07-13 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Инженерно-маркетинговый центр Концерна "Вега" (ОАО "ИМЦ Концерна "Вега") | Method of producing magnetic powder materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006145186A (en) | 2008-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Feng et al. | Preparation, characterization and microwave absorbing properties of FeNi alloy prepared by gas atomization method | |
| CN109289995B (en) | Method for preparing nanometer MAX phase ceramic powder or slurry with lamellar structure by ball milling and regulating and controlling oxygen content of powder | |
| KR101484339B1 (en) | method for collecting the minute diamond powder | |
| CN110235212B (en) | Magnetic flat powder and magnetic sheet containing the same | |
| Patil et al. | Interparticle interactions and lacunarity of mechano-chemically activated fly ash | |
| JP2008088041A (en) | Talc fine powder and its production method | |
| RU2348997C2 (en) | Method of powder magnetic substance receiving | |
| EP4112546A1 (en) | Carbon film | |
| CN108342634B (en) | Material capable of adjusting negative thermal expansion coefficient and preparation method and application thereof | |
| Ye et al. | Cryomilling for the fabrication of a particulate B 4 C reinforced Al nanocomposite: Part II. Mechanisms for microstructural evolution | |
| CN110408849B (en) | Nano iron nitride wave-absorbing material with multi-scale crystal grains and preparation method thereof | |
| CN1302136C (en) | Ni-Fe base alloy powder | |
| CN111234776A (en) | Solid Fe3O4@ C superstructure microsphere wave-absorbing material and preparation method and application thereof | |
| Raju et al. | Ferrite+ polymer nanocomposites for EMI applications | |
| RU2236929C1 (en) | Method of producing magnetic powder material | |
| RU2484926C2 (en) | Method of producing magnetic powder materials | |
| Chen et al. | Size dependence of phonon raman spectra in Mn2O3 nanocrystals | |
| Abdullahi et al. | Structural and Morphological Study of NiZn-Ferrite Composites Using Solid State Method for Microwave Applications | |
| Dunstan et al. | Effects of Process Gas Pressure and Type on Oxygen Content in Sintered Titanium Produced using Jet-Milled Titanium Hydride Powders | |
| An | Research on ball milling process of Mn powder for ceramic metal welding | |
| Otmane et al. | Grain size influence on microwave absorption properties in nanocrystalline Fe40Co60 | |
| Khrustalyov et al. | Investigation of Characteristics of Alloys Manufactured by Shock-Wave Compaction on Bimetallic Fe-Cu Powders | |
| CN115608376B (en) | Palladium-iron nanomaterial based on saccharomycete residues as well as preparation method and application thereof | |
| WO2022172543A1 (en) | Soft-magnetic flat powder | |
| Grzegorek et al. | Effect of milling time on morphology and size of copper/CNT composite powder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131221 |