磁记录介质与氧化铁磁粉

1、化工B132颜泽众201301034221o15.1 15.1 概述概述o15.2 15.2 制备制备-Fe2O3-Fe2O3磁粉的传统工艺磁粉的传统工艺o15.3 -FeOOH15.3 -FeOOH微晶的合成微晶的合成o15.4 15.4 钴改性氧化铁磁粉的制备钴改性氧化铁磁粉的制备o15.5 15.5 均分散氧化铁纳米微粒均分散氧化铁纳米微粒o15.6 15.6 四氧化三铁制备的研究进展四氧化三铁制备的研究进展15.1 15.1 概述概述o 15.1.1 15.1.1 磁记录过程简介磁记录过程简介 当前的信息社会，迫切需要高密度，大容量，小体积，低成本的信息储存设备。就磁记录产品而言，早在

2、1989年世界总产值就已经超过500亿美元，可见其应用的广泛。10年后随着信息化加速，磁记录产品更是取得了飞跃的发展。 目前使用的磁性记录材料按形状可分为磁带，磁盘，磁鼓，磁卡等多种；按功能可分为录音用，录像用，数据存储用等3种；按制造过程可分为涂布型和镀膜型两种。 对媒体进行信息存取时，需要磁头，记录的信息都是以随时间变化的电流来体现的。记录磁头由小线圈和带间隙的磁性材料组成，电流通过线圈在磁场间隙产生磁场，其简单记录过程如下图所示：15.1.2 15.1.2 磁记录的基本知识磁记录的基本知识（1）磁化强度磁化强度M M、磁场强度、磁场强度H H和磁感应强度和磁感应强度B B M=H M=H

3、 磁化率磁化率=M/H=M/H= 真空磁导率 B0磁场在真空中的磁感应强度（2）磁化曲线和磁滞曲线磁化曲线和磁滞曲线 一般说来，磁介质在外磁场中呈现出与外磁场同向的、量值很大的磁感应强度而且磁性材料还具有下述特性：00/BM0 1.磁介质的磁导率（以及磁化率）不是恒量，是随着所处磁场强度H而变化的，具有较复杂的关系； 2.在外磁场撤除后，仍保留部分磁性。因此M（或B）与H的关系只能用磁化曲线来描述。此外，当H=0时，大多数铁磁性物质的M不为零，因此要研究M-H曲线，首先要使M=0最简单的方法是将物质加热到居里温度以上，然后在没有磁场的情况下冷却，这称为热退磁法，如图15-2所示。将已退磁的铁磁

4、材料放在从零慢慢增大的磁场H中，就能观察到磁化强度M随A、 B、C、D曲线的变化，这条曲线称为起始磁化曲线，图中的Hc称为矫顽力。通常将第二象限中的磁化曲线部分称为退磁曲线。 按磁滞曲线的形状不同，可以将磁性材料分为软磁材料和硬磁材料两大类，如图15-3所示。软磁材料的磁滞回线窄，面积小。硬磁材料的磁滞回线宽阔，面积大。如下图：如下图：15.1.3 15.1.3 磁记录介质用磁粉磁记录介质用磁粉磁记录材料对磁粉的要求可总结为：磁记录材料对磁粉的要求可总结为：o 颗粒细小，均匀整齐；o 晶型完整，孔洞、枝蔓等缺陷少，无烧结象；o 磁粉颗粒的表面状态良好，易于分散在粘合中；o 具有合适的矫顽力；o

5、 对磁头的磨损小；o 具有较高的饱和磁化强度、矩形系数，从而有 利于较高的剩磁；o 化学性能稳定，不易受空气或水分的影响化；o 磁性能稳定，受热或受压退磁现象较轻；o 成本低廉。 一般而言，完全满足上述要求的磁粉是没的。只能根据不同应用对象来进行选择。此外，有些要求是彼此一致的，例如颗粒小一些，矫顽力则高。但有些要求是矛盾的，颗粒越小，剩磁M，越大就难分散。 15.2 15.2 制备制备-Fe-Fe2 2O O3 3磁粉的传统工艺磁粉的传统工艺o -Fe2O3是应用最多的磁粉，其制备过程对产品性能影响很大。o 铁氧化物的制备通常从可溶性铁盐加碱溶液开始。当向铁盐溶液加入。当向盐溶液加氢氧化钠或

6、者氨水时，随着条件不同可能生成组成不同和晶体结构不同的氧化物、氢氧化物或碱式盐沉淀。o 从亚铁盐溶液出发，经过碱溶液的沉淀和空气氧化，通常形成各种形态的FeOOH,这些FeOOH 在加热脱水时生成最稳定的-Fe2O3而不是-Fe2O3为了获得针状的-Fe2O3以保证其良好的磁性，流程可分为以下几步：o 在以上的几步中，制备针状-FeOOH即俗称的铁黄是关键的第一步，它决定了以后形成-Fe2O3的晶形，因为其余几步条件如控制得当，晶形基本上是不变的。在这一步，反应生成物的结晶与形状受原料的纯度、2价Fe 离子浓度、碱的种类与添加量、反应温度、空气吹人量等因素的影响。 o 利用空气缓慢氧化碱作用下

