JP3151457B2 - 酸化物磁性材料の製造方法 - Google Patents

酸化物磁性材料の製造方法

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JP3151457B2 JP26222393A JP26222393A JP3151457B2 JP 3151457 B2 JP3151457 B2 JP 3151457B2 JP 26222393 A JP26222393 A JP 26222393A JP 26222393 A JP26222393 A JP 26222393A JP 3151457 B2 JP3151457 B2 JP 3151457B2
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    • H01F1/11Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネタイト、マグネ
タイト+ヘマタイト、ヘマタイトにTi化合物あるいは
Sn化合物を混合・焼成して所定の値の飽和磁化を持つ
酸化物磁性材料およびその製造方法に関するものであ
る。
【0002】酸化物磁性材料である単相マグネタイト粉
は、磁性流体、電気抵抗素子、電子写真用のトナーやキ
ャリアなどに幅広く使用されるものであり、これを多量
に安価かつ任意の飽和磁化を持つものを製造することが
望まれている。
【0003】
【従来の技術】従来、酸化物磁性材料であるマグネタイ
ト粉を製造するのに以下の3つの方法が知られている。
【0004】(1) 湿式法(共沈法):Fe2++2F
3+の水溶液をアルカリ性にし、マグネタイト粉Fe3
4を共沈させて製造する。 (2) 乾式法:ヘマタイトα−Fe23を水素・一酸
化炭素あるいは水蒸気中で加熱・還元してマグネタイト
粉Fe34を製造する。
【0005】(3) 粉砕法:天然に産する磁鉄鉱を粉
砕してマグネタイト粉を製造する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の製造方
法によって製造したマグネタイト粉は、飽和磁化が一般
的なスピネルフェライトの値と比べて高く、組成による
飽和磁化の調整ができないため、マグネタイト粉の固有
の飽和磁化の値では使用し難い用途には適用できないと
いう問題があった。このマグネタイト粉の固有の飽和磁
化の値(後述する図3の実験例に示す固定値例えば92
emu/g)では、従来のフェライトなどが用いられて
いた用途に対して、そのまま置き換えられなかった。
【0007】本発明は、これらの問題を解決するため、
マグネタイト、マグネタイト+ヘマタイトあるいはヘマ
タイトとTi化合物やSn化合物の混合粉に炭素原子同
士の単結合あるいは二重結合を有する物質を混合し、焼
成して所望の飽和磁化を持つマグネタイト+非磁性相の
酸化物磁性材料を簡易、安価、かつ多量に製造すること
を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】図1および図11を参照
して課題を解決するための手段を説明する。図1および
図11において、混合工程2は、マグネタイト、マグネ
タイト+ヘマタイトあるいはヘマタイトとTi化合物や
Sn化合物の混合粉に、−C−C−あるいは−C=C−
を分子中に有する液体状物質あるいは固体状物質を0.
1〜4.0wt%混合する工程である。
【0009】造粒工程4は、混合粉を球状顆粒にする工
程である。焼成工程5は、不活性ガス中で550〜14
50°C(マグネタイトのみの場合)あるいは1200
〜1450°C(ヘマタイトを含む混合粉の場合)の焼
成処理して所望の飽和磁化を持つマグネタイト+非磁性
相の酸化物磁性材料を製造する工程である。
【0010】本発明は、図1および図11に示すよう
に、混合工程2によってマグネタイトを47.3〜9
8.8wt%、Ti化合物をTi換算で1.2〜52.
