非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法及設備的製作方法

2023-07-05 18:15:36 2

專利名稱：非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法及設備，具體涉及一種利用鐵磁性、磁性金屬的羰基金屬絡合物鍍覆非金屬材料生產複合電磁材料的製備方法及設備，尤其涉及一種利用鐵磁性、磁性金屬的羰基金屬絡合物在經過加熱的非金屬材料上吸收熱量分解，形成鐵磁性、磁性材料鍍層的鍍覆方法及設備。
背景技術：
鐵磁性(鐵、鈷、鎳)與磁性金屬(釩、鉻、錳、鉬、鎝、釕、銠、鎢、錸、鋨、銥)材料在微波吸收、電子元件導電填料、電磁屏蔽有廣泛的應用，但是在重量、分散性和價格等方面都不能令人滿意。與金屬相比，非金屬比重小，如果對其表面進行金屬化處理改性，製成非金屬複合電磁材料，將彌補單質金屬材料的不足。到目前為止，鍍覆大多採用化學鍍的方法，其工藝的穩定性、可操作性及產業化的可能性都遠未解決。

發明內容
本發明的目的是提供一種非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法及設備，利用鐵磁性、磁性金屬的羰基金屬絡合物在非金屬材料上熱分解形成鐵磁性、磁性金屬鍍層，實現了對非金屬材料表面進行金屬化處理改性，製備出性能優異、品種繁多的複合電磁材料，彌補了單質鐵磁性、磁性金屬材料的不足。
本發明的目的通過以下技術方案來達到對非金屬材料進行預加熱，利用加熱的非金屬材料所帶的熱量，使鐵磁性、磁性金屬的羰基金屬絡合物在非金屬材料表面分解，使非金屬材料表面均勻地鍍上鐵磁性、磁性金屬鍍層。
所述方法包括以下步驟a.將清潔無汙染的非金屬材料置於加熱室中，在真空或保護氣氛下對非金屬材料預加熱；b.將加熱的非金屬材料輸送至帶有振動或攪拌器的鍍覆室內，打開作為鍍覆物的羰基金屬絡合物蒸汽進汽開關，向鍍覆室輸入羰基金屬絡合物蒸汽，被鍍物為顆粒時，需開啟振動或攪拌裝置，利用加熱的非金屬材料所帶熱量，使羰基金屬絡合物在非金屬材料表面分解，使非金屬材料上均勻地鍍上鐵磁性、磁性金屬層；c.將鍍覆完畢的複合電磁材料輸送至冷卻純化室鈍化冷卻出料，或進入下一輪加熱鍍覆循環，直至達到所需的鍍覆厚度，最終冷卻鈍化出料，純化包裝。
所述對非金屬材料預加熱，加熱溫度下限應高於用於鍍覆的羰基金屬絡合物的沸點溫度，溫度上限依被鍍覆非金屬材料不降低強度所能承受的最高溫度、複合電磁材料的應用特性所需鍍覆金屬厚度來設定；在低於上述被鍍覆非金屬材料所能承受最高溫度的情形下，需要的鍍覆層厚，溫度就設定高；需要的鍍覆層薄，溫度就設定低；具體根據所分解單位摩爾體積的羰基金屬絡合物所需熱量經計算確定。
本發明中對非金屬材料預加熱，加熱溫度選擇在作為鍍覆物的羰基金屬絡合物的沸點溫度以上，至被鍍覆非金屬材料不降低強度所能承受的最高溫度範圍。
所述用於鍍覆的鐵磁性、磁性金屬的羰基金屬絡合物選自Fe(CO)5、Co2(CO)8、Ni(CO)4、V(CO)6、Cr(CO)6、Mn2(CO)10、Mo(CO)6、Tc2(CO)10、Ru(CO)5、Rh4(CO)12、W(CO)6、Re2(CO)10、OS(CO)5、Ir4(CO)12中的至少一種。
所述的被鍍覆非金屬材料包括鹽類、氧化物類、陶瓷、玻璃、石墨、有機高分子材料，所述非金屬材料外觀形狀包括顆粒、纖維、薄膜。
所述下一輪加熱鍍覆循環，可以鍍覆上一輪相同的羰基金屬絡合物，以增加該種元素的鍍覆厚度；也可以變換羰基金屬絡合物的品種，鍍覆其它元素，每種元素的鍍覆可以交替或混合進行。
一種上述的製備方法所用的設備，其特徵是由一個或多個加熱室，一個或多個鍍覆室，一個或多個羰基金屬絡合物汽化室及一個冷卻鈍化室組成；加熱室安裝連接內帶振動或攪拌器的鍍覆室，汽化室安裝連接鍍覆室，鍍覆室安裝連接冷卻鈍化室，各室上都設保護氣進出氣口和相互連通的開關；所述多個加熱室、鍍覆室、汽化室可串聯亦可並聯組裝，實現封閉、連續的單層或多層、單元素或多元素鍍覆。
