[发明专利]一种具备交换耦合的双相复合硬磁铁氧体纳米粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性铁氧体的制备技术领域，具体涉及一种具备硬磁/软磁交换耦合的纯氧化物双相复合硬磁铁氧体纳米粉体的制备方法。

背景技术

硬磁铁氧体是最常见的亚铁磁性材料之一，虽然历史悠久，但是由于其高性价比、原材料便宜和化学稳定性好等优点，目前在很多行业依然得到广泛的应用，产量十分巨大。然而，我国作为硬磁铁氧体生产的大国，生产技术相比欧美日本等国落后很多，依然不是硬磁铁氧体生产的强国。为此，急需寻求新的硬磁铁氧体制备方法，以提高我国硬磁铁氧体生产的水平。

利用硬磁相和软磁相之间的交换耦合作用，能有效提高硬磁材料的磁性能。由于硬磁性相和软磁性相很好的耦合在一起，使得材料虽然由两相组成，但是却呈现单相的磁性行为。这种技术在广泛使用的稀土永磁中得到了实现，在一定程度上提高了稀土永磁的磁性能。比如专利号为ZL201010289049.5的发明专利公开了一种纳米晶双相耦合稀土永磁体及其制备方法；专利号为ZL201010524561.3的发明专利公开了一种交换耦合双相纳米复合NdFeB永磁颗粒及制备方法和应用。

但是，由于软磁性相的选择、晶粒大小的控制等因素的影响，到目前为止利用交换耦合作用去提高纯氧化物硬磁铁氧体性能的研究进展缓慢。发明专利号为ZL200610048970.4的专利，在硬磁Sr铁氧体中添加了一种特殊的L料代替非磁性添加料，并适当控制L料的粒度，不但显著改善了产品的密度和取向度，而且发现其中存在交换耦合作用，从而提高了磁性能。发明所使用的制备方法为传统的氧化物法，而氧化物法常需要在高温下烧结成相，往往使得铁氧体的晶粒长得很大。而微磁学研究表明，当软磁性相的尺寸接近硬磁性相畴壁厚度的两倍(约10nm)时，软硬磁相之间的交换硬化不但十分有效，而且还避免了由交换耦合引起的矫顽力的下降。因此，采用氧化物法不利于交换耦合效应的形成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的具备硬磁/软磁交换耦合的纯氧化物双相复合铁氧体纳米粉体的制备方法。用这种方法所制备的铁氧体纳米粉体虽然由两相组成，但是却对外呈现单相的磁性行为，因而具有良好的交换耦合作用。

本发明提供的一种具备交换耦合的双相复合硬磁铁氧体纳米粉体的制备方法，其制备步骤如下：

（1）先制备SrFe₁₂O₁₉相：以分析纯Sr(NO₃)₂、Fe(NO₃)₃以及NaOH为原料，考虑到Sr元素在制备过程中的大量损失，原料中Fe和Sr摩尔比按照4:1配比，OH^-和摩尔比按照3:1配比，将上述硝酸盐和NaOH分别溶于去离子水后，一边搅拌一边向混合硝酸盐溶液中滴加NaOH使金属离子沉淀，将沉淀液和沉淀物移入水热反应釜进行水热反应，同时控制水热反应釜填充度为80%，反应条件为220℃×5h，为保证相的纯度，反应后将所得粉末产物进行酸洗；

（2）复合铁氧体纳米粉体的制备：以分析纯Ni(NO₃)₂、Zn(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃为原料，原料中按照Ni_xZn_1-xFe₂O₄（0﹤x﹤1）分子式中Ni，Zn和Fe摩尔比配料，将上述硝酸盐和NaOH分别溶于去离子水，然后一边搅拌一边向混合硝酸盐溶液中滴加NaOH使得金属离子沉淀，考虑到Zn(OH)₂是一种两性氢氧化物，可溶于pH>11的强碱，因此滴加NaOH直到pH=11停止，然后将步骤（1）中制备的SrFe₁₂O₁₉相按照与所需制备的Ni_xZn_1-xFe₂O₄相质量比1:0.5～4添加到上述沉淀液中，再将混合物搅拌均匀后移入水热反应釜进行水热反应，同时控制水热反应釜填充度为80%，反应条件为200℃×8h，将反应后所得产物分别用去离子水和无水乙醇清洗，最终所得粉体即为具备硬磁/软磁交换耦合的双相复合硬磁铁氧体纳米粉体。