JP2007165782A - Magnetic substance manufacturing method and its manufacturing equipment, and magnetic substance particle, and its precursor - Google Patents

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Masayoshi Kawahara
正佳 河原
Akira Watanabe
晃 渡邊
Kiyoshi Noshiro
清 野城
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HOSOKAWA FUNTAI GIJUTSU KENKYU
Hosokawa Powder Technology Research Institute
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HOSOKAWA FUNTAI GIJUTSU KENKYU
Hosokawa Powder Technology Research Institute
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic substance manufacturing method which can manufactures magnetic substance particles containing a plurality of metal compositions composing the magnetic substance in a fine structure at a nanometer level in a simple structure. <P>SOLUTION: The magnetic substance manufacturing method includes processes; of flowing a material gas flow ET containing metals composing the magnetic substance and a reactive gas flow GR covering the material gas flow ET into a reactive space HK in a high temperature atmosphere; of forming particles through thermal reaction in a surrounding portion of the material gas flow ET; and of cooling the particles with the reactive gas flow GR to form the magnetic substance particle or a precursor of the magnetic substance particle. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁性体の製造方法、当該磁性体の製造方法に用いる製造装置、並びに、当該磁性体の製造方法で作製した磁性体に関する。   The present invention relates to a manufacturing method of a magnetic body, a manufacturing apparatus used for the manufacturing method of the magnetic body, and a magnetic body manufactured by the manufacturing method of the magnetic body.

上記磁性体は磁石、トランスコア、光通信・光学デバイスや記録デバイスの材料として利用されるものであるが、その磁性体の製造には、従来から、固相法、液相法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、液相エピタキシャル成長法などの各種の方法が用いられている。   The magnetic material is used as a material for magnets, transformer cores, optical communication / optical devices and recording devices, but for the production of magnetic materials, conventionally, solid phase methods, liquid phase methods, sputtering methods, Various methods such as vapor deposition, ion plating, and liquid phase epitaxial growth are used.

上記方法のうち、固相法では、磁性体の原料粉末をボールミル等により十分に混合した後、高温条件下で加熱・焼成(固相反応)したものをボールミルや乳鉢等を使用して微粉砕して磁性体粒子を生成する。
液相法は、磁性体を構成する金属元素の水溶液を水酸化アルカリの水溶液で中和して水酸化物の沈殿を生成し、得られた沈殿物スラリーを水熱処理して、磁性体粒子を生成するものである(特許文献1参照)。
Among the above methods, in the solid phase method, the magnetic material powder is sufficiently mixed by a ball mill or the like, and then heated and baked (solid phase reaction) under high temperature conditions and then finely pulverized using a ball mill or mortar Thus, magnetic particles are generated.
In the liquid phase method, an aqueous solution of a metal element constituting a magnetic material is neutralized with an aqueous solution of an alkali hydroxide to form a hydroxide precipitate, and the resulting precipitate slurry is hydrothermally treated to produce magnetic particles. (See Patent Document 1).

スパッタリング法は、真空チャンバー内部の陰極電極上に磁性体の原料を固定し、磁性体膜を作製する基板を所定温度に加熱保持しながら真空にし、その後、スパッタリングガス(アルゴンや酸素の混合ガス)を導入し、所定投入電力密度で放電させ、膜を作製するものである(特許文献2,3参照)。   In the sputtering method, a magnetic material is fixed on a cathode electrode inside a vacuum chamber, and a substrate for producing a magnetic film is evacuated while being heated to a predetermined temperature, and then a sputtering gas (a mixed gas of argon and oxygen). Is discharged at a predetermined input power density to produce a film (see Patent Documents 2 and 3).

蒸着法は、真空槽内で磁性体の原料を加熱ヒータで気化させ、磁性体膜を作製する基板上に堆積させて膜を生成するものであり、イオンプレーティング法は、真空槽内で磁性体の原料を蒸発させるとともに蒸発流をイオン化させ、磁性体膜を作製する基板を陰極電極としてこの基板上に堆積させて膜を生成するものである。   The vapor deposition method is a method in which a magnetic material is vaporized by a heater in a vacuum chamber and deposited on a substrate on which a magnetic film is to be formed to form a film. The ion plating method is magnetic in a vacuum chamber. The material of the body is evaporated and the evaporation flow is ionized, and the substrate for producing the magnetic film is deposited on the substrate as a cathode electrode to form a film.

液相エピタキシャル成長法は、磁性体原料の過飽和状態の融液を単結晶基板と接触させることにより、基板と同一の結晶方位を持った単結晶を成長させて膜を作製するものである(特許文献4参照)。   In the liquid phase epitaxial growth method, a supersaturated melt of a magnetic material is brought into contact with a single crystal substrate to grow a single crystal having the same crystal orientation as that of the substrate (Patent Document). 4).

特開2000−1397号公報JP 2000-1397 A 特開平6−263596号公報JP-A-6-263596 特開平6−290497号公報JP-A-6-290497 特開2002−296555号公報JP 2002-296555 A

従来の磁性体の製造方法のうち、固相反応を利用する固相法ではナノメーターレベルの微細な構造の磁性体粒子を作製することは困難であるが、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、液相エピタキシャル成長法などは、微細な構造の磁性体膜を作製することは可能である。しかし、膜厚を厚くしたり、大きな面積の磁性体を得ることは困難である。   Among the conventional methods for producing magnetic materials, it is difficult to produce magnetic particles with a fine structure of nanometer level by solid phase method using solid phase reaction, but sputtering method, vapor deposition method, ion plating It is possible to produce a magnetic film having a fine structure by the method, the liquid phase epitaxial growth method, or the like. However, it is difficult to increase the film thickness or obtain a large area magnetic material.

また、固相法で作製した磁性体粒子を用いて厚みの厚い磁性体材料に成形することは可能であるが、粒子径が大きい場合、熱処理温度が高くなり、また成形時の組成のバラツキが大きくなる。特に、少量置換型の組成に対してはバラツキがより大きくなり、その磁気特性が十分に発揮できないという不利がある。   In addition, it is possible to form a magnetic material with a large thickness using magnetic particles produced by a solid phase method, but if the particle size is large, the heat treatment temperature becomes high, and there is a variation in composition at the time of molding. growing. In particular, there is a disadvantage that the variation is larger for a small amount substitution type composition, and the magnetic properties cannot be sufficiently exhibited.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁性体を構成する複数の金属成分をナノメーターレベルの微細な構造で含む磁性体粒子を簡素な構成により製造することができる磁性体の製造方法、及び、当該製造方法に適した磁性体の製造装置、並びに、当該磁性体の製造方法で製造される磁性体粒子及びその前駆体を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to produce magnetic particles containing a plurality of metal components constituting a magnetic material with a nanometer-level fine structure with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a method for producing a magnetic substance, a magnetic substance production apparatus suitable for the production method, magnetic particles produced by the magnetic substance production method, and a precursor thereof.

上記目的を達成するための本発明に係る磁性体の製造方法の第一特徴構成は、磁性体を構成する金属を含有する原料気体流と、当該原料気体流を覆う反応気体流とを高温雰囲気の反応空間に流入させ、前記原料気体流の外周部で熱反応によって微粒子を形成するとともに、当該微粒子を前記反応気体流で冷却して磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体を生成する点にある。   In order to achieve the above object, the first characteristic configuration of the method for producing a magnetic body according to the present invention is that a raw material gas stream containing a metal constituting the magnetic body and a reaction gas stream covering the raw material gas stream are in a high-temperature atmosphere. In order to generate magnetic particles or precursors of magnetic particles by forming fine particles by thermal reaction at the outer periphery of the raw material gas flow and cooling the fine particles with the reactive gas flow. is there.

