CN113724953A - 一种利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法 - Google Patents

一种利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113724953A
CN113724953A CN202111065291.9A CN202111065291A CN113724953A CN 113724953 A CN113724953 A CN 113724953A CN 202111065291 A CN202111065291 A CN 202111065291A CN 113724953 A CN113724953 A CN 113724953A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
pressure
salt
permanent magnet
thermal decomposition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111065291.9A
Other languages
English (en)
Inventor
杨杭福
吴琼
华思昊
葛洪良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202111065291.9A priority Critical patent/CN113724953A/zh
Publication of CN113724953A publication Critical patent/CN113724953A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/10—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure
    • H01F1/11—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用高压超声热分解制备高性能永磁复合材料的方法。本发明的永磁复合材料的化学组成式为A1‑xLnxFe12O19/Co（Ni）,所述化合物中元素A为Sr或Ba元素，Ln为La或Ca金属元素的一种或两张，0.0≤x≤0.3。本发明通过高压超声热分解法制备AxLn1‑xFe12O19微米级永磁材料，并使用高能球磨将Co和Ni磨成纳米级颗粒，之后在气氛保护条件下，高温高压烧结得到永磁复合材料，该制备方法能够是的纳米铁磁颗粒均匀附着在微米级铁氧体颗粒表面，铁磁交换耦合作用更强，有效提高永磁铁氧体的磁性能，制备方法能够有效降低高温烧结温度与时间，节约能耗。

