本发明专利技术提供了一种粒度均匀、颗粒形貌规则、分散性良好的锰锌铁氧体粉体磁性材料，该材料由八面体单元自组装成亚微米棒状，其结构式为MnxZn1-xFe2O4，0≤x≤1，反应物中各元素的摩尔比为（Mn+Zn）/Fe=1:2；反应介质质量/反应物总质量=0~6:1。本发明专利技术还提供了制备该材料的工艺，在本工艺的反应过程中熔融盐贯穿在生成的锰锌铁氧体颗粒之间，可阻止颗粒之间相互团聚。本发明专利技术可精确控制各组分的化学计量比，同时还具有工艺简单、产物高纯、颗粒形貌规则可控，无需机械球磨，不掺杂，粒度分布窄、原料来源范围广等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种尖晶石型锰锌铁氧体磁材料及其制备工艺，特别是涉及一种具有自组装式棒状微观形貌的尖晶石型铁氧体及其制备工艺。
技术介绍
MnZn尖晶石铁氧体因具有较大的电阻率、低功耗及高的磁导率广泛应用于电子器件、信息存储及磁共振成像(MRI)等领域制造电感、变压器及偏转线圈等。MnZn铁氧体生产技术的关键在于粉料制作工艺和烧结工艺，而粉体制备尤为重要。目前常用的制粉工艺是氧化物法(如 B.Skoyszewska, ff.Tokarz, K.Przybylsk1.Physica C，2003，(387):290 - 294.)，该法选用高纯Fe203、Mn3O4和ZnO，通过配料、混合、预烧、粗粉碎、细粉碎(加添加剂)、喷雾造粒 ，可制备优越性能的粉体，此法已达到产业化规模。另一种常用方法是以化学共沉淀为主的湿法工艺(如Amirabadizadeh A, Farsi H, Dehghani M, etal.J.Supercond.Nov.Magn., 2011, 25 (8): 2763-2765.)，采用碳酸盐沉淀剂，将组份金属元素从其混合盐溶液中同时沉淀分离出来，经干燥、煅烧制成烧结活性和成分均匀性俱佳的铁氧体粉末，再经成型和烧结制成铁氧体。由于克服了干法的不足，湿法工艺能生产性能更好的产品。但湿法工艺路线长、条件敏感、稳定性较差，因而造成该工艺不够成熟和未能工业化普及。姚志强等(姚志强，王琴.磁性材料及器件.29卷，第I期，1998年，6-9页.)用超临界法制备了 l(T20nm的MnZn铁氧体纳米晶，并与水热法和共沉淀法进行了比较，发现超临界法所制备的微粉粒度更小，比表面也更小，团聚程度很小。但与水热法相比，反应体系温度和压力更高，对设备的要求更高，投资费用大，生产过程中能耗较高，成本增大。姜继森等(姜继森，杨燮龙.无机材料学报.1998，13(3):415-418)以a -Fe2O3^ZnO及NiO粉体为原料，用高能球磨法合成了平均晶粒尺寸为5 20nm的N1-Zn铁氧体纳米晶，表现为超顺磁性，且发现经800°C热处理后，晶粒长大到约50nm，表现为亚铁磁性。此夕卜，尖晶石型铁氧体的合成方法还有诸如溶胶-凝胶法(如Journal of Sol-Gel Scienceand Technology.2011，58 (I): 70-79.)、微乳液法(如 Journal of Applied Physics.2003，93 (10): 7489-7491.)、自蔓延高温合成法(如 Journal of Magnetism and MagneticMaterials.2004，283 (2-3): 364 - 374.)等等。MnZn尖晶石铁氧体的性能与其显微结构密切关联，且显微结构依赖于合成方法及工艺。Xiang J.等(Xiang Jun, Shen Xiangqian, Meng Xianfeng.Materials Chemistryand Physics, 2009，114 (I): 362-366.)利用有机凝胶热分解法于400°C制得直径0.5飞um、长径比IXlO5的具有超顺磁性中空纤维状MnZn尖晶石，Mna4Zna6 ,CoxFe2O4(x=0.0-0.4)的饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc均随粒径增大而增大。Okamoto S (OkamotoS，Narumiya Y, Yamaguchi T.Ceramics International, 1986, 12(4):209-212.) 以K2SO4为熔盐介质于1150°C制得粒径2 20um、沿〈I11>晶面择优生长的片状多晶MnZn尖晶石。Son S.等(Son S，Swaminathan R, McHenry M E.JOURNAL OF APPLIEDPHYSICS, 2003, 93(10): 7495-7497.)以高能球磨的< IOum金属粉体为前驱体利用等离子体合成法制备得到截断立方体和截断八面体状纳米MnZn尖晶石。Nasr Isfahani M.J.等(Mohammad Javad Nasr Isfahani, Maxym Myndyk, Dirk Menzel, et al.Journal ofMagnetism and Magnetic Materials, 2009, 321 (3): 152 - 156.)以高能球磨法、MakovecD.