專利名稱：一種(FeCo)N微波吸收材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種新型(FeCo)N微波吸收材料及其制備方法，涉及一種應(yīng)用于吸收電磁波的新材料及其制備方法，具有較高的飽和磁化強度、低的剩余磁化強度及矯頑力，吸波性能優(yōu)
已
背景技術(shù)：
隨著微波通訊及其他微波應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的微波吸收材料已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代及未來微波技術(shù)發(fā)展的需求，研究性能優(yōu)異的微波吸波材料十分重要。對于磁損耗型微波吸收劑來說，高飽和磁化強度與適當(dāng)?shù)某C頑力是獲得高吸波性能的必要條件。采用機械球磨的方法合成的i^eCo合金具有高飽和磁化強度，同時矯頑力也比原始粉末明顯提高。因此，對于采用機械球磨的方法合成的!^Co合金來說，還需要降低該吸收劑的矯頑力。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述吸收劑存在的缺點，本發(fā)明的目的是提出了一種采用機械合金化和氨氣氮化的方法制備出飽和磁化強度高、矯頑力低以及吸波性能優(yōu)異的(FeCo)N微波吸收材料及其制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種新型(FeCo)N微波吸收材料及其制備方法，其特征在于對!^e粉、Co粉機械合金化后的合金粉末進(jìn)行氮化處理的方法，得到具有高飽和磁化強度、低矯頑力以及吸波性能優(yōu)異的吸收劑。本發(fā)明的(FeCo)N微波吸收材料，是將羰基鐵粉和鈷粉按質(zhì)量百分比為 50% 95% 5% 50%進(jìn)行機械合金化，對機械合金化后的粉末進(jìn)行氮化處理，得到的含 N量為0.08質(zhì)量％ 2. 10質(zhì)量％的(FeCo) N微波吸波材料。本發(fā)明的一種新型(FeCo)N微波吸收材料及其制備方法，其特征在于所述的機械合金化!^Co合金粉末，其過程為首先將一定重量比的羰基鐵粉和鈷粉裝入高能球磨機的球磨罐中，機械合金化后，采用氮化工藝進(jìn)行氮化得到高性能微波吸收劑，與樹脂混合后制成高性能的吸波材料。機械合金化過程是在由德國ZOZ GmbH Wenden公司制造的Simoloyer (高能臥式轉(zhuǎn)子研磨機)CM01-2/型球磨機上進(jìn)行的球磨罐為不銹鋼罐，容積為2升，球磨過程中通入Ar氣以防氧化，磨球為淬火不銹鋼，平均球徑為2. 9mm ；球料重量比為14 16 0. 5 1. 5，優(yōu)選球料重量比為15 1 ；球磨機轉(zhuǎn)速為550r/min 650r/min，優(yōu)選球磨機轉(zhuǎn)速為600r/min ；球磨時間18 22小時， 優(yōu)選球磨時間為20小時。采用機械球磨的方法合成的i^eCo合金具有高飽和磁化強度，同時矯頑力也比原始粉末明顯提高。而N元素的摻入對!^e系合金的矯頑力有降低作用，本發(fā)明中采用氮化的方法制備出高飽和磁化強度以及低矯頑力的(FeCo)N合金微波吸收劑。
i^eCo合金氮化是通過真空/氣氛管式電阻爐實現(xiàn)，采用通入氨氣和氫氣氮化的工藝，對機械合金化后的合金粉末氮化處理，得到高飽和磁化強度、低矯頑力以及吸波性能優(yōu)異的吸收劑。


圖1為機械合金化合金粉末(FeCo)與450°C氮化后的磁滯回線。圖2-1為機械合金化合金粉末(FeCo)與480°C氮化后的磁滯回線。圖2-2為實施例2制備的(FeCo) N微波吸波材料的XRD分析圖。圖3所示為機械合金化合金粉末(FeCo)與480°C氮化后的磁滯回線。
