[發明專利]以水滑石為單一前體制備高飽和磁化強度CoFe合金粉的方法

無效

• 申請號: 200910081337.9
• 申請日: 2009-04-02
• 公開（公告）號: CN101519736A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 王連英;常安;劉金鳳;何靜
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C22C1/00
• 分類號: C22C1/00;C22C19/07;H01F1/147
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于金屬軟磁材料技術領域，特別是涉及一種以水滑石為單一前體制備高飽和磁化強度CoFe合金粉末的方法。

背景技術

CoFe合金是一種金屬軟磁材料，廣泛應用于磁記錄、傳感器、鐵磁流體等功能元件制造中。目前制備CoFe主要采用熔煉法、化學還原法兩大類。其中，熔煉法的原料為熔融態Co、Fe，通過物理合金化過程得到合金。傳統的物理合金化處理過程有快淬法、霧化法，采用該法生產的合金生產成本低，但生產合金粉末的過程中需要球磨機研磨，耗能較大，粒度較粗且難以控制合金晶粒的尺寸，較難得到完整的合金晶粒。同時，由于Co、Fe金屬來源不同導致合金晶粒中存在金屬原子分布不均的現象，降低了其飽和磁化強度。新型的物理合金化過程如激光濺射法(CN1401451)，大幅提高了金屬原子的分散性，所得合金粒徑均勻，尺度可控，但成本極高，難以實現工業規模化生產。化學還原法的原料包括鹽、氧化物，通過與還原性物質反應或電化學的方式直接得到合金。目前工業最常采用的方法是還原擴散法，如CN86100769A、CN1424164等文獻公開的方法，采用氧化物與過渡金屬粉末、金屬鈣的混合物在惰性氣氛下還原擴散合金化。還原擴散法優點在于合金的微觀結構上優于傳統熔煉法，能夠得到完整晶型的合金，平均粒徑較小，具有良好的磁學性能。缺點是采用了多前體的混合體系，金屬源多樣化，還原過程中存在擴散不均勻的現象。Girija?S.Chaubey，CariosBarcena等，J.Am.Chem.Soc.2007，129，7214-7215解決了這一問題，所得合金在磁學性能上有顯著的提高，但由于原料采用了Co、Fe的絡合物，還原過程需添加表面活性劑等有機助劑，存在環境污染的風險。為解決Co、Fe金屬來源不同而發展起來的有機單一前體法(Kun?Liu，Scott?B.Clendenning等，Chem.Mater.2006，18，2591-2601)實現了CoFe金屬源的統一，基于該法合成的合金，金屬原子高度分散，晶型完整，晶粒尺寸及分布一定范圍內可控，但CoFe聚合物前體的制備過程復雜，成本高昂，且同樣存在環境隱患。

水滑石類化合物又稱為層狀雙羥基復合金屬氧化物(Layered?Double?Hydroxide，簡寫為LDH)，通式為[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^X+·A^n-_x/n·mH₂O，其中M²⁺，M³⁺分別代表二價和三價金屬陽離子，下標X代表金屬元素含量的變化，A^n-代表層間可交換陰離子。該類材料是一種具有獨特層狀結構的材料：其層板金屬元素組成、比例在較寬范圍內的可調變性；金屬配體可作為陰離子引入層板間，插層后水滑石仍然保持單一前體的特性決定了由該法制備的合金在金屬元素種類、比例上具有可調控性。以無機水滑石為單一前體制備合金，避免了金屬源多樣化造成的晶格缺陷，還原過程中無需外加修飾劑、分散劑，原料易得無公害，生產過程簡單，成本低廉，能夠廣泛應用于工業規?；a。

發明內容

本發明目的在于提供一種以CoFe無機水滑石為單一前體，經氫氣還原反應制備高飽和磁化強度CoFe合金粉末的方法。該方法具有生產成本低，晶型完整，粒徑小，分布均勻，不需球磨，不存在因強力球磨引起的晶格缺陷，能保持粒徑完整性的優點。

具體制備工藝為：

1.將1.2～2.4mol/L的可溶性Co鹽和0.6～1.2mol/L可溶性Fe鹽按照化學式對應組分的摩爾比室溫下混勻；所述的可溶性Co鹽、Fe鹽為硝酸鹽，硫酸鹽或氯化物中的任意一種；

2.混合好的鹽溶液在高速攪拌(攪拌速率2400～3000轉/分)的條件下與1.2～1.8mol/L氫氧化鈉溶液混合，所得漿液pH值保持在6.6～7.2；

3.將2所得漿液在N₂保護，攪拌速度150～200轉/分，40～80℃的條件下晶化20～30小時；

4.洗滌、離心，所得沉淀物反復此過程3至5次直至洗液pH值呈中性；