专利名称：一种m型钡铁氧体磁性粉末的制备方法
技术领域：
本发明是关于磁性材料的制备方法，具体地说，尤其涉及一种M型钡铁氧体(BaFe12O19)磁性粉末的制备方法。
背景技术：
M型钡铁氧体(BaFe12O19)作为亚铁磁性氧化物，具有多种优异的磁学性能。M型钡铁氧体具有单轴磁晶各向异性、饱和磁化强度高(理论值为72Am2/kg)、化学性质稳定、抗腐蚀性强和高矫顽力(理论值6. 7k0e)等特点。据Stoner-Wohlfarth模型，S = Mr/Ms的理论值接近于0. 5。由于其优异的磁学性能，钡铁氧体的年产量约占永磁材料的50%左右，并且有不断增长的趋势。目前，制备钡铁氧体的方法众多，人们采用了化学共沉淀法，超临界流体干燥法，金属有机物水解法、玻璃结晶化法、盐熔法、燃烧法、有机树脂法等[YingLiu, Michael G. B. Drew, Jingping Wang, Mi I in Zhang, and Yue Liu, Efficiency and purity control in the preparation of pure and/or aluminum-doped barium ferritesby hydrothermal methods using ferrous ions as reactants, Journal of Magnetismand Magnetic Materials, 2010, 322 :366-374.]。这些方法各有其特点，但通常都需要约在1000°C以上的高温热处理才能形成纳米级钡铁氧体。为了得到更好的磁性能，需要将M型钡铁氧体的粒子超细化以达到纳米量级从而形成单畴结构。溶胶-凝胶工艺具有分子水平均质混合、较低的热处理温度、宜于制备纳米颗粒和薄膜等内在优势，目前已成为制备纳米粉末的重要方法之一。基于以上想法，本发明利用溶胶-凝胶法制备M型钡铁氧体磁性粉末。
发明内容
本发明的目的是，为得到更好的纳米级钡铁氧体，提供一种操作简单方便，成本较低的M型钡铁氧体磁性粉末的制备方法。本发明是通过以下技术方案予以实现。以粉末状的硝酸钡Ba (NO3) 2和硝酸Fe (NO3) 3. 9H20混合于蒸馏水中得到硝酸盐溶液；将硝酸盐溶液滴加至柠檬酸水溶液中，混合均匀；加入浓氨水调节PH值；再加入聚乙二醇(PEG)，搅拌均匀，得到溶胶；将上述溶胶水浴加热，干燥，自蔓延反应得到凝胶前驱体；再通过煅烧得到M型钡铁氧体磁性粉末。具体制备步骤如下(I)配置硝酸盐溶液。按照原子比为Fe3+ Ba2+ = 12 I的比例，称取硝酸铁、硝酸钡分别配制成金属离子浓度为0. 4mol/L的溶液，静置，然后将两种溶液混合，让其反应充分，得到红褐色溶液，制得硝酸盐溶液，即为硝酸铁和硝酸钡的混合溶液；(2)配置柠檬酸溶液。按照柠檬酸与Fe3+、Ba2+两种离子的摩尔比为2 1，称取柠檬酸溶于蒸馏水中，得到无色透明溶液，即为柠檬酸溶液；(3)将步骤(I)所得硝酸盐溶液滴加入步骤(2)所得柠檬酸溶液中，边滴加边搅拌，均匀混合，然后滴加适量的浓氨水，边搅拌边滴加，控制溶液的PH值稳定在7. 0±0. 5 ；
(4)在步骤(3)所得溶液中加入0 20g/L聚乙二醇PEG，即称取聚乙二醇溶于蒸馏水中，然后搅拌30分钟形成溶胶；(5)将步骤(4)形成的溶胶置于80°C水浴反应4h后；干热加热溶胶，将溶胶置于120°C的鼓风干燥箱中保温20h，随着溶胶脱水溶液黏度逐渐增加，形成褐色凝胶，到达200°C温度后，干凝胶开始自蔓延燃烧，生成蓬松的树枝状前驱体自燃粉末；(6)将步骤(5)的前驱体自燃粉末研磨，然后将粉末置于450°C预烧0 3h，然后于850°C高温下煅烧3h，并随炉冷却，即可获得目的产物。本发明的有益效果是实施方便、成本低、工艺过程容易控制、重复性好、适用性广、原料来源广泛、对生产设备要求不高，适合工艺大批量生产。并且BaFe12O19煅烧温度低，煅烧时间短，节能效果好，具有优良的磁学性能。
