一种复合改性的锶铁氧体粉体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合改性的锶铁氧体粉体及其制备方法，其组成为Sr1‑xRxFe12‑y‑zMyNzO19，其中R元素为La、Sm中的至少一种，M元素为Mn、Ni、Zr中的至少一种，N元素为Zn、Bi中的一种或两种，其中0.0≤x≤0.38，0.05≤y≤2，0.05≤z≤1.9。其制备方法为：将Sr、Fe、R、M、N元素的硝酸盐、柠檬酸、一次添加剂、氨水溶于去离子水配成溶液，加热搅拌蒸发至胶状，胶状物烘干后得到的前驱体经预烧得到预烧产物，再将二次添加剂与预烧产物混合，煅烧后得到高性能锶铁氧体粉体。同种原料，采用本发明专利技术所制备的磁粉饱和磁化强度Ms提高了13％～22％，剩余磁化强度Mr提高了17％～35％，剩磁比达到55％～59％。

Composite modified strontium ferrite powder and preparation method thereof

The invention discloses a composite modified strontium ferrite powder and a preparation method thereof, which is composed of Sr1 xRxFe12 y zMyNzO19, in which R element is at least one of La, Sm, M elements for at least one of Mn, Ni, Zr, Zn, N elements Bi in one or two, and 0 = x = 0.38, 0.05 = y = 2, z = 0.05 ~ 1.9. The preparation method is as follows: Sr, Fe, R, M, N elements of nitrate, citric acid, an additive, ammonia dissolved in deionized water into solution, heating and stirring to obtain precursor evaporation jelly, jelly dried by pre sintering to obtain pre sintering product, then secondary additives with the pre sintering product mix, calcined to obtain high performance strontium ferrite powder. The magnetic saturation magnetization Ms of the magnetic powder prepared by the method is increased by 13% to 22%, and the remanent magnetization Mr is increased by 17% to 35%, and the remanence ratio reaches 55% to 59%.

【技术实现步骤摘要】
一种复合改性的锶铁氧体粉体及其制备方法
本专利技术涉及磁性材料领域，具体涉及一种复合改性的锶铁氧体粉体及其制备方法。
技术介绍
锶铁氧体因其具有高剩余磁化强度和剩余磁感应强度、高矫顽力、高居里温度的特点，以及化学稳定性好，成本低廉的优势，被广泛应用于永磁电机、微波通信传输器件、磁光元件和磁记录材料等领域。近年来随着电子电器行业的快速发展，市场对锶铁氧体的需求愈发旺盛，对其性能的要求也越来越高。目前，对锶铁氧体的改性研究主要集中于成分优化和合成工艺改进这两方面。六角锶铁氧体具有磁铅石结构，其分子磁矩来源于Fe3+的原子磁矩，一个M型锶铁氧体晶胞中，24个Fe3+分别占据2a、2b、12k、4f1和4f2五种晶位，其中2a、2b、12k晶位上的Fe3+磁矩相互平行排列，而4f1和4f2位的Fe3+磁矩反向平行排列，一个M型锶铁氧体晶胞的磁矩就是上述Fe3+磁矩的矢量和。可通过离子掺杂的方式取代自旋向下的Fe3+来增大分子磁矩，增大磁晶各向异性，稳定晶格结构，从而提升磁性能；采用分散剂可促进原料之间的均匀混合；添加的交换耦合剂可在煅烧过程中形成局部熔融的液相环境，有利于晶粒的均质生长、促进元素取代、加速固相反应进行，从而改善锶铁氧体磁性能。