JP2009188044A - 異方性磁性材料の製造方法および異方性磁性材料 - Google Patents
異方性磁性材料の製造方法および異方性磁性材料 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009188044A JP2009188044A JP2008024123A JP2008024123A JP2009188044A JP 2009188044 A JP2009188044 A JP 2009188044A JP 2008024123 A JP2008024123 A JP 2008024123A JP 2008024123 A JP2008024123 A JP 2008024123A JP 2009188044 A JP2009188044 A JP 2009188044A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic field
- magnetic material
- oriented
- hematite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 10
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 146
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 83
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 20
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 17
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 15
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910006540 α-FeOOH Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 48
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 48
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 229910052598 goethite Inorganic materials 0.000 description 39
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical compound [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 39
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 26
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 18
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 14
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 11
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 8
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 7
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N Acrylic acid Chemical compound OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 description 1
- 244000131522 Citrus pyriformis Species 0.000 description 1
- 229910018871 CoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005335 FePt Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001035 Soft ferrite Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- MMCOUVMKNAHQOY-UHFFFAOYSA-N carbonoperoxoic acid Chemical class OOC(O)=O MMCOUVMKNAHQOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 230000005408 paramagnetism Effects 0.000 description 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910000815 supermalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/0018—Mixed oxides or hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/06—Ferric oxide [Fe2O3]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
- C01G51/04—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/42—Magnetic properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Magnetic Ceramics (AREA)
