FR2651366A1 - Surface-doped iron-based magnetic material and method of obtaining it - Google Patents

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Matar Samir
Siberchicot Bruno
Demazeau Gerard
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Abstract

Iron-based magnetic material surface doped with a lanthanide, the said material being in the form of particles whose iron atoms are combined with nitrogen atoms or are partially substituted by cobalt atoms especially. In a preferred embodiment of the invention, the lanthanide is neodymium or samarium. A method for preparing the said particles from precursors by treatment of the said precursors by a solution containing lanthanide ions and then heat treatment in a gaseous reducing phase.

Description

La présente invention a pour objet de nouveaux matériaux magnétiques à base de fer, leur préparation et leur application comme matériaux d'enregistrement magnétique. The present invention relates to novel magnetic iron-based materials, their preparation and their application as magnetic recording materials.

Elle concerne plus particulièrement des particules pour l'enregistrement magnétique ayant des propriétés magnétiques et morphologiques contrôlées.It relates more particularly to particles for magnetic recording having controlled magnetic and morphological properties.

Depuis la mise au point des premières bandes magnétiques à base de Fe203-gamma, les matériaux magnétiques utilisés pour 1 tenregistrement ont largement évolué, notamment pour atteindre une plus grande densité d'enregistrement. Since the development of the first magnetic Fe203-gamma tapes, the magnetic materials used for recording have evolved considerably, especially to achieve a higher recording density.

En effet, I'enregistrement à haute densité requiert des matériaux ayant les caractéristiques suivantes:
- un champ coercitif élevé (compris entre 600 et i500 Oe )~ cette caractéristique nécessite l'utilisation de particules monodomaines magnétiques de taille et de morphologie contrôlées.
High density recording requires materials with the following characteristics:
- a high coercive field (between 600 and 1500 Oe) ~ this feature requires the use of magnetic single-domain particles of controlled size and morphology.

- une aimantation à saturation relativement importante (supérieure à 100 u.e.m/g); cette caractéristique est dépendante de la composition et de la structure du matériau concerné. a relatively high saturation magnetization (greater than 100 u.e.m / g); this characteristic is dependent on the composition and the structure of the material concerned.

D'autre part les particules magnétiques destinées à l'enregistrement de haute densité doivent être de taille inférieure au micromètre, présenter une distribution étroite en taille, être homogènes en forme, et être exemptes de porosité et de dendrites. On the other hand magnetic particles for high density recording must be smaller than one micrometer, have a narrow size distribution, be homogeneous in shape, and be free of porosity and dendrites.

Les particules d'oxyde de fer Fe2O3-gamma ou Fe304ne permettent d'atteindre que des valeurs de champ coercitif comprises entre 350 et 400 Oe. On peut augmenter cette coercivité par des dopages superficiels, cependant l'aimantation des particules reste faible, de l'ordre de 75 u.e.m/g. Fe2O3-gamma or Fe304ne iron oxide particles make it possible to achieve coercive field values of between 350 and 400 Oe. This coercivity can be increased by superficial doping, however the magnetization of the particles remains low, of the order of 75 u.e.m / g.

On a utilisé récemment pour l'enregistrement à haute densité des particules de fer qui ont l'avantage de présenter à l'état passivé une forte coercivité (1200 à 1503 Oe) et une bonne aimantation à saturation comprise généralement entre 100 et 150 u.e.m/g.  Recently, iron particles have been used for high-density recording which have the advantage of having a high coercivity (1200 to 1503 Oe) in the passivated state and good saturation magnetization generally between 100 and 150 μm / g.

Cependant, la taille de ces particules à base de fer, correspondant au monodomaine magnétique, est faible. L'obtention de valeurs élevées de champ coercitif implique en effet des particules très petites. Mais cet état de division conduit à des valeurs de surface spécifique très élevées ayant pour inconvénient une dégradation chimique facilitée en présence d'oxygène ou de vapeur d'eau.Afin d'apporter des so
lutions à ces problèmes, des recherches ont été effectuées en prenant pour base le nitrure de fer Fe4N, qui a l'avantage par rapport au fer de posséder une stabilité chimique plus
importante.A titre illustratif, le brevet européen EU 0.102.881 a pour objet un nouveau matériau ferromagnétique consistant en un carbonitrure de fer, obtenu en substituant des atomes d'azote du réseau de Fe4N par des atomes de carbone, ce qui lui procure une meilleure stabilité par rapport aux matériaux d'origine.
However, the size of these iron-based particles, corresponding to the magnetic monodomain, is small. Obtaining high values of coercive field implies very small particles. But this state of division leads to very high specific surface values having the disadvantage of a chemical degradation facilitated in the presence of oxygen or water vapor.
To these problems, research has been carried out on the basis of Fe4N iron nitride, which has the advantage over iron of having more chemical stability.
For illustrative purposes, the European patent US 0.102.881 relates to a new ferromagnetic material consisting of an iron carbonitride, obtained by substituting nitrogen atoms of the Fe4N network by carbon atoms, which gives it a better stability compared to the original materials.

Une autre évolution s est faite dans le sens d'une recherche de particules peu aciculaires pouvant être utilisées pour l'enregistrement à haute densité. Toutefois, les parti
cules de fer peu aciculaires perdent leur coercivité; on a donc cherché à améliorer leurs propriétés et notamment à obtenir une forte coercivité à l'aide d'une couche dopante.
Another evolution has been made in the direction of a search for less acicular particles that can be used for high density recording. However, the party
scarcely acicular iron sacs lose their coercivity; we therefore sought to improve their properties and in particular to obtain a high coercivity using a doping layer.

L'article de T.MIYAHARA et K. KAWAKAMI (IEEE
Transactions on Magnetics-Vol. 23 N05 Septembre 1987, pa
ges 2877 à 2879), décrit le traitement de particules aciculaires de goethite (FeOOH), par une solution aqueuse de nitrate de néodyme et d'acide borique.
The article by T.MIYAHARA and K. KAWAKAMI (IEEE
Transactions on Magnetics-Vol. 23 N05 September 1987, pa
2877-2879) describes the treatment of acicular goethite particles (FeOOH) with an aqueous solution of neodymium nitrate and boric acid.

La couche de surface obtenue répond à la formule
Nd Fe B14 et est une couche amorphe, c'est-à-dire non cris
tal 1 isée, et peu compatible avec le noyau des particules.
The surface layer obtained corresponds to the formula
Nd Fe B14 and is an amorphous layer, that is to say uncrisp
It is not very compatible with the nucleus of the particles.

Les particules obtenues ont une coercivité supérieure à 2000 Oe et elles ne conviennent pas à l'enregistrement haute densité en raison du caractère amorphe de leur couche magnétique de surface.The resulting particles have a coercivity greater than 2000 Oe and are unsuitable for high density recording due to the amorphous nature of their surface magnetic layer.

Le but de la présente invention est d'obtenir un maté riau, pouvant être mis sous la forme de particules éventuellement non aciculaires de morphologie plus isotrope, présentant un accroissement du champ coercitif tout en conservant des valeurs d'aimantation à saturation adaptée à 1 'enregis- trement à haute densité, et tout en augmentant la résistance à la dégradation chimique en surface de particules, c'est-à-dire en augmentant la passivation. The object of the present invention is to obtain a material, which can be put into the form of optionally non-acicular particles of more isotropic morphology, having an increase in the coercive field while maintaining saturation magnetization values adapted to one another. high density recording, and while increasing the resistance to chemical degradation at the particle surface, i.e. by increasing passivation.

La présente invention a donc pour objet un matériau magnétique à base de fer, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un noyau ferromagnétique comportant des atomes de fer, substitués ou non, ledit noyau étant enrobé d'une couche dopante de surface constituée notamment d'atomes dudit noyau associés à des atomes d'un ou plusieurs éléments de la famille des lanthanides présentant une anisotropie magnétocristalline. The subject of the present invention is therefore an iron-based magnetic material, characterized in that it consists of a ferromagnetic core comprising iron atoms, substituted or unsubstituted, said core being coated with a surface doping layer consisting of in particular atoms of said nucleus associated with atoms of one or more elements of the family of lanthanides having a magnetocrystalline anisotropy.

Le matériau magnétique du noyau peut être du fer pur réduit ou partiellement oxydé , ou du fer partiellement substitué par un métal, tel que le cobalt, ou par un métalloide, tel que l'azote, ou une phase de composition définie, telle que Fe4N, ou une phase mixte de composition définie, telle que le carbonitrure de fer répondant à la formule Fe4N(l e Ct, dans laquelle E est inférieur ou égal à 0,3, ou telle que le boronitrure de fer répondant à la formule Fe4N#1 - # B , dans laquelle s est inférieur ou égal à 0,3 , ou un nitrure mixte répondant à la formule Fa(4#x)MxN dans laquelle M est un métal tel que l'étain. The core magnetic material may be reduced or partially oxidized pure iron, or partially metal-substituted iron, such as cobalt, or a metalloid, such as nitrogen, or a defined composition phase, such as Fe4N or a mixed phase of defined composition, such as iron carbonitride corresponding to the formula Fe4N (Ct, in which E is less than or equal to 0.3, or such that iron boronitride corresponding to the formula Fe4N # 1 - # B, where s is less than or equal to 0.3, or a mixed nitride of the formula Fa (4 # x) MxN wherein M is a metal such as tin.

