专利名称：巨磁、矩磁、硬磁、中空等系列磁泡及制法的制作方法
技术领域：
本发明是在各向异性纳米级非磁性、电绝缘核外，包一到若干层磁性薄膜的纳米磁泡，属纳米磁性材料范畴，巨磁泡用于高剩磁特強磁性领域。矩磁泡专用于数字记录，硬磁泡用于磁性记录及其他场合，空心磁泡密度低，是磁流变体、电流变体和磁流体生产的最隹原料。
背景技术：
此前有巨磁材料和矩磁材料，能做到最小粒径> 200nm,希望而未能做到纳米级的，当磁性材料粒径>该材料单畴尺寸时，其剩磁(Br)和矫顽力(He)与粒径平方成反比， 加之当粒径为40 50nm时，有人们不希望的“复印”效应。再则，磁泡的性能优于磁学实心的同形状、同材质磁性材料，.·.尽量将磁泡粒径做小是众望，却未能做到。
发明内容
鉴于上述之不足，本发明的目的是生产粒径彡30nm针形或厚度9nm片状，各向异性的巨磁、矩磁、硬磁、实心或中空等系列磁泡，其磁膜一层或多层，每层磁膜成份为一种化学成份或和几种化学成份的混合物的系列磁泡。为达此目的，本发明提出如下的技术鮮决方案选择合适的材料作核，它必须滿足下列要求电学绝缘，非磁性，不与成膜物质或其原料反应，晶体形状为针形、柱形或片状的各向异性材料，升华或固化温度低于第一层磁膜的生成温度，对实心磁泡，沸点或分鮮温度高于各层磁膜的生成温度和后處理温度；若作空心磁泡，则分鮮或汽化温度应高于第一层磁膜的生成温度且低于第二或第三层磁膜的生成温度。选定合适的釜内温度和反应釜截面积，以利形成尽可能小的针形或片状核；调节成核材料与成膜材料两管口在反应釜轴向的距离、温度设置，以及成膜材料进料量，以尽可能使核径或片状核的厚度降至最低氺35nm,以消除了 “复印”效应。对针形或柱状核，按下列公式计赫并设定成膜原料与核用原料的进料比W2 == 4 P ^1S (3D2+6DS+4S2+3hD+3hS) / [ P ^2 (3h+2D) ]............1式中=W1为单位时间通入供作核的原料重量;W2为相同时间通入的成膜材料重量 (不含副产气体的重量)；P i、P 2分别为核和膜的真密度；h为针形或柱状核的长度；D为针形或柱状核的粒径；S为磁性膜的厚度。对于片状核，则用下列经验公式计赫其投料比W2 == (W1S2 P 2 [2S1+K (a+b) ] / [ P ^1K. (a+b) ].....................2式中-H分别为核和磁膜的重量；P ρ P 2分别为核和磁膜的密度；S1A2分别为核和磁膜的厚度；a、b分别为核的最大、最小两边长；K为常数，其值为1. 5 2。各进料管道中，在任意某液态物料进料管上安装流量计，它所发出标准信号，控制其他各液体物料进料管道的调节阀开启程度和固体物料管道之螺旋给料机用调频电机的转速，从而达到自动或智能调节的目的，磁性膜的层数及成份，由T2、T3区间的温度和通入
3成膜原料品种以及a、d、dn各管在反应釜上开孔在釜轴向距离共同决定每一层膜是一种或多种材质。
图1为纳米磁泡生成设备，图1中，1为流量计L ;2为炉子，其能源为电或副产燃气均可；3为置炉子2内的反应釜；4为置管道b内的给料机螺旋；5为恒压高位槽；6为盛核用原料的锥形料斗；7是为螺旋给料机提供动力的无级调速电机，其转速由转速表测量并由变频器控制，变频器的输出频率由流量计发讯控制(变频器和转速表独立，故图中未画出)；8为调节阀，调节阀与流量计可相互交換所在管道，除b管和安流量计的管道外，每根开启的管道必安装一只；9为收集器(梳状过滤器、磁除尘器、静电除尘器之任何一种均可)；10是真空泵；11为收集器下放料阀门，纳米磁泡或其半成品间断从此放出；12为供原料预热的设备；1\、T2, T3为反应釜不同区间的温度传感器；管道a、b、c、df、dn为不同物料的进料管，df dn管代表除a、b、c外的若干根进料管道，除b管外，其他各管道在反应釜 3上开孔的方向无关，但在反应釜轴向距离有关。