Abstract
【解決手段】反応により磁性体に変態する弱磁性材料を出発材料として用意する工程と、該材料に外場を付与することで材料の構成材料を配向させる配向工程と、該配向状態にある材料を前記反応により磁性体へ変態させる反応工程と、を含むことを特徴とする異方性磁性材料の製造方法。
【選択図】図1
Description
また、この磁性微粒子塗布―磁場配向による配向制御技術とは別に、磁気テープにおけるナノ粒子の配向を向上させる改良技術が提案されている(特許文献1)。
例えば、磁場中鋳込み成形技術として「配向性セラミックス焼結体およびその製造方法」(特許文献2)が、磁場配向電気泳動堆積技術として「単結晶粒子が配向されたセラミックス高次構造体の製造方法」(特許文献3)が提案されている。
しかし、ここに具体的に記載されているナノ粒子はスパッタリング法によって形成された薄膜であり、この改良技術によってもバルク体を得ることは不可能である。
また、前記特開2004−131363号公報には、溶媒中に帯電、分散させたセラミックス単結晶粒子サスペンションに強磁場を印加することにより、その結晶磁気異方性を利用して個々の粒子を配向させ、その配向状態のサスペンションに電場を印加して、帯電・配向セラミックス粒子を堆積させて単結晶粒子の方位や層厚が高度に制御されたセラミックス構造体を得る、単結晶粒子が配向されたセラミックス高次構造体の製造方法が記載されている。
これらの成形技術によれば、具体例としては結晶子が一定方向に配向したセラミック焼結体であるバルク体が得られる。
このため、セラミックス粒子のバルク体を与える配向制御技術を前記の磁性ナノ粒子に適用して磁性ナノ粒子からバルク体を形成するために、前記公報に記載のようにスラリー状の磁性ナノ粒子を磁場配向させることが考えられるが、磁場中で磁性ナノ粒子を配向制御しようとすると磁場中で磁性ナノ粒子間の磁気的相互作用が大きくなるため磁性ナノ粒子が凝集しやすく、配向制御されたバルク体を得ることは困難である。
従って、この発明の目的は、磁性粒子の配向を制御したバルク体を得ることが可能である異方性磁性材料の製造方法および前記特性を有する異方性磁性材料を提供することである。
また、この発明の他の目的は、金属として地球上の可採レベルの高い元素(クラーク数の大きい元素)を使用して、又は少なくともクラーク数の小さい金属元素の使用量を低下させて磁性粒子の配向を制御したバルク体を得ることが可能である異方性磁性材料の製造方法を提供することである。
また、この発明は、磁性粒子がバルク化された磁性体であって、該磁性体の3方向のうち2方向が等方性で1方向が異方性であり、且つ異方性度が1.2以上である異方性磁性材料に関する。
また、この発明によれば、金属成分としてクラーク数の大きい金属、例えばFeのみを使用して磁性粒子の配向を制御したバルク体である異方性磁性材料、例えば含酸素異方性磁性材料を得ることも可能となる。
1)前記配向状態にある材料又は前記磁性体が、バルク成形体に成形可能である前記の異方性磁性材料の製造方法。
2)前記反応が、トポタクチック(変態)反応である前記の異方性磁性材料の製造方法。
3)前記材料がα−FeOOHであり、前記磁性材料がα−Fe2O3である前記の異方性磁性材料の製造方法。
図1において、反応により磁性体に変態する弱磁性材料を出発材料として用意する工程である工程Aと、該材料に外場を付与することで材料の構成材料を配向させる配向工程である工程Bよって、配列制御された弱磁性材料のバルク体を得る。
前記の磁性体および材料としては、磁性体は単一金属を含むものであってもよく又は2種類以上の金属を含むものであってもよいが、単一金属を含む場合の物質としてはFe2O3、Fe3O4などの酸化鉄、CoO、CoO2などの酸化コバルト、2種類以上の金属を含む場合の物質として、例えば、Fe2 O3 にMnO、ZnO、NiO、MgO、CuO、Li2 O等を組み合わせたフェライト、例えばNiO−MnO−ZnO−Fe2 O3 、MnO−ZnO−Fe2 O3 、NiO−ZnO−Fe2 O3 等のスピネル型フェライト、ガーネット型フェライト、スピネル型(立方晶)のγ−Fe2 O3 、γ−Fe3 O4 等を挙げることができる。なかでも、好適にはα−Fe2O3、Fe3O4、γ−Fe2O3など、特にα−Fe2O3が挙げられる。また、磁性材料は単一形状のものであってもよいが、2種類以上の形状のものであってよい。
この変態図に示すように、以下の式で示される弱磁性材料のゲーサイト:α−FeOOHを出発物質とし、脱水工程によって磁性材料であるヘマタイト:α−Fe2O3を得ることができる。
また、この発明においては、前述の鉄以外の金属を含む磁性材料を与える材料を出発材料として用いることができる。
このため、外部磁場によって材料が容易に回転して配向し得る条件を選択することが必要となる。
前記の条件を満足させるために、材料としてのナノ粒子を分散させた溶媒混合物であるスラリーによって液相中での配向制御工程を用意することができる。
前記の材料を分散させた溶媒混合物スラリー中の固相の割合としては高分散スラリーの得られる範囲であれば特に制限はないが、溶媒混合物全量中の固相の割合が5〜50質量%、特に10〜50質量%程度であることが好ましい。
また、前記の材料を分散させた溶媒混合物スラリー中には、粒子間の凝集を防止するため界面活性剤を含有させることが好ましい。
前記の材料、溶媒および界面活性剤を含む溶媒混合物によって均一なスラリーを形成することが好ましい。
この配向工程を、この工程の1実施態様により外部磁場の印加方向が重力方向(重力に平行な方向)である磁場中でスリップキャストしたゲーサイト成形体の例で説明する。
図3は出発原料として用いたゲーサイト粒子のTEM像を示し、図4において、左図は磁場を加えて配向させた容器中のゲーサイト成形体を示し、右図は容器から取り出したゲーサイト成形体を示す。
図4に示すように、この発明の前記の工程によって肉厚のゲーサイト成形体を得ることができる。