7wt%、および−C−C−あるいは−C=C−を分子
中に有する液体状物質あるいは固体状物質を0.1〜
4.0wt%の3者を混合し、焼成工程5によって不活
性ガス中で550〜1450°Cの焼成を行って所望の
飽和磁化の値を持つマグネタイト+非磁性相の酸化物磁
性材料を製造するようにしている。本発明における「−
C−C−あるいは−C=C−を分子中に有する液体状物
質あるいは固体状物質」の作用は、不活性雰囲気中で加
熱された際に、熱分解(=酸化)に必要な酸素の一部を
ヘマタイトから接触反応(触媒反応)によりうばうこと
により、ヘマタイトのマグネタイト化(=還元)を促進
することである。この場合、ヘマタイトは「−C−C−
あるいは−C=C−を分子中に有する液体状物質あるい
は固体状物質」を酸化するための触媒として働いたこと
になる(後述する段落番号0021、0024〜002
7参照)。
【0011】また、混合工程2によってマグネタイト
9.8〜98.8wt%+ヘマタイト0〜79.0wt
%、Ti化合物をTi換算で1.2〜52.7wt%、
および−C−C−あるいは−C=C−を分子中に有する
液体状物質あるいは固体状物質を0.1〜4.0wt%
を混合し、焼成工程5によって不活性ガス中で1200
〜1450°Cの焼成を行って所望の飽和磁化の値を持
つマグネタイト+非磁性相の酸化物磁性材料を製造する
ようにしている。
【0012】また、混合工程2によってヘマタイトある
いはヘマタイト+マグネタイトを24.0〜99.2w
t%、Sn化合物をSn換算で0.8〜76.0wt
%、および−C−C−あるいは−C=C−を分子中に有
する液体状物質あるいは固体状物質を0.1〜4.0w
t%の3者を混合し、焼成工程5によって不活性ガス中
で1200〜1450°Cで焼成を行って所望の飽和磁
化の値を持つマグネタイト+非磁性相の酸化物磁性材料
を製造するようにしている。
【0013】また、混合工程2によってマグネタイトを
24.0〜99.2wt%、Sn化合物をSn換算で
0.8〜76.0wt%、および−C−C−あるいは−
C=C−を分子中に有する液体状物質あるいは固体状物
質を0.1〜4.0wt%を混合し、焼成工程5によっ
て不活性ガス中で550〜1450°Cで焼成を行って
所望の飽和磁化の値を持つマグネタイト+非磁性相の酸
化物磁性材料を製造するようにしている。
【0014】この際、混合工程2によって混合した混合
物(混合粉)を造粒工程4によって球状顆粒とした後、
焼成工程5によって焼成して酸化物磁性材料を球状とす
るようにしている。
【0015】従って、マグネタイト、マグネタイト+へ
マタイト、ヘマタイトにTi化合物あるいはSn化合物
の混合粉に炭素原子同士の単結合あるいは二重結合を有
する物質を混合し、焼成してマグネタイト+非磁性相の
酸化物磁性材料を製造することにより、所望の飽和磁化
を持つ酸化物磁性材料を簡易、安価、かつ多量に製造す
ることが可能となる。
【0016】
【実施例】
[1] マグネタイト、マグネタイト+ヘマタイトにT
i化合物を混合して所望の飽和磁化の酸化物磁性材料を
作成する場合について、図1から図10を用いて順次詳
細に説明する。
【0017】図1は、本発明の1実施例構成図を示す。
図1において、配合工程1は、マグネタイト、マグネタ
イト+ヘマタイトにTi化合物を図示の下記のように秤
量・配合して混合する工程である。
【0018】 マグネタイト 47.3〜98.8wt% 9.8〜98.8wt% ヘマタイト 無し 0.0〜79.0wt% Ti化合物のTi換算 1.2〜52.7wt% 1.2〜52.7wt% の縦方向に秤量・配合し、混合粉を作成する。
【0019】混合工程2は、混合粉に更に−C−C−あ
るいは−C=C−を分子中に持つ化合物(液体状物質あ
るいは固体状物質)を0.1〜4.0wt%混合する工
程である。例えば混合粉にポリビニールアルコール2w
t%、分散剤としてポリカルボン酸塩1wt%を加え、