Description

一种利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法
技术领域
本发明涉及一种利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法，尤其涉及一种低能耗制备高性能的永磁复合材料的方法。
背景技术
近年来，永磁铁氧体材料得到了快速的发展，尤其是永磁铁氧体复合材料凭借其磁能积大、化学性质稳定、无毒等诸多优点，受到了广泛的关注。但是传统高温固相烧结制备得到的永磁铁氧体复合材料，其工艺流程复杂，尤其是对于二次烧结的永磁铁氧体而言，其烧结时间长，温度高，使得能耗非常高，且制备的材料磁性能较低。
为了提高永磁复合材料的磁性能和降低能耗，研究者采用溶胶凝胶法制备纳米级和微米级的永磁复合材料，提高了材料的均匀性，材料的磁性能也在一定程度上得到了提高，但是溶胶凝胶法造成的污染较大，成本较高，使得这种方法不能大规模应用于实际工业生产中。
本发明所采用高压超声热分解法制备的永磁铁氧体材料，其颗粒大小能够控制在5～10 μm之间，均匀性好，磁性能良好，再用固相烧结与Co、Ni等金属粒子双相复合，进一步提高磁性能，所需烧结温度和时间大大减小，能耗降低。
发明内容
本发明的目的提供利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法。与现有的制备永磁复合材料相比，本发明提供的方法工艺简单、反应速度快、能耗小。
本发明提供的利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法，包括以下制备步骤：
（1）溶液制备：将钡盐或锶盐、铁盐、镧盐及钙盐溶于水中，充分搅拌后，得到混合溶液；（2）永磁铁氧体制备：在以高压瓶和雾化喷头组成的气压式喷雾器中，利用高压超声喷雾原理，将步骤（1）中得到的混合溶液雾化，在载气和气压的作用下输送到管式炉中，在高温作用下蒸发脱水、盐热反应，最后被载气运输到管式炉末端的收集器上，得到永磁铁氧体微米颗粒；（3）金属纳米颗粒：用高能球磨机将Co或Ni的金属磨成纳米级金属颗粒；（4）热处理：将步骤（2）得到的永磁铁氧体和步骤（3）得到的Co或Ni纳米金属颗粒在氮气或氩气气氛下高压热处理，得到永磁复合材料。
尤其，优选地，所述步骤（1）中的盐类可以是硝酸盐、硫酸盐或者氯化盐中的一种或多种。
尤其，优选地，所述步骤（2）中的气体流速为3-6L/min，运输的载气为氩气、氮气等惰性气体，管式炉长度为1.5m。
尤其，优选地，所述步骤（2）中管式炉的中心温度为800-900℃，沿着长度方向上形成中心对称的温度梯度，所述永磁体为A1-xLnxFe12O19，化合物中元素A为Sr或这Ba元素，Ln为La、Ca金属元素的一种或两种，0.0≤x≤0.3。
尤其，优选地，所述步骤（3）中使用氧化铝或者氧化锆陶瓷球，球料比为
10:1-20:1，球磨时间4h-8h。
尤其，优选地，所述步骤（3）中的Co、Ni纳米颗粒粒径尺寸约为100-300nm。尤其，优选地，所述步骤（4）中的Co或Ni金属纳米颗粒的质量分数约为复合材料总质量的5%-20%,热处理温度为500 oC -600 oC,压力为5Mpa-15Mpa,时间为30min~5h。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）以硝酸盐或硫酸盐为原材料，避免使用有机盐，使得原料成本低，且实验无毒；
（2）与传统的固相烧结法相比，高压超声热分解法反应时间短，能耗降低；
（3）得到的复合材料，由于Co,Ni铁磁性纳米颗粒与微米永磁铁氧体表面磁性充分耦合，有效了提高材料的剩磁和磁能积。
附图说明
图1制备铁氧体材料的高压超声热分解装置的示意图，1、空气压缩机 2、空气过滤器 3、储液罐 4、泵 5、流量计 6、超声雾化器 7、温控炉 8、石英管 9、捕粉器 10、洗气装置。
图2 热分解法制备得到的Sr0.7La0.3Fe12O19的SEM电镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实例说明制备A1-xLnxFe12O19/Co和A1-xLnxFe12O19/Ni永磁复合材料的方法。
实施例1
（1）利用高压超声热分解制备A1-xLnxFe12O19前驱体, A为锶，Ln为镧，其中x=0.3,制备Sr0.7La0.3Fe12O19前驱体,所述高压超声热分解装置如图1所示。
将Sr(NO3)2、La(NO3)3、Fe(NO3)3按照摩尔比0.7：0.3：12的比例配置成1mol/L的500mL金属盐溶液，将其倒入高压瓶中，以10℃/min的速率将管式炉升温至800℃，打开雾化器，高压内气压为10 MPa，N2的气流速率设为5L/min，运载气体将雾化好的水雾运输到管式炉中，在管尾的收集器中收集产物。将收集到的产物放入研钵中研磨至无颗粒感，在研钵底部放一块磁铁，利用磁性分离原理，将洗液倒去，再用无水乙醇清洗3遍。将洗净的产物放入真空干燥箱内60℃烘12h，得到纯净的Sr0.7La0.3Fe12O19永磁颗粒，如图2所示。
（2）使用高能球磨机，球料比为10:1-20:1,球磨时间4-8h，将Co金属磨成100-300nm颗粒。
（3）烧结法制备Sr0.7La0.3Fe12O19/Co永磁复合材料,将Sr0.7La0.3Fe12O19前驱体和Co纳米颗粒放入烧结炉中，通入氮气，在8MPa压力，以10 oC /min的升温速度升至500oC,烧结2h，缓慢降至室温，得到Sr0.7La0.3Fe12O19/Co永磁复合材料，利用VSM测量磁滞回线，得到永磁复合材料的磁性能：(BH)max=4.25MGOe，与未复合的Sr0.7La0.3Fe12O19相比，Sr0.7La0.3Fe12O19/Co磁能积提高了21%。
实施例2
（1）利用高压超声热分解制备A1-xLnxFe12O19前驱体, A为钡，Ln为钙，其中x=0.3,制备Ba0.7Ca0.3Fe12O19前驱体,所述高压超声热分解装置如图1所示。
将Ba(NO3)2、Ca(NO3)2、Fe(NO3)3按照摩尔比0.7：0.3：12的比例配置成1mol/L的500mL金属盐溶液，将其倒入高压瓶中，以10℃/min的速率将管式炉升温至800℃，打开雾化器，高压内气压为10MPa，N2的气流速率设为5L/min，运载气体将雾化好的水雾运输到管式炉中，在管尾的收集器中收集产物。将收集到的产物放入研钵中研磨至无颗粒感，在研钵底部放一块磁铁，利用磁性分离原理，将洗液倒去，再用无水乙醇清洗3遍。将洗净的产物放入真空干燥箱内60℃烘12h，得到纯净的Ba0.7Ca0.3Fe12O19铁氧体。
（2）使用高能球磨机，球料比为10:1-20:1,球磨时间4-8h，将Ni金属磨成100-300nm颗粒。
（3）烧结法制备Ba0.7Ca0.3Fe12O19/Ni永磁复合材料,将Ba0.7Ca0.3Fe12O19前驱体和Ni纳米颗粒放入烧结炉中，通入氩气，在10MPa压力下，以20 oC/min的升温速度升至600oC,烧结6h，缓慢降至室温，得到Ba0.7Ca0.3Fe12O19/Ni永磁复合材料，利用VSM测量磁滞回线，得到永磁复合材料的磁性能：(BH)max=4.13 MGOe，与未复合的Ba0.7Ca0.3Fe12O19相比，Ba0.7Ca0.3Fe12O19/Ni磁能积提高了12%。

