本發(fā)明涉及一種高取向鍶鐵氧體的制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

磁性材料是一種廣泛的功能材料，通常我們認(rèn)為磁性材料是由鐵、鈷、鎳過(guò)渡元素及其化合物等組成，能夠直接或間接產(chǎn)生磁性的材料。磁性材料是民生和高科技產(chǎn)業(yè)中所用到的重要材料。從磁性材料的發(fā)展來(lái)看，其總的發(fā)展趨勢(shì)可歸納為：50 年代以前，金屬磁性材料占主要優(yōu)勢(shì)，到 50 年代之后非金屬磁性材料占主流，其中鐵氧體材料幾乎應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在磁性材料的制備工藝上看，磁性材料的發(fā)展由冶金工藝發(fā)展到粉末冶金、陶瓷工藝，再發(fā)展到納米磁性材料的制備，制備納米微粒、薄膜、顆粒膜、多層膜材料等。

磁鉛石結(jié)構(gòu)的M型鍶鐵氧體(SrFe₁₂O₁₉)具有高的矯頑力、良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),在微波器件、磁光、高密度磁記錄介質(zhì)等方面有著廣泛的應(yīng)用。鐵氧體的制備方法很多，主要分為物理方法（如氧化物法、自蔓延高溫合成法等）和化學(xué)方法（如化學(xué)共沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法等）。氧化物法是鍶鐵氧體生產(chǎn)最主要的方法。方法類似于傳統(tǒng)的陶磁法，是以氧化物為原料，經(jīng)過(guò)兩次燒結(jié)制備出鐵氧體的方法。制備氧化物法的原材料比較豐富，制備工藝比較簡(jiǎn)單，適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。

除了氧化物法之外，還有其他很多方法可以用來(lái)制備鍶鐵氧體。自蔓延高溫合成法：又稱作燃燒合成法，是利用反應(yīng)物之間的自加熱和自傳導(dǎo)作用來(lái)合成新材料的一種技術(shù)，當(dāng)反應(yīng)物一旦被引燃，會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，所釋放出來(lái)的熱量以燃燒波的形式蔓延至尚未反應(yīng)的區(qū)域，使其完全反應(yīng)。化學(xué)共沉淀法：化學(xué)共沉淀法是制備鐵氧體磁性材料常用的一種濕化學(xué)制備方法，選擇合適的沉淀劑加入到不同化學(xué)成分的混合物質(zhì)中，制備出前驅(qū)體沉淀物，再將沉淀物進(jìn)行過(guò)濾，洗滌，干燥，煅燒，從而制備出相應(yīng)的鐵氧體粉末。溶膠—凝膠法：該方法是將無(wú)機(jī)物或金屬醇鹽作前驅(qū)體，在液相的狀態(tài)下將這些原料均勻混合并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，會(huì)有穩(wěn)定的透明溶膠體在溶液中形成，溶膠經(jīng)過(guò)陳化過(guò)程，膠體間顆粒緩慢聚合，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠在低溫下干燥后，再在高溫下煅燒，最后得到成品。水熱合成法：水熱法是指以水為介質(zhì)，將共沉淀法制備的前驅(qū)體放入密閉的反應(yīng)容器中，前驅(qū)體經(jīng)過(guò)一個(gè)高溫高壓的反應(yīng)過(guò)程，充分溶解后而形成納米粒子的過(guò)程。

其中水熱合成法可以制備分散性好，顆粒尺寸均勻的六角形鐵氧體片，這是其他制備方法所不能相比的。對(duì)于六角形鍶鐵氧體片而言，具有典型的形狀各向異性。如果放在磁場(chǎng)中取向，只考慮其形狀各向異性，則顯然應(yīng)該是片層方向平行于磁場(chǎng)方向。而實(shí)際上，我們實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在磁場(chǎng)中六角形鍶鐵氧體會(huì)旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，六角形鍶鐵氧體片為單晶或類單晶結(jié)構(gòu)，其磁晶各向異性易軸為垂直盤片的C軸方向。我們知道，對(duì)于鍶鐵氧體而言，其磁晶各向異性場(chǎng)很大，因此其作用超越形狀各向異性，起主導(dǎo)作用。根據(jù)其各向異性，我們可以利用磁場(chǎng)來(lái)對(duì)其進(jìn)行調(diào)控，誘導(dǎo)其取向，進(jìn)而可以制備具有宏觀各向異性的磁體，這是其他方法所很難控制的。

