Способ получения порошка гексагонального феррита бария

Способ получения порошка гексагонального феррита бария

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области получения ферритовых порошков, а именно к способам получения высокодисперсного порошка гексагонального феррита бария. Целью изобретения является повышение химической однородности продукта. Способ заключается в том, что в исходный водный раствор смеси солей ферритообразующих компонентов вводят лимонную или этилендиаминтетрауксусную кислоту в количестве 0,5-7,0 моль/л и полученную .смесь диспергируют и микрокапли замораживают в жидком не смешивающемся с водой хладагенте . Образующиеся криогранулы подвергают сублимационному обезвоживанию с последующей термообработкой их при 1000-1100°С. Способ позволяет получить продукт, не содержащий примесной фазы а- Ре20з. 1 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 G 49/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И СТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4843538/26 (22) 28.06.90 (46) 07.04.92. Бюл. N. 13 (71) Харьковский государственный университет им. А.М.Горького и Химический факультет МГУ им. M.B.Ëoìîíoñîeà (72) Т.Г.Кузьмичева, Л.П.Ольховик и В.П.Шабатин (53) 661.872(088.8) (56) Патент Японии М 58-2223, кл. С 01 G 49/00, 1983.

Патент Японии N. 60-77130, кл. С 01 G 49/00, 1985.

Левин Б.Е, и др, Физико-химические основы получения и применения ферритов,—

M. Металлургия, 1979, с,92-93. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ГЕКСАГОНАЛЪНОГО ФБРРИТА БАРИЯ

Изобретение относится к получению ферритовых порошков, а именно к способам получения высокодисперсного порошка гексагонального феррита бария, который находит применение в электронной промышленности и СВЧ-технике в качестве исходного материала при изготовлении носителей высокоплотной магнитной записи, высокоэнергетич.ских пэстоянных магнитов, а также элемечтов СЬЧ-устройств.

Известен способ полу;ения порошка гексагонального фер )ma баоия путем взаимодействия водногс раствора солей ферритообразующих ксмпонентов с водным раствором карбонатэ щелочного металла с образован ием осадка, кото рый после отстоя замораживают с помощью жидкого. Ы 1724584 А1 (57) Изобретение относится к области получения ферритовых порошков, а именно к способам получения высокодисперсного порошка гексагонального феррита бария, Целью изобретения является повышение химической однородности продукта. Способ заключается в том, что в исходный водный раствор смеси солей ферритообразующих компонентов вводят лимонную или этилендиаминтетрауксусную кислоту в количестве

0,5 — 7,0 моль/л и полученную. смесь диспергируют и микрокапли замораживают в жидком не смешивающемся с водой хладагенте, Образующиеся криогранулы подвергают сублимационному обезвоживанию с последующей термообработкой их при

1000 — 1100 С. Способ позволяет получить и родукт, не содержащий и рим есной фаз ы а — Ре20з, 1 табл. хладагента и обезвоживают при температуре ниже 20 С, Полученный продукт промывают, сушат и подвергают термической обработке, Известен способ получения порошка гексагонального феррита бария путем взаимодействия водного раствора солей ферритообразующих компонентов с водным раствором гидроксида щелочного металла при рН>9. Полученный при этом осадок отделяют от маточного раствора, промывают и замораживают с помощью жидкого хладагента, а затем обрабатывают криопродукт растворимым в воде органическим растворителем для удаления льда. Обезвоженный продукт сушат и подвергают термической обработке.

1724584

Однако известные способы не обеспечивают получение химических и гранулометрических однородных порошков, Продукт, полученный указанными способами, характеризуется достаточно широкой дисперсией частиц по размерам, низкой величиной намагниченности насыщения, а также требует длительной термической обработки, что обусловлено наличием значительных флуктуаций химического состава.

Кроме того, известные способы требуют значительных трудозатрат и времени ввиду необходимости проведения многократных промывок для удаления примесей из соосажденного осадка и переработки образующихся при этом маточных растворов.

Наиболее близким к изобретению является способ получения порошка гексагонального феррита бария путем диспергирования водного раствора солей ферритообразующих компонентов, замораживания микрокапель раствора в жидком, несмешивающемся с водой хладагенте, сублимационного обезвоживания криогранул и термической обработки полученного и родукта.

При осуществлении известного способа в результате быстрого замораживания микрокапель раствора образуются криогранулы, имеющие сферическую форму с достаточно равномерным распределением солевых компонентов, что свидетельствует о достижении высокой степени гомогенности ферриТообразующих ком понентов при совместной криокристаллизации их солей.

Однако при последующем сублимационном обезвоживании этих криогранул и термической обработке полученных гранул достигнутая в процессе химической гомогенизации ферритообразующих компонентов их высокая химическая однородность нарушается, о чем свидетельствует получение неоднофазного порошка феррита бария, При температуре термической обработки

1000 С и времени обработки 5 мин содержание а = FezOa в порошке составляет

30, Повышение температуры термической обработки или увеличение ее продолжительности может привести к некоторому повышению химической однородности, однако при этом происходит значительное увеличение размера частиц.

Целью изобретения является повышение химической однородности продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения порошка гексагонального феррита бария путем диспергирования водного раствора солей ферритообразую5

55 щих компонентов, замораживания микрокапель раствора в жидкости, несмешивающемся с водой хладагенте; сублимационного обезвоживания образующихся криогранул и термической обработки полученного продукта, в водный раствор солей ферритообразующих компонентов перед диспергированием вводят лимонную или этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА) в количестве 0,5 — 7,0 моль.

