DE2301558B2 - Magnetisches pulvermaterial und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Magnetisches pulvermaterial und verfahren zu dessen herstellung

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DE2301558B2 DE19732301558 DE2301558A DE2301558B2 DE 2301558 B2 DE2301558 B2 DE 2301558B2 DE 19732301558 DE19732301558 DE 19732301558 DE 2301558 A DE2301558 A DE 2301558A DE 2301558 B2 DE2301558 B2 DE 2301558B2
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Description

35
Kurzfassung der Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Pulvermaterial für ein magnetisches Aufzeichnungsmittel, insbesondere auf ein magnetisches Pulvermaterial, das geeignet ist, ein magnetisches Aufzeichnungsmittel mit niedrigem elektrischen Widerstand zu erhalten, und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Eine Legierung aus Kobalt und wenigstens einem Element, das aus der Gruppe mit Vanadium, Molybdän, Kupfer, Mangan, Nickel, Zink und Eisen ausgewählt ist, wird auf der Fläche von Partikeln aus magnetischen Eisenoxyden, wie Fe3O4 oder yFe2O3, niedergeschlagen, und ein magnetisches Pulvermaterial wird erhalten, das eine hohe Koerzitivkraft, eine hohe magnetische Flußdichte und einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist
Anwendungsgebiet der Erfindung
55
Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Pulvermaterial für ein magnetisches Aufzeichnungsmittel, insbesondere auf ein magnetisches Pulvermaterial, das geeignet ist ein magnetisches Aufzeichnungsmittel mit niedrigem elektrischen Widerstand zu erhalten.
Eine Legierung aus Kobalt und wenigstens einem Element, das aus der Gruppe mit Vanadium, Molybdän, Kupfer, Mangan, Nickel, Zink und Eisen ausgewählt ist, wird auf der Fläche von Partikeln aus magnetischen Eisenoxyden niedergeschlagen, und ein magnetisches Pulvermaterial wird erhalten, das eine hohe Koerzitivkraft, eine hohe magnetische Flußdichte und einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist
Stand der Technik
Im Laufe des Fortschritts der magnetischen Aufzeichnungstechnik kann yFe2O3. das als magnetisches Material verwendet worden ist, nicht der Anforderung an die Eigenschaften eines Aufzeichnungsmittels genügen, und ein magnetisches Pulvermaterial mit hoher Koerzitivkraft und hoher magnetischer Flußdichte wird jetzt verlangt.
Darüber hinaus wird neben der hohen Koerzitivkraft und der hohen magnetischen Flußdichte ein niedriger elektrischer Widerstand von einem magnetischen Pulvermaterial verlangt.
Elektrostatische Ladungen werden z. B. an der Fläche eines Magnetbands durch Reibung erzeugt, wenn das Band läuft, so daß dieses nicht glatt laufen kann, oder Staub wird auf das Magnetband aufgebracht und stört derart, daß Löcher hervorgerufen werden, und das S/N-Verhältnis wird infolge der Erzeugung von zufälligem Rauschen verringert.
Es ist bekannt, daß die obenerwähnte Erzeugung von elektrostatischen Ladungen verringert werden kann, indem ein Magnetband mit niedrigem Widerstand verwendet wird.
Bei einem Magnetband wird ein flächenaktives Mittel oder Kohlenstoff der magnetischen Schicht zugesetzt.
Die Verteilung der magnetischen Schicht wird jedoch durch soiche Zusätze verschlechtert, oder die Ausgangsleistung der magnetischen Aufzeichnung wird im Falle der Zugabe von Kohlenstoff verringert.
Es ist des weiteren bekannt, das Metallsalz einer auf Eisenoxydp^rtikeln aufgebrachten aliphatischen Karbonsäure in ein Metalloxyd umzusetzen (GB-PS 9 79 721). Hierbei reagiert das Metalloxyd mit den Eisenoxyden, um einen Spinelferrit M1 11Fe2O4 zu erhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisches Pulvermaterial unter Verwendung von Eisenoxydpartikeln zu schaffen, das einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß auf die Partikeln eine Legierung aus Kobalt und 3 Gew.-% oder weniger des Gesamtpartikelgewichts wenigstens eines der Metalle Vanadium, Molybdän, Kupfer, Mangan, Nickel, Zink und Eisen niedergeschlagen ist.
