DE2118103C - Verfahren zur Herstellung von nadelformigen Eisenteilchen - Google Patents

Description

dem Ofen abgezogen. Nun führt man Wasserstoff ein Reduktion erfordert 22 Stunden. Die Teilchen sind

und stellt die gewünschte Reduktionstemperatur ein. in Größe und Aussehen ähnlich denen des Beispiels 1,

Der Wasserstoff wird vorteilhaft vor der Einführung jedoch scheinen einzelne Teilchen aus Ketten von

getrocknet, da die Anwesenheit von kleinen Mengen kleineren Teilchen zusammengesetzt zu sein. Das

Wasser die Reduktionszeit so ansteigen läßt, daß 5 Pulver hat ein Sättigungsmoment von 139 emu/g, ein

etwas Sinterung und ein Verlust der gewünschten Querschnittsverhältnis von 0,48 und eine Koerziviiät

magnetischen Eigenschaften eintreten kann. Norma- von 1170 Oersted,

lerweise erfordert die Reduktion etwa 6 Stunden. B e i s D i e I 4

In den folgenden Beispielen ist die Erfindung näher

erläutert. io Das Verfahren des Beispiels 2 wird wiederholt,

Beispiel 1 jedoch verwendet man 2 ml der Wismutnitrat-Lüsung.

io daß das Oxid ein Gewichtsverhältnis Wismut:

5 g Mannit werden in 50 ml Wasser gelöst. In dieser Eisen von 2 : 98 hat. Die Teilchen sind mehr gesintert

Lösung werden 8,1g Bi(NO₃)₃ ■ 5H₂O gelöst. 5 ml und weniger nadelformig als diejenigen des Beispiels 2.

dieser Lösung werden mit 10 g rotem x-Eisenoxid 15 Das Pulser hat ein magnetisches Sättigungsmoment

vermischt. Das feuchte Oxid wird bei 110 C ge- von 150 emu/g, ein Querschnittsverhältnis von 0.39

trocknet. Das Gewichtsverhältnis Wismut: Eisen be- und eine Koerzivität von 757 Oersted,
trägt 5:95.

Man gibt ?00 mg dieL»r Mischung in einen 16-mm- Beispiel 5

Sehn liegef in einen Reaktor. Die Probe wird in 20 Das Verfahren des Beispiels 2 wird wiederholt,

einem Wassers.offstrom auf 320^aC erhitzt und zu jedoch benutzt man 10 ml der Wismutnitrat-Lösung,

Eisen reduziert. Die Reduktion erfordert etwa 6 Stun- so daß das Oxid ein Gewichtsverhältnis Wismut:

den. Dann läßt man die Probe abkühlen und verfährt Eisen von 10: 90 hat. Die Teilchen sind im Aussehen

dabei, wie weiter oben erläutert. ähnlich denen des Beispiels 2. Das Pulver hat ein

Dis gebildeten Eisenteilchei, sind nadelformig mit 25 Sättigungsmom.-nt von 147emu/g, ein Querschnitts-

einem Länge-Breite-Verhältnis von etwa 5: 1 und verhältnis von 0,42 und eine Koerzivität von 863

einer durchschnittlichen Länge von etwa 0,5 μπι. Das Oersted.

Pulver hat ein magnetisches Sättigungsmoment von B e i s d i e 1 6
142 emu/g, ein Querschnittsverhältnis von 0,44 und

eine Koerzivitkt von 1020 Oersted; es ist nicht pyro- 30 Zur Herstellung eines Magnetbandes bereitet man

phor. eine Dispersion aus 60% der gemäß Beispiel 1 hei-

B ei s nie) 2 stellten Eisenteilchen und 40% eines Polyurethan-Harzes (bezogen auf Feststoffe). Eine Polyester-Folie

Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt, wird mit dieser Dispersion überzogen, und zwar in

jedoch ist die bei der Reduktion verwendete Tem- 35 einer Dicke von 6 μΐη. Das Magnetband hat die

peratur 35O⁰C. Die Reduktion erfordert 3 Stunden. folgenden Eigenschaften:

Die Teilchen sehen ähnlich aus wie diejenigen des . _. „ .. _ ,~_n „ „

Beispiels 1, jedoch sind sie etwas zusammengesintert. J» ^{bei 300}° ^Oe-^Feld J620 Gauß

