專利名稱：一種超細(xì)/納米氧化鐵/鐵粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域，特別是采用納米技術(shù)制備超細(xì)/納米氧化鐵的方法。
背景技術(shù)：
納米氧化鐵的制備方法總體上可分為濕法(Wet Method)和干法(Dry Method)。濕法多以工業(yè)綠礬、工業(yè)氯化亞鐵和硝酸鐵為原料，采用氧化沉淀法、水熱法、強(qiáng)迫水解法、膠體化學(xué)法等制備，其特點(diǎn)就是原料易得且可直接使用(僅需適當(dāng)凈化處理)，粒子可控，但工藝過(guò)程太長(zhǎng)，產(chǎn)量低下，對(duì)操作環(huán)境要求嚴(yán)格，生產(chǎn)成本高，難以應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)上。干法常以羰基鐵(Fe(CO)5)或二茂鐵(FeCP2)為原料，采用火焰熱分解、低溫等離子化學(xué)氣相沉積法(PCVP)或激光熱分解法制備，具有工藝流程短、操作環(huán)境好、產(chǎn)品質(zhì)量高、粒子超細(xì)均勻、分散性好等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)其技術(shù)難度大，對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)要求高，一次性投資大，國(guó)內(nèi)對(duì)其研究甚少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明綜合利用已有技術(shù)的長(zhǎng)處，克服其不足，采用溶膠和噴霧干燥工藝技術(shù)制備微晶或非晶混合粉末前驅(qū)體，將粉末煅燒，制備純度高、晶粒尺寸或粉末單顆粒粒度為15～30nm的納米晶超細(xì)氧化鐵粉末，粉末體粒度為1～1.5μm，再通過(guò)球磨使粉末體的粒度降低到100nm以下，以滿足電子、化工生產(chǎn)的需要。
本發(fā)明為達(dá)到上述目的，采用的方案是采用硝酸鐵晶體(Fe(NO3)3·9H2O)、硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)、氯化鐵晶體(FeCl3·6H2O)為原料，配制成濃度為～30wt％的鐵鹽溶液；在上述溶液中加入氨水調(diào)節(jié)pH為1.5～3；再加入0.1～1.0％表面活性劑和0.01～0.1％晶粒抑制劑，經(jīng)超聲波振蕩10～60min，得到透明膠體；然后將透明的膠體在噴霧干燥機(jī)上干燥，制得超細(xì)混合粉末前驅(qū)體；將噴霧干燥得到的超細(xì)混合粉末在350～700℃溫度下煅燒，得到納米/超細(xì)氧化鐵粉末；將經(jīng)煅燒得到的粉末進(jìn)行球磨工藝處理，使粉末粒度降低到100nm以下；將制得的超細(xì)粉末前驅(qū)體或氧化鐵粉在還原氣氛下還原得到超細(xì)鐵粉。
表面活性劑為聚乙二醇-400、聚乙二醇-1000、聚乙二醇10000，N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇、尿素、酒石酸、丙三酸、十二烷基、磺酸鈉、鄰笨二甲酸、二甲酯、檸檬酸鹽、磷酸鹽。
晶粒抑制劑為SnCl2、Cr2O3。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果，體現(xiàn)在(1)本發(fā)明制備的粉末粒度細(xì)，小于100nm，純度高，達(dá)99％～99.5％，可用做高性能磁性粉和吸波材料。
(2)本發(fā)明可制備球形粉或片狀粉，并可對(duì)粉末形貌進(jìn)行控制。
(3)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，過(guò)程易于控制，粉末產(chǎn)量大，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。
(4)本發(fā)明可以制得納米或超細(xì)系列氧化鐵粉如Fe3O3、Fe3O4粉。
(5)本發(fā)明所制備的納米氧化鐵粉末可以在性能方面進(jìn)行較大范圍的調(diào)節(jié)，能夠制備無(wú)磁性到磁性很強(qiáng)的氧化鐵粉末。
具體實(shí)施例方式實(shí)例一稱取100gFe(NO3)3·9H2O溶于500gH2O；加入濃度為2.4wt％的氨水120ml，加熱至70℃使其形成Fe(OH)3膠體；在Fe(OH)3膠體中加入0.5％N，N-二甲基甲酰胺，超聲波振蕩20min；將上述中膠體噴霧干燥，得到非晶/微晶納米混合粉末前驅(qū)體；將非晶/微晶納米混合粉末前驅(qū)體，煅燒溫度為350℃煅燒，得到超細(xì)/納米Fe2O3粉末；對(duì)超細(xì)/納米Fe2O粉末進(jìn)行球磨，使其粒度進(jìn)一步細(xì)化到100nm以下；將粉末前驅(qū)體或Fe2O3粉末在H2氣氛下還原，還原溫度為500℃，進(jìn)一步得到超細(xì)Fe粉。