在氧化物法中，也可以通過(guò)破碎顆粒，磁場(chǎng)取向的方式來(lái)制備各向異性粘接磁體。但由于無(wú)法保證每個(gè)破碎后的顆粒都是單晶，因此，取向后的顆粒中實(shí)際上大部分顆粒的晶體學(xué)易軸不處于外磁場(chǎng)方向。也就是說(shuō)，對(duì)于氧化物法所制備的各向異性磁體的實(shí)際取向度并不高。

綜合以上，本發(fā)明采用采用水熱合成法制備六角狀鍶鐵氧體，利用磁場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行取向，獲得高各向異性結(jié)構(gòu)磁體，進(jìn)而獲得高各向異性的磁性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高取向鍶鐵氧體的制備方法。

本發(fā)明的具體步驟為：

1）鍶鐵氧體六角片的水熱合成

以SrCl₂·6H₂O，F(xiàn)eCl₃·6H₂O和NaOH為原材料，控制Fe/Sr 比為3~20:1，水熱溫度為160~250℃，合成時(shí)間為0.5~36h，經(jīng)過(guò)濾、清洗、干燥，獲得六角片狀鍶鐵氧體顆粒；

2）復(fù)合體系制備

將100份環(huán)氧樹(shù)脂與20～500份鍶鐵氧體六角片，在20～100℃條件下攪拌分散0.5～10h，再加入1～15份固化劑二乙烯三胺，繼續(xù)攪拌30s；

3）磁場(chǎng)中磁性顆粒取向

將彌散復(fù)合體系注入模具中，然后在模具處施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.01～2.0 T，取向時(shí)間為1～60min，使鍶鐵氧體六角片旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；

4）固化

將取向成型后的樣品置于烘箱內(nèi)固化，烘箱溫度20～200℃，保溫1～48h。

固化后的樣品，經(jīng)SEM分析其結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，六角片狀鍶鐵氧體完全旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；經(jīng)VSM和吸波性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，取向后的樣品呈現(xiàn)出典型的磁各向異性。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、水熱合成六角片狀鍶鐵氧體顆粒，其分散性好，尺寸分布均勻，顆粒為單晶或類單晶，且顆粒易軸為垂直片層方向；

2、磁場(chǎng)中取向后，樣品內(nèi)的六角片狀鍶鐵氧體顆粒旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向，產(chǎn)生完全取向結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了典型各向異性磁性能。

附圖說(shuō)明

圖1是合成的鍶鐵氧體的XRD圖譜；

圖2是合成的鍶鐵氧體的SEM形貌；

圖3是合成的鍶鐵氧體的VSM曲線；

圖4磁場(chǎng)取向和未取向樣品中不同方向的XRD圖譜；

圖5 磁場(chǎng)取向和未取向樣品的SEM形貌，其中a為未取向樣品，b為未取向樣品；

圖6 磁場(chǎng)取向和未取向樣品的VSM曲線；

圖7 磁場(chǎng)取向和未取向樣品的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率和復(fù)數(shù)介電常數(shù)曲線，a為介電常數(shù)實(shí)部，b為介電常數(shù)虛部，c為磁導(dǎo)率實(shí)部，d為磁導(dǎo)率虛部；