Claims (7)

1.一种利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法，其特征在于，所述制备过程包含以下步骤：
（1）溶液制备：将钡盐或锶盐、铁盐、镧盐及钙盐溶于水中，充分搅拌后，得到混合溶液；
（2）永磁铁氧体制备：在以高压瓶和雾化喷头组成的气压式喷雾器中，利用高压超声喷雾原理，将步骤（1）中得到的混合溶液雾化，在载气和气压的作用下输送到管式炉中，在高温作用下蒸发脱水、盐热反应，最后被载气运输到管式炉末端的收集器上，得到永磁铁氧体微米颗粒；
（3）金属纳米颗粒：用高能球磨机将Co或Ni的金属磨成纳米级金属颗粒；
（4）热处理：将步骤（2）得到的永磁铁氧体和步骤（3）得到的Co或Ni纳米金属颗粒在氮气或氩气气氛下高压热处理，得到永磁复合材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的盐类可以是硝酸盐、硫酸盐或者氯化盐中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的气体流速为3-6L/min，运输的载气为氩气或氮气的惰性气体，管式炉长度为1.5m。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中管式炉的中心温度为800oC-900 oC，沿着长度方向上形成中心对称的温度梯度，所述永磁体为A1-xLnxFe12O19，化合物中元素A为Sr或这Ba元素，Ln为La、Ca金属元素的一种或两种，0.0≤x≤0.3。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）使用氧化铝或者氧化锆陶瓷球，球料比为10:1-20:1，球磨时间4h-8h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的Co或Ni纳米颗粒粒径尺寸约为100 nm-300nm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中的Co或Ni金属纳米颗粒的质量分数约为复合材料总质量的5%-20%,热处理温度为500 oC -600 oC,压力为5Mpa-15Mpa,时间为30min~5h。
CN202111065291.9A 2021-09-12 2021-09-12 一种利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法 Pending CN113724953A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111065291.9A CN113724953A (zh) 2021-09-12 2021-09-12 一种利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111065291.9A CN113724953A (zh) 2021-09-12 2021-09-12 一种利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113724953A true CN113724953A (zh) 2021-11-30

