Способ получения высокодисперсного магнитного порошка

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1/О С 25 С 5/02, НЯ)яиГОСУДАРСТВЕНПО ДЕЛАМ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ки имии и хи ргия ьство СССР 02, 1982. ый НОмитет сссР ОБРетений И ОтнРытий(71) Институт коллоидноймии воды им.А.В.Думанског(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДЧСПЕРСНОГО МАГНИТНОГО ПОРОШКА, включающий электроосаждение магнитных частицв двухслойной электролитической ван"не, содержащей органический слой иэсмеси поверхностно-активного вещества с эпоксидной смолой в углеводородной среде, с последующим отделениеми термообработкой порошка в средеводорода, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения магнитных свойств, в порошок перед термообработкой вводят 0,5-2,5 мас.7 эпоксидной смолы,1 1104Изобретение относится к производству магнитных порошков и может бытьиспользовано в радиоэлектронике, вычислительной технике и других областях, связанных с использованием магнитов, магнитных лент.5Известен способ получения высокодисперснь 1 х (в/д) магнитных порошковэлектролизом в двухслойной ванне,который заключается в том, что электроосаждение проводят в присутствииповерхностно-активного вещества(ПАВ) - высшей жирной кислоты (ВЖК)при низких температурах (1 =20-30 С)и умеренных плотностях тока ( 1 до15 А/дм). Магнитные свойства порошков железа, полученных согласно этомуспособу, следующие: коэрцитивная силаН =бООЭ, остаточная магнитная индукция Вг=2800 гс Г 1 )гоНедостатком способа получения в/дмагнитных порошков является то, чтотакие порошки обладают невысокимимагнитными свойствами,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ, согласно которому электроосаждение проводят в двухслойной электролитическойванне в присутствии смеси ПАВ-ВЖК иэпоксидной смолы с последующей термо..30обработкой порошка в среде водорода.Повышение магнитньгх свойств порошкадостигается проведением электролизапри одновременном поддержании высокихзначений температуры и катодной плот-З 5ности тока ( 1 =45-75 С, 1 =1824 А/дм). Магнитные свойства порошков следующие: железа - Н = 1100 Э,В=6800 гс; сплава железо-кобальт(Ре:Со=60-40)-Нс=1400 Э, Вг=8900 гс 230Однако при известном способе получения магнитных порошков недостаточно высоки значения остаточной магнитной индукции, необходимые для производства из таких порошков постоянных45магнитов и магнитных лентПроведенные исследования состава порошка методом Мессбауэровской спектроскопиипоказали, что в таком порошке содер"жится до 287 магнетита. Это объясняется тем, что количество эпоксиднойсмолы, хемосорбированной на поверхности порошка в процессе электролиза,является недостаточным для созданиясплошного защитного покрытия, состоя 55щего из отвержденной эпоксидной смолы, которое образуется при термической обработке порошка. 1933Цель изобретения - повышение магнитных свойств порошка.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения высокодисперсного магнитного порошка, включающему электроосаждение магнитных частиц в двухслойной электролитической ванне, содержащей органический слой из смеси поверхностно-активного вещества с эпоксидной смолой в углеводородной среде, с последующим отделением и термообработкой порошка в среде водорода, в порошок перед термообработкой вводят 0,5-2,5 мас.7. эпоксидной смолы.При введении эпоксидной смолы в полученный в двухслойной ванне порошок происходит дополнительная защита поверхности порошка от окисления молекулами смолы, помимо той смолы, которая прививается из верхнего слоя ванны на поверхности порошка в процессе его получения. Благодаря единой химической природе поверхности порошка, модифицированного эпоксидной смолой в процессе получения, и вводимой эпоксидной смолы, последняя равномерно распределяется на поверхности частиц порошка. Дополнительное равномерное обволакивание металлических частиц эпоксидной смолой является необходимым условием для образования более плотного и равномерного защитного покрытия на металлических частицах, образующегося в процессе термической обработки порошка и состоящего из отвержденной эпоксидной смолы. Такое дополнительное капсулирование поверхности в/д частиц эпоксидной смолой приводит к снижению окисляемости порошка. Проведенные исследования состава порошка методом Мессбауэровской спектроскопии показали, что в предлагаемой порошке содержится до18 мас,7, магнетита, т.