すなわち、磁性体を構成する金属を含有する原料気体流と当該原料気体流を覆う反応気体流とを高温雰囲気の反応空間に流入させると、反応気体流で覆われた原料気体流の外周部で原料気体流が熱反応を起こして磁性体の各金属成分からなる微粒子の核が生成するが、生成した核粒子は反応気体流と共に移動するときに反応気体流によって速やかに冷却されるため、生成粒子同士の合体・凝集や蒸気の粒子表面への凝縮・反応等が十分に抑制され、その結果、磁性体の各金属成分からなる小粒子径の磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体が得られる。
さらに、上記磁性体の各金属成分を含有する原料気体流を反応気体流で覆った状態で高温雰囲気の反応空間に流入させるという簡素な構成であり、多くの工程(プロセス)を経ることなく、磁性体の各金属成分からなる小粒子径の磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体を容易に生成することができる。
従って、磁性体を構成する複数の金属成分をナノメーターレベルの微細な構造で含む磁性体粒子を簡素な構成により製造することができる磁性体の製造方法が提供される。
That is, when the raw material gas flow containing the metal constituting the magnetic material and the reaction gas flow covering the raw material gas flow are introduced into the reaction space of the high temperature atmosphere, the outer periphery of the raw material gas flow covered with the reaction gas flow The raw material gas flow undergoes a thermal reaction to produce fine particle nuclei consisting of each metal component of the magnetic material, but the generated core particles are rapidly cooled by the reaction gas flow when moving with the reaction gas flow, Particle coalescence / aggregation and condensation / reaction of vapor onto the particle surface are sufficiently suppressed, resulting in a small particle size magnetic particle or magnetic particle precursor consisting of each metal component of the magnetic material. It is done.
Furthermore, it is a simple configuration in which the raw material gas flow containing each metal component of the magnetic body is flowed into the reaction space of the high temperature atmosphere in a state covered with the reaction gas flow, without undergoing many steps (processes), It is possible to easily generate a magnetic particle having a small particle size or a magnetic particle precursor composed of each metal component of the magnetic material.
Accordingly, there is provided a method for producing a magnetic body that can produce magnetic particles containing a plurality of metal components constituting the magnetic body with a nanometer-level fine structure with a simple structure.

同第二特徴構成は、前記磁性体粒子の前駆体を加熱処理して磁性体粒子を生成する点にある。
すなわち、第一特徴構成の磁性体の製造方法において生成される微粒子が磁性体粒子の前駆体の場合は、当該磁性体粒子の前駆体を加熱処理することにより磁性体粒子が得られる。
従って、磁性体を構成する複数の金属成分の粒子をナノメーターレベルの微細な構造で含む磁性体粒子の前駆体から磁性体粒子を製造する磁性体の製造方法が提供される。
The second characteristic configuration is that a magnetic particle is generated by heat-treating the precursor of the magnetic particle.
That is, when the fine particles generated in the method for producing a magnetic material having the first characteristic configuration are precursors of magnetic particles, the magnetic particles can be obtained by heat-treating the precursor of the magnetic particles.
Accordingly, there is provided a method for producing a magnetic material, in which magnetic particles are produced from a precursor of magnetic particles containing a plurality of metal component particles constituting the magnetic material with a fine structure of nanometer level.

同第三特徴構成は、前記原料気体流と前記反応気体流とが化学反応を起こして熱を発生させるものである点にある。   The third characteristic configuration is that the raw material gas flow and the reaction gas flow cause a chemical reaction to generate heat.

すなわち、原料気体流と反応気体流との化学反応により発生した熱によって原料気体流が熱反応を起こして磁性体の各金属成分からなる微粒子の核が生成され、この生成した核粒子を反応気体流で冷却して合体・凝集や蒸気の粒子表面への凝縮・反応等を抑制しつつ磁性体粒子もしくはその前駆体が作製される。
従って、原料気体流と反応気体流との化学反応、例えば、炭化水素を含む原料気体流が酸素ガスを含む反応気体流によって燃焼すること(酸化反応)により発生した熱を利用して原料気体流の熱反応を効率良く行わせることができる。
That is, the heat generated by the chemical reaction between the raw material gas flow and the reactive gas flow causes the raw material gas flow to undergo a thermal reaction to generate fine particle nuclei composed of each metal component of the magnetic material. Magnetic particles or precursors thereof are produced while cooling with a flow to suppress coalescence / aggregation and condensation / reaction of vapor onto the particle surface.
Therefore, a chemical reaction between a raw material gas stream and a reactive gas stream, for example, a raw material gas stream utilizing heat generated by combustion of a raw material gas stream containing hydrocarbons by a reactive gas stream containing oxygen gas (oxidation reaction). The thermal reaction can be performed efficiently.

同第四特徴構成は、前記反応気体流を酸素含有ガスで構成し、前記磁性体を金属酸化物として形成する点にある。   The fourth characteristic configuration is that the reaction gas flow is composed of an oxygen-containing gas and the magnetic material is formed as a metal oxide.

すなわち、原料気体流中の磁性体の金属成分が反応気体流を構成する酸素含有ガスと反応して、磁性体が金属酸化物として形成された磁性体粒子もしくはその前駆体が生成される。
従って、磁性体が金属酸化物として形成され、安定性に優れた磁性体粒子もしくはその前駆体が得られる。
That is, the metal component of the magnetic substance in the raw material gas stream reacts with the oxygen-containing gas constituting the reaction gas stream, and magnetic substance particles in which the magnetic substance is formed as a metal oxide or a precursor thereof are generated.
Therefore, the magnetic substance is formed as a metal oxide, and magnetic particles having excellent stability or a precursor thereof can be obtained.

本発明に係る磁性体の製造装置の特徴構成は、上記第一から第四のいずれかの特徴構成の方法に用いるものであって、磁性体を構成する金属を含有する原料液を噴出する液体ノズルと、当該液体ノズルの周囲に位置して、反応気体流を形成する気体を前記液体ノズルの軸芯方向に沿って噴出する気体ノズルとを備えている点にある。   The characteristic configuration of the magnetic body manufacturing apparatus according to the present invention is used in the method according to any one of the first to fourth characteristic configurations described above, and is a liquid that ejects a raw material liquid containing a metal that constitutes the magnetic body. There exists a nozzle and the gas nozzle which is located in the circumference | surroundings of the said liquid nozzle, and ejects the gas which forms a reaction gas flow along the axial center direction of the said liquid nozzle.

すなわち、液体ノズルから磁性体を構成する金属を含有する原料液を噴出するとともに、液体ノズルの周囲に位置した気体ノズルから反応気体流を形成する気体を液体ノズルの軸芯方向に沿って噴出すると、液体ノズルから噴射された原料液が気体ノズルから噴射された気体によって霧化されて液滴流になり、さらにこの液滴流が高温雰囲気の反応空間内で温度上昇及び蒸気圧上昇に伴い蒸発気化して原料気体流に変化し、原料気体流とこの原料気体流を覆う反応気体流が形成される。
ここで、液体の噴出は噴出量が安定し、原料液における各金属の供給量の割合を設定することが容易であるので、磁性体粒子の生成反応を正確に制御して、所望の割合の金属成分からなる磁性体粒子もしくはその前駆体を得ることが可能となる。
従って、磁性体粒子の原料となる複数の金属を含む原料液を用いて各金属の供給量を適切に設定しつつ、反応気体流で覆われた原料気体流を適切に形成することができ、複雑な組成比の金属成分からなる磁性体粒子もしくはその前駆体の製造に適した製造装置が提供される。
That is, when the raw material liquid containing the metal constituting the magnetic material is ejected from the liquid nozzle and the gas forming the reaction gas flow is ejected from the gas nozzle located around the liquid nozzle along the axial direction of the liquid nozzle. The raw material liquid ejected from the liquid nozzle is atomized by the gas ejected from the gas nozzle into a droplet flow, and this droplet flow evaporates in the reaction space of a high temperature atmosphere as the temperature rises and the vapor pressure rises. It vaporizes and changes into a raw material gas flow, and a raw material gas flow and a reaction gas flow covering the raw material gas flow are formed.
Here, the liquid ejection is stable, and it is easy to set the ratio of the supply amount of each metal in the raw material liquid. It becomes possible to obtain magnetic particles composed of metal components or precursors thereof.
Therefore, while appropriately setting the supply amount of each metal using a raw material liquid containing a plurality of metals as raw materials for magnetic particles, it is possible to appropriately form a raw material gas flow covered with a reactive gas flow, Provided is a production apparatus suitable for producing magnetic particles composed of metal components having a complicated composition ratio or precursors thereof.

