[发明专利]人工合成黑云母晶体及其结晶方法

说明书

本发明涉及人工合成黑云母晶体及其结晶方法。通过将特定比例的石英砂、电熔镁砂、碳酸钾、氧化铁以及氟硅酸钾、氧化铝，碱金属、碱土金属氟化物中的一种或几种在一定条件下经高温反应、熔融、冷却、析晶得出具有优良性能的人工合成黑云母晶体，解决目前人工合成黑云母晶体无法实现工业化生产的痛点，具有可观的应用前景。与本发明方法相匹配的制备人工合成黑云母晶体的设备，精确控制反应进程，极大提高反应效率。本发明制得的人工合成黑云母晶体具有良好的实用性能，质地纯净，耐高温耐腐蚀，还具有磁性，能够应用于高端电子产品中的磁性材料，具有广泛市场前景。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及人工合成黑云母晶体及其结晶方法。

背景技术

云母是一种造岩矿物，通常呈假六方或菱形的板状、片状、柱状晶形的晶体，是一种性能优良的绝缘体，质地坚硬，机械强度高，具有较大的电阻、较低的电介质损耗、抗电弧、耐电晕等优良的介电性能，和耐高温、耐温度急剧变化、耐酸碱等良好的物化性能，因此被广泛应用于众多化工领域。随着市场对功能性晶体的需求越来越大，更多种类更多性能的合成云母晶体有待进一步开发，如何在保持合成晶体的高纯度，高稳定性的同时，保证产品的功能性，是合成云母晶体的主要参考标准。

黑云母晶体是云母晶体中的一种，主要产于变质岩中，颜色从黑到褐、红色或绿色都有，具有玻璃光泽，形状多为板状、柱状。目前可供使用的黑云母晶体包括天然黑云母晶体和人工合成黑云母晶体两种。

人工合成黑云母晶体是一种人工合成的硅酸盐片状晶体，亦可称为合成氟铁云母。其质地纯正，不含重金属，具有耐高温(最高温度能耐1000℃)，耐酸碱的特性。与其他云母不同的是，由于成分中含有铁元素，人工合成黑云母具有磁性，可应用在一些特殊领域，如制成磁性材料，微波吸收材料、催化剂载体、细胞分离、磁记录材料、磁流体等。人工合成黑云母还具有完整的片状结构，满足了在涂料行业应用需求，可以应用在真石漆等装饰涂料，以及要求具备特殊光感，特殊性能(磁性珠光颜料)的珠光颜料。此外，人工合成黑云母自身可以研磨成微纳米级别的片状粉体，可以应用在一些微小电子零件中；可作为新型的减摩抗磨添加剂，摩擦过程中发生化学物理变化，对摩擦部件起到降低摩擦系数和减缓磨损的作用，同时使摩擦部件获得比较光滑平整的形貌，形成点状的摩擦表面修复膜，保护表面不受进一步损伤。

综上所述，人工合成黑云母拥有广泛的应用前景。目前大多数磁性材料采用金属永磁或硬磁、稀土永磁、钕铁硼永磁、钙钛矿等，但这些材料做到微米级纳米级的时候，常常无法保证颗粒的均匀性一致性，且加工难度大，对生产设备要求高。人工合成黑云母作为硅酸盐具有和天然云母晶体一样的片状可剥离性能，通过一定手段的研磨加工，可以晶体粉末化，且片层一致性佳，颗粒粒径分布良好，研磨粒径可实现微纳米级别，可以用微型电子元器件中。且价格低廉，相比现有的磁性材料具有明显的优势。目前使用的黑云母多为天然黑云母，天然黑云母的开采量低，纯度不高导致提纯成本较高，且磁性较微弱，具有明显的先天局限。现有技术中虽然有合成其他种类云母晶体的技术，但是没有研究人工合成黑云母相关课题，且无法实现工业化生产。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足和缺陷，提供人工合成黑云母晶体及其结晶方法，采取新的配方手段，烧制一种具有特殊结构的新型合成云母晶体，该晶体具有纯正的黑色光泽，具有磁性，拥有良好的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种人工合成黑云母晶体，所述人工合成黑云母晶体的化学通式为K[Fea2+Mgb][Fec3+Ald]Si3O10F2，其中a+b＝3，且a≤0.5或b≤0.5；c+d＝1，且c≤0.75或d≤0.75。

人工合成黑云母晶体的结晶方法，步骤包括：