DE2118117B2

DE2118117B2 - Verfahren zur herstellung von stabilen eisenteilchen

Info

Publication number: DE2118117B2
Application number: DE19712118117
Authority: DE
Inventors: Paul Y. Palo Alto Calif. Hwang (V.StA.)
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1970-04-23
Filing date: 1971-04-14
Publication date: 1972-09-21
Also published as: GB1293509A; FR2089963A5; NL148431B; BE766054A; DE2118117A1; US3634063A; NL7103819A

Description

as

Die magnetischen Teilchen, welche man zur Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsvorrichtungen, z. B. Magnetbänder, benutzt, bestehen im allgemeinen aus nadeiförmigen y-Eisen(III)-oxid. Es ist schon lange bekannt, daß Eisen selbst dem y-Eisen-(IH)-oxid überlegen sein würde, und zwar hinsichtlich des Verhältnisses Signal/Geräusch sowie seines magnetischen Moments und der Koerzitivkraft. Jedoch besteht beim Eisen die Schwierigkeit, daß die üblicherweise zur Herstellung von Magnetbändern benutzten Eisenteilchen der Größenordnung von 50 bis 2000 A pyrophor sind. Dieser Nachteil des Eisens ist die Ursache, daß man bislang Eisen trotz seiner anerkannten Vorteile praktisch nicht zur Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsvorrichtungen verwendet hat. Größere Teilchen sind nicht pyrophor, jedoch haben sie nur schlechte magnetische Eigenschaften.

Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines Eisenpulvers mit hoher Koerzivität bei verbesserter Empfindlichkeit im Kurzwellenbereich, ferner mit einem hohen magnetischen Moment, bei hoher Leistung sowie kleiner Teilchengröße mit einem verbesserten Verhältnis Sigual/Geräusch und schließlich einer guten chemischen Stabilität zur sicheren Handhabung und langen Aufbewahrung.

Gegenstand der Erfindung ist nicht die übliche Reduktion von Eisenoxidteilchen; jedoch kann man ganz allgemein sagen, daß die Ausgangsstoffe des erfindungsgemäßen Verfahrens rote oder gelbe Eisenoxidnadeln oder Magnetitnadeln sind, welche in einem Wasserstoffstrom zu metallischem Eisen reduziert werden. Vorzugsweise wird dieses Verfahren bei relativ niedrigen Temperaturen durchgeführt, um ein Sintern zu verhindern und die Form der Teilchen aufrechtzuerhalten. Normalerweise soll die Temperatur nicht über 450° C liegen, vorzugsweise nicht über 350° C. Nach dem Gegenstand der deutschen Offenlegungsschrift 2118103 der Anmelderin erhält man eine verbesserte nadelförmige Gestalt, wenn man das Eisenoxid vor der Reduktion zuerst mit der Lösung eines Wismutsalzes benetzt Die Erfindung ist auch auf solche Teilchen anwendbar.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die reduzierten Eisenteilchen direkt von dem Reduktionsofen in eine wäßrige Lösung von Ammoniumhydroxid eingebracht Man kann dies tun, während die Teilchen noch heiß sind, oder man kann sie vor dem Austragen auf Raumtemperatur bzw. eine Zwischentemperatur abkühlen lassen. Die Proben werden in die Ammoniumhydroxid-Lösung gegeben, indem man das Austragungsende des Reaktors in die Ammoniumhydroxid-Lösung eintaucht. Die Stärke der Lösung ist nicht besonders kritisch, 1- bis 20-n Lösungen haben sich als geeignet erwiesen. Es ist nicht nötig, daß man die Teilchen längere Zeit mit der Ammoniumhydroxid-Lösung durchtränkt; sie können sofort abfiltriert, mit einem Lösungsmittel gewaschen und bei Raumtemperatur getrocknet werden. Geeignete Lösungsmittel sind niedrigsiedende Alkohole, wie Äthanol und Methanol, Methyläthylketon (MEK), Formaldehyd und Äther.

In den folgenden Beispielen ist die Erfindung näher beschrieben.

