CN105271437B - 一种低频电磁波吸收材料用羰基铁粉吸收剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低频电磁波吸收材料用羰基铁粉吸收剂的制备方法，其方法先将球形羰基铁粉在氢气气氛中高温还原以使羰基铁粉碳氧含量降低并使其硬度下降；其次加入过程控制剂在振动球磨机中湿法球磨后制成片状羰基铁粉；最后将脱除了过程控制剂的片状羰基铁粉在湿氢气氛中进行处理，得到表面有微弱氧化层的高磁导率片状羰基铁粉。该方法可以高效地将羰基铁粉由球形转变为片状，并能显著提高羰基铁粉的磁导率、降低介电常数，改善其在低频电磁波的吸收性能。
Description
技术领域
本发明属于磁性吸波材料领域的一种方法，具体涉及的是羰基铁粉软磁材料的改性方法。
背景技术
随着微波吸收材料在军事和民品上的广泛运用，作为其关键组成的磁性吸收剂得到越来越深入的研究。羰基铁粉因其同时具有介电损耗和磁损耗而在微波吸收材料领域运用广泛。尤其是在高频(8～40GHz)频段具备优异的吸波性能，在此范围可以通过改变吸收剂的含量以及对材料厚度的微调来制备任意频段吸波材料，且厚度较薄、性能优异，可广泛应用于军事隐身、吸波负载、电磁兼容等领域。但是在低频段(8GHz以下)，薄片型羰基铁粉吸波材料的性能较差，应用受限。原因是传统方法制备的羰基铁粉为洋葱头结构，该形状羰基铁粉的磁导率受Snoek关系的限制，导致低频吸波性能较差。而片状羰基铁粉具有的形状各项异性可突破Snoek关系的限制，能够改善羰基铁粉在低频段的吸波性能。但是片状羰基铁粉的磁导率在提高的同时，其介电常数也出现大幅增加，导致阻抗失配，吸波性能会因此下降。因此研究出提高羰基铁粉磁导率同时不影响介电常数的方法具有十分重要的意义和应用前景。
发明内容
本发明提供了一种改变羰基铁粉形状和表面氧化处理的方法来提高羰基铁粉复合吸波材料低频吸波性能的方法，该方法简便易操作，效率高，适合大规模生产。
本发明的具体实施步骤为：将球形羰基铁粉在氢气气氛中高温还原以使羰基铁粉硬度下降；之后采用振动球磨的方法制成片状羰基铁粉，球磨介质采用碳化钨磨棒，过程控制剂使用无水乙醇，完成后真空烘干；将片状羰基铁粉在湿氢气氛中做氧化处理，得到表面有微弱氧化层的片状羰基铁粉。
本发明所述氢气高温还原温度为400～600℃。
本发明中所述湿法球磨中过程控制剂采用无水乙醇、丙酮和庚烷中的一种或几种。
本发明所述碳化钨磨棒的尺寸为：直径5～20mm，长度10～50mm。
本发明所述振动球磨的时间为5～20h，球料比为5:1～20:1。
本发明所述湿氢氧化的工艺条件为：温度为100～500℃，时间为1～4h，露点温度为10～40℃。
有益效果：本发明提供了一种提高羰基铁粉磁导率、降低介电常数的方法，使羰基铁粉吸波材料的低频吸波性能明显改善。该方法简便易操作、效率高，适合大规模生产。
附图说明
图1是实例1条件下羰基铁粉的SEM图。
图2是实例2条件下羰基铁粉的SEM图。
图3是实例3条件下羰基铁粉的SEM图。
图4是实例4条件下羰基铁粉的SEM图。
图5是实例1条件下羰基铁粉吸波材料的电磁参数图。
图6是实例2条件下羰基铁粉吸波材料的电磁参数图。
图7是实例3条件下羰基铁粉吸波材料的电磁参数图。
图8是实例4条件下羰基铁粉吸波材料的电磁参数图。
图9中(a)图和(b)图分别是市售羰基铁粉和实例4条件下羰基铁粉复合粉吸波材料的反射率图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施案例，注意这些案例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
