專利名稱：一種γ-Fe的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁性材料，特別涉及一種γ-Fe2O3磁性粉末材料的制備方法。
γ-Fe2O3磁性粉末是一種廣泛用于磁記錄，濕敏元件及磁性油墨的原料。γ-Fe2O3磁粉的制備已有相當(dāng)成熟的技術(shù)，一般的工藝方法(如JP 53129198)是先生成α-FeOOH針狀晶體，然后使其脫水生成α-Fe2O3，再將其還原，生成Fe3O4，再氧化，最后制成γ-Fe2O3。這種方法制備的γ-Fe2O3磁粉的形狀為針狀，一般說來性能還好。但由于α-FeOOH本身晶體缺陷的限制，導(dǎo)致產(chǎn)品γ-Fe2O3的粒度分布不理想，形狀不規(guī)整，以及孔洞、枝杈的存在都涉及到最終產(chǎn)品的性能。
另一種制備γ-Fe2O3磁粉的手段是采用γ-FeOOH作為中間物。由于γ-FeOOH較α-FeOOH有更為完整的晶體形狀，其長寬比也大于α-FeOOH的長寬比，而且γ-FeOOH幾乎不存在枝杈和孔洞，因此，由γ-FeOOH制造的γ-Fe2O3應(yīng)具有更好的磁性能，實(shí)際上目前工業(yè)上也有采取此種辦法的生產(chǎn)裝置。雖然以γ-FeOOH作為中間物可以得到針形較好、孔洞極少的γ-Fe2O3磁粉，但其矯頑力仍然較低，例如，在不進(jìn)行表面處理的情況下，Bennetch.L.Md在其專利Ger.Patent2，250，379中描述的磁粉，矯頑力中有3100e(24.7KA/m)，這個(gè)數(shù)值比采用α-FeOOH所得的磁粉矯頑力要低得多。上述方法的共同缺點(diǎn)還在于需要進(jìn)行反復(fù)的氧化還原過程，操作過程繁復(fù)，不易控制。
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的γ-Fe2O3磁粉的制備方法，該方法工藝過程簡單，容易控制，由該方法所制備的產(chǎn)品幾乎不存在孔洞和枝杈，產(chǎn)品矯頑力高且顆粒分布均勻。
本發(fā)明γ-Fe2O3磁粉的制備方法包括如下步驟(a)合成γ-FeOOH針狀晶體;
(b)將γ-FeOOH晶體溶液過濾，洗滌;
(c)濾餅入高壓釜內(nèi)，加入有機(jī)溶劑作抽提劑，在5.0-12.0MPa的壓力及150-400℃的超臨界或亞臨界狀態(tài)下進(jìn)行脫水;
(d)自然冷卻，得產(chǎn)物Fe3O4;
(e)將Fe3O4在200-400℃下用含氧氣體氧化，得γ-Fe2O3磁性粉末。
按照本發(fā)明的方法，首先合成γ-FeOOH針狀晶體。合成γ-FeOOH的方法不屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，但為了使本發(fā)明的描述更加明確，在此對γ-FeOOH的合成作一粗略的敘述。γ-FeOOH的合成是以FeCl2。4H2O和NaOH及空氣為原料進(jìn)行的，首先在0.97M的FeCl2水溶液中加入40-60%理論量的0.71M的NaOH水溶液，在強(qiáng)烈攪拌溫度為13℃的條件下通入空氣，生成γ-FeOOH晶體，在N2保護(hù)下升溫至45℃，通入空氣，攪拌并緩慢滴加1.6M的NaOH水溶液，直至FeCl2全部反應(yīng)生成γ-FeOOH晶體，老化，即得γ-FeOOH晶體漿液。有關(guān)γ-FeOOH的詳細(xì)合成過程可參閱日本專利申請JP63 170222中的描述。
得到γ-FeOOH晶體漿液后，將其過濾，用水洗滌以除去雜質(zhì)，然后陰干，也可以用水洗滌后再用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑洗滌濾餅。用有機(jī)溶劑洗滌濾餅的目的是除去濾餅中所含水份，從而減少脫水過程中游離態(tài)水對磁粉性能的影響。所使用的有機(jī)溶劑可以是丙酮、甲醇、乙醇以及其他合適的低碳醇。
濾餅經(jīng)反復(fù)洗滌后，放入高壓釜內(nèi)，并加入適量的有機(jī)溶劑，該溶劑應(yīng)與洗滌時(shí)所用溶劑相同，有機(jī)溶劑的用量至少應(yīng)浸沒γ-FeOOH，并能使加熱后釜內(nèi)可以達(dá)到或超過該溶液的臨界點(diǎn)。用N2吹掃高壓釜，將釜內(nèi)的空氣吹走，并密封高壓釜。此后，以適當(dāng)速率升溫脫水，終點(diǎn)溫度在150-400℃之間，最好是200-300℃之間，釜內(nèi)壓力5.0-12.0MPa，將終點(diǎn)溫度和壓力保持10-200min。脫水完畢后，在保持釜內(nèi)溫度不變的條件下，緩慢放出釜內(nèi)有機(jī)溶劑，最好用N2吹掃高壓釜，使其自然冷卻，得到的產(chǎn)物是黑色的Fe3O4。
