第十五章磁記錄介質及氧化鐵磁粉

1、第1515章 磁記錄介質與氧化鐵磁粉15.115.1概述概述15.15.2 2制備制備-Fe2O3-Fe2O3磁粉的傳統(tǒng)工藝磁粉的傳統(tǒng)工藝15.315.3-FeOOH-FeOOH微晶的合成微晶的合成15.415.4鈷改性氧化鐵磁粉的制備鈷改性氧化鐵磁粉的制備15.515.5均分散氧化鐵納米微粒均分散氧化鐵納米微粒CONTENTS目 錄15.615.6四氧化三鐵制備的研究進展四氧化三鐵制備的研究進展磁記錄磁記錄過程簡介過程簡介15.1.1 15.1.1 磁記錄過程簡介磁記錄過程簡介 一般將磁帶，磁盤，磁鼓，磁卡等稱為磁性記錄媒體。（1）15.1.2 15.1.2 磁記錄的基本知識磁記錄的基本知識

2、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 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00/BM0（2）15.1.2 15.1.2 磁記錄的基本知識磁記錄的基本知識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：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。磁滯曲線磁滯曲線磁滯曲線磁滯曲線15.2 15.2 制備制備-Fe-Fe2

3、 2O O3 3磁粉的傳統(tǒng)工藝磁粉的傳統(tǒng)工藝-Fe2O3是應用最多的磁粉，其制備過程對產品性能影響很大。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：在以上的幾步中，制備針狀在以上的幾步中，制備針狀-FeOOH-FeOOH即俗稱的鐵黃是關鍵即俗稱的鐵黃是關鍵的第一步，它決定了以后形成的第一步，它決定了以后形成-Fe2O3-Fe2O3的晶形，因為其余的晶形，因為其余幾步條件如控制得當，晶形基本上是不變的。幾步條件如控制得當，晶形基本上是不變的。輸輸入入標題標題15.3 -FeOOH15.3 -FeOOH微晶的合成微晶的合成 利用空氣緩慢氧化堿作用利用空氣緩慢氧化堿作用下的亞鐵

4、鹽溶液所形成的氫氧下的亞鐵鹽溶液所形成的氫氧化鐵懸浮液，合成化鐵懸浮液，合成-FeOOH-FeOOH鐵鐵黃。微晶，是長期以來生產鐵黃。微晶，是長期以來生產鐵基顏料和磁性材料、磁記錄介基顏料和磁性材料、磁記錄介質用磁粉中間體的最廣泛的方質用磁粉中間體的最廣泛的方法。法。根據這一反應體系相圖中根據這一反應體系相圖中-FeOOH-FeOOH生成區(qū)可分為酸法和生成區(qū)可分為酸法和堿法兩種合成方式。堿法兩種合成方式。 酸法合成有堿耗低，容易酸法合成有堿耗低，容易洗滌等優(yōu)點，盡管反應條件及洗滌等優(yōu)點，盡管反應條件及產品質量控制較困難，仍是目產品質量控制較困難，仍是目前世界上磁粉生產的主要方法。前世界上磁粉生

5、產的主要方法。15.3.1 -FeOOH15.3.1 -FeOOH酸法合成酸法合成 先在三口瓶中，加入75ml的濃度為0.5mol/L的NaOH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，即可得到針狀-FeOOH晶體。采用酸性法，先制出晶種，再在一定條采用酸性法，先制出晶

6、種，再在一定條件下使其生長，嚴格控制工藝條件，有件下使其生長，嚴格控制工藝條件，有利于制備合適的利于制備合適的-FeOOH-FeOOH粒粒子子。值得注意的是在酸性法制取-FeOOH時，晶種的純度對-FeOOH粒子的成長有重要的影響，而晶種的純度又在很大程度上取決于所用的硫酸亞鐵原料。因此在晶種制備過程中保持FeSO4D的新鮮狀態(tài)或采取措施使Fe3+還原是極其重要的。15.3.2 -FeOOH15.3.2 -FeOOH的堿法合成的堿法合成 用電鏡觀察從Fe（OH）2膠粒沉淀析出及其解體，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

7、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。強堿法合成鐵黃強堿法合成鐵黃-FeOOH-FeOOH的工藝條的工藝條件如下：件如下： 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。得到長大。此法由于微晶生長條件較容易控制，所得微晶性能好，顆粒均勻，易_化，是當前制備高檔磁粉-Fe2O3，Co-Fe2O3和N

