Результат интеллектуальной деятельности: Способ измельчения смеси карбоната стронция и оксида железа в производстве гексаферритов стронция

Изобретение относится к технологии магнитотвердых ферритов и может быть использовано при изготовлении гексаферритов стронция.

Известен способ получения гексаферритов, включающий смешивание исходной смеси карбоната бария или стронция с оксидом железа сухим измельчением в вибромельнице, синтез гексаферрита из полученной смеси прокалкой, измельчение синтезированной шихты, прессование заготовок из измельченной шихты и спекание (авт. свид. CCCP N 1406645 и 1549387).

Сухое измельчение смеси исходных ферритообразующих компонентов не обеспечивает требуемой активности смеси при последующем синтезе гексаферрита, что требует повышения температуры синтеза шихты.

Наиболее близким к предложенному является способ мокрого измельчения шихты, позволяющий повысить активность шихты к синтезу (Летюк Л.М., Журавлев Г.И. Химия и технология ферритов, Л.: Химия. 1983. - 256 с.). Однако достигаемая активность не достаточна для заметного снижения температуры спекания.

Технический результат - повышение коэрцитивной силы по намагниченности гексаферрита стронция больше 235 кА/м и повышение активности при измельчении смеси исходных ферритообразующих компонентов в производстве гексаферрита стронция.

Технический результат достигается тем, что проводят мокрое измельчение в среде, содержащей полиакриловую кислоту, касторовое масло, изопропиловый спирт и олеиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сущность изобретения состоит в следующем. Карбонат стронция участвует в реакции образования гексаферрита. Измельчение карбоната стронция в кислой среде, формируемой добавками полиакриловой и олеиновой кислот, позволяет повысить активность шихты при синтезе гексаферрита. Молекулы изопропилового спирта, разлагая частицы карбоната стронция на гидроксиды стронция с выделением углекислого газа, вызывают насыщение водной среды гидроксидами стронция. Полиакриловая кислота совместно с олеиновой кислотой, связываясь с катионами стронция, образуют нерастворимые комплексы, которые оседают на поверхности частиц в виде активных гелеобразных прослоек. Касторовое масло препятствует агрегации частиц при измельчении и обеспечивает снижение межчастичного трения, что в целом повышает скорость измельчения. В результате заметно повышается активность исходных ферритобразующих компонентов к синтезу, позволяющая снизить температуру синтеза гексаферрита стронция. Снижение температуры синтеза позволяет получить более активные к спеканию тонкодисперсные порошки гексаферрита, позволяющее снизить температуру спекания сырых прессованных заготовок гексаферрита.

Пределы содержания полиакриловой кислоты - 0,2-0,6 мас.%, касторового масла - 0,5-2,0 мас.%, изопропилового спирта - 2,0-5,0 мас.%, олеиновой кислоты - 0,1-0,5 мас.%, воды - 28-45 мас.% выбраны из следующих соображений. Для обеспечения снижения температуры спекания T_{спекания}, °C, значения не должны превышать для полиакриловой кислоты - 0,6 мас.%, касторового масла - 2,0 мас.%, изопропилового спирта - 5,0 мас.%, олеиновой кислоты - 0,5 мас.%, воды – 45 мас.%. При содержании полиакриловой кислоты меньше - 0,2 мас.%, касторового масла меньше - 0,5 мас.%, изопропилового спирта меньше - 2,0 мас.%, олеиновой кислоты меньше - 0,1 мас.%, воды меньше - 28 мас.%, гексаферрит стронция обладает недостаточной величиной коэрцитивной силы по намагниченности.

Данные о влиянии измельчения по предлагаемому способу и прототипу приведены в таблице. Результаты получены усреднением десяти замеров. Как видно из данных, использование предлагаемого способа измельчения позволяет заметно снизить температуру обжига шихты, обеспечивающую удельную намагниченность не менее 5,0 мкТл⋅м³/кг, и последующего спекания прессованных заготовок, повысить коэрцитивную силу по намагниченности и остаточную индукцию стронциевых ферритов.

