Способ измельчения смеси карбоната бария и оксида железа в производстве гексаферритов бария Российский патент 2017 года по МПК C04B35/26 C04B35/626 

Изобретение относится к технологии магнитотвердых ферритов и может быть использовано при изготовлении гексаферритов бария.

Известен способ получения гексаферритов, включающий смешивание исходной смеси карбоната бария или стронция с оксидом железа сухим измельчением в вибромельнице, синтез гексаферрита из полученной смеси прокалкой, измельчение синтезированной шихты, прессование заготовок из измельченной шихты и спекание (авт. свид. СССР № 1406645 и 1549387).

Сухое измельчение смеси исходных ферритообразующих компонентов не обеспечивает требуемой активности смеси при последующем синтезе гексаферрита, что требует повышения температуры синтеза шихты.

Наиболее близким к предложенному является способ мокрого измельчения шихты, позволяющий повысить активность шихты к синтезу (Летюк Л.М., Журавлев Г.И. Химия и технология ферритов. Л.: Химия. 1983. - 256 с.). Однако достигаемая активность не достаточна для заметного снижения температуры спекания.

Технический результат - повышение коэрцитивной силы по намагниченности гексаферрита бария больше 230 кА/м и повышение активности при измельчении смеси исходных ферритообразующих компонентов в производстве гексаферрита бария.

Технический результат достигается тем, что проводят мокрое измельчение в кислой среде, содержащей винную кислоту, карбамид и изопропиловый спирт, при следующем соотношении компонентов, % масс.:

Винная кислота 0,1-0,5 Карбамид 0,8-2,0 Изопропиловый спирт 4-10 Вода 27-43 Стехиометрическая смесь карбоната бария и оксида железа остальное

Сущность изобретения состоит в следующем.

Молекулы изопропилового спирта, разлагая частицы карбоната бария на гидроксид бария и углекислый газ, вызывают насыщение водной среды гидроксидом бария. Винная кислота, связываясь с катионами бария, образует нерастворимые комплексы, которые оседают на поверхности частиц в виде активных гелеобразных прослоек. В результате заметно повышается активность исходных ферритообразующих компонентов к синтезу, позволяющая снизить температуру синтеза гексаферрита бария. Снижение температуры синтеза позволяет получить более активные к спеканию тонкодисперсные порошки гексаферрита, позволяющие снизить температуру спекания сырых прессованных заготовок гексаферрита. Карбамид способствует уменьшению вязкости суспензии, получаемой в ходе мокрого измельчения. В результате также повышается эффективность мокрого измельчения. Пределы содержания винной кислоты - 0,1-0,5% масс., карбамида - 0,8-2,0% масс., изопропилового спирта - 4-10% масс., воды - 27-43% масс. выбраны из следующих соображений. Для обеспечения снижения температуры спекания Т_{спекания}, °C, значения не должны превышать для винной кислоты - 0,5% масс., карбамида - 2,0% масс., изопропилового спирта - 10% масс., воды - 43% масс. При содержании винной кислоты меньше 0,1% масс., карбамида - 0,8% масс., изопропилового спирта меньше 4% масс., воды меньше 27% масс. гексаферрит бария обладает недостаточной величиной коэрцитивной силы по намагниченности.

Данные о влиянии измельчения по предлагаемому способу и прототипу приведены в таблице. Результаты получены усреднением десяти замеров. Как видно из данных, использование предлагаемого способа измельчения позволяет заметно снизить температуру обжига шихты, обеспечивающую удельную намагниченность не менее 50 нТл⋅м³/кг, и последующего спекания прессованных заготовок, повысить коэрцитивную силу по намагниченности и остаточную индукцию бариевых ферритов.

Пример 1. Проводили мокрое измельчение в вибромельнице М-10 смеси карбоната бария ВаСО₃ ГОСТ 2149-75 марки «ч» и оксида железа Fe₂O₃ ТУ 14-106-340-89 марки «ч», винной кислоты (0,1% масс.) ГОСТ 5817-77 марки «чда», карбамида (0,8% масс.) ГОСТ 2081-92, марка А, изопропилового спирта (4,0% масс.) ТУ 6-09-402-87 марки «ч», воды (27% масс.). Для сравнения проводили мокрое измельчение смеси карбоната бария и оксида железа согласно прототипу без добавок. После сушки приготовленные смеси прокаливали в печи ТК-4000 при температуре 800-1000°C. Время нахождения шихты в зоне с максимальной температурой в печи составило 3 часа. Синтезированную шихту во всех опытных партиях измельчали мокрым способом в аттриторе «Арарат» в течение 2 часов с добавлением воды в количестве 40% масс. Из суспензии после мокрого измельчения прессовали заготовки в виде пластин 20×40×5 мм в магнитном поле с напряженностью 700 кА/м на прессе 06ФФГ. После сушки заготовки спекали в туннельной печи «Ель» в интервале температур от 800 до 1200°C. Температура синтеза Т_{синтеза}=870°C, температура спекания Т_{спекания}=1130°C, коэрцитивная сила по намагниченности Hci=278 кА/м, остаточная индукция Br=0,39 Тл.