Bei dem magnetischen Pulvermaterial nach der Erfindung sind die Eisenoxydpartikeln mit einer Legierungsschicht bedeckt, d. h. es findet keine Reaktion der Eisenoxydpartikeln mit der niedergeschlagenen Legierung statt.
Ausführungsformen der Erfindung
Beispiel 1
Etwa 25 g nadeiförmiger Magnetit, dessen Hauptachse etwa 0,5 μ ist und dessen Achsenverhältnis 6 bis 8 beträgt, wird in einer Lösung dispergiert, so daß er bei 1000C eine Stunde lang reagiert, wobei die Zusammensetzung der den Niederschlag bildenden Lösung wie folgt ist:
CoCl2 · 6H2O 6g
Na2C4H4O6 · 2H2O ΙΤ·Λ _
OUg
H3BO4 20 g
NaHPO2 · H2O 24 g
H2O 50OmI
CuCl2 · 2H2O 2g
23 Ol
Der pH-Wert der Lösung wird auf 9,0 ±0,1 in einer 5n-NaOH-Lösung eingestellt. Nachdem das Produkt mit Wasser gewaschen und getrocknet ist, wird es in einer Stickstoffatmosphäre bei 3000C eine Stunde lang wärmebehandelt. Die magnetischen Eigenschaften und der elektrische Widerstand des Produktes werden gemessen.
Tabelle 1
Die Tabelle 1 zeigt die gemessenen Werte der verschiedenen Materialien, wobei Nr. 1 reinen Magnetit vor der Behandlung der Erfindung, Nr. 2 einen Magnetit, der nur Kobalt enthält, Nr. 3 einen Magnetit, der eins niedergeschlagene Legierung von Kobalt und Kupfer enthält, bezeichnen.
H1- (Oe) Material Nr. 2 Nr. 3
BnO (C · cmVg) Nr. 1 544 520
Koerzitivkraft BJq (G ■ cm Vg) 390 525 514
Magnetische Restflußdichte Br/B„, 485 1072 1040
Gesättigte magnetische Flußdichte R (Ohm) 970 0,49 0,49
Rechteckverhältnis Co (Gew.-%) 0.50 1 · 1010 1 - 106
Elektrischer Widerstand Cu Gew.-°/o) 1 · 10« 5,0 3,0
Menge der niedergeschlagenen 0 0 0,4
Metalle 0
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, ist der elektrische Widerstand des Materials Nr. 3 kleiner als der elektrische Widerstand der Materialien Nr. 1 und Nr. 2 wegen der Zugabe von Kupfer und die Koerzitivkraft und die magnetische Flußdichte sind durch diesen Zusatz wesentlich verbessert.
Obwohl die Menge der niedergeschlagenen Metalle einzeln als Kobalt oder Kupfer in der Tabelle 1 angegeben ist, bezeichnet dies chemisch analysierte Ergebnisse, und Kobalt und Kupfer sind tatsächlich in der Form einer Legierung niedergeschlagen worden. Dieser Ausdruck wird in derselben Weise bei den anderen Beispielen verwendet
Die Messung des elektrischen Widerstands wird durch folgendes Verfahren ausgeführt:
Magnetisches Pulvermaterial wird in ein Glasrohr, dessen Durchmesser 4 mm und dessen Länge 60 mm
Tabelle 2
betragen, gepreßt, und die Dichte des gepreßten Pulvers beträgt 0,7 g/cm3. Quecksilberelektroden werden an beide Enden des Glasrohres angelegt, und die Messung wird mittels eines Elektrometers ausgeführt.
Die magnetischen Eigenschaften werden durch einen selbstaufzeichnenden Flußmesser unter der Bedingung gemessen, daß H „m 5000 Oe ist.
