[发明专利]四氧化三铁超微粒子的制备方法

说明书

本发明涉及一种四氧化三铁超微粒子的制备方法，属于一种磁性材料的制法。

目前，现有技术中制造Fe₃O₄超微粒子的方法有热分解法，共沉淀法等。热分解法使用的原材料是易燃、易爆、剧毒、易污染环境的高分子化合物，而共沉淀法的缺点在于制出的Fe₃O₄微粒子的粒度不均匀，不符合某些工业领域的需要。

美国专利US3，990，981公开了一种利用共沉淀法制备水基磁流体的方法，它的目的是使所含的Fe₃O₄胶态粒子的粒度分布为50～300A，每克干粉的饱和磁矩达到65～80emu。它所采取的措施是在反应过程中加5～10%（相对于Fe₃O₄干粉重量）的非电离润湿剂和2～15%（相对于Fe₃O₄干粉重量）的阳离子表面活性剂。它们将包围住反应中生成的Fe₃O₄微粒，使这些磁性微粒的Z-电位达到+30-+100mv，与水的界面张力达到24～36达因/平方厘米，从而有效地防止磁性微粒长大或聚成团。

这种方法的不足之处是所需的非电离润湿剂、阳离子表面活性剂价格昂贵，特别是它的制成品只能用作磁流体，不能用于透明颜料、隐身材料等领域，因为在制成品中含有非电离润湿剂，阳离子表面活性剂等非有效成分。

日本专利JP昭-57-175734公开了一种“Fe₃O₄磁性超微粒子的制造方法”，是将碱性沉淀剂加入到Fe⁺⁺∶Fe⁺⁺⁺＝1∶1～1.5原子比的酸性溶液中，然后在50℃～70℃的条件下氧化。这种制造方法需在加温条件下实现，因而设备比较复杂，并且所制得的Fe₃O₄磁性超微粒子的直径较大。

西德专利DT2642383公开的一种“生产细磁粉的方法”，采用共沉淀法，使Fe⁺⁺、Fe⁺⁺⁺与氨水混合，Fe⁺⁺与Fe⁺⁺⁺之比为3∶1至1∶2，在50℃以上进行反应，生成四氧化三铁的细磁粉沉淀。这种制法的不足之处是，反应时必须加温到50℃以上，并且为了防止磁性粒子长大或聚成团，常常要加入表面活性剂，以致限制了制成品的使用范围，例如作透明颜料、隐身材料等。

本发明的目的是提供一种较为简单的制造四氧化三铁超微粒子的制造方法，反应时不需加温，不加表面活性剂，并且能保证制成的Fe₃O₄超微粒子粒度为50～200A。

本发明的目的是以如下方式达到的：一种四氧化三铁超微粒子的制备方法，采用共沉淀法，使Fe⁺⁺、Fe⁺⁺⁺溶液与氨水混合，Fe⁺⁺与Fe⁺⁺⁺之比控制在1∶1.7～2.0的范围内，反应生成四氧化三铁超微粒子沉淀。反应温度为10～20℃，充分搅拌，并且在反应过程中通入保护性微型氢气泡。这些保护性微型氢气泡将刚生成的四氧化三铁超微粒子包围，可以阻止这些超微粒子长大或聚成团。

本发明的目的还可以如下方式达到：向反应溶液中加入充满氢气的含镍50%，含锆50%的非晶合金储氢材料，即可释放出大量保护性微型氢气泡。这种非晶合金储氢材料，可在高压下存储大量氢气，然后在常压下释放出来。

本发明所提出的方法，可进一步说明如下：

首先，将FeCl₂和FeCl₃制成相同克分子浓度的溶液，按下述比例混合：Fe⁺⁺∶Fe⁺⁺⁺＝1∶1.7～2.0，然后加入氨水，充分搅拌，同时加入Ni₅₀Zr₅₀非晶储氢材料，予先使该材料充满氢气，将这种材料放入溶液中，就会有大量微型氢气泡释放出来，这些微型氢气泡将刚生成的Fe₃O₄超细微粒包围，即可以阻止这些微粒长大，又可防止它们聚集成团。当溶液PH值为7时，将非晶储氢材料取出，继续加氨水，使溶液PH值达到8～9.5，这就得到了含Fe₃O₄超细微粒的悬浮液，Fe₃O₄的粒度为50～200A。上述反应方程式如下：