将500g球形羰基铁粉在氢气气氛中400℃还原以使羰基铁粉硬度下降；取还原粉200g，使用振动球磨机球磨，球料比5:1，碳化钨磨棒直径5mm，长度10mm，球磨时间为20h，过程控制剂使用无水乙醇，完成后真空烘干；将片状羰基铁粉在湿氢气氛中做低温氧化处理，温度100℃，时间1h，露点温度10℃。图1是此条件下制备的羰基铁粉的SEM图。将此条件下制备的羰基铁粉与聚氨酯橡胶按质量比8:1复合制备成吸波材料。图3是此条件下制备的羰基铁粉复合吸波材料的电磁参数图。
实施例2：
将500g球形羰基铁粉在氢气气氛中500℃还原以使羰基铁粉硬度下降；取还原粉200g，使用振动球磨机球磨，球料比10:1，碳化钨磨棒直径10mm，长度20mm，球磨时间为10h，过程控制剂使用丙酮，完成后真空烘干；将片状羰基铁粉在湿氢气氛中做低温氧化处理，温度500℃，时间4h，露点温度40℃。图2是此条件下制备的羰基铁粉的SEM图。将此条件下的羰基铁粉与聚氨酯橡胶按质量比8:1复合制备成吸波材料。图6是此条件下制备的羰基铁粉复合吸波材料的电磁参数图。
实施例3：
将500g球形羰基铁粉在氢气气氛中600℃还原以使羰基铁粉硬度下降；取还原粉200g，使用振动球磨机球磨，球料比15:1，碳化钨磨棒直径20mm，长度40mm，球磨时间为5h。过程控制剂使用庚烷，完成后真空烘干；将片状羰基铁粉在湿氢气氛中做低温氧化处理，温度350℃，时间3h，露点温度20℃。图3是此条件下制备的羰基铁粉的SEM图。将此条件下的羰基铁粉与聚氨酯橡胶按质量比8:1复合制备成吸波材料。图7是此条件下制备的羰基铁粉复合吸波材料的电磁参数图。
实施例4：
将500g球形羰基铁粉在氢气气氛中400℃高温还原以使羰基铁粉硬度下降；取还原粉200g，使用振动球磨机球磨，球料比20:1，碳化钨磨棒直径20mm，长度50mm，球磨时间为10h。过程控制剂使用无水乙醇，完成后真空烘干；将片状羰基铁粉在湿氢气氛中做低温氧化处理，温度200℃，时间2h，露点温度30℃。图4是此条件下制备的羰基铁粉的SEM图。将此条件下的羰基铁粉与聚氨酯橡胶按质量比8:1复合制备成吸波材料。图8是此条件下制备的羰基铁粉复合吸波材料的电磁参数图。
图1至图4分别是实施例1，2，3，4条件下制备的片状羰基铁粉粉SEM图，可以看出实施例4粉的薄片化程度较好，厚度约200nm。
图5至图8分别是实施例1，2，3，4条件下制备的片状羰基铁粉粉复合吸波材料的电磁参数图，可以看出实施例4制备的羰基铁粉复合粉吸波材料的介电常数最低，磁导率最高，这样有益于入射波与吸波材料的阻抗匹配，提高有效吸收带宽，降低反射率。
图9中(a)图和(b)图分别是市售片状羰基铁粉和实例4条件下制备的羰基铁粉复合粉吸波材料的反射率图。在材料厚度为1mm时对比两图可以看出：市售羰基铁粉复合粉吸波材料的反射率吸收峰位于7GHz，最低反射率为-10dB；实例4条件下制备的羰基铁粉复合粉吸波材料的反射率吸收峰位于5GHz，最低反射率为-13dB。因此实例4的羰基铁粉复合粉吸波材料性能明显优于市售片状羰基铁粉吸波材料。实施例1，2，3的吸波材料性能与此基本相同，也是明显优于市售片状羰基铁粉吸波材料。
Claims (2)
1.一种低频电磁波吸收材料用羰基铁粉吸收剂的制备方法，其特征在于：首先将球形羰基铁粉在温度为400～600℃氢气气氛中高温还原以使羰基铁粉碳氧含量降低并使其硬度下降；其次加入过程控制剂在振动球磨机中湿法球磨后制成片状羰基铁粉，所述振动球磨所采用的球磨介质为碳化钨磨棒，其尺寸为：直径5～20mm，长度10～50mm；最后将脱除了过程控制剂的片状羰基铁粉在湿氢气氛中进行处理，得到表面有微弱氧化层的高磁导率片状羰基铁粉；所述湿法球磨中过程控制剂采用无水乙醇、丙酮和庚烷中的一种或几种；所述湿氢氧化的工艺条件为：温度为100～500℃，时间为1～4h，露点温度为10～40℃。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动球磨的时间为5～20h，球料比为5:1～20:1。
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