La couche de surface est constituée d'un ou plusieurs éléments de la famille des lanthanides présentant une anisotropie magnétocristalline, d'atomes de fer à des degrés d'oxydation + 2 etîou + 3 et d'une espèce anionique susceptible de conduire à une phase stable dans les conditions d'utilisation. The surface layer consists of one or more elements of the family of lanthanides having a magnetocrystalline anisotropy, iron atoms with oxidation levels + 2 and / or + 3 and an anionic species likely to lead to a phase stable under the conditions of use.

Les éléments de la famille des lanthanides présentant une anisotropie magnétocristal lina peuvent être en particulier le néodyme et/ou le samarium. Par contre le gadoli nium ne répond pas aux besoins de l'invention. Elements of the family of lanthanides exhibiting magnetocrystalline anisotropy may in particular be neodymium and / or samarium. On the other hand, gadolinium does not meet the needs of the invention.

La couche de surface peut donc répondre à la formule globale suivante:
Ln Fa X3 dans laquelle
Ln représente un élément de la famille des lanthanides,
X correspond à tout élément capable de donner naissance à une espèce anionique susceptible de conduire à une phase stable dans les conditions d'utilisation et notamment représente un atome de un ou plusieurs éléments pris dans le groupe comprenant S, O, N et P.
The surface layer can thus satisfy the following global formula:
Ln Fa X3 in which
Ln represents an element of the family of lanthanides,
X is any element capable of giving rise to an anionic species capable of leading to a stable phase under the conditions of use and in particular represents an atom of one or more elements taken from the group comprising S, O, N and P.

Les éléments Ln et X sont choisis de préférence de façon à assurer la compatibilité de réseau, c'est-à-dire l'agencement des atomes, entre la phase du noyau et la phase de surface, par exemple des phases cubiques. The elements Ln and X are preferably chosen so as to ensure network compatibility, that is to say the arrangement of the atoms, between the core phase and the surface phase, for example cubic phases.

Le degré d'oxydation du ou des lanthanides associés à la couche peut être + 2 et/ou + 3 auquel cas la couche de surface répond à la formule suivante:
2+ 3+ 2+ 3+
Lnx.Ln(î#x) FeY.Fe Xz dans laquelle
x et y sont indépendamment inférieurs ou égaux à 1
et z est fonction de x, y et de la ou les valences de l'élément X.
The degree of oxidation of the lanthanide (s) associated with the layer may be + 2 and / or + 3, in which case the surface layer has the following formula:
2+ 3+ 2+ 3+
Lnx.Ln (I # x) FeY.Fe Xz in which
x and y are independently less than or equal to 1
and z is a function of x, y and the valence of the element X.

Au cas où X représente l'oxygène, z = 3- (X f Y)
2
On peut en outre utiliser le bore comme élément additionnel, ce dernier étant susceptible soit de se substituer partiellement à l'espèce anionique, soit de jouer le rôle de fondant dans le procédé chimique de constitution de la phase de surface.
In the case where X represents oxygen, z = 3- (X f Y)
2
Boron may also be used as an additional element, the latter being capable of either partially replacing the anionic species or of acting as a flux in the chemical process for constituting the surface phase.

En outre l'efficacité de la couche dopante est obtenue avec une épaisseur de 5 à 50 Angströms, de préférence de 20 à 30 Angströms.  In addition, the effectiveness of the doping layer is obtained with a thickness of 5 to 50 Angstroms, preferably 20 to 30 Angstroms.

De plus, le matériau peut être sous la forme d'une particule non -aciculaire ou peu aciculaire ou sous la forme d'une couche mince. In addition, the material may be in the form of a non-acicular or low acicular particle or in the form of a thin layer.

Dans le cas de produits particulaires, lesdites parti
cules et des rapports longueur: diamètre, ou facteur de forme, compris dans une gamme allant de 1:1 à 10: 1.
In the case of particulate products, the said parties
and length, diameter, or aspect ratio ratios in the range of 1: 1 to 10: 1.

Les produits de l'invention peuvent donc être des particules ayant une longueur de 0,02 micron à 1 micron, avec des rapports de forme allant de 1 à 10, possédant une coercivité comprise entre 500 et 1500 Oe et une aimantation à saturation comprise entre 100 et 150 uemîg.  The products of the invention can therefore be particles having a length of 0.02 micron to 1 micron, with aspect ratios ranging from 1 to 10, having a coercivity of between 500 and 1500 Oe and a saturation magnetization between 100 and 150 μg.

L'invention a d'autre part pour objet un procédé pour la préparation d'un matériau sous forme de particules magnétiques à base de fer constitué d'un noyau ferromagnétique comportent des atomes de fer, substitués ou non, ledit noyau étant enrobé d'une couche dopante de surface constituée d'atomes dudit noyau associés à des atomes d'un ou plusieurs éléments de la famille des lanthanides présentant une anisotropie magnéto-cristalline, caractérisé en ce que le noyau ou le précurseur de celui-ci est traité par une première solution contenant des ions d'un ou plusieurs lanthanides, en présence d'une deuxième solution pouvant par réaction avec la première solution donner naissance à une phase précurseur de la couche dopante s'adsorbant à la surface des particules, en ce que les particules ainsi traitées sont séchées et en ce qu'on effectue un traitement thermique en phase gazeuse réductrice. The invention furthermore relates to a method for the preparation of a material in the form of iron-based magnetic particles consisting of a ferromagnetic core, comprising iron atoms, substituted or unsubstituted, said core being coated with a surface doping layer consisting of atoms of said nucleus associated with atoms of one or more elements of the family of lanthanides having magneto-crystalline anisotropy, characterized in that the nucleus or precursor thereof is treated with a first solution containing ions of one or more lanthanides, in the presence of a second solution which can, by reaction with the first solution, give rise to a precursor phase of the doping layer adsorbing on the surface of the particles, in that the particles thus treated are dried and in that a reductive gas phase heat treatment is carried out.

L'agent réducteur peut être de l'hydrogène ou un mélange d'hydrogène avec de l'azote, de lrammoniac ou du diborane (B2H6) et la température de traitement est comprise entre 4000C et 4500C. La première solution de traitement des particules, contenant des ions lanthanides, peut contenir de plus des ions bore, en particulier sous la forme d'acide borique. The reducing agent may be hydrogen or a mixture of hydrogen with nitrogen, ammonia or diborane (B2H6) and the treatment temperature is between 4000C and 4500C. The first particle treatment solution, containing lanthanide ions, may further contain boron ions, particularly in the form of boric acid.

Le tra'itement réducteur est préférentiellement effec tué dans un réacteur à lit fluidisé et dure de 4 à 7 heures. The reducing treatment is preferably carried out in a fluidized bed reactor and lasts 4 to 7 hours.

On peut aussi, préalablement à l'addition du lanthanide, opérer la substitution d'atomes de fer par des atomes de manganèse et/ou d'étain. Cette substitution peut être effectuée par toute méthode connue dans l'état de la technique et particulièrement par coprécipitation. It is also possible, prior to the addition of the lanthanide, to perform the substitution of iron atoms with manganese and / or tin atoms. This substitution can be performed by any method known in the state of the art and particularly by coprecipitation.

Selon un mode de mise en oeuvre préférentiel de 1' in- vention, le lanthanide est le néodyme ou le samarium. According to a preferred embodiment of the invention, the lanthanide is neodymium or samarium.

La présente invention a d'autre part pour objet un matériau ferromagnétique à base de particules obtenues par le procédé ou l'une des variantes de ce procédé précédemment dé cri t.  The present invention furthermore relates to a ferromagnetic material based on particles obtained by the process or one of the variants of this process previously described.

L'invention a encore pour objet un élément d'enregistrement magnétique comprenant essentiellement un support non magnétique et un matériau ferromagnétique tel que précédemment décrit. The invention further relates to a magnetic recording element essentially comprising a non-magnetic support and a ferromagnetic material as previously described.

Le matériau selon l'invention peut être appliqué sur des bandes ou sur tout autre support par des moyens connus de l'homme du métier. The material according to the invention can be applied on strips or on any other support by means known to those skilled in the art.

L'invention sera encore illustrée sans être aucunement limitée par les exemples ci-après, et par les figures annexées. The invention will be further illustrated without being limited in any way by the examples hereinafter and by the appended figures.