各管道在反应釜3上开孔的轴向距离和 T2、T3的设定，共同决定磁膜的特性-距离远，温度较低，则磁膜为多层，每层化学成份单一， 反之，磁膜为渗杂即含一种以上材质的混合物。按不同产品的需要，可将不用的管道关闭。图2为后處理设备。图2中1为待處理磁泡料斗；2为进料(S)阀；3为后處理釜；4为给釜3提供热源的夹套；P、T分别为压力、温度传惑器；S、N为外磁场磁极，只供作硬磁泡用；每批经處理后的成品，由阀门fe放出至容器6内暂存，并在夹套4b作用下降至常温，再经阀门恥取出；a为气态物料进料管；b为抽真空、洗气或排出副产废气的出气管。
具体实施例方式現结合实施例对本发明作进一步地说明。实施例1 生产普通硬磁泡恒压高位槽5内装!^e(CO) 5，锥形料斗6内装萘，管道d 内通H2O (g)，管道C关闭。T1设定值为190 210°C;T2、T3设定为200 400°C。管道a、^ 之任意一根安装流量计，另一管道安装调节阀，流量计发出标准信号控制三个仪器其-控制变频电机7的输入频率，从而使萘按设定添加。其二控制两只或多只调节阀8，从而达到同步自动或智能调节的目的，萘与狗00)5的流量按[1]式计赫设定，水的流量按[4]式计示示设定。萘进入反应釜后，迅速升华成针状籽晶，籽晶尚来不及长大时，马上被狗(CO) 5分鮮生成的狗包覆，改变两物料进料管口在反应釜3轴向的距离和T1的温度设定，即可改变萘核粒径的大小，变更狗(CO) 5与萘的进料比，则可变更磁膜的厚度，生的磁泡在副产CO气体带动下，与d管通入的水蒸汽相迂后，Fe立即反应生成!^e3O4膜，反应如下Fe (CO) 5 = = = = Fe+5C0......................................................33Fe+4H20 (g) = = = Fe304+4H2.......................................4为消除“复印”效应，调节a、b两进料管口在反应釜3轴向的距离，使粒径< 35nm。生成包!^e3O4膜的奈微粒被反应副产物CO和H2由真空泵10带入收集器9并被收集器9收集，CO和H2由真空泵10排出。定期从阀门11放出包!^e3O4的纳米磁泡，先拌入硅油或其他隔离剂，经图2的料斗1加入后虞理釜3中，在5000e外磁场下，于100 250°C恒温，并从图2之a管通入H20(g)+N2+02的按比例混合气，氧化1 10h，使磁膜氧化为r-F%03，为了提高该磁泡的性能，应反复Fii3O4 — r-Fe203，一 Fe3O4 — r_Fe203氧化、还原、氧化2 7次，即为外包I-Fe2O3膜，内为针状萘核的硬磁泡。实施例2生产空心矩磁泡在图1的锥形料斗6中加成核剂靛蓝，恒压高位槽5内装!^e(CO)5，管道C通NH3，管道Cl1通Co2(CO)8的饱合有机溶液或Ni (CO)45T1设定值350士50°C，由管道a之流量计1发出标准信号控制电动机7的转速和管道(^屯之调节阀8，其中[Fe(C0)5+Ni(C0)4]与靛蓝流量之比决定磁膜厚度，它们在反应釜上开孔的轴向距离和T1温度决定核径的大小，Fe(CO)5 与NH3的比值决定磁膜成份，T2设定为500士200°C ；T3设定值为550士200°C，在T2区域，靛蓝> 3900C分鮮溢出，使!