Das Pulver hat ein magnetisches Sättigungsmoment °J ΤΪζ ^' .

von 149 emu/g, ein Querschnittsverhältnis von 0,41 40 U,⁰ ' ü\ λ „^κα

und eine Koerzivität von 866 Oersted. Querschnitt .. 0 57

RF-Leistung (Ref = 100%) 212%

Beispiel 3 Geräusch (Ref = 0 db) 3,9 db ver-

Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt, bessert

jedoch beträgt die Reduktionstemperatur 280°C. Die 45 (Ref = ähnliches Magnetband aus y-Eisen(IIL)-oxid).

Claims (3)

1 2 Oxid-Oberfläche stabilisiert dps Eisen, so daß es Patentansprüche: nicht mehr pyrophoi ist. Man kann jedes lösiiche Wismuisalz verwenden,

1. Verfahren zur Herstellung von nadeiförmigen wobei man vorzugsweise ein ChelatisierungMnittel be-Eisenteilchen, dadurch gekcnnzcich- 5 nutzt, welches das Wismut in Lösung hält. Die Menge net. daß nadeiförmiges gelbes Eisen(lll)-oxid des Wismutsalzes wird so gewählt, daß der prozentuale oder nadeiförmiges rotes Eisen(III)-oxid mit der Anteil von Wismut, bezogen auf Eisen, etwa 1 bis Lösung eines Wismutsalzes benetzt wird, wobei 20% beträgt. Die optimale Menge ist etwa 5%. Das der Wismutanteil, bezogen auf den Eisenanteil. Eisenoxid wird dann in einer Wasserstoff-Atmosphäre etwa 1 bis 20% beträgt, und anschließend das io bei einer Temperatur nicht über 500¹C, vorzugsweise Eisenoxid in einem Wasser.itoffstrom bei einer nicht über 350 C, reduziert. Es besteht keine untere Temperatur von 200 bis 500 C, vorzugsweise bei Grenze für die Temperatur, jedoch verläuft die Reetwa 320"C. zu Eisen reduziert wird. aktion bei niedrigen Temperaturen sehr langsam, so

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- daß man vom praktischen Standpunkt aus eine Temzeichnet. daß als Wismut-Zusatz eine wäßrige 15 peratur von mindestens ?50°C benutzen sollte, um Lösung von Wismutnitrai zugegeben wird, die lange Reaktionszeiten zu verhindern. Eine Temperatur mit einem Chelatisierunj.smittel stabilisiert ist. von etwa 320 C ist optimal. Nach Bändigung der

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Reaktion wird der Reaktor abgekühlt. Man läßt dann zeichnet, daß die Eisenteilchen nach der Reduktion ein Gemisch von 1 % Luft und 99°/₀ Stickstoff in den bis auf Raumtemperatur abgekühlt werden, wobei 20 Reaktor und verdoppelt in Intervallen von 30 bis anfangs ein Gemisch aus etwa 1% Luft und 99% 45 Minuten den prozentualen Anteil der Luft in der Stickstoff über die Teilchen geleitet und der Luft- Mischung. Gleichzeitig vird die Temperatur im Ofen anteil so langsam gesteigert wird, daß ein Tem- beobachtet: Sobald sie um mehr als etwa 50 Grad peraturanstieg in den Teilchen 50 Grad nicht ansteigt, unterbricht man die Erhöhung der Luftüberschreitet, bis reine Luft über das Pulver 25 zufuhr, bis die Temperatur wieder sinkt. Nach 4 bis strömt, ohne daß dessen Temperatur steigt. 5 Stunden fließt reine Luft durch den Ofen, und die

Eisenteilchen können nun entfernt und verwendet werden.