е, на 107 меньше, чем в порошке, полученном по известному способу. Снижение окислов в порошке приводит к росту остаточной магнитной индукции, а следовательно, и магнитной энергии порошков при сохранении высоких значений коэрцитив" ной силы (таблица).Как показали проведенные исследования, увеличение концентрации эпоксидной смолы в верхнем слое ванны не приводит к более равномерному и полному закрытию поверхности частиц порошка, как это происходит при дополнительном введении эпоксидной смолы193Катодная плотность токарН = 3,5-4,5 1=10-24 А/дм,1 =25-75 С; Температура Скорость вращения катода Чэ =70 об/мин,Напряжение на клеммах ванны Ч=20-50 В; Верхний слой Концентрацияэлектролита приполучении порошков железа Сэ -л 20 "/л Концентрация электролита при получении порошков сплава же- лезо-кобальт 55 Сэл-т 20 г/л ( Ре 2: Со 601 ; 40); 1104 в уже полученный порошок, поскольку, как следует из ИК-спектров, снятых споверхности порошка методом многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО), при увеличении концентрации смолы в верхнем слое происходит снижение адсорбции ее на поверхности металла. Снижение адсорбции смолы на порошке с увеличением концентрации ее в верхнем орга О ническом слое происходит по-видимому в результате увеличения взаимодействия молекул смолы друг с другом в концентрированном растворе, и, как следствие этого, возникновения агре гатов молекул, которые адсорбируются хуже, чем отдельные молекулы,Технология получения порошков состоит в следующем.В электролизер закрытого типа, 20 оборудованный вращающимся катодом и неподвижным анодом из железа "Арм 11ко в случае получения порошков железа и дополнительно анодом иэ кобаль" та марки Кв случае получения сплава железо-кобальт, заливают водный раствор соли осаждаемого металла, например раствор хлористого железа (РеС 14 Н 0) или смеси солей (ГеС 1 х 4 Н 20+СоС 1 6 Н 0) при получении 30 сплава. Затем йаслаивают смесь ПАВ, например олеиновой кислоты и эпоксидного олигомера в органическом растворителе, не смешивающегося с водой. Температуру в электролиэере поддерживают с помощью термостата. При на" ложении электрического поля и вращении катода происходит электроосаждение и флотация магнитных частиц иэ нижнего слоя в верхний. Режим элек" 40 троосаждения магнитного порошка для примеров конкретного выполнения способа составляет: 0,5 г олеиновой кислоты (100 мл то 45 луола + 1,0 г ЭД- -20/100 мл толуола),Продолжительностьпроцесса электроосаждения 6=2-4 ч. После окончания электролиза верхнийслой отделяют от нижнего, порошокпромывают горячей дистиллированнойводой (90 С). Затем в порошок вводятэпоксидную смолу в количестве 0,52,5 мас.Е при тщательном перемешивании. После этого порошок сушат в,вакуумном сушильном шкафу до постоянного веса. Полученный продукт представ"ляет собой черный магнитный порошок.Полученный порошок выгружают в противень и равномерно распределяют повсей его площади. Высота слоя засыпки 20-30 ми. Затем порошок помещаютв муфельную печь, предварительно продув ее водородом для удаления воздуха,Термообработку порошка проводят приФ =280110 С в течение 3,5-4,0 ч смомента выхода печи на режим. Скоростьвыхода печи на режим 5-7 О/мин. Послеокончания термообработки отключаютнагрев, и муфельная печь остывает до1=100 С в течение 1,5-2,0 ч. Затемпорошок вынимают из печи и охлаждают до 18-20 ОС.