^e4N膜形成孔洞或裂口，而Ni (CO) 4或Co2 (CO) 8分解生成的Ni或 Co膜，包在!^e4N膜外，因裂口或孔洞處的表面原子比膜上非裂口或孔洞處的原子更不饱合， 裂口或孔洞吸引新生成的M或Co力更大，所以裂口或孔洞沉集的M或Co原子更多，并将其封闭，当a、d两管在反应釜3上开口在反应釜3轴向距离近，且T2设定低时，磁膜为!^e4N 与Ni或Co的混合物，反之则磁膜第一层为!^e4N,第二层为Ni或Co。若dn通入其他成膜原料，则磁膜层数多于2，最后形成中空针形且有多层磁膜的矩磁泡。反应如下8Fe (CO) 5+2NH3 = = = 2Fe4N+3H2+40C0....................................5Ni (CO) 4 = = = Ni+4C0 或 Co2 (CO) 8 = = = = 2Co+8C0...............6实施例3生产片状矩磁泡在图1中，锥形料斗6中装MoS2，恒压高位槽5内装!^e(CO) 5，管道C通NH3管道d 关闭，T1的设定值为450 7002，流量计发讯控制变频器输出频率以控制变频电机7的转速和管道C之调节阀。？“0))5与临&的比值据MO&的厚度按[2]式计赫设定，其他设定与实施例2相同，MoS2于450°C升华为4 6nm厚的片状物，其厚度由T1温度和a、b两管在反应釜3上开孔位置在反应釜3之轴向距离共同决定，MoS2核被!^e(CO)5分鮮生成的!^e 包覆，1 膜与NH3立即反应生成i^enN，进料量按!^e (CO) 5 NH3 = = 4 1 (M/M)设定。产品为厚度6. 4 9nm片状矩磁泡，膜厚1. 4士0. 2nm。实施例4生产针形巨磁泡在图1的锥形料斗6中加三聚氰胺，恒压高位槽5中装!^e(CO) 5，管道C通NH3及载气 H2, dn 管通 CrO2CL2，进料量按[Fe (CO) 5 +Ni (CO) 4+Cr02C2] NH3 = = = 6 18 1 ； Ni (CO)4 Fe(CO)5 = = = 1 2 10，Fe ； (CO)5 CrO2C2 = = 1 0. 01 1 (M/M)设定，三聚氰胺与？^0))5投料比按[1]式计赫设定，T1没定为348 500°C，Τ、T3设定为 600士200°C。包!^e8N的三聚氰胺针状磁泡随反应副产废气带入T2、T3控温区域，三聚氰胺气化溢出，与实施例2同理，Ni (CO) 4和CrO2C2分鮮成的Ni和Cr有三个作用，其一为修复三聚氰胺气化溢出形成的孔洞或裂口，其二为在I^e8N膜外再包一层Ni和Cr，其三为Cr可提高磁泡硬度及耐磨性，Ni可提高信噪比。则磁膜成份为 ^8Ν、Ni、Cr，它们依次成膜或为多种成份的混合物，由T2、T3设定和各管在反应釜3上开孔的轴问距离而定。总反应如下16Fe (CO) 5+Cr02CL2+4NH3 = = 2Fe8N+Cr+2NH4CL+80C0+2H20.........7磁泡随副产废气带入收集器9并被收集，废气经真空泵10排除。