本発明に係る磁性体粒子またはその前駆体の第一特徴構成は、上記第一から第四のいずれかの特徴構成の方法で製造され、平均粒子径が10nm〜5000nmの範囲にあり、且つ、比表面積が0.1〜100m/gの範囲にある点にある。 The first characteristic configuration of the magnetic particles or precursor thereof according to the present invention is manufactured by the method of any one of the first to fourth characteristic configurations, the average particle diameter is in the range of 10 nm to 5000 nm, and The specific surface area is in the range of 0.1 to 100 m 2 / g.

すなわち、粒子径が小さく、比表面積が大きい磁性体粒子は樹脂などの媒体中に分散させた場合、より均一性が高くなる。また、焼結させる場合はより低温で焼結させることができる。
従って、平均粒子径及び比表面積を上記の範囲に制限することにより、有用性が高い磁性体が提供される。
That is, magnetic particles having a small particle diameter and a large specific surface area are more uniform when dispersed in a medium such as a resin. Moreover, when sintering, it can sinter at lower temperature.
Therefore, by limiting the average particle diameter and specific surface area to the above ranges, a highly useful magnetic material is provided.

本発明に係る磁性体の製造方法及び製造装置、並びに、当該方法で製造される磁性体粒子及びその前駆体の実施形態について、以下図面に基づいて説明する。
図1に本発明の磁性体粒子の製造に用いる粒子製造システムの主要部の構成を示す。粒子製造システムは、微粒子製造装置としての反応器10と、反応器10で生成した微粒子を冷却して回収する回収器20等で構成される。尚、図示しないが、反応器10から出た微粒子は冷却塔を通過して冷却された後、回収器20に備えたバグフィルタ、サイクロン、電気集塵機、スクラバなどの回収機器によって回収される。
Embodiments of a magnetic body manufacturing method and manufacturing apparatus according to the present invention, and magnetic particles manufactured by the method and precursors thereof will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of the main part of a particle production system used for production of magnetic particles of the present invention. The particle production system includes a reactor 10 as a fine particle production apparatus, a recovery device 20 that cools and collects fine particles generated in the reactor 10, and the like. Although not shown, the fine particles emitted from the reactor 10 pass through the cooling tower and are cooled, and then collected by a collection device such as a bag filter, a cyclone, an electrostatic precipitator, or a scrubber provided in the collection unit 20.

また、上記反応器10内の圧力は、回収器20よりも下流側に設けた排気装置によって減圧または加圧状態にされている。ここで、図示しないが、排気装置として、具体的には排気通路に排気用ファンやダンパを設けるとともに、反応器10の内圧が一定圧に維持される(例えば、−10kPa程度に減圧する)ように、反応器10の内圧を測る圧力センサの計測情報に基づいて、上記排気用ファンを駆動するファンモータの回転数をインバータ制御し、あるいは、上記ダンパの開度を変更調整している。このように反応器10の内圧を一定圧に維持することで、後述の反応気体流GRの流速を安定させ、生成される磁性体粒子やその前駆体粒子の大きさ(粒度)が安定する効果が得られる。また、反応器10の内圧を一定圧に維持するためには反応器10以降の配管や冷却塔・回収器などの機器類に圧力センサを設置し、この圧力センサの計測情報に基づいて、上記ファンモータの回転数制御やダンパの開度調整を行うようにしてもよい。   The pressure in the reactor 10 is reduced or increased by an exhaust device provided on the downstream side of the recovery device 20. Here, although not shown, as an exhaust device, specifically, an exhaust fan and a damper are provided in the exhaust passage, and the internal pressure of the reactor 10 is maintained at a constant pressure (for example, reduced to about −10 kPa). In addition, based on the measurement information of the pressure sensor that measures the internal pressure of the reactor 10, the number of rotations of the fan motor that drives the exhaust fan is inverter-controlled, or the opening degree of the damper is changed and adjusted. By maintaining the internal pressure of the reactor 10 at a constant pressure in this way, the flow rate of the reaction gas flow GR described later is stabilized, and the size (particle size) of the produced magnetic particles and precursor particles thereof is stabilized. Is obtained. Further, in order to maintain the internal pressure of the reactor 10 at a constant pressure, a pressure sensor is installed in equipment such as the piping after the reactor 10 and a cooling tower / collector, and based on the measurement information of the pressure sensor, You may make it perform the rotation speed control of a fan motor, and the opening degree adjustment of a damper.

上記反応器10は、粒子出口が先細状に形成された円筒状の容器1あるいは先細状でない円筒に短管をつけた容器を備え、容器1の上部には、容器1の内部に高温雰囲気の反応空間HKを作り出す熱源としてのプラズマ発生装置2が設置されている。プラズマ発生装置2には、放電用のアルゴンガスが供給管7によって供給されている。因みに、本プラズマ発生装置2におけるアルゴンガスの供給量は50リットル/min程度であり、プラズマ出力は7kW程度である。なお、プラズマ発生装置2に供給するガスは、アルゴンガス単独ではなく、アルゴンガスに例えば20%程度ヘリウムガス、水素ガス又は窒素ガスを加えた混合ガスでもよい。つまり、ガスの種類により熱伝導率が異なるので、プラズマ発生装置2に供給するガスの組成を変更することで、プラズマの温度をコントロールすることができる。尚、詳述はしないが、上記熱源としてプラズマ発生装置以外にガスバーナ等を用いることも可能である。   The reactor 10 includes a cylindrical container 1 having a tapered particle outlet or a container having a short tube attached to a non-tapered cylinder. A high temperature atmosphere is provided inside the container 1 above the container 1. A plasma generator 2 is installed as a heat source for creating the reaction space HK. The plasma generator 2 is supplied with a discharge argon gas by a supply tube 7. Incidentally, the supply amount of argon gas in the plasma generator 2 is about 50 liters / min, and the plasma output is about 7 kW. The gas supplied to the plasma generator 2 is not limited to argon gas alone, but may be a mixed gas in which helium gas, hydrogen gas or nitrogen gas is added to argon gas, for example, about 20%. That is, since the thermal conductivity differs depending on the type of gas, the plasma temperature can be controlled by changing the composition of the gas supplied to the plasma generator 2. Although not described in detail, a gas burner or the like can be used as the heat source in addition to the plasma generator.