Les figures l et 2 représentent des clichés de particules de goethite enrobées de Nd respectivement en microscopie électronique en transmission et en microscopie électronique à fort grossissement. FIGS. 1 and 2 represent Nd-coated goethite particle photos respectively in transmission electron microscopy and in high magnification electron microscopy.

Les figures 3a) et }b) représentent des spectres
E.D.A.X respectivement du centre et de la périphérie de particules enrobées de Nd, effectués à l'aide d'une sonde de 7,4 angströms. Les pics caractéristiques du Fer et du Nd sont dénommés ND et FE.
Figures 3a) and} b) represent spectra
EDAX respectively of the center and the periphery of particles coated with Nd, carried out using a probe of 7.4 angstroms. The characteristic peaks of Iron and Nd are denoted ND and FE.

La figure 4 représente un schéma obtenu à partir d'un cliché E.D.A.X d'une particule de Fe4N enrobé de Nd. La zone claire (A) représentant le coeur de la particule et la zone (B) la couche de surface riche en Nd.  FIG. 4 represents a diagram obtained from an E.D.A.X image of a Nd-coated Fe4N particle. The light zone (A) representing the core of the particle and the zone (B) the Nd-rich surface layer.

La figure 5 représente un spectre AUGER réalisé en surface de particules de Fe4N enrobées de Nd. En abscisse figure l'énergie cinétique et en ordonnée le nombre de coups. FIG. 5 represents an AUGER spectrum produced on the surface of Nd-coated Fe4N particles. On the abscissa is the kinetic energy and on the ordinate the number of strokes.

Les figures 6 et 7 représentent des profils Auger de particules de Fe4N enrobées par Nd. Le temps de décapage est indiqué en abscisse et la concentration atomique des différents éléments en ordonnée. Figures 6 and 7 show Auger profiles of Nd-coated Fe4N particles. The etching time is indicated on the abscissa and the atomic concentration of the various elements on the y-axis.

La figure 8 représente le spectre Mössbauer de 15lEu réalisé sur la couche de surface des particules magnétiques enrobées EuFe03. Le pourcentage d'absorption en ordonnée est mesuré en fonction du déplacement isomérique en abscisse. Figure 8 shows the Mössbauer spectrum of 15lEu made on the surface layer of the magnetic particles coated EuFe03. The percentage of absorption in ordinate is measured according to the isomeric displacement in abscissa.

La figure 9 représente l'influence de la variation du taux de néodyme, en abscisse, sur la coercivité (He) et l'aimantation à saturation ( 6 s), en ordonnée, mesurée sur des particules enrobées par Nd. FIG. 9 represents the influence of the variation of the neodymium level, on the abscissa, on the coercivity (He) and the saturation magnetization (6 s), on the ordinate, measured on particles coated with Nd.

EXEMPLE 1
Préparation du précurseur goethite FeOOH
Dans un bécher de 10 1, on dissout 1 kg de nitrate de fer Fe(N03)3.9H20 dans 5 1. d'eau pure à l'aide d'une agitation magnétique du milieu. Le pH de la solution ainsi obtenue est environ de l,l6. Sur une période d'une heure le pH est monté à 1,7 par ajout de solution de NaOH à 50%. Le volume est ensuite augmenté jusqu'à 9 1. Le milieu est progressivement chauffé et porté à 800C pendant 4 heures. Cette période correspond à la nucléation: le nombre de nucléi (sites de nucléation) augmente en fonction du temps et la taille des particules de goethite obtenues subséquemment est d'autant plus faible (0,1 Xm).
EXAMPLE 1
Preparation of the goethite precursor FeOOH
In a 10 l beaker, 1 kg of Fe (NO 3) 3 .9H 2 O nitrate of iron is dissolved in 5 liters of pure water by means of magnetic stirring of the medium. The pH of the resulting solution is about 1.16. Over a period of one hour the pH was raised to 1.7 by addition of 50% NaOH solution. The volume is then increased to 9 1. The medium is gradually heated and heated to 800C for 4 hours. This period corresponds to nucleation: the number of nuclei (nucleation sites) increases as a function of time and the size of the subsequently obtained goethite particles is all the smaller (0.1 Xm).

Les particules de goethite sont précipitées par augmentation du pH jusqu'à 11,8 (il ne faut pas dépasser cette valeur au-delà de laquelle on obtiendrait de l'oxyde de fer
Fe203- i) par adjonction de solution de soude à 50po. La réaction est totale au bout de 4 heures supplémentaires d'agitation à 800C. La couleur vire alors du rouge-sang au jaune ocre couleur de la goethite.
The goethite particles are precipitated by increasing the pH to 11.8 (this value should not be exceeded beyond which iron oxide is obtained
Fe 2 O 3 - i) by addition of 50% sodium hydroxide solution. The reaction is complete after another 4 hours stirring at 800C. The color turns from blood red to yellow ocher color of goethite.

Après arrêt de l'agitation et du chauffage, le milieu est laissé reposer durant une nuit. La solution fortement basique est siphonée et le précipité ocre est lavé plusieurs fois à l'eau pure afin de ramener le milieu à un pH neutre. After stopping the stirring and heating, the medium is allowed to stand overnight. The strongly basic solution is siphoned and the ocher precipitate is washed several times with pure water to bring the medium to a neutral pH.

La goethite est ensuite filtrée et mise à sécher.The goethite is then filtered and dried.

EXEMPLE 2
Préparation de la goethite enrobée avec Nd et B.
EXAMPLE 2
Preparation of the goethite coated with Nd and B.

Environ 59 de goethite préparée dans -l'exemple 1 sont dispersés dans 100 cm3 d'une solution aqueuse de nitrate de néodyme [ Nd(NO3)3.9142O ] et d'acide borique et l'ensemble est agité par l'intermédiaire d'un agitateur magnétique. La concentration de la solution en Nd et en B est calculée par rapport à la quantité initiale de goethite. About 59 g of goethite prepared in Example 1 are dispersed in 100 cm 3 of an aqueous solution of neodymium nitrate [Nd (NO 3) 3 914 20] and boric acid and the mixture is stirred through a magnetic stirrer. The concentration of the solution in Nd and in B is calculated with respect to the initial amount of goethite.

Le néodyme est ensuite précipité sous l'une des deux formes
* Nd(OH)3 (hydroxyde) par adjonction d'un excès d'ammoniaque à la solution de suspension de particules de goethite.
Neodymium is then precipitated under one of two forms
* Nd (OH) 3 (hydroxide) by adding an excess of ammonia to the suspension solution of goethite particles.

*Nd2(C204)3 (oxalate) par adjonction d'un excès d'une solution d'acide oxalique. * Nd2 (C204) 3 (oxalate) by adding an excess of an oxalic acid solution.

Le précipité est ensuite séparé par filtration et mis à sécher sans lavage supplémentaire afin de préserver l'acide borique. The precipitate is then separated by filtration and allowed to dry without additional washing to preserve the boric acid.

EXEMPLE 3
Préparation de particules de fer nitrurées, borurées et substituées par des atomes de néodyme.
EXAMPLE 3
Preparation of nitrided iron particles, borured and substituted with neodymium atoms

Des particules de goethite sont préparées suivant le procédé de l'exemple 2 par traitement avec une solution d'ammoniac
Les particules ainsi traitées sont alors séchées et nitrurées en réacteur à lit fluidisé dans un mélange gazeux
NH3 H2 à une température comprise entre 350 et 5000C durant 4 heures.
Goethite particles are prepared according to the method of Example 2 by treatment with an ammonia solution
The particles thus treated are then dried and nitrided in a fluidized bed reactor in a gaseous mixture
NH3 H2 at a temperature between 350 and 5000C for 4 hours.

EXEMPLE 4
Préparation de particules nitrurées, borurées et substituées par des atomes d'étain et de néodyme.
EXAMPLE 4
Preparation of nitride particles, borurated and substituted with tin and neodymium atoms.

De la goethite substituée par des atomes d'étain est préparée à partir de nitrate de fer et de chlorure d'étain. Goethite substituted with tin atoms is prepared from iron nitrate and tin chloride.

La goethite ainsi substituée est alors traitée comme dans l'exemple 3 par une solution de nitrate de néodyme, puis est nitrurée. The goethite thus substituted is then treated as in Example 3 with a solution of neodymium nitrate, and is then nitrided.

EXEMPLE 5
Caractérisation physico-chimique des particules obtenues dans l'exemple 3.
EXAMPLE 5
Physicochemical Characterization of the Particles Obtained in Example 3

a) Analyse radiocristallographique. a) X-ray crystallographic analysis.

Le diffractogramme X des particules magnétiques obtenues dans l'exemple 3 présente une phase unique isotype de
Fe4N.
The X-ray diffractogram of the magnetic particles obtained in Example 3 has a single isotype phase of
Fe4N.

