磁記錄介質與氧化鐵磁粉

1、化工B132顏澤眾201301034221o15.1 15.1 概述概述o15.2 15.2 制備制備-Fe2O3-Fe2O3磁粉的傳統工藝磁粉的傳統工藝o15.3 -FeOOH15.3 -FeOOH微晶的合成微晶的合成o15.4 15.4 鈷改性氧化鐵磁粉的制備鈷改性氧化鐵磁粉的制備o15.5 15.5 均分散氧化鐵納米微粒均分散氧化鐵納米微粒o15.6 15.6 四氧化三鐵制備的研究進展四氧化三鐵制備的研究進展15.1 15.1 概述概述o 15.1.1 15.1.1 磁記錄過程簡介磁記錄過程簡介 當前的信息社會，迫切需要高密度，大容量，小體積，低成本的信息儲存設備。就磁記錄產品而言，早在

2、1989年世界總產值就已經超過500億美元，可見其應用的廣泛。10年后隨著信息化加速，磁記錄產品更是取得了飛躍的發(fā)展。 目前使用的磁性記錄材料按形狀可分為磁帶，磁盤，磁鼓，磁卡等多種；按功能可分為錄音用，錄像用，數據存儲用等3種；按制造過程可分為涂布型和鍍膜型兩種。 對媒體進行信息存取時，需要磁頭，記錄的信息都是以隨時間變化的電流來體現的。記錄磁頭由小線圈和帶間隙的磁性材料組成，電流通過線圈在磁場間隙產生磁場，其簡單記錄過程如下圖所示：15.1.2 15.1.2 磁記錄的基本知識磁記錄的基本知識（1）磁化強度磁化強度M M、磁場強度、磁場強度H H和磁感應強度和磁感應強度B B M=H M=H

3、 磁化率磁化率=M/H=M/H= 真空磁導率 B0磁場在真空中的磁感應強度（2）磁化曲線和磁滯曲線磁化曲線和磁滯曲線 一般說來，磁介質在外磁場中呈現出與外磁場同向的、量值很大的磁感應強度而且磁性材料還具有下述特性：00/BM0 1.磁介質的磁導率（以及磁化率）不是恒量，是隨著所處磁場強度H而變化的，具有較復雜的關系； 2.在外磁場撤除后，仍保留部分磁性。因此M（或B）與H的關系只能用磁化曲線來描述。此外，當H=0時，大多數鐵磁性物質的M不為零，因此要研究M-H曲線，首先要使M=0最簡單的方法是將物質加熱到居里溫度以上，然后在沒有磁場的情況下冷卻，這稱為熱退磁法，如圖15-2所示。將已退磁的鐵磁

4、材料放在從零慢慢增大的磁場H中，就能觀察到磁化強度M隨A、 B、C、D曲線的變化，這條曲線稱為起始磁化曲線，圖中的Hc稱為矯頑力。通常將第二象限中的磁化曲線部分稱為退磁曲線。 按磁滯曲線的形狀不同，可以將磁性材料分為軟磁材料和硬磁材料兩大類，如圖15-3所示。軟磁材料的磁滯回線窄，面積小。硬磁材料的磁滯回線寬闊，面積大。如下圖：如下圖：15.1.3 15.1.3 磁記錄介質用磁粉磁記錄介質用磁粉磁記錄材料對磁粉的要求可總結為：磁記錄材料對磁粉的要求可總結為：o 顆粒細小，均勻整齊；o 晶型完整，孔洞、枝蔓等缺陷少，無燒結象；o 磁粉顆粒的表面狀態(tài)良好，易于分散在粘合中；o 具有合適的矯頑力；o

5、 對磁頭的磨損??；o 具有較高的飽和磁化強度、矩形系數，從而有 利于較高的剩磁；o 化學性能穩(wěn)定，不易受空氣或水分的影響化；o 磁性能穩(wěn)定，受熱或受壓退磁現象較輕；o 成本低廉。 一般而言，完全滿足上述要求的磁粉是沒的。只能根據不同應用對象來進行選擇。此外，有些要求是彼此一致的，例如顆粒小一些，矯頑力則高。但有些要求是矛盾的，顆粒越小，剩磁M，越大就難分散。 15.2 15.2 制備制備-Fe-Fe2 2O O3 3磁粉的傳統工藝磁粉的傳統工藝o -Fe2O3是應用最多的磁粉，其制備過程對產品性能影響很大。o 鐵氧化物的制備通常從可溶性鐵鹽加堿溶液開始。當向鐵鹽溶液加入。當向鹽溶液加氫氧化鈉或

6、者氨水時，隨著條件不同可能生成組成不同和晶體結構不同的氧化物、氫氧化物或堿式鹽沉淀。o 從亞鐵鹽溶液出發(fā)，經過堿溶液的沉淀和空氣氧化，通常形成各種形態(tài)的FeOOH,這些FeOOH 在加熱脫水時生成最穩(wěn)定的-Fe2O3而不是-Fe2O3為了獲得針狀的-Fe2O3以保證其良好的磁性，流程可分為以下幾步：o 在以上的幾步中，制備針狀-FeOOH即俗稱的鐵黃是關鍵的第一步，它決定了以后形成-Fe2O3的晶形，因為其余幾步條件如控制得當，晶形基本上是不變的。在這一步，反應生成物的結晶與形狀受原料的純度、2價Fe 離子濃度、堿的種類與添加量、反應溫度、空氣吹人量等因素的影響。 o 利用空氣緩慢氧化堿作用下

