DE2000321B2 - Ferromagnetisches Material - Google Patents
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Description
50
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ferromagnetischen Pulvers, das aus einer
die zu fällenden Elemente enthaltenden Lösung in feindispersem Zustand auf in der Lösung suspendierten
Trägerteilchen niedergeschlagen wird.
Die Herstellung solcher fcrromagnetischen Materialien
wird in den deutschen Patentanmeldungen P 1767918.4,P 1917644.4und P 1958606.2 und in
der niederländischen Patentanmeldung 6818247 beschrieben.
Bei diesen Verfahren wird vorzugsweise eine anorganische, hitzebeständige Substanz mit einer
Teilchengröße von 1000 Ä oder weniger als Träger benutzt. Sehr geeignet sind z. B. die unter dem Warenzeichen
AEROSIL bekannten, durch Flammenhvdrolvse von Siliciumtetiachlorid erhaltenen Siliciumdioxid-Präparate.
Präparate mit spezifischen Oberflächen von 140 bis 450 m2g~' sind im Handel
erhältlich.
Mit der Anwendung solcher pulverförmigen Träger sind einige Nachteile verbunden. Die Elementarteilchen
des Trägers zeigen nämlich starke Zusammenballungen. Der Zusamme nballungsgrad kann beim
Suspendieren der auszufällenden Elemente in der Lösung
nicht unbeschränkt herabgesetzt werden. Stets bleiben Anhäufungen von Trägerteilen mit Abmessungen von 1000 bis 5000 A in der Suspension anwesend.
Dadurch läßt sich die erforderliche homogene Verteilung des mit einer magnetischen Komponente
beladenen Trägers in einem organischen Bindemittel nur schwer verwirklichen. Außerdem ist es schwer,
die entstehenden Pulver als eine glatte und verschleißfeste
Schicht auf einer Polymerfolie anzubringen. Bei der Herstellung von Pigmenten ist es bekannt, inerten
Trägerstoff in situ in der Lösung durch Vermischung von Schwefelsäure und einer Lösung von Natriumsüicat
herzustellen. In diesem Falle ist es nicht möglich, genau definierte Trägerteilchen zu erhalten, weil sich
der pH-Wert der Lösung und die Konzentration der reagierenden Ionen in schwer reproduzierbarer Weise
ändern.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun der Träger in der Flüssigkeit erzeugt, in der die
Ausfällung deii ferromagnetischen Pulvers stattfinden wird, und zwar durch Einspritzen einer gelösten Verbindung
der zu bildenden Trägerteilchen in die gerührte Flüssigkeit, in der die Trägerteilchen nahezu
unlöslich sind. Unter »Einspritzen« wird hier verstanden, daß die zwei Lösungen miteinander in Berührung
gebracht werden, ohne daß sich eine andere Phase in unmittelbarer Nähe befindet. Hierdurch wird eine
außerordentlich schnelle Verteilung der Lösung in der erstgenannten Flüssigkeit erzielt, ohne daß Oberflächenspannungen
die gegenseitige Dispersion hindern. Wesentlich für die Erfindung ist, daß die generierten
Trägerteilchen nicht zwischenzeitlich von der Flüssigkeit getrennt werden; es ist möglich, die Trägerteilchen
in einer Lösung der zu fällenden Elemente zu bilden, oder letztere erst nach Ausfällung der Trägerteilchen
der Flüssigkeit beizugeben.
Durch Wahl der Konzentration der gelösten Verbindung des Trägerstoffes und der Einspritzgeschwindigkeit
lassen sich die Abmessungen der Trägerteilchen auf reproduzierbare Weise einstellen. Weil das
pH der Suspension während des Einspritzens auf einem bestimmten Wert gehalten werden kann, kann
die elektrostatische Aufladung der Trägerteilchen und damit ihr Dispersions- und Adsorptionsvermögen genau
reguliert werden. Die Zusammenballung der Teilchen wird vernachlässigbar gering.
Ausführungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäße Verfahren sind u. a.:
1. Einspritzen einer alkalischen Lösung von Siliciumdioxid in die Flüssigkeit, deren pH-Wert unter
7 liegt;
2. Einspritzen einer sauren Lösung von Metallionen, aus denen die Trägerteilchen gebildet werden
müssen, in die wäßrige Flüssigkeit, deren pH-Wert zwischen 4 und 7 liegt. Beispiele sind
Ionen von Aluminium, Titan, Zinn oder Thorium oder Gemische derselben;
3. Einspritzen einer Lösung der Elemente, aus denen die Trägerteilchen gebildet werden müssen,
in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel
in leicht hydrolysierbarer Form in Wasser als
Flüssigkeit. Beispiele sind hydrolysierbare Chloride, wie SiCl4, AlCl3, TiCl4, SnCl4 oder SbCl3,
gelöst in Methylalkohol, Äthylalkohol oder Aceton. Auch Ester anorganischer Säuren, wie
Al(C2H5O)3, Sb(C3H7O)3, können, in Kombination
mit den vorgenannten Lösungsmitteln, Anwendung finden. Die Erfindung wird an Hand
der Beispiele näher erläutert.
10
Herstellung einer auf Siliciumoxid dispergierten Kobalt-Nickel-Legierung
In 2 Liter destilliertem Wasser werden 152 g Co(N03)2 · 6aq und 82 g Ni(NO3)2 · 6 aq gelöst. r,
Dieser Lösung werden 45 ml 1 η-Salzsäure beigegeben. Die Temperatur der Lösung wird auf 90° C gebracht,
wonach innerhalb von 20 Minuten 25 ml einer Kaliwasserglaslösung, die 2,5 g SiO2 enthält, unter
Rühren eingespritzt werden. Nach beendetem Einspritzen beträgt der pH-Wert der erhaltenen Suspension
2,85. Danach wird unter starkem Rühren bei gleicher Temperatur eine Lösung von 69,3 g
NH4NCO3 und 60 ml einer 25%igen Ammoniaklösung
in 500 ml Wasser innerhalb von 50 Minuten eingespritzt. Das Einspritzen wird eingestellt, nachdem
ein pH-Wert von 7,25 erreicht worden ist. Das violett gefärbte Präzipitat erweist sich als schnell filtrierbar;
das Filtrat (insgesamt 3 Liter, einschließlich Waschwasser) enthält 51 mg Co und 409 mg Ni je Liter, jo
Nach 16stündiger Trocknung bei 120° C wird das
Pulver zu Tabletten von 2,8 mm Durchmesser und 2 mm Höhe verpreßt. Diese Tabletten werden
68 Stunden bei 400° C in einem Wasserstoff strom reduziert. Nach Formierung der Tabletten in Inertatmo-Sphäre
zu einer Säule von etwa 20 cm Länge wird dann die in Fig. 1 dargestellte Hystereseschleife bestimmt.
Die Koerzitivkraft beträgt 370 Oe. Die in Fig. 2 auf die Senkrechtachse aufgetragene Magnetisierung hat
nur relative Bedeutung.
Herstellung eines auf Siliciumdioxid dispergierten Kobalteisenoxids
In 2 Liter destilliertem Wasser werden 7,3 g CO(NO3)2 · 6 aq, 60 g Harnstoff und 40 g Ammoniumnitrat
gelöst. Zur Entfernung von gelöstem Sauerstoff wird die Lösung ausgekocht und unter Stickstoff
gekühlt. Nach Einstellung des pH-Werts der Lösung mit Salpetersäure auf 1,5 werden 216 ml einer FeCl2-Lösung
mit 25,5 g Eisen beigegeben, wonach 150 ml Kaliwasserglas, das 3 g SiO2 enthä'.t, innerhalb von
10 Minuten unter Rühren in die Lösung eingespritzt werden. Der pH-Wert der anfallenden Suspension
beträgt 1,6. Anschließend wird die Lösung unter starkem Rühren auf 100° C erhitzt; während Jie Temperatur
von 50 auf 90° C ansteigt, nimmt das pH auf einen Wert 5 zu. Die Farbe der Suspension wechselt
dabei von hellrot über braun und grau in tiefschwarz. Nach 28stündiger Erhitzung bei 100° C erweist sich
die Fällung als vollständig. Das Präzipitat läßt sich leicht filtrieren und waschen; das Filtrat, dessen pH-Wert
5,3 beträgt, enthält kein Fe oder Co.