容器1の入口側横壁には、容器1内に噴射方向を向けた1個のノズルユニット3が設置されている。ノズルユニット3は、図2及び図3に示すように、磁性体を構成する金属を含有する原料液を噴出する液体ノズル4と、液体ノズル4の周囲に位置して、反応気体流GRを形成する気体(具体的には酸素ガス)を液体ノズル4の軸芯方向に沿って噴出する気体ノズル5とを備えている。ここで、磁性体を構成する金属を含有する上記原料液として、後述のように、当該金属成分の金属アルコキシド、金属錯体、有機金属化合物等の金属含有有機溶媒溶液が使用される。尚、気体ノズル5には供給管5aから酸素ガスが供給され、液体ノズル4には供給管4aから原料液が供給される(図1参照)。因みに、上記気体ノズル5からの酸素ガス供給量は0.3m/min程度であり、液体ノズル4からの原料液の供給能力は100g/min程度である。 A single nozzle unit 3 is installed on the inlet 1 side wall of the container 1 with the injection direction directed into the container 1. As shown in FIGS. 2 and 3, the nozzle unit 3 is located around the liquid nozzle 4 for ejecting a raw material liquid containing a metal constituting the magnetic body, and forms a reaction gas flow GR. And a gas nozzle 5 that ejects the gas (specifically, oxygen gas) along the axial direction of the liquid nozzle 4. Here, as the raw material liquid containing the metal constituting the magnetic material, a metal-containing organic solvent solution such as a metal alkoxide, a metal complex, or an organometallic compound of the metal component is used as described later. The gas nozzle 5 is supplied with oxygen gas from the supply pipe 5a, and the liquid nozzle 4 is supplied with raw material liquid from the supply pipe 4a (see FIG. 1). Incidentally, the supply amount of oxygen gas from the gas nozzle 5 is about 0.3 m 3 / min, and the supply capacity of the raw material liquid from the liquid nozzle 4 is about 100 g / min.

なお、容器1に対する上記プラズマ発生装置2とノズルユニット3の配置は、図1に示す配置に限るものではなく、任意に設定することができる。例えば、図1において、プラズマ発生装置2とノズルユニット3を入れ替えて、容器1の入口側横壁にプラズマ発生装置2を設置し、容器1の上部にノズルユニット3を設置する配置でもよい。   In addition, arrangement | positioning of the said plasma generator 2 and the nozzle unit 3 with respect to the container 1 is not restricted to the arrangement | positioning shown in FIG. 1, It can set arbitrarily. For example, in FIG. 1, the plasma generator 2 and the nozzle unit 3 may be interchanged, the plasma generator 2 may be installed on the inlet side lateral wall of the container 1, and the nozzle unit 3 may be installed on the top of the container 1.

上記気体ノズル5は、液体ノズル4の軸芯方向視において液体ノズル4に対して同心状に形成されている。具体的には、液体ノズル4が円形に形成され、気体ノズル5が、円形の液体ノズル4を中心にした円環に形成されている。なお、図2に各ノズル4,5の構造を模式的に示すが、(イ)は気液外部混合型を示し、(ロ)は気液内部混合型を示す。   The gas nozzle 5 is formed concentrically with the liquid nozzle 4 in the axial direction of the liquid nozzle 4. Specifically, the liquid nozzle 4 is formed in a circular shape, and the gas nozzle 5 is formed in an annular shape around the circular liquid nozzle 4. FIG. 2 schematically shows the structure of each of the nozzles 4 and 5. FIG. 2A shows a gas / liquid external mixing type, and FIG. 2B shows a gas / liquid internal mixing type.

ノズルユニット3の構造は、例えば円筒形等の単一の部材内に液体ノズル4及び気体ノズル5用の流路を形成した構造(図2)に限られず、例えば、1本の液体ノズルを中心に配置し、その液体ノズルの周囲に液体ノズルとは別体の複数の気体ノズルを対称に配置したノズルユニットでもよい。   The structure of the nozzle unit 3 is not limited to a structure (FIG. 2) in which flow paths for the liquid nozzle 4 and the gas nozzle 5 are formed in a single member such as a cylindrical shape. For example, a single liquid nozzle is the center. And a nozzle unit in which a plurality of gas nozzles separate from the liquid nozzles are arranged symmetrically around the liquid nozzle.

さらに、図示はしないが、本発明の微粒子製造装置は、製造する磁性体粒子やその前駆体粒子の大きさに応じて前記反応空間HKを冷却する冷却手段を備えている。具体的には、容器1の外周部に水冷用のジャケットを配置して容器外部から冷却する間接冷却手段、冷却用のガス(酸素ガス等)や液体(水等)を容器1の内部に吹き込む直接冷却手段などを用いることができる。   Further, although not shown, the fine particle production apparatus of the present invention includes a cooling means for cooling the reaction space HK according to the size of the magnetic particles to be produced and the precursor particles thereof. Specifically, a water cooling jacket is disposed on the outer periphery of the container 1 to cool it from the outside of the container, and a cooling gas (oxygen gas or the like) or liquid (water or the like) is blown into the container 1. Direct cooling means or the like can be used.

次に、本発明に係る磁性体粉末の製造方法は、図3に模式的に示すように、磁性体を構成する金属を含有する原料気体流ETと、当該原料気体流ETを覆う反応気体流GRとを高温雰囲気の反応空間HKに流入させ、原料気体流ETの外周部で熱反応によって微粒子を形成するとともに、当該微粒子を反応気体流GRで冷却して磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体を生成するものである。そして、原料気体流ETと反応気体流GRとの化学反応により発生した熱によって原料気体流ETが上記熱反応を起こす。具体的には、原料気体流ETが炭化水素を含み、反応気体流GRを酸素含有ガスで構成し、原料気体流ET中の炭化水素を酸素含有ガスで燃焼させて熱を発生させるとともに、原料気体流ET中の金属成分を酸化させて金属酸化物を生成させ、磁性体を金属酸化物として形成した磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体を生成している。   Next, as schematically shown in FIG. 3, a method for producing a magnetic powder according to the present invention includes a raw material gas flow ET containing a metal constituting the magnetic material and a reaction gas flow covering the raw material gas flow ET. GR is allowed to flow into the reaction space HK in a high-temperature atmosphere, and fine particles are formed by a thermal reaction at the outer periphery of the raw material gas flow ET, and the fine particles are cooled by the reaction gas flow GR to be magnetic particles or magnetic particle precursors. The body is generated. The source gas flow ET causes the thermal reaction due to heat generated by a chemical reaction between the source gas flow ET and the reaction gas flow GR. Specifically, the raw material gas stream ET contains hydrocarbons, the reaction gas stream GR is composed of an oxygen-containing gas, and the hydrocarbons in the raw material gas stream ET are burned with the oxygen-containing gas to generate heat, and the raw material A metal component in the gas stream ET is oxidized to generate a metal oxide, and a magnetic particle or a precursor of the magnetic particle in which a magnetic material is formed as a metal oxide is generated.

本実施形態では、磁性体粒子の原料物質(磁性体を構成する複数種の金属)を含む液滴流ETを反応気体流GRの内部に位置させた状態で高温雰囲気の反応空間HK内に噴出し、気化させて前記原料気体流ETを作っている。すなわち、噴出された液滴流ETが反応空間HK内を進むと、温度上昇に伴って蒸発気化して原料気体流ETに変化する。したがって、ETで表わした流れ部分のうち左側の基部側は液滴流の領域であり、右側の先端側では原料気体流の領域となる。図3中、3は上記液滴流(原料気体流)ET及び反応気体流GRを形成する前記ノズルユニットであり、このノズルユニット3によって、反応気体流GRの円錐の広がり角度θgが液滴流(原料気体流)ETの円錐の広がり角度θeよりも大きくなるように形成している。   In the present embodiment, a droplet stream ET containing a magnetic substance raw material (a plurality of types of metals constituting the magnetic substance) is ejected into a reaction space HK in a high-temperature atmosphere in a state where the droplet stream ET is positioned inside the reaction gas stream GR. Then, the raw material gas flow ET is made by vaporization. That is, when the ejected droplet flow ET travels in the reaction space HK, it evaporates and vaporizes as the temperature rises and changes to a raw material gas flow ET. Accordingly, the left base side of the flow portion represented by ET is a droplet flow region, and the right tip side is a raw material gas flow region. In FIG. 3, reference numeral 3 denotes the nozzle unit that forms the droplet flow (raw material gas flow) ET and the reaction gas flow GR. By this nozzle unit 3, the cone spreading angle θg of the reaction gas flow GR is changed to the droplet flow. (Raw material gas flow) It is formed to be larger than the spread angle θe of the cone of ET.