圖8 磁場(chǎng)取向和未取向樣品的介電損耗和磁損耗，a為介電損耗，b為磁損耗。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，以便更好地理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。雖然本發(fā)明是結(jié)合該具體的實(shí)施例進(jìn)行描述，但并不意味著本發(fā)明局限于所描述的具體實(shí)施例。相反，對(duì)可以包括在本發(fā)明權(quán)利要求中所限定的保護(hù)范圍內(nèi)的實(shí)施方式進(jìn)行的替代、改進(jìn)和等同的實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于未特別標(biāo)注的工藝參數(shù)，可按常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。

本發(fā)明的具體步驟為：

1）鍶鐵氧體六角片的水熱合成

以SrCl₂·6H₂O，F(xiàn)eCl₃·6H₂O和NaOH為原材料，控制Fe/Sr 比為3~20:1，水熱溫度為160~250℃，合成時(shí)間為0.5~36h，經(jīng)過(guò)濾、清洗、干燥，獲得六角片狀鍶鐵氧體顆粒；

2）復(fù)合體系制備

將100份環(huán)氧樹(shù)脂與20～500份鍶鐵氧體六角片，在20～100℃條件下攪拌分散0.5～10h，再加入1～15份固化劑二乙烯三胺，繼續(xù)攪拌30s；

3）磁場(chǎng)中磁性顆粒取向

將彌散復(fù)合體系注入模具中，然后在模具處施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.01～2.0 T，取向時(shí)間為1～60min，使鍶鐵氧體六角片旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；

4）固化

將取向成型后的樣品置于烘箱內(nèi)固化，烘箱溫度20～200℃，保溫1～48h。

固化后的樣品，經(jīng)SEM分析其結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，六角片狀鍶鐵氧體完全旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；經(jīng)VSM和吸波性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，取向后的樣品呈現(xiàn)出典型的磁各向異性。

實(shí)施例1：

具體步驟為：

1）鍶鐵氧體六角片的水熱合成

以SrCl₂·6H₂O，F(xiàn)eCl₃·6H₂O和NaOH為原材料，控制Fe/Sr 比為3:1，水熱溫度為160℃，合成時(shí)間為36h，經(jīng)過(guò)濾、清洗、干燥，獲得六角片狀鍶鐵氧體顆粒；

2）復(fù)合體系制備

將100份環(huán)氧樹(shù)脂與20份鍶鐵氧體六角片，在20℃條件下攪拌分散0.5h，再加入1份固化劑二乙烯三胺，繼續(xù)攪拌30s；

3）磁場(chǎng)中磁性顆粒取向

將彌散復(fù)合體系注入模具中，然后在模具處施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.01 T，取向時(shí)間為60min，使鍶鐵氧體六角片旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；

4）固化

將取向成型后的樣品置于烘箱內(nèi)固化，烘箱溫度20℃，保溫48h。

對(duì)實(shí)施例1的樣品，經(jīng)SEM分析其結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，六角片狀鍶鐵氧體部分旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；經(jīng)VSM和吸波性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，取向后的樣品呈現(xiàn)出一定的磁各向異性。

實(shí)施例2：

具體步驟為：

1）鍶鐵氧體六角片的水熱合成

以SrCl₂·6H₂O，F(xiàn)eCl₃·6H₂O和NaOH為原材料，控制Fe/Sr 比為6:1，水熱溫度為180℃，合成時(shí)間為18h，經(jīng)過(guò)濾、清洗、干燥，獲得六角片狀鍶鐵氧體顆粒；

2）復(fù)合體系制備

將100份環(huán)氧樹(shù)脂與50份鍶鐵氧體六角片，在40℃條件下攪拌分散1h，再加入2份固化劑二乙烯三胺，繼續(xù)攪拌30s；

3）磁場(chǎng)中磁性顆粒取向

將彌散復(fù)合體系注入模具中，然后在模具處施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.1 T，取向時(shí)間為30min，使鍶鐵氧體六角片旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；

4）固化

將取向成型后的樣品置于烘箱內(nèi)固化，烘箱溫度50℃，保溫24h。

對(duì)實(shí)施例2的樣品，經(jīng)SEM分析其結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，六角片狀鍶鐵氧體完全旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；經(jīng)VSM和吸波性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，取向后的樣品呈現(xiàn)出典型的磁各向異性。