Пример 2. Проводили мокрое измельчение в вибромельнице М-10 смеси карбоната бария ВаСО₃ ГОСТ 2149-75 марки «ч» и оксида железа Fe₂O₃ ТУ 14-106-340-89 марки «ч», винной кислоты (0,3% масс.) ГОСТ 5817-77 марки «чда», карбамида (1,4% масс.) ГОСТ 2081-92, марка А, изопропилового спирта (7,0% масс.) ТУ 6-09-402-87 марки «ч», воды (34% масс.). Для сравнения проводили мокрое измельчение смеси карбоната бария и оксида железа согласно прототипу без добавок. После сушки приготовленные смеси прокаливали в печи ТК-4000 при температуре 800-1000°C. Время нахождения шихты в зоне с максимальной температурой в печи составило 3 часа. Синтезированную шихту во всех опытных партиях измельчали мокрым способом в аттриторе «Арарат» в течение 2 часов с добавлением воды в количестве 40% масс. Из суспензии после мокрого измельчения прессовали заготовки в виде пластин 20×40×5 мм в магнитном поле с напряженностью 700 кА/м на прессе 06ФФГ. После сушки заготовки спекали в туннельной печи «Ель» в интервале температур от 800 до 1200°C. Температура синтеза Т_{синтеза}=860°C, температура спекания Т_{спекания}=1120°C, коэрцитивная сила по намагниченности Hci=280 кА/м, остаточная индукция Br=0,40 Тл.

Пример 3. Проводили мокрое измельчение в вибромельнице М-10 смеси карбоната бария ВаСО₃ ГОСТ 2149-75 марки «ч» и оксида железа Fe₂O₃ ТУ 14-106-340-89 марки «ч», винной кислоты (0,5% масс.) ГОСТ 5817-77 марки «чда», карбамида (2,0% масс.) ГОСТ 2081-92, марка А, изопропилового спирта (10,0% масс.) ТУ 6-09-402-87 марки «ч», воды (43% масс.). Для сравнения проводили мокрое измельчение смеси карбоната бария и оксида железа согласно прототипу без добавок. После сушки приготовленные смеси прокаливали в печи ТК-4000 при температуре 800-1000°C. Время нахождения шихты в зоне с максимальной температурой в печи составило 3 часа. Синтезированную шихту во всех опытных партиях измельчали мокрым способом в аттриторе «Арарат» в течение 2 часов с добавлением воды в количестве 40% масс. Из суспензии после мокрого измельчения прессовали заготовки в виде пластин 20×40×5 мм в магнитном поле с напряженностью 700 кА/м на прессе 06ФФГ. После сушки заготовки спекали в туннельной печи «Ель» в интервале температур от 800 до 1200°C. Температура синтеза Т_{синтеза}=870°C, температура спекания Т_{спекания}=1120°C, коэрцитивная сила по намагниченности Hci=278 кА/м, остаточная индукция Br=0,39 Тл.

Изобретение относится к технологии магнитотвердых ферритов и может быть использовано при изготовлении гексаферритов бария. Технический результат - повышение активности при измельчении смеси исходных ферритообразующих компонентов в производстве гексаферрита бария, позволяющее снизить температуру обжига, обеспечивающую удельную намагниченность не менее 50 Тл⋅м³/кг, повышенную коэрцитивную силу по намагниченности и остаточную индукцию. Мокрое измельчение стехиометрической смеси карбоната бария и оксида железа проводят в кислой среде, содержащей винную кислоту, карбамид и изопропиловый спирт, при следующем соотношении компонентов, % масс.: винная кислота 0,1-0,5, карбамид 0,8-2,0, изопропиловый спирт 4-10, вода - 27-43, стехиометрическая смесь карбоната бария и оксида железа - остальное. 1 табл., 3 пр.

Способ измельчения смеси карбоната бария и оксида железа в производстве гексаферритов бария, включающий мокрое измельчение смеси, отличающийся тем, что проводят мокрое измельчение в кислой среде, содержащей винную кислоту, карбамид и изопропиловый спирт, при следующем соотношении компонентов, % масс.:

Винная кислота 0,1-0,5 Карбамид 0,8-2,0 Изопропиловый спирт 4-10 Вода 27-43 Стехиометрическая смесь карбоната бария и оксида железа остальное