本发明专利技术涉及纳米材料在铁氧体中的应用；由于纳米材料是一种理想的晶体微结构“控制剂”，部分固溶在晶界上，能有效的降低烧结温度，阻止铁氧体晶粒的过分长大，保持其为单畴晶粒，同时可以提高烧结铁氧体致密性的作用，从而改善其磁性能；而且纳米材料是一种很好的“离子替换剂”，在固相反应中，其中一部分元素进入微晶结构，起到完善晶体结构；从而提高了铁氧体的饱和磁感应强度和改善磁晶各向异性常数等作用。
Application of nanomaterials in ferrite
The present invention relates to the application of nano materials in ferrite; the nano material is an ideal crystal microstructure control agent, partial solid solution on the grain boundary, can effectively reduce the sintering temperature, to prevent excessive growth of ferrite grains, maintain the single domain grains, and can improve the sintering of iron the function of density of oxygen, so as to improve the magnetic properties of nano materials; and is a good \ion replacement agent\, in a solid phase reaction, some elements in the crystal structure, to improve the crystal structure; thus improving the ferrite saturation magnetic induction and magnetic anisotropy anisotropic constant function.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料的用途,尤其涉及纳米材料作为添加剂在铁氧体中的 应用。背彔技术纳米材料(nano material)又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle) 组成。纳米粒子又叫超微颗粒， 一般是指尺寸在l~300nm间的粒子，其尺寸 处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看， 这样的系统既非典型的微观系统也非典型的宏观系统，是一种典型的介观系 统，因此纳米材料是介观物理研究的范畴。纳米材料由于具有表面效应、小尺 寸效应和宏观量子隧道效应，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、 电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。 例如纳米相铜强度比普通铜高5倍，纳米陶瓷是摔不破的。现有的铁氧体材料大多采用微米级成分进行烧结形成烧结磁体或磁性粉 末，采用微米级成分，在烧结过程中大部分成分都固溶在晶界上，只有少量成 分进入晶粒内，这样这些微量成分在铁氧体晶界与晶粒内的分布不均匀，如果 想制备具有较高磁性能的铁氧体，那么需要该微量元素较多，由于这些微量元 素属于贵重的金属氧化物，如果想得到具有高磁性能的铁氧体，则必然要增加 了微量元素的用量，从而增加了铁氧体的成本。而采用纳米技术制造的磁性材料包括纳米磁记录材料、纳米复合永磁材 料、纳米磁性液体等等；如中国专利申请(03127928.7)纳米永磁铁氧体粉 末的制备方法，该方法以硝酸盐为主要原料，通过其混合溶液与聚乙二醇形成 200610053590.X说明书第2/ll页溶胶、凝胶、烘千成原粉和煅烧等工艺过程制备得到永磁铁氧体粉末，虽然该制备方法对设备的要求很低，工艺简单，所制得的产品颗粒均匀，粒径为20 120纳米，粒径分布窄，产品纯度高；但是利用该制备方法制备的纳米永磁铁 氧体或粉末制造成本高，不适合大规模生产。
技术实现思路