前記の材料の構成材料を配向させた配向成形体として取得する方法としては、外場を加えつつ材料の配向と堆積、バルク化を同時に行う方法が好ましく、このような条件を満足できる方法としては、例えば外部磁場を加えつつスリップキャストや電気泳動などによって堆積、バルク化を行う方法を挙げることができる。
このため、例えば、溶媒を分離可能な容器を使用し、磁場によって配向させた材料を含む溶媒混合物から材料の堆積、バルク化を達成することによって、材料の配向成形体を得ることが好ましい。
前記の材料の配向成形体は、外部から力を加えない限り形状保持性を有するが比較的脆いバルク体であって、ナイフやカッターなどによって切断して容易に所望の形状のバルク成形体に成形することができる。
ΔE=ΔχVB2/2μ0
但し、Δχ:磁化率の異方性
V:体積
B:磁場強度
μ0:真空の透磁率
そして、粒子が配向するための配向条件は、下記の関係にある場合である。
ΔE>kT
kT:熱振動エネルギー
この磁性体に変態させる反応工程を、材料から磁性体に変態させる反応工程の1実施態様のゲーサイト配向体からヘマタイト配向体への変態を示すモデル図である図5を用いて説明する。
図5の左図において、針状ゲーサイト粒子は横に寝た状態である。一方、図5の右図において、焼成後のヘマタイトは板状となっている。
このゲーサイト配向体から焼成後のヘマタイト配向体への変態によって、図5に示すように粒子の形骸は失われるが、粒子の配向で示される異方性が得られる。
前述のように、このトポタクチック(変態)反応自体は公知の反応であるが、この発明において従来公知の技術と異なる点は、適用される材料が変態後に磁性材料を与える材料であることと、予め配向された材料に適用する点である。
前記の脱水反応は配向状態の弱磁性材料からなる配向成形体をそのまま又は切断、積層などの任意の加工法によって板材あるいは立方体などの任意の形状に成形した後、耐熱性容器、例えばアルミナなどの任意の非磁性耐熱材料製の容器中で空気の存在下に脱水が完了する温度・時間で反応を行って、配向制御バルク成形体である異方性磁性材料を得ることができる。あるいは、前記の反応後に、さらに磁性体を任意の加工法によって任意の形状に成形して配向制御バルク成形体として異方性磁性材料を得ることも可能である。
この発明によれば、構造体についての磁気特性を示すVSM測定によるMH曲線が磁気容易軸方向と磁化困難軸方向とで異方性を示す、異方性磁性材料からなる配向制御構造体を得ることができる。
異方性度=AD1/AD0
AD1:磁化容易軸方向の曲線のAFと磁化困難軸方向の曲線のAFとを比較して大き い方の軸
AD0:磁化容易軸方向の曲線のAFと磁化困難軸方向の曲線のAFとを比較して小さ い方の軸
この発明の磁性材料は、磁性粒子がバルク化された磁性体であって、該磁性体の3方向のうち2方向が等方性で1方向が異方性であり、且つ異方性度が1.2以上、特に1.5以上10以下である異方性磁性材料である。これに対して、外場を加えないで得られる磁性材料は、前記のAD1=AD0であり、異方性度が1である。
以下の各例において、材料の配向状態および磁気特性の評価を以下のようにして行った。
ゲーサイト成形体およびヘマタイト焼成体の構造を、成形体のTOP面およびSIDE面についてX線回折(XRD)により評価した。このTOPとは重力に垂直な、従って地面に平行な面を示し、SIDE面とは重力に平行な面を示す。
ヘマタイト焼成体のMH曲線を、成形体のTOP面およびSIDE面についてVSM測定(振動試料型磁力計:Vibrating Sample Magnetometer System)により、装置としてLake Shorc社製のVSM測定装置を用いて異方性を評価した。
また、弱磁性材料のゲーサイト粒子を、透過型電子顕微鏡(TEM)によって粒子の形状を測定した。
この実施例で用いたゲーサイト粒子のTEM像を図3に示す。
1.弱磁性材料を出発材料として用意する工程
チタン工業株式会社製のゲーサイト(商品名:LEMON、形状:棒状、平均長さ800nm、アスペクト比は1:5〜1:10の範囲内)16g、東亞合成株式会社製の界面活性剤(商品名:アロンA6114)0.2g、イオン交換水36gをそれぞれ秤量し、混合、超音波ホモジナイザーにより分散し、安定なスラリーを調製した。
アルミナ多孔体の上にフィルター(メンブレンシート)を敷き、この上にガラス製円筒を設置し、円筒内に前記のゲーサイト粒子を分散させたスラリーを流し込んだ。これを超伝導マグネットの中に設置し、円筒の下から上方向への磁界(B)方向で磁界強度6Tにて磁場を加えつつ、室温(図中ではRTで表示)で一晩静置し固化させて、ゲートサイト配向成形体を得た。
このゲートサイト配向成形体のXRDを図8に示す。また、比較のために原料のゲートサイト粉末のXRDを図9に示す。
この成形体自体は切断して任意の形状に加工可能であり、脆く強い力を加えるとボロボロと崩れる。
前の工程で得られた固化配向成形体を空気中で焼成した。焼成温度は900℃、焼成時間は2時間で行った。この熱処理によって、ゲーサイトからヘマタイトへの構造変化が生じた。得られたヘマタイトは赤茶色をしていた。
このヘマタイト配向焼成体の写真を後述の実施例3で得られたヘマタイト配向焼成体の写真とをまとめて図7に示す(図7の左図が900℃で焼成して得られた実施例1のヘマタイト配向焼成体であり、右図が1200℃で焼成して得られた実施例3のヘマタイト配向焼成体である。)。
このヘマタイト配向焼成体から物性測定用試料、例えばVSM測定用には最終形状が2mm×2mm×2mmの立方体を切出した。得られたヘマタイト配向焼成体(配向構造体)の構造のXRD、および磁気特性をVSMにより評価した。なお、VSMによるMH曲線の3方向は下記のとおりである。
T:TOP面が磁場方向と平行で、SIDE面が磁場方向と直交(磁化容易軸方向)
T2:上記試料のTOP面の法線を軸に90°回転(磁化容易軸方向)
S:TOP面が磁場方向と垂直、SIDE面が磁場方向と平行(磁化困難軸方向)
XRDの結果を図10に、VSMの結果を図15に示す。
異方性度=磁化容易軸方向の曲線のAF/磁化困難軸方向の曲線のAF
=磁化容易軸方向の開口部の幅(W)/磁化困難軸方向の開口部の幅(W)
=約4.5mm/約3mm
=約1.5
磁場を加えなかった(図中では0Tで表示)他は実施例1と同様にして、ゲーサイトの成形体を得た。
このゲーサイトの成形体を用いた他は実施例1と同様にして、900℃で2時間焼成を行って、ヘマタイト焼成体を得た。
得られたヘマタイト焼成体のXRDの結果を図11に示す。
図11では、磁場なしで成形しているため、焼成体に配向が見られない。
焼成温度を900℃から1100℃に変えた他は実施例1と同様に実施して、ヘマタイト配向焼成体を得た。
得られたヘマタイト配向焼成体の構造のXRD、およびVSMを測定した。
XRDの結果を図12に、VSMの結果を図16に示す。
図16から、開口部の形状のうち他の2つの形状と異なる異方性因子:AFは開口部の幅(W)であるから、前述の磁気特性の異方性度を以下の式から求めると約2.5であり、図16での異方性の視角的観察結果が数値的にも確認された。
異方性度=磁化容易軸方向の開口部の幅(W)/磁化困難軸方向の開口部の幅(W)
=約10mm/約4mm
=約2.5
焼成温度を900℃から1200℃に変えた他は実施例1と同様に実施して、ヘマタイト配向焼成体を得た。得られたヘマタイトは銀黒色をしていた。
この1200℃で焼成して得られたヘマタイト配向焼成体の写真を実施例1のヘマタイトの写真とともに図7にまとめて示す(図7の右が実施例3のヘマタイト配向焼成体であり、図7の左図が実施例1のヘマタイト配向焼成体である。)。
得られたヘマタイト配向焼成体の構造のXRD、およびVSMを測定した。
XRDの結果を図13に、VSMの結果を図17に示す。
図17から、開口部の形状の他の2つの形状と異なる異方性因子:AFはtan[開口部の角度(A)]であるから、前述の磁気特性の異方性度を以下の式から求めると約5.4であり、図17での異方性の視角的観察結果が数値的にも確認された。
異方性度=tan[磁化容易軸方向の開口部の角度(A)]/tan[磁化困難軸方向 の開口部の角度(A)]
=tan約72°/tan約38°
=約5.4
磁界強度を6Tから2Tに変えた他は実施例1と同様にして、円筒内に前記のスラリーを流し込み、磁場中でスリップキャストした均一なゲーサイト成形体を得た。
この磁場中でスリップキャストしたゲーサイト配向成形体の1例の写真を図4に示す。
このゲーサイト配向成形体を用いた他は実施例1と同様にして、900℃で2時間焼成を行って、ヘマタイト配向焼成体を得た。
得られたヘマタイト配向焼成体のVSMの結果を図18に示す。
図18から、開口部の形状で異方性因子:AFは開口部の幅(W)であるから、前述の磁気特性の異方性度を以下の式から求めると約1.5であり、図20での異方性の視角的観察結果が数値的にも確認された。
異方性度=磁化容易軸方向の開口部の幅(W)/磁化困難軸方向の開口部の幅(W)
=約7mm/約4.6mm
=約1.5
磁界強度を6Tから2Tに変えた他は実施例1と同様にして、ゲーサイト配向成形体を得た。
このゲーサイト配向成形体を用いた他は実施例2と同様にして、1100℃で2時間焼成を行って、ヘマタイト配向焼成体を得た。
得られたヘマタイト配向焼成体のVSMの結果を図19に示す。
図19から、開口部の形状で異方性因子:AFは開口部の幅(W)であるから、前述の磁気特性の異方性度を以下の式から求めると約2.3であり、図19での異方性の視角的観察結果が数値的にも確認された。
異方性度=磁化容易軸方向の開口部の幅(W)/磁化困難軸方向の開口部の幅(W)
=約9mm/約4mm
=約2.3
磁場を加えなかった(図中では0Tで表示)他は実施例1と同様にして、ゲーサイト成形体を得た。
このゲーサイト焼成体を用いた他は実施例5と同様にして、1100℃で2時間焼成を行って、ヘマタイト焼成体を得た。
得られたヘマタイト成形体のVSMの結果を図20に示す。
図20から、開口部の形状で異方性因子:AFは開口部の幅(W)であるから、前述の磁気特性の異方性度を以下の式から求めると約1.0であり、図20での等方性の視角的観察結果が数値的にも確認された。
異方性度=磁化容易軸方向の開口部の幅(W)/磁化困難軸方向の開口部の幅(W)
=約14mm/約14mm
=約1.0
磁界強度を6Tから2Tに変えた他は実施例1と同様にして、ゲーサイト配向成形体を得た。
このゲーサイト配向成形体を用いた他は実施例3と同様にして、1200℃で2時間焼成を行って、ヘマタイト配向焼成体を得た。
得られたヘマタイト配向焼成体のVSMの結果を図21に示す。
図21から、開口部の形状で異方性因子:AFはtan[開口部の角度(A)]であるから、前述の磁気特性の異方性度を以下の式から求めると約4.8であり、図21での異方性の視角的観察結果が数値的にも確認された。
異方性度=tan[磁化容易軸方向の開口部の角度(A)]/tan[磁化困難軸方向
の開口部の角度(A)]
=tan約81°/tan約28°
=約4.8
磁場を加えなかった(図中では0Tで表示)他は実施例1と同様にして、ゲーサイト成形体を得た。
このゲーサイト成形体を用いた他は実施例6と同様にして、1200℃で2時間焼成を行って、ヘマタイト焼成体を得た。
得られたヘマタイト焼成体のVSMの結果を図22に示す。
図22から、開口部の形状で異方性因子:AFは開口部の幅(W)であるから、前述の磁気特性の異方性度を以下の式から求めると約1.0であり、図22での等方性の視角的観察結果が数値的にも確認された。
異方性度=磁化容易軸方向の開口部の幅(W)/磁化困難軸方向の開口部の幅(W)
=約4mm/約4mm
=約1.0
磁界の方向を縦方向(地球の重力に平行な方向)から横方向(地面に平行)に変えた他は実施例2と同様に実施して、ゲーサイト配向焼成体を得た。
このゲーサイト配向成形体を用いた他は実施例2と同様にして、1100℃で2時間焼成を行って、ヘマタイト配向焼成体を得た。
得られたヘマタイト配向焼成体のXRDの結果を図14に示す。
図14に示すように、磁界方向に平行なTOP面およびSIDE面(SIDE2)と磁界方向に垂直なSIDE面(SIDE1)とで異方性が明確に確認された。
磁界強度を6Tから12Tに変えた他は実施例1と同様にして、ゲーサイト成形体を得た。
容器中のゲートサイト成形体の写真を、実施例4のものとまとめて図6に示す(図6の左図が磁界強度が12Tの場合の比較例4の不均一なゲーサイト成形体を、図6の右図が磁界強度が2Tの場合の実施例4の均一なゲーサイト成形体を示す。)。
このように磁界強度が12Tでスリップキャストすると、磁界強度が強すぎて均一なゲーサイト成形体を得ることができない。
この磁界強度が10Tであっても、同様に磁界強度が強すぎて均一なゲーサイト成形体を得ることができないことを別途確認した。
Claims (6)
- 反応により磁性体に変態する弱磁性材料を出発材料として用意する工程と、該材料に外場を付与することで材料の構成材料を配向させる配向工程と、該配向状態にある材料を前記反応により磁性体へ変態させる反応工程と、を含むことを特徴とする異方性磁性材料の製造方法。
- 前記配向状態にある材料又は前記磁性体が、バルク成形体に成形可能である請求項1に記載の製造方法。
- 前記反応が、トポタクチック(変態)反応である請求項1又は2に記載の異方性磁性材料の製造方法。
- 前記材料がα−FeOOHであり、前記磁性材料がα−Fe2O3である請求項1〜3のいずれか1項に記載の異方性磁性材料の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法によって得られる異方性磁性材料。
- 磁性粒子がバルク化された磁性体であって、該磁性体の3方向のうち2方向が等方性で1方向が異方性であり、且つ異方性度が1.2以上である異方性磁性材料。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008024123A JP4680272B2 (ja) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | 異方性磁性材料の製造方法および異方性磁性材料 |
US12/365,401 US8092777B2 (en) | 2008-02-04 | 2009-02-04 | Process for producing anisotropic magnetic material and anisotropic magnetic material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008024123A JP4680272B2 (ja) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | 異方性磁性材料の製造方法および異方性磁性材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009188044A true JP2009188044A (ja) | 2009-08-20 |
JP4680272B2 JP4680272B2 (ja) | 2011-05-11 |
Family
ID=40931895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008024123A Expired - Fee Related JP4680272B2 (ja) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | 異方性磁性材料の製造方法および異方性磁性材料 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8092777B2 (ja) |
JP (1) | JP4680272B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011159878A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Toyota Motor Corp | 異方性摺動材料の製造方法および異方性摺動材料 |
US8603718B2 (en) | 2011-02-04 | 2013-12-10 | Ricoh Company, Ltd. | Anisotropic magnetic material-dispersed resin carrier, electrophotographic developer, and developing device |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103710389B (zh) * | 2013-11-25 | 2015-12-30 | 大连理工大学 | 一种具有磁性的Pd纳米复合材料的生物合成方法 |
US10323168B2 (en) * | 2015-03-05 | 2019-06-18 | Kanagawa Institute Of Industrial Science And Technology | Crystal oriented ceramicscrystal oriented ceramics, the production process, and heat radiation material |
CN106521461B (zh) * | 2016-12-02 | 2018-08-14 | 岳衡 | 一种羟基氧化铁薄膜的制备方法 |
EP4229662A1 (en) * | 2020-10-13 | 2023-08-23 | Aarhus Universitet | Enhanced magnetic properties through alignment of non-magnetic constituents |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5792592A (en) * | 1980-11-25 | 1982-06-09 | Hisanori Bando | Needle alpha-fe2o3 grains with novel crystal orientation and its preparation |