更に球状顆粒にする造粒のための水を加える。ここで、
水は、30%〜70%の範囲で加える。30%よりも少
ないと、混練したときのスラリー粘度が高過ぎて球状化
できなかった。70%よりも多いと、スラリー濃度が薄
過ぎて緻密な球状顆粒が得られなかった。
【0020】粉砕工程3は、混合工程2によって混合し
たものを、アトリションミルで湿式粉砕して混合粉の濃
度約50wt%のスラリーを作成する工程である。造粒
工程4は、混合粉を球状顆粒化する工程である。ここで
は、スラリーをアトライターで1時間撹拌後、スプレー
ドライヤーで熱風乾燥して球状顆粒化する。
【0021】焼成工程5は、造粒工程4で得られた顆粒
を不活性ガス中(例えば窒素ガス中)で550〜145
0°C(マグネタイトのみの場合)あるいは1200〜
1450°C(マグネタイト+へマタイトの場合)の温
度で2時間加熱処理し、マグネタイト+非磁性相を形成
する工程である。このときの非磁性相の割合は、Ti化
合物のTi換算のTi配合率によりコントロールできる
ため、Ti化合物の配合率を変えることにより、所望の
飽和磁化をもつ酸化物磁性材料の製造が可能となる(図
5参照)。尚、マグネタイト粉の一部にヘマタイトが存
在していた場合、不活性ガス中(弱い還元性雰囲気中)
で当該ヘマタイトからマグネタイトへの熱転移に加え
て、混合した有機物を不活性ガス中で加熱して不完全燃
焼状態にし、当該有機物の熱分解時にヘマタイトから酸
素を奪って還元してマグネタイト化を大幅に促進する。
【0022】解砕工程6は、焼成したマグネタイト+非
磁性相の粉体を解砕して製品に仕上げる工程である。以
上の工程に従い、マグネタイト、マグネタイト+ヘマタ
イトとTi化合物の混合粉に−C−C−あるいは−C=
C−、および水を混合し良く混練して熱風乾燥し、球状
に造粒した後、不活性ガス中で550〜1450°C
(マグネタイトのみの場合)あるいは1200〜145
0°C(マグネタイト+ヘマタイトの場合)の範囲で焼
成してマグネタイト+非磁性相の酸化物磁性粉を製造す
ることができる。これにより、所望の飽和磁化を持つ酸
化物磁性粉を安価、多量、かつ安全に製造することが可
能となった。以下順次説明する。
【0023】図2は、本発明の焼成実験結果例(TiO
2:0wt%)を示す。これは、ヘマタイト粉にPVA
(ポリビニールアルコール)を図示の量だけ添加および
分散材としてポリカルボル酸塩1wt%に水を加えて混
合して顆粒化したものを、図示の加熱温度で焼成した後
の粉末X線回折による定性分析結果である。比較例は比
較のための実験例である。実施例は本発明の実施例であ
る。この実験例から以下のことが判明した。
【0024】(1) PVAを添加せずにヘマタイト粉
のみの場合(試料番号1〜8)、加熱温度を変えても単
相のマグネタイトは得られなかった。X線回折の結果に
よれば、α−Fe23あるいはFeOの相が存在する。
【0025】(2) PVAの添加量を2wt%とし、
加熱温度を変えると、1200〜1450°Cの範囲で
単相のマグネタイト(Fe34のみ)が得られた(試料
番号13〜15)。1150°C以下ではα−Fe23
が共存(試料番号9〜12)し、1500°C以上では
FeOが共存(試料番号16)した。従って、加熱温度
は、1200〜1450°Cの範囲とする必要がある
(試料番号13〜15)。
【0026】(3) 加熱温度を1300°Cと固定
し、PVA添加量を0.1〜3.0wt%まで変えた場
合、全て単相のマグネタイトが得られた(試料番号17
〜22)。
【0027】以上の実験結果からヘマタイト粉にPVA
の添加量が0.1〜3wt%(4wt%)で加熱温度が
1200〜1450°Cの範囲で焼成すると、全て単相
のマグネタイトを生成できると判明した。
【0028】図3および図4は、本発明の実験例(マグ
ネタイト、Ti)を示す。これは、マグネタイト粉に酸
化チタニウム(TiO2)粉をTi換算で0.0〜8
4.4wt%混合した後、ポリビニールアルコール1.