Une analyse des largeurs de raies de diffraction obtenues par la méthode de SHERRER ne permet pas de mettre en évidence une variation significative de la taille des grains magnétiques par rapport aux nitrures préparés sans traitement préalable des précurseurs par la solution de nitrate de néodyme - et d'acide borique. Ceci indique que le traitement de surface effectué ne joue aucun rôle au niveau du contrôle de la taille des grains lors de la transformation précurseurgrains magnétiques. An analysis of the diffraction line widths obtained by the SHERRER method does not make it possible to demonstrate a significant variation in the size of the magnetic grains with respect to the nitrides prepared without prior treatment of the precursors with the solution of neodymium nitrate - and 'boric acid. This indicates that the surface treatment performed plays no role in the control of grain size during magnetic precursor grain processing.

Caractérisation par microscopie électronique et fluorescence X "in situ". Characterization by electron microscopy and X-ray fluorescence "in situ".

L'ensemble de ces travaux a été réalisé à l'aide d'un microscope Philips C.M. 30-300 kV. All of this work was done using a Philips C.M. 30-300 kV microscope.

Le cliché de la figure l montre les particules de goethite, enrobées par l'hydroxyde de néodyme. On peut notamment y observer les rangées de plans réticulaires paral
lèles à l'axe de croissance des particules. Les clichés de particules magnétiques obtenues après nitruration montrent que la forme générale des cristallites de précurseur est conservée, à savoir une forme aciculaire. En outre on observe sur ces clichés une subdivision des particules en grains magnétiques semblable à celle notée lors des traitements de nitruration réalisés sur les précurseurs nonenrobés par l'hydroxyde de néodyme.
The picture of Figure 1 shows the goethite particles, coated with neodymium hydroxide. In particular, we can observe the rows of parallel reticular planes
leles to the growth axis of the particles. Clichés of magnetic particles obtained after nitriding show that the general form of precursor crystallites is preserved, namely an acicular form. In addition, these clichés show a subdivision of particles into magnetic grains similar to that noted during the nitriding treatments carried out on precursors not encobed with neodymium hydroxide.

Il est important de souligner que ces particules, fortement magnétiques, se rassemblent en channes puis en boucles permettant ainsi de refermer les lignes de flux et de minimiser l'énergie magnétique totale. It is important to underline that these particles, strongly magnetic, gather in singles then in loops thus making it possible to close the flux lines and to minimize the total magnetic energy.

Un cliché à fort grandissement (550000 X) d'un grain magnétique isolé (fig. 2) permet de constater que la structure du coeur du grain magnétique est différente de celle de la surface. L'épaisseur de la couche superficielle peut alors être estimée à une trentaine d'Angströms. A high-magnification (550000 X) image of an isolated magnetic grain (Figure 2) shows that the core structure of the magnetic grain is different from that of the surface. The thickness of the surface layer can then be estimated at about 30 Angstroms.

Une analyse par fluorescence X "in situ" est alors effectuée sur ce grain à l'aide d'une nanosonde de 7,4 nm de diamètre dans le but de localiser avec précision les divers éléments constitutifs du pigment. Cette analyse est réalisée en deux endroits du grain: au centre puis en périphérie sur la couche de surface. Les deux spectres de fluorescence
X obtenus sont représentés à la figure 3 et indiquent que le rapport NdîFe est plus important dans la couche de surface que dans le coeur du matériau.
An "in situ" X-ray fluorescence analysis is then performed on this grain using a nanometer of 7.4 nm in diameter in order to precisely locate the various constituent elements of the pigment. This analysis is carried out in two places of the grain: in the center then on the periphery on the surface layer. The two fluorescence spectra
X obtained are shown in Figure 3 and indicate that the NdîFe ratio is greater in the surface layer than in the core of the material.

On a par ailleurs réalisé des cartographies de fluorescence X des éléments Nd et Fa sur un ensemble de par
ticules. Des images numériques reconstituées pour chacun de ces éléments sont schématisés sur la figure 4.
X-ray fluorescence mappings of the Nd and Fa elements were also performed on a set of
ticles. Reconstituted digital images for each of these elements are shown schematically in Figure 4.

D'une manière générale la cartographie du néodyme est d'aspect identique à celle du fer. Ceci s'explique par une répartition relativement homogène de la couche de surface contenant du néodyme sur les grains de nitrure de fer. In general, neodymium mapping is identical in appearance to that of iron. This is explained by a relatively homogeneous distribution of the neodymium-containing surface layer on the iron nitride grains.

c) Caractérisation par spectroscopie AUGER
Le spectre d'électrons AUGER réalisé sur les pigments magnétiques est reporté à la figure 5. Il présente les pics caractéristiques des éléments Nd, B, Fa ainsi que de l'oxygène. Ce dernier élément indique une oxydation de la surface des particules. Il faut également noter que l'azote n'est pas détectable sur ce spectre, la nitruration ne semblant toucher que le coeur du matériau.
c) Characterization by spectroscopy AUGER
The AUGER electron spectrum produced on the magnetic pigments is shown in FIG. 5. It shows the characteristic peaks of the elements Nd, B, Fa as well as oxygen. This last element indicates an oxidation of the surface of the particles. It should also be noted that nitrogen is not detectable on this spectrum, nitriding appearing to affect only the core of the material.

Afin d'analyser la composition et la répartition des différents d'analyseréléments en présence et particulièrement de caractériser la couche d'oxyde de surface,on effectue des décapages ioniques successifs des particules. Les profils de concentration obtenus sur deux échantillons sont représentés sur les figures 6 et 7. In order to analyze the composition and the distribution of the various analytes in the presence and particularly to characterize the surface oxide layer, successive ionic etching of the particles is carried out. The concentration profiles obtained on two samples are shown in FIGS. 6 and 7.

Pour un temps de décapage nul c'est-à-dire avec une surface non décapée, les rapports des concentrations mesurées pour le fer, le néodyme et l'oxygène conduisent - aux incertitudes de mesure près - à un rapport atomique Nd/Fa voisin de 1. De plus le rapport atomique Nd/O est voisin de 3. For a zero stripping time, that is to say with an untracked surface, the ratios of the concentrations measured for iron, neodymium and oxygen lead - to measurement uncertainties - to a neighboring Nd / Fa atomic ratio. In addition, the atomic ratio Nd / O is close to 3.

Pour des temps de décapage croissants on observe une augmentation des concentrations en azote et en fer jusqu'à l'obtention d'une stoechiométrie proche de Fe4N. Les taux de Nd, B et O après une légère diminution semblent res
ter constants pour des temps de décapage importants. Ces derniers résultats ne sont pas significatifs dans la mesure où l'analyse Auger de très fines particules concerne en réalité un ensemble de particules orientées au hasard ce qui implique toujours une contribution de la surface.
For increasing pickling times, an increase in nitrogen and iron concentrations is observed until a stoichiometry close to Fe4N is obtained. Rates of Nd, B and O after a slight decrease appear to be
ter constant for large stripping times. These last results are not significant since the Auger analysis of very fine particles actually concerns a set of randomly oriented particles, which always implies a contribution from the surface.

d) Caractérisation magnétique. d) Magnetic characterization.

Un cycle d'hystérésis est réalisé sur les particules. A hysteresis cycle is performed on the particles.

Il est caractérisé par une aimantation voisine de 116 uem/g; un rapport de carrure égal à 0,50 et un champ coercitif de 735 Oe. Cette dernière valeur représente une augmentation de l'ordre de 450 Oe par rapport aux nitrures ou carbonitrures de fer n'ayant subi aucun traitement préalable par le nitrate de néodyme. It is characterized by a magnetization close to 116 uem / g; a ratio of middle size equal to 0.50 and a coercive field of 735 Oe. This latter value represents an increase of about 450 Oe compared with iron nitrides or carbonitrides which have not been previously treated with neodymium nitrate.

EXEMPLE 6
Identification de la couche à la surface des particules magnétiques obtenues dans l'exemple 3.
EXAMPLE 6
Identification of the layer on the surface of the magnetic particles obtained in Example 3.

a) Caractérisation par spectroscopie Mossbauer de la surface
Le néodyme n'étant pas un élément résonant en spectroscopie Mossbauer, des particules magnétiques passivées par une couche d'oxyde contenant de l'europium ont été préparées selon le procédé utilisé pour le néodyme et décrit dans l'exemple 2.
a) Mossbauer spectroscopic characterization of the surface
Since neodymium is not a resonant element in Mossbauer spectroscopy, magnetic particles passivated by an oxide layer containing europium have been prepared according to the process used for neodymium and described in Example 2.

Le spectre Mössbauer de Eu réalisé sur ces pigments (fig. 8) est constitué d'un pic situé à 0,55 mm/s (référence: EuF3 à T = 273 K). Cette valeur est caractéristique de l'élément europium au degré d'oxydation + III; en outre cette raie présente un élargissement par rapport à la raie de Eu telle qu'elle est observée dans des composés comme EuF3. The Mössbauer spectrum of Eu produced on these pigments (FIG 8) consists of a peak located at 0.55 mm / s (reference: EuF3 at T = 273 K). This value is characteristic of the europium element at the degree of oxidation + III; in addition, this line has an enlargement with respect to the Eu line as observed in compounds such as EuF3.