7、的亞鐵鹽溶液所形利用空氣緩慢氧化堿作用下的亞鐵鹽溶液所形成的氫氧化鐵懸浮液，合成成的氫氧化鐵懸浮液，合成-FeOOH-FeOOH鐵黃。微鐵黃。微晶，是長期以來生產鐵基顏料和磁性材料、磁晶，是長期以來生產鐵基顏料和磁性材料、磁記錄介質用磁粉中間體的最廣泛的方法。記錄介質用磁粉中間體的最廣泛的方法。o 15.3.1 -FeOOH15.3.1 -FeOOH酸法合成酸法合成o 采用的是酸性法，先制出晶種，再在一定條件下使其生長，嚴格控制工藝條件，有利于制備合適的-FeOOH粒于。15.3 -FeOOH15.3 -FeOOH微晶的合成微晶的合成o 先在三口瓶中，加入75ml的濃度為0.5mol/L的Na

8、OH溶液，加熱至30度，再加入125ml、新配的濃度為0.2mol/L的硫酸亞鐵溶液，并保持30度反應2到3小時，就可以得到細小的-FeOOH晶種，將此晶種濾出并用蒸餾水洗至中性。然后將上述晶種和250ml的硫酸亞鐵溶液以及過量的鐵屑至于三口瓶中，調節(jié)PH值，升至反應溫度，以每分鐘300ml空流速鼓入空氣，反應一定時間后將沉淀物與鐵屑分離，沉淀用水洗至中性，在60度下烘干，既可以得到-FeOOH晶體。15.3.2 -FeOOH15.3.2 -FeOOH的堿法合成的堿法合成o 強堿法合成鐵黃強堿法合成鐵黃-FeOOH-FeOOH的工藝條件如下：的工藝條件如下： 用電鏡觀察從Fe（OH）2膠粒沉淀

9、析出及其解體，到針形。 -FeOOH的晶核形成和長大過程為:在惰性氣氛(一般為N2)下，往FeSO4溶液中加人過量NaOH溶液，六角板狀的白色膠粒Fe（OH）2快速形成;往懸浮液中鼓人空氣后， Fe（OH）2膠粒逐漸凝聚成較大的團粒，并在膠團與溶液界面上形成針形-FeOOH晶核，進而使團粒逐漸分裂解體，直至全部轉變?yōu)獒樞巍?-FeOOH微晶。微晶生長的整個過程較為復雜，大致可用如下步驟表示。 小于臨界晶核尺寸的微粒趨于溶解。大于臨界核尺寸小于臨界晶核尺寸的微粒趨于溶解。大于臨界核尺寸的微晶得到長大。的微晶得到長大。15.4 15.4 鈷改性氧化鐵磁粉的制備鈷改性氧化鐵磁粉的制備鈷改性氧化鐵磁粉

10、有以下幾種包鈷方法：鈷改性氧化鐵磁粉有以下幾種包鈷方法：o 吸附法吸附法 將精制的-Fe2O3粉分散于CoCL2中，加入NaOH溶液使PH12，這樣就使生成的Co(OH)2沉淀包裹到-Fe2O3表面上，然后低溫靜置，水洗和干燥便得到包Co的氧化鐵磁粉。o 壓熱合成法壓熱合成法工藝流程如圖：工藝流程如圖：o 配位法配位法o 磁場處理法磁場處理法整個過程如圖所示：整個過程如圖所示：這樣制得的這樣制得的CoCo氧化鐵磁粉的氧化鐵磁粉的HcHc高，矩形比大，磁特性穩(wěn)定。高，矩形比大，磁特性穩(wěn)定。15.5 15.5 均分散氧化鐵納米微粒均分散氧化鐵納米微粒o 基本制備方法是：基本制備方法是：按TETA對

11、三價鐵離子的摩爾比，在50ml的磨口錐形瓶中加入TETA和30ml的0.0312mol/L氯化鐵溶液、5ml的0.0320mol/L的鹽酸溶液，搖勻。將此瓶放在水浴中置于微波爐內中心位置。用高火加熱，1min左右水沸騰。改為中火加熱或解凍加熱，維持沸騰，持續(xù)4min。從微波爐中取出后蓋上瓶塞，放在95度的超級恒溫器中陳化，2d后取出進行離心分離，用丙酮洗滌至中性，將酸性的氯化鐵溶液在微波輻照4min陳化2d可得粒徑約為100nm的-Fe2O3粒子。15.6 15.6 四氧化三鐵制備的研究進展四氧化三鐵制備的研究進展o 15.6.1 15.6.1 生產生產FeFe3 3O O4 4的傳統工藝的傳統工藝15.6.2 15.6.2 表面包裹表面包裹SiOSiO2 2的的FeFe3 3O O4 4