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软磁铁氧体材料粉料的制备 软磁铁氧体微粉的制备大多采用火法和湿化学法两种, 铁氧体微粉的制备主要采用湿化方法,软磁铁氧体微粉的制备主要采用共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等湿化学法。下面以湿法工艺制备Mn-Zn铁氧体微粉为实例进行讲述。
1共沉淀法制备铁氧体微粉
化学共沉淀法制备铁氧体微粉是选择一种合适的可溶于水的金属盐类, 按所制备材料组成计量, 将金属盐溶解, 并以离子状态混合均匀, 再选择一种合适的沉淀剂, 将金属离子均匀沉淀或结晶出来, 再将沉淀物脱水或热分解而制得铁氧体微粉。因此化学共沉淀法是一种最经济的制备铁氧体微粉的方法。由于其所制备的粉体微粒具有纯度高, 粒度分布均匀, 活性好等特点, 使之近年来得到深入研究及广泛应用。共沉淀法按其沉淀剂的不同可分为:碳酸盐、草酸盐和氢氧化物等若干种方法。 1)氢氧化物共沉淀法 这种方法可分为中和法和氧化法。中和法就是将三价铁离子和组成铁氧体材料的其它金属盐溶液, 用碱中和, 在一定条件下, 直接在水溶液中形成尖晶石型铁氧体。其离子反应方程式为:2Fe3++ M 2++ OH----- MO- Fe2O 3↓中和法形成铁体的主要影响因素是溶液 pH值和温度( 一般 pH 为 10~13, 温度近沸) 。 氧化法的主要工艺是先配制含有二价铁离子和其它二价金属离子的硫酸盐水溶液, 加过量的强碱溶液, 保持 pH 为一定值, 即形成悬浮液, 然后往此溶液中通入空气氧化而逐渐生成铁氧体沉淀物。铁氧体的形成及其晶粒大小, 受溶液 pH 值、温度等因素影响。在 pH> 10 时, 铁氧体颗粒大小, 随金属阳离子浓度增大而增大, 随温度降低而减小。要制备具有实用价值、结构完美, 并具有一定颗粒大小的沉淀物, 必须选择适当的条件才能达到。 2)碳酸盐共沉淀法 碳酸盐共沉淀法是它是在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂碳酸盐, 得到前驱体沉淀物, 再焙烧成粉体。在共沉淀时, 为了防止钠离子的污染, 选用 NH3- NH4HCO 3 作沉淀剂, 可消除使用单一沉淀剂所产生的沉淀过滤困难和后烧结困难等蔽端。此法工艺简单, 易于操作, 成本较低, 具有较好的经济价值。
2溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是 20 世纪 90 年代兴起的一种新的湿化学合成方法, 被广泛的应用于各种无机功能材料的合成当中。此法是将金属有机化合物如醇盐等溶解于有机溶剂中, 通过加入纯水等使其水解、聚合、形成溶胶, 再采取适当的方法使之形成凝胶, 并在真空状态下低温干燥, 得疏松的干凝胶, 再作高温煅烧处理, 即可制得纳米级氧化物粉末, 凝胶的结构和性质在很大程度上取决于其后的干燥致密过程, 并最终决定材料的性能。 此法制备的粉体纯度高, 均匀性好, 粒经小 ,尤其对多组分体系, 其均匀度可达到分子或原子 水平。 烧结温度比高温固相反应温度低, 晶粒大小随温度和时间的增加而增大, 完全晶化温度约为750 ℃左右。与共沉淀法相比, 该法合成的纳米粉体仅在烧结时才出现团聚, 且在不高的温度( 700~800 ℃) 晶化完全。这样可以节约能源, 避免由于烧结温度高而从反应器中引入杂质, 同时烧前易部分形成凝胶, 具有较大的表面积, 利于产物的形成。是一种较好的制备超微粉的方法 。
3水热法
水热法也是近 10 余年来发展起来的制备超微粉又一新的合成方法。此法以水作溶剂, 在一定温度和压力下, 使物质在溶液中进行化学反应的一种制备无机功能材料微粉的方法, 此法可实现多价离子的掺杂, 这些特性为研究新材料提供了有利条件。在水热反应中, 微粉晶粒的形成经历了一个溶 解-结晶的 过程, 所制备 的微粉晶体粒 径小, 粒度较均匀, 不需高温煅烧预处理, 合成温度大约为 900 ℃, 形成的晶体较为完整, 纯度高, 且具有较高的活性。有研究表明, 水热反应温度、时间等对产物纯度、颗粒、磁性有较大影响, 所制备的微粉晶粒一般只有几十纳米。