具體實施例方式一種新型(FeCo)N微波吸收材料及其制備方法，其特征在于對機械合金化后的 FeCo合金粉末進(jìn)行氮化處理的方法，得到具有高飽和磁化強度、低矯頑力以及優(yōu)異吸波性能的吸收劑。制備工藝制度1、稱取一定質(zhì)量比的羰基鐵粉和鈷粉(Co含量質(zhì)量百分比為5% 50%)裝入高能球磨機的球磨罐中，裝入一定量的不銹鋼球，球料重量比為14 16 0.5 1.5，優(yōu)選球料重量比為15 1，通入氬氣保護(hù)氣。設(shè)定球磨機程序，球磨機轉(zhuǎn)速為550r/min 650r/ min，優(yōu)選球磨機轉(zhuǎn)速為600r/min ；球磨時間18 22小時，優(yōu)選球磨時間20小時。球磨過程結(jié)束后向球磨罐中倒入酒精，取出合金粉，在58 62°C (優(yōu)選60°C)烘箱中烘干；2、將合金粉放入管式電阻爐中，進(jìn)行氮化工藝，其流程如下a、將球磨后的合金粉裝入高溫管式爐；b、關(guān)閉設(shè)備爐門，將其密封，抽真空至5Pa以下；C、通入氫氣，待爐內(nèi)充滿氫氣后開啟排氣閥，調(diào)整氫氣流量至120 300ml/min， 迅速加熱至375°C 385°C，優(yōu)選迅速加熱至380°C，保溫1. 8 2. 5小時，優(yōu)選保溫2小時；d、升溫至420 510°C，通入氨氣，調(diào)整氫氣和氨氣比例(H2體積量為0% 50% ),保溫3. 5 4. 5小時，優(yōu)選保溫4小時；e、待爐膛溫度降至室溫時，停止通入氨氣和氫氣，氮化工藝完畢；f、關(guān)閉排氣閥，抽真空至5Pa以下，通入氬氣，待爐內(nèi)氣壓與外界平衡時取出樣品，對樣品粉末進(jìn)行XRD分析、N含量測試、VSM測試。實施案例1稱取一定量的羰基鐵粉和鈷粉，質(zhì)量比為3 1，裝入高能球磨機的球磨罐中，球料重量比為15 1，充入氬氣保護(hù)氣，球磨機轉(zhuǎn)速設(shè)定為600r/min，設(shè)定球磨程序，球磨20 小時后取出，裝入管式電阻爐中，抽真空后通入氫氣，加熱至380°C保溫2小時，快速升溫至 450 V，通入氨氣，保溫4小時。FeCo合金粉末的主要氮化工藝參數(shù)為管式電阻爐抽真空51 加熱至380°C時通入氫氣的流量為300ml/min，38(TC保溫時通入氫氣的流量為 200ml/min，保溫2小時。升溫至450°C后氫氣的流量調(diào)整為120ml/min，通入氨氣的流量為320ml/min，保溫4小時。氮化工藝完畢，取出試樣，合金粉末進(jìn)行VSM測量，測試結(jié)果如圖1所示。圖1所示為機械合金化合金粉末(FeCo)與450°C氮化后的磁滯回線，從圖中可以看出經(jīng)過450°C條件下氮化的i^eCo合金粉飽和磁化強度能達(dá)到235. 7emu/g,比不采用氮化處理的合金粉飽和磁化強度205. 6emu/g提高了 14. 64%，而經(jīng)過450°C條件下氮化的i^eCo合金粉的矯頑力為200e，比不采用氮化處理的i^eCo合金粉矯頑力440e降低了 54. M%，而剩余磁化強度也有所降低。說明本發(fā)明提出的工藝方法對于提高飽和磁化強度以及降低矯頑力具有很好的效果。采用惰氣脈沖紅外熱導(dǎo)法測N含量結(jié)果為1. 。實施案例2稱取一定量的羰基鐵粉和鈷粉，質(zhì)量比為3 1，放入高能球磨機的球磨罐中，球料重量比為15 1，充入氬氣保護(hù)氣，球磨機轉(zhuǎn)速設(shè)定為600r/min，設(shè)定球磨程序，球磨20 小時后取出，放入管式電阻爐中，抽真空后通入氫氣，加熱至380°C保溫2小時，快速升溫至 480 V，通入氨氣，保溫4小時。