次に、本発明の磁性体粒子あるいはその前駆体粒子の生成機構について説明する。
(1)磁性体粒子及びその前駆体粒子は原料気体流ETの外周部(具体的には、原料気体流ETに接する反応気体流GRの界面付近)に発生する反応領域(燃焼部ゾーン)HRで生成される。
(2)反応領域HR内の生成粒子は反応気体流GRの移動速度と同等の速度で移動する。
(3)ノズルユニット3からの反応気体の噴射量を少なくして反応気体流GRの移動速度を下げると、反応空間HKからの熱伝播による高温エリアが広がって反応領域HRがノズルユニット3側に近づく(図3(ハ)の状態)。その結果、生成粒子が反応領域HR内に留まる滞留時間(高温雰囲気に保持される時間)が長くなって高温下での熱反応の進行が速くなり、また反応気体流GRの速度低下により冷却作用も弱くなるため、生成粒子同士の合体等が促進されて粒子径が大きくなる。
(4)逆に、ノズルユニット3からの反応気体の噴射量を多くして反応気体流GRの移動速度を上げると、反応空間HKからの熱伝播による高温エリアの広がりが抑制されて反応領域HRがノズル3側から遠くなる(図3(ロ)の状態)。その結果、生成粒子が反応領域HR内に留まる滞留時間(高温雰囲気に保持される時間)が短くなって高温下での熱反応がそれ程進行せず、また反応気体流GRの速度増大により冷却作用も強くなるため、粒子同士の合体等が抑制されて粒子径が小さくなる。
Next, the production mechanism of the magnetic particles or precursor particles of the present invention will be described.
(1) The magnetic particles and the precursor particles are reaction regions (combustion zone) HR generated in the outer peripheral portion of the raw material gas flow ET (specifically, near the interface of the reactive gas flow GR in contact with the raw material gas flow ET). Is generated.
(2) The generated particles in the reaction region HR move at a speed equivalent to the moving speed of the reaction gas flow GR.
(3) When the injection amount of the reaction gas from the nozzle unit 3 is reduced and the moving speed of the reaction gas flow GR is lowered, a high temperature area due to heat propagation from the reaction space HK widens, and the reaction region HR moves toward the nozzle unit 3 side. Approach (state of FIG. 3 (C)). As a result, the residence time in which the generated particles stay in the reaction region HR (the time during which the particles are kept in a high temperature atmosphere) is lengthened, and the progress of the thermal reaction at a high temperature is accelerated. Therefore, the coalescence of the generated particles is promoted and the particle size is increased.
(4) Conversely, when the amount of reaction gas injected from the nozzle unit 3 is increased to increase the moving speed of the reaction gas flow GR, the expansion of the high-temperature area due to heat propagation from the reaction space HK is suppressed, and the reaction region HR Becomes far from the nozzle 3 side (state shown in FIG. 3B). As a result, the residence time in which the generated particles stay in the reaction region HR (the time during which the particles are kept in the high temperature atmosphere) is shortened, so that the thermal reaction at high temperature does not proceed so much, and the cooling action is caused by the increase in the velocity of the reaction gas flow GR. Therefore, the coalescence of particles is suppressed and the particle size is reduced.

従って、原料気体流(実際は液滴流)ETの流量に対する反応気体流GRの流量の比(以下、気液比と呼ぶ)を変更設定することで、磁性体粒子あるいはその前駆体粒子の大きさを調整できる。
すなわち、気液比が大きい場合は、反応気体流GRの流量が増加し且つ気体層の厚さが厚くなり、生成粒子の熱を吸収する周囲の気体量が増加する。これによって、生成粒子に対する冷却効果が高まって前記反応領域HRが短くなり、生成粒子の反応領域HR内での滞留時間が短くなる場合に対応するので、製造される磁性体粒子あるいはその前駆体粒子の径が小さくなる。
一方、気液比が小さい場合は、反応気体流GRの流量が減少し且つ気体層の厚さが薄くなり、生成粒子の熱を吸収する周囲の気体量が減少する。これによって、生成粒子に対する冷却効果が低下して前記反応領域HRが長くなり、生成粒子の反応領域HR内での滞留時間が長くなる場合に対応するので、製造される磁性体粒子あるいはその前駆体粒子の径が大きくなる。
Accordingly, by changing the ratio of the flow rate of the reaction gas flow GR to the flow rate of the raw material gas flow (actually a droplet flow) ET (hereinafter referred to as a gas-liquid ratio), the size of the magnetic particles or their precursor particles is changed. Can be adjusted.
That is, when the gas-liquid ratio is large, the flow rate of the reaction gas flow GR increases and the thickness of the gas layer increases, and the amount of ambient gas that absorbs the heat of the generated particles increases. As a result, the cooling effect on the generated particles is increased, the reaction region HR is shortened, and the residence time of the generated particles in the reaction region HR is shortened. The diameter becomes smaller.
On the other hand, when the gas-liquid ratio is small, the flow rate of the reaction gas flow GR decreases and the thickness of the gas layer decreases, and the amount of surrounding gas that absorbs the heat of the generated particles decreases. As a result, the cooling effect on the generated particles is reduced, the reaction region HR becomes longer, and the residence time of the generated particles in the reaction region HR becomes longer. The particle diameter increases.

さらに、本発明に係る磁性体の製造方法では、上記微粒子製造装置によって、磁性体粒子の前駆体粒子が生成される場合は、その磁性体粒子の前駆体を加熱処理して磁性体粒子を生成する。具体的には、回収器20で回収された磁性体粒子の前駆体を、図示しない加熱炉等を用いて還元性又は大気雰囲気中で、500〜1200℃の温度条件で加熱処理し、処理物を湿式又は乾式ボールミル等で微粉砕(解砕)して製品とする。尚、加熱処理時には、必要により、適当な添加剤を加えてもよい。   Furthermore, in the method for producing a magnetic material according to the present invention, when the magnetic particle precursor particles are generated by the fine particle manufacturing apparatus, the magnetic particle precursors are heated to generate the magnetic particles. To do. Specifically, the magnetic particle precursor recovered by the recovery device 20 is heat-treated at a temperature of 500 to 1200 ° C. in a reducing or atmospheric atmosphere using a heating furnace (not shown), and the processed product. Is pulverized (pulverized) with a wet or dry ball mill to obtain a product. In addition, you may add an appropriate additive as needed at the time of heat processing.

次に、本発明に係る磁性体粉末(粒子)の製品について以下列挙して説明する。
先ず、γ−Fe、Fe、M1−xZnFe(ただし、0≦x<1で、MはMg,Mn,Co,Ni,Cuから選ばれる。)、Fe−Bi−A(ただし、AはCaO,LiO,CuOから選ばれる。)、SrCaReCu24などの金属酸化物が磁気記録材料、磁石、トランスコア用の製品として挙げられる。
Next, the magnetic powder (particle) products according to the present invention will be listed and described below.
First, γ-Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , M 1-x Zn x Fe 2 O 4 (where 0 ≦ x <1, and M is selected from Mg, Mn, Co, Ni, Cu). , Fe 2 O 3 —Bi 2 O 3 —A (where A is selected from CaO, Li 2 O, and CuO), Sr 8 CaRe 3 Cu 4 O 24, and other metal oxides are magnetic recording materials, magnets, Examples of products for transformer cores.

また、一般式A3―xFe5−y12(ただし、0≦x<3、0≦y<5)で表される磁気光学用材料が挙げられる。
上式において、Aは、Bi,Ca,Ce,Pb,Ptなどから選ばれる。
Bは、イットリウム(Y)または希土類元素の中より選択した少なくとも1種以上の元素であり、Ce,Dy,Eu,Er,Gd,Ho,La,Lu,Nd,Pm,Pr,Sm,Tb,Tm,Y、Ybなどである。
Mは、Al,Co,Cr,Cu,Fe(II),Ga,Ge,Hf,In,Li,Mn,Mo,Nd,Ni,Pb,Rh,Ru,Sc,Si,Sn,Ti,V,Zn,Zrなどの中より選択した少なくとも1種以上の元素である。
Moreover, the general formula A x B 3-x M y Fe 5-y O 12 ( provided that, 0 ≦ x <3,0 ≦ y <5) magneto-optical material and the like represented by.
In the above formula, A is selected from Bi, Ca, Ce, Pb, Pt and the like.
B is at least one element selected from yttrium (Y) or a rare earth element, and is Ce, Dy, Eu, Er, Gd, Ho, La, Lu, Nd, Pm, Pr, Sm, Tb, Tm, Y, Yb, etc.
M is Al, Co, Cr, Cu, Fe (II), Ga, Ge, Hf, In, Li, Mn, Mo, Nd, Ni, Pb, Rh, Ru, Sc, Si, Sn, Ti, V, At least one element selected from Zn, Zr and the like.

具体例として、Ce0.72.3CoFe12、Bi0.52.5Fe12、Bi1.3Gd0.7LuFe12、Bi0.5Dy2.5Fe12、BiDyGa0.8Fe4.212、DyGa1.2Fe3.812、DyTbAlFe12、Bi2.2Dy0.8Al1.2Fe3.812、BiTbGa0.8Fe4。2、NdGa12、Ce1.2Tb0.8YFe12、BiGdGa2。3Fe2。712などが挙げられる。 Specific examples include Ce 0.7 Y 2.3 CoFe 4 O 12 , Bi 0.5 Y 2.5 Fe 5 O 12 , Bi 1.3 Gd 0.7 LuFe 5 O 12 , Bi 0.5 Dy 2. 5 Fe 5 O 12, Bi 2 DyGa 0.8 Fe 4.2 O 12, Dy 3 Ga 1.2 Fe 3.8 O 12, Dy 2 TbAlFe 4 O 12, Bi 2.2 Dy 0.8 Al 1. 2 Fe 3.8 O 12, Bi 2 TbGa 0.8 Fe 4.2, Nd 3 Ga 5 O 12, Ce 1.2 Tb 0.8 YFe 5 O 12, BiGd 2 Ga 2.3 Fe 2.7 O 12 etc. are mentioned.

なお、本発明に係る磁性体粉末製品は、上記列挙した組成の磁性体粉末製品に限らず、これ以外の組成を組み合わせたものを含む。   The magnetic powder product according to the present invention is not limited to the magnetic powder product having the composition listed above, but includes a combination of other compositions.

次に、本発明に係る磁性体粒子の原料物質について説明する。
磁性体を構成する各金属の有機金属化合物(金属錯体など)を溶剤に希釈した状態で原料液として使用する。以下、有機金属化合物名を例示する。
Al: アルミニウムモノ−n−ブトキシジエチルアセト酢酸エステル、又は、エチルアセトアセテートアルミニウムジノルマルブチレート、および、これらの混合物
Bi: 2−エチルヘキサン酸ビスマス
Ca: 2−エチルヘキサン酸カルシウム
Ce: 2−エチルヘキサン酸セリウム
Co: 2−エチルヘキサン酸コバルト
Cr: 2−エチルヘキサン酸クロム
Cu: 2−エチルヘキサン酸銅、又は、ナフテン酸銅
Dy: 2−エチルヘキサン酸ジスプロシウム
Er: 2−エチルヘキサン酸エルビウム
Eu: 2−エチルヘキサン酸ユーロビウム
Fe: 2−エチルヘキサン酸第二鉄
Ga: 2−エチルヘキサン酸ガリウム
Gd: 2−エチルヘキサン酸ガドリニウム
Ge: 2−エチルヘキサン酸ゲルマニウム
Ho: 2−エチルヘキサン酸ホルミウム
In: 2−エチルヘキサン酸インジウム
La: 2−エチルヘキサン酸ランタン
Li: ナフテン酸リチウム
Lu: 2−エチルヘキサン酸ルテチウム
Mn: 2−エチルヘキサン酸マンガン
Nd: 2−エチルヘキサン酸ネオジム
Ni: 2−エチルヘキサン酸ニッケル
Pb: 2−エチルヘキサン酸鉛
Pm: 2−エチルヘキサン酸プロメチウム
Pr: 2−エチルヘキサン酸プラセオジム
Pt: ビス(アセチルアセトナト)白金
Ru: トリス(アセチルアセトナト)ルテニウム
Si: オクタメチルシクロテトラシロキサン、又は、ポリジメチルシロキサン、および、これらの混合物
Sc: 2−エチルヘキサン酸スカンジウム
Sm: 2−エチルヘキサン酸サマリウム
Sn: 2−エチルヘキサン酸スズ
Tb: 2−エチルヘキサン酸テルビウム
Ti: テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、テトライソプロピルチタネート、ジ−i−プロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン
Tm: 2−エチルヘキサン酸ツリウム
V : ナフテン酸バナジウム、又は、2−エチルヘキサン酸バナジウム、および、これらの混合物
Y : 2−エチルヘキサン酸イットリウム
Yb: 2−エチルヘキサン酸イッテルビウム
Zn: 2−エチルヘキサン酸亜鉛
Zr: 2−エチルヘキサン酸ジルコニウム
Next, the raw material of the magnetic particles according to the present invention will be described.
An organic metal compound (such as a metal complex) of each metal constituting the magnetic material is used as a raw material solution in a state diluted with a solvent. Hereinafter, organometallic compound names are exemplified.
Al: Aluminum mono-n-butoxy diethyl acetoacetate or ethyl acetoacetate aluminum dinormal butyrate, and mixtures thereof Bi: Bismuth 2-ethylhexanoate Ca: Calcium 2-ethylhexanoate Ce: 2-ethyl Cerium hexanoate Co: Cobalt 2-ethylhexanoate Cr: Chromium 2-ethylhexanoate Cu: Copper 2-ethylhexanoate or copper naphthenate Dy: Dysprosium 2-ethylhexanoate Er: Erbium 2-ethylhexanoate Eu : Eurobium 2-ethylhexanoate Fe: Ferric 2-ethylhexanoate Ga: Gallium 2-ethylhexanoate Gd: Gadolinium 2-ethylhexanoate Ge: Germanium 2-ethylhexanoate Ho: 2-ethylhexane Holmium In: Indium 2-ethylhexanoate La: Lanthanum 2-ethylhexanoate Li: Lithium naphthenate Lu: Lutetium 2-ethylhexanoate Mn: Manganese 2-ethylhexanoate Nd: Neodymium 2-ethylhexanoate Ni: 2- Nickel ethylhexanoate Pb: Lead 2-ethylhexanoate Pm: Promethium 2-ethylhexanoate Pr: Praseodymium 2-ethylhexanoate Pt: Bis (acetylacetonato) platinum Ru: Tris (acetylacetonato) ruthenium Si: Octamethyl Cyclotetrasiloxane or polydimethylsiloxane and mixtures thereof Sc: scandium 2-ethylhexanoate Sm: samarium 2-ethylhexanoate Sn: tin 2-ethylhexanoate Tb: 2-ethyl Terbium Sanate Ti: Tetra (2-ethylhexyl) titanate, tetraisopropyl titanate, di-i-propoxytitanium, tetra-n-butoxytitanium Tm: Thulium 2-ethylhexanoate V: Vanadium naphthenate or 2-ethylhexane Vanadium acid and mixtures thereof Y: Yttrium 2-ethylhexanoate Yb: Ytterbium 2-ethylhexanoate Zn: Zinc 2-ethylhexanoate Zr: Zirconium 2-ethylhexanoate