Ce spectre est voisin de celui de l'Eu en site octaèdrique. This spectrum is close to that of the Eu in octahedral site.

L'europium trivalent diamagnétique (terme fondamen
tal 7Fo) n'est normalement pas sensible au champ magnétique.
The trivalent europium diamagnetic (fundamental term
tal 7Fo) is normally not sensitive to the magnetic field.

Néanmoins, dans certains composés un élargissement, voire un éclatement de la raie, a pu être mis en évidence du fait de
la présence d'un champ transféré au site de l'ion Eu.
Nevertheless, in some compounds an enlargement, or even a break-up of the line, has been demonstrated by the fact of
the presence of a field transferred to the Eu ion site.

Celui-ci apparalt lors d'un mélange de l'état fonda
mental de Eu III avec certains états lors d' interactions d'échanges entre 1 'europium et un atome voisin,particulièrament le fer.
This one appears during a mixture of the state
of Eu III with certain states during exchange interactions between europium and a neighboring atom, especially iron.

b) Structure cristalline et propriétés magnétiques de
NdFeO3
Le composé NdFeO3 appartient à la famille des orthoferrites de terres rares. La structure cristalline de cette phase est de type perovskite distordue (orthorhombique ).
b) Crystal structure and magnetic properties of
NdFeO3
The compound NdFeO3 belongs to the family of rare earth orthoferrites. The crystalline structure of this phase is of the distorted (orthorhombic) perovskite type.

Le paramètre de la maille pseudo-cubique a, = 3,876
A calculé à partir de la maille orthorhombique, est proche de celui de Fe4N (3,797 A).
The parameter of the pseudo-cubic mesh has, = 3,876
Calculated from the orthorhombic mesh, is close to that of Fe4N (3,797 A).

La structure magnétique de NdFeO3 a été déterminée par diffraction de neutrons selon la méthode de KOEHLER, WOLLAN et WILKINSON: (Phys. Rev., 118, 58-70, (1960)) l'ordre antiferromagnétique des atomes de fer est de type G 35 et la température de Néel de 760 K. En outre une contribution ferromagnétique a été observée
L'ensemble de ces résultats suggère que la couche formée en surface est une couche mal cristallisée de perovskite NdFeO3.
The magnetic structure of NdFeO3 was determined by neutron diffraction according to the method of KOEHLER, WOLLAN and WILKINSON: (Phys Rev, 118, 58-70, (1960)) the antiferromagnetic order of the iron atoms is of type G 35 and the Néel temperature of 760 K. In addition a ferromagnetic contribution was observed
All of these results suggest that the surface-formed layer is a poorly crystallized layer of perovskite NdFeO3.

EXEMPLE 7
Caractérisation physique des particules préparées dans l'exemple 4.
EXAMPLE 7
Physical characterization of the particles prepared in Example 4.

Les propriétés magnétiques caractéristiques des particules ainsi obtenues peuvent être déduites du cycle d'hystérésis. The characteristic magnetic properties of the particles thus obtained can be deduced from the hysteresis cycle.

En conjuguant le contrôle de la taille des grains magnétiques par substitution partielle du fer par Sn (ou Mn) au sein du réseau de structure type Fe4N à l'action d'une couche renfermant Nd, Fa, B et O et entralnant une augmenta
tion de 1 'anisotropia magnétocristal lina de surface, il a été possible d'atteindre des valeurs du champ coercitif de l'ordre de 900 Oe. De telles valeurs inattendues dans le cas des nitrures ou des carbonitrures de type Fe4N sont par faitement adaptées aux applications d'enregistrement magné
tique de haute densité.Il faut souligner également que les valeurs de l'aimantation à saturation observées sont comprises selon les échantillons de 80 à 130 uem/g, valeurs parfaitement appropriées également à une telle application
EXEMPLE 8
Effet du pourcentage de néodyme sur les propriétés magnétiques des particules.
By combining the control of the size of the magnetic grains by partial substitution of the iron by Sn (or Mn) within the Fe4N type structure network to the action of a layer containing Nd, Fa, B and O and entralnant an increase
In the case of surface magnetocrystal anisotropy, it has been possible to achieve values of the coercive field of the order of 900 Oe. Such unexpected values in the case of Fe4N-type nitrides or carbonitrides are in fact suitable for magnetic recording applications.
It should also be emphasized that the values of the saturation magnetization observed are in the samples of 80 to 130 uem / g, values which are also perfectly appropriate for such an application.
EXAMPLE 8
Effect of neodymium percentage on the magnetic properties of particles.

Les particules ont été préparées de la manière décrite dans l'exemple 2, en faisant varier la proportion de néodyme incorporée dans les particules. La figure 9 repré sente 1 'évolution de la coercivité et de l'aimantation à saturation (en ordonné) en fonction du pourcentage de néodyme incorporé dans les particules (en abscisse), avec un pourcentage en bore fixé à 15%. Cette figure montre que les proportions optimales aussi bien pour la coercivité que pour l'aimantation à saturation des particules se- situe dans une gamme de taux de néodyme comprise entre 2 et 3 %. Pour un taux de néodyme de 2,5 %, on obtient une valeur de champ coercitif de 740 Oe et une aimantation à saturation de 165 uem/g. The particles were prepared as described in Example 2, varying the proportion of neodymium incorporated in the particles. Figure 9 shows the evolution of coercivity and saturation magnetization (ordinate) as a function of the percentage of neodymium incorporated in the particles (abscissa), with a percentage of boron set at 15%. This figure shows that the optimal proportions for both the coercivity and the saturation magnetization of the particles lie in a range of neodymium content between 2 and 3%. For a neodymium content of 2.5%, a coercive field strength of 740 Oe and a saturation magnetization of 165 uem / g are obtained.

En outre une mesure du coefficient thermique de la variation du champ coercitif avec la température a conduit à de faibles valeurs de l'ordre de 0,2 Oe/OC.  In addition, a measurement of the thermal coefficient of the variation of the coercive field with the temperature led to low values of the order of 0.2 Oe / OC.

EXEMPLE 9
Comparaison de l'effet du néodyme et du lanthane sur les propriétés magnétiques des particules.
EXAMPLE 9
Comparison of the effect of neodymium and lanthanum on the magnetic properties of particles.

Les particules de fer nitrurées ou non sont obtenues à partir des particules de goethite selon le procédé décrit dans l'exemple 2, utilisant de l'oxalate de néodyme ou de l'oxalate de lanthane pour les particules de fer, et du nitrate de néodyme ou du nitrate de lanthane pour les particules de goethite et en n'ajoutant pas d'acide borique dans le mélange réactionnel. Les résultats figurent sur les tableaux 1 et Il et montrent que dans tous les cas le néodyme a un effet supérieur aussi bien en ce qui concerne le champ coercitif de l'aimantation à saturation par rapport au lanthane dans les mêmes conditions. De plus, on obtient des valeurs très supérieures en ce qui concerne le champ coercitif et l'aimantation à saturation quand on utilise des particules de goethite par rapport à l'utilisation de particules de fer comme précurseur. The nitrided or non-nitrous iron particles are obtained from the goethite particles according to the process described in Example 2, using neodymium oxalate or lanthanum oxalate for the iron particles, and neodymium nitrate. or lanthanum nitrate for the goethite particles and not adding boric acid to the reaction mixture. The results are shown in Tables 1 and 11 and show that in all cases neodymium has a higher effect both with regard to the coercive field of saturation magnetization compared to lanthanum under the same conditions. In addition, much higher values are obtained with respect to the coercive field and the saturation magnetization when using goethite particles with respect to the use of iron particles as a precursor.

EXEMPLE 10
Préparation de particules de Fe203 carbonitrurées dopées par Nd.
EXAMPLE 10
Preparation of Nd-doped carbonitrided Fe203 particles

Des cristallites d'oxyde de fer (Fe203-o() de taille submicronique ( < 1 Àrfl) sont dispersées dans une solution aqueuse de nitrate de néodyme (typiquement à l0%-at./quantité de fer). Le milieu est homogénéisé grâce à une agitation mécanique. Une solution d'acide oxalique est ensuite ajoutée à la suspension. Il en résulte une absorption des ions Nd3+ sous forme de précipité enrobant les particules d'oxyde fer. Ferric oxide crystallites (Fe 2 O 3 - o () of submicron size (<1 μm) are dispersed in an aqueous solution of neodymium nitrate (typically at 10% -at / amount of iron) .The medium is homogenized by means of After stirring, a solution of oxalic acid is added to the slurry, resulting in absorption of the Nd3 + ions as a precipitate coating the iron oxide particles.