Dieses Meßverfahren wird a;ich bei den anderen Baispielen in derselben Weise verwandet
Beispiel 2
Bei diesem Beispiel wird Mangan anstelle von Kupfer im Beispiel 1 verwendet und die magnetischen Eigenschaften und der elektrische Widerstand des magnetischen Pulvermaterials (Nr. 4), das in demselben Verfahren wie beim Beispiel 1 erhalten wird, sind in der Tabelle 2 gezeigt.
Materal
Nr. 4
Koerzitivkraft Magnetische Restflußdichte
Gesättigte magnetische Flußdichte Rechteckverhältnis Elektrischer Widerstand Menge der niedergeschlagenen Metalle
Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, wird der elektrische Widerstand durch die Zugabe von Mangan im Vergleich mit den Materialien Nr. 1 und Nr. 2 (Tabelle 1) verringert und eine hohe Koerzitivkraft und eine hohe magnetische Flußdichte werden erhalten.
Die Wirkung von Mangan ist dieselbe wie die von Kupfer.
Beispiel 3
Etwa 50 g nadeiförmiger Magnetit, dessen Hauptachse etwa 0,5 μ ist und dessen Achsenverhältnis 6 bis 8 heträet wird in einer Lösung dispergiert, um bei 700C
Hc
Br/Q (Oe)
(G ■ cmVg)
608
543
Bm/Q (G · cm Vg) 1083
BrZBn,
R Co
(Ohm)
(Gew.-%)
(Gew.-°/o)
0,50
1 · 1
1,5
0,3
eine Stunde lang zu reagieren, wobei die Zusammensetzung der Lösung wie folgt ist:
CoCl2 ■ 6H2O
Rochellesalz
Hydrazin-Hydrat
H2O
ZnCl2
5g
13g
25 g
500 ml
2g
Bei diesem Beispiel wird Zink anstelle von Kupfer (Beispiel 1) oder Mangan (Beispiel 2) verwendet. Der pH-Wert der Lösung wird auf 12,0 in Sn-NaOH eingestellt
23 Ol
Die Tabelle 3 zeigt die gemessenen Werte der magnetischen Widerstands des erhaltenen magnetischen Pulvermaterials.
Eigenschaften und des elektrischen
Tabelle 3
Material
Nr. 5 Nr. 6
Koerzitivkraft
Magnetische Restflußdichte
Gesättigte magnetische Flußdichte
Rechteckverhältnis
Elektrischer Widerstand
Menge der niedergeschlagenen
Metalle
Wie in Tabelle 3 gezeigt ist, ist der elektrische Widerstand der Materialien Nr. 5 und Nr. 6 kleiner als der Widerstand der Materialien Nr. 1 und Nr. 2, wobei die Verringerung des elektrischen Widerstands aus der Zugabe von Zink resultiert. Der elektrische Widerstand des Materials Nr. 6 zeigt jedoch einen ziemlich hohen Wert, nämlich 1 ■ 109, und deshalb soll nicht mehr als 3 Gew.-% Zink beigegeben werden.
Beispiel 4
23 g nadeiförmiger Magnetit, dessen Hauptachse etwa 0,5 μ ist und dessen Achsenverhältnis 6 bis 8 beträgt, wird in einer Lösung dispergiert, wobei die Zusammensetzung der Lösung in der Tabelle 4 gezeigt ist. Der pH-Wert der Lösung wird auf 12,5 in einer 5 n-NaOH-Lösung eingestellt. Die Gesamtmenge der Mischung des Magnetits und der Lösung beträgt 500 ml
BrlQ
ßm/Q
Co
Zn
(G · cmVg)
(G · cmVg)
(Ohm)
(Gew.-%)
(Gew.-%)
560 450
453 430
914 900
0,50 0,48
1 · ΙΟ7 1 · ΙΟ9
4,0 1,0
3,0 4,0
20
3°
35 und die Mischung wird bei 1000C zwei Stunden lang zum Reagieren gebracht.
