[發明專利]鑭錳摻雜鍶鐵氧體磁性粉體新型合成方法

有效

• 申請號: 201310635351.5
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103601483A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 尤俊華;馬理;曲迎東;邱克強;任英磊;李榮德;邵長健
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: C04B35/40
• 分類號: C04B35/40;C04B35/626;B82Y30/00
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技術領域

本發明涉及鍶鐵氧體磁性粉體納米結構的新型合成方法，特別是使用三乙胺作為沉淀劑的共沉淀法，可使矯頑力在一定范圍內可調。

背景技術

永磁鐵氧體具有原材料廣泛、化學穩定性好、價格便宜和矯頑力高等優點，因此其至今仍是應用最廣泛、產量最高的永磁材料。但隨著科學技術的發展，對永磁鐵氧體也提出了更高的要求。為了獲得高性能的鐵氧體超微粉末，大多數研究都是從合成方法和元素摻雜兩方面加以考慮。目前制備方法主要有陶瓷法、化學共沉法、水熱法、溶膠-凝膠法等等。

（1）水熱法通過高溫高壓制備磁性粉體有反應速度快，可以制備常溫不易制備的特殊材料的作用。但是不適合工業生產，對設備要求較高，有些原料易產生分解等問題。

（2）陶瓷法是工業最常用制備磁性粉體的方法。該方法最大的優點是前處理簡單，生產規模較大。但是金屬氧化物活性較低，因此常常需要較高的反應溫度，產品中容易出現雜相，并且不均勻。

（3）溶膠-凝膠法也是一種常用方法，產品質量較為均勻，粉體形貌較易控制。但是該方法成本較高，另外對反應體系有要求，不是每種體系均可使用。此外，產品中容易出現雜質，副產物不易分離。

（4）化學共沉淀法利用沉淀劑將金屬等陽離子在較短時間內共沉淀，實現了原料在納米級別的混合，這有利于提高產物的均勻性，同時設備簡單，適合大規模生產，而且能耗較低。

上述幾種方法雖然均可制備稀土摻雜納米鍶鐵氧體，但是對于雜質分離、產品均勻性方面均不如共沉淀法。通過我們的實驗表明，我們制備的稀土摻雜鍶鐵氧體磁性粉體產品高度晶化，顆粒均勻，矯頑力在一定范圍可調，適合作為磁記錄材料等。

發明內容

本發明的目的是提供一種工藝簡單、成本低、制備過程便于操作和控制的鑭錳摻雜鍶鐵氧體納米磁性粉體的新型合成方法。通過在低溫常壓條件下利用La、Mn替代M型鍶鐵氧體中Sr、Fe離子，經煅燒直接制備Sr_1-xFe_12-xLa_xMn_xO₁₉（x=0～0.35）納米粉體。本方法中提出使用三乙胺作為沉淀劑，將消除產品中鈉等雜離子。使用烘箱在120℃除水后再次研磨，保證多種金屬離子混合更加均勻，經多次實驗發現900℃燒結制備出稀土及錳摻雜鍶鐵氧體納米粉體純度最好。

1、使用鑭（稀土離子）、錳（過渡金屬離子）對鍶鐵氧體進行摻雜，通過對鍶鐵氧體的電子數量和自旋結構的調整實現對材料磁性的調節。

2、使用三乙胺做沉淀劑，提高產品純度，改善其磁性。

3、將前驅體研磨并在900℃焙燒，使得產品結晶純度較高。

在上述制備方法中，所述的可溶性鹽類化合物為氯化鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽中的一種或幾種，所用的沉淀劑為三乙胺、碳酸鈉、碳酸鹽的一種或幾種。一定的攪拌條件為磁力攪拌器或手動攪拌均可。攪拌過程中邊傾倒邊攪拌，直至沒有氣泡逸出，過濾，固液分離。均勻混合所需的一定條件為一定反應溫度、濃度、混合方法和混合速率。所述的一定反應溫度為10-80℃，攪拌時間為30-60min，所述的鹽類濃度為0.01～10?mol/L。過濾裝置為布氏漏斗、抽濾裝置的一種或幾種。

利用本發明的合成方法制備鍶鐵氧體保持原結構，并可以在常壓下直接從溶液中沉淀出粉體，經燒結后可直接制備出直徑約200nm，長徑比10:1的納米棒材和直徑約500納米厚度50納米的六角形片狀顆粒。比飽和磁化強度和比剩余磁化強度均比未摻雜樣品的強度隨鑭錳摻雜量可調，有利于擴大鍶鐵氧體在磁記錄方面的應用。

本方法通過改善沉淀劑，改變鑭錳摻雜量可以方便地控制鑭錳等稀土和過渡元素摻雜到鍶鐵氧體中，實現納米粉體形貌可控，相對于溶膠凝膠降低了成本，相對于陶瓷法，提高了產品純度。相對于其它共沉淀法，由于使用三乙胺作為沉淀劑，有效的去除了產品中微量的鈉離子，并使得摻雜元素更加均勻的分布，實現了對磁性調節的可控。

附圖說明

圖1?為實施例1所述的稀土不同摻雜量預燒粉末經900℃退火的XRD圖譜。

圖2?為實施例2所述的摻雜量x=0.2的磁性納米粉體的SEM照片。

圖3?為實施例2所述的摻雜量x=0及x=0.2樣品的磁滯回線。

圖4?為實施例3所述的樣品的比飽和磁化強度(Ms)和比剩余磁化強度(Mr)隨摻雜量x的變化。

圖5?為實施例3所述的樣品的內稟矯頑力隨摻雜量x的變化。

圖6?為實施例2所述的磁性納米粉體的能譜分析數據。