JP2008181916A - Magnetic powder and manufacturing method thereof, and magnetic recording medium - Google Patents

Magnetic powder and manufacturing method thereof, and magnetic recording medium Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of magnetic powder containing nitrogen having high coercive force and a narrow coercive force distribution regardless of an extremely small particle size and a spherical or elliptical shape, and to provide a magnetic recording medium having a narrow coercive force distribution using the magnetic powder. <P>SOLUTION: When manufacturing spherical or elliptical magnetic powder that has at least iron and nitrogen as components where an average particle size containing at least an Fe<SB>16</SB>N<SB>2</SB>phase is 10-20 nm and is nitriding iron magnetic powder containing rare earth elements, aluminum, and/or silicon, a goethite particle that becomes a raw material is manufactured and is subjected to hydrothermal treatment in advance, thus obtaining a goethite particle having a narrow particle size distribution and a smooth surface. The nitriding iron powder using the goethite particle as a raw material has a narrow coercive force distribution and SFD as a magnetic paint film becomes appropriate. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、少なくとも鉄と窒素を構成元素とする球状ないし楕円状の磁性粉末、その製造方法およびこの磁性粉末を用いた磁気記録媒体に関し、より詳しくは、デジタルビデオテープ、コンピュータ用のバックアップテープなどの超高密度記録に特に適している磁性粉末、その製造方法およびこの磁性粉末を用いた磁気記録媒体に関する。   The present invention relates to a spherical or elliptical magnetic powder containing at least iron and nitrogen as constituent elements, a method for producing the same, and a magnetic recording medium using the magnetic powder, and more specifically, a digital video tape, a backup tape for a computer, and the like. The present invention relates to a magnetic powder particularly suitable for ultra-high density recording, a manufacturing method thereof, and a magnetic recording medium using the magnetic powder.

非磁性支持体上に、磁性粉末と結合剤を含有する磁性塗料を塗布して形成した磁性層を有する塗布型磁気記録媒体は、記録再生方式がアナログ方式からデジタル方式へ移行するのに伴い、一層高い記録密度が要求されている。この要求は、特に高記録密度用のコンピュータ用バックアップテープにおいて、年々高まってきている。   A coating type magnetic recording medium having a magnetic layer formed by applying a magnetic coating containing a magnetic powder and a binder on a non-magnetic support, as the recording / reproducing system shifts from an analog system to a digital system, A higher recording density is required. This demand has been increasing year by year, particularly in computer backup tapes for high recording density.

記録密度の向上に不可欠な短波長記録に対応するために、記録時の厚み損失を小さくする必要があるが、そのために効果的な方法の1つは、磁性層の厚さを300nm以下、特に100nm以下にすることである。また、そのような高記録密度媒体に対応する再生用磁気ヘッドとしては、高出力が得られるMRヘッドが一般に用いられており、今後はさらに高感度であるGMRヘッドが使用されることになる。   In order to cope with the short wavelength recording which is indispensable for improving the recording density, it is necessary to reduce the thickness loss at the time of recording. One effective method for this purpose is to reduce the thickness of the magnetic layer to 300 nm or less. It is to make it 100nm or less. Further, as a reproducing magnetic head corresponding to such a high recording density medium, an MR head capable of obtaining a high output is generally used, and a GMR head having higher sensitivity will be used in the future.

また、ノイズ低減のため、年々、磁性粉末の粒子サイズの微細化がはかられ、現在、粒子径が100nm程度の針状のメタル磁性粉末が実用化されている。さらに、短波長記録時の減磁による出力低下を防止するために、年々、高保磁力され、鉄−コバルト合金化により238.9kA/m(3000Oe)程度の保磁力が実現されている(特許文献1(特に第4頁)、特許文献2(特に第3頁)および特許文献3(特に第2頁)参照)。   Also, in order to reduce noise, the particle size of magnetic powder has been made finer year by year, and at present, acicular metal magnetic powder having a particle diameter of about 100 nm has been put into practical use. Furthermore, in order to prevent a decrease in output due to demagnetization during short wavelength recording, the coercive force is increased year by year, and a coercive force of about 238.9 kA / m (3000 Oe) is realized by iron-cobalt alloying (Patent Document 1). (Especially page 4), patent document 2 (especially page 3) and patent document 3 (especially page 2)).

しかしながら、針状磁性粒子においては、保磁力が粒子の針状形状に基づく形状磁気異方性に基づいていることから、45nm程度からのさらに大幅な粒子サイズの減少は困難になってきている。   However, in the acicular magnetic particles, since the coercive force is based on the shape magnetic anisotropy based on the acicular shape of the particles, it has become difficult to further reduce the particle size from about 45 nm.

メタル磁性粒子では、耐酸化性を付与するために、一定厚さ以上の酸化物保護層を粒子表面に形成することが必要であるが、酸化物保護層を形成した針状メタル粒子の粒子サイズを微細化すると、比表面積が著しく大きくなる結果、飽和磁化が著しく低下する。この比表面積の著しい増加を抑制するためには、出来る限り針状比を小さくすることが有効である。ところが、針状比を小さくすると、粒子形状が球に近づくので、形状磁気異方性の低下により保磁力が著しく低下する。
このように、針状メタル磁性粒子には、粒子サイズの微細化に伴う保磁力の低下という本質的な問題があり、微粒子化には限界がある。
In metal magnetic particles, it is necessary to form an oxide protective layer with a certain thickness or more on the particle surface in order to give oxidation resistance, but the particle size of the acicular metal particles with the oxide protective layer formed As a result, the saturation magnetization is significantly lowered. In order to suppress this significant increase in specific surface area, it is effective to make the needle ratio as small as possible. However, when the acicular ratio is reduced, the particle shape approaches a sphere, so that the coercive force is remarkably reduced due to the reduction in shape magnetic anisotropy.
As described above, the acicular metal magnetic particles have an essential problem that the coercive force is reduced as the particle size is reduced.

そこで、上記針状の磁性粉末とは全く異なる磁性粉末として、Fe16N2相を主相としたBET比表面積が10m2/g以上の窒化鉄系磁性粉末およびそれを用いた媒体が提案されている(特許文献4(特に第3頁、図4)参照)。特許文献4では、窒化鉄系磁性粉末は、酸化鉄粉末を還元処理して金属鉄粉末を得、得られた金属鉄粉末を窒化処理して、製造される(特許文献4、段落[0010])。このFe16N2相を主相としたBET比表面積が10m2/g以上の窒化鉄系磁性粉末は、高保磁力を有するが、粒子サイズが大きく高密度記録媒体には適さない。 Therefore, an iron nitride magnetic powder having a BET specific surface area of 10 m 2 / g or more with a Fe 16 N 2 phase as a main phase and a medium using the same are proposed as magnetic powders completely different from the needle-shaped magnetic powder. (See Patent Document 4 (particularly, page 3, FIG. 4)). In Patent Document 4, iron nitride-based magnetic powder is produced by reducing iron oxide powder to obtain metallic iron powder, and nitriding the obtained metallic iron powder (Patent Document 4, paragraph [0010]). ). The iron nitride magnetic powder having a BET specific surface area of 10 m 2 / g or more and having the Fe 16 N 2 phase as the main phase has a high coercive force, but has a large particle size and is not suitable for a high-density recording medium.

また希土類元素、アルミニウム、シリコンの少なくとも一種の元素と鉄および窒素を構成元素とするFe16N2相を含む粒子サイズが5〜50nmの球状ないし楕円状の磁性粉末を用いた磁気記録媒体が提案されている(特許文献5)。この磁性粉末は、鉄系酸化物または水酸化物を還元処理し、次いで窒化処理することにより製造される(特許文献5,段落[0028]〜[0033])。この磁気記録媒体は、微粒子であるにも係わらず高保磁力を有するため、優れた高密度記録特性を示すことが示されている。
特開平3−49026号公報 特開平10−83906号公報 特開平10−340805号公報 特開2000−277311号公報 特開2004−273094号公報
Also proposed is a magnetic recording medium using spherical or elliptical magnetic powder with a particle size of 5 to 50 nm, which contains at least one element of rare earth elements, aluminum and silicon and Fe 16 N 2 phase containing iron and nitrogen as constituent elements (Patent Document 5). This magnetic powder is manufactured by reducing iron-based oxide or hydroxide and then nitriding (Patent Document 5, paragraphs [0028] to [0033]). Although this magnetic recording medium has a high coercive force even though it is a fine particle, it has been shown to exhibit excellent high-density recording characteristics.
Japanese Patent Laid-Open No. 3-49026 JP-A-10-83906 JP-A-10-340805 JP 2000-277311 A JP 2004-273094 A

特許文献4は、実施例において、BET比表面積が10〜22m2/gの窒化鉄系磁性粉末を製造し、使用しているが、粒子サイズが大き過ぎて、低ノイズ化を目的とした高密度磁気記録媒体用の磁性粉末には適さない。 Patent Document 4 manufactures and uses an iron nitride-based magnetic powder having a BET specific surface area of 10 to 22 m 2 / g in Examples, but the particle size is too large and high noise reduction is aimed at reducing noise. Not suitable for magnetic powder for high density magnetic recording media.

特許文献5の磁性粉末は、本質的に高密度記録に適した磁性粉末であるが、本来有する特性を最大限に引き出すためには、粒子サイズ分布をさらに狭くすることが必要である。   The magnetic powder of Patent Document 5 is essentially a magnetic powder suitable for high-density recording. However, in order to maximize the inherent characteristics, it is necessary to further narrow the particle size distribution.

そこで、本発明の目的は、磁性粉末として、極めて粒子サイズが小さく、かつ球状ないし楕円状の形状であるにもかかわらず、高い保磁力と狭い保磁力分布を有する窒素含有磁性粉末の製造方法を提供し、さらにそのような製造方法により製造された磁性粉末、およびその磁性粉末を用いたSFD(異方性磁界分布)の優れた磁気記録媒体を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a nitrogen-containing magnetic powder having a high coercive force and a narrow coercive force distribution, although the particle size is very small and the shape is spherical or elliptical. Furthermore, the present invention provides a magnetic powder produced by such a production method, and a magnetic recording medium having an excellent SFD (anisotropic magnetic field distribution) using the magnetic powder.