希釈溶剤としては、例えば下記のものが使用できる。
1)ミネラルスピリット、2)ミネラルシンナー、3)ペトロリウムスピリット、4)ホワイトスピリット、5)ミネラルターペン、6)灯油(ケロシン)、7)n−ヘキサン、8)ヘキサン酸、9)2−エチルヘキサン酸、10)シクロヘキサン、11)イソヘプタン、12)エタノール、13)メタノール、14)1−プロパノール、15)酢酸、16)1−ペンタノール、17)吉草酸、18)トルエン、19)イソプロピルアルコール、20)n−プロピルアルコール、21)イソブチルアルコール、22)n−ブチルアルコール、23)ベンゼン、24)キシレン
As the diluting solvent, for example, the following can be used.
1) Mineral spirit, 2) Mineral thinner, 3) Petroleum spirit, 4) White spirit, 5) Mineral turpentine, 6) Kerosene, 7) N-hexane, 8) Hexanoic acid, 9) 2-ethylhexane Acid, 10) cyclohexane, 11) isoheptane, 12) ethanol, 13) methanol, 14) 1-propanol, 15) acetic acid, 16) 1-pentanol, 17) valeric acid, 18) toluene, 19) isopropyl alcohol, 20 ) N-propyl alcohol, 21) isobutyl alcohol, 22) n-butyl alcohol, 23) benzene, 24) xylene

〔別実施形態〕
上記実施形態では、反応気体流GRを形成する気体として酸素ガスを用い、原料気体流ETとの間で化学反応(酸化反応)を起こさせて燃焼により熱を発生させ、その発生熱によって原料気体流ETが熱反応して金属酸化物からなる磁性体粒子あるいはその前駆体粒子を生成するように構成したが、酸素ガスの代わりに窒素ガスを用いて窒化反応を起こさせて窒化物からなる磁性体粒子あるいはその前駆体粒子を生成することも可能である。また、上記原料気体流ETが熱反応を起こすための熱を発生させるために、化学反応以外の反応を用いてもよい。さらに、前記プラズマ等の熱源から供給される熱のみによって原料気体流ETを熱反応させて微粒子を生成するようにしてもよい。
[Another embodiment]
In the above embodiment, oxygen gas is used as a gas for forming the reaction gas flow GR, a chemical reaction (oxidation reaction) is caused with the raw material gas flow ET, heat is generated by combustion, and the raw material gas is generated by the generated heat. The flow ET is thermally reacted to generate magnetic particles made of metal oxide or its precursor particles. However, a nitriding reaction is caused by using nitrogen gas instead of oxygen gas, and a magnetic material made of nitride. It is also possible to produce body particles or precursor particles thereof. Moreover, in order to generate the heat | fever for the said raw material gas flow ET to raise | generate a thermal reaction, you may use reactions other than a chemical reaction. Furthermore, the raw material gas flow ET may be thermally reacted only with heat supplied from a heat source such as plasma to generate fine particles.

上記実施形態では、磁性体を構成する金属を含有する原料液を液体ノズル4から噴出して液滴流ETを生成した後、この液滴流ETを蒸発気化させて原料気体流ETを形成するようにしたが、磁性体を構成する金属を含有する状態に予め調製した原料気体を気体ノズルから噴出して原料気体流ETを形成するようにしてもよい。   In the above embodiment, the raw material liquid containing the metal constituting the magnetic material is ejected from the liquid nozzle 4 to generate the droplet stream ET, and then the droplet stream ET is evaporated to form the source gas stream ET. However, a raw material gas flow ET may be formed by ejecting a raw material gas prepared in advance in a state containing the metal constituting the magnetic body from a gas nozzle.

次に、実施例として、磁気光学用材料であるYFe12(実施例1)と、Bi0.52.5Fe12(実施例2)の2つの材料を例に説明する。 Next, as examples, two materials, Y 3 Fe 5 O 12 (Example 1) and Bi 0.5 Y 2.5 Fe 5 O 12 (Example 2), which are magneto-optical materials, are taken as examples. explain.

原料として、2−エチルヘキサン酸イットリウム、2−エチルヘキサン酸第二鉄、及びミネラルスピリットを所定モル比になるように調合、混合したものを原料液に用い、図1に示す粒子製造システムによってYFe12からなる粒子を作製した。 As a raw material, yttrium 2-ethylhexanoate, ferric 2-ethylhexanoate, and mineral spirit were prepared and mixed so as to have a predetermined molar ratio as a raw material liquid. particles consisting of 3 Fe 5 O 12 was prepared.

作製したYFe12粒子のTEM写真を図4に示す。図4より、粒子径は、15〜75nmの範囲に分布していることが読み取れる。 A TEM photograph of the produced Y 3 Fe 5 O 12 particles is shown in FIG. From FIG. 4, it can be read that the particle diameter is distributed in the range of 15 to 75 nm.

図5に熱処理前、及び640℃、840℃、1000℃の各温度条件で2時間加熱処理したもののX線回折結果のグラフ(尚、グラフは下から順に熱処理前、640℃、840℃、1000℃の各処理温度に対応する)を示す。また、表1に加熱処理前後のBET比表面積(m/g)とBET換算径(nm)を示す。尚、本材料の真密度を5.54g/cmとして、BET換算径を下記式(1)より算出した。 FIG. 5 is a graph of X-ray diffraction results of heat treatment for 2 hours before and after heat treatment at 640.degree. C., 840.degree. C., and 1000.degree. C. (Note that the graphs are 640.degree. C., 840.degree. Corresponding to each processing temperature of ° C.). Table 1 shows the BET specific surface area (m 2 / g) and the BET equivalent diameter (nm) before and after the heat treatment. The true density of this material was 5.54 g / cm 3 and the BET equivalent diameter was calculated from the following formula (1).

図5より、本材料の磁性体粒子では、熱処理前の状態と、640℃、840℃の熱処理温度では、結晶状態が明確でなく、1000℃の熱処理温度で結晶状態が明確に現れている。このことは、表1に示すように、熱処理前の状態に対し、1000℃の熱処理温度では比表面積(m/g)の値が小さくなって熱処理による結晶化が進んでいることからも裏付けられる。また、熱処理により、磁性体粒子の色も変化することが判る。従って、YFe12は熱処理前の状態では磁性体粒子の前駆体が生成され、当該前駆体を1000℃の温度で熱処理することで磁性体粒子が作製されることが判る。このとき、表1に示すように、磁性も発現する。 From FIG. 5, in the magnetic particles of this material, the crystalline state is not clear in the state before the heat treatment and the heat treatment temperatures of 640 ° C. and 840 ° C., and the crystal state clearly appears at the heat treatment temperature of 1000 ° C. This is supported by the fact that, as shown in Table 1, the specific surface area (m 2 / g) is smaller at the heat treatment temperature of 1000 ° C. than the state before the heat treatment, and the crystallization is promoted by the heat treatment. It is done. Moreover, it turns out that the color of a magnetic body particle also changes with heat processing. Therefore, it can be seen that Y 3 Fe 5 O 12 produces a precursor of magnetic particles in a state before heat treatment, and magnetic particles are produced by heat-treating the precursor at a temperature of 1000 ° C. At this time, as shown in Table 1, magnetism is also exhibited.

