Fe3O4为什么不是碱性氧化物
软磁材料在电磁转换中具有极其重要的地位。相较于铁氧体，软磁合金展现出了更高的饱和磁化强度和磁导率，然而其在高频应用时却受到涡流损耗的制约。为了克服这一难题，众多文章开始探索金属磁粉分散于绝缘基体的软磁复合材料（Cs）。这种复合材料的关键在于磁粉表面的绝缘包覆，它不仅能提高电阻率，而且能有效地抑制涡流损耗。开发新的绝缘包覆技术迫在眉睫，这种技术需要具备良好的热稳定性，与基体紧密结合，并且包覆层要均匀且薄。
浙江大学严密和吴琛的研究团队在工程院的《Engineering》杂志上发表了题为《软磁复合材料硝酸钠钝化绝缘包覆新技术》的文章。该文章介绍了一种全新的制备FeSiAl Cs的硝酸钠钝化绝缘包覆技术。结合材料成分与微观结构的深入分析，研究者们探究了不同pH条件下包覆层的生成规律。他们发现，酸性NaNO3溶液钝化形成的绝缘包覆层包含Fe2O3、SiO2、Al2O3和AlO(OH)，而随着pH值的升高，由于NO3−的氧化能力减弱，Fe2O3会转化为Fe3O4。在碱性NaNO3溶液中，形成的包覆层则主要由Al2O3、AlO(OH)和SiO2组成。
文章还从热力学和动力学的角度深入探讨了包覆层的生长机理及其与FeSiAl Cs软磁性能的内在联系。通过调整钝化条件，研究发现在50 kHz和100 mT的测试条件下，有效磁导率达到了97.2，损耗为296.4 mW⋅cm−3，表现出优异的性能。
为了更深入地了解碱性条件对包覆层的影响，文章还对pH=8时NaNO3钝化且退火后磁粉包覆层的微观结构和成分进行了详细研究。透射电子显微镜（TEM）的观察结果显示，磁粉基体与包覆层之间呈现出波浪形界面，且包覆层的平均厚度仅为（6.7±0.8）nm。更高倍数的TEM及选区电子衍射（SAED）图像揭示了包覆层中AlO(OH)的非晶态和Al2O3的晶态共存。高角环形暗场（HAADF）图像和能量色散X射线光谱（EDS）进一步确认了包覆层的主要成分包括Al、Si和O。
通过优化NaNO3钝化液的pH值，该研究成功让FeSiAl Cs获得了最佳的综合磁性能。这项发明的NaNO3钝化技术不仅有望推广到其他软磁合金体系，也为利用氧化性物质如亚硝酸盐、超氧化物和高锰酸盐等制备新型绝缘包覆层提供了基础。