本発明者は、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、少なくとも鉄および窒素を構成元素とし、少なくともFe16N2相を含む平均粒子サイズが10〜20nmの球状ないし楕円状で、さらに希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含有する磁性粉末の製造方法において、原料となるゲータイト粒子を作製し、このゲータイトを加熱還元処理に付し、続いて窒化処理に付す窒化鉄磁性粉末の製造方法において、原料となるゲータイト粒子を、加熱還元処理の前に水熱処理に付すことにより、微細なゲータイト粒子が溶解除去され、かつゲータイト粒子の表面の凹凸が部分的に溶解再析出し、表面の滑らかなゲータイト粒子が得られることを見出した。その結果、この水熱処理したゲータイト粒子を原料に用いることにより、粒子サイズ分布が狭く、かつ保磁力分布の良好な磁性粉末が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has a spherical or elliptical shape having an average particle size of 10 to 20 nm containing at least iron and nitrogen as constituent elements and containing at least an Fe 16 N 2 phase, and further a rare earth In a method for producing a magnetic powder containing at least one element selected from the group consisting of elements, aluminum and silicon, goethite particles as raw materials are produced, and this goethite is subjected to a heat reduction treatment, followed by nitriding treatment In the method for producing iron nitride magnetic powder, the goethite particles used as a raw material are subjected to hydrothermal treatment before the heat reduction treatment, so that the fine goethite particles are dissolved and removed, and the surface roughness of the goethite particles is partially It was found that goethite particles having a smooth surface were obtained by dissolution and re-precipitation. As a result, it was found that by using these hydrothermally treated goethite particles as raw materials, a magnetic powder having a narrow particle size distribution and a good coercive force distribution can be obtained, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、ゲータイト粒子を加熱還元処理および窒化処理に付す工程を含む、少なくとも鉄および窒素を構成元素とし、少なくともFe16N2相を含む平均粒子サイズが10〜20nmの球状ないし楕円状で、かつ希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含有する窒化鉄磁性粉末の製造方法において、加熱還元処理の前に、ゲータイト粒子を水熱処理に付すことを特徴とする窒化鉄磁性粉末の製造方法を提供する。
また、本発明は、上記の窒化鉄磁性粉末の製造方法により得られる窒化鉄磁性粉末、およびその窒化鉄磁性粉末を用いた磁気記録媒体を提供する。
That is, the present invention includes a step of subjecting the goethite particles to heat reduction treatment and nitriding treatment, comprising at least iron and nitrogen as constituent elements, and having an average particle size of at least 10 to 20 nm including an Fe 16 N 2 phase. And a method for producing an iron nitride magnetic powder containing at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, aluminum and silicon, wherein the goethite particles are subjected to hydrothermal treatment before the heat reduction treatment A method for producing an iron nitride magnetic powder is provided.
The present invention also provides an iron nitride magnetic powder obtained by the method for producing an iron nitride magnetic powder and a magnetic recording medium using the iron nitride magnetic powder.

本発明の磁性粉末の製造方法は、窒化鉄系磁性粉末の原料となるゲータイト粒子そのものの粒子サイズ分布を狭くできることに特徴がある。即ち、例えば水溶液反応で調製したゲータイト粒子を、まず水熱処理に付すことにより、微細粒子を溶解して粒子サイズ分布を狭くすると同時に、ゲータイト粒子の表面を部分的に溶解再析出させて表面の滑らかなゲータイト粒子を得ることに特徴がある。このようなゲータイト粒子を還元処理および窒化処理に付して得られる窒化鉄系磁性粉末は、良好な粒子サイズ分布を有する。また、得られる窒化鉄系磁性粉末は、狭い保磁力分布を有するので、この磁性粉末を用いた磁気記録媒体は高いSNR(信号対雑音比)を実現することができる。   The magnetic powder production method of the present invention is characterized in that the particle size distribution of the goethite particles themselves that are the raw material of the iron nitride magnetic powder can be narrowed. That is, for example, goethite particles prepared by an aqueous solution reaction are first subjected to hydrothermal treatment to dissolve fine particles and narrow the particle size distribution, while at the same time partially dissolving and reprecipitating the surface of goethite particles to smooth the surface. It is characterized by obtaining goethite particles. The iron nitride magnetic powder obtained by subjecting such goethite particles to reduction treatment and nitriding treatment has a good particle size distribution. Further, since the obtained iron nitride magnetic powder has a narrow coercive force distribution, a magnetic recording medium using this magnetic powder can realize a high SNR (signal to noise ratio).

少なくとも鉄および窒素を構成元素とし、かつ少なくともFe16N2相を含む窒化鉄系磁性粉末は、基本的には知られている(特許文献4および5)。しかし、発明者らは、窒化鉄系磁性粉末の磁気特性のさらなる向上を目指して、製造方法を改良し、種々の磁性粉末を合成し、その形状や磁気異方性を調べた。その結果、磁性粉末が少なくとも鉄および窒素を構成元素とし、かつ少なくともFe16N2相を含む平均粒子サイズが10〜20nmである球状ないし楕円状の粒子形状を有する磁性粉末が、高い磁気異方性を示すことを見出した。
なお、本発明でいう平均粒子サイズとは、透過型電子顕微鏡(TEM)にて撮影した写真の粒子サイズを実測し、300個の平均値として求められる。
Basically, iron nitride magnetic powders containing at least iron and nitrogen as constituent elements and containing at least an Fe 16 N 2 phase are known (Patent Documents 4 and 5). However, the inventors aimed to further improve the magnetic properties of the iron nitride magnetic powder, improved the manufacturing method, synthesized various magnetic powders, and investigated their shapes and magnetic anisotropy. As a result, the magnetic powder having a spherical or elliptical particle shape with an average particle size of 10 to 20 nm containing at least iron and nitrogen as constituent elements and containing at least an Fe 16 N 2 phase is highly magnetically anisotropic. It was found to show sex.
The average particle size referred to in the present invention is obtained by measuring the particle size of a photograph taken with a transmission electron microscope (TEM) and calculating an average value of 300 particles.

さらに、この磁性粉末に希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含有させることにより、原料のゲータイト粒子の形状を留めた焼結の少ない磁性粉末が得られる。   Furthermore, by containing at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, aluminum and silicon in the magnetic powder, a magnetic powder with less sintering that retains the shape of the raw material goethite particles can be obtained.

本発明の磁性粉末において、鉄に対する窒素の割合は、好ましくは1.0〜20.0原子%、より好ましくは2.0〜18.0原子%である。鉄に対する窒素の割合が小さすぎると、Fe16N2相の形成量が少なくなり、保磁力増加の効果が小さくなる。一方、鉄に対する窒素の割合が大きすぎると、非磁性窒化物が形成されやすくなるため、保磁力増加の効果が小さくなり、また飽和磁化が過度に低下する。 In the magnetic powder of the present invention, the ratio of nitrogen to iron is preferably 1.0 to 20.0 atomic%, more preferably 2.0 to 18.0 atomic%. If the ratio of nitrogen to iron is too small, the amount of Fe 16 N 2 phase formed will be small, and the effect of increasing the coercive force will be small. On the other hand, if the ratio of nitrogen to iron is too large, nonmagnetic nitrides are easily formed, so the effect of increasing the coercive force is reduced and the saturation magnetization is excessively lowered.

磁性粉末中の希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素の割合は、鉄に対してそれぞれ0.05〜20.0原子%であることが好ましい。これら元素の割合が、この範囲より小さくなると、形状保持効果が小さく、一方、大きすぎると非磁性成分が多くなり、飽和磁化が低下し過ぎる。
希土類元素としては、イットリウム、サマリウムおよび/またはネオジムが好ましい。
The ratio of at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, aluminum and silicon in the magnetic powder is preferably 0.05 to 20.0 atomic% with respect to iron. If the ratio of these elements is smaller than this range, the shape retention effect is small, while if it is too large, the amount of nonmagnetic components increases and the saturation magnetization decreases too much.
As the rare earth element, yttrium, samarium and / or neodymium is preferable.

本発明の磁性粉末において、Fe16N2相の存在する部分は特に限定されないが、磁性粉末の内部に存在させ、希土類元素、アルミニウムおよび/またはシリコンを外層部分に主に存在させることが好ましい。このようなコア−シェル構造を有することにより、磁気記録媒体用の磁性粉末として使用する場合に、磁性粉末がより化学的に安定となる。 In the magnetic powder of the present invention, the portion where the Fe 16 N 2 phase exists is not particularly limited, but it is preferable that the magnetic powder is present inside the magnetic powder and the rare earth element, aluminum and / or silicon are mainly present in the outer layer portion. By having such a core-shell structure, the magnetic powder becomes more chemically stable when used as a magnetic powder for a magnetic recording medium.

また、本発明の磁性粉末は、窒化鉄相としてFe16N2相のみを有する必要はなく、例えばFe16N2相と他の相、例えばα−Fe相とを含んでいてもよい。Fe16N2相とα−Fe相とが存在すると、両者の割合を調整することにより、所望の保磁力に調整しやすい利点があり、磁気記録媒体の設計に幅を持たせることができる。また、α−Fe相などの他の相も、磁性粉末の内部に存在させても、希土類元素、アルミニウムおよび/またはシリコンを含む外層部分に存在させても、またFe16N2相と外層との界面に存在させてもよい。特にα−Fe相を、内部のFe16N2相と希土類元素、アルミニウムおよび/またはシリコンを含む外層との界面に形成させると、化学的安定性はより良好になる。 The magnetic powder of the present invention does not need to have only the Fe 16 N 2 phase as the iron nitride phase, and may contain, for example, an Fe 16 N 2 phase and another phase, for example, an α-Fe phase. When the Fe 16 N 2 phase and the α-Fe phase are present, there is an advantage that the desired coercive force can be easily adjusted by adjusting the ratio between the two, and the design of the magnetic recording medium can be widened. In addition, other phases such as α-Fe phase may be present inside the magnetic powder, in the outer layer portion containing rare earth element, aluminum and / or silicon, or Fe 16 N 2 phase and outer layer. It may be present at the interface. In particular, when the α-Fe phase is formed at the interface between the inner Fe 16 N 2 phase and the outer layer containing rare earth elements, aluminum and / or silicon, the chemical stability becomes better.