實(shí)例二(1)稱取100gFe(NO3)3·9H2O和50gFeS4·7H2O，將其溶于600gH2O；(2)加入濃度為2.4％的氨水300ml，溫度控制在40℃；(3)加入0.5％聚乙二醇、0.1％尿素和0.05％Cr2O3，經(jīng)超聲波振蕩30min；(4)將得到透明膠體噴霧干燥，得到非晶或微晶納米混合粉末前驅(qū)體；
(5)將粉末前驅(qū)體在煅燒溫度為600℃O2空氣氣氛中煅燒，。得到超細(xì)/納米Fe3O4粉末；(6)將粉末前驅(qū)體或納米級(jí)Fe2O3粉末在溫度為400℃，碳?xì)浠旌蠚怏w中還原，可進(jìn)一步得到超細(xì)Fe粉。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)/納米氧化鐵/鐵粉的制備方法，其特征在于采用硝酸鐵晶體(Fe(NO3)3·9H2O)、硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)、氯化鐵晶體(FeCl3·6H2O)為原料，配制成濃度為～30wt％的鐵鹽溶液；在上述溶液中加入氨水調(diào)節(jié)pH為1.5～3；再加入0.1～1.0％表面活性劑和0.01～0.1％晶粒抑制劑，經(jīng)超聲波振蕩10～60min，得到透明膠體；然后將透明的膠體在噴霧干燥機(jī)上干燥，制得超細(xì)混合粉末前驅(qū)體；將噴霧干燥得到的超細(xì)混合粉末在350～700℃溫度下煅燒，得到納米/超細(xì)氧化鐵粉末；將經(jīng)煅燒得到的粉末進(jìn)行球磨工藝處理，使粉末粒度降低到100nm以下；將制得的超細(xì)粉末前驅(qū)體或氧化鐵粉在還原氣氛下還原得到超細(xì)鐵粉。
2.根據(jù)要求1所述的超細(xì)/納米氧化鐵/鐵粉的制備方法，其特征在于表面活性劑為聚乙二醇-400、聚乙二醇-1000、聚乙二醇10000，N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇、尿素、酒石酸、丙三酸、十二烷基、磺酸鈉、鄰笨二甲酸、二甲酯、檸檬酸鹽、磷酸鹽。
3.根據(jù)要求1所述的超細(xì)/納米氧化鐵/鐵粉的制備方法，其特征在于晶粒抑制劑為SnCl2、Cr2O3。
4.根據(jù)要求1所述的超細(xì)/納米氧化鐵/鐵粉的制備方法，其特征在于稱取100gFe(NO3)3·9H2O溶于500gH2O；加入濃度為2.4wt％的氨水120ml，加熱至70℃使其形成Fe(OH)3膠體；在Fe(OH)3膠體中加入0.5％N，N-二甲基甲酰胺，超聲波振蕩20min；將上述中膠體噴霧干燥，得到非晶/微晶納米混合粉末前驅(qū)體；將非晶/微晶納米混合粉末前驅(qū)體，煅燒溫度為350℃煅燒，得到超細(xì)/納米Fe2O3粉末；對(duì)超細(xì)/納米Fe2O粉末進(jìn)行球磨，使其粒度進(jìn)一步細(xì)化到100nm以下；將粉末前驅(qū)體或Fe2O3粉末在H2氣氛下還原，還原溫度為500℃，進(jìn)一步得到超細(xì)Fe粉。
5.根據(jù)要求1所述的超細(xì)/納米氧化鐵/鐵粉的制備方法，其特征在于(1)稱取100gFe(NO3)3·9H2O和50gFeS4·7H2O，將其溶于600gH2O；(2)加入濃度為2.4％的氨水300ml，溫度控制在40℃；(3)加入0.5％聚乙二醇、0.1％尿素和0.05％Cr2O3，經(jīng)超聲波振蕩30min；(4)將得到透明膠體噴霧干燥，得到非晶或微晶納米混合粉末前驅(qū)體；(5)將粉末前驅(qū)體在煅燒溫度為600℃O2空氣氣氛中煅燒，。得到超細(xì)/納米Fe3O4粉末；(6)將粉末前驅(qū)體或納米級(jí)Fe2O3粉末在溫度為400℃，碳?xì)浠旌蠚怏w中還原，可進(jìn)一步得到超細(xì)Fe粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域，特別是采用納米技術(shù)制備超細(xì)/納米氧化鐵的方法，其特征在于采用硝酸鐵晶體(Fe(NO
文檔編號(hào)C01G49/02GK1709799SQ20041002330
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2004年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月16日
發(fā)明者范景蓮, 成會(huì)朝 申請(qǐng)人:中南大學(xué)