等以微乳液法(Makovec D, Ko ^ sak A, Drofenik M.Nanotechnology, 2004, 15(4):160-166.)制得了球形 Mn。.5Zna5Fe204 纳米粉体。Zhang Yanqi 等(Zhang Yanqi, HuangZhongbing, Tang Fangqiong, et al.Thin Solid Films ,2006,515(4):2555-2561.)以FeCl2等金属盐溶液于PS胶体中水解反应制得铁氧体前驱体涂覆的PS球形颗粒，将PS核壳于N2气氛、500°C条件下除去得到直径IOOnm中空球形尖晶石颗粒。中国专利技术专利《一步法制备磁性尖晶石铁氧体空心球的方法》(CN101693616A)将三价铁盐和二价金属盐溶于多元醇，加入适量弱碱和表面活性剂，以溶剂热法制得磁性尖晶石MFe2O4 (M=Co、N1、Mn、Zn)空心球；中国专利技术专利《一种尖晶石铁氧体磁性中空微球及其制备方法》(CNlO 1274847)在磺化聚苯乙烯微球表面吸附带有异种电荷的金属盐离子，然后通过共沉淀在其表面原位生长水滑石，通过煅烧制备磁性中空微球，通过调控水滑石层板组合来调节尖晶石铁氧体的磁学性能；中国专利技术专利《一种尖晶石型铁氧体纳米空心微球的制备方法》(CN101289314)将三价铁盐、二价金属盐溶于乙二醇中，加入乙二胺，以溶剂热法制备得到尖晶石型铁氧体纳米空心球。Chen Yajie等(Chen Yajie, Lu Tao, Zhang Xiaoyu, et al.1EEE TRANSACTIONSON MAGNETICS, 2006, 42(10):2888-2890.)以脉冲激光沉积法制备高品质MnZn尖晶石铁氧体薄膜，具有比以传统方法所制MnZn铁氧体薄膜更小的矫顽力和铁磁共振线宽。庄稼、刘承杰、李焕明等(庄稼，刘承杰，李焕明.化学学报，2009，67 (5):409-414.)以草酸、硝酸铁、硝酸钴为原料，加 入不同聚合度的PEG，采用低热固相反应法制备出草酸铁和草酸钴的混合前驱物。在不同的温度(25，60，70，75° C)，混合前驱物分别恒温反应2h，然后经450° C灼烧。结果表明:加入PEG400在75° C反应获得了长径比约为6 15范围，具有立方晶系尖晶石结构的棒状CoFe2O4铁氧体粉末，经测试电磁学性质发现，与粒状的CoFe2O4相比，棒状的CoFe2O4磁导率虚部在高频15-20GHZ范围增加了近I倍，各向异性常数Ku则增加了近5倍。预示一维棒状结构的CoFe2O4作为吸波材料具有良好应用前景。综上所述，制备具有特殊结构的MnZn尖晶石铁氧体粉体对调控其电磁性能具有重要意义。对于本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自组装式棒状锰锌铁氧体磁性材料，其特征在于：该材料由八面体单元自组装成亚微米棒状，其结构式为MnxZn1?xFe2O4，结构式中0≤x≤1，该材料由反应物煅烧而成，或者由反应物与反应介质混匀后煅烧而得，其中反应物至少包括锰源、锌源和铁源，反应介质为一种氯化盐或两种氯化盐的混合物，反应物中各元素的摩尔比为（Mn+Zn）/Fe=1:2；反应介质质量/反应物总质量=0~6:1。
【技术特征摘要】
1.一种自组装式棒状锰锌铁氧体磁性材料，其特征在于:该材料由八面体单元自组装成亚微米棒状,其结构式为MnxZrvxFe2O4,结构式中1，该材料由反应物煅烧而成，或者由反应物与反应介质混匀后煅烧而得，其中反应物至少包括锰源、锌源和铁源，反应介质为一种氯化盐或两种氯化盐的混合物，反应物中各元素的摩尔比为(Mn+Zn) /Fe=1: 2 ;反应介质质量/反应物总质量=0 6:1。2.根据权利要求1所述的自组装式棒状锰锌铁氧体磁性材料，其特征在于:锰源为锰的碳酸盐、氧化物或可溶性氯化盐、硫酸盐，锌源为锌的碳酸盐、氧化物或可溶性氯化盐、硫酸盐，铁源为合成的Fe2O3粉体，反应介质为氯化钠、氯化钾，或者氯化钠与氯化钾的混合物。3.根据权利要求2所述的自组装式棒状锰锌铁氧体磁性材料，其特征在于:反应介质为氯化钠与氯化钾的混合物，其中氯化钠与氯化钾的摩尔比为1:1。4.根据权利要求1所述的自组装式棒状锰锌铁氧体磁性材料，其特征在于:该材料的微观形貌为棒状，由锰锌尖晶石八面体单元自组装而成，长径比为广5，颗粒直径< 2 μ m,其晶相为尖晶石单相；该材料的饱和磁化强度Ms为15.92 60.021emu/g，剩余磁化强度凡为 2.2973 5.7018emu/g，矫顽力 Hc 为 49.312 149.830e。5.一种制备权利要求1所述的自组装式棒状锰锌铁氧体磁性材料的方法，其特征在于包括以下步骤: a、按权利要求1中各元素摩尔比称取锰源、铁源和锌源，混合磨匀后得到反应物； b、按权利要求1中反应介质与反应物的质量比称取一种氯化盐或两种氯化盐的混合物，...
【专利技术属性】
技术研发人员：栗海峰，罗学维，沈旭根，袁惠，吴星，许清强，叶婷，陈康，刘金萍，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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