Yamomato等采用La取代Sr，研究表明La取代可稳定锶铁氧体的磁铅石晶体结构；中国专利名称为一种高磁能积的La-Co共掺锶铁氧体磁性料粉及其制备方法(专利申请号为：201510768799.3)的申请文件中提出了一种La-Co复合掺杂锶铁氧体的方法，所得材料的饱和磁化强度和剩余磁化强度较高，但Co原料价格高、毒性大，不利于降低成本和环保；而中国专利一种无稀土置换的高内禀高磁能积永磁锶铁氧体材料的制备方法(专利号为：201110407763.4)的申请文件中是利用二氧化硅等作为添加剂，该方法制得的锶铁氧体性能较好，但烧结温度较高，达到1300℃，能耗高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决锶铁氧体的饱和磁化强度和剩余磁化强度较低的问题，提供一种综合磁性能较好的复合改性锶铁氧体粉体。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种复合改性的锶铁氧体粉体，其分子式为为Sr1-xRxFe12-y-zMyNzO19，该分子式中，R为La或/和Sm中的一种或两种，M为Mn、Ni、Zr中的一种或多种，N为Zn或/和Bi；0≤x≤0.38，0.05≤y≤2，0.05≤z≤1.9。本专利技术的另一个目的是为了提供上述复合改性锶铁氧体粉体的制备方法，该制备方法通过多元素掺杂改性和添加剂改性的复合作用，并结合分段式煅烧工艺，有效提高了锶铁氧体材料的饱和磁化强度、剩余磁化强度和剩磁比。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种制备上述复合改性的锶铁氧体粉体的方法，包括以下步骤：(1)配料：将含有Sr、R、Fe、M、N元素的混合硝酸盐、柠檬酸和一次添加剂用去离子水浸没并搅拌均匀后，再加入氨水将溶液的pH值调至6～8，搅拌均匀后静置18～36h，得到混合溶液；其中，所述R、Fe、M、N均为金属元素，且R为La或/和Sm中的一种或两种，M为Mn、Ni、Zr中的一种或多种，N为Zn或/和Bi；Sr、R、Fe、M、N元素的摩尔比为0.62～1:0～0.38:8.1～11.9:0.05～2:0.05～1.9；金属元素总量与柠檬酸的摩尔比为1:0.5～1.5；(2)蒸干：将得到的混合溶液于65～95℃条件下搅拌，得胶状物，将胶状物置于烘箱中干燥得到块状前驱体；(3)预烧：将块状前驱体在220～550℃条件下预烧1.5～6h，然后冷却碾磨得到预烧产物；(4)煅烧：将二次添加剂与预烧产物混合均匀，得到混合物，将混合物在750℃～1100℃条件下煅烧18～27h，后冷却，碾磨冷却产物得到复合改性的锶铁氧体粉体。其中，所述步骤(1)中，所述一次添加剂为聚乙二醇或/和聚乙烯吡咯烷酮，所述混合溶液中，一次添加剂含量为混合硝酸盐总量的0.2～1wt.％，所述氨水的含氨量为25～28％。具体的说，所述步骤(2)中，混合溶液的搅拌转速为300～1200r/min，搅拌时间为5～8h。具体的说，所述步骤(2)中，烘箱中设定的干燥温度为70～120℃，胶状物干燥时间为5～24h。更具体的说，所述步骤(3)中预烧方式为：先以4～8℃/min的升温速率升至220～280℃，保温40～80min；再以3～6℃/min的升温速率升至450～550℃，保温时间为1～3h。进一步的，所述步骤(4)中煅烧方式为：先以3～6℃/min的升温速率升温至750-850℃，保温110～130min，再以0.3～3℃/min的升温速率升温至1000～1100℃，保温时间为2～4h。进一步的，所述步骤(4)中，所述混合物中二次添加剂的量为锶铁氧体粉体总量的0.5～5wt.％。更进一步的，步骤(4)中的二次添加剂为纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米碳酸钙中的至少两种。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术制备该复合改性锶铁氧体粉体的方法是通过多元素掺杂改性和添加剂改性的复合作用，并结合分段式煅烧工艺，有效提高了锶铁氧体材料的饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr和剩磁比，解决了现有技术中锶铁氧体相关性能不足的问题。