[發(fā)明專利]一種錳鋅鐵氧體摻雜鈷納米材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810232102.0
• 申請日: 2008-10-21
• 公開（公告）號: CN101723655A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張有賢;范嬌娜;安學(xué)勤
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;H01F1/33;H01F1/34
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種納米錳鋅鈷鐵氧體材料的制備方法。?

背景技術(shù)

錳鋅鐵氧體是一種典型的軟磁材料，廣泛應(yīng)用于多路通訊、開關(guān)電源、變壓器磁芯、濾波器、錄音和錄像的各種記錄磁頭、信息存儲系統(tǒng)、醫(yī)療診斷、軍工和民用的抗電磁干擾材料等。為軟磁鐵氧體的應(yīng)用打開了廣闊的市場。它的基本要求是高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、低損耗、低矯頑力和高穩(wěn)定性等。?

目前，我國的錳鋅鐵氧體工業(yè)與國外相比具有較大差距，改善其性能的研究顯得既十分重要又非常迫切。大量文獻(xiàn)表明，改善錳鋅鐵氧體性能的研究化學(xué)摻雜是近年來國內(nèi)外研究較為熱門的課題，倍受廣大學(xué)者關(guān)注。近年來，國內(nèi)外在摻雜對錳鋅鐵氧體性能的影響及其作用機(jī)理方面開展了許多研究，如CaO、SiO₂、TiO₂、SnO₂和MoO₃等，趙杰紅，張瑞標(biāo)，樊志遠(yuǎn)等在2007年12月《電子元件與材料》上發(fā)表的《鈷摻雜量對錳鋅鐵氧體顯微結(jié)構(gòu)和性能的影響》中描述到，采用氧化物砂磨工藝制備了鈷摻雜的微米級的錳鋅鐵氧體，研究了鈷摻雜量對其顯微結(jié)構(gòu)和磁性能的影響，結(jié)果表明，添加質(zhì)量為0.02％的鈷后，可以明顯地改善材料的微觀結(jié)構(gòu)。?

目前電子工業(yè)廣泛應(yīng)用的磁性材料，在高頻應(yīng)用領(lǐng)域基本都是采用鐵氧體磁性材料。器件要滿足輕、小、薄的要求，呈納米粉體狀態(tài)，并與集成電子電路組裝相匹配，目前，納米粉體的制備方法主要有：?

化學(xué)共沉淀法、溶膠凝膠法、檸檬酸鹽凝膠法、溶劑熱法、氣相反應(yīng)法、自蔓延高溫合成法、高能球磨法，這些制備方法都可用于制備納米晶鐵氧體粉體，但是都存在一些不足和缺點(diǎn)：?

1.化學(xué)共沉淀法制備的粉體需要大量的水洗，然后干燥，高溫后處理；?用沉淀法制備納米粒子容易形成嚴(yán)重的團(tuán)聚結(jié)構(gòu)，從而破壞了粉料的超細(xì)、均勻特性。在整個(gè)制備過程中，包括沉淀反應(yīng)、晶粒生長到濕粉體的洗滌、干燥、煅燒等每一個(gè)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致了顆粒長大或團(tuán)聚體的形成。必須通過液固分離才能得到沉淀物，又由于SO₄^2-或Cl^-等無機(jī)離子的大量引入，需要經(jīng)過反復(fù)洗滌來除去這些離子，所以存在工藝流程長、廢液多、產(chǎn)物損失較大的缺點(diǎn)，并且因完全洗凈無機(jī)離子較困難，因而制得的粉體純度不高，適用于對納米粉體純度要求不高的應(yīng)用領(lǐng)域。對于多組分氧化物而言，特別是當(dāng)各組分之間的沉淀產(chǎn)生的濃度及沉淀速度存在差異時(shí)，溶液原始的原子水平的均勻性可能全部分地失去。?

在實(shí)驗(yàn)過程中常呈現(xiàn)分層沉淀，以致沉淀物的組成偏離原始配方，特別是摻雜少量元素時(shí)，達(dá)到這些離子的沉淀和均勻分布有困難。?

2.金屬醇鹽溶膠凝膠法對有的鐵氧體類型缺乏制備該類型鐵氧體的金屬醇鹽而且成本高；溶劑種類、水與醇鹽的比例(即加水量)、水解溫度、催化劑的種類和用量、催化溫度等參數(shù)都會影響所形成的溶膠的質(zhì)量，進(jìn)而影響超細(xì)粉體的性能。醇鹽也存在原料成本高的不足，而且為了除去化學(xué)吸附的羥基和烷基團(tuán)，粉體煅燒工序必不可少。盡管溶膠凝膠制備的納粉純度高均勻性好，但反應(yīng)成本高，難以工業(yè)生產(chǎn)，且溶劑量及體系的酸堿度和熱處理工藝都將影響溶膠、凝膠質(zhì)量以及最終粉體的包括結(jié)構(gòu)、晶粒大小及團(tuán)聚程度的性能，而實(shí)現(xiàn)幾種性能綜合優(yōu)化則很困難。通常整個(gè)溶膠-凝膠過程所需時(shí)間較長，常需要幾天或幾周；而且凝膠中存在大量的微孔，在干燥過程中又將會逸出許多氣體及有機(jī)物，并產(chǎn)生收縮。?

3.檸檬酸鐵存在溶解困難的問題；粉體團(tuán)聚比較嚴(yán)重，目前這種方法本身還不太成熟，處理過程收縮量大，殘留小孔等，最大的缺點(diǎn)是成本高和干燥時(shí)開裂。?

4.大多數(shù)溶劑熱法需要高溫、高壓設(shè)備；要求的原料純度高、成本較高，反應(yīng)中需要使用高壓釜，工藝較繁鎖，而且還會產(chǎn)生其它相，情況比較復(fù)雜。原料一般為有機(jī)物且有毒，除了所得到的產(chǎn)物難于處理外，且對環(huán)境的污染很大，不符合環(huán)保要求的現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展方向。

5.氣相反應(yīng)法不易直接生成鐵氧體納米粒子；氣相法制備的納米粉體純度高、粒度小、單分散性好，然而其制備設(shè)備復(fù)雜、能耗大、成本高的缺點(diǎn)又嚴(yán)重制約了氣相法的應(yīng)用和發(fā)展。?

6.高溫自蔓延合成法需要破碎、研磨、分級后處理；難以形成多組元納米級粉末；工藝中易引入雜質(zhì)，且研磨過程通常會在材料中產(chǎn)生晶格缺陷和晶格畸變，從而導(dǎo)致材料的磁性能有所下降。?