本発明の磁性粉末は、従来の針状粒子とは異なり、平均粒子サイズが10〜20nmの球状ないし楕円状の形状を有する。そのため、従来の針状磁性粉末に比べて個々の粒子体積が小さく、したがって磁気記録媒体に使用した場合、粒子性ノイズが低くなる特徴を有する。
尚、本発明で言う「球状ないし楕円状の形状」とは、軸比[長軸長(長径)と短軸長(短径)との比]の平均値が1以上2以下のものを指す。
Unlike the conventional acicular particles, the magnetic powder of the present invention has a spherical or elliptical shape with an average particle size of 10 to 20 nm. For this reason, each individual particle volume is smaller than that of a conventional acicular magnetic powder. Therefore, when used in a magnetic recording medium, the particle noise is reduced.
The “spherical or elliptical shape” referred to in the present invention refers to those having an average value of the axial ratio [ratio of major axis length (major axis) to minor axis length (minor axis)] of 1 or more and 2 or less. .

磁気記録媒体に信号を記録する際、記録ビット境界はできる限りシャープ(明確)であることが望ましい。針状磁性粉末を用いた場合、針状磁性粉末が記録ビット間の境界をまたぐため、境界線はジグザグ状になりノイズ増加の原因となる。この現象は記録密度が高くなるほど顕著になる。本発明の磁性粉粉末は、球状ないし楕円状の形状を有するため、それを用いた磁気記録媒体では記録ビット間の境界がシャープになり、針状磁性粉末と粒子体積が同じであっても、ノイズレベルがより低くなる。これも、本発明の効果の一つである。   When recording a signal on a magnetic recording medium, it is desirable that the recording bit boundary is as sharp as possible. When the acicular magnetic powder is used, the acicular magnetic powder straddles the boundary between the recording bits, so that the boundary line becomes zigzag and causes an increase in noise. This phenomenon becomes more prominent as the recording density increases. Since the magnetic powder powder of the present invention has a spherical or elliptical shape, the boundary between recording bits becomes sharp in a magnetic recording medium using the same, and even if the particle volume is the same as the acicular magnetic powder, Noise level is lower. This is also one of the effects of the present invention.

本発明の磁性粉末は、粒子サイズが10〜20nmと極めて小さい。そのため、微細粒子が存在すると、微細粒子は表面積が大きいので、酸化安定化処理時に過度に酸化されやすくなる。このように微細粒子が過度に酸化された場合、実質的にFe16N2組成の窒化鉄の粒子サイズは著しく小さくなり、超常磁性により保磁力が小さくなる。その結果、保磁力分布が広くなり、SNRが低下する。さらに飽和磁化も過度に低下する。 The magnetic powder of the present invention has a very small particle size of 10 to 20 nm. For this reason, if fine particles are present, the fine particles have a large surface area, so that they are easily oxidized excessively during the oxidation stabilization treatment. When the fine particles are excessively oxidized in this manner, the particle size of iron nitride having a composition of Fe 16 N 2 is substantially reduced, and the coercive force is reduced by superparamagnetism. As a result, the coercive force distribution is widened and the SNR is lowered. Further, the saturation magnetization is excessively lowered.

従って、粒子サイズ分布を狭くすることは、磁気記録媒体としたときに高いSNRを得る上で不可欠である。通常、還元等の熱工程において、粒子同士の焼結による粗大化のため粒子サイズ分布が劣化する。そのため焼結処理剤の種類やその添加量、添加方法さらに還元温度や時間などを最適化することによって焼結を防止している。
しかしこれらの手法は、原料粒子の形状を極力維持することを目的としている。即ち本質的に原料粒子のサイズ分布以上のものを得ることは不可能である。粒子サイズ分布の狭い磁性粉末を得る上で最も重要なことの1つは、まず粒子サイズ分布の狭い原料粒子を使用することである。
Therefore, narrowing the particle size distribution is indispensable for obtaining a high SNR when a magnetic recording medium is used. Usually, in a thermal process such as reduction, the particle size distribution deteriorates due to coarsening due to sintering of particles. Therefore, sintering is prevented by optimizing the kind of sintering treatment agent, its addition amount, addition method, reduction temperature and time.
However, these methods aim to maintain the shape of the raw material particles as much as possible. In other words, it is essentially impossible to obtain a material having a size distribution larger than that of the raw material particles. One of the most important things in obtaining a magnetic powder having a narrow particle size distribution is to use raw material particles having a narrow particle size distribution.

本発明では、まず原料となるゲータイト粒子を作製し、次にこのゲータイト粒子を水熱処理に付すことにより、原料ゲータイト粒子に含まれている微細なゲータイト粒子を溶解除去し、かつゲータイト粒子の表面を部分的に溶解再析出させることにより、表面の滑らかなゲータイト粒子を得る。即ち、通常の水溶液反応によるゲータイトの作製方法では、多かれ少なかれ微細粒子が存在するため、ゲータイト粒子をさらに水熱処理に付し、そのような微細粒子を溶解して完全に消滅させる。さらに、ゲータイト粒子の表面は、水溶液反応で作製した状態では凹凸があり、この凹凸は還元工程などの熱工程において焼結の原因になる。そこで、水熱処理により、残存するゲータイト粒子の表面を部分的に溶解再析出させて滑らかにし、焼結の起こりにくい表面状態にすることができる。   In the present invention, first, goethite particles as raw materials are prepared, and then the goethite particles are subjected to hydrothermal treatment to dissolve and remove fine goethite particles contained in the raw material goethite particles, and the surface of the goethite particles. By partially dissolving and reprecipitating, goethite particles having a smooth surface are obtained. That is, in the method for producing goethite by a normal aqueous solution reaction, there are more or less fine particles. Therefore, the goethite particles are further subjected to hydrothermal treatment, and such fine particles are dissolved and completely disappeared. Furthermore, the surface of the goethite particles has irregularities in a state produced by an aqueous solution reaction, and the irregularities cause sintering in a thermal process such as a reduction process. Therefore, the surface of the remaining goethite particles can be partially dissolved and re-precipitated by a hydrothermal treatment so that the surface can be made smooth and difficult to sinter.

次に、本発明の窒化鉄系磁性粉末の製造方法について、説明する。
まず出発原料となるゲータイト粒子を調製する。
ゲータイト粒子は、一般に針状形状に成長しやすいが、共沈法で調製する場合には、アルカリ濃度や、鉄塩溶液およびアルカリ溶液の滴下方法の調整により、針状形に成長することを防止する。この場合、ゲータイトの形状は、不定形になりやすく、かつ微細粒子が存在する粒子サイズ分布の広いものとなる。この状態のゲータイト粒子を原料に用いて窒化鉄粒子とすることは可能であるが、本発明では、上述のように、このゲータイト粒子を予め水熱処理に付し、この微細粒子を溶解して消滅させ、かつゲータイト粒子の表面部分的に溶解再析出させて滑らかにし、焼結の起こりにくい表面状態にするのである。
Next, the manufacturing method of the iron nitride magnetic powder of the present invention will be described.
First, goethite particles as a starting material are prepared.
Goethite particles generally tend to grow into needle-like shapes, but when prepared by a coprecipitation method, they are prevented from growing into needle-like shapes by adjusting the alkali concentration and the dropping method of the iron salt solution and the alkali solution. To do. In this case, the shape of goethite tends to be indefinite and has a wide particle size distribution in which fine particles are present. Although it is possible to use goethite particles in this state as raw materials to form iron nitride particles, in the present invention, as described above, the goethite particles are subjected to hydrothermal treatment in advance, and the fine particles are dissolved and disappeared. In addition, the surface of the goethite particles is partially dissolved and re-precipitated to make the surface smooth, so that sintering is unlikely to occur.

この原料ゲータイト粒子の調製を、希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素の存在下に行うことが好ましい。これらの希土類元素、アルミニウムおよびシリコンなどの元素は、水熱処理後もゲータイト粒子中に存在する。また水熱処理を施したゲータイトに、さらに希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を被着処理することも可能である。いずれにしても、その後の加熱工程での粒子間の焼結を防止するために、窒化鉄粒子とした状態で、希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を鉄に対して0.1〜20原子%の割合で存在させることが好ましい。   The raw material goethite particles are preferably prepared in the presence of at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, aluminum and silicon. These rare earth elements, elements such as aluminum and silicon are present in the goethite particles even after hydrothermal treatment. In addition, it is possible to subject the goethite subjected to hydrothermal treatment to at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, aluminum and silicon. In any case, in order to prevent sintering between particles in the subsequent heating step, at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, aluminum, and silicon is used as iron nitride particles. It is preferable to make it exist in the ratio of 0.1-20 atomic% with respect to.