图I是本发明的工艺流程图；图2(a)是实施例一产物的X射线衍射图谱图，(b)是实施例一产物的磁滞回线；图3(a)是实施例二产物的X射线衍射图谱图，(b)是实施例二产物的磁滞回线；图4(a)是实施例三产物的X射线衍射图谱图，(b)是实施例三产物的磁滞回线；图5(a)是实施例四产物的X射线衍射图谱图，(b)是实施例四产物的磁滞回线；图6 (a)是实施例五产物的X射线衍射图谱图，(b)是实施例五产物的磁滞回线。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明实施例I(I)按照原子比为Fe3+ Ba2+ = 12 I的比例，称取18. 575g的硝酸铁、Ig的硝酸钡分别溶于115mL和IOmL去离子水中配制成金属离子浓度为0. 4mol/L的溶液。静置，混合，让其反应充分，得到红褐色硝酸盐溶液。称取20. 92g柠檬酸溶于20mL蒸馏水中，控制柠檬酸与Fe3+、Ba2+两种离子和的摩尔比为2 I。将硝酸盐溶液滴加入柠檬酸溶液中，边滴加边搅拌，均匀混合后，再滴加适量的浓氨水，边搅拌边滴加，控制溶液的PH值稳定在
7.O。搅拌30min,形成溶胶。(2)溶胶置于80°C水浴反应4h后，置于120°C的鼓风干燥箱中保温20h，形成褐色凝胶，加热到200°C，干凝胶开始自蔓延燃烧，生成蓬松的树枝状前驱体自燃粉末。(3)将上述粉末研磨，，在850°C高温下煅烧3h，并随炉冷却，即可获得目的产物。最后得到锁铁氧体粉末，由图1(a)可知，广物的主晶相为BaFe12O19 ;图1(b)是广物在2T的外磁场作用下,其饱和磁化强度为54. 28emu/g,剩余磁化强度为27. 59emu/g,矫顽力为 3. 182k0e, S = Mr/Ms = 0. 508。实施例2(I)按照原子比为Fe3+ Ba2+=12 I的比例，称取18. 575g的硝酸铁、Ig的硝酸钡分别溶于115mL和IOmL去离子水中配制成金属离子浓度为0. 4mol/L的溶液。静置，混合，让其反应充分，得到红褐色硝酸盐溶液。称取20. 92g柠檬酸溶于20mL蒸馏水中，控制柠檬酸与Fe3+、Ba2+两种离子和的摩尔比为2 I。将硝酸盐溶液滴加入柠檬酸溶液中，边滴加边搅拌，均匀混合后，再滴加适量的浓氨水，边搅拌边滴加，控制溶液的pH值稳定在7.0。所得溶液中加入20g/L聚乙二醇，即称取3g聚乙二醇(PEG)溶于20mL去离子水中，搅拌30分钟形成溶胶。(2)溶胶置于80°C水浴反应4h后，置于120°C的鼓风干燥箱中保温20h，形成褐色凝胶，加热到200°C，干凝胶开始自蔓延燃烧，生成蓬松的树枝状前驱体自燃粉末。(3)将上述粉末研磨，在850°C高温下煅烧3h，并随炉冷却，即可获得目的产物。最后得到锁铁氧体粉末，由图1(a)可知，广物的主晶相为BaFe12O19 ;图1(b)是广物在2T的外磁场作用下,其饱和磁化强 度为58. 05emu/g,剩余磁化强度为28. 97emu/g,矫顽力为 3. 37OkOe, S = Mr/Ms = 0. 499。实施例3制备方法与实施例二相同，所不同的是前驱体自燃粉末在450°C预烧lh，然后在在850°C高温下煅烧3h，并随炉冷却。对于前驱体自燃粉末在研磨后，可以进行450°C预烧，也可以不进行预烧，这要与实验过程中加入聚乙二醇(PEG)的浓度有关。