Способ получения порошка гексагонального феррита бария

(51) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ иверй фаские осритов,) СПОСОБ ПОЛУЧБНИ ГОНАЛЪНОГО ФЕРРИ ОРОШКА ГБАРИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И СТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Патент Японии М 58-2223,кл. С 01 6 49/00, 1983,Патент Японии М 60-77130,кл. С 01 8 49/00, 1985.Левин Б.Е, и др, Физико-химиченовы получения и применения ферМ.: Металлургия, 1979, с,92-93. 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 пэстоянных магнитов, а также элемечтов СЬЧ-устройств.Известен способ полу, ения порошка гексагонального фер )ита баоия путем взаимодействия водногс раствора солей ферритообразующих ксмпонентов с водным раствором карбонатэ щелочного металла с образован ием осадка, кото рый после отстоя замораживают с помощью жидкого(57) 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 этилендиаминтетрауксусную 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 и родукт, не содержащий и рим есной фаз ы а - РегОз, 1 табл. 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 рН 9. 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.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 флуктуаций химического состава.Кроме того, известные способы требуют значительных трудозатрат и времени ввиду необходимости проведения многократных промывок для удаления примесей из соосажденного осадка и переработки образующихся при этом маточных растворов.Наиболее близким к изобретению является способ получения порошка гексагонального феррита бария путем диспергирования водного раствора солей ферритообразующих компонентов, замораживания микрокапель раствора в жидком, несмешивающемся с водой хладагенте, сублимационного обезвоживания криогранул и термической обработки полученного и родукта.При осуществлении известного способа в результате быстрого замораживания микрокапель раствора образуются криогранулы, имеющие сферическую форму с достаточно равномерным распределением солевых компонентов, что свидетельствует о достижении высокой степени гомогенности ферритообразующих компонентов при совместной криокристаллизации 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 = Ре 20 з в порошке составляет 30 ф ,Повышение температуры термической обработки или увеличение ее продолжительности может привести к некоторому повышению 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 ферритообразую 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щих компонентов, замораживания микрокапель раствора в жидкости, несмешивающемся с водой хладагенте, сублимационного обезвоживания образующихся криогранул и термической обработки полученного продукта, в водный раствор солей ферритообразующих компонентов перед диспергированием вводят лимонную или этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА) 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 порошка феррита бария с высокой химической однородностью, в результате того, что высокая химическая однородность, достигнутая в процессе химической гомогенизации ферритообразующих компонентов, не нарушается в процессах дегидратации и термического разложения, что позволяет осуществить непосредственный переход высокооднородной смеси солей в однофазный ферритовый порошок без выделения индивидуальных окислов в качестве промежуточных продуктов и получить порошок без остаточных химических неоднородностей.Способ осуществляют следующим образом.В исходный раствор солей (преимущественно нитратных) ферритообразующих компонентов вводят 0,5-7,0 моль лимонной или ЭДТА кислоты, Полученную смесь диспергируют с помощью пневматической форсунки в жидкий, несмешивающийся с водой хлада- гент, например гексан (-94 С) или жидкий азот (-196 С). При этом происходит замораживание микрокапель раствора с образованием криогранул, имеющих сферическую форму, Полученные криогранулы подвергают сублимационному обезвоживанию, а обезвоженный продукт(гранулы) - термической обработке при температуре ферритизации.Размеры частиц порошка определяют методом электронной микроскопии на просвет с помощью электронного микроскопа УЭМРК (увеличение 10000 раз),Содержание а= Ее 20 з в продукте определяют рентгеновским методом с помощью дифрактометра ДРОНв Рек-излучении (точность измерений 5 ).Намагниченность порошка определяют 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 железаи 0,284 моль/л нитрата бария,1724584 Намагниченностьнасыцения бв, кймРкг (Заа К) Со 1 ержаниеЫ-Везоз впродукте,Размер частиц Нсрмкм Время термическойобработкимин При- Количество вводимоймер кислоты моль Температура термической о обработки, С1 ООО 1 1 ООоао 1 1 ОО 1 ооа 0,18 а 7 г 0,14 0 7 г 0,10 О 7 г 0.16 гаПродукт не образуется о,5 ч,а 7,о о,й 6 7 8 9 1 О эдтд иИзвестный1 г13 5 0,17 ЗО 5 0,80 го 60 О,го 10 1 Оаа 1 гооооо Отсутствует )1 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 5 0,5 атм в жидкий азот, Полученные криогранулы подвергают сублимационному обезвоживанию в сублиматогое КСв течение 24 ч при давлении 10 мм рт. ст. и максимальной температуре греющих плит 10 30 С. Обеэвоженный продукт подвергают термической обработке в высокотемпературной печи (СУОЛ) при 1100 С в течение 5 мин. Получают однофазный поток гексагонального феррита бария со средним разме ром частиц 0,25 мкм и намагниченностью насыщения 72 кАм /кг (300 К).П р и м е р 2. В 158,94 мл водного раствора, содержащего 1,41 моль/л нитрата железа ( И) и 0,256 мольл нитрата ба рия, 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 КСв течение 24 ч при давлении 2 10 г мм рт,ст, и максимальной температу ре греющих плит 30 С, Обезвоженный продукт подвергают термической обработке в высокотемпературной печи (СУОЛ) при 1000 С в течение 5 мин, Получают однород 35 ный порошок гексагонального феррита бария с размером частиц 0,18 мкм и намагниченностью насыщения 72 кАм (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 - РегОз, тогда как известный способ обеспечивает получение порошка, содержащего 20 - 30 фь а-РегОз(время обработки 5 мин, температура обработки 1200 и 1000 С соответственно). Формула изобретен ия 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, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения химической однородности продукта, в исходный раствор перед диспергированием вводят лимонную или этилендиаминтетрауксусную кислоту в количестве 0,5 - 7,0 моль/л.