ゲータイト粒子は、水熱処理により粒子表面が部分的に溶解再析出して形状が整形されるため、出発原料に用いるゲータイトの形状は特に限定されるものではないが、粒状、球状、楕円状、いがぐり状等の、非針状形状が好ましい。その平均粒子サイズは、特に限定されないが、5〜30nm程度が望ましい。粒子サイズが小さすぎると、還元処理時に粒子間焼結が生じやすく、また大きすぎると、還元・窒化後に得られる磁性粉末自体のサイズが大きくなり、ノイズレベルが高くなる。   The shape of the goethite particles is not particularly limited because the particle surface is partially dissolved and reprecipitated by hydrothermal treatment, and the shape is shaped. A non-acicular shape such as a shape is preferred. The average particle size is not particularly limited, but is preferably about 5 to 30 nm. If the particle size is too small, inter-particle sintering is likely to occur during the reduction treatment, and if it is too large, the size of the magnetic powder itself obtained after reduction and nitridation increases and the noise level increases.

水熱処理は、100〜200℃で行うことが好ましい。100℃より低いと水熱処理の効果が少なく、粒子形状の整形が不十分となる。一方200℃より高くても特に問題となることはないが、水熱処理による粒子の整形効果が飽和する。また水熱処理時のpHは、中性〜アルカリ性が好ましい。アルカリ側で行うことにより、ゲータイト粒子の表面が部分的に溶解しやすく、表面の滑らかなゲータイト粒子が得やすい。   The hydrothermal treatment is preferably performed at 100 to 200 ° C. When the temperature is lower than 100 ° C., the effect of hydrothermal treatment is small, and the shape of the particle shape is insufficient. On the other hand, even if the temperature is higher than 200 ° C., there is no problem, but the particle shaping effect by hydrothermal treatment is saturated. The pH during hydrothermal treatment is preferably neutral to alkaline. By carrying out on the alkali side, the surface of the goethite particles is likely to be partially dissolved, and the goethite particles having a smooth surface can be easily obtained.

この水熱処理により、原料のゲータイト粒子中に存在していた微細なゲータイト粒子は溶解し、粒子サイズ分布の狭いゲータイト粒子となる。その結果、最終的に保磁力分布の狭い磁性粉末が得られる。また水熱処理により、ゲータイト粒子の表面が部分的に溶解して表面の凹凸が取れ表面の滑らかになる。その結果、その後の還元工程などの加熱工程で焼結しにくくなり、粒子サイズ分布が狭くなり、保磁力分布の狭い磁性粉末が得られる。   By this hydrothermal treatment, the fine goethite particles present in the raw material goethite particles are dissolved and become goethite particles having a narrow particle size distribution. As a result, a magnetic powder having a narrow coercive force distribution is finally obtained. Further, the surface of the goethite particles is partially dissolved by the hydrothermal treatment, and the surface irregularities are removed to make the surface smooth. As a result, it becomes difficult to sinter in a subsequent heating step such as a reduction step, the particle size distribution becomes narrow, and a magnetic powder with a narrow coercive force distribution can be obtained.

水熱処理の時間は、特に限定されないが、1〜20時間が好ましい。これよりも長すぎると、残存するゲータイト粒子が過度に溶解される場合がある。一方、水熱処理時間が短すぎると、微細なゲータイト粒子が十分に溶解されずに残存する。適切な水熱処理時間は、簡単な予備実験を行うことにより、決定すればよい。   The time for the hydrothermal treatment is not particularly limited, but is preferably 1 to 20 hours. If it is longer than this, the remaining goethite particles may be excessively dissolved. On the other hand, if the hydrothermal treatment time is too short, fine goethite particles remain without being sufficiently dissolved. An appropriate hydrothermal treatment time may be determined by performing a simple preliminary experiment.

次に、水熱処理したゲータイト粒子を、還元性ガス流中で加熱還元する。還元性ガスの種類は特に限定されないが、水素ガスが好ましく使用される。還元温度は、好ましくは300〜550℃、より好ましくは350〜500℃である。還元温度が300℃より低くなると、還元反応が十分進まなくなり、また、550℃より高いと、粉末粒子の焼結が起こりやすくなる。   Next, the hydrothermally treated goethite particles are heated and reduced in a reducing gas stream. The type of reducing gas is not particularly limited, but hydrogen gas is preferably used. The reduction temperature is preferably 300 to 550 ° C, more preferably 350 to 500 ° C. When the reduction temperature is lower than 300 ° C., the reduction reaction does not proceed sufficiently, and when it is higher than 550 ° C., the powder particles are easily sintered.

還元した粒子を窒化処理に付すことにより、本発明の窒化鉄を含む磁性粉末が得られる。窒化処理は、アンモニアを含むガスを用いて行うのが望ましい。アンモニアガス単体のほかに、水素ガス、ヘリウムガス、窒素ガス、アルゴンガスなどをキャリアーガスとした混合ガスを使用してもよい。窒素ガスは安価なため、キャリアーガスとして特に好ましい。   By subjecting the reduced particles to nitriding treatment, the magnetic powder containing iron nitride of the present invention can be obtained. The nitriding treatment is desirably performed using a gas containing ammonia. In addition to ammonia gas alone, a mixed gas using hydrogen gas, helium gas, nitrogen gas, argon gas or the like as a carrier gas may be used. Nitrogen gas is particularly preferable as a carrier gas because it is inexpensive.

窒化処理温度は、好ましくは100〜300℃、より好ましくは110〜250℃である。窒化処理温度が低すぎると窒化が十分進まず、保磁力増加の効果が小さい。高すぎると、窒化が過剰に促進され、Fe4NやFe3N相などの割合が増加するため保磁力が低下し、さらに飽和磁化が過度に低下しやすい。 The nitriding temperature is preferably 100 to 300 ° C, more preferably 110 to 250 ° C. If the nitriding temperature is too low, nitriding does not proceed sufficiently and the effect of increasing the coercive force is small. If it is too high, nitriding will be promoted excessively, and the proportion of Fe 4 N or Fe 3 N phase will increase, so the coercive force will decrease and the saturation magnetization will tend to decrease excessively.

このような窒化処理では、得られる磁性粉末中の鉄に対する窒素の割合が1.0〜20.0原子%となるように、窒化処理の条件を選択することが望ましい。窒素の割合が少なすぎると、Fe16N2相の生成量が少ないため、保磁力向上の効果が小さくなる。また窒素の割合が多すぎると、Fe4NやFe3N相などが形成されやすくなり、保磁力が低下してさらに飽和磁化が過度に低下しやすい。 In such nitriding treatment, it is desirable to select the nitriding treatment conditions so that the ratio of nitrogen to iron in the obtained magnetic powder is 1.0 to 20.0 atomic%. When the proportion of nitrogen is too small, the effect of improving the coercive force is reduced because the amount of Fe 16 N 2 phase produced is small. On the other hand, when the proportion of nitrogen is too large, Fe 4 N or Fe 3 N phases are easily formed, the coercive force is lowered, and the saturation magnetization is further lowered excessively.

次に、所望により、この窒化処理後の磁性粉末を安定化処理に付す。安定化処理は、酸素を微量(例えば、10〜10000ppm)含有する窒素ガス中で加熱酸化することにより行うことができ、この処理により、磁性粉末表面に酸化物被膜を形成する。酸化条件は特に限定されるものではないが、通常30〜100℃で、通常2〜50時間程度、酸化する。   Next, the magnetic powder after the nitriding treatment is subjected to stabilization treatment as desired. The stabilization treatment can be performed by heating and oxidizing in nitrogen gas containing a small amount of oxygen (for example, 10 to 10,000 ppm), and this treatment forms an oxide film on the surface of the magnetic powder. Although the oxidation conditions are not particularly limited, the oxidation is usually performed at 30 to 100 ° C., usually for about 2 to 50 hours.

上記の処理により、少なくともFe16N2相を含み、平均粒子サイズが10〜20nm、飽和磁化が40〜120Am2/kg(40〜120emu/g)、保磁力が215.2〜318.4kA/m(2000〜4000エルステッド)の磁性粉末が得られる。 By the above treatment, at least the Fe 16 N 2 phase is contained, the average particle size is 10 to 20 nm, the saturation magnetization is 40 to 120 Am 2 / kg (40 to 120 emu / g), and the coercive force is 215.2 to 318.4 kA / m (2000 Magnetic powder (˜4000 oersted) is obtained.

本発明の磁気記録媒体は、上記の磁性粉末を用いて、従来の塗布型磁気記録媒体の製造方法に準じて製造することができる。例えば、磁性粉末を適度な含有率になるように結合剤、有機溶剤とともに混合し、さらにこの磁性粉末に最適な分散方法により調製した磁性塗料を非磁性支持体上に塗布し、乾燥することにより、磁気記録媒体を製造することができる。   The magnetic recording medium of the present invention can be produced using the above magnetic powder according to a conventional method for producing a coating type magnetic recording medium. For example, by mixing magnetic powder with a binder and an organic solvent so as to have an appropriate content, and further applying a magnetic coating material prepared by a dispersion method optimum for this magnetic powder on a nonmagnetic support and drying. A magnetic recording medium can be manufactured.

また上記した磁性塗料を、α−ヘマタイトや二酸化チタンなどの非磁性粒子と結合剤を含有する下塗層上に形成して重層塗膜とすれば、本発明の磁性粉末の特徴がより発揮されて高いSNRが得られる。   Further, if the above-mentioned magnetic coating material is formed on an undercoat layer containing non-magnetic particles such as α-hematite and titanium dioxide and a binder to form a multilayer coating film, the characteristics of the magnetic powder of the present invention can be further exhibited. High SNR.

本発明の磁気記録媒体について、より詳細に説明する。
本発明に使用する非磁性支持体としては、従来から使用されている磁気記録媒体用の非磁性支持体をいずれも使用できる。たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル類、ポリオレフィン類、セルローストリアセテート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルフオン、アラミド、芳香族ポリアミドなどの樹脂からなるフイルムが好ましく用いられる。非磁性支持体の厚さは、通常2〜15μm、特に2〜7μmである。
The magnetic recording medium of the present invention will be described in more detail.
As the nonmagnetic support used in the present invention, any conventionally used nonmagnetic support for magnetic recording media can be used. For example, films made of resins such as polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyolefins, cellulose triacetate, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyamideimide, polysulfone, aramid, and aromatic polyamide are preferably used. The thickness of the nonmagnetic support is usually 2 to 15 μm, particularly 2 to 7 μm.

磁性層の厚さは、長手記録の本質的な課題である減磁による出力低下の問題を解決するため、300nm以下とするのが好ましい。磁性層の最適厚さは、使用する記録波長との関係から決定される。例えば、磁気記録媒体を最短記録波長が0.3m以下のシステムで使用する場合に、磁性層厚さは特に重要で、10〜200nmとすることが好ましい。磁性層厚さが300nm以上では、厚さ損失により再生出力が小さくなったり、残留磁束密度と厚さの積が大きくなりすぎて、再生ヘッドにMRヘッドやGMRヘッドのような高感度ヘッドを用いた場合、飽和による再生出力の歪が起こりやすい。10nm未満では、均一な磁性層が得られにくい。   The thickness of the magnetic layer is preferably 300 nm or less in order to solve the problem of output reduction due to demagnetization, which is an essential problem in longitudinal recording. The optimum thickness of the magnetic layer is determined from the relationship with the recording wavelength used. For example, when the magnetic recording medium is used in a system having a shortest recording wavelength of 0.3 m or less, the thickness of the magnetic layer is particularly important and is preferably 10 to 200 nm. When the magnetic layer thickness is 300 nm or more, the reproduction output becomes small due to the thickness loss, or the product of the residual magnetic flux density and the thickness becomes too large, and a high sensitivity head such as an MR head or GMR head is used for the reproduction head. If this occurs, distortion of the reproduction output due to saturation is likely to occur. If it is less than 10 nm, it is difficult to obtain a uniform magnetic layer.

磁性層の保磁力は、159.2〜398.0kA/m(2,000〜5,000Oe)が好ましい。磁性層の保磁力が159.2kA/m未満では、記録波長を短くすると、反磁界による減磁により出力低下が起こりやすくなり、また398.0kA/mを超えると、磁気ヘッドによる記録が困難になる。   The coercive force of the magnetic layer is preferably 159.2 to 398.0 kA / m (2,000 to 5,000 Oe). If the coercivity of the magnetic layer is less than 159.2 kA / m, if the recording wavelength is shortened, the output is likely to decrease due to demagnetization due to the demagnetizing field, and if it exceeds 398.0 kA / m, recording by the magnetic head becomes difficult.

磁気テープの場合、長手方向の飽和磁束密度と厚さの積は、0.0015〜0.05μTmの範囲が好ましい。この積が0.0015μTm未満であると、再生ヘッドにMRヘッドやGMRヘッドのような高感度ヘッドを使用した場合でも再生出力が小さく、一方、0.05μTmを超えると、再生ヘッドが飽和しやすく、かつ目的とする短波長領域で再生減磁により高い出力を得にくくなる傾向を示す。   In the case of a magnetic tape, the product of the saturation magnetic flux density in the longitudinal direction and the thickness is preferably in the range of 0.0015 to 0.05 μTm. If this product is less than 0.0015 μTm, the playback output is small even when a high sensitivity head such as an MR head or GMR head is used as the playback head, while if it exceeds 0.05 μTm, the playback head tends to be saturated, and It tends to be difficult to obtain a high output due to reproduction demagnetization in the target short wavelength region.

また、磁性層の平均面粗さRaは、好ましくは1.0〜3.2nmである。平均面粗さRaがこの範囲にあると、磁性層とヘッドとのコンタクトがよくなり、再生出力が高くなる。Raがこの範囲未満になると、ヘッドの張り付きなどにより摺動性が低下する傾向があり、またこの範囲を超えると、ヘッドとのコンタクトが悪くなり出力が低下しやすくなる。   The average surface roughness Ra of the magnetic layer is preferably 1.0 to 3.2 nm. When the average surface roughness Ra is within this range, the contact between the magnetic layer and the head is improved, and the reproduction output is increased. If Ra is less than this range, the slidability tends to decrease due to sticking of the head or the like, and if it exceeds this range, contact with the head becomes poor and the output tends to decrease.

磁性層の角型(Br/Bm)は、長手方向に配向する場合には、長手方向のBr/Bmが0.65〜0.95になるように、垂直方向に配向する場合には、垂直方向のBr/Bmが0.60〜0.90になるように、また無配向媒体として使用する場合には長手方向のBr/Bmが0.55〜0.85になるようにすることが好ましい。   When the magnetic layer has a square shape (Br / Bm), when oriented in the longitudinal direction, Br / Bm in the longitudinal direction is 0.65 to 0.95. It is preferable that Bm is 0.60 to 0.90, and that when used as a non-oriented medium, Br / Bm in the longitudinal direction is 0.55 to 0.85.

磁性層の磁界配向は、用途に応じて使い分けすることが好ましい。例えば低波長領域ないし中波長領域において特に高い出力が必要な場合は長手配向が好ましく、全域に亘ってまんべんなく出力が必要な場合には無配向が好ましく、また短波長領域で特に高出力が必要な場合には、垂直配向が好ましい。本発明の磁性粉末は、形状が球状ないし楕円状であるので形状異方性が小さいため、テープの表面性(平滑性)を劣化させることなく、どの方向にも磁性粉末を配向できる。これは、針状磁性粉末や板状磁性粉末を用いる記録媒体と異なる、本発明の大きな特徴の一つである。   The magnetic field orientation of the magnetic layer is preferably properly used according to the application. For example, longitudinal orientation is preferable when particularly high output is required in the low wavelength region to medium wavelength region, non-orientation is preferable when output is required over the entire region, and particularly high output is required in the short wavelength region. In such a case, vertical alignment is preferable. Since the magnetic powder of the present invention is spherical or elliptical in shape and has little shape anisotropy, the magnetic powder can be oriented in any direction without deteriorating the surface property (smoothness) of the tape. This is one of the major features of the present invention that is different from recording media using needle-like magnetic powder or plate-like magnetic powder.

磁性層には、導電性の向上と表面潤滑性の向上を図るためのカーボンブラック等の導電性材料や、研磨性の向上を図るためにアルミナ等の研磨材を含ませることが好ましい。この導電性材料や研磨材としては従来公知のものを使用できる。   The magnetic layer preferably contains a conductive material such as carbon black for improving conductivity and surface lubricity, and an abrasive such as alumina for improving polishability. Conventionally known materials can be used as the conductive material and the abrasive.

磁気記録媒体の耐久性を向上するために、下塗層を非磁性支持体と磁性層との間に設けることが好ましい。下塗層の厚さは、好ましくは0.1〜3.0μmである。下塗層の厚さが0.1μm以下であると、磁気テープの耐久性が効果的に改良されず、3.0μm以上では、磁気テープの耐久性の向上効果が飽和するばかりでなく、記録媒体の全厚が大きくなって、1巻当りのテープ長さが短くなり、磁気テープ1巻あたりの記憶容量が小さくなる。   In order to improve the durability of the magnetic recording medium, an undercoat layer is preferably provided between the nonmagnetic support and the magnetic layer. The thickness of the undercoat layer is preferably 0.1 to 3.0 μm. When the thickness of the undercoat layer is 0.1 μm or less, the durability of the magnetic tape is not effectively improved, and when it is 3.0 μm or more, not only the durability improvement effect of the magnetic tape is saturated, but also the recording medium The total thickness is increased, the tape length per roll is shortened, and the storage capacity per magnetic tape roll is reduced.

下塗層および磁性層に使用する結合剤は、特に限定されるものではなく、磁気記録媒体に通常使用されている結合剤が本発明でも使用できる。例えば、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、塩化ビニル−ビニルアルコール共重合樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合樹脂、塩化ビニル−水酸基含有アルキルアクリレート共重合樹脂などの塩化ビニル系樹脂、ニトロセルロース、エポキシ樹脂などの中から選ばれる少なくとも1種と、ポリウレタン樹脂との組み合わせがある。とくに、塩化ビニル系樹脂とポリウレタン樹脂とを併用するのが好ましい。   The binder used for the undercoat layer and the magnetic layer is not particularly limited, and binders usually used for magnetic recording media can also be used in the present invention. For example, vinyl chloride resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resin, vinyl chloride-vinyl alcohol copolymer resin, vinyl chloride-vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer resin, vinyl chloride-vinyl acetate-maleic anhydride copolymer resin, chloride There is a combination of a polyurethane resin and at least one selected from vinyl chloride-based resins such as vinyl-hydroxyl group-containing alkyl acrylate copolymer resins, nitrocellulose, and epoxy resins. In particular, it is preferable to use a vinyl chloride resin and a polyurethane resin in combination.

またこれらの結合剤とともに、結合剤中に含まれる官能基などと結合させて架橋する熱硬化性架橋剤を併用するのが望ましい。この架橋剤としては、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどや、これらのイソシアネート類とトリメチロールプロパンなどの水酸基を複数個有するものとの反応生成物、上記イソシアネート類の縮合生成物などの各種のポリイソシアネートが好ましい。   In addition to these binders, it is desirable to use in combination with a thermosetting crosslinking agent that crosslinks by bonding with a functional group contained in the binder. Examples of the crosslinking agent include tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, reaction products of these isocyanates with a plurality of hydroxyl groups such as trimethylolpropane, and condensation products of the above isocyanates. Various polyisocyanates are preferred.