實(shí)施例3：

具體步驟為：

1）鍶鐵氧體六角片的水熱合成

以SrCl₂·6H₂O，F(xiàn)eCl₃·6H₂O和NaOH為原材料，控制Fe/Sr 比為8:1，水熱溫度為200℃，合成時(shí)間為8h，經(jīng)過(guò)濾、清洗、干燥，獲得六角片狀鍶鐵氧體顆粒；

2）復(fù)合體系制備

將100份環(huán)氧樹(shù)脂與100份鍶鐵氧體六角片，在60℃條件下攪拌分散2h，再加入5份固化劑二乙烯三胺，繼續(xù)攪拌30s；

3）磁場(chǎng)中磁性顆粒取向

將彌散復(fù)合體系注入模具中，然后在模具處施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.3 T，取向時(shí)間為10min，使鍶鐵氧體六角片旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；

4）固化

將取向成型后的樣品置于烘箱內(nèi)固化，烘箱溫度80℃，保溫10h。

對(duì)實(shí)施例3的樣品，經(jīng)SEM分析其結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，六角片狀鍶鐵氧體完全旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；經(jīng)VSM和吸波性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，取向后的樣品呈現(xiàn)出典型的磁各向異性。

實(shí)施例4：

具體步驟為：

1）鍶鐵氧體六角片的水熱合成

以SrCl₂·6H₂O，F(xiàn)eCl₃·6H₂O和NaOH為原材料，控制Fe/Sr 比為12:1，水熱溫度為220℃，合成時(shí)間為4h，經(jīng)過(guò)濾、清洗、干燥，獲得六角片狀鍶鐵氧體顆粒；

2）復(fù)合體系制備

將100份環(huán)氧樹(shù)脂與200份鍶鐵氧體六角片，在80℃條件下攪拌分散5h，再加入10份固化劑二乙烯三胺，繼續(xù)攪拌30s；

3）磁場(chǎng)中磁性顆粒取向

將彌散復(fù)合體系注入模具中，然后在模具處施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.8 T，取向時(shí)間為5min，使鍶鐵氧體六角片旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；

4）固化

將取向成型后的樣品置于烘箱內(nèi)固化，烘箱溫度120℃，保溫4h。

對(duì)實(shí)施例4的樣品，經(jīng)SEM分析其結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，六角片狀鍶鐵氧體完全旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；經(jīng)VSM和吸波性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，取向后的樣品呈現(xiàn)出典型的磁各向異性。

實(shí)施例5：

具體步驟為：

1）鍶鐵氧體六角片的水熱合成

以SrCl₂·6H₂O，F(xiàn)eCl₃·6H₂O和NaOH為原材料，控制Fe/Sr 比為20:1，水熱溫度為250℃，合成時(shí)間為0.5h，經(jīng)過(guò)濾、清洗、干燥，獲得六角片狀鍶鐵氧體顆粒；

2）復(fù)合體系制備

將100份環(huán)氧樹(shù)脂與500份鍶鐵氧體六角片，在100℃條件下攪拌分散10h，再加入15份固化劑二乙烯三胺，繼續(xù)攪拌30s；

3）磁場(chǎng)中磁性顆粒取向

將彌散復(fù)合體系注入模具中，然后在模具處施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為2.0 T，取向時(shí)間為1min，使鍶鐵氧體六角片旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；

4）固化

將取向成型后的樣品置于烘箱內(nèi)固化，烘箱溫度200℃，保溫1h。

對(duì)實(shí)施例5的樣品，經(jīng)SEM分析其結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，六角片狀鍶鐵氧體部分旋轉(zhuǎn)至片層垂直磁場(chǎng)方向；經(jīng)VSM和吸波性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，取向后的樣品呈現(xiàn)出一定的磁各向異性。