Tabelle
Material
Nr. 7 Nr. 8 Nr. 9 Nr. 10
0,1 Mol CoCl2-Lösung (ml)
Rochelle-Salz (g)
1 % Hydro-Bornatrium (ml)
NH4VO3 (g)
(NH4JeMo7O24 -4H2O(g)
Fe3O4 (g)
Das erhaltene Produkt wird gefiltert, gewaschen und getrocknet und dann bei 4000C eine Stunde lang in Stickstoffatmosphäre wärmer behandelt, so daß ein magnetisches Pulvermaterial erhalten wird, wobei die magnetischen Eigenschaften und der elektrische Widerstand des Produktes in Tabelle 5 gezeigt sind.
30 60 90 120
2,0 4,0 6,0 8,0
3 6 9 12
0.35 0,35 0,35 0,35
2,5 2,5 2,5 2,5
23 23 23 23
Tabelle 5 Hc (Oe) Material Nr. 8 Nr. 9 Nr. 10
BrlQ (G ■ cm3/g) Nr. 7 612 704 564
Bm/Q (G ■ cm3/g) 520 519 517 563
Koerzitivkraft 515 1077 1061 1074
Magnetische Restflußdichte B/B„, 1080
Gesättigte magnetische (Ohm) 0,48 0,49 0,52
Flußdichte V (Gew.-o/o) 0,48 3,4 · 105 13 · 105 4,2 ■ 105
Rechteckverhältnis Mo (Gew.-%) 7,2 · 105 0,25 0,44 0,20
Elektrischer Widerstand Co (Gew.-°/o) 0,10 0,11 0,07 0,20
Menge der 0,05 1,06 1,51 2,15
niedergeschlagenen Metalle 0,65
Wie in Tabelle 5 gezeigt ist, ergibt die Zugabe von Vanadium und Molybdän eine wirksame Verringerung des elektrischen Widerstands.
Obwohl Vanadium und Molybdän bei diesem Beispiel zusammen zugegeben werden, ist ebenfalls eine alleinige Zugabe von Vanadium oder Molybdän auch wirksam.
Die Zusammensetzung der Lösung ist in Tabelle 6 gezeigt.
Tabelle
Material
Nr. 11 Nr. 12 Nr. 13
Beispiel 5
25 g nadeiförmiger Magnetit, dessen Hauptachse etwa 0,5 μ ist und dessen Achsenverhältnis zwischen 6 und 8 beträgt, wird in einer Lösung dispergiert und bei 100° C eine Stunde lang erhitzt, um zu reagieren.
CoSO4 · 7 H2O (g) 4,5 4,5 4,5
NaHPO2 · H2O (g) 13,5 13,5 13,5
Na2C4H4O6 · 2 H2O (g) 57,5 57,5 57,5
H3BO4 (g) 16,0 16,0 16,0
H2O (ml) 500 500 500
NH4VO3 (g) 0,5 1,0 2,0
y-Fe2O3(g) ■■.·.-.·■. 25 25 25
23 Ol
Der pH-WErt der Lösung wird auf 9,0 ± 0,1 in einer i n-NaOH-Lösung eingestellt. Das erhaltene Produkt vird gefiltert, gewaschen und getrocknet und dann bei $50° C in einer Stickstoffatomsphäre eine Stunde lang
wärmebehandelt. Die magnetischen Eigenschaften und der elektrische Widerstand des so erhaltenen magnetischen Pulvermaterials werden gemessen, und das Ergebnis ist in Tabelle 7 gezeigt
Tabelle 7
Material
Nr. U Nr. 12
Nr. 13 Nr. 14
Koerzitivkraft H1-
Magnetische Restflußdichte Br/g
Gesättigte magnetische Bm/g
Flußdichte
Rechteckverhältnis B/B,,,
Elektrischer Widerstand R
Menge der Co
niedergeschlagenen Metalle V
(Oe) 416 544
CG · cmVg) 476 540
(C ■ cmVg) 939 905
576
558
910
0,507 0,597 0,613
(Ohm) 1 · 10'o 2,4 -107I- 107
(Gew.-%) 0 1,56 1,56
(Gew.-%) 0 1,02 1,02
512 519 909
0371 2 ■ 10' 1,50 1,20
Wie in Tabelle 7 gezeigt ist, ist der elektrische Widerstand der Materialien Nr. 12 bis Nr. 14, die Vanadium enthalten, viel kleiner als der des Materials Nr. 11, das nur aus ^Fe2O3 besteht. Somit wird eine unterschiedliche Wirkung durch die Zugabe von Vanadium erhalten.