バックコート層は、必ずしも必要ではないが、磁気テープの場合、非磁性支持体の磁性層形成面とは反対の面にバックコート層を形成するのが望ましい。バックコート層の厚さは、好ましくは0.2〜0.8μm、より好ましくは0.3〜0.8μmである。バックコート層の厚さが0.2μm未満では走行性の向上効果が不十分であり、一方、0.8μmを超えるとテープ全厚が厚くなり、1巻当たりの記憶容量が小さくなる。バックコート層には、アセチレンブラックやファーネスブラックなどの平均粒子径が5〜400nmのカーボンブラックを含ませることが好ましい。添加量は、60〜98重量%が好ましく、70〜95重量%がより好ましい。また強度向上の目的で、平均粒子径が0.05〜0.6μmの酸化鉄や酸化アルミニウムなどの添加剤を含ませることもできる。この場合の添加量は、2〜40重量%が好ましく、2〜30重量%がより好ましい。また結合剤としては、磁性層や下塗り層に用いるものと同じものを用いることができる。   The backcoat layer is not always necessary, but in the case of a magnetic tape, it is desirable to form the backcoat layer on the surface opposite to the magnetic layer forming surface of the nonmagnetic support. The thickness of the back coat layer is preferably 0.2 to 0.8 μm, more preferably 0.3 to 0.8 μm. If the thickness of the backcoat layer is less than 0.2 μm, the effect of improving the running property is insufficient. On the other hand, if the thickness exceeds 0.8 μm, the total thickness of the tape is increased and the storage capacity per roll is reduced. The back coat layer preferably contains carbon black having an average particle size of 5 to 400 nm, such as acetylene black and furnace black. The amount added is preferably 60 to 98% by weight, more preferably 70 to 95% by weight. For the purpose of improving the strength, an additive such as iron oxide or aluminum oxide having an average particle size of 0.05 to 0.6 μm may be included. In this case, the addition amount is preferably 2 to 40% by weight, and more preferably 2 to 30% by weight. Moreover, as a binder, the same thing as what is used for a magnetic layer and undercoat can be used.

磁性塗料、下塗塗料およびバックコート用塗料の調製には、溶剤としては、従来から使用されている有機溶剤をいずれも使用することができる。たとえば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶剤、アセトン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの炭酸エステル系溶剤、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール系溶剤などを使用でき、その他、ヘキサン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミドなどの各種の有機溶剤も用いられる。   For the preparation of the magnetic paint, the undercoat paint and the backcoat paint, any organic solvent conventionally used can be used as the solvent. For example, aromatic solvents such as benzene, toluene and xylene, ketone solvents such as acetone, cyclohexanone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, carbonate esters such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate Solvents and alcohol solvents such as ethanol and isopropanol can be used, and various organic solvents such as hexane, tetrahydrofuran and dimethylformamide are also used.

磁性塗料、下塗塗料、バックコート用塗料を調製するには、従来から公知の塗料製造工程を使用でき、とくにニーダなどによる混練工程や一次分散工程を採用するのが好ましい。一次分散工程では、サンドミルを使用することにより、磁性粉末などの分散性の改善とともに、表面性状を制御できるので、望ましい。   In preparing magnetic coating materials, base coating materials, and back coating materials, conventionally known coating manufacturing processes can be used, and it is particularly preferable to employ a kneading process or a primary dispersion process using a kneader. In the primary dispersion step, it is desirable to use a sand mill because the surface properties can be controlled as well as the dispersibility of the magnetic powder and the like.

また、非磁性支持体上に、磁性塗料、下塗塗料、および所望のバックコート用塗料を塗布するには、グラビア塗布、ロール塗布、ブレード塗布、エクストルージヨン塗布などの従来から公知の塗布方法が用いられる。とくに、下塗塗料および磁性塗料の塗布方法として、非磁性支持体上に下塗塗料を塗布し乾燥したのちに磁性塗料を塗布する、逐次重層塗布方法、または下塗塗料と磁性塗料とを同時に塗布する、同時重層塗布方法(ウェットオンウェット)のいずれが採用できる。塗布時における薄層磁性層のレベリングを考えると、下塗塗料が湿潤状態のうちに磁性塗料を塗布する、同時重層塗布方式を採用するのが特に好ましい。   In addition, conventionally known coating methods such as gravure coating, roll coating, blade coating, and extrusion coating may be used to apply a magnetic coating material, a base coating material, and a desired back coating material on a nonmagnetic support. Used. In particular, as a method of applying the undercoat paint and the magnetic paint, the undercoat paint is applied on a non-magnetic support and dried, and then the magnetic paint is applied. The sequential multilayer coating method, or the undercoat paint and the magnetic paint are applied simultaneously. Any of the simultaneous multilayer coating methods (wet on wet) can be adopted. Considering the leveling of the thin magnetic layer at the time of application, it is particularly preferable to adopt a simultaneous multilayer coating method in which the magnetic paint is applied while the undercoat paint is wet.

以下、本発明の実施例を記載して、より具体的に説明する。
ゲータイト粒子に水熱処理を施すことにより、窒化鉄磁性粉末としたときに最も顕著に現れる効果は、粒子サイズ分布が狭くなることである。その結果として、磁気テープとしたときに保磁力分布が狭くなる。そこで本発明においては、得られた窒化鉄磁性粉末を用いて磁気塗膜を作製し、保磁力分布、配向性および保磁力を評価した。保磁力分布としてはSFD(異方性磁界分布)を、また配向性としては角型(Br/Bm)を測定した。なおSFDは、振動試料型磁力計(VSM)を用いて減磁曲線を測定し、この磁化曲線の微分曲線の半値幅を保磁力の値で割ったものである。SFDが小さいほど、保磁力分布が狭いことを意味し、磁性粉末が磁気テープ用磁性粉末として好ましいことを示す。またBr/Bmは大きいほど、配向性の良好な磁性粉末であることを示す。
Hereinafter, examples of the present invention will be described in more detail.
The effect that appears most prominently when the iron nitride magnetic powder is obtained by subjecting the goethite particles to hydrothermal treatment is that the particle size distribution becomes narrow. As a result, the coercive force distribution becomes narrow when a magnetic tape is used. Therefore, in the present invention, a magnetic coating film was prepared using the obtained iron nitride magnetic powder, and the coercive force distribution, orientation and coercive force were evaluated. SFD (anisotropic magnetic field distribution) was measured as the coercive force distribution, and square (Br / Bm) was measured as the orientation. The SFD is obtained by measuring a demagnetization curve using a vibrating sample magnetometer (VSM) and dividing the half-value width of the differential curve of this magnetization curve by the coercive force value. The smaller the SFD, the narrower the coercive force distribution, indicating that the magnetic powder is preferable as the magnetic powder for magnetic tape. Moreover, it shows that it is a magnetic powder with favorable orientation, so that Br / Bm is large.

<実施例1>
(A)ゲータイト粒子の作製
0.2モル/LのFeSO4水溶液4リットルに、12モル/LのNaOH水溶液0.5リットルと、Al/Fe = 19原子%となる量のアルミン酸ナトリウムを加えた。この懸濁液を30℃に維持しながら空気を300mL/分の流量で3時間吹き込むことにより、Alを固溶したゲータイト粒子を析出させた。得られたゲータイト粒子は、表面に微細な凹凸が存在するが、平均粒子サイズが18nmであるほぼ球状であった。次にこのゲータイト粒子を水洗、ろ過した後、乾燥させることなくゲータイト粒子10gを水80gに再分散し、この分散液にNaOH0.8gを加えて溶解した。この分散液をオートクレーブに入れ、180℃で5時間加熱処理した。この水熱処理を施し後、得られたゲータイト粒子を水洗、ろ過した後、空気中110℃で乾燥した。この水熱処理を施したゲータイト粒子のBET比表面積は、75m2/gであった。
<Example 1>
(A) Production of goethite particles
To 4 liters of 0.2 mol / L FeSO4 aqueous solution, 0.5 liters of 12 mol / L NaOH aqueous solution and an amount of sodium aluminate such that Al / Fe = 19 atomic% were added. While maintaining this suspension at 30 ° C., air was blown at a flow rate of 300 mL / min for 3 hours to precipitate goethite particles in which Al was dissolved. The obtained goethite particles had fine irregularities on the surface, but were almost spherical with an average particle size of 18 nm. Next, the goethite particles were washed with water and filtered, and then 10 g of the goethite particles were redispersed in 80 g of water without drying, and 0.8 g of NaOH was added to the dispersion to dissolve it. This dispersion was put into an autoclave and heat-treated at 180 ° C. for 5 hours. After the hydrothermal treatment, the obtained goethite particles were washed with water, filtered, and dried in air at 110 ° C. The BET specific surface area of the goethite particles subjected to the hydrothermal treatment was 75 m 2 / g.

(B)窒化鉄系磁性粉末の作製
上記工程(A)で製造したゲータイト粒子を乳鉢で解砕した後、水素気流中450℃で5時間加熱還元し、引き続き水素ガスを流した状態で140℃まで降温し、140℃に到達した時点で、ガスを水素ガスからアンモニアガスに切り替え、温度を140℃に保った状態で、20時間窒化処理を行った。その後、アンモニアガスを流した状態で、140℃から40℃まで降温し、40℃で、アンモニアガスから酸素/窒素混合ガス(酸素濃度:1000ppm)に切り替え、4時間安定化処理を行った。さらに混合ガスを流した状態で、温度を30℃まで降温し、30℃でさらに1日間保持した後、室温まで降温し、室温で混合ガスから空気に切り替え、空気中に取り出し、窒化鉄磁性粉末を得た。
(B) Production of iron nitride-based magnetic powder The goethite particles produced in the above step (A) were crushed in a mortar, then heated and reduced at 450 ° C. for 5 hours in a hydrogen stream, and then in a state of flowing hydrogen gas at 140 ° C. When the temperature reached 140 ° C., the gas was switched from hydrogen gas to ammonia gas, and nitriding was performed for 20 hours while maintaining the temperature at 140 ° C. Thereafter, the temperature was lowered from 140 ° C. to 40 ° C. with ammonia gas flowing, and at 40 ° C., the ammonia gas was switched to an oxygen / nitrogen mixed gas (oxygen concentration: 1000 ppm), and a stabilization treatment was performed for 4 hours. Further, with the mixed gas flowing, the temperature is lowered to 30 ° C., held at 30 ° C. for another day, then cooled to room temperature, switched from mixed gas to air at room temperature, taken out into the air, and iron nitride magnetic powder Got.

このようにして得られた窒化鉄系磁性粉末について、アルミニウムおよび窒素の割合を蛍光X線により測定したところ、それぞれ16.2原子%および9.3原子%であった。また、この磁性粉末のX線回折パターンは、Fe16N2相に相当するプロファイルを示した。 With respect to the iron nitride magnetic powder thus obtained, the proportions of aluminum and nitrogen were measured by fluorescent X-ray and found to be 16.2 atomic% and 9.3 atomic%, respectively. Further, the X-ray diffraction pattern of the magnetic powder showed a profile corresponding to the Fe 16 N 2 phase.

さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが17nmであり、内部がFe16N2構造の窒化鉄で、表面が主としてアルミニウムからなる酸化物層で構成されたコア−シェル構造であることがわかった。またBET比表面積は、72.1m2/gであった。 Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was an almost spherical particle with an average particle size of 17 nm, and the inside was an oxide layer composed mainly of aluminum with iron nitride of Fe 16 N 2 structure. It was found to be a core-shell structure composed of The BET specific surface area was 72.1 m 2 / g.

また、この磁性粉末について、1,270kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は94.2Am2/kg(94.2emu/g)、保磁力は226.1kA/m(2,840エルステッド)であった。 The magnetic powder had a saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,270 kA / m (16 kOe) of 94.2 Am 2 / kg (94.2 emu / g) and a coercive force of 226.1 kA / m (2,840 Oersted). It was.

(C)磁気塗膜の作製
上記工程(B)で得た窒化鉄磁性粉末を用い、下記の組成物を遊星ボールミル用の容積100ccのポットに入れ、遊星ボールミルを用いて12時間分散して磁性塗料を作製した。この磁性塗料をPETベースフイルム上に、アプリケータを用いて塗布し、398.0kA/m(5kOe)の磁場中で乾燥した。
磁性粉末(工程(B)で得た窒化鉄磁性粉末) 4.0g
バインダ(日本ゼオン製MR−110) 1.0g
シクロヘキサノン 7.0g
トルエン 7.0g
(D)磁気塗膜の評価
磁気塗膜について、VSMを用いてSFD、角型(Br/Bm)および保磁力を測定した。結果を表1に示す。
(C) Preparation of magnetic coating film Using the iron nitride magnetic powder obtained in the above step (B), the following composition is placed in a 100 cc pot for a planetary ball mill and dispersed for 12 hours using a planetary ball mill. A paint was made. This magnetic paint was applied onto a PET base film using an applicator and dried in a magnetic field of 398.0 kA / m (5 kOe).
4.0 g of magnetic powder (iron nitride magnetic powder obtained in step (B))
Binder (Nippon Zeon MR-110) 1.0g
Cyclohexanone 7.0g
7.0g of toluene
(D) Evaluation of magnetic coating film About a magnetic coating film, SFD, square shape (Br / Bm), and coercive force were measured using VSM. The results are shown in Table 1.

<実施例2>
実施例1(A)におけるゲータイト粒子の作製工程において、水熱処理後のゲータイト粒子を水洗後、さらにAl/Fe = 4原子%になるようにアルミン酸ナトリウムを加え、NaOH水溶液によりpHを7〜8に調整して、室温で約2時間攪拌してゲータイト粒子にさらにAlを被着した。このゲータイト粒子のBET比表面積は、78m2/gであった。このゲータイト粒子を実施例1(B)における窒化鉄系磁性粉末の作製と同様の方法により処理して、窒化鉄磁性粉末を作製した
<Example 2>
In the production process of goethite particles in Example 1 (A), the goethite particles after hydrothermal treatment were washed with water, sodium aluminate was further added so that Al / Fe = 4 atomic%, and the pH was adjusted to 7-8 with an aqueous NaOH solution. The mixture was stirred at room temperature for about 2 hours, and Al was further applied to the goethite particles. The goethite particles had a BET specific surface area of 78 m 2 / g. The goethite particles were treated by the same method as the production of the iron nitride magnetic powder in Example 1 (B) to produce an iron nitride magnetic powder.

この窒化鉄系磁性粉末のアルミニウムおよび窒素の含有割合は、それぞれ19.4原子%および9.2原子%であった。また、この磁性粉末のX線回折パターンは、Fe16N2相に相当するプロファイルを示した。さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが17nmであり、内部がFe16N2構造の窒化鉄で、表面が主としてアルミニウムからなる酸化物層で構成されたコア−シェル構造であることがわかった。またBET比表面積は、74.3m2/gであった。 The contents of aluminum and nitrogen in the iron nitride magnetic powder were 19.4 atomic% and 9.2 atomic%, respectively. Further, the X-ray diffraction pattern of the magnetic powder showed a profile corresponding to the Fe 16 N 2 phase. Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was an almost spherical particle with an average particle size of 17 nm, and the inside was an oxide layer composed mainly of aluminum with iron nitride of Fe 16 N 2 structure. It was found to be a core-shell structure composed of The BET specific surface area was 74.3 m 2 / g.

また、この磁性粉末について、1,270kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は92.5Am2 /kg(92.5emu/g)、保磁力は229.2kA/m(2,880エルステッド)であった。この窒化鉄磁性粉末を用いて、実施例1(C)の磁気塗膜の作製工程と同様の方法で磁気塗膜を作製し、SFD、角型(Br/Bm)および保磁力を測定した。結果を表1に示す。 In addition, this magnetic powder had a saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,270 kA / m (16 kOe) of 92.5 Am 2 / kg (92.5 emu / g) and a coercive force of 229.2 kA / m (2,880 Oersted). It was. Using this iron nitride magnetic powder, a magnetic coating film was produced in the same manner as in the magnetic coating film production process of Example 1 (C), and SFD, square (Br / Bm) and coercive force were measured. The results are shown in Table 1.

<実施例3>
実施例1(A)におけるゲータイト粒子の作製において、水熱処理条件を180℃、5時間から130℃、5時間に変更した以外は、同様の方法でゲータイト粒子を作製した。この水熱処理を施したゲータイト粒子のBET比表面積は、81m2/gであった。さらにこのゲータイト粒子を実施例1(B)における窒化鉄系磁性粉末の作製と同様の方法により処理して、窒化鉄磁性粉末を作製した。
<Example 3>
Goethite particles were produced in the same manner as in the production of goethite particles in Example 1 (A), except that the hydrothermal treatment conditions were changed from 180 ° C. for 5 hours to 130 ° C. for 5 hours. The BET specific surface area of the goethite particles subjected to the hydrothermal treatment was 81 m 2 / g. Further, the goethite particles were treated by the same method as the production of the iron nitride magnetic powder in Example 1 (B) to produce an iron nitride magnetic powder.

この窒化鉄系磁性粉末のアルミニウムおよび窒素の含有割合は、それぞれ16.5原子%および9.5原子%であった。また、この磁性粉末のX線回折パターンは、Fe16N2相に相当するプロファイルを示した。さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが17nmであり、内部がFe16N2構造の窒化鉄で、表面が主としてアルミニウムからなる酸化物層で構成されたコア−シェル構造であることがわかった。またBET比表面積は、75.6m2/gであった。 The contents of aluminum and nitrogen in the iron nitride magnetic powder were 16.5 atomic% and 9.5 atomic%, respectively. Further, the X-ray diffraction pattern of the magnetic powder showed a profile corresponding to the Fe 16 N 2 phase. Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was an almost spherical particle with an average particle size of 17 nm, and the inside was an oxide layer composed mainly of aluminum with iron nitride of Fe 16 N 2 structure. It was found to be a core-shell structure composed of The BET specific surface area was 75.6 m 2 / g.

また、この磁性粉末について、1,270kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は90.5Am2/kg(90.5emu/g)、保磁力は214.1kA/m(2,690エルステッド)であった。この窒化鉄磁性粉末を用いて、実施例1(C)の磁気塗膜の作製工程と同様の方法で磁気塗膜を作製し、SFD、角型(Br/Bm)および保磁力を測定した。結果を表1に示す。 The magnetic powder measured by applying a magnetic field of 1,270 kA / m (16 kOe) had a saturation magnetization of 90.5 Am 2 / kg (90.5 emu / g) and a coercive force of 214.1 kA / m (2,690 oersted). It was. Using this iron nitride magnetic powder, a magnetic coating film was produced in the same manner as in the magnetic coating film production process of Example 1 (C), and SFD, square (Br / Bm) and coercive force were measured. The results are shown in Table 1.

<比較例1>
実施例1(A)におけるゲータイト粒子の作製において、水熱処理を省略した。この水熱処理を行わなかったゲータイト粒子のBET比表面積は、140m2/gであった。この水熱処理を行わなかったゲータイト粒子を用いて、実施例1(B)における窒化鉄系磁性粉末の作製と同様の方法により処理して、窒化鉄磁性粉末を作製した
<Comparative Example 1>
In the preparation of goethite particles in Example 1 (A), hydrothermal treatment was omitted. The BET specific surface area of the goethite particles not subjected to the hydrothermal treatment was 140 m 2 / g. Using the goethite particles that were not subjected to the hydrothermal treatment, the iron nitride magnetic powder was produced by treating in the same manner as the production of the iron nitride magnetic powder in Example 1 (B).

この窒化鉄系磁性粉末のアルミニウムおよび窒素の含有割合は、それぞれ16.9原子%および9.0原子%であった。また、この磁性粉末のX線回折パターンは、Fe16N2相に相当するプロファイルを示した。さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが18nmであり、内部がFe16N2構造の窒化鉄で、表面が主としてアルミニウムからなる酸化物層で構成されたコア−シェル構造であることがわかった。またBET比表面積は、83.2m2/gであった。 The content ratios of aluminum and nitrogen in the iron nitride magnetic powder were 16.9 atomic% and 9.0 atomic%, respectively. Further, the X-ray diffraction pattern of the magnetic powder showed a profile corresponding to the Fe 16 N 2 phase. Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was an almost spherical particle with an average particle size of 18 nm, an iron layer with an Fe 16 N 2 structure inside, and an oxide layer mainly composed of aluminum on the surface It was found to be a core-shell structure composed of The BET specific surface area was 83.2 m 2 / g.