Après filtration, les particules sont mises à sécher à l'étuve à 700C. Les particules séchées sont ensuite nitrurées sous atmosphère réductrice dans un réacteur à lit fluidisé (conditions expérimentales: 1 < NH3/H2 < 2 T = 350-4500C, 1 h à 1300C et 6 h à 4500C). La décomposition d'oxalate en tralne la formation de monoxyde de carbone qui, à la température de l'expérience est en équilibre avec du dioxyde de carbone et du carbone élémentaire. L'atmosphère nitrurante est donc doublée d'une atmosphère carburante résultant en la formation d'un produit final qui est le carbonitrure de fer. After filtration, the particles are dried in an oven at 700C. The dried particles are then nitrided under a reducing atmosphere in a fluidized bed reactor (experimental conditions: 1 <NH3 / H2 <2 T = 350-4500 ° C., 1 h at 1300 ° C. and 6 h at 45 ° C.). The decomposition of oxalate into tralne the formation of carbon monoxide which at the temperature of the experiment is in equilibrium with carbon dioxide and elemental carbon. The nitriding atmosphere is thus coupled with a fuel atmosphere resulting in the formation of a final product which is iron carbonitride.

La poudre magnétique ainsi obtenue est conservée sous un solvant non-oxydant tel que le cyclohexane (séché au préalable sous sodium métal). Les particules ainsi préparées possèdent les caractéristiques suivantes: Diffraction-X: phase type Fe4N (Fe4(N,C); mesures magnétiques: Hc = 700 Oe, = s = 140 uemîg, r r/s = 0,3.  The magnetic powder thus obtained is stored under a non-oxidizing solvent such as cyclohexane (previously dried under sodium metal). The particles thus prepared have the following characteristics: X-ray diffraction: Fe4N phase (Fe4 (N, C), magnetic measurements: Hc = 700 Oe, = s = 140 ug, r r / s = 0.3.

EXEMPLE 11
Comparaison du dopage de particules de fer divers lanthanides.
EXAMPLE 11
Comparison of the doping of various lanthanide iron particles.

a)Préparation de précuseur Fe-amorphe
La technique de préparation dérive de celle décrite par Oppegard et al. (J. Appl. Phys. S32, 1961).
a) Preparation of Fe-amorphous precursor
The preparation technique derives from that described by Oppegard et al. (J. Phys Phys., S32, 1961).

100 cm3 d'une solution molaire de NaBH4 ou KBH4 sont ajoutés à 100 cm3 d'une solution molaire de solution de sulfate de fer agitée pour homogénéisation. L'adjonction doit se faire régulièrement sur une période de 3 mn à l'aide d'une burette, sous une hotte. Un précipité noir faiblement magnétique est obtenu. Il est lavé immédiatement plusieurs fois à l'eau distillée par décantation en maintenant la poudre dans le bêcher à l'aida d'un aimant. La poudre est ensuite séchée sous courant d'air. On obtient une quantité de 3 g d'une poudre noire très fine. 100 cm3 of a molar solution of NaBH4 or KBH4 are added to 100 cm3 of a molar solution of stirring iron sulphate solution for homogenization. The addition must be done regularly over a period of 3 minutes using a burette, under a hood. A weakly magnetic black precipitate is obtained. It is washed several times with distilled water by decantation by keeping the powder in the beaker with the help of a magnet. The powder is then dried under a stream of air. A quantity of 3 g of a very fine black powder is obtained.

On peut aussi substituer à la solution de sulfate de fer une solution de sulfate de fer et de sulfate de l'un des éléments suivants: Co, Ni, Cu, Sn, Ru et Ir. It is also possible to substitute for the iron sulphate solution a solution of iron sulphate and sulphate of one of the following elements: Co, Ni, Cu, Sn, Ru and Ir.

b) Préparation de particules enrobées avec Nd et/ou avec Sm
Une quantité d'environ 1 g de poudre de fer préparée en a) est dispersée dans une solution aqueuse de nitrate de néodyme (10 % at . par rapport à la quantité initiale de fer). Une agitation mécanique assure l'homogénéité du milieu.
b) Preparation of particles coated with Nd and / or with Sm
About 1 g of the iron powder prepared in a) is dispersed in an aqueous solution of neodymium nitrate (10% by weight based on the initial amount of iron). Mechanical agitation ensures the homogeneity of the medium.

Une solution d'acide oxalique est ensuite ajoutée à la suspension. Il en résulte une absorption des ions Nd3+ sous forme de précipité d'oxalate de néodyme enrobant les particules de fer. Après filtration les particules sont séchées sous courant d'air.A solution of oxalic acid is then added to the suspension. This results in an absorption of Nd3 + ions in the form of a neodymium oxalate precipitate coating the iron particles. After filtration, the particles are dried under a stream of air.

Les poudres de précurseurs sont soumises à un traitement thermique sous débit d'hydrogène (grade de pureté U) à 550-6000C durant 4 heures. La réaction est effectuée dans un tube en silice placé dans un four horizontal adapté pour des débits gazeux. La réaction est effectuée simultanément sur le produit enrobé et sur un témoin non traité en surface. The precursor powders are subjected to a heat treatment under hydrogen flow (grade of purity U) at 550-6000C for 4 hours. The reaction is carried out in a silica tube placed in a horizontal furnace suitable for gas flow rates. The reaction is carried out simultaneously on the coated product and on an untreated control surface.

Après réaction le produit est recueilli dans du cyclohexane et les caractérisations physico-chimiques sont effectuées. After reaction, the product is collected in cyclohexane and the physicochemical characterizations are carried out.

Diffraction des rayons X : phase de type Fe- 06 plus des pics caractéristiques d'une phase d'oxyde de fer avec le néodyme. X-ray diffraction: Fe-06 type phase plus characteristic peaks of an iron oxide phase with neodymium.

Mesures magnétiques : Hc=750 Oe, r#= 110 uem/g.(Fe sans traitement de surface -témoin-: Hc- 400 Oe, 6 > s 100 uem/g.). Magnetic measurements: Hc = 750 Oe, r # = 110 uem / g (Fe without surface treatment - control: Hc-400 Oe, 6> 100 ug / g).

Microscopie électronique:
Les échantillons ont été caractérisés par microscopie électronique en transmission: aucune différence de taille ou de morphologie par rapport aux particules de précurseurs n a été observée.
Electron microscopy:
The samples were characterized by transmission electron microscopy: no difference in size or morphology with respect to the precursor particles was observed.

Un traitement similaire avec un sel de samarium ou un mélange équimolaire en Sm et Nd donne des résultats identiques. A similar treatment with a samarium salt or an equimolar mixture of Sm and Nd gives identical results.

c) Particules enrobées avec Gd. c) Particles coated with Gd.

Les particules de fer précurseur obtenues en a) ont été soumises à un traitement similaire au traitement b). Seul le sel de néodyme a été remplacé par un sel de gadolinium. The precursor iron particles obtained in a) were subjected to a treatment similar to treatment b). Only neodymium salt has been replaced by a gadolinium salt.

Les caractéristiques des particules finales sont les suivantes:
Diffraction des rayons X: phase de type Fe-Otplus des raies caractéristiques d'un oxyde mixte de fer.
The characteristics of the final particles are as follows:
X-ray diffraction: Fe-Otplus type phase of the characteristic lines of a mixed iron oxide.

Mesures magnétiques : Hc= 400 Oe, 6s= 110 uemîg. (Fe sans traitement de surface -témoin-: Hc- 380 oye, r s 100 uem/g ). Magnetic measurements: Hc = 400 Oe, 6s = 110 ug. (Fe without surface treatment - control -: Hc-380 oye, rs 100 uem / g).

Les résultats en b) et en c) montrant à l'évidence que le dopage par Nd et/ou Sm permet l'obtention de particules présentant un champ coercitif (Hc) élevé tandis que le dopage par Gd ne le permet pas. The results in b) and in c) clearly show that Nd and / or Sm doping makes it possible to obtain particles having a high coercive field (Hc) while Gd doping does not allow it.

Dans cet exemple seule l'obtention d'un pigment Fa dopé en surface a été recherchée étant donné la passivation supplémentaire apportée par la nitruration ou encore la carbonitruration. Ainsi, le rôle -magnétique- de la couche dopante est à l'origine de toute amélioration des caractéristiques magnétiques requises pour l'enregistrement, notamment le champ coercitif Hc. In this example only the obtaining of a surface-doped pigment Fa has been sought because of the additional passivation provided by nitriding or carbonitriding. Thus, the magnetic role of the doping layer is at the origin of any improvement in the magnetic characteristics required for the recording, in particular the coercive field Hc.