Family

ID=78683412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111065291.9A Pending CN113724953A (zh) 2021-09-12 2021-09-12 一种利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113724953A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002063642A1 (fr) * 2001-02-07 2002-08-15 Sumitomo Special Metals Co., Ltd. Aimant permanent et son procede de production
JP2006278470A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Toyota Motor Corp ナノコンポジット磁石
CN104230323A (zh) * 2013-06-24 2014-12-24 广东江粉磁材股份有限公司 M型钙镧钴永磁铁氧体及其制备方法
CN109448979A (zh) * 2018-11-13 2019-03-08 浙江工业大学 一种高压超声喷雾热分解法直接制备氧化铝包覆的铁氧体的方法
CN110204326A (zh) * 2019-05-16 2019-09-06 横店集团东磁股份有限公司 一种具有核壳结构的铁氧体永磁材料及其制备方法
CN112441829A (zh) * 2020-12-31 2021-03-05 杨方宗 一种稀土掺杂纳米锶铁氧体永磁材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002063642A1 (fr) * 2001-02-07 2002-08-15 Sumitomo Special Metals Co., Ltd. Aimant permanent et son procede de production
JP2006278470A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Toyota Motor Corp ナノコンポジット磁石
CN104230323A (zh) * 2013-06-24 2014-12-24 广东江粉磁材股份有限公司 M型钙镧钴永磁铁氧体及其制备方法
CN109448979A (zh) * 2018-11-13 2019-03-08 浙江工业大学 一种高压超声喷雾热分解法直接制备氧化铝包覆的铁氧体的方法
CN110204326A (zh) * 2019-05-16 2019-09-06 横店集团东磁股份有限公司 一种具有核壳结构的铁氧体永磁材料及其制备方法
CN112441829A (zh) * 2020-12-31 2021-03-05 杨方宗 一种稀土掺杂纳米锶铁氧体永磁材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
汪多仁: "《绿色纳米化学品》", 科学技术文献出版社, pages: 332 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Nickel and nickel oxide nanoparticles prepared from nickel nitrate hexahydrate by a low pressure spray pyrolysis
Cheng et al. Fabrication of CoFe 2 O 4 hollow fibers by direct annealing of the electrospun composite fibers and their magnetic properties
CN101234430A (zh) 一种超细钼粉和含稀土掺杂超细钼粉的制备方法
CN103447549B (zh) 钴纳米球的制备方法
CN101049976A (zh) 制备超细均匀纳米Fe3O4的方法
CN101898749A (zh) 一种金属氧化物空心粒子或纤维的制备方法
CN112296351B (zh) 一种高振实密度超细银粉的制备方法
CN102503390A (zh) 一种锰锌铁氧体磁性纳米粒子的制备方法
CN109052450B (zh) 一种高纯度氧化钆的制备方法
CN101086060A (zh) 一种制备具有室温铁磁性氧化锌基稀磁半导体薄膜的方法
CN102001712A (zh) 基于模板热分解制备超顺磁性Fe3O4纳米粒子的方法
CN113753958A (zh) 一种利用制备高性能软硬磁复合材料的方法
CN108658107B (zh) 一种纳米级单分散球形α-氧化铝低成本制备方法及其产品
CN101229931A (zh) 一种纳米Fe3O4的制备方法
CN112430078A (zh) 一种高性能纳米稀土掺杂钡铁氧体永磁材料的制备方法
CN113724953A (zh) 一种利用高压超声热分解法制备高性能永磁复合材料的方法
CN101596435B (zh) 耐酸性的单分散碳-金属氧化物磁性复合微球的制备方法及磁性复合微球
CN109867310B (zh) 一种原位制备SmCo5/Sm2Co17核壳结构双相复合磁性纳米粒子的方法
CN103302288A (zh) 一种绒毛状的Fe@α-Fe2O3核/壳结构纳米线及其制备方法
CN109448979B (zh) 一种高压超声喷雾热分解法直接制备氧化铝包覆的铁氧体的方法
CN110835122A (zh) 一种利用Lobed型泰勒反应器制备钙钛矿磁制冷材料的方法
CN106588964B (zh) 一种稀土配合物纳米材料及其制备方法和应用
Xiang et al. Preparation of Co-substituted MnZn ferrite fibers and their magnetic properties
CN108046791B (zh) 一种以纳米MnZn铁氧体粉体制备铁氧体的方法
CN102059345B (zh) 一种溶液雾化法制备镍钴金属或合金粉末的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination