JP2009141031A - Iron nitride-based magnetic powder, and method for manufacturing the same - Google Patents

Iron nitride-based magnetic powder, and method for manufacturing the same Download PDF

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勇治 佐々木
Hiroyuki Mitsuhashi
裕之 光橋
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和彦 菜切
Masayoshi Kawarai
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide iron nitride-base magnetic powder, usable for backup magnetic tape for high-capacity computers suitable for high recording density. <P>SOLUTION: The method is for manufacturing the iron nitride-based magnetic powder, having an average grain size of 8-20 nm, having a core phase containing a crystal phase, mainly consisting of Fe<SB>16</SB>N<SB>2</SB>, and an outer layer including at least one element selected from among rare earths, Al and Si. It includes a coating process using iron-based oxide or iron-based hydroxide for a start material, for coating an outside layer on the start material. The coating process includes a process of blowing iron-based aqueous solution containing the iron-based oxide or the iron-based hydroxide and solution including a salt of at least one element selected from among the rare earths, Al and Si from separate blow ports for reaction by use of a collision dispersion device 5. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高記録密度媒体の磁性層に用いるのに適した窒化鉄系磁性粉末およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、窒化鉄系磁性粉末の外層が均一な厚みである窒化鉄系磁性粉末を得る。   The present invention relates to an iron nitride-based magnetic powder suitable for use in a magnetic layer of a high recording density medium and a method for producing the same. More specifically, an iron nitride magnetic powder having a uniform thickness on the outer layer of the iron nitride magnetic powder is obtained.

磁性粉末を結合剤に分散してなる塗布型磁気記録媒体のデータバックアップ用テープカートリッジの分野では、バックアップの対象となるハードディスクの大容量化に伴い、ますます高密度記録と大容量化の要求がたかまってきている。現在では1巻当たり100GB以上の記録容量のテープカートリッジが商品化されている。また、1TBを超える大容量バックアップテープカートリッジも提案されている。   In the field of tape cartridges for data backup of coated magnetic recording media in which magnetic powder is dispersed in a binder, the demand for higher density recording and higher capacity is increasing as the capacity of hard disks to be backed up increases. It's getting warm. At present, a tape cartridge having a recording capacity of 100 GB or more per roll is commercialized. A large-capacity backup tape cartridge exceeding 1 TB has also been proposed.

このような記録容量、記録密度の向上にあたり、短波長記録に対応するための磁性層に用いる磁性粉末も年々高保磁力化、微粒子化がはかられ、現在では粒子長軸長が0.1μm以下の針状強磁性金属粉末や保磁力が形状異方性によらず結晶異方性によることから微粒子化が容易で、かつ高保磁力化が可能な、平均粒子径が50nm以下で保磁力が200kA/m以上の、本質的に球状ないし楕円状でのFe16相を主相とした窒化鉄系磁性粉末が開示されている(特許文献1〜3)。 In order to improve the recording capacity and recording density, the magnetic powder used in the magnetic layer to cope with short wavelength recording has become more coherent and finer every year, and now the particle major axis length is 0.1 μm or less. Since the needle-shaped ferromagnetic metal powder and the coercive force depend on the crystal anisotropy regardless of the shape anisotropy, it is easy to make fine particles and the coercive force is 200 kA with an average particle diameter of 50 nm or less. An iron nitride-based magnetic powder having an essentially spherical or elliptical Fe 16 N 2 phase as a main phase is disclosed (Patent Documents 1 to 3).

特許文献2や特許文献3に開示される磁性粉末およびこれを用いた磁気記録媒体は、各文献に記載される構成とすることでそれに応じた特有の効果が奏される。窒化鉄系磁性粉末を採用することで媒体としたテープは高いC/Nを実現している。しかしながら特許文献2および特許文献3で開示、検証された窒化鉄系磁性粉末は粒子径が20nm以上であり、今後の高密度大容量バックアップテープに求められる磁性粉末としては、信号再生のC/Nのノイズをより小さくするための磁性粉末の体積がまだ大きくて要求レベルには達していない。ちなみに現在主流である1/2吋幅のリニア型バックアップテープの標準的な仕様(長さ700〜800m、全厚7.0〜8.0m想定)で、カートリッジ1巻あたり800GBを実現するには、最短波長は0.2μm以下で面記録密度が0.8Gb/in程度となり、シミュレーションによる計算では、略粒状の窒化鉄系磁性粉末を使用するとなると粒子径は18nm以下が必要と予測される。より微粒子化を図ることが重要であるが、粒子径が小さくなると途中の製造工程で焼結が起きやすいという問題が生じる。 The magnetic powder disclosed in Patent Literature 2 and Patent Literature 3 and the magnetic recording medium using the magnetic powder have a specific effect corresponding to the configuration described in each literature. By using the iron nitride magnetic powder, the tape used as the medium achieves high C / N. However, the iron nitride magnetic powder disclosed and verified in Patent Document 2 and Patent Document 3 has a particle diameter of 20 nm or more, and as a magnetic powder required for a future high-density, large-capacity backup tape, a signal reproduction C / N The volume of the magnetic powder for reducing the noise is still large and has not reached the required level. By the way, to achieve 800GB per cartridge with the standard specifications (current length 700-800m, total thickness 7.0-8.0m) of 1/2 inch wide linear backup tape, which is the mainstream at present. The shortest wavelength is 0.2 μm or less, and the surface recording density is about 0.8 Gb / in 2. According to the calculation by simulation, it is predicted that the particle diameter of 18 nm or less is necessary when the substantially granular iron nitride magnetic powder is used. . Although it is important to make the particles finer, if the particle size becomes smaller, there arises a problem that sintering is likely to occur in an intermediate manufacturing process.

略粒状の窒化鉄系磁性粉末の製造方法は、従来公知のように、鉄系酸化物または鉄系水酸化物を出発材料としてこれをアルカリ性水溶液中に分散させ、これに一般的には希土類およびAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素を含む金属塩水溶液を添加して前記の鉄系酸化物または鉄系水酸化物の粒子表面に希土類およびAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素を被着させる。被着させた粒子はろ過されて固形分として取り出され、水洗されたのち乾燥する。次にこれを300℃〜600℃の温度下で還元して磁性を付与する。その後、一般的にはアンモニアガスで窒化した後、N2とO2雰囲気下で安定化処理して窒化鉄系磁性粉末をうる。これらの工程の中で焼結が生じるのは還元工程であり、その前工程である被着工程において、焼結防止機能を有する希土類およびAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素がいかに均一に出発材料である粒子に被着しているかがポイントとなる。還元すると出発材料である粒子表面を均一に被覆しているほど、その厚みの変動も少ないほど還元工程で焼結は生じにくい。   As is known in the art, a method for producing a substantially granular iron nitride magnetic powder comprises dispersing iron oxide or iron hydroxide as a starting material in an alkaline aqueous solution. A metal salt aqueous solution containing at least one element selected from Al and Si is added to deposit at least one element selected from rare earth and Al and Si on the surface of the iron oxide or iron hydroxide particles. Let The deposited particles are filtered and taken out as a solid content, washed with water and dried. Next, this is reduced at a temperature of 300 ° C. to 600 ° C. to impart magnetism. Thereafter, generally, after nitriding with ammonia gas, stabilization treatment is performed in an atmosphere of N 2 and O 2 to obtain an iron nitride magnetic powder. In these processes, sintering occurs in the reduction process, and in the deposition process that is the previous process, at least one element selected from rare earth and Al, Si having a sintering preventing function starts uniformly. The point is whether it is attached to the material particles. When the reduction is performed, the particle surface that is the starting material is more uniformly coated, and the smaller the variation in the thickness, the less the sintering occurs in the reduction process.

焼結がおきると窒化後えられる窒化鉄系磁性粉末の保磁力分布が広くなり、かつ高保磁力が得られないということに代表される本来の優れた磁気特性が十分発揮されなくなるだけでなく、粒度分布や磁性塗料作成の時に磁性粉末の分散性を阻害するようになる。その結果、テープに使用したときの電磁変換特性の向上も図れない。したがって略粒状の窒化鉄系磁性粉末の製造工程において焼結を生じさせないことがきわめて重要な課題である。そのためには窒化鉄系磁性粉末の材料となる粒子表面を均一な厚みで被覆することである。ここでいう外層とは、被着工程において焼結を防ぐためと生成した窒化鉄系磁性粉末に耐食性をもたせるために形成させた、窒化鉄系磁性粉末のコア相被覆した形態で形成される、従来公知の希土類およびAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素を含む外側の層のことである。   If sintering occurs, the coercive force distribution of the iron nitride-based magnetic powder obtained after nitriding becomes wide, and the original excellent magnetic properties represented by the inability to obtain a high coercive force are not sufficiently exhibited. Dispersibility of the magnetic powder is inhibited at the time of particle size distribution and magnetic coating preparation. As a result, the electromagnetic conversion characteristics when used for a tape cannot be improved. Therefore, it is a very important issue not to cause sintering in the manufacturing process of the substantially granular iron nitride magnetic powder. For this purpose, the surface of the particles used as the material of the iron nitride magnetic powder is coated with a uniform thickness. The outer layer referred to here is formed in a form coated with a core phase of iron nitride magnetic powder formed to prevent sintering in the deposition process and to give corrosion resistance to the produced iron nitride magnetic powder. It is an outer layer containing at least one element selected from conventionally known rare earth elements and Al and Si.

このような問題を解決するために、微粒子の窒化鉄系磁性粉末の還元工程を含む製造について種々検討されている。(特許文献4〜6)
特許文献4では、従来公知のAl以外の元素としてさらにV,Sc,Ti,Cr,Mnのうち1種以上を固溶または被着させたゲータイトを還元して窒化鉄系磁性粉末をうる製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献4は窒化鉄系磁性粉末の耐食性の向上を主目的にしたもので、被着工程における原材料であるゲータイト等の水溶液の分散性や凝結防止剤の被着の度合い(均一性)の重要性については詳述しているものの該工程における原材料や凝結防止剤の分散性の具体的手法や装置については何ら開示されていないし、また生成した窒化鉄系磁性粉末の最小の粒子径は19nmであり、まだ微粒子粉末を対象としたものとはいい難い。
In order to solve such problems, various studies have been conducted on production including a reduction step of fine iron nitride magnetic powder. (Patent Documents 4 to 6)
In Patent Document 4, a method for producing iron nitride magnetic powder by reducing goethite in which at least one of V, Sc, Ti, Cr, and Mn as a conventionally known element other than Al is dissolved or deposited is reduced. Is disclosed. However, Patent Document 4 is mainly intended to improve the corrosion resistance of the iron nitride magnetic powder, and the dispersibility of the aqueous solution such as goethite as a raw material in the deposition process and the degree of deposition of the anti-caking agent (uniformity). However, there is no disclosure of a specific technique or apparatus for dispersibility of raw materials and anti-caking agents in the process, and the minimum particle size of the produced iron nitride magnetic powder is not disclosed. It is 19 nm, and it is difficult to say that the target is still fine particle powder.

特許文献5ではZnを被着させたゲータイトを還元して窒化鉄系磁性粉末をうる製造方法が、特許文献6では還元時の焼結防止剤としてのAl,Si,希土類元素の添加量を規定するとともに窒化処理工程における反応系の圧力を規定することを開示している。   Patent Document 5 defines a method for producing iron nitride-based magnetic powder by reducing goethite coated with Zn, and Patent Document 6 defines the amount of addition of Al, Si and rare earth elements as sintering inhibitors during reduction. And specifying the pressure of the reaction system in the nitriding process.

特許文献5,6は生成した窒化鉄系磁性粉末の粒子径も20nmより小さなものであるが、還元工程で生じる焼結(公知のように窒化鉄系磁性粉末の特性に大きく影響する)を基本的に防止する機能を有する外層の均一性についてはまったく触れていないし、特許文献4と同様に原材料や凝結防止剤の分散性の具体的手法や装置については何ら開示されていない。また生成された窒化鉄系磁性粉末の外層の厚みに関してはなんら言及されていない。   In Patent Documents 5 and 6, the particle size of the produced iron nitride-based magnetic powder is smaller than 20 nm, but the basis is sintering that occurs in the reduction process (which greatly affects the characteristics of the iron nitride-based magnetic powder as is well known). No mention is made of the uniformity of the outer layer having a function to prevent it, and no specific method or apparatus for dispersibility of raw materials or anti-caking agents is disclosed as in Patent Document 4. Moreover, nothing is mentioned about the thickness of the outer layer of the produced iron nitride magnetic powder.

特許文献7では窒化鉄系磁性粉末の飽和磁化量と保存安定性の観点から、外層の平均厚みは1〜5nmが好ましく平均厚みの算出方法まで開示されているもののあくまで平均厚みの数値を規定しているだけで、窒化鉄系磁性粉末の外層の厚みの変動やその影響については何ら言及されていない。   In Patent Document 7, from the viewpoint of the saturation magnetization amount and storage stability of the iron nitride-based magnetic powder, the average thickness of the outer layer is preferably 1 to 5 nm. However, no mention is made of the variation in the thickness of the outer layer of the iron nitride magnetic powder and its influence.

特許第3848486号公報Japanese Patent No. 3848486 国際公開WO03/079332A1公報International Publication WO03 / 079332A1 特開2005−310857公報JP 2005-310857 A 特開2006−41210号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-41210 特開2006−303321号公報JP 2006-303321 A 特開2005−183932号公報JP 2005-183932 A 特開2005−093570号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-093570

本発明は、上記のような問題点を解決して、原材料となる鉄系酸化物あるいは鉄系水酸化物への凝結防止剤の被着工程におけるこれら微粒子粉末を良好に分散させて均一に焼結防止剤を主体とする外層を形成せしめ後に続く還元工程での粒子の焼結を防止し、しかるのち高記録密度(0.5Gb/in以上)に適した高容量のコンピュータ用バックアップ磁気テープに使用する窒化鉄系磁性粉末を得ることを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and disperses these fine particle powders well in the process of depositing the anti-coagulant on the iron-based oxide or iron-based hydroxide used as a raw material, and uniformly burns it. A high-capacity computer backup magnetic tape suitable for high recording density (0.5 Gb / in 2 or higher), which prevents the sintering of particles in the subsequent reduction step after forming an outer layer mainly composed of an anti-caking agent. The purpose is to obtain an iron nitride magnetic powder used in the above.

本発明者らは、磁気テープに用いる磁性粉末である、結晶磁気異方性に基づく略粒状の微粒子かつ高保磁力の窒化鉄系磁性粉末の製造において、凝結防止剤の被着工程において原材料となる粉末を均一に被覆する焼結防止剤を主体とする外層を形成させる方法を鋭意検討した結果、本発明に至ったものである。   In the production of substantially granular fine particles based on magnetocrystalline anisotropy and high coercivity iron nitride magnetic powder, which is a magnetic powder used for magnetic tape, the present inventors become a raw material in the process of applying an anti-caking agent. As a result of intensive studies on a method for forming an outer layer mainly composed of a sintering inhibitor that uniformly coats the powder, the present invention has been achieved.

すなわち、磁性粉末のコア相がFe16を主体とした結晶相を含み、外層が希土類およびAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素を含む平均粒子径が8〜20nmの窒化鉄系磁性粉末を製造する方法において、出発原料を鉄系酸化物または鉄系水酸化物とし、出発原料に外層を被着する被着工程を含み、被着工程は前記鉄系酸化物または鉄系水酸化物を含む鉄系水溶液と、希土類およびAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素の塩を含む水溶液とを個別の噴出口から噴出させて衝突型分散機を用いて反応させる過程を含む窒化鉄系磁性粉末を製造する方法である。 That is, the iron nitride magnetic powder having an average particle size of 8 to 20 nm, in which the core phase of the magnetic powder includes a crystal phase mainly composed of Fe 16 N 2 and the outer layer includes at least one element selected from rare earth and Al, Si. In which the starting material is an iron-based oxide or an iron-based hydroxide, and an outer layer is deposited on the starting material, the depositing step comprising the iron-based oxide or the iron-based hydroxide Iron-based magnetism including a process in which an aqueous iron-based solution containing iron and an aqueous solution containing a salt of at least one element selected from rare earths and Al, Si are ejected from individual jets and reacted using a collision-type disperser A method for producing a powder.

ここでいう衝突型分散機いうのは基本的には特開2003−315946、特開2004−296067に開示された概念の分散・混合反応の機能を有する分散機のことである。原理は、異なる流体を一定の流速で異なるノズルから噴出させて、それぞれの流体に含まれる異なる物質を良好な分散状態で混合反応させることが可能な装置である。特開2003−315946では単分散性に優れたハロゲン化銀乳化剤粒子の製造方法、特開2004−296067ではCuAu型あるいはCuAu型を形成しうる合金粒子の製造方法がそれぞれ開示されているが、本発明におけるコア−シェル構造を有する複合材料ならびに形成のポイントとなる被着技術に関する記述も示唆もないことから、効果も目的も大きく異なる。 The collision type disperser mentioned here is basically a disperser having the function of dispersion / mixing reaction of the concept disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-315946 and 2004-296067. The principle is an apparatus that allows different fluids to be ejected from different nozzles at a constant flow rate and allows different substances contained in the respective fluids to be mixed and reacted in a well dispersed state. Japanese Patent Laid-Open No. 2003-315946 discloses a method for producing silver halide emulsifier particles having excellent monodispersibility, and Japanese Patent Laid-Open No. 2004-296067 discloses a method for producing alloy particles capable of forming a CuAu type or Cu 3 Au type. Since there is no description or suggestion regarding the composite material having a core-shell structure in the present invention and the deposition technique that is the point of formation, the effect and purpose are greatly different.

発明者らは、窒化鉄系磁性粉末にあってその磁気特性を左右し、ひいては磁気記録媒体の電磁変換特性に大きな影響を与える前記磁性粉末のコア相外層を、磁性粉末の焼結が少なくかつ均一に形成するための有力な手法を初めて得たものである。   The inventors of the present invention have an iron nitride magnetic powder that influences the magnetic characteristics of the magnetic powder and thus has a large influence on the electromagnetic conversion characteristics of the magnetic recording medium. This is the first time that a powerful technique for uniform formation has been obtained.

本発明の手法によって、希土類およびAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素を含む外層の厚みの式(1)で表す変動率が60%以下である窒化鉄系磁性粉末がえられる。   By the method of the present invention, an iron nitride-based magnetic powder having a variation rate represented by the formula (1) of the thickness of the outer layer containing at least one element selected from rare earth, Al, and Si is 60% or less is obtained.

Figure 2009141031
Figure 2009141031

本発明によれば、前記鉄系酸化物または鉄系水酸化物に希土類もしくはAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素を被着させる際をに衝突型分散機を用いることで、前記鉄系酸化物または鉄系水酸化物を極めて良好に水中に分散することができてかつAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素が含まれる水溶液からこれらの元素も均一に被着することが可能となる。その結果、あとの工程である還元処理において焼結が防止された窒化鉄系磁性粉末がえられる。すなわち、高記録密度で大容量に適した電磁変換特性に優れた塗布型磁気記録媒体に好適な窒化鉄系磁性粉末を提供するものである。
According to the present invention, when the iron-based oxide or the iron-based hydroxide is deposited with at least one element selected from rare earths, Al, and Si, a collision type disperser is used, so that the iron-based oxidation is performed. It is possible to disperse the product or iron-based hydroxide in water very well, and to uniformly deposit these elements from an aqueous solution containing at least one element selected from Al and Si. As a result, an iron nitride-based magnetic powder that is prevented from being sintered in the reduction process, which is a subsequent process, is obtained. That is, the present invention provides an iron nitride magnetic powder suitable for a coating type magnetic recording medium having a high recording density and excellent electromagnetic conversion characteristics suitable for a large capacity.

本願発明ではFe16を主体とした結晶相を含み、外層が希土類およびAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素を含む平均粒子径が8〜20nmのである磁性粉末が好ましい。磁性粉末の、鉄に対する窒素の含有量が1.0〜20.0原子%がより好ましい。なお、本発明の磁性粉末の粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率20万倍で撮影した、0.7μm×0.5μmの視野の写真から粒子径(略球状の最大さしわたし径)を求め、最低100個の粒子の平均値の粒子径をいう。磁性粉末の粒子径は、20nm以下が好ましく、15nm以下がとくに好ましい。粒子径20nm以下が好ましいのは、20nmを超えると磁気テープのノイズ(N)が高くなり再生出力ノイズ比(C/N)が低くなるためである。また、粒子径を8nm以上にすると、磁性塗料調製時の分散が容易になることと、ノイズを低くするには微粒子にするほど好ましいのであるが、粒子径を8nmより微粒子になると外層の厚みが1.5nmとしても磁気特性を有するコア層の体積は小さくなり、磁気記録媒体に必要な保磁力や飽和磁化量がえられず、また現実には技術的にも収率からもこれより小さい磁性粉末は製造が困難なことから8nm以上が好ましい。われわれの実験では8nm程度が限界と考えられる。 In the present invention, a magnetic powder containing a crystal phase mainly composed of Fe 16 N 2 and having an outer layer containing at least one element selected from rare earth and Al, Si and having an average particle diameter of 8 to 20 nm is preferable. The content of nitrogen in the magnetic powder with respect to iron is more preferably 1.0 to 20.0 atomic%. The particle size of the magnetic powder of the present invention was determined from the photograph of a field of view of 0.7 μm × 0.5 μm taken at a magnification of 200,000 with a transmission electron microscope (TEM). The average particle diameter of at least 100 particles. The particle size of the magnetic powder is preferably 20 nm or less, particularly preferably 15 nm or less. The reason why the particle size is 20 nm or less is that when it exceeds 20 nm, the noise (N) of the magnetic tape increases and the reproduction output noise ratio (C / N) decreases. In addition, when the particle size is 8 nm or more, it is preferable that the dispersion during the preparation of the magnetic coating is facilitated and that the fine particles are used to reduce noise. However, when the particle size is finer than 8 nm, the thickness of the outer layer is reduced. Even if 1.5 nm, the volume of the core layer having magnetic properties is reduced, and the coercive force and saturation magnetization required for the magnetic recording medium cannot be obtained. The powder is preferably 8 nm or more because it is difficult to produce. In our experiments, the limit of about 8 nm is considered.

本願発明に窒化鉄系磁性粉末におけるコア相はFe16が主体であるが、コア相にFeNが含まれていても構わない。 In the present invention, the core phase in the iron nitride-based magnetic powder is mainly Fe 16 N 2 , but the core phase may contain Fe 8 N.

Fe16相含有窒化鉄系磁性粉末における、鉄に対する窒素の含有量は、1.0〜20.0原子%が好ましく、5.0〜18.0原子%がより好ましく、8.0〜15.0原子%がさらに好ましい。窒素が少なすぎると、Fe16相の形成量が少なく、保磁力増加の効果が少なくなり、多すぎると、非磁性窒化物が形成されやすく、保磁力増加の効果が少なくなり、また飽和磁化が過度に低下する。 The content of nitrogen relative to iron in the Fe 16 N 2 phase-containing iron nitride magnetic powder is preferably 1.0 to 20.0 atomic percent, more preferably 5.0 to 18.0 atomic percent, and 8.0 to 8.0. 15.0 atomic% is more preferable. If the amount of nitrogen is too small, the amount of Fe 16 N 2 phase formed is small, and the effect of increasing the coercive force is small. If the amount is too large, nonmagnetic nitrides are easily formed, and the effect of increasing the coercive force is small. Magnetization decreases excessively.

また、鉄に対する希土類元素、Si、Alの総含有量は、0.10〜40.0原子%が好ましく、さらに好ましくは1.0〜30.0原子%である。これらの元素の総含有量が少なすぎると、磁性粉末の磁気異方性が減少するだけでなく、焼結防止効果が下がることから、30nm以上の粗大粒子が形成されやすくなる。また、これらの元素が多すぎると、飽和磁化の過度な低下が起こりやすい。   Further, the total content of rare earth elements, Si and Al with respect to iron is preferably 0.10 to 40.0 atomic%, and more preferably 1.0 to 30.0 atomic%. When the total content of these elements is too small, not only the magnetic anisotropy of the magnetic powder is reduced, but also the sintering preventing effect is lowered, so that coarse particles of 30 nm or more are easily formed. Moreover, when there are too many of these elements, an excessive fall of saturation magnetization will occur easily.

なお、希土類元素、Si、Alの中、Si、AlはFe16相への窒化が起こりやすいという利点を有する。一方、希土類元素は磁気テープの耐食性を向上させやすいという利点を有する。また、希土類元素、Si、AL以外にも、効果は希土類元素、Si、Alより劣るが、B、P、Ti、Zr、Cも焼結防止効果を有するので、目的に応じて、B、P、Ti、Zr、Cを使用してもよい。 Of the rare earth elements, Si and Al, Si and Al have an advantage that nitriding into the Fe 16 N 2 phase is likely to occur. On the other hand, rare earth elements have the advantage of easily improving the corrosion resistance of the magnetic tape. In addition to rare earth elements, Si, and AL, the effect is inferior to rare earth elements, Si, and Al, but B, P, Ti, Zr, and C also have a sintering preventing effect. Ti, Zr, and C may be used.

本発明では、磁性粉末に含まれる希土類元素、Al、Siの鉄に対する量については、蛍光X線分析法で定法に従って分析し(分析視野:直径10mm)、窒素の鉄に対する量については、X線光電子分光分析法で定法に従って分析した(分析視野:直径5mm)。X線光電子分光分析法で窒素量を分析する場合には、アルゴンガスでエッチングした後、鉄に対する窒素量を分析して、エッチング時間と鉄に対する窒素量との関係を求め、鉄に対する窒素量が一定になるエッチング時間での鉄に対する窒素量を求めた。   In the present invention, the amount of rare earth elements, Al, and Si contained in the magnetic powder with respect to iron is analyzed according to a conventional method using fluorescent X-ray analysis (analysis field of view: diameter 10 mm), and the amount of nitrogen with respect to iron is determined with X-rays. The photoelectron spectroscopic analysis was performed according to a conventional method (analysis field: diameter 5 mm). When analyzing the amount of nitrogen by X-ray photoelectron spectroscopy, after etching with argon gas, the amount of nitrogen relative to iron is analyzed to determine the relationship between the etching time and the amount of nitrogen relative to iron. The amount of nitrogen relative to iron at a constant etching time was determined.

希土類−Fe16相含有窒化鉄系磁性粉末は、飽和磁化が50〜150Am/kg(50〜150emu/g)、好ましくは50〜100Am/kg(50〜100emu/g)である。磁性粉末の保磁力および飽和磁化は、磁性粉末を使用した磁気テープの磁性層の保磁力および残留磁束密度(Br)と厚さδとの積(Br・δ)が、磁気テープが適用されるシステムやドライブなどのハードに適応するように上述の磁性層の好ましい特性になるように選択すればよい。Br・δについては後述する。 The rare earth-Fe 16 N 2 phase-containing iron nitride magnetic powder has a saturation magnetization of 50 to 150 Am 2 / kg (50 to 150 emu / g), preferably 50 to 100 Am 2 / kg (50 to 100 emu / g). As for the coercive force and saturation magnetization of the magnetic powder, the product of the coercive force and residual magnetic flux density (Br) of the magnetic layer of the magnetic tape using the magnetic powder and the thickness δ (Br · δ) is applied to the magnetic tape. What is necessary is just to select so that it may become the preferable characteristic of the above-mentioned magnetic layer so that it may adapt to hardware, such as a system and a drive. Br · δ will be described later.

つぎに本発明の磁性粉末の製造方法について、説明する。   Next, the method for producing the magnetic powder of the present invention will be described.

出発原料としては、鉄系酸化物、酸水酸化物または水酸化物を使用する。たとえば、ヘマタイト、マグネタイト、ゲータイトなどが挙げられる。本発明ではマグネタイトが好ましい。粒子径は、とくに限定されないが、最終の窒化鉄系磁性粉末が20nm以下を作製するためには、製造工程でOを除去する工程があるのでその値よりやや大きい粒子径の原料を用いるのが望ましい。大きすぎると、還元処理が不均質となりやすく、粒子径、粒子体積や磁気特性の制御が難しくなる。また、保磁力の温度変化が小さい磁性粉末を作製するためには、粒子径の分布の少ない出発原料を使用する。形状は、略球状、略粒状、多面体状などの粒子であり、とくに限定されないが、軸比(長軸/短軸)2未満が好ましく、1.5未満が、より好ましい。略球状および略粒状とは軸比2未満の形状をいう。 As starting materials, iron-based oxides, acid hydroxides or hydroxides are used. For example, hematite, magnetite, goethite and the like can be mentioned. In the present invention, magnetite is preferred. The particle size is not particularly limited, but in order to produce a final iron nitride magnetic powder of 20 nm or less, there is a step of removing O 2 in the manufacturing process, so a raw material having a particle size slightly larger than that value is used. Is desirable. If it is too large, the reduction treatment tends to be inhomogeneous, and it becomes difficult to control the particle diameter, particle volume and magnetic properties. In order to produce a magnetic powder having a small coercive force temperature change, a starting material having a small particle size distribution is used. The shape is a particle such as a substantially spherical shape, a substantially granular shape, or a polyhedral shape, and is not particularly limited, but the axial ratio (major axis / minor axis) is preferably less than 2, and more preferably less than 1.5. Substantially spherical and substantially granular means a shape with an axial ratio of less than 2.

この出発原料であるマグネタイトに希土類元素、Si、Al、または必要に応じて、Ti、Zr、C、P、Bなどの元素を含む化合物を被着する。化合物が被着して形成された層を外層という。希土類元素を被着させる場合、通常は、アルカリまたは酸の水溶液中に出発原料を分散させ、これに希土類元素の塩を溶解させ、中和反応などにより原料粉末に希土類元素を含む水酸化物や水和物を被着させ沈殿析出させればよい。また、Si、Al、Pなどの元素を含む化合物を被着させる場合、原料粉末を浸漬した溶液に、これらの化合物を溶解させ、吸着により被着させることが出来る。あるいは沈澱析出を行うことにより被着しても良い。原料粉末に対して、前記元素を同時にあるいは交互に被着させてもよい。これらの被着処理を効率良く行うため、還元剤、pH緩衝剤、粒径制御剤などの添加剤を混入させてもよい。   A magnetite, which is a starting material, is coated with a rare earth element, Si, Al, or a compound containing elements such as Ti, Zr, C, P, and B as required. A layer formed by depositing a compound is called an outer layer. When depositing a rare earth element, a starting material is usually dispersed in an alkali or acid aqueous solution, a salt of the rare earth element is dissolved therein, and a hydroxide containing a rare earth element in the raw material powder by a neutralization reaction or the like. A hydrate may be deposited and precipitated. Further, when a compound containing an element such as Si, Al, or P is deposited, these compounds can be dissolved in a solution in which the raw material powder is immersed and deposited by adsorption. Or you may deposit by performing precipitation precipitation. The above elements may be applied simultaneously or alternately to the raw material powder. In order to perform these deposition processes efficiently, additives such as a reducing agent, a pH buffering agent, and a particle size controlling agent may be mixed.

本発明における、外層の厚みが均一で、その厚みの変動率が60%以下である窒化鉄系磁性粉末を得ようとするにはこの被着工程で
(1)原材料の水溶液
(2)被着させようとする凝結防止剤の塩を溶解した水溶液
をともによく分散させて中和反応を十分に生ぜしめ原料粉末に希土類元素を含む水酸化物や水和物を被着させることが重要である。
In the present invention, in order to obtain an iron nitride-based magnetic powder having a uniform thickness of the outer layer and a variation rate of the thickness of 60% or less, (1) an aqueous solution of raw materials (2) deposition It is important to disperse together the aqueous solution in which the salt of the anti-caking agent to be dissolved is well dispersed so that a neutralization reaction is sufficiently caused to deposit the hydroxide or hydrate containing rare earth elements on the raw material powder. .

従来技術で述べたように従来の文献ではこの被着工程については温度やガス雰囲気については記述があるものの単に(1)に(2)を添加するという開示しかなされていない。文献から推察するに(1)(2)とも水溶液の分散についてはは基本的には攪拌によって行い、攪拌による分散中の容器中の(1)の水溶液に(2)の水溶液を含有する元素が設計所定量になるように定量的に、かつ一定時間をかけて添加していると推測される。このときの(1)に(2)を被着させるまさにその場(被着が生じる反応の瞬間であり物理的空間)の(1)と(2)の分散性によって均一な外層が得られるかどうかが左右される。
本発明では、攪拌による分散では不十分でさらに分散性を向上させるために検討を重ねたところ、(1)と(2)の水溶液を従来の一般的手法である攪拌機による混合と分散の工程を経たのちに両者の水溶液を、所定の間隔を隔てて対向した別個のノズルから、所定の速度で(1)(2)の水溶液を衝突させることで分散および中和反応を十分に生じさせ被着を行うことを見出した。微粒子粉末の分散に適し、(1)(2)の水溶液に不純物が混入することがない衝突型分散機を採用することで均一な外層を有する窒化鉄系磁性粉末を得ることを可能としたものである。
As described in the prior art, in the conventional literature, there is only a disclosure of adding (2) to (1) although there is a description of the temperature and gas atmosphere in this deposition process. As inferred from the literature, both (1) and (2) are basically carried out by stirring for dispersion of the aqueous solution, and the element containing the aqueous solution of (2) is added to the aqueous solution of (1) in the container being dispersed by stirring. It is presumed that the addition is made quantitatively and over a certain period of time so as to be a predetermined amount for the design. Is the uniform outer layer obtained by the dispersibility of (1) and (2) in the same place (the moment of reaction in which the deposition occurs and the physical space) where (2) is deposited on (1) at this time? How it depends.
In the present invention, dispersion by stirring is insufficient, and investigations have been made to further improve dispersibility. As a result, the steps of mixing and dispersing the aqueous solutions (1) and (2) with a stirrer, which is a conventional general method, are performed. After that, both aqueous solutions are sufficiently dispersed and neutralized by colliding the aqueous solutions (1) and (2) at a predetermined speed from separate nozzles facing each other at a predetermined interval. Found to do. Suitable for dispersion of fine particle powders, and it is possible to obtain an iron nitride magnetic powder having a uniform outer layer by adopting a collision type disperser in which impurities are not mixed in the aqueous solution of (1) and (2) It is.

図1は、本発明における窒化鉄系磁性粉末の製造工程の中で原料粉末に希土類元素を含む水酸化物や水和物を被着させる工程だけを取り出した製造ラインを概念的に示した模式図である。   FIG. 1 is a schematic view conceptually showing a production line in which only a step of depositing a hydroxide or hydrate containing a rare earth element on a raw material powder in a production process of an iron nitride magnetic powder in the present invention is taken. FIG.

原材料粉末に希土類元素を含む水酸化物や水和物を被着させる工程は、攪拌機のついた第1混合容器1中の、弱アルカリ性に調整された原材料の水溶液6と攪拌機のついた第2混合容器2中の希土類元素を含む水酸化物や水和物の水溶液7とを加圧可能な第1ポンプ3、第2ポンプ4で別個に衝突型分散機5に送付する工程と、衝突型分散機5の中で両者を衝突させて中和反応と被着を生じさせる工程とからなる。被着処理後の粉末を含む溶液8は次の水洗工程へ送られる。   The step of depositing a hydroxide or hydrate containing a rare earth element on the raw material powder is performed in the first mixing vessel 1 equipped with a stirrer with the aqueous solution 6 of the raw material adjusted to weak alkalinity and the second equipped with the stirrer. A step of separately sending the aqueous solution 7 of the hydroxide or hydrate containing rare earth elements in the mixing vessel 2 to the collision type disperser 5 by the first pump 3 and the second pump 4 capable of pressurization, and the collision type It consists of a step of causing both to collide in the disperser 5 to cause a neutralization reaction and deposition. The solution 8 containing the powder after the deposition treatment is sent to the next water washing step.

図2は、本発明の窒化鉄系磁性粉末の製造方法に用いる衝突型分散機5の概略構成図の1例である。本例の衝突型分散機5は、溶液7を導入する第1供給ノズル51、溶液6を導入する第2供給ノズル52、2液を混合・処理する混合室54、混合・処理された2液を排出する排出ノズル53から構成される。   FIG. 2 is an example of a schematic configuration diagram of the impingement type disperser 5 used in the method for producing the iron nitride magnetic powder of the present invention. The collision type disperser 5 of this example includes a first supply nozzle 51 that introduces a solution 7, a second supply nozzle 52 that introduces a solution 6, a mixing chamber 54 that mixes and processes two liquids, and two liquids that are mixed and processed It is comprised from the discharge nozzle 53 which discharges.

第1供給ノズル51、52の混合室4側出口には、第1供給ノズル51のノズル径より径の小さな第1オリフイス61、第2供給ノズル52のノイズ径より径の小さな第2オリフィス62がそれぞれ配設されており小さな隙間から溶液を噴出するようになっている。   A first orifice 61 having a diameter smaller than the nozzle diameter of the first supply nozzle 51 and a second orifice 62 having a diameter smaller than the noise diameter of the second supply nozzle 52 are provided at the outlets of the first supply nozzles 51 and 52 on the mixing chamber 4 side. Each is arranged to eject the solution from a small gap.

排出ノズル53は、混合室54からの入り口には、排出ノズル53のノズル径より径の小さな第3オリフイス63が配設されていても良いし、第3オリフィスは無くても良い。この排出ノズル53から、処理した溶液の混合液(本願では被着工程が完了した粒子を含む溶液)を排出できるようになっている。   The discharge nozzle 53 may be provided with a third orifice 63 having a diameter smaller than the diameter of the discharge nozzle 53 at the entrance from the mixing chamber 54, or may not have a third orifice. From this discharge nozzle 53, a mixed solution of treated solutions (in this application, a solution containing particles that have been subjected to the deposition process) can be discharged.

衝突型分散機5のノズルやオリフィスの径、流速、流体にかける圧力など本体構造および使用条件は文献7に開示されている従来公知の解析方法や実験の結果を考慮して決定した。   The main body structure and usage conditions such as the diameter and flow velocity of the nozzle and orifice of the collision type disperser 5 and the pressure applied to the fluid were determined in consideration of the conventionally known analysis methods and experimental results disclosed in Document 7.

被着処理のあとの原材料スラリーを次工程のための容器(図示してない)に送付した後従来の方法でろ過してよく水洗して乾燥する。   The raw material slurry after the deposition treatment is sent to a container (not shown) for the next step, filtered by a conventional method, washed with water and dried.

つぎに、凝結防止剤が表面に被着して被覆されたマグネタイトの粉末を窒素ガス等の雰囲気中または窒素ガス等を流しながら熱処理を行う。使用ガスは特に限定されず、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガス、酸素、およびこれらの混合ガスを用いることが出来る。熱処理温度は120℃〜700℃が望ましい。150℃〜500℃が好ましく、200〜400℃がさらに好ましい。熱処理温度が700℃を超えると、粒子同士が焼結しやすく、粒子サイズの分布が大きくなる。また、120℃に満たない低い温度では、出発原料に含まれる水分により、次工程の還元時に還元が不均一となりやすい。また、10〜50℃/minの比較的遅い速度で昇温することが好ましい。   Next, heat treatment is performed on the magnetite powder coated with the anti-caking agent on the surface in an atmosphere of nitrogen gas or the like while flowing nitrogen gas or the like. The gas used is not particularly limited, and an inert gas such as nitrogen gas, argon gas or helium gas, oxygen, or a mixed gas thereof can be used. The heat treatment temperature is desirably 120 ° C to 700 ° C. 150-500 degreeC is preferable and 200-400 degreeC is more preferable. When the heat treatment temperature exceeds 700 ° C., the particles easily sinter and the particle size distribution becomes large. Further, at a low temperature of less than 120 ° C., reduction tends to be non-uniform during reduction in the next step due to moisture contained in the starting material. Moreover, it is preferable to heat up at a comparatively slow rate of 10-50 degreeC / min.

熱処理後、水素ガス中で加熱還元する。還元ガスは、とくに限定されず、水素ガス以外に、一酸化炭素ガスなどの還元性ガスを使用してもよい。還元温度としては、300℃〜600℃とするのが望ましい。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、600℃を超えると、粉末粒子の焼結が起こりやすくなる。また、保磁力の温度変化が小さい磁性粉末を作製するためには、還元温度になるまでは不活性ガス中で昇温して、試料温度が均一になってから還元性ガスに切り替えて還元処理を行うことが好ましい。また、10〜50℃/minの比較的遅い速度で昇温することが好ましい。   After heat treatment, heat reduction is performed in hydrogen gas. The reducing gas is not particularly limited, and a reducing gas such as carbon monoxide gas may be used in addition to hydrogen gas. The reduction temperature is desirably 300 ° C to 600 ° C. When the reduction temperature is lower than 300 ° C., the reduction reaction does not proceed sufficiently, and when it exceeds 600 ° C., the powder particles are easily sintered. In order to produce a magnetic powder with a small change in coercive force temperature, the temperature is raised in an inert gas until the reduction temperature is reached, and after the sample temperature becomes uniform, the reduction gas is switched to a reducing gas. It is preferable to carry out. Moreover, it is preferable to heat up at a comparatively slow rate of 10-50 degreeC / min.

加熱還元処理後、窒化処理を施す。窒化処理としては、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、とくに好ましい。窒化処理温度は、90℃〜250℃とするのがよい。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少ない。高すぎると、窒化が過剰に促進され、FeNやFeN相などの割合が増加し、保磁力がむしろ低下し、さらに飽和磁化の過度な低下を引き起こしやすい。窒化温度になるまでは不活性ガス中で降温して、試料温度が均一になってから窒化処理ガスに切り替えて窒化処理を行うことが好ましい。 After the heat reduction treatment, nitriding treatment is performed. 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 preferred because it is inexpensive. The nitriding temperature is preferably 90 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, the proportion of Fe 4 N, Fe 3 N phase, etc. will increase, the coercive force will rather decrease, and it will tend to cause an excessive decrease in saturation magnetization. It is preferable that the temperature is lowered in an inert gas until the nitriding temperature is reached, and the nitriding treatment is performed by switching to the nitriding gas after the sample temperature becomes uniform.

このような窒化処理後、酸化処理を行うことにより、本発明の鉄と窒素を構成要素とし、均一な焼結防止剤を主体とした外層(表面化合物層)を有する窒化鉄系磁性粉末が得られる。酸化処理としては、酸素を含む混合ガスを用いて行うのが望ましい。これには窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを用いることができる。   After such nitriding treatment, an oxidation treatment is performed to obtain an iron nitride magnetic powder having an outer layer (surface compound layer) mainly composed of a uniform sintering inhibitor and comprising iron and nitrogen as constituent elements of the present invention. It is done. The oxidation treatment is desirably performed using a mixed gas containing oxygen. For this, nitrogen gas, argon gas, helium gas, or the like can be used.

酸化温度は、200℃以下とするのがよい。酸化温度が高すぎると、酸化が過剰に進み、窒化鉄相が著しく減少し、保磁力や飽和磁化の劣化を招く。また、保磁力の温度変化が小さい磁性粉末を作製するためには、はじめに低濃度の酸素を含有する不活性ガス(例:200ppmの低濃度酸素−窒素混合ガス)を導入することで磁性粉末の温度上昇を抑制し、磁性粉末表面に均一温度で表面酸化膜を形成した後、高濃度の酸素を含有する不活性ガス(例えば酸素濃度1000ppmの不活性ガス)を導入して、均一厚さの酸化膜を形成することが好ましい。なお、磁性粉末の温度上昇がない範囲で徐々に酸素濃度を増加させる方法を採用してもよい。   The oxidation temperature is preferably 200 ° C. or lower. If the oxidation temperature is too high, the oxidation proceeds excessively, the iron nitride phase is significantly reduced, and the coercive force and saturation magnetization are deteriorated. In order to produce a magnetic powder having a small coercive force temperature change, first, an inert gas containing a low concentration of oxygen (for example, a 200 ppm low concentration oxygen-nitrogen mixed gas) is introduced to form a magnetic powder. After suppressing the temperature rise and forming a surface oxide film at a uniform temperature on the surface of the magnetic powder, an inert gas containing a high concentration of oxygen (for example, an inert gas having an oxygen concentration of 1000 ppm) is introduced to achieve a uniform thickness. It is preferable to form an oxide film. In addition, you may employ | adopt the method of increasing oxygen concentration gradually in the range without the temperature rise of magnetic powder.

本発明にかかる窒化鉄系磁性粉末を用いて最上層に薄層磁性層(たとえば厚さ150nm以下)を有する重層構成の磁気テープとしたときにより良好な記録再生特性を得るに至ったものであるが、本発明の窒化鉄系磁性粉末は、飽和磁化、保磁力、粒子形状のすべてが薄層最上層磁性層を得るのに本質的に適したものである。   By using the iron nitride magnetic powder according to the present invention to form a multilayer magnetic tape having a thin magnetic layer (for example, a thickness of 150 nm or less) as the uppermost layer, better recording / reproducing characteristics have been obtained. However, the iron nitride magnetic powder of the present invention is essentially suitable for obtaining a thin top magnetic layer in terms of saturation magnetization, coercive force, and particle shape.

本発明にかかる窒化鉄系磁性粉末を用いた磁気テープは、上記した窒化鉄系磁性粉末を結合剤と共に、従来公知の分散技術を採用して溶剤中に均一分散して得られた磁性塗料を、これまた従来公知の塗布設備および方法で非磁性支持体上に塗布し乾燥して、磁性層を形成することにより作製できる。以下簡単に磁気テープ製造について説明する。   The magnetic tape using the iron nitride magnetic powder according to the present invention comprises a magnetic paint obtained by uniformly dispersing the above iron nitride magnetic powder together with a binder in a solvent using a conventionally known dispersion technique. In addition, it can be produced by applying a magnetic layer on a nonmagnetic support by a conventionally known coating equipment and method and drying it. The magnetic tape production will be briefly described below.

<磁気テープの構成>
本発明の磁気テープは、非磁性支持体、非磁性支持体の上に少なくとも1層の磁性層を有する構成で、高密度記録に寄与する磁性層は最上層磁性層である上層磁性層と非磁性支持体の間に下層を設けたいわゆる重層構成の磁気テープとするのが好ましい。また、磁性層形成面(記録面)とは反対の面にバック層を設けるのが好ましい。さらに、最上層磁性層の下に下層を介してサーボ信号を記録する下層磁性層を設けてもよい。
<Configuration of magnetic tape>
The magnetic tape of the present invention has a structure having a nonmagnetic support and at least one magnetic layer on the nonmagnetic support, and the magnetic layer contributing to high-density recording is the same as the upper magnetic layer, which is the uppermost magnetic layer. A magnetic tape having a so-called multilayer structure in which a lower layer is provided between magnetic supports is preferable. Further, it is preferable to provide a back layer on the surface opposite to the magnetic layer forming surface (recording surface). Furthermore, a lower magnetic layer for recording servo signals via a lower layer may be provided under the uppermost magnetic layer.

磁気テープの厚さ(磁気テープの総厚)は、8μm未満が好ましく、7μm未満がより好ましい。磁気テープの厚さが8μm以上では、リールに巻回できる磁気テープの全長が短くなって、磁気テープカートリッジ1巻当たりの容量が低下するためである。また、薄い非磁性支持体は得にくいのと、得られても高コストなので、磁気テープの厚さは通常5.5μm以上である。   The thickness of the magnetic tape (total thickness of the magnetic tape) is preferably less than 8 μm, and more preferably less than 7 μm. This is because when the thickness of the magnetic tape is 8 μm or more, the total length of the magnetic tape that can be wound on the reel is shortened, and the capacity per magnetic tape cartridge is reduced. Moreover, since it is difficult to obtain a thin non-magnetic support and it is expensive even if it is obtained, the thickness of the magnetic tape is usually 5.5 μm or more.

<磁性塗料の調製>
磁気テープの磁性層には、粒子サイズが20nm以下の超微粒子磁性粉末を塗膜中に高充填化し、かつ高分散させるためには、下記のような工程で、塗料製造を行うのが好ましい。混練工程の前工程として、磁性粉末の顆粒を解砕機で解砕し、その後、混合機でリン酸系の有機酸等やバインダ樹脂と混合し、磁性粉の表面処理、バインダ樹脂との混合を行う工程を設けるのが好ましい。混練工程には、従来公知の混練機が使用できる。
<Preparation of magnetic paint>
In the magnetic layer of the magnetic tape, in order to highly fill and disperse the ultrafine magnetic powder having a particle size of 20 nm or less in the coating film, it is preferable to carry out coating production in the following steps. As a pre-process of the kneading process, the magnetic powder granules are pulverized by a pulverizer, and then mixed with a phosphoric acid organic acid or a binder resin by a mixer, followed by surface treatment of the magnetic powder and mixing with the binder resin. It is preferable to provide the process to perform. A conventionally known kneader can be used for the kneading step.

混練工程の後工程として、連続式2軸混練機か他の希釈装置を用いて、少なくとも1回以上の、バインダ樹脂溶液および/または溶媒を加えて混練希釈する工程、サンドミル等の微小メデイア回転型分散装置による分散工程等により塗料分散を行うのが好ましい。   As a subsequent step of the kneading step, using a continuous twin-screw kneader or other diluting device, the step of kneading and diluting by adding a binder resin solution and / or a solvent at least once, a fine media rotating type such as a sand mill It is preferable to disperse the paint by a dispersion process using a dispersion device.

磁性層中の構成材料である非磁性粉末は、磁性粉末とは別に分散してスラリー状にしておき、これを磁性粉末の分散塗料と混合して磁性層用塗料を調製するようにしてもよい。   The nonmagnetic powder, which is a constituent material in the magnetic layer, may be dispersed separately from the magnetic powder to form a slurry, and this may be mixed with the magnetic powder dispersion paint to prepare the magnetic layer paint. .

磁気テープの長手方向のヤング率EMDは、5GPa以上が好ましく、7GPa以上がより好ましい。この範囲が好ましいのは、磁気テープの長手方向のヤング率は、5GPa未満になると、磁気テープが伸びたり、傷ついたりして、電磁変換特性が劣化する場合があるためである。 The Young's modulus E MD in the longitudinal direction of the magnetic tape is preferably 5 GPa or more, and more preferably 7 GPa or more. This range is preferable because when the Young's modulus in the longitudinal direction of the magnetic tape is less than 5 GPa, the magnetic tape may be stretched or damaged to deteriorate the electromagnetic conversion characteristics.

<非磁性支持体>
非磁性支持体には、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ナフタレンテレフタレートフィルム、芳香族ポリアミドフィルム、芳香族ポリイミドフィルム等が使用される。
<Non-magnetic support>
For the nonmagnetic support, a polyethylene terephthalate film, a naphthalene terephthalate film, an aromatic polyamide film, an aromatic polyimide film, or the like is used.

非磁性支持体の厚さは、用途により異なるが、通常2〜8μm、好ましくは2〜7μm、より好ましくは2〜5μm、さらに好ましくは2〜4.5μmである。この範囲の厚さの非磁性支持体が使用されるのは、2μm未満では製膜が難しく、またテープ強度が小さくなり、7μmを超えるとテープ全厚が厚くなり、テープ1巻当りの記録容量が小さくなるためである。   Although the thickness of a nonmagnetic support body changes with uses, it is 2-8 micrometers normally, Preferably it is 2-7 micrometers, More preferably, it is 2-5 micrometers, More preferably, it is 2-4.5 micrometers. Nonmagnetic supports with a thickness in this range are used because film formation is difficult if the thickness is less than 2 μm, and the tape strength decreases. If the thickness exceeds 7 μm, the total thickness of the tape increases, and the recording capacity per tape roll This is because becomes smaller.

<磁性層>
磁性層は、少なくとも1層の、記録層として設けられる最上層磁性層からなり、この最上層磁性層の厚さは、5〜150nm以下が好ましい。120nm以下がより好ましく、90nm以下がさらに好ましい。また、10nm以上がより好ましく、15nm以上がさらに好ましい。この範囲が好ましいのは、5nm未満では均一厚さの磁性層形成が難しく、150nmを超えると厚さ減磁により再生出力の低下が起こりやすいためである。
<Magnetic layer>
The magnetic layer is composed of at least one uppermost magnetic layer provided as a recording layer, and the thickness of the uppermost magnetic layer is preferably 5 to 150 nm or less. 120 nm or less is more preferable, and 90 nm or less is more preferable. Moreover, 10 nm or more is more preferable and 15 nm or more is further more preferable. This range is preferable because when the thickness is less than 5 nm, it is difficult to form a magnetic layer having a uniform thickness.

磁気テープの最上層磁性層の残留磁束密度(Br)と厚さδとの積(Br・δ)が0.001μTm以上、0.06μTm以下が好ましい。Br・δは0.004μTm以上、0.04μTm以下がより好ましい。Br・δが0.001μTm未満だと、MRヘッドを使用した場合も再生出力(C)が小さくなり再生出力ノイズ比(C/N)が小さくなり、Br・δが0.06μTmを越えると、MRヘッドが飽和してノイズ(N)が高くなり再生出力ノイズ比(C/N)が小さくなるためである。   The product (Br · δ) of the residual magnetic flux density (Br) and the thickness δ of the uppermost magnetic layer of the magnetic tape is preferably 0.001 μTm or more and 0.06 μTm or less. Br · δ is more preferably 0.004 μTm or more and 0.04 μTm or less. When Br · δ is less than 0.001 μTm, even when the MR head is used, the reproduction output (C) becomes small and the reproduction output noise ratio (C / N) becomes small. When Br · δ exceeds 0.06 μTm, This is because the MR head is saturated, the noise (N) increases, and the reproduction output noise ratio (C / N) decreases.

<下層>
本発明の磁気テープにおいては、最上層磁性層の平滑性の向上、耐久性の向上のため、下層を形成するのが望ましい。特に、磁性層厚さが90nm以下の磁気テープにおいては下層形成効果が大きい。また、最上層磁性層の磁気記録信号を乱さないため、通常、下層は非磁性である。
<Lower layer>
In the magnetic tape of the present invention, it is desirable to form a lower layer in order to improve the smoothness and durability of the uppermost magnetic layer. In particular, in the magnetic tape having a magnetic layer thickness of 90 nm or less, the lower layer forming effect is large. Also, the lower layer is usually nonmagnetic in order not to disturb the magnetic recording signal of the uppermost magnetic layer.

下層の厚さは、0.10〜1.5μmが好ましく、0.10〜1.0μmがより好まし好ましい。0.10μm未満では、磁気テープの耐久性向上効果が小さく、1.5μmを超えると、磁気テープの耐久性の向上効果が飽和し、またテープ全厚が厚くなり、1巻当りのテープ長さが短くなり、記憶容量が小さくなる。   The thickness of the lower layer is preferably 0.10 to 1.5 μm, more preferably 0.10 to 1.0 μm. If it is less than 0.10 μm, the effect of improving the durability of the magnetic tape is small, and if it exceeds 1.5 μm, the effect of improving the durability of the magnetic tape is saturated, and the total thickness of the tape is increased, resulting in a tape length per roll. Becomes shorter and the storage capacity becomes smaller.

下層には、塗料粘度やテープ剛性の制御を目的で、酸化チタン、酸化鉄、酸化アルミニウムなどの非磁性粉末を含ませることができる。非磁性の酸化鉄には、針状のほか、粒状または無定形のものがある。針状のものは、平均長軸長50〜200nmが好ましく、粒状または無定形のものは、平均粒径5〜200nmであるのが好ましい。5〜100nmであるのがより好ましい。粒径が上記よりも小さいと均一分散が難しく、また上記よりも大きいと下層と磁性層の界面の凹凸が増加しやすい。   The lower layer can contain nonmagnetic powders such as titanium oxide, iron oxide, and aluminum oxide for the purpose of controlling the viscosity of the paint and the tape rigidity. Nonmagnetic iron oxide is acicular, granular or amorphous. The needle-like one preferably has an average major axis length of 50 to 200 nm, and the granular or amorphous one preferably has an average particle size of 5 to 200 nm. More preferably, it is 5-100 nm. If the particle size is smaller than the above, uniform dispersion is difficult, and if it is larger than the above, irregularities at the interface between the lower layer and the magnetic layer tend to increase.

下層には、導電性改良の目的で、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラックを含ませることができる。   The lower layer can contain carbon black such as acetylene black, furnace black, and thermal black for the purpose of improving conductivity.

これらのカーボンブラックは、平均粒径が通常5〜200nmであるのが好ましく、より好ましくは10〜100nmである。カーボンブラックは、ストラクチャー構造を持っており、平均粒径が小さすぎるとカーボンブラックの分散が難しくなり、大きすぎると表面平滑性が悪くなる。なお、表面平滑性を損なわない範囲で、平均粒径が前記範囲を超える大粒径のカーボンブラックを含ませることを排除するものではない。この場合、下層へのカーボンブラックの添加量は、両者のカーボンブラックを合わせて、無機粉末100重量部に対して、通常5〜70重量部、とくに15〜50重量部とするのが好ましい。   These carbon blacks preferably have an average particle size of usually 5 to 200 nm, more preferably 10 to 100 nm. Carbon black has a structure structure, and if the average particle size is too small, it becomes difficult to disperse the carbon black, and if it is too large, the surface smoothness becomes poor. In addition, it is not excluded to include carbon black having a large particle size with an average particle size exceeding the above range as long as the surface smoothness is not impaired. In this case, the amount of carbon black added to the lower layer is preferably 5 to 70 parts by weight, particularly 15 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the inorganic powder, by combining both carbon blacks.

<結合剤>
下層、磁性層に使用する結合剤には、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。
<Binder>
The binder used for the lower layer and magnetic layer is 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-acetic acid. There is a combination of a polyurethane resin and at least one selected from vinyl chloride resins such as vinyl-maleic anhydride copolymer resin and vinyl chloride-hydroxyl group-containing alkyl acrylate copolymer resin, nitrocellulose, epoxy resin and the like.

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。ポリウレタン樹脂には、ポリエステルポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリエーテルポリエステルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン、ポリエステルポリカーボネートポリウレタンなどがある。   In particular, it is preferable to use a vinyl chloride resin and a polyurethane resin in combination. Examples of the polyurethane resin include polyester polyurethane, polyether polyurethane, polyether polyester polyurethane, polycarbonate polyurethane, and polyester polycarbonate polyurethane.

これらの結合剤は、磁性粉末などの分散性を向上し、充填性を上げるために、官能基を有するものが好ましい。官能基には、COOM、SOM、OSOM、P=O(OM)、O−P=O(OM)(Mは水素原子、アルカリ金属塩またはアミン塩)、OH、NR、NR(R,R,R,R,Rは水素または炭化水素基、通常その炭素数が1〜10である)、エポキシ基などがある。2種以上の樹脂を併用する場合、官能基の極性を一致させるのが好ましく、中でも、−SOM基同士の組み合わせが好ましい。 These binders preferably have a functional group in order to improve the dispersibility of magnetic powder or the like and to increase the filling property. Functional groups include COOM, SO 3 M, OSO 3 M, P═O (OM) 3 , O—P═O (OM) 2 (M is a hydrogen atom, an alkali metal salt or an amine salt), OH, NR 1 R 2 , NR 3 R 4 R 5 (R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 are hydrogen or a hydrocarbon group, usually having 1 to 10 carbon atoms), an epoxy group, and the like. When two or more resins are used in combination, the polarities of the functional groups are preferably matched, and among them, a combination of —SO 3 M groups is preferable.

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の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く用いられる。   In addition to these binders, it is desirable to use a thermosetting crosslinking agent that is bonded to a functional group contained in the binder and crosslinked. 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 preferably used.

<潤滑剤>
磁気テープでは、磁性層、下層には、従来公知の潤滑剤を添加でき、その添加量も公知の量でよい。例えば、下層にミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸等の炭素数10以上の高級脂肪酸と、ステアリン酸ブチルなどの高級脂肪酸のエステルを含有させると、ヘッドとの摩擦係数が小さくなるので、好ましい。また、磁性層には、パルミチン酸、ステアリン酸等のアミドである脂肪酸アミドと、高級脂肪酸のエステルを含有させると、テープ走行時の摩擦係数が小さくなるので好ましい。
<Lubricant>
In the magnetic tape, a conventionally known lubricant can be added to the magnetic layer and the lower layer, and the addition amount may be a known amount. For example, it is preferable to contain a higher fatty acid having 10 or more carbon atoms such as myristic acid, stearic acid, and palmitic acid in the lower layer and an ester of higher fatty acid such as butyl stearate because the friction coefficient with the head becomes small. In addition, it is preferable that the magnetic layer contains a fatty acid amide that is an amide such as palmitic acid or stearic acid and an ester of a higher fatty acid because the friction coefficient during running of the tape is reduced.

<分散剤>
下層や磁性層に含まれる非磁性粉末やカーボンブラック、磁性粉末は、結合剤(バインダ樹脂)による分散性を良くするため、適宜の分散剤で表面処理することができる。また、上記各粉体を含む下層、磁性層を形成するための塗料中に適宜の分散剤を添加してもよい。分散剤としては、リン酸系分散剤、カルボン酸系分散剤、アミン系分散剤、キレート剤、各種シランカップリング剤などが好適なものとして用いられる。これらの分散剤は、混練前処理工程、混練工程や初期分散工程の後に配合するのが好ましい。リン酸系分散剤としては、リン酸モノメチル、リン酸ジメチル、リン酸モノエチル、リン酸ジエチルなどのアルキルリン酸エステル類、フエニルホスホン酸、モノオクチルフエニルホスホン酸などの芳香族リン酸類などが挙げられる。また、カルボン酸系分散剤としては、炭素数12〜18個の脂肪酸、具体的には、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、ステアリン酸などが用いられる。また、上記脂肪酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属からなる金属石けん、上記脂肪酸のアミド、上記脂肪酸のエステルまたはこれにフッ素を含ませた化合物、ポリアルキレンオキサイドアルキルリン酸エステル、レシチン、トリアルキルポリオレフィンオキシ第四級アンモニウム塩(アルキルは炭素数1〜5個、オレフィンはエチレン、プロピレンなど)、硫酸塩、スルホン酸塩、りん酸塩、銅フタロシアニン、安息香酸、フタル酸、テトラカルボキシルナフタレン、ジカルボキシルナフタレン、炭素数12〜22の脂肪酸などが挙げられる。アミン系分散剤としては炭素数8〜22の脂肪族アミン、芳香族アミン、アルカノールアミン、アルコキシアルキルアミン等がある。さらに、キレ―ト剤としては、1,10−フエナントロリン、EDTA、ジメチルグリオキシム、アセチルアセトン、グリシン、ジチアゾン、ニトリロ三酢酸などが挙げられる。これらは、単独でも組み合わせて使用してもよい。
<Dispersant>
The nonmagnetic powder, carbon black, and magnetic powder contained in the lower layer and the magnetic layer can be surface-treated with an appropriate dispersant in order to improve the dispersibility of the binder (binder resin). Moreover, you may add an appropriate dispersing agent in the coating material for forming the lower layer and magnetic layer containing said each powder. As the dispersant, a phosphoric acid-based dispersant, a carboxylic acid-based dispersant, an amine-based dispersant, a chelating agent, various silane coupling agents, and the like are preferably used. These dispersants are preferably blended after the kneading pretreatment step, the kneading step and the initial dispersion step. Examples of the phosphoric acid dispersant include alkyl phosphates such as monomethyl phosphate, dimethyl phosphate, monoethyl phosphate, and diethyl phosphate, and aromatic phosphates such as phenylphosphonic acid and monooctylphenylphosphonic acid. . Moreover, as a carboxylic acid type | system | group dispersing agent, a C12-C18 fatty acid, specifically, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, oleic acid, elaidic acid Linoleic acid, linolenic acid, stearic acid and the like are used. Also, a metal soap composed of an alkali metal or an alkaline earth metal of the fatty acid, an amide of the fatty acid, an ester of the fatty acid or a compound containing fluorine in the fatty acid, a polyalkylene oxide alkyl phosphate ester, lecithin, a trialkyl polyolefinoxy Quaternary ammonium salt (alkyl is 1 to 5 carbon atoms, olefin is ethylene, propylene, etc.), sulfate, sulfonate, phosphate, copper phthalocyanine, benzoic acid, phthalic acid, tetracarboxyl naphthalene, dicarboxyl naphthalene And fatty acids having 12 to 22 carbon atoms. Examples of the amine dispersant include aliphatic amines having 8 to 22 carbon atoms, aromatic amines, alkanolamines, and alkoxyalkylamines. Further, examples of chelating agents include 1,10-phenanthroline, EDTA, dimethylglyoxime, acetylacetone, glycine, dithiazone, nitrilotriacetic acid and the like. These may be used alone or in combination.

分散剤は、いずれの層においても結合剤100重量部に対して通常、0.5〜20重量部の範囲で添加するのが望ましい。   In any layer, the dispersant is preferably added in an amount of 0.5 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder.

<バック層>
バック層は、必須の構成要素ではないが、本発明の磁気テープを構成する非磁性支持体の他方の面(磁性層が形成されている面とは反対側の面)には、走行性の向上等を目的として、バック層を形成するのが望ましい。
<Back layer>
The back layer is not an essential component, but the other surface (the surface opposite to the surface on which the magnetic layer is formed) of the nonmagnetic support constituting the magnetic tape of the present invention has a running property. It is desirable to form a back layer for the purpose of improvement.

バックコート層としては、カーボンブラックとバインダ樹脂からなるバックコート層が一般的である。このようなバックコート層の厚さとしては、0.2〜0.8μmが好ましい。また、表面粗さRaとしては、3〜10nmが好ましく、4〜8nmがより好ましい。   As the back coat layer, a back coat layer made of carbon black and a binder resin is generally used. The thickness of such a back coat layer is preferably 0.2 to 0.8 μm. Moreover, as surface roughness Ra, 3-10 nm is preferable and 4-8 nm is more preferable.

バックコート層に含ませるカーボンブラックには、従来公知のアセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック等の小粒径カーボンブラックと、少量の大粒径カーボンブラックを使用する。小粒径カーボンブラックの数平均粒子径は5〜100nmで、大粒径カーボンブラックの数平均粒径200〜400nmである。   As the carbon black to be included in the back coat layer, a conventionally known small particle size carbon black such as acetylene black, furnace black and thermal black and a small amount of large particle size carbon black are used. The number average particle size of the small particle size carbon black is 5 to 100 nm, and the number average particle size of the large particle size carbon black is 200 to 400 nm.

バックコート層のバインダ樹脂としては、セルロース系樹脂とポリウレタン系樹脂を使用するのが好ましい。また、バインダ樹脂を硬化するために、ポリイソシアネート化合物等の架橋剤を用いるのが好ましい。   As the binder resin for the backcoat layer, it is preferable to use a cellulose resin and a polyurethane resin. Moreover, in order to harden binder resin, it is preferable to use crosslinking agents, such as a polyisocyanate compound.

また、バックコート層には、必要により、強度向上を目的として、数平均粒子径が50〜200nmの酸化アルミニウム、セリウム等の希土類元素、ジルコニウム、珪素、チタン、マンガン、鉄等の元素の酸化物または複合酸化物板状粒子を添加することができる。   In addition, for the purpose of improving the strength, the backcoat layer may have a number average particle diameter of 50 to 200 nm, rare earth elements such as aluminum oxide and cerium, and oxides of elements such as zirconium, silicon, titanium, manganese, and iron. Alternatively, composite oxide plate-like particles can be added.

<下層およびバックコート塗料の調整>
下層塗料、バックコート塗料の調製にあたり、従来から公知の塗料製造装置および方法が採用でき、とくにニーダなどによる混練工程や一次分散工程を併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と、充填剤、カーボンブラック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。
<Adjustment of lower layer and back coat paint>
In preparing the lower layer coating material and the back coat coating material, conventionally known coating production apparatuses and methods can be employed, and it is particularly preferable to use a kneading step using a kneader or the like and a primary dispersion step in combination. In the primary dispersion step, it is desirable to use a sand mill because the surface properties can be controlled as well as improving the dispersibility of the filler, carbon black and the like.

また、非磁性支持体上に、下層塗料、バックコート塗料を塗布する際には、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。   Moreover, when applying a lower layer coating material or a back coating material on a nonmagnetic support, conventionally known coating methods such as gravure coating, roll coating, blade coating, and extrusion coating are used.

なお、下層塗料および磁性塗料の塗布方法は、非磁性支持体上に下層塗料を塗布し乾燥したのちに磁性塗料を塗布する、逐次重層塗布方法か、下層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)かのいずれを採用してもよい。塗布時の薄層磁性層のレベリングを考えると、下層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好ましい。   The coating method of the lower layer coating and the magnetic coating is performed by applying the lower layer coating on the non-magnetic support and drying, and then applying the magnetic coating, the sequential multilayer coating method, or simultaneously applying the lower layer coating and the magnetic coating. Any of the simultaneous multilayer coating methods (wet-on-wet) may be employed. Considering the leveling of the thin magnetic layer at the time of application, it is preferable to adopt a simultaneous multi-layer application method in which the magnetic paint is applied while the lower layer paint is wet.

<有機溶剤>
塗布型磁気テープ用の磁性塗料、下層塗料、薄膜型および塗布型磁気テープ用のバックコート層塗料に使用する有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル系溶剤等が挙げられる。これらの有機溶剤は、単独でまたは混合して使用でき、さらにトルエンなどと混合して使用することもできる。
<Organic solvent>
Examples of the organic solvent used in the magnetic coating for coating magnetic tape, the lower layer coating, the back coating layer coating for the thin film type and coating type magnetic tape include, for example, ketone solvents such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, Examples include ether solvents such as dioxane, and acetate solvents such as ethyl acetate and butyl acetate. These organic solvents can be used alone or as a mixture, and can also be used as a mixture with toluene.

つぎに、本発明の実施例を記載して、さらに具体的に説明するがそのまえに、前記してない各実施例で得られた特性値を測定した方法について予め説明しておく。   Next, an embodiment of the present invention will be described and described in more detail. Before that, a method of measuring characteristic values obtained in each of the embodiments not described above will be described in advance.

[磁性粉末および磁気テープの磁気特性]
保磁力Hc,飽和磁化σs,角型比Br/Bmは試料振動形磁束計(東英工業者社製VSM)で、外部磁場790KA/m(16kOe)で測定を行った。
[Magnetic properties of magnetic powder and magnetic tape]
The coercive force Hc, the saturation magnetization σs, and the squareness ratio Br / Bm were measured with a sample vibration type magnetometer (VSM manufactured by Toei Industry Co., Ltd.) with an external magnetic field of 790 KA / m (16 kOe).

[磁気テープの表面粗さ]
ZYGO社製NewView5000を用い、走査型白色光干渉法にて50倍の対物レンズを用いて、ズーム設定で100倍(測定視野72μm×54μm)にして測定し、中心線平均粗さRaを求めた。
[Surface roughness of magnetic tape]
Using a New View 5000 manufactured by ZYGO, using a scanning white light interferometry method with a 50 × objective lens, the zoom setting was set to 100 × (measurement field of view 72 μm × 54 μm), and the center line average roughness Ra was determined. .

[磁気テープの電磁変換特性]
テープの電磁変換特性測定には、ドラムテスターを用いた。データ信号の出力及びノイズは、ドラムテスターには電磁誘導型ヘッド(トラック幅25μm、ギャップ0.2ミμm)とMRヘッド(トラック幅5.5μm、シールド間隔0.17μm)を装着し、誘導型ヘッドで記録、MRヘッドで再生を行った。ファンクションジェネレータにより矩形波を記録電流電流発生器に入力制御して書き込み、MRヘッドの出力をプリアンプで増幅後、シバソク製スペクトラムアナライザーに読み込んだ。0.4μmのキャリア値を媒体出力Cとした。また0.4μmの矩形波を書き込んだときに、記録波長0.4μm以上に相当するスペクトルの成分から、出力及びシステムノイズを差し引いた値の積分値をノイズ値Nとして用いた。更に両者の比をとってC/Nとし、C、C/Nともに比較例1のテープの値を基準として、それとの相対値を求めた。
[Electromagnetic conversion characteristics of magnetic tape]
A drum tester was used for measuring the electromagnetic conversion characteristics of the tape. For the output of data signals and noise, the drum tester is equipped with an electromagnetic induction head (track width 25 μm, gap 0.2 μm) and MR head (track width 5.5 μm, shield interval 0.17 μm). Recording was performed with a head, and reproduction was performed with an MR head. A rectangular wave was input to a recording current / current generator by a function generator and written, and the output of the MR head was amplified by a preamplifier and then read into a spectrum analyzer manufactured by ShibaSoku. The carrier value of 0.4 μm was set as the medium output C. Further, when a rectangular wave of 0.4 μm was written, an integral value obtained by subtracting the output and system noise from the spectral component corresponding to the recording wavelength of 0.4 μm or more was used as the noise value N. Furthermore, the ratio between the two was taken as C / N, and both C and C / N were determined relative to the value of the tape of Comparative Example 1 as a reference.

[窒化鉄系磁性粉末の外層の厚み変動率]
外層は粒子の表面に存在する粒子内部の組成や結晶構造と異なる化合物であり、外層の厚みは、これらの境界が少なくとも判別できる倍率(100万倍以上)で撮影された透過型電子顕微鏡写真の粒子から求められる。測定粒子は平均粒子サイズに相当する粒子を選択するのが好ましく、外層と粒子内部の境界は、電子顕微鏡のコントラストや格子像、電界放出型透過電子顕微鏡(FE−TEM)による微小部分析などにより判別するのが望ましい。平均外層厚みは、最大の外層厚みと最小の外層厚みを含み、任意の測定点およそ10点を平均した外層厚みとし、外層厚みの最大値と最小値の差を平均の外層厚みで除したものを厚み変動率として、数1の式を用いて求めた。変動率は平均粒子サイズに相当する粒子3点以上の平均値として求めるのが望ましい。
[Thickness fluctuation rate of outer layer of iron nitride magnetic powder]
The outer layer is a compound different from the composition and crystal structure inside the particles present on the surface of the particles, and the thickness of the outer layer is a transmission electron micrograph taken at a magnification (1 million times or more) at which these boundaries can be discriminated at least. Calculated from particles. It is preferable to select a particle corresponding to the average particle size as the measurement particle, and the boundary between the outer layer and the inside of the particle is determined by a contrast or lattice image of an electron microscope, a microscopic analysis using a field emission transmission electron microscope (FE-TEM), or the like. It is desirable to discriminate. The average outer layer thickness includes the maximum outer layer thickness and the minimum outer layer thickness. The outer layer thickness is obtained by averaging approximately 10 measurement points, and the difference between the maximum and minimum outer layer thicknesses is divided by the average outer layer thickness. Was determined using the formula 1 as the thickness variation rate. The variation rate is desirably obtained as an average value of three or more particles corresponding to the average particle size.

以下具体的な実施例を説明する。ただし、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、部とあるのは重量部を示すものとする。   Specific examples will be described below. However, the present invention is not limited only to the following examples. In the following examples and comparative examples, “parts” means “parts by weight”.

本発明では窒化鉄系磁性粉末の出発原材料として鉄酸化物であるマグネタイトを用いた。表1の原材料の欄に示すAからEの5種のマグネタイトを原材料とした。形状は5種とも軸比が1.5以下の略粒状のマグネタイトである。   In the present invention, magnetite, which is an iron oxide, was used as a starting raw material for the iron nitride magnetic powder. Five kinds of magnetites A to E shown in the column of raw materials in Table 1 were used as raw materials. All five types are substantially granular magnetites having an axial ratio of 1.5 or less.

(A)窒化鉄系磁性粉末の作製
表1に示す原材料Aの10部を300部の水中に、超音波分散機を用いて30分間分散させた水溶液と水酸化ナトリウム5部を100部の水に溶解したナトリウム水溶液を混合した水溶液(イ)を作製した。
(A) Preparation of iron nitride magnetic powder 10 parts of raw material A shown in Table 1 was dispersed in 300 parts of water for 30 minutes using an ultrasonic disperser and 5 parts of sodium hydroxide was added to 100 parts of water. An aqueous solution (I) in which an aqueous sodium solution dissolved in the mixture was mixed was prepared.

別個に、硝酸イットリウム[Y(NO・6HO]1部と硝酸アルミニウム[Al(NO・9HO]14.6部を100部の水中に加えて溶解し、超音波分散機を用いて30分間分散させた水溶液(ロ)を作製した。
水溶液(イ)の12リットルを図1の示した混合容器1に入れて攪拌機で攪拌する。水溶液(ロ)3リットルを混合容器2に入れて攪拌機で攪拌する。
Separately, 1 part of yttrium nitrate [Y (NO 3 ) 3 · 6H 2 O] and 14.6 parts of aluminum nitrate [Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O] are added to 100 parts of water to dissolve, An aqueous solution (b) dispersed for 30 minutes using a sonic disperser was prepared.
12 liters of the aqueous solution (a) is put into the mixing container 1 shown in FIG. 1 and stirred with a stirrer. 3 liters of the aqueous solution (b) is placed in the mixing vessel 2 and stirred with a stirrer.

次に、混合容器1中でよく攪拌混合された水溶液(イ)はフランジャーポンプ3によって、混合容器2の水溶液(ロ)はロータリーポンプ4によって衝突分散機5に加圧送液する。このとき攪拌機は稼動した状態で行う。   Next, the aqueous solution (b) well stirred and mixed in the mixing vessel 1 is sent to the collision disperser 5 by the flanger pump 3 and the aqueous solution (b) in the mixing vessel 2 is sent to the collision disperser 5 by pressure. At this time, the stirrer is operated.

このときの衝突分散機5、および送液条件は以下のとおりである。図2における第1オリフィス61の径R1は0.3mm、第2オリフィス62の径R2は0.6mmであった。また、また、溶液6の噴出流速は約230m/秒、噴出圧力は約30Mpaとし、溶液7の噴出流速は25m/秒、噴出圧力は約0.3Mpaとした。衝突分散機5内で処理され、イットリウムやアルミニウムの水酸化物を表面に被着させたマグネタイト粒子の水溶液は、溶液8として次工程の容器に送られる。これを、濾液の伝導度が80μSになるまで水洗し、ろ過後、90℃で乾燥して、マグネタイト粒子の表面にイットリウムやアルミニウムの水酸化物を被着形成した粉末を得た。   The collision disperser 5 and liquid feeding conditions at this time are as follows. In FIG. 2, the diameter R1 of the first orifice 61 was 0.3 mm, and the diameter R2 of the second orifice 62 was 0.6 mm. In addition, the ejection flow rate of the solution 6 was about 230 m / second, the ejection pressure was about 30 Mpa, the ejection flow rate of the solution 7 was 25 m / second, and the ejection pressure was about 0.3 Mpa. An aqueous solution of magnetite particles treated in the collision disperser 5 and having yttrium or aluminum hydroxide deposited on the surface thereof is sent as a solution 8 to the next process vessel. This was washed with water until the conductivity of the filtrate reached 80 μS, filtered, and dried at 90 ° C. to obtain a powder in which hydroxide of yttrium or aluminum was deposited on the surface of magnetite particles.

このようにして得られた、マグネタイト粒子の表面にイットリウムやアルミニウムの水酸化物を被着形成した粉末を、窒素気流中で20℃/min.の速度で200℃まで昇温し、窒素ガス気流中200℃で1時間熱処理した。ついで、窒素気流中20℃/min.の速度で400℃まで昇温し、温度が400℃均一になった時点で、ガスを水素ガスに切り替え、水素ガス気流中400℃で10時間加熱還元して、窒化鉄系磁性粉末を得た。水素還元の終了は出口の水素中の水蒸気濃度が100ppm以下になったことで確認した。   The powder obtained by depositing yttrium or aluminum hydroxide on the surface of the magnetite particles was obtained in a nitrogen stream at 20 ° C./min. The temperature was raised to 200 ° C. at a rate of, and heat treatment was performed at 200 ° C. for 1 hour in a nitrogen gas stream. Then, 20 ° C./min. The temperature was raised to 400 ° C. at a rate of 400 ° C., and when the temperature became uniform at 400 ° C., the gas was switched to hydrogen gas and heated and reduced at 400 ° C. for 10 hours in a hydrogen gas stream to obtain an iron nitride magnetic powder . The completion of the hydrogen reduction was confirmed by the fact that the water vapor concentration in the outlet hydrogen was 100 ppm or less.

つぎに、水素ガスを流した状態で、約2時間で、120℃まで降温した。120℃に到達した状態で、ガスをアンモニアガスに切り替え、温度を120℃に保った状態で、30時間窒化処理を行った。その後、アンモニアガスを窒素ガスに切り替えて、120℃から100℃まで降温した。100℃に到達した状態で、200ppmの酸素を含む、酸素と窒素の混合ガスに切り替え、2時間安定化処理を行った後、1000ppmの酸素を含む、酸素と窒素の混合ガスに切り替え、さらに4時間安定化処理を行った後、室温まで冷却してイットリウムやアルミニウムが被着した磁気テープ用の窒化鉄系磁性粉末A1をえた。そのままコンテナに移し磁気テープ作製用に供した。磁気特性等の測定用試料は、温度上昇がないことを確認しながら、徐々に酸素濃度を増加させて最終的に酸素濃度が20%になった時点で空気中に取り出した。   Next, the temperature was lowered to 120 ° C. in about 2 hours with hydrogen gas flowing. In a state where the temperature reached 120 ° C., the gas was switched to ammonia gas, and nitriding was performed for 30 hours while maintaining the temperature at 120 ° C. Thereafter, the ammonia gas was switched to nitrogen gas, and the temperature was lowered from 120 ° C to 100 ° C. After reaching 100 ° C., switch to a mixed gas of oxygen and nitrogen containing 200 ppm of oxygen, and after stabilizing for 2 hours, switch to a mixed gas of oxygen and nitrogen containing 1000 ppm of oxygen. After performing the time stabilization treatment, the iron nitride magnetic powder A1 for magnetic tape coated with yttrium and aluminum was obtained by cooling to room temperature. It was transferred to a container as it was and used for magnetic tape production. A sample for measuring magnetic properties and the like was taken out into the air when the oxygen concentration was gradually increased and finally reached 20% while confirming that there was no temperature rise.

このようにして得られた窒化鉄系磁性粉末A1は、そのイットリウムやアルミニウムの含有量を蛍光X線分析法およびX線光電子分光分析法により測定したところ、それぞれFeに対して1.9原子%と27.0原子%であった。また、X線回折パターンより、Fe16相を示すプロファイルを得た。さらに、高分解能分析透過電子顕微鏡(TEM)で粒子形状を観察したところ、ほぼ球状の粒子で、粒子径は8nmで、飽和磁化は62Am/kg(62emu/g)、保磁力は195.1kA/m(2,450エルステッド)であった。 The iron nitride magnetic powder A1 thus obtained was measured for its yttrium and aluminum content by fluorescent X-ray analysis and X-ray photoelectron spectroscopy. And 27.0 atomic%. Further, from the X-ray diffraction pattern to obtain a profile indicating a Fe 16 N 2 phase. Furthermore, when the particle shape was observed with a high-resolution analytical transmission electron microscope (TEM), the particle shape was almost spherical, the particle diameter was 8 nm, the saturation magnetization was 62 Am 2 / kg (62 emu / g), and the coercive force was 195.1 kA. / M (2,450 oersteds).

(B)磁気テープの作製
つぎに、本発明の磁気テープを作製した。まず塗料成分と組成であるが、下層塗料とバックコート塗料は成分、組成とも、実施例も比較例もまったく同じである。磁性層塗料は、成分の窒化鉄系磁性粉末が異なる以外の他の構成成分、組成はすべて同じである。各塗料成分および組成は次に示す。これらの塗料を塗布して磁気テープを作製した。
(B) Production of magnetic tape Next, the magnetic tape of the present invention was produced. First, the paint component and the composition, but the lower layer paint and the back coat paint are exactly the same in the component and composition, in the examples and comparative examples. The magnetic layer paint has the same components and compositions except for the different iron nitride magnetic powders. Each paint component and composition are as follows. These paints were applied to produce a magnetic tape.

<下層塗料成分>
(1)成分
非磁性針状酸化鉄粉末(平均粒径:100nm、軸比:5) 68部
粒状アルミナ粉末(平均粒径:80nm) 8部
カーボンブラック(平均粒径:25nm) 24部
ステアリン酸 2.0部
塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 8.8部
(含有−SONa基:1×10−4当量/g)
ポリエステルポリウレタン樹脂 4.4部
(Tg:40℃、含有−SONa基:1×10−4当量/g)
シクロヘキサノン 25部
メチルエチルケトン 40部
トルエン 10部
(2)成分
ステアリン酸ブチル 1部
シクロヘキサノン 70部
メチルエチルケトン 50部
トルエン 20部
(3)成分
ポリイソシアネート 1.4部
シクロヘキサノン 10部
メチルエチルケトン 15部
トルエン 10部
<Lower paint component>
(1) Component Nonmagnetic acicular iron oxide powder (average particle diameter: 100 nm, axial ratio: 5) 68 parts Granular alumina powder (average particle diameter: 80 nm) 8 parts Carbon black (average particle diameter: 25 nm) 24 parts Stearic acid 2.0 parts of vinyl chloride - hydroxypropyl acrylate copolymer 8.8 parts (containing -SO 3 Na group: 1 × 10 -4 eq / g)
Polyester polyurethane resin 4.4 parts (Tg: 40 ° C., contained —SO 3 Na group: 1 × 10 −4 equivalent / g)
Cyclohexanone 25 parts Methyl ethyl ketone 40 parts Toluene 10 parts (2) Component Butyl stearate 1 part Cyclohexanone 70 parts Methyl ethyl ketone 50 parts Toluene 20 parts (3) Component Polyisocyanate 1.4 parts Cyclohexanone 10 parts Methyl ethyl ketone 15 parts Toluene 10 parts

<バックコート層用塗料成分>
カーボンブラック(平均粒径:25nm) 80部
カーボンブラック(平均粒径:350nm) 10部
粒状酸化鉄粉末(平均粒径:50nm) 10部
ニトロセルロース 45部
ポリウレタン樹脂(SONa基含有) 30部
シクロヘキサノン 260部
トルエン 260部
メチルエチルケトン 525部
<Backcoat layer paint component>
Carbon black (average particle diameter: 25 nm) 80 parts Carbon black (average particle diameter: 350 nm) 10 parts Granular iron oxide powder (average particle diameter: 50 nm) 10 parts Nitrocellulose 45 parts Polyurethane resin (containing SO 3 Na group) 30 parts Cyclohexanone 260 parts Toluene 260 parts Methyl ethyl ketone 525 parts

<磁性塗料成分>
(1)混練工程成分
窒化鉄系磁性粉末(磁性粉末A1) 100部
粒子径:8nm
塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 13部
(含有−SONa基:0.7×10−4当量/g)
ポリエステルポリウレタン樹脂 4.5部
(含有−SONa基:1.0×10−4当量/g)
メチルアシッドホスフェート 2部
テトラヒドロフラン 20部
メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(重量で1:1) 9部
(2)希釈工程成分
パルミチン酸アミド 1.5部
ステアリン酸n−ブチル 1部
メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(重量で1:1) 350部
(3)別分散スラリー成分
粒状アルミナ粉末(平均粒径:80nm) 10部
塩化ビニル−ヒドロキシプロピルアクリレート共重合体 1部
メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(重量で1:1) 15部
(4)配合工程成分
ポリイソシアネート 1.5部
メチルエチルケトン/シクロヘキサノン(重量で1:1) 29部
<Magnetic paint component>
(1) Components of kneading process Iron nitride magnetic powder (magnetic powder A1) 100 parts Particle size: 8 nm
13 parts of vinyl chloride-hydroxypropyl acrylate copolymer (containing -SO 3 Na group: 0.7 × 10 -4 equivalent / g)
Polyester polyurethane resin 4.5 parts (containing -SO 3 Na group: 1.0 × 10 -4 eq / g)
Methyl acid phosphate 2 parts Tetrahydrofuran 20 parts Methyl ethyl ketone / cyclohexanone (1: 1 by weight) 9 parts (2) Diluting process components Palmitic acid amide 1.5 parts N-butyl stearate 1 part Methyl ethyl ketone / cyclohexanone (1: 1 by weight) 350 parts (3) Separate slurry component Granular alumina powder (average particle size: 80 nm) 10 parts Vinyl chloride-hydroxypropyl acrylate copolymer 1 part Methyl ethyl ketone / cyclohexanone (1: 1 by weight) 15 parts (4) Blending process components Polyisocyanate 1.5 parts Methyl ethyl ketone / cyclohexanone (1: 1 by weight) 29 parts

上記の下層塗料成分のうち、(1)成分を回分式ニーダで混練したのち、(2)成分を加えて、攪拌後、サンドミルで滞留時間を60分として分散処理を行い、これに(3)成分を加えて、攪拌、ろ過したのち、下層塗料(下層用塗料)とした。   After kneading the component (1) in the above-mentioned lower layer coating component with a batch kneader, the component (2) is added, and after stirring, dispersion treatment is carried out with a sand mill for 60 minutes, and (3) The ingredients were added, stirred and filtered, and then used as the lower layer coating (lower layer coating).

これとは別に、上記の磁性塗料成分のうち、(1)の混練工程成分中、磁性粉末全量と樹脂および溶剤の所定量を予め高速撹拌混合しておき、その混合粉末を(1)の混練工程成分となるように調整したのち、連続式2軸混練機で混練し、さらに(2)の希釈工程成分を加えて、連続式2軸混練機で少なくとも2段階以上に分けて希釈を行い、サンドミルで分散メディアとして直径0.5mmのジルコニアビ−ズを用いて、滞留時間を45分として分散した。これに(3)の別分散スラリー成分をサンドミルで滞留時間を40分として分散したものを加え、さらに(4)の配合工程成分を加えて、撹拌、ろ過したのち、磁性塗料とした。   Apart from this, among the magnetic coating components described above, in the kneading step component of (1), the total amount of the magnetic powder and a predetermined amount of resin and solvent are preliminarily stirred and mixed, and the mixed powder is kneaded in (1). After adjusting to be a process component, knead in a continuous biaxial kneader, further add the dilution process component (2), perform dilution in at least two stages or more in a continuous biaxial kneader, Using a zirconia bead having a diameter of 0.5 mm as a dispersion medium in a sand mill, the residence time was dispersed for 45 minutes. To this was added a dispersion slurry component (3) dispersed in a sand mill with a residence time of 40 minutes, and then a blending step component (4) was added, stirred and filtered to obtain a magnetic paint.

ポリエチレンナフタレート支持体(厚さ6.1μm、MD=8GPa、MD/TD=1.1、商品名:PEN、帝人社製)からなる非磁性支持体(ベースフィルム)上に、上記の下層塗料を、乾燥、カレンダ後の厚さが1.0μmとなるように塗布し、この下層上に、さらに上記の磁性塗料を、磁場配向処理、乾燥、カレンダ処理後の磁性層の厚さが80nmとなるように、ウェット・オン・ウェットで塗布し、磁場配向処理後、ドライヤを用いて乾燥し、磁気シートを作製した。   On the nonmagnetic support (base film) composed of a polyethylene naphthalate support (thickness 6.1 μm, MD = 8 GPa, MD / TD = 1.1, trade name: PEN, manufactured by Teijin Limited) Is applied so that the thickness after drying and calendering is 1.0 μm, and the magnetic coating is further coated on the lower layer with the thickness of the magnetic layer after magnetic field orientation treatment, drying and calendering treatment being 80 nm. As described above, the coating was applied wet-on-wet, and after the magnetic field orientation treatment, it was dried using a dryer to prepare a magnetic sheet.

なお、磁場配向処理はドライヤ前にN−N対向磁石(5kG)を設置し、ドライヤ内で塗膜の指蝕乾燥位置の手前側75cmからN−N対向磁石(5kG)を2基50cm間隔で設置して行った。塗布速度は100m/分とした。   In the magnetic field orientation treatment, an NN counter magnet (5 kG) is installed in front of the dryer, and two NN counter magnets (5 kG) are spaced from each other at a distance of 50 cm from the front side 75 cm of the dry coating position of the coating in the dryer. Installed and went. The coating speed was 100 m / min.

上記バックコート層用塗料成分を、サンドミルで滞留時間45分として分散したのち、ポリイソシアネート15部を加えて、ろ過したのち、バックコート層用塗料を調製した。この塗料を、前記の方法で作製した磁気シートの磁性層の反対面に、乾燥、カレンダ後の厚さが0.5μmとなるように、塗布し、乾燥した。   After dispersing the coating component for the backcoat layer with a sand mill with a residence time of 45 minutes, 15 parts of polyisocyanate was added and filtered to prepare a coating material for the backcoat layer. This paint was applied to the opposite surface of the magnetic layer of the magnetic sheet produced by the above method so that the thickness after drying and calendering was 0.5 μm and dried.

その後、この磁気シートを、金属ロールからなる7段カレンダで、温度100℃、線圧200kg/cmの条件で、鏡面化処理し、さらに磁気シートを巻き芯に巻いた状態で、70℃72時間エージングしたのち、1/2インチ幅に裁断した。   Thereafter, this magnetic sheet was mirror-finished with a seven-stage calendar made of a metal roll under the conditions of a temperature of 100 ° C. and a linear pressure of 200 kg / cm, and the magnetic sheet was wound around a winding core at 70 ° C. for 72 hours. After aging, it was cut into 1/2 inch width.

このようにして得られた磁気テープにサーボライタで磁気サーボ信号を記録し、コンピュータ用磁気テープを作製した。   A magnetic servo signal was recorded on the magnetic tape thus obtained with a servo writer to produce a magnetic tape for computers.

<実施例2>
窒化鉄系磁性粉末の製造において、粒子径17nmのマグネタイトを原材料に変更して窒化鉄系磁性粉末B1をえた以外は実施例1と同様にした。
<Example 2>
In the production of the iron nitride magnetic powder, the same procedure as in Example 1 was performed except that the magnetite having a particle diameter of 17 nm was changed to a raw material to obtain the iron nitride magnetic powder B1.

窒化鉄系磁性粉末Bの粒子径は15nmで、イットリウムとアルミニウムはそれぞれFeに対して1.9原子%と29.0原子%であった。飽和磁化は80Am/kg(80emu/g)、保磁力は220.2kA/m(2,750エルステッド)であった。 The particle size of the iron nitride magnetic powder B was 15 nm, and yttrium and aluminum were 1.9 atomic% and 29.0 atomic%, respectively, with respect to Fe. The saturation magnetization was 80 Am 2 / kg (80 emu / g), and the coercive force was 220.2 kA / m (2,750 oersted).

<実施例3>
窒化鉄系磁性粉末の製造において、粒子径20nmのマグネタイトを原材料に変更して窒化鉄系磁性粉末C1をえた以外は実施例1と同様にした。
<Example 3>
In the production of the iron nitride magnetic powder, the same procedure as in Example 1 was performed except that the magnetite having a particle diameter of 20 nm was changed to a raw material to obtain an iron nitride magnetic powder C1.

窒化鉄系磁性粉末Cの粒子径は18nmで、イットリウムとアルミニウムはそれぞれFeに対して1.8原子%と25.0原子%であった。飽和磁化は90Am/kg(90emu/g)、保磁力は238.1kA/m(2,976エルステッド)であった。 The particle size of the iron nitride magnetic powder C was 18 nm, and yttrium and aluminum were 1.8 atom% and 25.0 atom%, respectively, with respect to Fe. The saturation magnetization was 90 Am 2 / kg (90 emu / g), and the coercive force was 238.1 kA / m (2,976 Oersted).

<比較例1>
窒化鉄系磁性粉末の製造において、粒子径25nmのマグネタイトを原材料に変更して窒化鉄系磁性粉末D1をえた以外は実施例1と同様にした。窒化鉄系磁性粉末Dの粒子径は23nmで、イットリウムとアルミニウムはそれぞれFeに対して1.8原子%と23.0原子%であった。飽和磁化は104Am/kg(1040emu/g)、保磁力は246.8kA/m(3100エルステッド)であった。
<Comparative Example 1>
In the production of the iron nitride magnetic powder, the same procedure as in Example 1 was conducted except that the magnetite having a particle diameter of 25 nm was changed to a raw material to obtain an iron nitride magnetic powder D1. The particle diameter of the iron nitride magnetic powder D was 23 nm, and yttrium and aluminum were 1.8 atom% and 23.0 atom%, respectively, with respect to Fe. The saturation magnetization was 104 Am 2 / kg (1040 emu / g), and the coercive force was 246.8 kA / m (3100 Oersted).

<比較例2>
窒化鉄系磁性粉末の製造において、粒子径8nmのマグネタイトを原材料に変更して窒化鉄系磁性粉末Eをえた以外は実施例1と同様にした。しかしながら、最終的にえられた
窒化鉄系磁性粉末E1の収率が5%以下と低く、かつ磁気特性が劣ることから磁気テープは作製しなかった。窒化鉄系磁性粉末Eの粒子径は7nmで、イットリウムとアルミニウムはそれぞれFeに対して2.1原子%と30.0原子%であった。飽和磁化は10Am/kg(10emu/g)、保磁力は51.0kA/m(637エルステッド)であった。
<Comparative example 2>
In the production of the iron nitride magnetic powder, the same procedure as in Example 1 was performed except that the magnetite having a particle diameter of 8 nm was changed to a raw material to obtain the iron nitride magnetic powder E. However, since the yield of the finally obtained iron nitride magnetic powder E1 was as low as 5% or less and the magnetic properties were inferior, no magnetic tape was produced. The particle diameter of the iron nitride magnetic powder E was 7 nm, and yttrium and aluminum were 2.1 atomic percent and 30.0 atomic percent, respectively, with respect to Fe. The saturation magnetization was 10 Am 2 / kg (10 emu / g), and the coercive force was 51.0 kA / m (637 Oersted).

<比較例3>
実施例1において、窒化鉄系磁性粉末の製造工程中における原材料のマグネタイトにイットリウムとアルミニウムを被着する工程で、衝突分散機を使用することを変更して次の手法をとったこと以外は実施例1と同様にした。
<Comparative Example 3>
In Example 1, in the process of depositing yttrium and aluminum on the raw material magnetite during the manufacturing process of the iron nitride magnetic powder, except that the use of the collision disperser was changed and the following method was adopted. Same as Example 1.

水溶液(イ)の12リットルを攪拌機のついた容器に入れて攪拌しつつ、これに水溶液(ロ)の3リットルを30分間かけて添加した後さらに1時間攪拌した。このようにしてえた窒化鉄系磁性粉末A2の粒子径は10nmで、イットリウムとアルミニウムはそれぞれFeに対して1.7原子%と25.0原子%であった。飽和磁化は59Am/kg(59emu/g)、保磁力は143.3kA/m(1800エルステッド)であった。 While stirring 12 liters of the aqueous solution (a) in a vessel equipped with a stirrer, 3 liters of the aqueous solution (b) was added over 30 minutes, followed by further stirring for 1 hour. The particle size of the iron nitride magnetic powder A2 thus obtained was 10 nm, and yttrium and aluminum were 1.7 atomic percent and 25.0 atomic percent, respectively, with respect to Fe. The saturation magnetization was 59 Am 2 / kg (59 emu / g), and the coercive force was 143.3 kA / m (1800 Oersted).

<比較例4>
実施例1において、窒化鉄系磁性粉末の製造工程中における原材料のマグネタイトにイットリウムとアルミニウムを被着する工程で、衝突分散機を使用することを変更して次の手法をとったこと以外は実施例1と同様にした。
<Comparative example 4>
In Example 1, in the process of depositing yttrium and aluminum on the raw material magnetite during the manufacturing process of the iron nitride magnetic powder, except that the use of the collision disperser was changed and the following method was adopted. Same as Example 1.

水溶液(イ)の12リットルと水溶液(ロ)の3リットルをビーズレスのせん断応力型分散機(○○社製)に送入した後滞留時間30分間となるように分散した。
このようにしてえた窒化鉄系磁性粉末A3の粒子径は9nmで、イットリウムとアルミニウムはそれぞれFeに対して1.8原子%と26.0原子%であった。飽和磁化は55Am/kg(55emu/g)、保磁力は155.3kA/m(1950エルステッド)であった。
<比較例5>
実施例1において、窒化鉄系磁性粉末の製造工程中における原材料のマグネタイトにイットリウムとアルミニウムを被着する工程で、衝突分散機を使用することを変更して次の手法をとったこと以外は実施例1と同様にした。
12 liters of the aqueous solution (I) and 3 liters of the aqueous solution (B) were fed into a beadless shear stress type disperser (manufactured by XX Co.) and dispersed so that the residence time was 30 minutes.
The particle size of the iron nitride magnetic powder A3 thus obtained was 9 nm, and yttrium and aluminum were 1.8 atom% and 26.0 atom%, respectively, with respect to Fe. The saturation magnetization was 55 Am 2 / kg (55 emu / g), and the coercive force was 155.3 kA / m (1950 Oersted).
<Comparative Example 5>
In Example 1, in the process of depositing yttrium and aluminum on the raw material magnetite during the manufacturing process of the iron nitride magnetic powder, except that the use of the collision disperser was changed and the following method was adopted. Same as Example 1.

水溶液(イ)の12リットルと水溶液(ロ)の3リットルをビーズ径1mmのジルコニアビーズをメディアにしたサンドグラインド型分散機(○○社製)に送入した後滞留時間30分間となるように分散した。このようにしてえた窒化鉄系磁性粉末A4の粒子径は9nmで、イットリウムとアルミニウムはそれぞれFeに対して1.8原子%と26.0原子%であった。飽和磁化は55Am/kg(55emu/g)、保磁力は147.2kA/m(1840エルステッド)であった。 12 liters of aqueous solution (I) and 3 liters of aqueous solution (B) were fed into a sand grind disperser (made by XX Co.) using zirconia beads having a bead diameter of 1 mm as a medium so that the residence time was 30 minutes. Distributed. The particle size of the iron nitride magnetic powder A4 thus obtained was 9 nm, and yttrium and aluminum were 1.8 atom% and 26.0 atom%, respectively, with respect to Fe. The saturation magnetization was 55 Am 2 / kg (55 emu / g), and the coercive force was 147.2 kA / m (1840 Oersted).

表1には、上記で作製した窒化鉄系磁性粉末の原材料となったマグネタイトの粒径と
マグネタイトへのAlとY元素の被着工程の際の装置と、作製した窒化鉄系磁性粉末の粒径とAl,Yの含有量(原子%対Fe)とAlおよびYを主体とする外層の厚み変動率を示した。
Table 1 shows the particle size of the magnetite used as the raw material of the iron nitride-based magnetic powder prepared above, the apparatus used in the step of depositing Al and Y elements on the magnetite, and the particles of the iron nitride-based magnetic powder prepared. The diameter, the content of Al and Y (atomic% vs. Fe), and the thickness variation rate of the outer layer mainly composed of Al and Y are shown.

Figure 2009141031
Figure 2009141031

表1から明らかなように、被着工程で本発明の衝突型分散機を用いて作製した窒化鉄系磁性粉末は、原材料粉末がよく分散された状態でAlとY元素の被着が行われたために外層の厚み変動率が小さい。また、実施例1の窒化鉄系磁性粉末A1と比較例3〜5の窒化鉄系磁性粉末A2,A3、A4とを比較すると、磁性粉末A1は均一に十分分散された状態で被着工程のあとの還元工程や窒化工程を経ることから、保磁力(Hc)や飽和磁化量(σs)も窒化鉄系磁性粉末A2,A3、A4等より優れていることがわかる。また、比較例2の窒化鉄系磁性粉末E1は出発原材料のマグネタイト粒子径が10nmと小さいために、還元工程(粉末中のO元素が抜けてやや小さくなる)を経て作製された結果、粒子径が8nmと超微粒子となって磁気特性を有するコア相の体積が小さすぎてHcやσsが劣る。しかも収率は極端に悪く、窒化鉄系磁性粉末としてえるのに非常に困難であった。   As is apparent from Table 1, the iron nitride magnetic powder produced using the collision type disperser of the present invention in the deposition process is subjected to deposition of Al and Y elements with the raw material powder well dispersed. Therefore, the thickness variation rate of the outer layer is small. Further, when the iron nitride magnetic powder A1 of Example 1 and the iron nitride magnetic powders A2, A3, and A4 of Comparative Examples 3 to 5 are compared, the magnetic powder A1 is uniformly and sufficiently dispersed in the deposition process. From the subsequent reduction process and nitriding process, it can be seen that the coercive force (Hc) and the saturation magnetization (σs) are superior to the iron nitride magnetic powders A2, A3, A4, and the like. Further, since the iron nitride magnetic powder E1 of Comparative Example 2 has a magnetite particle diameter of 10 nm as a starting raw material, the particle diameter is obtained as a result of being produced through a reduction process (a little smaller when the O element in the powder is removed). However, Hc and σs are inferior because the volume of the core phase having ultrafine particles of 8 nm and magnetic properties is too small. In addition, the yield was extremely poor, and it was very difficult to obtain an iron nitride magnetic powder.

表2には、表1で示した窒化鉄系磁性粉末を使用して作製した磁気テープの磁性層表面平滑性(Ra),角形比および電磁変換特性のうちCとC/Nをまとめて示した。   Table 2 summarizes C and C / N of the magnetic layer surface smoothness (Ra), squareness ratio, and electromagnetic conversion characteristics of the magnetic tape produced using the iron nitride magnetic powder shown in Table 1. It was.

Figure 2009141031
Figure 2009141031

表2の結果から明らかなように、本発明にかかる粒子径で、かつ凝結防止剤としての元素を原材料の粉末に被着する工程で本発明にかかる窒化鉄系磁性粉末を使用した磁気テープは、分散がよくRa,角型比も良好で電磁変換特性(C,C/N)も優れていることがわかる。以上のように、本発明の窒化鉄系磁性粉末は、高記録密度用の磁気テープの磁性粉末として優れている。   As is apparent from the results in Table 2, the magnetic tape using the iron nitride magnetic powder according to the present invention in the step of depositing the element as the anti-caking agent on the raw material powder with the particle diameter according to the present invention is as follows. It can be seen that dispersion is good, Ra and squareness ratio are good, and electromagnetic conversion characteristics (C, C / N) are also excellent. As described above, the iron nitride magnetic powder of the present invention is excellent as a magnetic powder for magnetic tapes for high recording density.

窒化鉄系磁性粉末の製造工程の中で原料粉末に希土類元素を含む水酸化物や水和物を被着させる工程を概念的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed notionally the process which adheres the hydroxide and hydrate which contain rare earth elements to raw material powder in the manufacturing process of an iron nitride type magnetic powder. 本願の窒化鉄系磁性粉末の製造工程で使用する衝突型分散機の一例を示した断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which showed an example of the collision type disperser used in the manufacturing process of the iron nitride type magnetic powder of this application.

符号の説明Explanation of symbols

1 攪拌機付の第1混合容器
2 攪拌機付の第2混合容器
3 第1ポンプ
4 第2ポンプ
5 衝突型分散機
51 第1供給ノズル
52 第2供給ノズル
54 混合室
61 第1オリフィス
62 第2オリフィス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st mixing container with a stirrer 2 2nd mixing container with a stirrer 3 1st pump 4 2nd pump 5 Collision type | mold disperser 51 1st supply nozzle 52 2nd supply nozzle 54 Mixing chamber 61 1st orifice 62 2nd orifice

Claims (2)

磁性粉末のコア相がFe16を主体とした結晶相を含み、外層が希土類およびAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素を含む平均粒子径が8〜20nmの窒化鉄系磁性粉末を製造する方法において、
出発原料を鉄系酸化物または鉄系水酸化物とし、
出発原料に外層を被着する被着工程を含み、
被着工程は前記鉄系酸化物または鉄系水酸化物を含む鉄系水溶液と、希土類およびAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素の塩を含む水溶液とを個別の噴出口から噴出させて衝突型分散機を用いて反応させる過程を含む窒化鉄系磁性粉末を製造する方法。
Manufacture of iron nitride-based magnetic powder having an average particle diameter of 8 to 20 nm, in which the core phase of the magnetic powder includes a crystal phase mainly composed of Fe 16 N 2 and the outer layer includes at least one element selected from rare earth and Al, Si In the way to
The starting material is iron-based oxide or iron-based hydroxide,
Including a deposition step of depositing an outer layer on the starting material;
In the deposition process, the iron-based aqueous solution containing the iron-based oxide or the iron-based hydroxide and the aqueous solution containing a salt of at least one element selected from rare earths and Al and Si are ejected from individual nozzles to collide with each other. A method of producing an iron nitride magnetic powder including a process of reaction using a mold disperser.
希土類およびAl,Siから選ばれる少なくとも一つの元素を含む外層の厚みの式1で表す変動率が60%以下である請求項1に記載の製造方法による窒化鉄系磁性粉末。
Figure 2009141031
The iron nitride-based magnetic powder produced by the production method according to claim 1, wherein the variation rate of the thickness of the outer layer containing at least one element selected from rare earth, Al, and Si is 60% or less.
Figure 2009141031
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