[发明专利]添加V2O5的NiCuZn铁氧体的制备方法

权利要求书

1.一种添加V₂O₅的NiCuZn铁氧体的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：水合硫酸镍、水合硫酸铜、水合硫酸锌、水合硫酸亚铁、水合草酸铵、氧化钒、聚乙烯醇、乙醇、去离子水、水浴水、氩气，其组合用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

水合硫酸镍：NiSO₄·6H₂O      5.278g±0.001g

水合硫酸铜：CuSO₄·5H₂O      5.011g±0.001g

水合硫酸锌：ZnSO₄·7H₂O      17.303g±0.001g

水合硫酸亚铁：FeSO₄·7H₂O    55.833g±0.001g

水合草酸铵：(NH₄)₂C₂O₄·H₂O  51.369g±0.001g

氧化钒：V₂O₅  0.072g±0.001g

聚乙烯醇：[C₂H₄O]n  2.096g±0.001g

乙醇：CH₃CH₂OH  1000ml±2ml

去离子水：H₂O  20000ml±100ml

水浴水：H₂O  1000ml±100ml

氩气：Ar  20000cm³±100cm³

制备方法如下：

(1)精选化学物质材料

对制备所需的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：

水合硫酸镍：固态固体99.6％

水合硫酸铜：固态固体99.6％

水合硫酸锌：固态固体99.6％

水合硫酸亚铁：固态固体99.6％

水合草酸铵：固态固体99.6％

氧化钒：固态固体99.6％

聚乙烯醇：固态固体99.6％

乙醇：液态液体99.6％

去离子水：液态液体99.9％

水浴水：液态液体85％

氩气：气态气体99.6％

(2)合成NiCuZn铁氧体草酸盐前驱体

①按照NiSO₄·6H₂O∶CuSO₄·5H₂O∶ZnSO₄·7H₂O∶FeSO₄·7H₂O＝1∶1∶3∶10的摩尔比称取：

NiSO₄·6H₂O：2.639g±0.001g

CuSO₄·5H₂O：2.501g±0.001g

ZnSO₄·7H₂O：8.652g±0.001g

FeSO₄·7H₂O：27.917g±0.001g

②制备在四口烧瓶中进行，在水浴、加热、搅拌、氩气保护、水循环冷凝状态下完成；

③清洗四口烧瓶

将去离子水200ml加入四口烧瓶中，搅拌清洗4min，然后倒掉，清洗重复进行5次，使瓶内洁净；

④在四口烧瓶上由左至右依次插入真空管、氩气管、加液漏斗、水循环冷凝管，并密闭；

⑤将四口烧瓶置于水浴缸上，将水浴缸置于电热搅拌器上；

⑥在水浴缸内加入水浴水，使水浴水淹没四口烧瓶体积的4/5；

⑦开启抽气泵，抽出四口烧瓶内空气，时间4min，抽气后关闭；

⑧开启氩气阀、氩气瓶，向四口烧瓶输入氩气，氩气输入速度20cm³/min；

⑨开启水循环冷凝管和出气口；

⑩将水合硫酸镍2.639g±0.001g、水合硫酸铜2.501g±0.001g、水合硫酸锌8.652g±0.001g、水合硫酸亚铁27.917g±0.001g由加液漏斗加入四口烧瓶内；

将去离子水200ml±2ml加入四口烧瓶中；

开启电热搅拌器，使水浴缸、四口烧瓶温度由20℃逐渐升到50℃±2℃，在此温度恒温、保温、搅拌，时间15min±1min；

配制草酸铵水溶液

称取沉淀剂水合草酸铵25.685g±0.001g于烧杯中，加入去离子水240ml±2ml、搅拌15min，配成浓度为0.75mol/L的草酸铵水溶液；

滴加草酸铵水溶液

将草酸铵水溶液加入四口烧瓶上的加液漏斗中，开启控制阀，进行滴加，滴加速度40ml/min；

在四口烧瓶内，在水合硫酸镍+水合硫酸铜+水合硫酸锌+水合硫酸亚铁+去离子水+草酸铵水溶液化合过程中，在加热、搅拌、氩气保护、水循环冷凝状态下，将进行化学反应，时间120min±5min，反应式如下：

式中：Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.6Fe₂(C₂O₄)₃·6H：水合镍铜锌铁草酸盐

(NH₄)₂SO：硫酸铵

合成反应结束后，关闭电热搅拌器、停止加热搅拌、关闭水循环冷凝管，使四口烧瓶内混合溶液在氩气保护下随瓶自然冷却至25℃±2℃；

(3)抽滤

将四口烧瓶内混合溶液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中，用三层中速定性滤纸进行抽滤，滤纸上留存产物滤饼，废液抽到滤瓶中；