Das für das erfindungsgemäße Verfahren benutzte

30 Ausgangsmaterial ist im Handel erhältliches nadeiförmiges gelbes Eisenoxid-hvdrat. Zweckmäßig dehydriert man dieses zu rotem ?\-Eisen(III)-oxid, indem

Die magnetischen Teilchen, welche man zur Her- man es auf etwa 350⁰C erhitzt, bevor man es mit

stellung /on magnetischen Aufzeichnungsvorrichtun- Wismut benetzt; jedoch ist es auch möglich, das gelbe

gen, z. B. Magnetbändern, benutzt, bestehen im all- 35 Eisenoxid direkt mit Wismut zu benetzen, bevor man

gemeinen aus nadeiförmigem y-Eisen(IIl)-oxid. Es es dehydratisiert.

ist schon lange bekannt, daß Eisen selbst dem y-Eisen- Der Wismut-Zusatz wird durch Vermischen des

(Ill)-oxid überlegen sein würde, und zwar hinsichtlich trockenen Eisenoxids mit einer Lösung eines Wismut-

des Verhältnisses Signal/Geräusch sowie seines magne- Salzes bewirkt. Als Wismut-Salz sollte man ein

tischen Moments und der Koerzitivkraft. Jedoch 40 solches wählen, das in Wasser oder in einem anderen

leidet Eisen an zwei Nachteilen. Zunächst ist es bislang Lösungsmittel, welches Eisenoxid nicht angreift,

fast unmöglich gewesen, Eisenteilchen der gewünschten löslich ist. Für diesen Zweck eignet sich Wismut-

nadelförmigen Gestalt herzustellen. Benutzt man als nitrat; aber dieses hat die Neigung, sofort nach seiner

Ausgangsmaterial nadeiförmige Eisenoxid-Teilchen Vermischung mit Wasser zu hydrolysieren und einen

und reduziert sie, so sintern sie immer etwas zusam- 45 Wismut-Niederschlag zu bilden. Deshalb benutzt man

men, und die gewünschte nadeiförmige Gestalt ist vorteilhaft ein Chelatisierungsmittel, welches das

verloren. Der zweite Nachteil befteht darin, daß Salz in Lösung hält und verhindert, daß es mit dem

Eisenteilchen der Größenordnung von 50 bis 2000 Ä, Wasser reagiert. Geeignete Chelatisierungsmittel sind

wie sie üblicherweise zur Herstellung von Magnet- Mmnit und Sorbit. Die Menge der Lösung wird so

bändern benutzt werden, pyrophor sind. Diese zwei 50 gewählt, daß beim Vermischen des Eisenoxids mit

Nachteile des Eisens sind die Ursache, daß trotz der der Wismutsalzlösung das gesamte Oxid befeuchtet

bekannten Vorteile des reinen Eisens bislang praktisch ist. Ein "Lösungsvolumen von etwa 70 ml pro 100 g

keine Verwendung desselben zur Herstellung von des roten Oxids ist optimal. Bei einem geringeren

magnetischen Aufzeichnungsvorrichtungen stattgefun- Volumen ist es schwierig, das gesamte Oxid gleich-

den hat. 55 mäßig zu befeuchten, während bei einem größeren

Die Erfindung löst die beiden obigen Probleme. Volumen das Oxid zusammenbackt und einen Brei

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von bildet. Nach der Befeuchtung des Eisenoxids mit

nadeiförmigen Eisenteilchen besteht darin, daß nadel- einem Wismutsalz wird es etwa 15 Minuten bei etwa

förmiges gelbes Eisen(III)-oxid oder nadeiförmiges 100⁰C getrocknet.

rotes Eisen(III)-oxid mit der Lösung eines Wismut- 60 Die Reduktion des Eisenoxids zum Eisen kann in salzes benetzt wird, wobei der Wismutanteil, bezogen einem kleinen elektrisch beheizten Drehofen oder in auf den Eisenanteil, etwa 1 bis 20% beträgt, und einem anderen Reaktor bei der gewünschten Tempeanschließend das Eisenoxid in einem Wasserstoff- ratur durchgeführt werden. Der Ofen wird mit dem mit strom bei einer Temperatur von 200 bis 500° C, vor- Wismut benetzten Eisenoxid beladen und auf 300⁰C , zugsweise bei etwa 320⁰C, zu Eisen reduziert wird. 65 geheizt, während ein Stickstoffstrom durchgeblasen Wenn man außerdem vorsichtig Luft zu den ab- wird. Nach etwa 1 Stunde haben sich das Mannit und gekühlten, reduzierten Eisenoxid-Teilchen läßt, so das Wismutnitrat zersetzt, und die gasförmigen Zerwird die Oberfläche des Eisens etwas oxidiert und die Setzungsprodukte (CO₁, H₂O und NO₁) werden aus