將上述Fe3O4在200-400℃下用含氧氣體氧化即得γ-Fe2O3磁性粉末。
本發(fā)明的方法是首先合成γ-FeOOH針狀晶體，然后在有機(jī)溶劑的存在下用超臨界或亞臨界方法使其脫水而生成Fe3O4，然后將其氧化而得到γ-Fe2O3磁粉。本發(fā)明的優(yōu)越性在于，在脫水的同時(shí)把γ-FeOOH還原成Fe3O4，克服了傳統(tǒng)方法還原不易控制的缺點(diǎn)，并簡化了工藝過程，使操作容易控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比用本發(fā)明的方法所制備的γ-Fe2O3磁粉顆粒分布均勻，枝杈和孔洞少，磁粉顆粒的長軸長度為0.5μ，長寬比為20∶1，矯頑力Hc＞360Oe。
實(shí)施例1
合成γ-FeOOH晶體。取30g FeCl2、4H2O放入三頸瓶內(nèi)，加入150ml去離子水，在13℃下通入N2，攪拌10min，加入253ml 0.71M NaOH水溶液，再在N2吹掃下攪拌10min，切換空氣，于13℃下攪拌120min，生成橙色漿液，此為γ-FeOOH晶種。在N2保護(hù)下升溫到45℃，切換空氣，以0.4ml/min的速度滴加75ml 1.6M NaOH水溶液，同時(shí)攪拌，待NaOH溶液滴加完畢后，老化1h，得橙色γ-FeOOH漿液，過濾，用去離子水洗滌數(shù)次，再以甲醇洗滌濾餅，直至濾餅中的水全部除去。
脫水。將濾餅放入0.5L高壓釜內(nèi)，加入300ml甲醇，N2吹掃5min，密封。以1.5℃/min的速率升溫至250℃，調(diào)整釜內(nèi)壓力為8.0MPa。將此條件維持30min，維持釜內(nèi)溫度不變，緩慢放出甲醇，然后用N2吹掃高壓釜，自然降溫。
氧化。從高壓釜內(nèi)取出脫水產(chǎn)物Fe3O4，于300℃下在空氣中氧化30min，得γ-Fe2O3磁性粉末。
由上述方法得到的γ-Fe2O3磁粉具有以下特性長軸長度 0.50μ長寬比 20:1矯頑力 Hc=384Oe比飽合磁化強(qiáng)度Sm=69.58emu/g剩余磁化強(qiáng)度 Sr=32.53emu/g矩形比 K=0.46實(shí)施例2用實(shí)施例1的方法合成γ-FeOOH后，用去離子水洗滌濾餅，但不用有機(jī)溶劑洗滌，將濾餅在室溫下陰干，并采用與實(shí)施例1相同的脫水，氧化過程，得到的γ-Fe2O3磁粉性能為矯頑力 Hc=361Oe比飽合磁化強(qiáng)度 Sm=74emu/g剩余磁化強(qiáng)度 Sr=34.8emu/g矩形比 K=0.47上述實(shí)施例中，磁性能Hc、Sm、Sr可在BH儀上直接測得，產(chǎn)品物相分析可在X射線粉末衍射儀上進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種γ-Fe2O3磁粉的制備方法，包括如下步驟(a)合成γ-FeOOH針狀晶體，其特征是(b)將所得到的γ-FeOOH晶體漿液過濾、洗滌，(c)濾餅入高壓釜內(nèi)，加入有機(jī)溶劑作抽提劑，在5-12.0MPa的壓力及150-400℃的超臨界或亞臨界狀態(tài)下進(jìn)行脫水，(d)放出有機(jī)溶劑，自然冷卻，得產(chǎn)物Fe3O4，(e)將Fe3O4在200-400℃的溫度下用含氧氣體氧化，得γ-Fe2O3磁性粉末。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述(b)步中的洗滌可以是用水洗滌亦可以是用水洗后再用有機(jī)溶劑洗滌。
3.如權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征是所述有機(jī)溶劑可以是低碳醇，最好是甲醇、乙醇或丙醇。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述脫水溫度最好是200-300℃。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述脫水壓力最好是7-10MPa。
全文摘要
本發(fā)明提供一種γ-Fe
文檔編號H01F41/00GK1108424SQ9410237
公開日1995年9月13日 申請日期1994年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月7日
發(fā)明者鐘炳, 李文懷, 彭少逸 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所