(2)在同种原料条件下，采用本专利技术制备方法制备的磁粉饱和磁化强度Ms提高了13％～22％，剩余磁化强度Mr提高了17％～35％，剩磁比达到55％～59％。(3)本专利技术制备方法中的煅烧温度最高只有1100℃，对设备要求相对较低，能耗也相对较低，且制备原料易得，整体来说有利用降低成本。附图说明图1为实例1的磁滞曲线。图2为实例2的磁滞曲线。图3为实例3的磁滞曲线。图4为实例1的X射线衍射图谱。图5为实例2的X射线衍射图谱。图6为实例3的X射线衍射图谱。图7为实施例制备方法的流程框图。具体实施方式下面结合附图说明和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的方式包括但不仅限于以下实施例。本实施例提供的复合改性的锶铁氧体粉体分子式为为Sr1-xRxFe12-y-zMyNzO19，该分子式中，R为La或/和Sm中的一种或两种，M为Mn、Ni、Zr中的一种或多种，N为Zn或/和Bi；0≤x≤0.38，0.05≤y≤2，0.05≤z≤1.9。如图7所示，其制备方法包括以下步骤：(1)配料：将含有Sr、R、Fe、M、N这几种金属元素的硝酸盐与柠檬酸、聚乙二醇或/和聚乙烯吡咯烷酮中加入去离子水浸没后，搅拌均匀，再向其中加入含氨量为25～28％的氨水，将溶液pH值调整为6～8，搅拌均匀后静置18～36h，得到混合溶液；其中，所述R、Fe、M、N均为金属元素，且R为La或/和Sm中的一种或两种，M为Mn、Ni、Zr中的一种或多种，N为Zn或/和Bi；Sr、R、Fe、M、N元素的摩尔比为0.62～1:0～0.38:8.1～11.9:0.05～2:0.05～1.9；金属元素与柠檬酸的摩尔比为1:0.5～1.5；所述混合溶液中聚乙二醇或/和聚乙烯吡咯烷酮的含量为混合硝酸盐总量的0.2～1wt.％；(2)蒸干：将得到的混合溶液置于搅拌器中，并设置温度为65～95℃、搅拌转速为300～1200r/min的条件下，搅拌5～8h得胶状物，将胶状物置于烘箱中，并设置干燥温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合改性的锶铁氧体粉体，其特征在于，其分子式为为Sr1‑xRxFe12‑y‑zMyNzO19，该分子式中，R为La或/和Sm中的一种或两种，M为Mn、Ni、Zr中的一种或多种，N为Zn或/和Bi；0≤x≤0.38，0.05≤y≤2，0.05≤z≤1.9。

【技术特征摘要】
1.一种复合改性的锶铁氧体粉体，其特征在于，其分子式为为Sr1-xRxFe12-y-zMyNzO19，该分子式中，R为La或/和Sm中的一种或两种，M为Mn、Ni、Zr中的一种或多种，N为Zn或/和Bi；0≤x≤0.38，0.05≤y≤2，0.05≤z≤1.9。2.一种制备权利要求1所述的复合改性的锶铁氧体粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配料：将含有Sr、R、Fe、M、N元素的混合硝酸盐、柠檬酸和一次添加剂用去离子水浸没并搅拌均匀后，再加入氨水将溶液的pH值调至6～8，搅拌均匀后静置18～36h，得到混合溶液；其中，所述R、Fe、M、N均为金属元素，且R为La或/和Sm中的一种或两种，M为Mn、Ni、Zr中的一种或多种，N为Zn或/和Bi；Sr、R、Fe、M、N元素的摩尔比为0.62～1:0～0.38:8.1～11.9:0.05～2:0.05～1.9；金属元素与柠檬酸的摩尔比为1:0.5～1.5；(2)蒸干：将得到的混合溶液于65～95℃条件下搅拌，得胶状物，将胶状物置于烘箱中干燥得到块状前驱体；(3)预烧：将块状前驱体在220～550℃条件下预烧1.5～6h，然后冷却碾磨得到预烧产物；(4)煅烧：将二次添加剂与预烧产物混合均匀，得到混合物，将混合物在750℃～1100℃条件下煅烧18～27h，后冷却，碾磨冷却产物得到复合改性的锶铁氧体粉体。3.根据权利要求2所述的一种复合改性的锶铁氧体粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述一次添加剂为聚乙二醇或/和聚乙烯吡咯烷酮，所述混合溶液中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨仕清，詹朋璇，卢超，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51