本专利技术针对现有的铁氧体由于添加微米级成分所存在的大部分微米级成 分在烧结时固溶在晶界上从而导致添加物离子分布不均匀，如果达到较高的磁 性能需要添加大量微米级成分，增加了产品的成本的缺点，提供了纳米材料在 铁氧体中应用，通过纳米材料的添加，只需添加较少的纳米材料即达到较高的 磁性能，大大降低了铁氧体的成本。本专利技术还针对现有的制备方法制备的纳米铁氧体粉末的磁性能并没有得 到实质提高的缺点，提供了纳米材料在铁氧体中应用，通过纳米材料添加到铁 氧体成分中，使得铁氧体的磁性能得到实质性的提高。本专利技术根据上述技术目的提供纳米材料的新用途，即做为添加剂在铁氧体 中的新应用。铁氧体磁性材料的磁性能不仅与材料的成分有关，并且与材料的微观结构 密切联系；也就是说，在确定了材料的主成分之后，材料的宏观磁性能主要由 其微观结构来决定，在主成分中添加适当的纳米材料对改进其微观结构显得尤 为重要，其结构原理如图1所示；纳米材料由于其比表面积很大,粒子的表面原子所处的晶体场环境及结合 能与内部原子有所不同，键态严重失配，出现许多活性中心，吸附性大大提高， 电子能级也异于普通材料，从而具有小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观 隧道效应等。所以纳米材料具有很高的表面活性和固相反应活性。另外纳米材料是一种理想的晶体微结构"控制剂"，部分固溶在晶界上，能有效降低烧结温度，阻止晶粒的过分长大，保持为单畴晶粒，同时提髙烧结 体的致密性，从而改善铁氧体的磁性能；纳米材料也是一种很好的"离子替换 剂"，在固相反应中，其中一部分纳米材料进入微晶结构，起到完善晶体结构， 提髙饱和磁感应强度(Bs)和改善磁晶各向异性常数(Kl)等作用。实际上，本专利技术涉及纳米材料在永磁铁氧体中的应用；其中所述的纳米材 料由纳米级的SiO2、 CaC03、 CaO、 Al20a、 Bi20s、 R2()3、 R0、 PbFz、 H3BO3,MSO1 中的一种或多种组成，其中所述的M为Sr， Ba， Ca中的一种元素，所述的l《 为La、 Co、 Nd中的一种元素。纳米级颗粒尺寸比微米颗粒细一千倍，有利于 均匀分布于颗粒界面，使晶粒均匀，用量少，有利于提高铁氧体的致密性、 MS，各向异性常数K1。其中纳米级的Si02、 CaC03、 Ca0、 R2()3、 R0能够 固溶在晶界上，能有效降低烧结温度，阻止晶粒的过分长大，从而改善永磁铁 氧体的矫顽力(He);而纳米级的Bi2()3、 PbF2、 H3B03,MS04中的一种或多种， 其中所述的M为Sr， Ba, Ca中的一种元素的添加在永磁铁氧体的烧结过程屮 能增大其密度，从而提高永磁铁氧体的剩余磁感应强度(Br)和饱和磁感应强度 (Ms)，而纳米级A1203能改善磁晶的各向异性常K1。在上述的纳米材料在永磁铁氧体中的应用中，作为优选；所述的纳米材料 的颗粒粒径为1 300纳米。此外，本专利技术还涉及纳米材料在软磁铁氧体中的应用其中所述的纳米材 料由纳米级的Si02、 CaCOa、 CaO、 Ti02、 V2C)5、 Zr02、稀土化合物中的一种或 多种组成。添加剂对软磁铁氧体的作用必要的添加物可以显著地影响显微结 构、晶界组成、离子价态，从而可以达到人为地控制磁性能。常用的添加物为 CaO, Si02， Ti02， V205, Zr02,稀土化合物等。其作用是控制微结构，增加晶界电阻率等。但是使用这些添加剂加入到软磁铁氧体的主成分中，需要的量较 多才能改善软磁铁氧体磁性能；由于这些化合物比较昂贵，所以大大增加了软磁铁氧体的成本；而且高频软磁铁氧体功耗由三部分组成涡流损耗、磁滞损耗和剩余损耗。添加纳米级CaC03、 Si02 Ca0、 TiO2、 V20s、 ZrO2、稀土化合物 中的一种或多种组成，在烧结过程中，这些元素由于颗粒的粒径小，因此会向 晶界处扩散，在晶界形成l 10nm厚的绝缘层，提高了晶界的电阻率，在获得 较低的涡流损耗下，还利于畴壁移动，降低材料的磁滞损耗。本专利技术采用纳米 材料在软磁铁氧体中的应用在保证较低的生产成本下，获得了良好的磁性能。在上述的纳米材料在软磁铁氧体中的应用中，作为优选；所述的纳米材料 的颗粒粒径为1 300纳米。因此，本专利技术将纳米材料应用于铁氧体中具有如下优点1、 纳米材料是一种理想的晶体微结构"控制剂"，部分固溶在晶界上，能 有效的降低烧结温度，阻止铁氧体晶粒的过分长大，保持其为单畴晶粒，同吋 可以增大烧结铁氧体的作用，从而改善其磁性能；2、 纳米材料是一种很好的"离子替换剂"，在固相反应中，其中一部分纳 米材料进入微晶结构，起到完善晶体结构；从而提高了铁氧体的饱和磁感应强 度和改善磁晶各向异性常数等作用。附图说明图1为纳米材料改进铁氧体微观结构的结构原理图具体实施方式下面通过实施例,并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明: 但不专利技术并不限于这些实施例。一纳米材料在永磁铁氧体中的应用 实施例1: 采用以下配方选用SrO， 6Fez03预烧料，经干式振动研磨加工成粒径约为3. 5Mm的粉末， 以下纳米材料作为添加剂CaCCh粉末(纯度^99.0wt^、颗粒的原始粒径100~300nm ) Uwt%;Si02粉末(纯度》99.0wt^、颗粒的原始粒径100~300nm ) 0.7 wt%:A1203粉末(纯度> 9本文档来自技高网...
【技术保护点】
纳米材料在铁氧体中的应用。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何震宇，何军义，包大新，何时金，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]
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