磁記錄介質(zhì)與氧化鐵磁粉

第15章磁記錄介質(zhì)與氧化鐵磁粉化工B132顏澤眾20130103422115.1概述15.2制備γ-Fe2O3磁粉的傳統(tǒng)工藝15.3α-FeOOH微晶的合成15.4鈷改性氧化鐵磁粉的制備15.5均分散氧化鐵納米微粒15.6四氧化三鐵制備的研究進(jìn)展15.1概述15.1.1磁記錄過(guò)程簡(jiǎn)介

當(dāng)前的信息社會(huì)，迫切需要高密度，大容量，小體積，低成本的信息儲(chǔ)存設(shè)備。就磁記錄產(chǎn)品而言，早在1989年世界總產(chǎn)值就已經(jīng)超過(guò)500億美元，可見其應(yīng)用的廣泛。10年后隨著信息化加速，磁記錄產(chǎn)品更是取得了飛躍的發(fā)展。目前使用的磁性記錄材料按形狀可分為磁帶，磁盤，磁鼓，磁卡等多種；按功能可分為錄音用，錄像用，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用等3種；按制造過(guò)程可分為涂布型和鍍膜型兩種。

對(duì)媒體進(jìn)行信息存取時(shí)，需要磁頭，記錄的信息都是以隨時(shí)間變化的電流來(lái)體現(xiàn)的。記錄磁頭由小線圈和帶間隙的磁性材料組成，電流通過(guò)線圈在磁場(chǎng)間隙產(chǎn)生磁場(chǎng)，其簡(jiǎn)單記錄過(guò)程如下圖所示：15.1.2磁記錄的基本知識(shí)（1）磁化強(qiáng)度M、磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B

M=χH

磁化率χ=M/H=

—真空磁導(dǎo)率

B0—磁場(chǎng)在真空中的磁感應(yīng)強(qiáng)度（2）磁化曲線和磁滯曲線一般說(shuō)來(lái)，磁介質(zhì)在外磁場(chǎng)中呈現(xiàn)出與外磁場(chǎng)同向的、量值很大的磁感應(yīng)強(qiáng)度而且磁性材料還具有下述特性：

1.磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率（以及磁化率）不是恒量，是隨著所處磁場(chǎng)強(qiáng)度H而變化的，具有較復(fù)雜的關(guān)系；

2.在外磁場(chǎng)撤除后，仍保留部分磁性。因此M（或B）與H的關(guān)系只能用磁化曲線來(lái)描述。此外，當(dāng)H=0時(shí)，大多數(shù)鐵磁性物質(zhì)的M不為零，因此要研究M-H曲線，首先要使M=0最簡(jiǎn)單的方法是將物質(zhì)加熱到居里溫度以上，然后在沒有磁場(chǎng)的情況下冷卻，這稱為熱退磁法，如圖15-2所示。將已退磁的鐵磁材料放在從零慢慢增大的磁場(chǎng)H中，就能觀察到磁化強(qiáng)度M隨A、

B、C、D曲線的變化，這條曲線稱為起始磁化曲線，圖中的Hc稱為矯頑力。通常將第二象限中的磁化曲線部分稱為退磁曲線。

按磁滯曲線的形狀不同，可以將磁性材料分為軟磁材料和硬磁材料兩大類，如圖15-3所示。軟磁材料的磁滯回線窄，面積小。硬磁材料的磁滯回線寬闊，面積大。如下圖：15.1.3磁記錄介質(zhì)用磁粉磁記錄材料對(duì)磁粉的要求可總結(jié)為：顆粒細(xì)小，均勻整齊；晶型完整，孔洞、枝蔓等缺陷少，無(wú)燒結(jié)象；磁粉顆粒的表面狀態(tài)良好，易于分散在粘合中；具有合適的矯頑力；對(duì)磁頭的磨損??；具有較高的飽和磁化強(qiáng)度、矩形系數(shù)，從而有利于較高的剩磁；化學(xué)性能穩(wěn)定，不易受空氣或水分的影響化；磁性能穩(wěn)定，受熱或受壓退磁現(xiàn)象較輕；成本低廉。一般而言，完全滿足上述要求的磁粉是沒的。只能根據(jù)不同應(yīng)用對(duì)象來(lái)進(jìn)行選擇。此外，有些要求是彼此一致的，例如顆粒小一些，矯頑力則高。但有些要求是矛盾的，顆粒越小，剩磁M，越大就難分散。