定时从阀11放出的磁泡和NH4CL混合物，将其分散在去离子水中，用离心机分离，如此重复2 3次，以除去溶于水的NH4CL,然后拌入硅油或其他隔离剂，负压烘干后，再置图2的后處理釜3中，先经管道b抽真空，再从a管通入K、NH3、A —定比例的混合气，于50 300°C恒温17士 10h，(外磁场S、N关闭，)使之转晶型 2Fe8N = = = Fe16N2.........................................................8转晶型后，由阀门fe放出至容器6内暂存，并在夹套4b冷却下降至常温，再经阀门恥取出，即为粒径15 Mnm长度60 IOOnm针形中空巨磁泡。換用其他核，也可作实心巨磁泡。上述四个实施例所列举的核用材料、包覆方式、磁膜厚度等为多项选择之一部分， 凡利用此原理、方法派生的类似工艺及核用材料方案众多，亦属本发明保护范围。
权利要求
1.一系列纳米级磁泡及制法，其特征为作核的材料的选择及晶形大小的控制，所包磁膜成份、层数、厚度的控制。
2.权利要求1所述的系列磁泡，品种含巨磁、矩磁、硬磁等，从形状分为针形和片状，从结构分为实心和空心等品种，
3.权利要求1所述用作磁泡的核材料的选择，其特征为作核的材料，必须同时满足下列条件电学绝缘，非磁性，不与成膜物质或其原料反应，晶体形状为针形、柱形或片状的各向异性材料，升华和固化温度低于第一层磁膜生成温度，对实心磁泡，沸点或分鮮温度高于各层磁膜生成温度和后處理温度，若作空心磁泡，则分鮮或汽化温度应高于第一层磁膜生成温度且低于第二或第三层磁膜的生成温度。
4.权利要求1所述晶核大小的控制方法，由反应釜温度、核用材料与第一层磁膜原料进料管与核用原料进料管在反应釜上开口位置在反应釜轴向距离共同决定。
5.权利要求1所述磁膜成份及层数，由通入反应釜成膜原料品种和各成膜成份的摩尔比共同决定，磁膜层数由通入反应釜管道在釜轴向距离、通原料的品种量决定，磁膜为几种物质的混合物或各为单一成份的若干层磁膜构成，由反应温度和相应管道在反应釜轴向距离共同决定。
6.权利要求1所述磁膜厚度，其特征在于对于核为针形或柱状而言，核与膜的重量比按下式计赫设定W2 = = 4 P ^1S (3D2+6DS+4S2+3hD+3hS) / [ P ^2 (3h+2D)]式中W1为单位时间通入供作核的原料重量；W2为相同时间通入的成膜材料重量(不含副产气体重量)；P i、P 2分别为核和膜的真密度；h为针形或柱状核的长度；D为针形或柱状核的粒径；S为磁性膜的厚度对于片状核，则用下列经验公式计赫其投料比W2 == W1S2 P 2 [2S!+K (a+b) ] / [ P ^1K (a+b)]式中W” W2分别为核和磁膜的重量，Pl、P2分别为核和磁膜的密度，S1A2分别为核和磁膜的厚度，a、b分别为核的最大、最小两边长，K为常数，其值为1. 5 2。
全文摘要
本发明为系列纳米磁泡从外形分粒径≤30nm针形和厚度≤9nm片状两种，首创将磁泡做到纳米级，从磁性分为巨磁、矩磁和硬磁三类，从结构分为实心和空心，磁膜分为单层或多层，每层材质又分单一成份或复合材料等系列产品，磁膜总厚度1.4±0.2nm，上述各种产品均用同一设备生产，各参数均可任意设定，用闭路前馈比例微分调节系统完成，单产40～70Kg/h，众所周知，材质形状相同的磁泡比(磁学)实心者性能优良，产品各向异性大，矫顽力和Q值因数高，晶粒间相互交換弱，记录密度达Gb/in，无“复印”效应，巨磁泡Hc是稀土永磁的3仟万倍，矩磁泡是最隹数字记录材料，空心磁泡密度低，是电流变体、磁流变体和磁流体的最隹磁性材料。
文档编号H01F10/00GK102468026SQ201010530979
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者孙文夫 申请人:孙文夫