磁记录介质与氧化铁磁粉.

第15章磁记录介质与氧化铁磁粉化工B132颜泽众20130103422115.1概述15.2制备γ-Fe2O3磁粉的传统工艺15.3α-FeOOH微晶的合成15.4钴改性氧化铁磁粉的制备15.5均分散氧化铁纳米微粒15.6四氧化三铁制备的研究进展15.1概述15.1.1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磁记录的基本知识（1）磁化强度M、磁场强度H和磁感应强度BM=χH磁化率χ=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/BM0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：15.1.3磁记录介质用磁粉磁记录材料对磁粉的要求可总结为：颗粒细小，均匀整齐；晶型完整，孔洞、枝蔓等缺陷少，无烧结象；磁粉颗粒的表面状态良好，易于分散在粘合中；具有合适的矫顽力；对磁头的磨损小；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；化学性能稳定，不易受空气或水分的影响化；磁性能稳定，受热或受压退磁现象较轻；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制备γ-Fe2O3磁粉的传统工艺γ-Fe2O3是应用最多的磁粉，其制备过程对产品性能影响很大。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。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α-Fe2O3而不是γ-Fe2O3为了获得针状的γ-Fe2O3以保证其良好的磁性，流程可分为以下几步：在以上的几步中，制备针状α-FeOOH即俗称的铁黄是关键的第一步，它决定了以后形成γ-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。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α-FeOOH铁黄。微晶，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。15.3.1α-FeOOH酸法合成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α-FeOOH粒于。15.3α-FeOOH微晶的合成先在三口瓶中，加入75ml的浓度为0.5mol/L的NaOH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α-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α-FeOOH晶体。15.3.2α-FeOOH的碱法合成强碱法合成铁黄α-FeOOH的工艺条件如下：用电镜观察从Fe（OH）2胶粒沉淀析出及其解体，到针形。α-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α-FeOOH晶核，进而使团粒逐渐分裂解体，直至全部转变为针形。α-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。④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。15.4钴改性氧化铁磁粉的制备钴改性氧化铁磁粉有以下几种包钴方法：吸附法将精制的γ-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γ-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。压热合成法工艺流程如图：配位法磁场处理法整个过程如图所示：这样制得的Co氧化铁磁粉的Hc高，矩形比大，磁特性稳定。15.5均分散氧化铁纳米微粒基本制备方法是：按TETA对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α-Fe2O3粒子。15.6四氧化三铁制备的研究进展15.6.1生产Fe3O4的传统工艺15.6.2表面包裹SiO2的Fe3O4的工艺研究