[0046] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0047] 本发明一种钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)耐高温电磁波吸收剂主要由Ti3SiC2和Co3Fe7复合而成;其中,Ti3SiC2的质量分数为50%~80%,Co3Fe7的质量分数为20%~50%。
[0048] 电导损耗型吸收剂Ti3SiC2主要通过漏导损耗作用衰减电磁波,磁损耗型Co3Fe7吸收剂通过磁损耗衰减电磁波,通过调节Ti3SiC2和Co3Fe7的配比,使Ti3SiC2/Co3Fe7电磁波吸收剂具有良好的介电/磁双重损耗特性,利用二者的协同作用提高材料的吸波效率、拓宽吸收频带。
[0049] 将本发明的钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)耐高温电磁波吸收剂与绝缘基体(包括陶瓷基体、树脂基体、橡胶、石蜡)等按一定比例进行混合,通过调节Ti3SiC2/Co3Fe7电磁波吸收剂的含量(5wt%~75wt%)调节复合材料的电磁参数,能制备出吸波性能良好的吸波复合材料。
[0050] 本发明一种钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)耐高温电磁波吸收剂的制备方法,具体按照以下步骤实施:
[0051] 步骤1、取Ti3SiC2粉体,并对取得的Ti3SiC2粉体进行预处理,具体按照以下步骤实施:
[0052] 步骤1.1、取粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;
[0053] 步骤1.2、采用浓度为5vol%~40vol%的硝酸溶液对步骤1.1中取得的Ti3SiC2粉体进行酸洗,酸洗时间为30min~60min;
[0054] 步骤1.3、采用体积比1:1~3的乙醇水溶液对经步骤1.2酸洗后的Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为10min~30min;
[0055] 步骤1.4、用去离子水对经步骤1.3醇洗后的Ti3SiC2粉体反复洗涤2~4次,最后依次经离心、过滤后,于100℃~120℃进行干燥,得到预处理后的Ti3SiC2粉体。
[0056] 步骤2、待步骤1完成后,配制出前驱液,具体按照以下步骤实施:
[0057] 步骤2.1、于常温条件下,按CoFe2O4中各金属元素的摩尔质量称取Co和Fe的金属盐,并分别溶解于水中,得到浓度为0.04mol/L~0.1mol/L的混合盐溶液;
[0058] 步骤2.2、取柠檬酸添加到经步骤2.1得到的混合盐溶液中,搅拌均匀后得到前驱液;
[0059] 其中,加入柠檬酸的量与金属离子Co的摩尔比为4~8:1。
[0060] 步骤3、利用经步骤1得到的预处理后的Ti3SiC2粉体和经步骤2配制的前驱液制备出钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体溶胶,具体按照以下步骤实施:
[0061] 步骤3.1、将经步骤1得到的预处理后的Ti3SiC2粉体添加到经步骤2得到的前驱液中,得到混合溶液;
[0062] 其中,预处理后的Ti3SiC2粉体与前驱液中CoFe2O4的质量比为1~4:1;
[0063] 步骤3.2、将经步骤3.1得到的混合溶液置于温度为40℃~80℃水浴锅中,并于300r/min~600r/min的速度下搅拌,在搅拌的同时向混合溶液中逐滴滴加氨水,调节混合溶液的pH到7~8;
[0064] 步骤3.3、经步骤3.2后,继续维持300r/min~600r/min的搅拌速度下搅拌2h~6h,得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体溶胶。
[0065] 步骤4、对经步骤3得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体溶胶进行干燥处理,得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体干凝胶,具体按照以下方法实施:
[0066] 将经步骤3得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体溶胶于100℃~120℃的条件下干燥24h~48h,得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体干凝胶。
[0067] 步骤5、先使经步骤4得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体干凝胶发生自蔓延燃烧反应,然后进行冷却处理,最后研磨成粉状后得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)粉末,具体按照以下步骤实施:
[0068] 步骤5.1、将经步骤4得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体干凝胶以4℃/min~6℃/min的速率升高至220℃~250℃,使其发生自蔓延燃烧反应;
[0069] 步骤5.2、经步骤5.1后随炉冷却至室温,得到树枝状产物;
[0070] 步骤5.3、将经步骤5.2得到的树枝状产物研磨成粉末状,即得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)电磁波粉末。
[0071] 步骤6、将经步骤5得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)电磁波粉末在还原气氛下进行热处理,得到钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)耐高温电磁波吸收剂,具体按照以下方法实施:
[0072] 将经步骤5得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)粉末在真空还原气氛下(还原H2、还原C气氛)进行热处理(其中,升温速率为5℃/min~10℃/min),热处理温度为800℃~1000℃,保温1h~2h,之后随炉冷却,得到钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)耐高温电磁波吸收剂。
[0073] 实施例1
[0074] 取粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;采用浓度为5vol%的硝酸溶液对取得的Ti3SiC2粉体进行酸洗,酸洗时间为30min;采用体积比1:1的乙醇水溶液对经酸洗后的Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为10min;用去离子水对醇洗后的Ti3SiC2粉体反复洗涤2次,最后经离心、过滤后,于100℃进行干燥,得到预处理后的Ti3SiC2粉体;
[0075] 于常温条件下,按CoFe2O4中各金属元素的摩尔质量称取Co和Fe的金属盐,并分别溶解于水中,得到浓度为0.04mol/L的混合盐溶液;向混合金属盐溶液中添加柠檬酸,并搅拌均匀,其中加入柠檬酸的量与金属离子Co的摩尔比为4:1,得到前驱液;
[0076] 将预处理后的Ti3SiC2粉体添加到前驱液中,得到混合溶液,其中预处理后的Ti3SiC2粉体与前驱液中CoFe2O4的质量比为4:1;将混合溶液置于温度为40℃水浴锅中,并在300r/min的速度下搅拌,在搅拌的同时向混合溶液中逐滴滴加氨水,调节混合溶液的pH到7,继续维持300r/min的搅拌速度下搅拌6h,得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体溶胶;