本發明利用鐵磁性、磁性金屬的羰基金屬絡合物在非金屬材料上熱分解形成鐵磁性、磁性金屬鍍層，製成鐵磁性、磁性金屬材料與非金屬材料的複合電磁材料，其性能優異，品種繁多，彌補了單質金屬材料在重量、分散性和價格方面的劣勢；本發明所述方法是一種區別於以往非金屬材料鍍覆金屬鍍覆層方法的新方法，在非金屬材料上鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層，克服了化學鍍方法操作複雜、穩定性差的缺點，而且在鍍覆物蒸汽與被鍍覆物表面吸附性、鍍覆層均勻性方面明顯優於傳統的金屬有機物化學氣相沉積方法，適應產業化的需求。


圖1為本發明工藝流程結構圖。
圖中1.加料鬥，2.開關(0-n)，3.保護氣進氣口(1-n)，4.羰基金屬絡合物蒸汽入口(1-n)，5.出料口，6.加熱室(1-n)，7.鍍覆室(1-n)，8.冷卻鈍化室，9.保護氣出氣口(1-n)，10.汽化室(1-n)，11.振動或攪拌器(1-n)。
具體實施例方式
本方法包括下列步驟首先，將清潔無汙染的非金屬材料加入加熱室6中，在真空或保護氣氛下加熱，其加熱溫度下限應高於用於鍍覆的羰基金屬絡合物沸點，溫度上限依被鍍覆材料溫度承受能力、複合電磁材料的應用特性及所需鍍覆金屬厚度來設定，在這個區間內，需要的鍍覆層厚，溫度設定就高，需要的鍍覆層薄，溫度設定就低；具體根據所分解單位摩爾體積的羰基金屬絡合物所需熱量經計算確定；然後，將加熱至所需溫度的非金屬材料輸送至帶有振動或攪拌器11的鍍覆室7內，如被鍍物為顆粒，則需開啟振動或攪拌器11，打開羰基金屬絡合物蒸汽進汽開關4，輸入羰基金屬絡合物蒸汽進行鍍覆；最後，將鍍覆完畢的複合電磁材料輸送至冷卻純化室8鈍化冷卻出料，或進入下一輪加熱鍍覆循環，直至達到所需的鍍覆厚度，最終冷卻鈍化出料，純化包裝。
本發明所述對非金屬材料預加熱，加熱溫度選擇在作為鍍覆物的羰基金屬絡合物的沸點溫度以上，至被鍍覆非金屬材料不降低強度所能承受的最高溫度範圍。
所述用於鍍覆的鐵磁性、磁性金屬的羰基金屬絡合物選自Fe(CO)5、Co2(CO)8、Ni(CO)4、V(CO)6、Cr(CO)6、Mn2(CO)10、Mo(CO)6、Tc2(CO)10、Ru(CO)5、Rh4(CO)12、W(CO)6、Re2(CO)10、OS(CO)5、Ir4(CO)12中的至少一種。
所述的被鍍覆非金屬材料包括鹽類、氧化物類、陶瓷、玻璃、石墨、有機高分子材料，所述非金屬材料外觀形狀包括顆粒、纖維、薄膜。
所述下一輪加熱鍍覆循環，可以鍍覆上一輪相同的羰基金屬絡合物，以增加該種元素的鍍覆厚度；也可以變換羰基金屬絡合物的品種，鍍覆其它元素，每種元素的鍍覆可以交替或混合進行。
本發明的製備方法的設備，包括一個或多個加熱室6，一個或多個鍍覆室7，一個或多個羰基金屬絡合物汽化室10及一個冷卻鈍化室8，加熱室6連接帶振動或攪拌器的鍍覆室7，鍍覆室7連通汽化室10和冷卻鈍化室8，各室都安裝保護氣進出氣口3、9和連通的開關2；所述多個加熱室6、鍍覆室7、汽化室10可多個串聯亦可多個並聯組裝，實現封閉、連續的單次單層或多次多層或單元素或多元素鍍覆。
以羰基鐵鍍覆玻璃微珠為例，結合圖1說明如下1.打開開關2-0，將乾淨的玻璃微珠通過加料鬥1加入加熱室6-1，關閉開關2-0；2.將整個系統抽真空或用N2、Ar置換；3.接通加熱室6-1的熱源，對玻璃微珠加熱至104℃-400℃之間；4.接通汽化室10-1的熱源，對汽化室預熱至104℃以上；5.步驟3、4達到預定溫度時，打開加熱室6-1與鍍覆室7-1之間的開關2-1，將加熱室6-1的熱玻璃微珠輸送至鍍覆室7-1，關閉開關2-1，向汽化室10-1投入五羰基鐵，打開開關2-2，通過蒸汽入口4向鍍覆室7-1輸送五羰基鐵蒸汽，開動振動或攪拌器11-1，實施鍍覆；6.關閉開關2-2，打開鍍覆7-1與冷卻鈍化室8之間的開關，將鍍覆的玻璃微珠送至冷卻鈍化室8鈍化冷卻出料；或將已鍍覆的玻璃微珠送至下一加熱室6-2再加熱，進入下輪鍍覆，如此循環，直至達到預期鍍覆厚度或元素層數，再送入冷卻鈍化室8冷卻鈍化；7.將鍍覆完畢並冷卻鈍化的成品從出料口5放出，純化包裝。
權利要求