Beispiel 6
Die magnetischen Eigenschaften und der elektrische Ausnahme der Verwendung von Eisen, anstelle von Widerstand des magnetischen Pulvermaterials, das Vanadium hergestellt worden ist, sind in Tabelle 8 durch dasselbe Verfahren wie bei dem Beispiel 5, mit der gezeigt.
Tabelle 8
Koerzitivkraft Hc (Oe) Material Nr. 16 Nr. 17
- Magnetische Restflußdichte Br/Q (G - cmVg) Nr. 15 530 524
Gesättigte magnetische Flußdichtc Bm/Q (G ■ cmJ/g) 544 511 501
Rechteckverhältnis B1ZB1n 521 975 976
Elektrischer Widerstand R (Ohm) 975 0,524 0,503
Menge der niedergeschlagenen Co (Gew.-%) 0,534 6 · ΙΟ« 1 · ΙΟ«
Metalle Fe (Gew.-%) 9 · 108 1,74 1,33
2,71 0,8 1,1
0,4
Wie in Tabelle 8 gezeigt ist, ist die Wirkung der Zugabe von Eisen dieselbe wie bei der Zugabe von Vanadium (Beispiel 5), wobei der elektrische Widerstand im Vergleich mit dem Material Nr. 11 verringert ist.
Der elektrische Widerstand des Materials nach der Erfindung beträgt somit 105 bis 108OlIm, während der elektrische Widerstand des ursprünglichen Materials Fe3O4 oder Fe2O3 jeweils 108Ohm oder 1010Ohm beträgt.
Die Menge der Zugabe der Elemente ist auf 3% oder weniger beschränkt. Der Grund dieser Beschränkung liegt in folgendem:
Der elektrische Widerstand des Materials, das 3 Gew.-°/o Zink enthält, ist klein, d. h. 1 · 107 Ohm, wie im Beispiel 4 gezeigt, während er bei einer Zugabe von 4 Gew.-% Zink einen hohen Wert von 1 · 109 zeigt. Im (,0 letzteren Falle sind auch die Koerzitivkraft und die magnetische Flußdichte verringert. Die Zugabe von Zink hat deshalb eine obere Grenze. Der Niederschlag von Kobalt ist bemerkenswert verringert, während der Niederschlag der anderen Elemente erhöht ist, was zu einer Verringerung von f/rund Br führt.
Wenn es deshalb erwünscht ist, daß der elektrische Widerstand bedeutend niedrig ist, ist die Koerzitivkraft höher als 500 Oe und ist die magnetische Restflußdichte höher als 450 G · cmVg, wobei die Menge der Zugabe mit 3% begrenzt werden muß.
Somit kann ein magnetisches Pulvermaterial, das einen niedrigen elektrischen Widerstand, eine hohe Koerzitivkraft und eine hohe Remanenz aufweist gemäß der Erfindung erhalten werden. Es ist selbstverständlich, daß der elektrische Widerstand des magneti sehen Mittels, das aus einem solchen magnetischei Pulvermaterial mit niedrigem elektrischen Widerstan< hergestellt ist, auch gering ist.
Magnetische Bänder sind aus den Materialien de Beispiele 1 und 2 (Materialien Nr. 2 und Nr.4) hergestell worden.
Magnetisches Pulvermaterial, das durch die Beispiel 1 und 2 hergestellt worden ist, Dispergierstoffe un Lack werden mit einer Dispergiermaschine gemischt, s daß ein magnetisches Anstrichmittel gebildet wird.
