Способ получения порошка гексагонального феррита бария Советский патент 1992 года по МПК C01G49/00 

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 постоянных магнитов, а также элементов СЬЧ-устройств.

Известен способ получения порошка гексагонального феррита баоия путем взаимодействия водного раствора солей ферритообразующих компонентов с водным раствором карбоната щелочного металла с образованием осадка, который после отстоя замораживают с помощью жидкого

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 . 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.

VI

ГчЭ

сл

00

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 флуктуации химического состава.

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

Наиболее близким к изобретению является способ получения порошка гексагонального феррита бария путем диспергирования водного раствора солей ферри- тообразующих компонентов, замораживания микрокапель раствора в жидком, несмешивающемся с водой хладагенте, сублимационного обезвоживания криогра- нул и термической обработки полученного продукта.

При осуществлении известного способа в результате быстрого замораживания микрокапель раствора образуются криог- ранулы, имеющие сферическую форму с достаточно равномерным распределением солевых компонентов, что свидетельствует о достижении высокой степени гомогенности ферритообразующих компонентов при совместной криокристаллиза- ции 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 Ре20з в порошке составляет 30%.

Повышение температуры термической обработки или увеличение ее продолжительности может привести к некоторому по- вышению 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 ферритообразующих компонентов, замораживания микрокапель раствора в жидкости, несмешивающемся с водой хладагенте, сублимационного обезвоживания образующихся

5 криогранул и термической обработки полученного продукта, в водный раствор солей ферритообразующих компонентов перед диспергированием вводят лимонную или этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭД0 ТА) 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

5 порошка феррита бария с высокой химической однородностью, в результате того, что высокая химическая однородность, достигнутая в процессе химической гомогенизации ферритообразующих компонентов, не

0 нарушается в процессах дегидратации и термического разложения, что позволяет осуществить непосредственный переход высокооднородной смеси солей в однофазный ферритовый порошок без выделения

5 индивидуальных окислов в качестве промежуточных продуктов и получить порошок без остаточных химических неоднородно- стей.

Способ осуществляют следующим об0 разом.N

В исходный раствор солей (преимущественно нитратных) ферритообразующих компонентов вводят 0,5-7,0 моль лимонной или ЭДТА кислоты. Полученную смесь диспер5 гируют 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 образова0 нием криогранул, имеющих сферическую форму. Полученные криогранулы подвергают сублимационному обезвоживанию, а обезвоженный продукт (гранулы) - термической обработке при температуре феррити5 зации.

Размеры частиц порошка определяют методом электронной микроскопии на просвет с помощью электронного микроскопа УЭМР-ЮОК (увеличение 10000 раз).

0 Содержание а РеаОз в продукте определяют рентгеновским методом с помощью дифрактометра ДРОН-2 в Рек,-излучении (точность измерений 5%).

Намагниченность порошка определяют

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

П р и м е р 1. В 326,57 мл водного раствора, содержащего 0,752 моль/л нитрата железа (III) и 0,284 моль/л нитрата бария,

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 0,5 атм в жидкий азот. Полученные криог- ранулы подвергают сублимационному обезвоживанию в сублиматоре КС-30 в течение 24 ч при давлении 10 мм рт. ст. и максимальной температуре греющих плит 30°С. Обезвоженный продукт подвергают термической обработке в высокотемпературной печи (СУОЛ) при 1100°С в течение 5 мин. Получают однофазный поток гексагонального феррита бария со средним размером частиц 0,25 мкм и намагниченностью насыщения 72 кАм2/кг (300 К).

Пример 2. В 158,94 мл водного раствора, содержащего 1,41 моль/л нитрата железа (III) и 0,256 моль/л нитрата бария, 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- 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 мм рт.ст, и максимальной температуре греющих плит 30°С. Обезвоженный продукт подвергают термической обработке в высокотемпературной печи (СУОЛ) при 1000°С в течение 5 мин. Получают однород0

5

ный порошок гексагонального феррита бария с размером частиц 0,18 мкм и намагниченностью насыщения 72 кАм2/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- РеаОз, тогда как известный способ обеспечивает получение порошка, содержащего 20-30 % а -Рв20з (время обработки 5 мин, температура обработки 1200 и 1000°С соответственно).

0

5

0

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, отличающийся тем, что, с целью повышения химической однородности продукта, в исходный раствор перед диспергированием вводят лимонную или этилендиаминтет- рауксусную кислоту в количестве 0,5- 7,0 моль/л.

J

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 этилен- диаминтетрауксусную 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