Введение лимонной или ЭДТА.в количестве 0,5-7,0 моль в водный раствор солей ферритообразующих компонентов перед диспергированием обеспечивает получение порошка феррита бария с высокой химической однородностью, в результате того, что высокая химическая однородность, достигнутая в процессе химической гомогенизации ферритообразующих компонентов, не нарушается в процессах дегидратации и термического разложения, что позволяет осуществить непосредственный переход высокооднородной смеси солей в однофазный ферритовый порошок без выделения индивидуальных окислов в качестве промежуточных продуктов и получить порошок без остаточных химических неоднородностей.

Способ осуществляют следующим образом.

В исходный раствор солей (преимущественно нитратных) ферритообразующих компонентов вводят 0,5-7,0 моль лимонной или ЭДТА кислоты. Полученную смесь диспергируют с помощью пневматической форсунки в жидкий, несмешивающийся с водой хладагент, например гексан (-94 С) или жидкий азот (-196 С). При этом происходит замораживание микрокапель раствора с образованием криогранул, имеющих сферическую форму, Полученные криогранулы подвергают сублимационному обезвоживанию, а обезвоженный продукт(гранулы) — термической обработке при температуре ферритизации.

Размеры частиц порошка определяют методом электронной микроскопии на просвет с помощью электронного микроскопа

УЭМР-100К (увеличение 10000 раз).

Содержание а= FezOa в продукте определяют рентгеновским методом с помощью дифрактометра ДРОН-2 в Рек„-излучении (точность измерений 5 ).

Намагниченность порошка определяют с помощью маятникового магнитометра во внешнем магнитном поле более 160 кА/м при 300 К (абсолютная погрешность 5 ).

П р и м e p 1. В 326,57 мл водного раствора, содержащего 0,752 моль/л нитрата железа (!I!) и 0,284 моль/л нитрата бария, 1724584

Размер частиц

Нср > мкм

Время тер мической обработки мин

При- Количество вводимой мер кислоты, моль

Температура термической о обработки, С

0,25 0 72

0,20 О 72

0,10 О 72

0,20 25

Продукт не образуется

1 100

1 100

1 100

1 100

1 100

Лимонная 0,5

4о

t и

7;О

0,4

-и- 7,1

1 OOO

1 100

1 OOO

»оо

1 000

0,18 О 72

0,14 О 72

0,10 О 72

0.16 20

Продукт не образуется

0,5

4,0

7,0

0,4

7,1

7

9

ЭДТА и

I1

II

Известный

11

12

5 0,17 30

5 0,80 20

60 0,20 10

1 000

1 200

1 000

Отсутствует

II и вводят 6,3 мл раствора лимонной кислоты концентрацией 2,25 моль/л, что соответствует 0,5 моль лимонной кислоты, Полученную смесь диспергируют пневматической форсункой при избыточном давлении азота 5

0,5 атм в жидкий азот. Полученные криогранулы подвергают сублимационному обезвоживанию в сублиматоое КС-30 в течение 24 ч при давлении 10 мм рт. ст. и максимальной температуре греющих плит 10

30 С. Обеэвоженный продукт подвергают термической обработке в высокотемпературной печи (СУОЛ) при 1100 Ñ в течение 5 мин. Получают однофазный поток гексагонального феррита бария со средним разме- 15 ром частиц 0,25 мкм и намагниченностью насыщения 72 кАм /кг (300 К).

Пример 2. В 158,94 мл водного раствора, содержащего 1,41 моль/л нитрата железа (lll) и 0,256 моль/л нитрата ба- 20 рия, вводят 3,02 мл ЭДТА концентрацией

2,125 моль/л, что соответствует 0,5 моль этилендиаминтетрауксусной кислоты.

Полученную смесь диспергируют пневматической форсункой при избыточном давле- 25 нии азота 0,5 атм в жидкий азот.

Полученные криогранулы подвергали сублимационному обезвоживанию в сублиматоре КС-30 в течение 24 ч при давлении

2 10 2 мм рт,ст, и максимальной температу- 30 ре греющих плит 30 С, Обезвоженный продукт подвергают термической обработке в высокотемпературной печи (СУОЛ) при

1000 С в течение 5 мин, Получают однород35 ный порошок гексагонального феррита бария с размером частиц 0,18 мкм и намагниченностью насыщения 72 кАм /кг (300 К).

Результаты сравнительных испытаний предлагаемого способа и известного приведены в таблице.

Как показывают данные таблицы, предлагаемый способ обеспечивает получение порошка гексагонального феррита бария, не содержащего примесной фазы а — Ре20э, тогда как известный способ обеспечивает получение порошка, содержащего 20 — 307 а-Ре20з(время обработки

5 мин, температура обработки 1200 и

1000 С соответственно) Формула изобретения

Способ получения порошка гексагонального феррита бария, включающий диспергирование смеси водных растворов солей ферритообразующих компонентов, замораживание микрокапель раствора в жидком несмешивающемся с водой хладагенте, сублимационное обезвоживание образующихся криогранул и термическую обработку полученного продукта, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения химической однородности продукта, в исходный раствор перед диспергированием вводят лимонную или этилендиаминтетрауксусную кислоту в количестве 0,5—

7,0 моль/л.

Содержание Намагниченность р -Везоз в насыцения бв, продукте, кдмз/кг (300 К)