Dieses magnetische Anstrichmittel wird auf eine 3 starke Polyesterschicht durch eine Auftragsvorrichtur angebracht, deren Spaltbreite 2 Mil beträgt, so daß eir magnetische Schicht auf der Polyesterschicht gebild wird. Nach dem Trocknen wird diese in Teststücl geschnitten, deren Breite 50 mm und deren Län| 100 mm betragen. Der elektrische Widerstand dies
709 543/;
23 Ol 558
Teststücke wird durch ein Elektrometer längs ihrer Länge gemessen. Das erhaltene Ergebnis ist in Tabelle 9 gezeigt.
Tabelle 9
Elektrischer Widerstand
(Ohm)
Fe3O4
y-Fe^O3
Fe3O4 mit Co und Cu
Fe.O4 mit Co und Mo
Fe3O4 mit Co
3,5 ■ 10»
1 · !Οίο
2 ■ 10' 7 · 107 7 · 109
Wie in Tabelle 9 gezeigt ist, wird ein niedriger elektrischer Widerstand in der Form eines magnetischen Bandes erhalten und es versteht sich, daß die
vorteilhaften Gesichtspunkte der Erfindung so wirksam wie bei dem magnetischen Pulvermaterial beibehalten sind. Obwohl das obige Beispiel in der Form eines magnetischen Bands gezeigt ist, wird das Ergebnis nicht im Falle einer magnetischen Scheibe oder Platte geändert.
Bei den Beispielen werden Chloride als metallische Salze verwendet, jedoch können auch Sulfate, Nitrate oder Salze einer organischen Säure alternativ in
ίο derselben Weise verwendet werden. Es können auch andere geeignete Reduzierstoffe als in den Beispielen genannt verwendet werden.
Der elektrische Widerstand des magnetischen Pulvermaterials wird durch die Erfindung wesentlich verringert, und in Abweichung von bekannten Verfahren wird Kohlenstoff nicht bei der Herstellung eines magnetischen Bandes zugegeben, und folglich kann die Menge des in dem Band enthaltenen Magnetpulvers so erhöhl werden, daß die magnetischen Eigenschaften verbessert werden.

Claims (3)

23 Ol Patentansprüche:
1. Magnetisches Pulvermaterial unter Verwendung von Eisenoxidpartikeln, dadurch ge- s kennzeichnet, daß auf die Partikeln eine Legierung aus Kobalt und 3 Gew.-% oder weniger des Gesamtpartikelgewichts wenigstens eines der Elemente Vanadium, Molybdän, Kupfer, Mangan, Nickel, Zink und Eisen niedergeschlagen ist ι ο
2. Verfahren zum Herstellen des magnetischen Materials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reduktionsmittel in einer Lösung mit einem Co-lon und wenigstens einem Ion gelöst wird, das aus der Gruppe von V-Ionen, Mo-Ionen, Cu-Ionen, Mn-Ionen, Ni-Ionen, Zn-Ionen und Fe-ionen ausgewählt ist, daß magnetisches Eisenoxyd zugegeben und in dieser Lösung dispergiert wird und daß eine Reduktion in der Lösung unter einer vorbestimmten Bedingung ausgeführt wird.
3. Verfahren zum Herstellen des magnetischen Materials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reduktionsmittel in einer Lösung mit einem Co-lon und wenigstens einem Ion gelöst wird, das aus der Gruppe von V-Ionen, Mo-Ionen, Cu-Ionen, Mn-Ionen, Ni-Ionen, Zn-Ionen und Fe-Ionen ausgewählt ist, daß magnetisches Eisenoxyd zugegeben und in dieser Lösung dispergiert wird, daß eine Reduktion in dieser Lösung unter einer vorbestimm- .. ten Bedingung ausgeführt wird und daß das so erhaltene Pulver in neutraler Atmosphäre wärmebehandelt wird.
DE2301558A 1972-01-13 1973-01-12 Magnetisches Pulvermaterial und Verfahren zu dessen Herstellung Expired DE2301558C3 (de)

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