最后得到锁铁氧体粉末，由图1(a)可知，广物的主晶相为BaFe12O19 ;图1(b)是广物在2T的外磁场作用下,其饱和磁化强度为40. 97emu/g,剩余磁化强度为21. 59emu/g,矫顽力为 0. 997k0e, S = Mr/Ms = 0. 527。实施例4制备方法与实施例二相同，所不同的是加入的聚乙二醇溶液为25g/L，即称取3. 625g聚乙二醇(PEG)溶于20mL去离子水中。最后得到锁铁氧体粉末，由图1(a)可知，广物的主晶相为BaFe12O19 ;图1(b)是广物在2T的外磁场作用下,其饱和磁化强度为34. 24emu/g,剩余磁化强度为17. 74emu/g,矫顽力为 I. 552k0e, S = Mr/Ms = 0. 518。实施例5制备方法与实施例二相同，所不同的是加入的聚乙二醇溶液为25g/L，即称取3. 625g聚乙二醇(PEG)溶于20mL去离子水中。前驱体粉末在450°C预烧3h，然后在在850°C高温下煅烧3h，并随炉冷却。最后得到锁铁氧体粉末，由图1(a)可知，广物的主晶相为BaFe12O19 ;图1(b)是广物在2T的外磁场作用下,其饱和磁化强度为48. 01emu/g,剩余磁化强度为24. 26emu/g,矫顽力为 3. 004k0e, S = Mr/Ms = 0. 505。
权利要求
1.一种M型钡铁氧体磁性粉末的制备方法，具有如下步骤 (1)配置硝酸盐溶液 按照原子比为Fe3+ Ba2+=12 I的比例，称取硝酸铁、硝酸钡分别配制成金属离子浓度为O. 4mol/L的溶液，静置，然后将两种溶液混合，让其反应充分，得到红褐色溶液，制得硝酸盐溶液，即为硝酸铁和硝酸钡的混合溶液； (2)配置柠檬酸溶液 按照柠檬酸与Fe'Ba2+两种离子的摩尔比为2 1，称取柠檬酸溶于蒸馏水中，得到无色透明溶液，即为柠檬酸溶液； (3)将步骤(I)所得硝酸盐溶液滴加入步骤(2)所得柠檬酸溶液中，边滴加边搅拌，均匀混合，然后滴加适量的浓氨水，边搅拌边滴加，控制溶液的PH值稳定在7. 0±0. 5 ； (4)在步骤(3)所得溶液中加入O 20g/L聚乙二醇PEG，即称取聚乙二醇溶于蒸馏水中，然后搅拌30分钟形成溶胶； (5)将步骤(4)形成的溶胶置于80°C水浴反应4h后；干热加热溶胶，将溶胶置于120°C的鼓风干燥箱中保温20h，随着溶胶脱水溶液黏度逐渐增加，形成褐色凝胶，到达200°C温度后，干凝胶开始自蔓延燃烧，生成蓬松的树枝状前驱体自燃粉末； (6)将步骤(5)的前驱体自燃粉末研磨，然后将粉末置于450°C预烧O 3h，然后于850°C高温下煅烧3h，并随炉冷却，即可获得目的产物。
全文摘要
本发明涉及一种M型钡铁氧体磁性粉末的制备新方法，以粉末状的硝酸钡(Ba(NO3)2)和硝酸铁(Fe(NO3)3.9H2O)混合于蒸馏水中得到硝酸盐溶液；将硝酸盐溶液滴加至柠檬酸水溶液中，混合均匀；加入浓氨水调节pH值；再加入聚乙二醇(PEG)，搅拌均匀，得到溶胶；将上述溶胶水浴加热，干燥，自蔓延反应得到凝胶前驱体；再通过850℃煅烧得到M型钡铁氧体磁性粉末。本发明具有以下突出优点生成的产物BaFe12O19煅烧温度低、煅烧时间短，节能效果好；原料成本低、制备时间短、工艺过程容易控制、重复性好，对生产设备要求不高，适合工艺大批量生产。
文档编号C04B35/26GK102674825SQ20121017368
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者徐连勇, 李敏, 荆洪阳, 韩永典 申请人:天津大学