JPH01112706A (ja) * | 1987-10-27 | 1989-05-01 | Hitachi Metals Ltd | 酸化物永久磁石の製造方法 |
JPH0766027A (ja) * | 1993-08-24 | 1995-03-10 | Kawasaki Steel Corp | ストロンチウムフェライト磁石の製造方法 |
JPH10144513A (ja) * | 1996-11-12 | 1998-05-29 | Murata Mfg Co Ltd | 配向性フェライト焼結体の製造方法 |
JP2005093521A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Ricoh Co Ltd | 配向熱電材料およびその製造方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2766888A (en) * | 1954-10-20 | 1956-10-16 | Augustin L J Queneau | Method and apparatus for magnetic separation of ores |
US3046158A (en) * | 1958-12-31 | 1962-07-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | Process for producing magnetic material |
US3337328A (en) * | 1964-06-19 | 1967-08-22 | Univ Minnesota | Iron ore beneficiation process |
JPS4827118B1 (ja) * | 1969-11-04 | 1973-08-18 | ||
EP0667607B9 (en) * | 1993-12-30 | 2002-10-16 | Sakai Chemical Industry Co., Ltd., | Fine acicular alpha-ferric oxide and production thereof |
KR20000075715A (ko) * | 1997-12-25 | 2000-12-26 | 마쯔노고오지 | 페라이트 자석 및 그의 제조방법 |
JP2002193672A (ja) | 2000-10-18 | 2002-07-10 | National Institute For Materials Science | 配向性セラミックス焼結体およびその製造方法 |
JP4576522B2 (ja) | 2002-08-16 | 2010-11-10 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 多層セラミックス高次構造体とその製造方法 |
JP2004134040A (ja) | 2002-10-15 | 2004-04-30 | Hitachi Ltd | 完全c軸配向L10−FePt系ナノ粒子磁気記録媒体 |
-
2008
- 2008-02-04 JP JP2008024123A patent/JP4680272B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-02-04 US US12/365,401 patent/US8092777B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5792592A (en) * | 1980-11-25 | 1982-06-09 | Hisanori Bando | Needle alpha-fe2o3 grains with novel crystal orientation and its preparation |
JPH01112706A (ja) * | 1987-10-27 | 1989-05-01 | Hitachi Metals Ltd | 酸化物永久磁石の製造方法 |
JPH0766027A (ja) * | 1993-08-24 | 1995-03-10 | Kawasaki Steel Corp | ストロンチウムフェライト磁石の製造方法 |
JPH10144513A (ja) * | 1996-11-12 | 1998-05-29 | Murata Mfg Co Ltd | 配向性フェライト焼結体の製造方法 |
JP2005093521A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Ricoh Co Ltd | 配向熱電材料およびその製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011159878A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Toyota Motor Corp | 異方性摺動材料の製造方法および異方性摺動材料 |
US8603718B2 (en) | 2011-02-04 | 2013-12-10 | Ricoh Company, Ltd. | Anisotropic magnetic material-dispersed resin carrier, electrophotographic developer, and developing device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8092777B2 (en) | 2012-01-10 |
