[发明专利]一种金属-非金属纳米磁性粉体及制造方法

说明书

本发明是一种金属——非金属纳米磁性粉体A-Fe·Fe₃O₄，属于特种功能材料领域，适用于纳米级A-Fe·Fe₃O₄粉体的制造。

目前获得纳米级粉体的方法已屡见不鲜，但是真正要获得磁性强又能价格较低、抗氧化、可大面积应用、可操作性强的为数不多。鉴于此构思，本发明研究出一种以A-Fe为核心其外表面形成Fe₃O₄保护层的非金属-金属相结合的纳米磁性复合粉体及制造方法与应用。

本发明纳米A-Fe·Fe₃O₄磁性粉体，由A-Fe为结晶核，其核表面形成Fe₃O₄保护层，它的化学组成结构如微衍射图1所示，并控制其Fe₃O₄粉体保护层的厚度为2-10nm，其粉体颗粒可控范围为20-100nm。

本发明纳米A-Fe·Fe₃O₄粉体的制造方法是通过气相热分解的方法来获得。其气相热分解条件是在一定的惰性气体气氛中热分解温度(300-400℃)下先将Fe(CO)₅热分解形成A-Fe，形成的A-Fe核由于在热惰性气体(如N₂)的冲刷下，A-Fe晶核会逐渐长大，控制热N2的纯度、流速、流量以及Fe(CO)₅量可以获得不同粒度的、不同膜厚的A-Fe·Fe₃O₄磁粉体。这儿特别需要强调的惰性气体N2的纯度即氮气中氧含量的大小对纳米A-Fe·Fe₃O₄磁性粉体性能的影响极大，如果氮气中氧含量≥2％的话，则A-Fe生成核过程中由于较多氧原子的侵蚀，使A-Fe表面就形成了氧化膜，其氧化膜的结构为空心的Γ-Fe₂O₃，见图2，而该膜与Fe₃O₄膜在磁性能、电性能方面有着本质的区别，其磁特性、电特性大大下降，因而在制备过程中必须严格控制氧含量不能≥2％，经试验最佳控制量为0.3-1.5％的氧含量。

在以往的公开资料报导中，纳米铁粉、纳米镍粉在使用中抗氧化问题的解决始终是一大难点，影响使用性能。而一种纳米Γ-(Fe，Ni)合金粉虽然抗氧化问题得以解决，但价格昂贵，不易推广应用。

本发明由于A-Fe·Fe₃O₄粉体颗粒表面形成了2-10nmFe₃O₄膜，Fe₃O₄膜是一种导电导磁性能很好的非金属材料，其体积电阻很低，是一种永久能保存的价格又较低的理想的强磁性粉体，在电磁领域一定会得到广泛的应用。

图1为本发明A-Fe和Fe₃O₄膜及其<001>和<111>微衍射图。

图2为本发明在氧含量≥2％时所形成的空心Γ-Fe₂O₃图像。

图3为本发明应用了A-Fe·Fe₃O₄磁粉体与未应用时反射强度的对照曲线。

图4为本发明在红外激光领域的应用曲线谱。

实施例：

实施例一

在磁流体(Ferrofluids)是近年发展起来的一种液态磁性材料，它是指磁性纳米粒子经表面活性剂包覆、高度分散在液态中形成的稳定的胶体溶液，磁流体既具有固体的磁性，又具有液体的流动性，在航空航天、电子、化工、机械、能源、冶金、环保、医疗等领域具有广泛应用的前景。

众所周知，Fe₃O₄纳米粒子与载液(水、甲苯、合成脂卤化烃等)是组成磁流体最简单的一种，既经济又实为具有广泛应用前景的磁流体。但由于纳米Fe₃O₄是一种非金属氧化物也是一种良导体，在磁行为方面要比金属磁性纳米粒子差得多，在高精尖方面应用就比较欠缺。本发明A-Fe·Fe₃O₄是一种强磁性的磁流体，更具有挑战性的应用。