Beispiel 1

Alpha-Eisen(III)-oxid-monohydrat (A-Fe₂O₃ · H₂O) mit einer mittleren Teilchengröße von 1,0 · 0,15 μΐη wird 1 Stunde lang bei 350° C in einem elektrischen Ofen zu Alpha-Eisen(III)-oxid ((X-Fe₂O₃) dehydratisiert. Dann gibt mit V2 g Alpha-Eisen(III)-oxid-Pulver in ein Porzellan-Verbrennungsschiffchen. Das Schiffchen samt Inhalt wird in ein Verbrennungsrohr gestellt. Man läßt Wasserstoff in einer Geschwindigkeit von 56,6 1/Std. unter Standardbedingungen durch das Rohr strömen. Nachdem man das Rohr 10 Minuten lang mit Wasserstoff gereinigt hat, wird es während 2 Stunden bei einer vorgewählten Temperatur in einem elektrisch beheizten Röhrenofen erhitzt. Dann läßt man das Pulver auf etwa 50° C abkühlen und entlädt es direkt in ein 250-ml-Becherglas, welches 100 ml einer 5-n Ammoniumhydroxid-Lösung enthält. Das Pulver wird abfiltriert, mit Methyläthylketon gewaschen und bei Raumtemperatur getrocknet. Die Proben haben die folgenden Eigenschaften:

Probe	Reduktions temperatur ⁰C	VoFe	Koerzivität Oe	Sättigungs moment Oe-cm'/g	Querschnitts verhältnis
A B C	325 350 400	92,6 92,0 92,1	375 400 290	172 165 175	0,238 0,231 0,167

Die Teilchen sind bis zu 150° C nicht pyrophor.

Beispiel 2

Ausgangsstoff und Reaktionsbedingungen sind dieselben wie im Beispiel 1; jedoch wird die Probe 6 Stunden lang mit Wasserstoff bei 250° C reduziert, bevor man sie in eine 1-n Ammoniumhydroxid-Lösung gibt Die Eigenschaften der Probe sind im folgenden wiedergegeben.

Probe	VoFe	Koerzivität Oe	SättigungS" moment Oe-cmVg	Querschnitts verhältnis
D	90,5	630	149	0,363

Auch diese Probe ist bis zu 150⁰C nicht pyrophor.

Die schnelle Reduktionsgeschwindigkeit bei Probe A und B bewirkt eine schnelle Kernbildung uud Umwandlung der nadeiförmigen Oxidteilchen in Ketten aus Kügelchen. Die Teilchen der Probe C erscheinen leicht gesintert. Die Teilchen der Probe D behalten die nadeiförmige Gestalt des Ausgangsmaterials, jedoch ist die mittlere Teilchengröße kleiner (0,6 ■ 0,15 |im). Die Probe D ist ein ausgezeichnetes Material zur Verwendung bei der magnetischen Aufzeichnung, jedoch können auch alle anderen Proben für diesen Zweck benutzt werden.

Beispiel 3

50 g Mannit werden in 500 fill Wasser gelöst Dann löst man 81g Bi(NO₈)J-SH₂O in dieser Lösung, wobei das Mannit als Chelatisierungsmittel dient und das Wismut in Lösung hält Nun vermischt man 80 ml

ίο dieser Lösung mit 150 g rotem Alpha-Eisenoxid. Das feuchte Oxid wird bei 110° C getrocknet Der Gewichtsanteil Wismut zu Eisen in diesem Oxid beträgt 5%.

Das trockene Pulver wird in einen drehbaren

is Brennofen mit etwa 11 Kapazität gebracht Man erhitzt die Probe in einem Wasserstoffstrom auf 320° C, wodurch sie zu Eisen reduziert wird- Die Reduktion erfordert etwa 6 Stunden. Die Teilchen werden noch heiß aus dem Ofen sofort in eine 3-n wäßrige Ammoniumhydroxid-Lösung gegeben. Dann filtriert man die Teilchen ab und wäscht sie mit Aceton. Die Teilchen werden getrocknet; sie haben ein magnetisches Sättigungsmoment von 125 Oe cm^s/g, ein Querschnittsverhällnis von 0,40 und eine Koerzivität von

as 926 Oersted.

Claims

Patentansprücne:

1. Verfahren zur Herstellung von stabilen Eisenteilchen der Größenordnung von SO bis 2000A, dadurch gekennzeichnet, daß nadeiförmiges EisenQTI)-oxid der Größenordnung von 50 bis 2000 A zu reinem Eisenpulver reduziert, dieses in eine wäßrige Lösung von Ammoniumhydroxid eingebracht, von der Lösung abgetrennt, mit einem organischen Lösungsmittel gewaschen und dann getrocknet wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reine Eisenpulver in eine 1- bis 20-n Ammoniumhydroxid-Lösung eingebracht wird.