Пример 1. Проводили мокрое измельчение в вибромельнице М-10 смеси карбоната стронция SrCO₃ ТУ 95-2326-91 марки «ч» и оксида железа Fe₂O₃ ТУ 14-106-340-89 марки «ч», полиакриловой кислоты (0,2 мас.%) (ТУ 6-01-1260-81), касторового масла (0,5 мас.%) (ГОСТ 6757-96), изопропилового спирта (2,0 мас.%) (ТУ 6-09-402-87), олеиновой кислоты (0,1 мас.%) (ГОСТ 7580-91), воды (28 мас.%). Для сравнения проводили мокрое измельчение смеси карбоната стронция и оксида железа согласно прототипу без добавок. После сушки приготовленные смеси прокаливали в печи ТК-4000 при температуре 800-1000°C. Время нахождения шихты в зоне с максимальной температурой в печи составило 3 часа. Синтезированную шихту во всех опытных партиях измельчали мокрым способом в аттриторе «Арарат» в течение 2 часов с добавлением воды в количестве 40 мас.%. Из суспензии после мокрого измельчения прессовали заготовки в виде пластин 20×40×5 мм в магнитном поле с напряженностью 700 кА/м на прессе 06ФФГ. После сушки заготовки спекали в туннельной печи «Ель» в интервале температур от 1100 до 1200°C. Температура синтеза T_{синтеза}=870°C, температура спекания T_{спекания}=1120°C, коэрцитивная сила по намагниченности Hci=295 кА/м, остаточная индукция Br=0,40 Тл.

Пример 2. Проводили мокрое измельчение в вибромельнице М-10 смеси карбоната стронция SrCO₃ ТУ 95-2326-91 марки «ч» и оксида железа Fe₂O₃ ТУ 14-106-340-89 марки «ч», полиакриловой кислоты (0,4 мас.%) (ТУ 6-01-1260-81), касторового масла (1,0 мас.%) (ГОСТ 6757-96), изопропилового спирта (3,5 мас.%) (ТУ 6-09-402-87), олеиновой кислоты (0,3 мас.%) (ГОСТ 7580-91), воды (36 мас.%). Для сравнения проводили мокрое измельчение смеси карбоната стронция и оксида железа согласно прототипу без добавок. После сушки приготовленные смеси прокаливали в печи ТК-4000 при температуре 800-1000°C. Время нахождения шихты в зоне с максимальной температурой в печи составило 3 часа. Синтезированную шихту во всех опытных партиях измельчали мокрым способом в аттриторе «Арарат» в течение 2 часов с добавлением воды в количестве 40 мас.%. Из суспензии после мокрого измельчения прессовали заготовки в виде пластин 20×40×5 мм в магнитном поле с напряженностью 700 кА/м на прессе 06ФФГ. После сушки заготовки спекали в туннельной печи «Ель» в интервале температур от 1100 до 1200°C. Температура синтеза Т_{синтеза}=865°C, температура спекания T_{спекания}=1110°C, коэрцитивная сила по намагниченности Hci=299 кА/м, остаточная индукция Br=0,41 Тл.

Пример 3. Проводили мокрое измельчение в вибромельнице М-10 смеси карбоната стронция SrCO₃ ТУ 95-2326-91 марки «ч» и оксида железа Fe₂O₃ ТУ 14-106-340-89 марки «ч», полиакриловой кислоты (0,6 мас.%) (ТУ 6-01-1260-81), касторового масла (2,0 мас.%) (ГОСТ 6757-96), изопропилового спирта (5,0 мас.%) (ТУ 6-09-402-87), олеиновой кислоты (0,5 мас.%) (ГОСТ 7580-91), воды (45 мас.%). Для сравнения проводили мокрое измельчение смеси карбоната стронция и оксида железа согласно прототипу без добавок. После сушки приготовленные смеси прокаливали в печи ТК-4000 при температуре 800-1000°C. Время нахождения шихты в зоне с максимальной температурой в печи составило 3 часа. Синтезированную шихту во всех опытных партиях измельчали мокрым способом в аттриторе «Арарат» в течение 2 часов с добавлением воды в количестве 40 мас.%. Из суспензии после мокрого измельчения прессовали заготовки в виде пластин 20×40×5 мм в магнитном поле с напряженностью 700 кА/м на прессе 06ФФГ. После сушки заготовки спекали в туннельной печи «Ель» в интервале температур от 1100 до 1200°C. Температура синтеза T_{синтеза}=870°C, температура спекания T_{спекания}=1120°C, коэрцитивная сила по намагниченности Hci=297 кА/м, остаточная индукция Br=0,40 Тл.