(4)乙醇洗涤

将产物滤饼置于烧杯中，加入乙醇100ml，搅拌洗涤10min，搅拌洗涤重复进行5次；

(5)抽滤

将乙醇洗涤后的混合液置于抽滤瓶的布氏漏斗中，用三层中速定性滤纸进行抽滤，滤纸上留存产物滤饼，废液抽到滤瓶中；

(6)真空干燥

将乙醇洗涤、抽滤后的产物滤饼置于石英舟中，然后置于真空干燥箱中进行干燥，真空度267Pa，干燥温度60℃±2℃，干燥时间1440min；

干燥后得：尖晶石结构的镍铜锌前驱体产物粉末

(7)前驱体粉末煅烧：煅烧炉中进行，先在200℃下煅烧600min，然后继续升温至800℃，煅烧120min；

(8)镍铜锌铁氧体低温烧结

①添加助烧剂氧化钒、粘接剂聚乙烯醇、去离子水将氧化钒0.036g±0.001g、聚乙烯醇1.048g±0.001g、去离子水20ml置于烧杯中，使其混合，并搅拌，时间3min，成：粘稠状混合液；

②球磨机球磨粘稠状混合液

将粘稠状混合液置于球磨机的球磨罐内，用Φ3mm陶瓷球进行球磨，球磨转速200r/min，球磨时间120min，球磨后成糊状混合液；

③压制成坯

将球磨后的糊状混合液倒入预制的开合式圆环形模具中，并用压力机进行加热压制，加热温度120℃、压力300MPa、加压速率0.8KN/s、保压时间4min；

④脱模取坯、冷却

打开开合式模具，取出圆环形饼状坯样，置于洁净环境中自然冷却至25℃±2℃，成：铁氧体坯体；

⑤加热、时效处理铁氧体坯体

将铁氧体坯体置于干燥箱中进行加热、时效处理，加热温度350℃±2℃，加热时间120min±5min，并恒温保温；

⑥低温煅烧

煅烧是在竖式低温煅烧炉中进行的，将铁氧体坯体置于炉内的工作台上，关闭煅烧炉；

抽取炉内空气，使炉内压强值为133Pa；

向炉内输入氩气，氩气输入速度20cm³/min；

开启煅烧炉加热器，使炉内温度阶梯式升温，由20℃开始升温，升温速度15℃/min，当温度升至810℃时，恒温保温240min；然后继续升温至830℃，在此温度恒温保温240min；继续升温至850℃，在此温度恒温保温240min；继续升温至870℃，在此温度恒温保温240min；

关闭煅烧炉加热器，关闭氩气瓶，使其随炉自然冷却至25℃±2℃；

开启煅烧炉，取出圆环状饼形铁氧体，即最终产物：红褐色铁氧体产物；

(9)检测、化验、分析、表征

对制备的圆环状饼形铁氧体产物，进行形貌、色泽、成分、金相组织结构、化学物理性能的检测、化验、分析、表征；

用扫描电镜进行表面形貌分析；

用X射线衍射仪进行镍铜锌铁氧体物相分析；

用振动样品磁强计进行镍铜锌铁氧体磁性能分析；

结论：产物形貌：红褐色圆环状饼形铁氧体，磁化强度63.433emu/g；

(10)储存

对制备的镍铜锌铁氧体圆环状饼形铁氧体产物用软质材料包装，置于阴凉、洁净环境，要防水、防潮、防磁、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±2℃、相对湿度≤10％。

2.根据权利要求1所述的一种添加V2O5的NiCuZn铁氧体的制备方法，其特征在于：所述的合成NiCuZn铁氧体草酸盐前驱体是在四口烧瓶中进行的，是在电热、水浴、搅拌、水循环冷凝、氩气保护下完成，在电热搅拌器1上设有显示屏2、指示灯3、控制开关4，电热搅拌器1上部为水浴缸5，水浴缸5内为水浴水20，在水浴缸5内置放四口烧瓶6，水浴水20浸泡四口烧瓶内体积的4/5；四口烧瓶6上部由左至右依次设置抽气管17、氩气管18、加液漏斗12、加液阀13、水循环冷凝管7、出气阀11、出气口8、进水口9、出水口10，抽气管17联接抽气阀14、抽气泵16，氩气管18联接氩气阀15、氩气瓶19；四口烧瓶6内为铁氧体前驱体混合溶液21、氩气22，水循环冷凝管7上的进水口9、出水口10与外接水源联接。