FeCo合金粉末的主要氮化工藝參數(shù)為管式電阻爐抽真空51 加熱至380°C時通入氫氣的流量為300ml/min，380°C保溫時通入氫氣的流量為 200ml/min，保溫2小時。升溫至480°C后氫氣的流量調(diào)整為120ml/min，通入氨氣的流量為320ml/min，保溫4小時。氮化工藝完畢，取出試樣，合金粉末進(jìn)行VSM測量，測試結(jié)果如圖2-1所示。圖2-1所示為機械合金化合金粉末(FeCo)與480°C氮化后的磁滯回線，從圖中可以看出經(jīng)過480°C條件下氮化的i^eCo合金粉飽和磁化強度能達(dá)到M3. 8emu/g,比不采用氮化處理的合金粉飽和磁化強度205. 6emu/g提高了 18. 58%，而經(jīng)過480°C條件下氮化的i^eCo合金粉的矯頑力為220e，比不采用氮化處理的i^eCo合金粉矯頑力440e降低了 50%，而剩余磁化強度也有所降低。說明本發(fā)明提出的工藝方法對于提高飽和磁化強度以及降低矯頑力具有很好的效果。采用惰氣脈沖紅外熱導(dǎo)法測N含量結(jié)果為1. 04%。XRD 分析見圖 2-2。實施案例3稱取一定量的羰基鐵粉和鈷粉，質(zhì)量比為3 1，放入高能球磨機的球磨罐中，球料重量比為15 1，充入氬氣保護(hù)氣，球磨機轉(zhuǎn)速設(shè)定為600r/min，設(shè)定球磨程序，球磨20 小時后取出，放入管式電阻爐中，抽真空后通入氫氣，加熱至380°C保溫2小時，快速升溫至 420 V，通入氨氣，保溫4小時。i^eCo合金粉末的主要氮化工藝參數(shù)為管式電阻爐抽真空51 加熱至380°C時通入氫氣的流量為300ml/min，380°C保溫時通入氫氣的流量為 200ml/min，保溫2小時。升溫至420°C后氫氣的流量調(diào)整為120ml/min，通入氨氣的流量為320ml/min，保溫4小時。氮化工藝完畢，取出試樣，合金粉末進(jìn)行VSM測量，飽和磁化強度為236. Iemu/g，比不采用氮化處理的i^eCo合金粉飽和磁化強度205. 6emu/g提高了 14. 83%，而矯頑力為210e，比不采用氮化處理的!^Co合金粉矯頑力440e降低了 52. 27%，剩余磁化強度為
3.709emu/g,比不采用氮化處理的i^eCo合金粉也有所降低。說明本發(fā)明提出的工藝方法對于提高飽和磁化強度以及降低矯頑力具有很好的效果。采用惰氣脈沖紅外熱導(dǎo)法測N含量結(jié)果為0. 89%。實施案例4稱取一定量的羰基鐵粉和鈷粉，質(zhì)量比為85 15，放入高能球磨機的球磨罐中， 球料重量比為15 1，充入氬氣保護(hù)氣，球磨機轉(zhuǎn)速設(shè)定為600r/min，設(shè)定球磨程序，球磨 20小時后取出，放入管式電阻爐中，抽真空后通入氫氣，加熱至380°C保溫2小時，快速升溫至480 V，通入氨氣，保溫4小時。i^eCo合金粉末的主要氮化工藝參數(shù)為管式電阻爐抽真空51 加熱至380°C時通入氫氣的流量為300ml/min，380°C保溫時通入氫氣的流量為 200ml/min，保溫2小時。升溫至480°C后氫氣的流量調(diào)整為120ml/min，通入氨氣的流量為320ml/min，保溫4小時。氮化工藝完畢，取出試樣，合金粉末進(jìn)行VSM測量，測試結(jié)果如圖3所示。圖3所示為機械合金化合金粉末(FeCo)與480°C氮化后的磁滯回線，從圖中可以看出經(jīng)過480°C條件下氮化的i^eCo合金粉飽和磁化強度能達(dá)到231. Oemu/g,比不采用氮化處理的合金粉飽和磁化強度191. 8emu/g提高了 20. 44%，而經(jīng)過480°C條件下氮化的i^eCo合金粉的矯頑力為^0e，比不采用氮化處理的!