П р и м е р. В электролизер заливают 5 л водного раствора хлористогожелеза, затем вносят 3 г эпоксиднойсмолы с 7 г олеиновой кислоты, растворенных в 0,7 л толуола. Устанавливают температуру в электролизере спомощью термостата УТ- 60+1 С. Кклеммам ванны прикладывают напряжение 35 В и устанавливают плотностьтока на катоде 18 А/дм . Продолжительность электролиза составляет 3,0 ч. Полученный порошок промывают горячей(90 С) дистиллированной водой. Затемов порошок вводят эпоксидную смолу вколичестве 0,5 г, что составляет1 мас.Х при тщательном перемешивании.После этого порошок сушат в вакуумном сушильном шкафу до постоянного1104 веса, Полученный продукт после просушки представляет собой черный магнитный порошок, Полученный порошоквыгружают в противень и равномернораспределяют по всей его площади, высота слоя засыпки 20-30 мм. Затемпорошок помещают в муфельную печь,предварительно продув ее водородомдля удаления воздуха. Термообработкупорошка проводят при 1 =280+10 С втечение 4 ч с момента выхода печина режим. Скорость выхода печи на режим 5-7 /мин. После окончания термообработки отключают нагрев, муфельная печь остывает до 1 100 С в течение 2,0 ч, Затем порошок вынимают ФС,А/дм Количест Магнитные свойства Вид и состав порошка13 Ф 10 45 193аиз печи и охлаждают до 18-20"С. Магнитные свойства порошка железа следующие: Н 1100 Э, В =7500 гс.Для определения граничных значений количества вводимой эпоксиднойсмолы в порошок до термообработкисбыли осуществлены опыты, идентичныепримеру в соответствии с описаннойтехноЛогией. Магнитные свойства полученных порошков в зависимости от количества вводимой эпоксидной смолыприведены в таблице. В таблице такжепредставлена сравнительная характе"ристика магнитных свойств порошков,полученных по известному и предлагаемому способам.1104193 Продолжение таблицы Л/дм Способ Вид и состав порошка Магнитные свойства Количеств эпокНсВгс Э 10 Нс,Э Вг,г Вг,гс сидной смолы,мас. . 14 20 2,5 1100 10500 7400 2,80 25 Известный В/д РеВ/д сплав 45 24 1100 8900 6800 2,65 1400 10100 8900 4,10 Ре-Со (60:40) 45 18 Составитель Л.Родина Редактор О,Бугир Техред С.Мигунова Корректор И.ЭрдейиЗаказ 5171/19 Тираж 633 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Как следует из данных таблицы, количество вводимой эпоксидной смолы 25 определено из условий получения порошков с высокими значениями остаточной магнитной индукции и магнитной энергии. Нижний предел ограничен тем, что при введении в порошок менее 0,5 мас.эпоксидной смолы,это количество эпоксидной смолы является недостаточным для дополнительной защиты поверхности порошка от окисления, порошки характеризуются такими же значениями остаточной магнитной индукции и магнитной энергии, как и порошки, полученные по известному способу, т.е. без введения в порошок эпоксидной смолы, Верхний предел ограничен тем, что при введении в порошок более 2,5 мас.% эпоксидной смолы увеличивается концентрация неметаллической составляющей в порошке, что приводит к снижению как остаточной магнитной индукции, так и магнитной энергии.Оптимальное количество вводимой эпоксидной смолы 0,8-1,5 мас.Х. Как следует из приведенных данных, предлагаемьп способ получения магнитных порошков позволяет повысить остаточную магнитную индукцию на 3-13 , и магнитную энергию на 4-15 как для железа, так и для сплава железо-кобальт.Реализация предлагаемого способа позволяет заменитьряд материалов для постоянных магнитов на основе никеля,кобальта, алюминия типа ЮНДК намагнитные материальь на основе железа,а также заменить оксидный порошокна металлический для носителей магнитной записи,что дает возможность получить значительно большую спонтаннуюнамагниченность, лучшую частотную характеристику в отношении сигнал/шум,снизить толщину рабочего слоя, а следовательно, увеличить информационнуюемкость на единицу его объема. Этодает возможность создания микрокассетных стереомагнитофонов, кассетных видеомагнитофонов высокого класса, миниатюрных накопителей для ЭВМ и др.