0wt%を添加し、水と混合して粉体濃度50wt%の
スラリーとし、アトライターで1時間撹拌後、スプレー
ドライヤーにより造粒した。得られた顆粒を窒素ガス中
で400〜1500°Cで2時間加熱処理した。窒素ガ
ス中の酸素濃度はジルコニア式酸素濃度計により測定し
た。加熱処理後の各試料の飽和磁化は、振動型磁力計に
よって測定した(図10参照)。物質相は粉末X線回折
法により同定した。また、各試料の圧壊試験を微小圧縮
試験機(島津製作所、MCTM−500)を用いて行
い、以下に示す平松の式を用いて粒子強度に換算した値
を求めた。これらの測定結果を図3に記載する。
【0029】 (粒子強度)={2.8×(粒子の破壊荷重)}÷{π×(粒子直径)2} (1) 加熱温度範囲: 図3および図4から500°Cで加熱した場合(試料番
号1から12の場合)には窒素ガス中に含まれる微量O
2により酸化してヘマタイト(α−Fe23)が生成さ
れたことは検出されなかったが、粒子強度Paのオーダ
ーが1E7(1×107を表す)より大であって多数の
マグネタイト粉が接合して球状顆粒となったときの強度
が弱くて実用上好ましくなかった。一方、1500°C
で加熱した場合(試料番号85から96の場合)にはウ
スタイト(FeO)が生成され、単相のマグネタイト
(Fe34のみ)が得られないことが判明した。ここ
で、マグネタイトを原料としてTi化合物を混合し、マ
グネタイト+非磁性相の生成によって飽和磁化を任意調
整する場合、当該マグネタイトを新たに還元してマグネ
タイト化する必要がないため、接合あるいは軽い焼結を
起こしてハンドリングなどの実際的な取り扱いに必要な
強度が得られればよく、550°Cという低い温度であ
っても良好な飽和磁化の調整ができることが判明した。
【0030】従って、加熱温度は、550〜1450°
Cが適切であることが判明した。 (2) Ti配合率(wt%):(1)で判明した加熱
温度550〜1450°C範囲における酸化チタニウム
粉のTi換算のTi配合率を見ると(試料番号13から
84の場合の配合率を見ると)、1.2〜52.7wt
%と添加量を増やすに従い、飽和磁化が90〜0emu
/gと連続的に減少することが判明した。Ti配合率5
2.7wt%よりも更に増すと飽和磁化が〜0emu/
gとなってしまい、実用的ではなくなる。
【0031】従って、配合率は、Ti化合物のTi換算
で1.2〜52.7wt%が適切であることが判明し
た。以上のことから、マグネタイトにTi化合物をTi
換算で1.2〜52.7wt%を混合し、加熱温度55
0〜1450°Cのときに良好な単相のマグネタイト+
非磁性相が生成されることが判明した(尚、炭素原子同
士の単結合あるいは二重結合を有する物質も0.1〜
4.0wt%混合する)。
【0032】図5は、本発明のTi配合率と飽和磁化曲
線例を示す。これは、Ti化合物のTi換算の配合率w
t%を横軸とし、そのときの飽和磁化を縦軸とした飽和
磁化曲線であって、図3および図4の実験例の飽和磁化
曲線である。この飽和磁化曲線は、図3および図4の加
熱温度550〜600°C、800°C、1000〜1
450°Cのそれぞれの範囲における、Ti配合率wt
%を横軸とし、そのときの飽和磁化emu/gを縦軸と
してプロットし、これらを結んだ線分である。
【0033】従って、この図5の飽和磁化曲線を一度測
定しておけば、所望の飽和磁化emu/gを得るときの
Ti配合率wt%を求めたり、逆に、Ti配合率wt%
のときの飽和磁化emu/gを求め、所望の飽和磁化の
酸化物磁性粉を作成できる。
【0034】図6は、本発明の実験例(マグネタイト+
ヘマタイトの1対1、Ti)を示す。これは、マグネタ
イト粉とヘマタイト粉とが1対1の同じ割合のもとで、
Ti配合率を図示のように変化させたときの実験データ
である。ここで、マグネタイト粉とヘマタイト粉とが1
対1の同じ割合の混合粉に、酸化チタニウム(Ti
2)粉をTi換算で0.0〜84.4wt%混合した
後、図3および図4と同様に造粒し、得られた顆粒を窒
素ガス中で1100〜1500°Cで2時間加熱処理し
た。加熱処理後の各試料は、図3および図4と同様にし
て、測定した測定結果を図6に記載する。
【0035】(1) 加熱温度範囲:図6から1100
°Cで加熱した場合(試料番号1から12の場合)には
ヘマタイト(α−Fe23)が残留し、一方、1500
°Cで加熱した場合(試料番号37から48の場合)に
はウスタイト(FeO)が生成され、単相のマグネタイ
ト(Fe34のみ)が得られないことが判明した。
【0036】従って、加熱温度は、1200〜1450
°Cが適切であることが判明した。 (2) Ti配合率(wt%):(1)で判明した加熱
温度1200〜1450°C範囲における酸化チタニウ
ム粉のTi換算のTi配合率を見ると(試料番号13か
ら36の場合の配合率を見ると)、1.2〜52.7w
t%と添加量を増やすに従い、飽和磁化が87〜0em
u/gと連続的に減少することが判明した。Ti配合率
52.7wt%よりも更に増すと飽和磁化が〜0emu
/gとなってしまい、実用的ではなくなる。
【0037】従って、配合率は、Ti化合物のTi換算
で1.2〜52.7wt%が適切であることが判明し
た。以上のことから、マグネタイト+ヘマタイトの1対
1にTi化合物をTi換算で1.2〜52.7wt%を
混合し、加熱温度1200〜1450°Cのときに良好
な単相のマグネタイト+非磁性相が生成されることが判
明した(尚、炭素原子同士の単結合あるいは二重結合を
有する物質も0.1〜4.0wt%混合する)。
【0038】図7は、本発明の実験例(マグネタイト+
ヘマタイトの1対3、Ti)を示す。これは、マグネタ
イト粉とヘマタイト粉とが1対3の同じ割合のもとで、
Ti配合率を図示のように変化させたときの実験データ
である。ここで、マグネタイト粉とヘマタイト粉とが1
対3の同じ割合の混合粉に、図6と同様に、酸化チタニ
ウム(TiO2)粉をTi換算で0.0〜84.4wt
%混合した後、図3および図4と同様に造粒し、得られ
た顆粒を窒素ガス中で1100〜1500°Cで2時間
加熱処理した。加熱処理後の各試料は、図3および図4
と同様にして、測定した測定結果を図7に記載する。
【0039】(1) 加熱温度範囲:図7から1100
°Cで加熱した場合(試料番号1から12の場合)には
ヘマタイト(α−Fe23)が残留し、一方、1500
°Cで加熱した場合(試料番号37から48の場合)に
はウスタイト(FeO)が生成され、単相のマグネタイ
ト(Fe34のみ)が得られないことが判明した。
【0040】従って、加熱温度は、1200〜1450
°Cが適切であることが判明した。 (2) Ti配合率(wt%):(1)で判明した加熱
温度1200〜1450°C範囲における酸化チタニウ
ム粉のTi換算のTi配合率を見ると(試料番号13か
ら36の場合の配合率を見ると)、1.2〜52.7w
t%と添加量を増やすに従い、飽和磁化が87〜0em
u/gと連続的に減少することが判明した。Ti配合率
52.7wt%よりも更に増すと飽和磁化が〜0emu
/gとなってしまい、実用的ではなくなる。
【0041】従って、配合率は、Ti化合物のTi換算