US20090196820A1 (en) | 2009-08-06 |
JP4680272B2 (ja) | 2011-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hajalilou et al. | A review on preparation techniques for synthesis of nanocrystalline soft magnetic ferrites and investigation on the effects of microstructure features on magnetic properties | |
Shokrollahi | A review of the magnetic properties, synthesis methods and applications of maghemite | |
TW584870B (en) | Single-crystal ferrite fine powder | |
Hessien et al. | Controlling the composition and magnetic properties of strontium hexaferrite synthesized by co-precipitation method | |
JP6521416B2 (ja) | 磁性材料とその製造法 | |
US11732336B2 (en) | Magnetic material and method for producing same | |
Rodziah et al. | Dependence of developing magnetic hysteresis characteristics on stages of evolving microstructure in polycrystalline yttrium iron garnet | |
JP6521415B2 (ja) | 磁性材料とその製造方法 | |
JP2008063199A (ja) | ε酸化鉄系の磁性材料 | |
US11459646B2 (en) | Magnetic material and method for producing same | |
JP4680272B2 (ja) | 異方性磁性材料の製造方法および異方性磁性材料 | |
JP6942343B2 (ja) | 磁性材料およびその製造方法 | |
Parajuli et al. | Soft chemical synthesis of nickel-zinc-cobalt-ferrite nanoparticles and their structural, morphological and magnetic study at room temperature | |
JP2019080055A (ja) | 複合磁性材料、磁石、モータ、および複合磁性材料の製造方法 | |
Breitwieser et al. | Ferrite nanostructures consolidated by spark plasma sintering (SPS) | |
US11331721B2 (en) | Magnetic material and process for manufacturing same | |
Zhao et al. | Magnetic transformation of Zn‑substituted Ni–Co ferrite nanoparticles | |
JP7001259B2 (ja) | 磁性材料およびその製造法 | |
KR101931635B1 (ko) | 페라이트 코어 제조 방법 및 그 페라이트 코어 | |
Gabal et al. | Sucrose-assisted combustion synthesis and characterization of zn-substituted NiFe 2 O 4 nanocrystals | |
Charoensuk et al. | Modifying Barium Hexaferrite Magnets by Adding Sol-Gel Synthesized Cobalt Ferrite Phase | |
JPS6343359B2 (ja) | ||
El-Ghazzawy et al. | Controlling the structural and physical properties of as-synthesized Co-Mn ferrite nanoparticles by adding Cr ions | |
JP5745771B2 (ja) | 異方性摺動部材 | |
Peng et al. | Chemical synthesis, self-assembly and applications of magnetic nanoparticles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100126 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100329 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101019 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101220 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110118 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110202 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4680272 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |