[发明专利]一种磁性空心球制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性空心球(管)制备的方法，属于磁性材料制备领域，特别是轻质磁性颗粒的制备。 

背景技术

随着材料科学技术日新月异的发展，磁性材料的种类日益增多，其功用也在不断的扩大，在诸如新型智能磁流变材料、医用靶向药物载体以及隐身材料等领域应用前景光明。但传统的磁性材料的具有密度较高，这限制了它们在一些领域的应用，如在磁流变液中，磁性颗粒的密度大，则导致其在载液中沉降稳定变差，从而影响磁流变液的使用性能，甚至于完全失效；同样，在军事隐身飞机的研究中，以目前所制备的磁性金属颗粒为添加剂的吸波涂层往往达不到令人满意的轻质、宽频吸波要求，难以适应现代化战争的要求。因此，开发轻质磁性颗粒已经成为磁性材料研究的一个新领域，特别是制备具有较低密度的磁性空心微球。 

目前制备空心球的典型方法是模板法，基本原理是以模板为核，通过组装、吸附、沉淀反应、化学镀等手段在模板核外包覆一层一定厚度的所需材料(或其前驱物)的壳层，形成表面包覆的核/壳结构，用加热或化学反应的方法去除核模板，就得到了空心球结构，球的大小由模板颗粒的尺寸决定。由于高分子颗粒具有高温受热分解和可被有机溶剂溶解的特点，因此常常用作核壳结构的模板，通过在高分子颗粒表面沉积、镀覆壳层材料来得到核壳复合结构。 

但是，以有机高分子颗粒作为核壳复合结构的模板制备磁性壳层的空心微球时，由于常用的磁性材料一般为铁、钴、镍等金属单质、合金或其氧化物等无机材料，使得在有机高分子材料表面直接沉积或镀覆磁性的金属或合金壳层变得困难，必须经过活化、敏化处理，增加了制备工艺的复杂性，同时采用高温分解的方法去除高分子模板的工艺，只能 得到金属氧化物磁性壳层，某种程度上降低了磁性空心颗粒的比饱和磁化强度。 

本发明采用金属铁核为模板，可以直接在铁核表面直接沉积或镀覆磁性金属或合金壳层，而无需复杂的活化、敏化处理工艺，同时可以通过改变铁核形状(球形或线状、链状)，可制备磁性空心球或磁性管。 

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足而提供一种制备磁性空心球或磁性管的方法。 

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。 

本发明的一种磁性空心球制备方法采用以球形或近球形铁核或采用链状或线状的铁核为模板，利用超声波超声振动或利用机械搅拌在其表面沉积或镀覆一层磁性金属或合金壳层，得到“核-壳”复合结构；然后将其置于酸性溶液中，采用电化学反应原理，溶蚀“核-壳”结构的可溶性铁核模板来制备磁性金属或合金壳层的空心球或磁性管； 

所述空心球的内径尺寸范围在30纳米到9微米之间；磁性管管内直径尺寸范围在30纳米到9微米之间。 

所制备的磁性壳层为金属钴、金属镍或以钴、镍为主体成分的其它磁性合金材料。

本发明的制备原理是采用可溶性金属铁颗粒为模板，在铁核表面沉积或镀覆一层金属钴、镍或者以镍、钴为主要成分的合金，制备成“核-壳”复合结构，再利用原电池反应原理(当同时存在两种具有不同电极电势的金属时，发生电化学腐蚀时，电极电势较低的金属首先被腐蚀，而电极电势较低金属被保护。)，采用盐酸溶液或硫酸溶液作为溶核剂，由于包覆在铁颗粒外层的钴(镍)的电极电势大于其内部的铁，在酸液当中，就形成了原电池，内部的铁作为电池的正极被消耗掉，而作为阴极的钴(镍)则被保留，通过控制酸蚀时间，最终得到纯钴壳层、纯镍壳层或者以钴、镍为主体成分的其它磁性合金壳层的磁性空心微球。 

采用本专利公开的工艺过程，制备钴、镍及其合金的磁性空心球时，可采用化学方法(还原法)自制铁核后，直接在其表面进行沉积或镀覆钴(镍、钴镍合金)层，不需要对其表面进行活化、敏化处理，而采用外购的铁核时，仅需对铁核表面进行粗化处理，即可进行沉积或镀覆工艺，因此，具有工艺过程简单的特点，避免了以高分子材料或无机非金属材料为模板时需要进行复杂的活化、敏化处理才能沉积或镀覆金属壳层的问题。同时，通过控制铁核的大小，可以制备出内径尺寸小至30纳米、大至9微米的钴、镍及其合金的磁性空心球，即具有空心球粒径可控且所制备的空心球粒径尺度范围宽的特点。采用链状或线状的铁核为模板，还可制备出管内直径尺寸范围在30纳米到9微米之间的金属或合金壳层的磁性管。 

有益效果 

(1)采用本专利公开的工艺制备钴、镍及其合金的磁性空心球时，具有工艺过程简单的特点。