1　前言
铁氧体是具有广泛用途的磁性材料,其制备方法一直是令人感兴趣的课题。铁氧体粉料基本上是采用粉末冶金的方法进行生产的,生产工艺可归纳为干法和湿法生产两大类。目前,无论是干法工艺还是湿法工艺都得到改进和发展。新型铁氧体粉料制备工艺的目标是确保粉料的物理、化学性能,降低粉料生产过程中的物耗及劳动力的消耗,保护环境,所以它与传统[1]铁氧体制备工艺有所不同。本文就铁氧体粉料的几种新型制备方法的原理和工艺作以介绍。

2　铁氧体的新型制备方法
2.1　自蔓延高温合成法
自蔓延高温合成(Ｓｅｌｆ-ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇＨｉｇｈ-ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｙｎｔｈｅｓｉｓ,简称ＳＨＳ)法[1～2]　　,是近三十年来发展起来的制备材料的新方法,属高新技术领域。其最大特点是利用反应物内部的化学能来合成材料。一经点燃,燃烧反应即可自我维持,一般不再需要补充能量。整个工艺过程极为简单、能耗低、生产率高、产品纯度高。同时,由于燃烧过程中高的温度梯度及快的冷却速率,易于获得亚稳物相。自1967年Ｍｅｒｚｈａｎｏｖ发明ＳＨＳ以来,已用ＳＨＳ方法合成了500多种材料,如:难熔材料、耐磨材料、复合材料、功能材料、发热元件及固体润滑剂等,应用领域十分广泛。合成铁氧体的ＳＨＳ方法的反应方程式为:2ｎｋＦｅ ｎ(1-ｋ)(Ｆｅ3 2Ｏ2-3) 0.5ｍ(ＭＲ2Ｏ2-Ｒ) 1.5ｎｋＯ2=(ＭＲ2Ｏ2-Ｒ)0.5ｍ(Ｆｅ3 2Ｏ2-3)ｎ,式中,Ｍ代表铁氧体特征金属;Ｒ为该金属的化合价;ｍ,ｎ为整数;ｋ为控制放热反应的系数,ｋ值可通过经验或经热力学计算得出。ｋ值愈大,温度愈高,反应速度愈快。以Ｎｉ-Ｚｎ软磁铁氧体为例,原料混合物包括铁粉、Ｆｅ2Ｏ3粉末、ＺｎＯ粉末、ＮｉＯ粉末。其ＳＨＳ的工艺流程如图1所示。原料混合物→前处理→燃烧合成→后处理→ＳＨＳ产品图1　ＳＨＳ的工艺流程图前处理包括干燥、破碎、分级、混配、挤压。燃烧合成是用电热装置、气体加压设备和热真空室,以钨丝线圈通电或电火花点火等方法局部点燃引燃剂(点火温度1500～3000℃连续可调),依靠其反应产生的足够热量引燃反应物粉体。后处理包括破碎、研磨、分级。目前,已用ＳＨＳ方法合成出性能优良的Ｍｎ-Ｚｎ、Ｎｉ-Ｚｎ、Ｍｇ-Ｍｎ及Ｂａ、Ｓｒ等铁氧体粉末[3]。自蔓延高温合成铁氧体生产效率高,节约大量能源,是非常有前途的工业化生产方法。
2.2　低温燃烧合成法
低温燃烧合成是相对于自蔓延高温合成而提出的。它是采用硝酸盐水溶液—有机燃料混合物为原料,在较低的点火温度和燃烧放热温度下,简便、快捷地制备出多组分氧化物粉体[4]。该方法具有以下优点:利用原料自身的燃烧放热即可达到化合反应所需的高温;燃烧合成速度快、产生气体,使形成的粉末不易团聚生长,能够合成比表面积高的粉体;液相配料,易于保证组分的均匀性。采用低温燃烧合成法可制备超细铁氧体ＭＦｅ2Ｏ4(Ｍ=Ｂａ,Ｍｎ,Ｆｅ,Ｍｇ,Ｎｉ,Ｚｎ…)。金属的硝酸盐与燃料Ｃ2Ｈ6Ｎ4Ｏ2按摩尔比为1∶2.5混研成膏或以尽可能少的水溶解,置于耐热玻璃容器中,然后放入马弗炉中,膏状物(溶液)发生熔化(沸腾)、脱水、分解并产生大量的气体Ｎ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2等,最后物料变浓、膨胀成泡沫状,充满整个容器并伴随有炽热的火焰。火焰持续约2ｍｉｎ,整个燃烧过程在5ｍｉｎ内结束。低温燃烧合成所用的硝酸盐—肼类有机燃料(肼的衍生物,有Ｎ—Ｎ键)混合物具有放热特性,通常是非爆炸式的氧化还原放热反应。这些燃料的共同特点是含有元素Ｎ,在较低的温度分解,产生可燃气体。另一方面,硝酸盐也含有Ｎ,且可溶于水,这样可通过溶液获得良好的组分均匀性。配料时使用硝酸盐的水合物更好些,它可以降低混合物体系的可爆性,而结晶水的存在不影响体系化学计量比的计算。低温燃烧合成工艺中,燃烧火焰温度是影响粉末合成的重要因素之一。火焰温度影响燃烧产物的化合形态和粒度等,燃烧火焰温度高则合成的粉末粒度较粗。燃烧反应的最高温度与混合物的化学计量比有关,富燃料体系温度要高些,贫燃料体系温度低,甚至发生燃烧不完全或硝酸盐分解不完全的现象。此外,点火温度也影响燃烧火焰温度,加热点火温度高时,燃烧温度也高,从而粉末粒度变粗。因此可通过控制原材料种类、燃料加入量以及点火温度等控制燃烧合成温度,进而控制粉体的粒度等特性。由于低温燃烧合成工艺过程中燃烧释放大量的气体,气体的排出使燃烧产物呈蓬松的泡沫状并带走体系中的大量的热,因而保证了体系能够获得晶粒细小的粉末。Ｐ.Ｒａｖｉｎｄｒａｎａｔｈａｎ等人[5]用此法合成的Ｍｎ-Ｚｎ、Ｎｉ-Ｚｎ等铁氧体,颗粒尺寸为6～22ｎｍ,比表面积为100～140ｍ2/ｇ。Ｓ.Ｃａｓｔｒｏ等人[6]用此法合成的ＢａＦｅ12Ｏ19,其矫顽力Ｈｃ=420.8ｋＡ·ｍ-1,比饱和磁化强度σｓ=57.8Ａ·ｍ2·ｋｇ-1。
 

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