また、この磁性粉末について、1,270kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は82.0Am2/kg(82.0emu/g)、保磁力は210.9kA/m(2,650エルステッド)であった。この窒化鉄磁性粉末を用いて、実施例1(C)の磁気塗膜の作製工程と同様の方法で磁気塗膜を作製し、SFD、角型(Br/Bm)および保磁力を測定した。結果を表1に示す。 In addition, this magnetic powder had a saturation magnetization measured by applying a magnetic field of 1,270 kA / m (16 kOe) of 82.0 Am 2 / kg (82.0 emu / g) and a coercive force of 210.9 kA / m (2,650 oersted). It was. Using this iron nitride magnetic powder, a magnetic coating film was produced in the same manner as in the magnetic coating film production process of Example 1 (C), and SFD, square (Br / Bm) and coercive force were measured. The results are shown in Table 1.

<比較例2>
実施例2におけるゲータイト粒子の作製において、水熱処理を省略した。即ちゲータイト粒子作製時に、Al/Fe = 19原子%となる量のアルミン酸ナトリウムを加えてAlを固溶したゲータイト粒子を析出させた後、水熱処理を施すことなく、このゲータイト粒子にさらにAl/Fe = 4原子%になるようにアルミン酸ナトリウムを加えて、Alを被着した。このゲータイト粒子のBET比表面積は、180m2/gであった。このゲータイト粒子を実施例1(B)における窒化鉄系磁性粉末の作製と同様の方法により処理して、窒化鉄磁性粉末を作製した。
<Comparative example 2>
In the preparation of goethite particles in Example 2, hydrothermal treatment was omitted. That is, when goethite particles were prepared, sodium aluminate in an amount of Al / Fe = 19 atomic% was added to precipitate goethite particles in which Al was dissolved, and the goethite particles were further subjected to Al / Fe without performing hydrothermal treatment. Al was added by adding sodium aluminate so that Fe = 4 atomic%. The BET specific surface area of the goethite particles was 180 m 2 / g. The goethite particles were treated by the same method as the production of the iron nitride magnetic powder in Example 1 (B) to produce an iron nitride magnetic powder.

この窒化鉄系磁性粉末のアルミニウムおよび窒素の含有割合は、それぞれ20.8原子%および8.8原子%であった。また、この磁性粉末のX線回折パターンは、Fe16N2相に相当するプロファイルを示した。さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で平均粒子サイズが18nmであり、内部がFe16N2構造の窒化鉄で、表面が主としてアルミニウムからなる酸化物層で構成されたコア−シェル構造であることがわかった。またBET比表面積は、86.1m2/gであった。 The content ratios of aluminum and nitrogen in this iron nitride magnetic powder were 20.8 atomic% and 8.8 atomic%, respectively. Further, the X-ray diffraction pattern of the magnetic powder showed a profile corresponding to the Fe 16 N 2 phase. Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope, it was an almost spherical particle with an average particle size of 18 nm, an iron layer with an Fe 16 N 2 structure inside, and an oxide layer mainly composed of aluminum on the surface It was found to be a core-shell structure composed of The BET specific surface area was 86.1 m 2 / g.

また、この磁性粉末について、1,270kA/m(16kOe)の磁界を印加して測定した飽和磁化は80.6Am2/kg(76,4emu/g)、保磁力は216.5kA/m(2,720エルステッド)であった。この窒化鉄磁性粉末を用いて、実施例1(C)の磁気塗膜の作製工程と同様の方法で磁気塗膜を作製し、SFD、角型(Br/Bm)および保磁力を測定した。結果を表1に示す。 This magnetic powder has a saturation magnetization of 80.6 Am 2 / kg (76,4 emu / g) and a coercive force of 216.5 kA / m (2,720 Oersted) measured by applying a magnetic field of 1,270 kA / m (16 kOe). there were. Using this iron nitride magnetic powder, a magnetic coating film was produced in the same manner as in the magnetic coating film production process of Example 1 (C), and SFD, square (Br / Bm) and coercive force were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2008181916
Figure 2008181916

上記表1の結果から明らかなように、還元および窒化処理の前に水熱処理したゲータイト粒子を原料として用いた実施例1〜3の窒化鉄磁性粉末は、粒子サイズが小さいにもかかわらず、水熱処理を施さないゲータイト粒子を用いた比較例1〜2の窒化鉄磁性粉末に比べてBET比表面積が小さい。これは水熱処理により微細な粒子が消滅すると同時に、ゲータイト粒子表面が部分的に溶解して滑らかになったためである。またこのようにゲータイト粒子表面が滑らかになった結果として、窒化鉄磁性粉末として焼結のない粒子サイズ分布の狭いものが得られ、比較例の磁性粉末に比べ、BET比表面積が小さいにもかかわらず粒子サイズが小さくなったためである。   As is clear from the results of Table 1 above, the iron nitride magnetic powders of Examples 1 to 3 using the goethite particles hydrothermally treated before reduction and nitriding as raw materials, The BET specific surface area is small compared to the iron nitride magnetic powders of Comparative Examples 1 and 2 using goethite particles not subjected to heat treatment. This is because fine particles disappeared by the hydrothermal treatment, and at the same time, the surface of the goethite particles was partially dissolved and smoothed. In addition, as a result of the smooth surface of the goethite particles as described above, iron nitride magnetic powder having a narrow particle size distribution without sintering was obtained, and although the BET specific surface area was small compared to the magnetic powder of the comparative example. This is because the particle size is reduced.

さらに実施例1〜3の磁気塗膜のSFDは、比較例1,2の磁気塗膜のSFDに比べ、明らかに小さい値を示す。これは磁性粉末の粒子サイズ分布が狭いため、粒子の保磁力分布が狭くなったためである。またBr/Bmにおいても実施例1〜3の磁気塗膜は、比較例1,2の磁気塗膜に比べて高い値を示し、配向性が良好であることを示している。これは粒子表面が滑らかになった結果として、磁性粉末の分散性が向上したためである。   Further, the SFDs of the magnetic coating films of Examples 1 to 3 are clearly smaller than the SFDs of the magnetic coating films of Comparative Examples 1 and 2. This is because the particle size distribution of the magnetic powder is narrow and the coercive force distribution of the particles is narrow. Moreover, also in Br / Bm, the magnetic coating film of Examples 1-3 showed a high value compared with the magnetic coating film of Comparative Examples 1 and 2, and has shown that orientation is favorable. This is because the dispersibility of the magnetic powder is improved as a result of the smooth particle surface.

Claims (5)

ゲータイト粒子を加熱還元処理および窒化処理に付す工程を含む、少なくとも鉄および窒素を構成元素とし、少なくともFe16N2相を含む平均粒子サイズが10〜20nmの球状ないし楕円状で、かつ希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含有する窒化鉄磁性粉末の製造方法において、加熱還元処理の前に、ゲータイト粒子を水熱処理に付すことを特徴とする窒化鉄磁性粉末の製造方法。 Including a step of subjecting the goethite particles to a heat reduction treatment and a nitriding treatment, comprising at least iron and nitrogen as constituent elements, and having an average particle size of at least 10 to 20 nm including an Fe 16 N 2 phase, a spherical or elliptical shape, and a rare earth element, In the method for producing an iron nitride magnetic powder containing at least one element selected from the group consisting of aluminum and silicon, the goethite particles are subjected to a hydrothermal treatment before the heat reduction treatment, wherein the iron nitride magnetic powder is characterized in that Manufacturing method. 水熱処理を100〜200℃の温度で行うことを特徴とする請求項1記載の窒化鉄磁性粉末の製造方法。   The method for producing an iron nitride magnetic powder according to claim 1, wherein the hydrothermal treatment is performed at a temperature of 100 to 200 ° C. 水熱処理前のゲータイト粒子にあらかじめ希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含有させておくことにより、あるいは水熱処理後のゲータイト粒子に、希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を被着することにより、希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を窒化鉄磁性粉末に含有させる請求項1または2に記載の磁性粉末の窒化鉄磁性粉末の製造方法。   By containing in advance at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, aluminum and silicon in the goethite particles before hydrothermal treatment, or in the goethite particles after hydrothermal treatment from rare earth elements, aluminum and silicon The iron nitride magnetic powder contains at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, aluminum and silicon by depositing at least one element selected from the group consisting of: The manufacturing method of the iron nitride magnetic powder of magnetic powder of description. ゲータイト粒子を水熱処理に付し、次いで、水熱処理したゲータイト粒子を加熱還元処理および窒化処理に付すことにより製造した、少なくとも鉄および窒素を構成元素とし、少なくともFe16N2相を含む平均粒子サイズが10〜20nmの球状ないし楕円状で、かつ希土類元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含有する窒化鉄磁性粉末。 The average particle size produced by subjecting the goethite particles to hydrothermal treatment, and then subjecting the hydrothermally treated goethite particles to heat reduction treatment and nitriding treatment, comprising at least iron and nitrogen as constituent elements and at least Fe 16 N 2 phase An iron nitride magnetic powder containing at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, aluminum and silicon, having a spherical or elliptical shape of 10 to 20 nm. 非磁性支持体、および該非磁性支持体上に磁性粉末と結合剤を含有する磁性層を有する磁気記録媒体において、該磁性粉末が請求項4に記載の窒化鉄磁性粉末である磁気記録媒体。   5. A magnetic recording medium comprising a nonmagnetic support and a magnetic layer containing the magnetic powder and a binder on the nonmagnetic support, wherein the magnetic powder is the iron nitride magnetic powder according to claim 4.
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