15.2制備γ-Fe2O3磁粉的傳統(tǒng)工藝γ-Fe2O3是應(yīng)用最多的磁粉，其制備過(guò)程對(duì)產(chǎn)品性能影響很大。鐵氧化物的制備通常從可溶性鐵鹽加堿溶液開始。當(dāng)向鐵鹽溶液加入。當(dāng)向鹽溶液加氫氧化鈉或者氨水時(shí)，隨著條件不同可能生成組成不同和晶體結(jié)構(gòu)不同的氧化物、氫氧化物或堿式鹽沉淀。從亞鐵鹽溶液出發(fā)，經(jīng)過(guò)堿溶液的沉淀和空氣氧化，通常形成各種形態(tài)的FeOOH,這些FeOOH

在加熱脫水時(shí)生成最穩(wěn)定的α-Fe2O3而不是γ-Fe2O3為了獲得針狀的γ-Fe2O3以保證其良好的磁性，流程可分為以下幾步：在以上的幾步中，制備針狀α-FeOOH即俗稱的鐵黃是關(guān)鍵的第一步，它決定了以后形成γ-Fe2O3的晶形，因?yàn)槠溆鄮撞綏l件如控制得當(dāng)，晶形基本上是不變的。在這一步，反應(yīng)生成物的結(jié)晶與形狀受原料的純度、2價(jià)Fe離子濃度、堿的種類與添加量、反應(yīng)溫度、空氣吹人量等因素的影響。

利用空氣緩慢氧化堿作用下的亞鐵鹽溶液所形成的氫氧化鐵懸浮液，合成α-FeOOH鐵黃。微晶，是長(zhǎng)期以來(lái)生產(chǎn)鐵基顏料和磁性材料、磁記錄介質(zhì)用磁粉中間體的最廣泛的方法。15.3.1α-FeOOH酸法合成采用的是酸性法，先制出晶種，再在一定條件下使其生長(zhǎng)，嚴(yán)格控制工藝條件，有利于制備合適的α-FeOOH粒于。15.3α-FeOOH微晶的合成先在三口瓶中，加入75ml的濃度為0.5mol/L的NaOH溶液，加熱至30度，再加入125ml、新配的濃度為0.2mol/L的硫酸亞鐵溶液，并保持30度反應(yīng)2到3小時(shí)，就可以得到細(xì)小的α-FeOOH晶種，將此晶種濾出并用蒸餾水洗至中性。然后將上述晶種和250ml的硫酸亞鐵溶液以及過(guò)量的鐵屑至于三口瓶中，調(diào)節(jié)PH值，升至反應(yīng)溫度，以每分鐘300ml空流速鼓入空氣，反應(yīng)一定時(shí)間后將沉淀物與鐵屑分離，沉淀用水洗至中性，在60度下烘干，既可以得到α-FeOOH晶體。15.3.2α-FeOOH的堿法合成強(qiáng)堿法合成鐵黃α-FeOOH的工藝條件如下：

用電鏡觀察從Fe（OH）2膠粒沉淀析出及其解體，到針形。α-FeOOH的晶核形成和長(zhǎng)大過(guò)程為:在惰性氣氛(一般為N2)下，往FeSO4溶液中加人過(guò)量NaOH溶液，六角板狀的白色膠粒Fe（OH）2快速形成;往懸浮液中鼓人空氣后，F(xiàn)e（OH）2膠粒逐漸凝聚成較大的團(tuán)粒，并在膠團(tuán)與溶液界面上形成針形α-FeOOH晶核，進(jìn)而使團(tuán)粒逐漸分裂解體，直至全部轉(zhuǎn)變?yōu)獒樞?。?FeOOH微晶。微晶生長(zhǎng)的整個(gè)過(guò)程較為復(fù)雜，大致可用如下步驟表示。

④小于臨界晶核尺寸的微粒趨于溶解。大于臨界核尺寸的微晶得到長(zhǎng)大。15.4鈷改性氧化鐵磁粉的制備鈷改性氧化鐵磁粉有以下幾種包鈷方法：吸附法

將精制的γ-Fe2O3粉分散于CoCL2中，加入NaOH溶液使PH>12，這樣就使生成的Co(OH)2沉淀包裹到γ-Fe2O3表面上，然后低溫靜置，水洗和干燥便得到包Co的氧化鐵磁粉。壓熱合成法工藝流程如圖：配位法磁場(chǎng)處理法整個(gè)過(guò)程如圖所示：這樣制得的Co氧化鐵磁粉的Hc高，矩形比大，磁特性穩(wěn)定。15.5均分散氧化鐵納米微?；局苽浞椒ㄊ牵喊碩ETA對(duì)三價(jià)鐵離子的摩爾比，在50ml的磨口錐形瓶中加入TETA和30ml的0.0312mol/L氯化鐵溶液、5ml的0.0320mol/L的鹽酸溶液，搖勻。將此瓶放在水浴中置于微波爐內(nèi)中心位置。用高火加熱，1min左右水沸騰。改為中火加熱或解凍加熱，維持沸騰，持續(xù)4min。從微波爐中取出后蓋上瓶塞，放在95度的超級(jí)恒溫器中陳化，2d