8、-Fe2O3的中間體常用工藝。-Fe2O3磁粉 與摻Co的-Fe2O3磁粉不同，包Co氧化磁鐵粉的結構是非均勻性的，其表面分布著高濃度的鈷含量，而且內核也不局限于-Fe2O3，也可以是Fe2O3，在包Co氧化鐵磁粉多相結構中，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早期的摻早期的摻CoCo研究是立方狀摻研究是立方狀摻CoCo的的-Fe2O3-Fe2O3磁粉磁粉。吸附法將精制的-Fe2O3粉分散于CoCL2中，加入NaOH溶液使P H 1 2 ， 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。壓熱合

9、成法壓熱合成法磁場處理法磁場處理法鈷改性氧化鐵磁粉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：配位法配位法略。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。工藝流程如圖：15.5 15.5 均分散氧化鐵納米微粒均分散氧化鐵納米微粒單分散或均分散體系在固-液或固-氣單分散體系中的固體微粒呈現出大小一致，形狀也相同的優(yōu)良性質，這類細小均勻，形狀規(guī)整的粒子在新材料，元器件的制備中有著十分重要的意義。重要性基本制備方法是：基本制備方法是：按TETA對三價鐵離子的摩爾比，在50ml的磨口錐形瓶中加入TETA和30ml的0.03

10、12mol/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?；局苽浞椒ɑ局苽浞椒▽Ξa物的紅外光譜和投射電鏡分析表明，將酸性氧化鐵溶液在微波輻照4nm陳化2d可以得到粒徑約100nm的均分散的-Fe2O3粒子，粒子形狀為立方體，在溶液中加入少量TETA可以使粒子變小，增加TETA的

11、用量，由于TETA與Fe3+絡合作用使Fe3+有效濃度降低，形成晶核較少而導致產物Fe2O3粒子變大，趨于球形，與普通加熱法相比，微波輻照可以在很短的時間內促使體系中生成大量的晶核，使陳化時間由7d縮短到2d.制取Fe3O4的第一步是FeSO4溶液與NaOH溶液混合以生成Fe（OH）2懸浮液，為了避免Fe（OH）2中生成細微FeOOH雜質顆粒，FeSO3溶液中不應含有Fe（）。故在升溫過程中應通入N2氣。在攪拌條件下加入所需的NAOH溶液，feso4溶液和NAOH溶液都經過預先標定，并均經過孔徑為0.2um的微孔過濾膜，以除去溶液中有害的粒子性雜質。中和反應完成后，攪拌一定時間，再通入，或加入

12、KNO3溶液作氧化劑，將所得的Fe（OH）2懸浮液在70- 攝氏度下陳化，陳化后有Fe3O4生成。反應過程分離反應時應使Fe（OH）2過量，使Fe（OH）2完全轉化，將反應所得的黑色沉淀物通過離心沉淀分離，先用純水洗滌，并用濃度為1mol/L的HNO3處理，以除去少量的未轉化的Fe（OH）2，再經離心沉降分離，將沉淀物分散于純水中，在超聲波振蕩下用磁鐵反復進行磁懸浮分離，這種方法可以分離除去反應過程中可能產生的少量-FeOOH夾雜物。有助于得到純凈的Fe3O4膠體粒子。15.6.1 15.6.1 生產生產FeFe3 3O O4 4的傳統(tǒng)工藝的傳統(tǒng)工藝15.6 15.6 四氧化三鐵制備的研究進展

13、四氧化三鐵制備的研究進展15.6.2表面包裹SiO2的Fe3O4的工藝研究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超細粉體通常因熱處理二發(fā)生燒結、變形，形成大粒子團聚體。為防止燒結，表面包覆SiO2是常用方法之一。方法一過程傳統(tǒng)的包覆SiO2工藝是向粒子的漿料中加人堿性硅酸鹽水溶液，然后緩慢滴加稀酸，調節(jié)pH值，使粒子表面生成一層SiO2包膜。缺點：消耗酸和堿 滴酸過程中可能局部過酸，可能形成單獨的SiO2顆粒松弛地粘附在核上，不能形成完整的包膜；需要進行固液分離和干燥。 缺點15.6.2表面包裹SiO2的Fe3O4的工藝研究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流化床反應器一化學氣相沉積法方法二過程利用氧化鐵水合物粒子-FeOOH在流化床反應器中脫水與正硅酸乙醋水解結合可實現在鐵氧化物表面包覆上SiO2膜過程。優(yōu)點：與傳統(tǒng)方法相比，該法省去了固液分離與干燥，易于