[0077] 将得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体溶胶于120℃的条件下干燥24h,得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体干凝胶;
[0078] 将得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体干凝胶以4℃/min的速率升高至220℃,使其发生自蔓延燃烧反应;然后随炉冷却至室温,得到树枝状产物;最后将树枝状产物研磨成粉末状,即得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)电磁波吸收剂。
[0079] 将得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)粉体在真空还原气氛下进行热处理,热处理温度为1000℃(控制升温速率为6℃/min),保温时间为1h,随炉冷却后得到钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)耐高温吸收剂。
[0080] 将本实施例中制备的钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)电磁波吸收剂粉末用X射线衍射仪(XRD)进行物相分析,结果显示产物除了Ti3SiC2外,几乎全为Co3Fe7相,如图1中的(a)所示,说明制备出的是钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)电磁波吸收剂。
[0081] 实施例2
[0082] 取粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;采用浓度为20vol%的硝酸溶液对取得的Ti3SiC2粉体进行酸洗,酸洗时间为40min;采用体积比1:2的乙醇水溶液对经酸洗后的Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为20min;用去离子水对醇洗后的Ti3SiC2粉体反复洗涤3次,最后经离心、过滤后,于110℃进行干燥,得到预处理后的Ti3SiC2粉体;
[0083] 于常温条件下,按CoFe2O4中各金属元素的摩尔质量称取Co和Fe的金属盐,并分别溶解于水中,得到浓度为0.06mol/L的混合盐溶液;向混合金属盐溶液中添加柠檬酸,并搅拌均匀,其中加入柠檬酸的量与金属离子Co的摩尔比为5:1,得到前驱液;
[0084] 将预处理后的Ti3SiC2粉体添加到前驱液中,得到混合溶液,其中预处理后的Ti3SiC2粉体与前驱液中CoFe2O4的质量比为1.5:1;将混合溶液置于温度为60℃水浴锅中,并在450r/min的速度下搅拌,在搅拌的同时向混合溶液中逐滴滴加氨水,调节混合溶液的pH到8,继续维持450r/min的搅拌速度下搅拌3h,得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体溶胶;
[0085] 将得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体溶胶于110℃的条件下干燥30h,得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体干凝胶;
[0086] 将得到的Ti3SiC2/CoFe2O4前驱体干凝胶以5℃/min的速率升高至240℃,使其发生自蔓延燃烧反应;然后随炉冷却至室温,得到树枝状产物;最后将树枝状产物研磨成粉末状,即得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)粉末。
[0087] 将得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)粉末在真空还原气氛下进行热处理,还原气体为H2,热处理温度为800℃(控制升温速率为5℃/min),保温时间为2h,随炉冷却后得到双损耗型Ti3SiC2/Co3Fe7耐高温吸收剂。
[0088] 将本实施例中制备的钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)电磁波吸收剂粉末用X射线衍射仪(XRD)进行物相分析,结果显示产物除了Ti3SiC2外,几乎全为Co3Fe7相,如图1中的(b)所示,说明制备出的是钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)电磁波吸收剂。
[0089] 实施例3
[0090] 取粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;采用浓度为30vol%的硝酸溶液对取得的Ti3SiC2粉体进行酸洗,酸洗时间为60min;采用体积比1:3的乙醇水溶液对经酸洗后的Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为30min;用去离子水对醇洗后的Ti3SiC2粉体反复洗涤4次,最后经离心、过滤后,于120℃进行干燥,得到预处理后的Ti3SiC2粉体;
[0091] 于常温条件下,按CoFe2O4中各金属元素的摩尔质量称取Co和Fe的金属盐,并分别溶解于水中,得到浓度为0.1mol/L的混合盐溶液;向混合金属盐溶液中添加柠檬酸,并搅拌均匀,其中加入柠檬酸的量与金属离子Co的摩尔比为8:1,得到前驱液;
[0092] 将预处理后的Ti3SiC2粉体添加到前驱液中,得到混合溶液,其中,预处理后的Ti3SiC2粉体与CoFe2O4的质量比为1:1;将混合溶液置于温度为80℃水浴锅中,并在600r/min的速度下搅拌,在搅拌的同时向混合溶液中逐滴滴加氨水,调节混合溶液的pH到7.5,继续维持600r/min的搅拌速度下搅拌2h,得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体溶胶;
[0093] 将得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体溶胶于120℃的条件下干燥48h,得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体干凝胶;
[0094] 将得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)前驱体干凝胶以6℃/min的速率升高至250℃,使其发生自蔓延燃烧反应;然后随炉冷却至室温,得到树枝状产物;最后将树枝状产物研磨成粉末状,即得到钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)粉末。
[0095] 将得到的钛硅碳/钴铁氧体(Ti3SiC2/CoFe2O4)粉末在真空还原气氛下进行热处理,还原气体为还原C气氛,热处理温度为900℃(控制升温速率为10℃/min),保温时间为1.5h,随炉冷却后得到钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)耐高温吸收剂。
[0096] 将本实施例中制备的钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)电磁波吸收剂粉末用X射线衍射仪(XRD)进行物相分析,如图1中(c)所示,结果显示产物除了Ti3SiC2外,几乎全为Co3Fe7相,说明制备出的是钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)耐高温电磁波吸收剂。
[0097] 本发明的钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)电磁波吸收剂,对电磁波同时存在介电损耗和磁损耗的特点,本发明的钛硅碳/钴铁合金(Ti3SiC2/Co3Fe7)电磁波吸收剂的制备方法较为简单、易于实现。