^Co合金粉矯頑力430e降低了 39. 53%，而剩余磁化強度也有所降低。說明本發(fā)明提出的工藝方法對于提高飽和磁化強度以及降低矯頑力具有很好的效果。采用惰氣脈沖紅外熱導(dǎo)法測N含量結(jié)果為1. 70%。實施例5稱取一定量的羰基鐵粉和鈷粉，質(zhì)量比為2 1，裝入高能球磨機的球磨罐中，球料比為15 1，充入氬氣保護(hù)氣，球磨機轉(zhuǎn)速設(shè)定為600r/min，球磨20小時后取出，裝入管式電阻爐中，抽真空后通入氫氣，加熱至380°C保溫2小時，快速升溫至480°C，通入氨氣，保溫4小時。i^eCo合金粉末的主要氮化工藝參數(shù)為管式電阻爐抽真空51 加熱至380°C時通入氫氣的流量為300ml/min，380°C保溫時通入氫氣的流量為 200ml/min，保溫2小時。升溫至480°C后氫氣的流量調(diào)整為120ml/min，通入氨氣的流量為320ml/min，保溫4小時。氮化工藝完畢，取出試樣，合金粉末進(jìn)行VSM測量，飽和磁化強度為232.9emu/ g，比不采用氮化處理的i^eCo合金粉飽和磁化強度197. lemu/g提高了 18. 16%，矯頑力為240e，比不采用氮化處理的i^eCo合金粉矯頑力400e降低了 40%，剩余磁化強度為
4.345emu/g,比不采用氮化處理的i^eCo合金粉也有所降低。說明本發(fā)明提出的工藝方法對于提高飽和磁化強度以及降低矯頑力具有很好的效果。
采用惰氣脈沖紅外熱導(dǎo)法測N含量結(jié)果為1. 70%。實施案例6稱取一定量的羰基鐵粉和鈷粉，質(zhì)量比為2 1，裝入高能球磨機的球磨罐中，球料比為15 1，充入氬氣保護(hù)氣，球磨機轉(zhuǎn)速設(shè)定為600r/min，設(shè)定球磨程序，球磨20小時后取出，裝入管式電阻爐中，抽真空后通入氫氣，加熱至380°C保溫2小時，快速升溫至 480 V，通入氨氣，保溫4小時。i^eCo合金粉末的主要氮化工藝參數(shù)為管式電阻爐抽真空51 加熱至380°C時通入氫氣的流量為300ml/min，380°C保溫時通入氫氣的流量為 300ml/min，保溫2小時。升溫至480°C后氫氣的流量調(diào)整為60ml/min，通入氨氣的流量為320ml/min，保溫 4小時。氮化工藝完畢，取出試樣，合金粉末進(jìn)行VSM測量，飽和磁化強度能達(dá)到 224. lemu/g,比不采用氮化處理的!^eCo合金粉飽和磁化強度197. lemu/g提高了 13. 70%, 而經(jīng)過480°C條件下氮化的i^eCo合金粉的矯頑力為220e，比不采用氮化處理的i^eCo合金粉矯頑力400e降低了 45%，而剩余磁化強度也有所降低。說明本發(fā)明提出的工藝方法對于提高飽和磁化強度以及降低矯頑力具有很好的效果。采用惰氣脈沖紅外熱導(dǎo)法測N含量結(jié)果為2. 08%。實施案例7稱取一定量的羰基鐵粉和鈷粉，質(zhì)量比為2 1，裝入高能球磨機的球磨罐中，球料比為15 1，充入氬氣保護(hù)氣，球磨機轉(zhuǎn)速設(shè)定為600r/min，設(shè)定球磨程序，球磨20小時后取出，裝入管式電阻爐中，抽真空后通入氫氣，加熱至380°C保溫2小時，快速升溫至 480 V，通入氨氣，保溫4小時。FeCo合金粉末的主要氮化工藝參數(shù)為管式電阻爐抽真空51 加熱至380°C時通入氫氣的流量為300ml/min，380°C保溫時通入氫氣的流量為 300ml/min，保溫2小時。升溫至480°C后氫氣的流量調(diào)整為90ml/min，通入氨氣的流量為320ml/min，保溫 4小時。氮化工藝完畢，取出試樣，合金粉末進(jìn)行VSM測量，飽和磁化強度為230. 