Nach 16stündiger Trocknung bei 120° C wird das Pulver zu Tabletten von 2,8 mm Durchmesser und
2 mm Höhe verpreßt. Diese Tabletten werden zu einer Säule von etwa 20 cm Länge formiert; hieran wird
die in Fig. 2 dargestellte Hystereseschleife bestimmt. Die Koerzitivkraft beträgt 250 Oe. Die in Fig. 2 auf
die Senkrechtachse aufgetragene Magnetisierung hat nur relative Bedeutung.
Das gleiche Verfahren wie in Beispiels 2 wird befolgt, mit dem Unterschied, daß jetzt keine Kaliwasserglaslösung
eingespritzt wird, sondern 3 g Siliciumdioxid »AEROSIL 380« (Fabr. Degussa, spezifische
Oberfläche 380 m2g~') in der Lösung suspendiert
werden. Die an diesem Material auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise gemessene Hystereseschleife
entspricht der in Fig. 2.
Die gemäß den Beispielen 2 und 3 hergestellten Pulver werden nach Vermischen mit einer Lösung von
20 Gew.-% Polyurethan in Dimethylformamid auf einen Polyesterfilm ausgebreitet. E>er Gewichtsprozentsatz
an ferromagnetischem Pulver in der Lackfarbe beträgt 60.
Es stellt sich heraus, daß mit dem gemäß Beispiel 2 unter Einspritzen von Wasserglas hergestellten Pulver
eine besonders glatte und verschleißfeste Schicht erhalten wird. Mit dem gemäß Beispiel 3 hergestellten
Präparat wird auf gleiche Weise eine Schicht mit weitaus rauherer Oberfläche erhalten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung eines fenomagnetischen
Pulvers, das aus einer die auszufällenden Elemente enthaltenden Lösung in feindispersem
Zustand auf in der Lösung suspendierten Trägerteilchen niedergeschlagen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen in der Flüssigkeit erzeugt werden, in der die Ausfä!' ing
des ferromagnetischen Materials erfolgen wird, und zwar durch Einspritzen einer gelösten Verbindung
der zu bildenden Trägerteilchen in die gerührte Flüssigkeit, in der die Trägerteilchen nahezu
unlöslich sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine alkalische Lösung von Siliciumdioxid
in die Flüssigkeit eingespritzt wird, deren pH-Wert unter 7 liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine saure Lösung von Metallionen,
aus denen die Trägerteilchen gebildet werden müssen, in die Flüssigkeit eingespritzt
wird, deren pH-Wert zwischen 4 und 7 liegt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine saure Lösung von
Metallionen des Aluminiums, Titans, Zinns oder Thoriums oder von Gemischen derselben eingespritzt
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- jo kennzeichnet, daß eine Lösung der Elemente, aus
denen die Trägerteilchen zu bilden sind, in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel in leicht
hydrolysierbarer Form in Wasser als Flüssigkeit eingespritzt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5, bei dem hydrolysierbare Chloride, wie SiCl4, AlCl3,
TiCl4, SbCl3 oder SnCl4, oder Gemische derselben,
gelöst in Methylalkohol, Äthylalkohol oder Aceton, eingespritzt werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5, bei dem hydrolysierbare Ester anorganischer Säuren
und Alkohole, wie Al(C2H5O)3, Sb(C3H7O)3, gelöst
in Methylalkohol, Äthylenalkohol oder Aceton eingespritzt werden.
8. Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellten Pulvers für die Herstellung
von Magnetbändern.
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