L'augmentation du champ coercitif observée pour les couches dopantes à base de Nd, Sm ou encore Nd+Sm (augmentation systématique de 50% de Hc) est interprétée au travers de l'examen de la configuration électronique des ions des terres rares: Xe 4f(n) avec n=3 pour Nd et n=5 pour Sm, soit une sous-couche 4f (pouvant contenir 2x7 électrons au total) incomplète et anisotropiquement occupée. En revanche Gd3+ qui a une sous-couche 4f à moitié remplie avec 7 électrons a une configuration électronique isotrope: Xe 4f(7). The increase of the coercive field observed for doping layers based on Nd, Sm or Nd + Sm (systematic increase of 50% of Hc) is interpreted through the examination of the electronic configuration of rare earth ions: Xe 4f (n) with n = 3 for Nd and n = 5 for Sm, ie an underlayer 4f (which can contain 2x7 electrons in total) incomplete and anisotropically occupied. On the other hand Gd3 + which has a sub-layer 4f half filled with 7 electrons has an isotropic electronic configuration: Xe 4f (7).

Ainsi une configuration électronique anisotrope de la terre rare est à l'origine d'une anisotropie magnétocristalline ayant pour conséquence l'accroissement du champ coercitif de la particule magnétique élémentaire. Thus an anisotropic electronic configuration of the rare earth is at the origin of a magnetocrystalline anisotropy resulting in the increase of the coercive field of the elementary magnetic particle.

Dans le cas où la configuration électronique est isotrope (exemple Gd(3+) )aucune amélioration des caractéristiques magnétiques n'est observée. In the case where the electronic configuration is isotropic (example Gd (3+)) no improvement of the magnetic characteristics is observed.

d) Particules de fer substituées à coeur et dopées en surface
Selon la méthodologie décrite en a) des précurseurs
Fe-Co (Fa0,7 Cl0,3) ont été préparées et ont été soumis aux traitements mentionnés en b). Les poudres magnétiques obtenues avaient des caractéristiques améliorées par rapport aux poudres de fer enrobées avec les terres rares seules (Hc=800
Oe, rs- 130 uem/g.
d) Iron particles substituted at the core and doped at the surface
According to the methodology described in a) precursors
Fe-Co (Fa0.7 Cl0.3) were prepared and subjected to the treatments mentioned in b). The magnetic powders obtained had improved characteristics compared with iron powders coated with rare earths alone (Hc = 800
Oe, rs-130 uem / g.

L'anisotropie accrue du cobalt par rapport à celle du fer s'ajouta à I'an l'anisotropie apportée par la couche dopante de surface. Les deux effets conjugués apportent un accroissement du champ coercitif. The increased anisotropy of cobalt with respect to that of iron added to the anisotropy provided by the surface doping layer. The two combined effects bring about an increase in the coercive field.

Tout autre élément possédant une anisotropie magnétocristalline supérieure à celle du fer et formant un alliage stable avec lui convient dans cet exemple.  Any other element having a magnetocrystalline anisotropy greater than that of iron and forming a stable alloy with it is suitable in this example.

TABLEAU I
Effet de la substitution partielle d'atomes de fer par
des atomes de lanthanides dans des particules de fer

Figure img00190001
TABLE I
Effect of partial substitution of iron atoms by
lanthanide atoms in iron particles
Figure img00190001

<tb> <SEP> champ <SEP> aimantation
<tb> <SEP> coercitif <SEP> à <SEP> saturation
<tb> Précurseur <SEP> Conditions <SEP> Hc <SEP> (Oe) <SEP> (uem/g)
<tb> <SEP> expériment. <SEP>
<tb>
<tb><SEP> field <SEP> magnetization
<tb><SEP> coercive <SEP> to <SEP> saturation
<tb> Precursor <SEP> Conditions <SEP> Hc <SEP> (Oe) <SEP> (uem / g)
<tb><SEP> experiment. <September>
<Tb>

Particule <SEP> courant <SEP> H2 <SEP> 200 <SEP> 180
<tb> de <SEP> goethite <SEP> T <SEP> = <SEP> 560 C
<tb> Particules
<tb> de <SEP> goethite <SEP> même <SEP> 620 <SEP> 100
<tb> + <SEP> 10% <SEP> at. <SEP> Nd <SEP> traitement
<tb> Particules <SEP> même <SEP> 450 <SEP> 95
<tb> de <SEP> goethite <SEP> traitement
<tb> + <SEP> 10% <SEP> <SEP> et.<SEP> <SEP> La
<tb>
TABLEAU Il
Effet de la substitution partielle d'atomes de fer par
des atomes de lanthanides dans des particules de
fer nitrurées

Figure img00190002
Particle <SEP> current <SEP> H2 <SEP> 200 <SEP> 180
<tb> of <SEP> goethite <SEP> T <SEP> = <SEP> 560 C
<tb> Particles
<tb> of <SEP> goethite <SEP> same <SEP> 620 <SEP> 100
<tb> + <SEP> 10% <SEP> at. <SEP> Nd <SEP> treatment
<tb> Particles <SEP> same <SEP> 450 <SEP> 95
<tb> of <SEP> goethite <SEP> treatment
<tb> + <SEP> 10% <SEP><SEP> and. <SEP><SEP> The
<Tb>
TABLE II
Effect of partial substitution of iron atoms by
lanthanide atoms in particles of
nitrile iron
Figure img00190002

<tb> <SEP> champ <SEP> aimantation
<tb> <SEP> coercitif <SEP> à <SEP> saturation
<tb> <SEP> Précurseur <SEP> Conditions <SEP> Hc <SEP> (Oe) <SEP> (uem/g)
<tb> <SEP> expérimentales
<tb> <SEP> Goethite <SEP> <SEP> Courant <SEP> NH3/H2 <SEP> 460 <SEP> 211
<tb> <SEP> 1 <SEP> < NH3/H2 <SEP> <SEP> < <SEP> 2
<tb> <SEP> T <SEP> = <SEP> 4200C
<tb> <SEP> Goethite <SEP>
<tb> <SEP> + <SEP> 2,5% <SEP> et. <SEP> <SEP> même <SEP> | <SEP> 740 <SEP> 164
<tb> I <SEP> Nd <SEP> <SEP> traitement
<tb> <SEP> +15% <SEP> At. <SEP> B
<tb> <SEP> Goethite
<tb> <SEP> +2,5% <SEP> At.La <SEP> même <SEP> 663 <SEP> 110
<tb> <SEP> +15 ,ó <SEP> <SEP> at;B <SEP> traitement
<tb>
<tb><SEP> field <SEP> magnetization
<tb><SEP> coercive <SEP> to <SEP> saturation
<tb><SEP> Precursor <SEP> Conditions <SEP> Hc <SEP> (Oe) <SEP> (uem / g)
<tb><SEP> Experimental
<tb><SEP> Goethite <SEP><SEP> Current <SEP> NH3 / H2 <SEP> 460 <SEP> 211
<tb><SEP> 1 <SEP><NH3 / H2 <SEP><SEP><SEP> 2
<tb><SEP> T <SEP> = <SEP> 4200C
<tb><SEP> Goethite <SEP>
<tb><SEP> + <SEP> 2.5% <SEP> and. <SEP><SEP> same <SEP> | <SEP> 740 <SEP> 164
<tb> I <SEP> Nd <SEP><SEP> treatment
<tb><SEP> + 15% <SEP> At. <SEP> B
<tb><SEP> Goethite
<tb><SEP> + 2.5% <SEP> At.The <SEP> same <SEP> 663 <SEP> 110
<tb><SEP> +15, ó <SEP><SEP>at; B <SEP> treatment
<Tb>

Claims (29)