7emu/g, 比不采用氮化處理的I^eCo合金粉飽和磁化強度197. lemu/g提高了 17. 05%，矯頑力為 230e,比不采用氮化處理的!^eCo合金粉矯頑力400e降低了 42. 5 %，而剩余磁化強度也有所降低。說明本發(fā)明提出的工藝方法對于提高飽和磁化強度以及降低矯頑力具有很好的效^ ο采用惰氣脈沖紅外熱導(dǎo)法測N含量結(jié)果為1. 92%。從上述實施案例中可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明提出的采用對機械合金化后的i^eCo合金粉末進(jìn)行氮化制備新型吸收劑的方法有效的提高了吸收劑的飽和磁化強度，并降低了矯頑力。 經(jīng)測試機械合金化后的合金粉末氮化后，其飽和磁化強度可以比氮化前提高很多，而矯頑力降低。因此本發(fā)明制備的吸收劑具有高飽和磁化強度、低矯頑力，應(yīng)用于吸波材料可以得到優(yōu)異的吸波性能。
權(quán)利要求
1.一種(FeCo)N微波吸收材料，其特征在于，將羰基鐵粉和鈷粉按質(zhì)量百分比為 50% 95% 5% 50%進(jìn)行機械合金化，對機械合金化后的粉末進(jìn)行氮化處理，得到的含N量為0.08質(zhì)量％ 2. 10質(zhì)量％的(FeCo) N微波吸波材料。
2.權(quán)利要求1所述的(FeCo)N微波吸收劑的制備方法，其特征在于，該制備方法包括下述步驟(1)、羰基鐵粉和鈷粉按質(zhì)量百分比為50% 95% 5% 50%稱取，并裝入高能球磨機的球磨罐中，以球料重量比為14 16 0. 5 1. 5裝入不銹鋼球，通入氬氣保護(hù)氣進(jìn)行球磨；(2)、對球磨后的合金粉進(jìn)行氮化工藝，該氮化工藝包括a、將球磨后的合金粉裝入高溫管式爐；b、將高溫管式爐密封，抽真空至5Pa以下；C、通入氫氣，待爐內(nèi)充滿氫氣后開啟排氣閥，調(diào)整氫氣流量至120 300ml/min，迅速加熱至375°C 385°C，保溫1. 8 2. 5小時；d、保溫后升溫至420 510°C，通入氨氣，調(diào)整氫氣和氨氣的體積百比為0% 50% 50% 100%，保溫 3. 5 4. 5 小時；e、保溫后停止加熱，隨爐降溫，待高溫管式爐的爐膛溫度降至室溫時，停止通入氨氣和氫氣；f、閉排氣閥，抽真空至5Pa以下，通入氬氣，待爐內(nèi)氣壓與外界平衡時取出合金粉，即得到(FeCo)N微波吸收劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的(FeCo)N微波吸收劑的制備方法，其特征在于，在所述的步驟 (1)中，球磨機轉(zhuǎn)速為550r/min 650r/min，球磨時間18 22小時。
全文摘要
一種新型(FeCo)N微波吸收材料及其制備方法，涉及一種應(yīng)用于吸收電磁波的新材料及其制備方法。該(FeCo)N微波吸收材料是將羰基鐵粉和鈷粉按質(zhì)量百分比為50％～95％∶5％～50％進(jìn)行機械合金化，對機械合金化后的粉末進(jìn)行氮化處理，得到的含N量為0.08質(zhì)量％～2.10質(zhì)量％的(FeCo)N微波吸波材料。其具有較高的飽和磁化強度、低的剩余磁化強度及矯頑力、吸波性能優(yōu)異。其特征在于對機械合金化后的合金粉末進(jìn)行氮化處理的方法，得到具有高飽和磁化強度且低矯頑力、優(yōu)異吸波性能的吸波材料。
文檔編號B22F1/00GK102214509SQ201010146728
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者何亞瓊, 崔建東, 杜軍, 楊劍, 毛昌輝 申請人:北京有色金屬研究總院