原料として、2−エチルヘキサン酸イットリウム、2−エチルヘキサン酸ビスマス、2−エチルヘキサン酸第二鉄及びミネラルスピリットを各モル比になるように調合、混合したものを原料液に用い、図1に示す粒子製造システムによって、Bi0.52.5Fe12からなる粒子を作製した。 As raw materials, yttrium 2-ethylhexanoate, bismuth 2-ethylhexanoate, ferric 2-ethylhexanoate, and mineral spirits were prepared and mixed so as to have respective molar ratios, and the raw material liquid was used. Particles made of Bi 0.5 Y 2.5 Fe 5 O 12 were produced by the particle production system shown.

作製したBi0.52.5Fe12粒子のTEM写真を図6に示す。図6より、粒子径は比較的小さく、20〜100nmの範囲に分布していることが読み取れる。 A TEM photograph of the produced Bi 0.5 Y 2.5 Fe 5 O 12 particles is shown in FIG. From FIG. 6, it can be seen that the particle size is relatively small and distributed in the range of 20 to 100 nm.

図7に熱処理前、840℃、900℃、950℃、1000℃の各温度条件で0.5時間加熱処理したもののX線回折結果のグラフ(尚、グラフは下から順に熱処理前、840℃、900℃、950℃、1000℃の各処理温度に対応する)を示す。また、表2に加熱処理前後のBET比表面積(m/g)とBET換算径(nm)を示す。尚、本材料の真密度を5.72g/cmとして、BET換算径を前記式(1)より算出した。 FIG. 7 shows a graph of X-ray diffraction results of heat treatment for 0.5 hour under the respective temperature conditions of 840 ° C., 900 ° C., 950 ° C., and 1000 ° C. Corresponding to each processing temperature of 900 ° C., 950 ° C., and 1000 ° C.). Table 2 shows the BET specific surface area (m 2 / g) and the BET equivalent diameter (nm) before and after the heat treatment. In addition, the true density of this material was set to 5.72 g / cm 3 , and the BET equivalent diameter was calculated from the formula (1).

図7より、本材料の磁性体粒子では、熱処理温度900℃の場合に結晶状態が明確に現れている。このことは、表2に示すように、900℃の熱処理温度では比表面積(m/g)の値が小さくなることからも裏付けられる。また、熱処理により、結晶状態の変化に伴い、磁性体粒子の色も変化することが判る。従って、Bi0.52.5Fe12は熱処理前の状態では磁性体粒子の前駆体が生成され、当該前駆体を900℃以上の温度で熱処理することで磁性体粒子が作製されることが判る。このとき、表2に示すように、磁性も発現する。 From FIG. 7, in the magnetic particles of this material, the crystal state clearly appears when the heat treatment temperature is 900 ° C. This is supported by the fact that, as shown in Table 2, the specific surface area (m 2 / g) decreases at a heat treatment temperature of 900 ° C. It can also be seen that the color of the magnetic particles changes with the change of the crystal state by the heat treatment. Therefore, Bi 0.5 Y 2.5 Fe 5 O 12 produces a magnetic particle precursor in a state before heat treatment, and the magnetic particle is produced by heat-treating the precursor at a temperature of 900 ° C. or higher. I understand that At this time, as shown in Table 2, magnetism is also exhibited.

本発明に係る磁性体粒子は、下記に例示するような各種用途の光通信・光学デバイスや記録デバイス、及び、磁石、トランスコア等への適用が可能である。
(磁性体材料の具体的な用途例)光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチ、磁界センサ、磁気メモリ、磁気ディスク
The magnetic particles according to the present invention can be applied to optical communication / optical devices and recording devices for various uses as exemplified below, magnets, transformer cores, and the like.
(Specific application examples of magnetic materials) Optical isolators, optical circulators, optical switches, magnetic field sensors, magnetic memories, magnetic disks

本発明に係る磁性体微粒子製造装置の全体構成を示す断面図Sectional drawing which shows the whole structure of the magnetic particle manufacturing apparatus based on this invention ノズル部の構造を模式的に示す断面図と正面図Sectional view and front view schematically showing the structure of the nozzle part 本発明に係る磁性体微粒子の生成過程を模式的に説明する図The figure which illustrates typically the production | generation process of the magnetic fine particle which concerns on this invention 実施例1の磁性体微粒子の透過電子顕微鏡写真Transmission electron micrograph of magnetic fine particles of Example 1 実施例1の磁性体微粒子のX線回折パターンを示す図The figure which shows the X-ray-diffraction pattern of the magnetic body fine particle of Example 1. 実施例2の磁性体微粒子の透過電子顕微鏡写真Transmission electron micrograph of magnetic fine particles of Example 2 実施例2の磁性体微粒子のX線回折パターンを示す図The figure which shows the X-ray-diffraction pattern of the magnetic body fine particle of Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

1 容器
2 プラズマ発生装置
3 ノズルユニット
4 液体ノズル
4a 供給管
5 気体ノズル
5a 供給管
7 供給管
10 反応器(微粒子製造装置)
20 回収器
ET 原料気体流(液滴流)
GR 反応気体流
HK 反応空間
HR 反応領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Plasma generator 3 Nozzle unit 4 Liquid nozzle 4a Supply pipe 5 Gas nozzle 5a Supply pipe 7 Supply pipe 10 Reactor (microparticle production apparatus)
20 Collector ET Raw material gas flow (droplet flow)
GR reaction gas flow HK reaction space HR reaction region

Claims (6)

磁性体を構成する金属を含有する原料気体流と、当該原料気体流を覆う反応気体流とを高温雰囲気の反応空間に流入させ、前記原料気体流の外周部で熱反応によって微粒子を形成するとともに、当該微粒子を前記反応気体流で冷却して磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体を生成する磁性体の製造方法。   A raw material gas flow containing a metal constituting the magnetic body and a reaction gas flow covering the raw material gas flow are allowed to flow into a reaction space in a high-temperature atmosphere, and fine particles are formed by a thermal reaction at the outer periphery of the raw material gas flow. The method for producing a magnetic material, wherein the fine particles are cooled by the reaction gas flow to generate magnetic particles or a precursor of magnetic particles. 前記磁性体粒子の前駆体を加熱処理して磁性体粒子を生成する請求項1記載の磁性体の製造方法。   The method for producing a magnetic material according to claim 1, wherein the magnetic particle precursor is generated by heat-treating the magnetic particle precursor. 前記原料気体流と前記反応気体流とが化学反応を起こして熱を発生させるものである請求項1又は2記載の磁性体の製造方法。   The method for producing a magnetic body according to claim 1, wherein the raw material gas flow and the reaction gas flow cause a chemical reaction to generate heat. 前記反応気体流を酸素含有ガスで構成し、前記磁性体を金属酸化物として形成する請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁性体の製造方法。   The method for producing a magnetic body according to any one of claims 1 to 3, wherein the reaction gas flow is constituted by an oxygen-containing gas, and the magnetic body is formed as a metal oxide. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法に用いる磁性体の製造装置であって、
磁性体を構成する金属を含有する原料液を噴出する液体ノズルと、当該液体ノズルの周囲に位置して、反応気体流を形成する気体を前記液体ノズルの軸芯方向に沿って噴出する気体ノズルとを備えている磁性体の製造装置。
It is a manufacturing apparatus of the magnetic body used for the method according to any one of claims 1 to 4,
A liquid nozzle that ejects a raw material liquid containing a metal constituting the magnetic body, and a gas nozzle that is positioned around the liquid nozzle and ejects a gas that forms a reaction gas flow along the axial direction of the liquid nozzle An apparatus for manufacturing a magnetic body.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法で製造され、平均粒子径が10nm〜5000nmの範囲にあり、且つ、比表面積が0.1〜100m/gの範囲にある磁性体粒子または磁性体粒子の前駆体。


Magnetic particles produced by the method according to any one of claims 1 to 4, having an average particle diameter in the range of 10 nm to 5000 nm, and a specific surface area in the range of 0.1 to 100 m 2 / g. Or a precursor of magnetic particles.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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