7、的亚铁盐溶液所形利用空气缓慢氧化碱作用下的亚铁盐溶液所形成的氢氧化铁悬浮液，合成成的氢氧化铁悬浮液，合成-FeOOH-FeOOH铁黄。微铁黄。微晶，是长期以来生产铁基颜料和磁性材料、磁晶，是长期以来生产铁基颜料和磁性材料、磁记录介质用磁粉中间体的最广泛的方法。记录介质用磁粉中间体的最广泛的方法。o 15.3.1 -FeOOH15.3.1 -FeOOH酸法合成酸法合成o 采用的是酸性法，先制出晶种，再在一定条件下使其生长，严格控制工艺条件，有利于制备合适的-FeOOH粒于。15.3 -FeOOH15.3 -FeOOH微晶的合成微晶的合成o 先在三口瓶中，加入75ml的浓度为0.5mol/L的Na

8、OH溶液，加热至30度，再加入125ml、新配的浓度为0.2mol/L的硫酸亚铁溶液，并保持30度反应2到3小时，就可以得到细小的-FeOOH晶种，将此晶种滤出并用蒸馏水洗至中性。然后将上述晶种和250ml的硫酸亚铁溶液以及过量的铁屑至于三口瓶中，调节PH值，升至反应温度，以每分钟300ml空流速鼓入空气，反应一定时间后将沉淀物与铁屑分离，沉淀用水洗至中性，在60度下烘干，既可以得到-FeOOH晶体。15.3.2 -FeOOH15.3.2 -FeOOH的碱法合成的碱法合成o 强碱法合成铁黄强碱法合成铁黄-FeOOH-FeOOH的工艺条件如下：的工艺条件如下： 用电镜观察从Fe（OH）2胶粒沉淀

9、析出及其解体，到针形。 -FeOOH的晶核形成和长大过程为:在惰性气氛(一般为N2)下，往FeSO4溶液中加人过量NaOH溶液，六角板状的白色胶粒Fe（OH）2快速形成;往悬浮液中鼓人空气后， Fe（OH）2胶粒逐渐凝聚成较大的团粒，并在胶团与溶液界面上形成针形-FeOOH晶核，进而使团粒逐渐分裂解体，直至全部转变为针形。 -FeOOH微晶。微晶生长的整个过程较为复杂，大致可用如下步骤表示。 小于临界晶核尺寸的微粒趋于溶解。大于临界核尺寸小于临界晶核尺寸的微粒趋于溶解。大于临界核尺寸的微晶得到长大。的微晶得到长大。15.4 15.4 钴改性氧化铁磁粉的制备钴改性氧化铁磁粉的制备钴改性氧化铁磁粉

10、有以下几种包钴方法：钴改性氧化铁磁粉有以下几种包钴方法：o 吸附法吸附法 将精制的-Fe2O3粉分散于CoCL2中，加入NaOH溶液使PH12，这样就使生成的Co(OH)2沉淀包裹到-Fe2O3表面上，然后低温静置，水洗和干燥便得到包Co的氧化铁磁粉。o 压热合成法压热合成法工艺流程如图：工艺流程如图：o 配位法配位法o 磁场处理法磁场处理法整个过程如图所示：整个过程如图所示：这样制得的这样制得的CoCo氧化铁磁粉的氧化铁磁粉的HcHc高，矩形比大，磁特性稳定。高，矩形比大，磁特性稳定。15.5 15.5 均分散氧化铁纳米微粒均分散氧化铁纳米微粒o 基本制备方法是：基本制备方法是：按TETA对

11、三价铁离子的摩尔比，在50ml的磨口锥形瓶中加入TETA和30ml的0.0312mol/L氯化铁溶液、5ml的0.0320mol/L的盐酸溶液，摇匀。将此瓶放在水浴中置于微波炉内中心位置。用高火加热，1min左右水沸腾。改为中火加热或解冻加热，维持沸腾，持续4min。从微波炉中取出后盖上瓶塞，放在95度的超级恒温器中陈化，2d后取出进行离心分离，用丙酮洗涤至中性，将酸性的氯化铁溶液在微波辐照4min陈化2d可得粒径约为100nm的-Fe2O3粒子。15.6 15.6 四氧化三铁制备的研究进展四氧化三铁制备的研究进展o 15.6.1 15.6.1 生产生产FeFe3 3O O4 4的传统工艺的传统工艺15.6.2 15.6.2 表面包裹表面包裹SiOSiO2 2的的FeFe3 3O O4 4