1.一種非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法，其特徵在於該方法包括以下步驟a.將清潔無汙染的非金屬材料置於加熱室中，在真空或保護氣氛下對非金屬材料預加熱；b.將加熱的非金屬材料輸送至帶有振動或攪拌器的鍍覆室內，打開作為鍍覆物的羰基金屬絡合物蒸汽進汽開關，向鍍覆室輸入羰基金屬絡合物蒸汽，被鍍物為顆粒時，需開啟振動或攪拌器，利用加熱的非金屬材料所帶熱量，使羰基金屬絡合物在非金屬材料表面分解，使非金屬材料上均勻地鍍上鐵磁性、磁性金屬層；c.將鍍覆完畢的複合電磁材料輸送至冷卻純化室鈍化冷卻出料，或進入下一輪加熱鍍覆循環，直至達到所需的鍍覆厚度，最終冷卻鈍化出料，純化包裝。
2.根據權利要求1所述非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法，其特徵在於利用經加熱的非金屬材料所帶熱量分解鐵磁性、磁性金屬的羰基金屬絡合物。
3.根據權利要求1所述非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法，其特徵在於對非金屬材料預加熱，加熱溫度選擇在作為鍍覆物的羰基金屬絡合物的沸點溫度以上，至被鍍覆非金屬材料不降低強度所能承受的最高溫度範圍。
4.根據權利要求1所述非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法，其特徵在於所述用於鍍覆的鐵磁性、磁性金屬的羰基金屬絡合物選自Fe(CO)5、Co2(CO)8、Ni(CO)4、V(CO)6、Cr(CO)6、Mn2(CO)10、Mo(CO)6、Tc2(CO)10、Ru(CO)5、Rh4(CO)12、W(CO)6、Re2(CO)10、Os(CO)5、Ir4(CO)12中的至少一種。
5.根據權利要求1所述非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法，其特徵在於所述的被鍍覆非金屬材料包括鹽類、氧化物類、陶瓷、玻璃、石墨、有機高分子材料，所述非金屬材料外觀形狀包括顆粒、纖維、薄膜。
6.根據權利要求1所述非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法，其特徵在於所述步驟c中的下一輪加熱鍍覆循環，可以鍍覆上一輪相同的羰基金屬絡合物，也可以變換羰基金屬絡合物的品種，鍍覆其它元素，幾種元素的鍍覆可以交替或混合進行。
7.根據權利要求1所述非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法的設備，其特徵在於由一個或多個加熱室(6)，一個或多個鍍覆室(7)，一個或多個羰基金屬絡合物汽化室(10)及一個冷卻鈍化室(8)組成，加熱室(6)安裝連接帶振動或攪拌器(11)的鍍覆室(7)，鍍覆室(7)安裝連接汽化室(10)和冷卻鈍化室(8)，各室都設保護氣的進出口(3、9)和相互連通的開關(2)。
8.根據權利要求7所述非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法的設備，其特徵在於加熱室(6)、鍍覆室(7)、汽化室(10)可多個串聯亦可多個並聯組裝，實現封閉、連續的單層或多層、單元素或多元素鍍覆。
全文摘要
本發明公開了一種非金屬材料鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層的方法及設備，該方法包括以下步驟首先將非金屬材料在加熱室(6)預加熱，加熱溫度下限應高於鍍覆的羰基金屬絡合物沸點，加熱溫度上限依被鍍覆材料溫度承受能力、複合電磁材料的應用特性所需鍍覆金屬厚度來設定；然後將加熱的非金屬材料輸送至帶有振動或攪拌器(11)的鍍覆室(7)內，輸入羰基金屬絡合物蒸汽進行鍍覆；最後將鍍覆完畢的複合電磁材料輸送至冷卻鈍化室(8)鈍化冷卻出料，或進入下一輪加熱鍍覆循環。本發明所述方法在非金屬材料上鍍覆鐵磁性、磁性金屬鍍層，製成複合電磁材料，克服了單質金屬材料的不足，滿足了應用需要，便於產業化。
文檔編號H01F41/14GK101016623SQ20061015607
公開日2007年8月15日 申請日期2006年12月30日 優先權日2006年12月30日
發明者高為鑫, 王斌, 柯尊斌 申請人:江蘇天一超細金屬粉末有限公司