REVENDICATIONS 1. Matériau magnétique à base de fer, caractérisé en ce qu' il est constitué d'un noyau ferromagnétique comportant des atomes de fer substitués ou non, ledit noyau étant enrobé d'une couche dopante de surface constituée notamment d'atomes dudit noyau associés à des atomes d'un ou plusieurs éléments de la famille des lanthanides présentant une anisotropie magnétocristalline. 1. Magnetic material based on iron, characterized in that it consists of a ferromagnetic core having substituted or unsubstituted iron atoms, said core being coated with a surface doping layer consisting in particular of atoms of said associated core to atoms of one or more members of the family of lanthanides having a magnetocrystalline anisotropy. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau est constitué de fer pur réduit, de fer partiellement oxydé, ou de fer partiellement substitué par un métal ou un métalloïde. 2. Material according to claim 1, characterized in that the core consists of reduced pure iron, partially oxidized iron, or iron partially substituted by a metal or a metalloid. 3. Matériau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fer est partiellement substitué par du cobalt. 3. Material according to claim 2, characterized in that the iron is partially substituted by cobalt. 4.Matériau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fer est partiellement substitué par de l'azote. 4.Material according to claim 2, characterized in that the iron is partially substituted by nitrogen. 5.Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau est constitué d'une phase de composition définie ou d'une phase mixte de composition définie. 5.Material according to claim 1, characterized in that the core consists of a defined composition phase or a mixed phase of defined composition. 6.Matériau selon la revendication 5, caractérisé en ce que le noyau est constitué d'une phase de composition définie de nitrure de fer de formule Fe4N. 6.Material according to claim 5, characterized in that the core consists of a defined composition phase of iron nitride Fe4N formula. 7. Matériau selon la revendication 5, caractérisé en ce que le noyau est constitué d'une phase de structure non stoachiométrique de carbonitrure de fer de formule Fe4N(1 g ) Ce dans laquellegest inférieur ou égal à 0,3 ou de bromonitrure de fer de formule Fe4N(l i ) B i, dans laquelle gest inférieur ou égal à 0,3, ou de nitrure mixte de formule Fe4#xMxN, dans laquelle M représente un atome de métal. 7. Material according to claim 5, characterized in that the core consists of a non-stoachiometric structure phase of iron carbonitride Fe4N formula (1 g) Ce in whichgest less than or equal to 0.3 or iron bromonitride of formula Fe4N (Li) B i, in which G0 less than or equal to 0.3, or of mixed nitride of formula Fe4 # xMxN, in which M represents a metal atom. 8. Matériau selon l'une quelconque des revendications l à 7, caractérisé en ce que la couche de surface est constituée notamment d'un ou plusieurs éléments de la famille des lanthanides présentant une anisotropie magnétocristalline, d'atomes de fer à des degrés d'oxydation + 2 et/ou + 3 et d'une espèce anionique susceptible de conduire à une phase stable dans les conditions d'utilisation. 8. Material according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the surface layer consists in particular of one or more elements of the family of lanthanides having a magnetocrystalline anisotropy, iron atoms with degrees of oxidation + 2 and / or + 3 and an anionic species likely to lead to a stable phase under the conditions of use. 9. Matériau selon la revendication 8, caractérisé en ce que le ou les lanthanides et la ou les espèces anioniques forment des réseaux compatibles. 9. Material according to claim 8, characterized in that the lanthanide (s) and the anionic species (s) form compatible networks. 10. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le lanthanide est le néo dyme.  10. Material according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the lanthanide is neo dyme. 11. Matériau selon l'une quelconque des revendications I à 9, caractérisé en ce que le lanthanide est le samarium. 11. Material according to any one of claims I to 9, characterized in that the lanthanide is samarium. 12. Matériau selon l'une quelconque des revendications l à 11, caractérisé en ce que la couche de surface répond à la formule suivante: 12. Material according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the surface layer has the following formula: Ln FeX3 Ln FeX3 dans laquelle in which Ln représente un élément de la famille des lanthanides, Ln represents an element of the family of lanthanides, X correspond à tout élément capable de donner naissance à une espèce anionique susceptible de conclure à une phase stable dans les conditions d'utilisation et notamment représente un atome de un ou plusieurs éléments pris dans le groupe comprenant S, O, N et P. X corresponds to any element capable of giving rise to an anionic species capable of concluding a stable phase under the conditions of use and in particular represents an atom of one or more elements taken from the group comprising S, O, N and P. 13. Matériau selon la revendication Il, caractérisé en ce que le degré d'oxydation du lanthanide associé à la couche de surface est de +2 ou +3, auquel cas la formule de la couche de surface est la suivante: 13. Material according to claim 11, characterized in that the degree of oxidation of the lanthanide associated with the surface layer is +2 or +3, in which case the formula of the surface layer is as follows: 2+ 3+ 2+ 3+ 2+ 3+ 2+ 3+ Lnx. Ln(1#x)FayFe(1#y) Xz dans laquelle Lnx. Ln (1 # x) FayFe (1 # y) Xz in which Ln et X sont tels que définis précédemment. Ln and X are as previously defined. et z est fonction de x , y et de la ou des valences de l'élément X. and z is a function of x, y and the valence (s) of element X. x et y sont indépendamment inférieurs ou égaux à 1, x and y are independently less than or equal to 1, 14. Matériau selon l'une quelconque des revendications ll et 12, caractérisé en ce que X représente un atome d'oxygène, auquel cas z = 3 (x t y) .  14. Material according to any one of claims 11 and 12, characterized in that X represents an oxygen atom, in which case z = 3 (x t y). 2 2 15. Matériau selon l'une quelconque des revendications I à 14, caractérisé en ce que la couche dopante a une épaisseur comprise entre 5 et 50 Angströms environ et de préférence entre 20 et 30 Angströms environ. 15. Material according to any one of claims I to 14, characterized in that the doping layer has a thickness of between 5 and 50 Angstroms approximately and preferably between 20 and 30 Angstroms approximately. 16. Matériau selon l'une quelconque des revendications l à 15, caractérisé en ce qu' il est sous la forme de particules. 16. Material according to any one of claims 1 to 15, characterized in that it is in the form of particles. 17. Matériau selon la revendication 16, caractérisé en ce que les particules ont un rapport longueur: diamètre compris dans une gamme allant de 1 : l à 10 : 1. 17. Material according to claim 16, characterized in that the particles have a length: diameter ratio in a range from 1: 1 to 10: 1. 18. Matériau selon l'une quelconque des revendica tions 16 et 17, caractérisé en ce que les particules ont une longueur préférentielle comprise dans une gamme allant de 0,02 à 1 micromètre. 18. Material according to any one of claims 16 and 17, characterized in that the particles have a preferred length in a range from 0.02 to 1 micrometer. 19. Matériau selon l'une quelconque des revendications l à 15, caractérisé en ce qu'il est sous la forme de couche mince. 19. Material according to any one of claims 1 to 15, characterized in that it is in the form of a thin layer. 20. Procédé pour la préparation d'un matériau sous forme de particules magnétiques à base de fer constituées d'un noyau ferromagnétique comportant des atomes de fer substitués ou non, ledit noyau étant enrobé d'une couche dopante de surface constituée d'atomes dudit noyau associés à des atomes d'un ou plusieurs éléments de la famille des lanthanides présentant une anisotropie magnétocristalline, caractérisé en ce que le noyau ou le précurseur de celui-ci est traité par une première solution contenant notamment des ions d'un ou plusieurs lanthanides, en présence d'une seconde solution pouvant par réaction avec la première solution donner naissance à une phase précurseur de la couche dopante s'adsorbant à la surface des particules, en ce que les particules ainsi traitées sont séchées et en ce qu on effectue un traitement thermique en phase gazeuse réductrice.  20. Process for the preparation of a material in the form of iron-based magnetic particles consisting of a ferromagnetic core comprising substituted or unsubstituted iron atoms, said core being coated with a surface doping layer made up of atoms of said iron nucleus associated with atoms of one or more elements of the family of lanthanides having a magnetocrystalline anisotropy, characterized in that the nucleus or the precursor thereof is treated with a first solution containing in particular ions of one or more lanthanides in the presence of a second solution which, by reaction with the first solution, can give rise to a precursor phase of the doping layer adsorbing on the surface of the particles, in that the particles thus treated are dried and in that a reducing gas phase heat treatment. 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que les particules sont traitées par un gaz réducteur à une température comprise entre 4000C et 4500C.  21. The method of claim 20, characterized in that the particles are treated with a reducing gas at a temperature between 4000C and 4500C. 22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 et 21, caractérisé en ce que le gaz réducteur est de l'hydrogène, de l'azote, de l'ammoniac, ou du diborane (B2H6).  22. Process according to any one of claims 20 and 21, characterized in that the reducing gas is hydrogen, nitrogen, ammonia, or diborane (B2H6). 23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que le traitement par un gaz réducteur est effectué dans un réacteur à lit fluidisé. 23. Process according to any one of claims 20 to 22, characterized in that the treatment with a reducing gas is carried out in a fluidized bed reactor. 24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 à 23,caractérisé en ce que la première solution de traitement des particules contient des ions bore, en particulier sous la forme d'acide borique. 24. Process according to any one of claims 20 to 23, characterized in that the first particle treatment solution contains boron ions, in particular in the form of boric acid. 25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 à 24, caractérisé en ce que,préalablement à l'addition du lanthanide, on opère la substitution des atomes de fer par des atomes de manganèse et/ou d'étain. 25. Process according to any one of claims 20 to 24, characterized in that, prior to the addition of the lanthanide, the substitution of the iron atoms by manganese and / or tin atoms is carried out. 26. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 à 25, caractérisé en ce que le lanthanide est le néodyme ou le samarium. 26. Method according to any one of claims 20 to 25, characterized in that the lanthanide is neodymium or samarium. 27. Particule obtenue par un procédé selon l'une quelconque des revendications 20 à 26. 27. Particle obtained by a process according to any one of claims 20 to 26. 28. Matériau magnétique à base de particules selon la revendication 27. The particulate magnetic material of claim 27. 29. Matériau d'enregistrement magnétique comprenant un support non magnétique et un matériau ferromagnétique selon l'une quelconque des revendications I à 19 et 28.  Magnetic recording material comprising a non-magnetic support and a ferromagnetic material according to any of claims 1 to 19 and 28.
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