で1.2〜52.7wt%が適切であることが判明し
た。以上のことから、マグネタイト+ヘマタイトの1対
3にTi化合物をTi換算で1.2〜52.7wt%を
混合し、加熱温度1200〜1450°Cのときに良好
な単相のマグネタイト+非磁性相が生成されることが判
明した(尚、炭素原子同士の単結合あるいは二重結合を
有する物質も0.1〜4.0wt%混合する)。
【0042】図8は、本発明の実験例(マグネタイト+
ヘマタイトの1対4、Ti)を示す。これは、マグネタ
イト粉とヘマタイト粉とが1対4の同じ割合のもとで、
Ti配合率を図示のように変化させたときの実験データ
である。ここで、マグネタイト粉とヘマタイト粉とが1
対4の同じ割合の混合粉に、図6と同様に、酸化チタニ
ウム(TiO2)粉をTi換算で0.0〜84.4wt
%混合した後、図3および図4と同様に造粒し、得られ
た顆粒を窒素ガス中で1100〜1500°Cで2時間
加熱処理した。加熱処理後の各試料は、図3および図4
と同様にして、測定した測定結果を図8に記載する。
【0043】(1) 加熱温度範囲:図8から1100
°Cで加熱した場合(試料番号1から12の場合)には
ヘマタイト(α−Fe23)が残留し、一方、1500
°Cで加熱した場合(試料番号37から48の場合)に
はウスタイト(FeO)が生成され、単相のマグネタイ
ト(Fe34のみ)が得られないことが判明した。
【0044】従って、加熱温度は、1200〜1450
°Cが適切であることが判明した。 (2) Ti配合率(wt%):(1)で判明した加熱
温度1200〜1450°C範囲における酸化チタニウ
ム粉のTi換算のTi配合率を見ると(試料番号13か
ら36の場合の配合率を見ると)、1.2〜52.7w
t%と添加量を増やすに従い、飽和磁化が87〜0em
u/gと連続的に減少することが判明した。Ti配合率
52.7wt%よりも更に増すと飽和磁化が〜0emu
/gとなってしまい、実用的ではなくなる。
【0045】従って、配合率は、Ti化合物のTi換算
で1.2〜52.7wt%が適切であることが判明し
た。以上のことから、マグネタイト+ヘマタイトの1対
4にTi化合物をTi換算で1.2〜52.7wt%を
混合し、加熱温度1200〜1450°Cのときに良好
な単相のマグネタイト+非磁性相が生成されることが判
明した(尚、炭素原子同士の単結合あるいは二重結合を
有する物質も0.1〜4.0wt%混合する)。
【0046】図9は、本発明の加熱曲線例を示す。これ
は、加熱温度T°C、2Hr(加熱温度T°Cで2時間
加熱)のときの加熱曲線例である。室温から200°C
/Hrの速度でT°Cまで上昇し、T°Cで2時間保持
した後、200°C/Hrの速度で室温に戻す。ここ
で、T°Cは、図3、図4、図6から図8の加熱温度
(加熱処理温度)である。
【0047】図10は、本発明の飽和磁化の説明図を示
す。これは、図3、図4、図6から図8の飽和磁化を測
定するときの説明図である。横軸は印加する磁界の強さ
HOeを表し、縦軸はそのときの磁化の強さM emu
を表す。振動型磁力計は、図示のように、例えば15k
Oeの磁界を印加した状態で、そのときのマグネタイト
+非磁性相の固溶体の粉体の磁化の強さMs emuを
測定する。そして、飽和磁化は、図示の下記の式 δs=Ms/(マグネタイト粉の重量g)[emu/g]・・・・(1) によって求める。この式(1)によって求めたものが図
3、図4、図6から図8の飽和磁化δsである。 [2] ヘマタイト、ヘマタイト+マグネタイト、マグ
ネタイトにSn化合物を混合して所望の飽和磁化の酸化
物磁性材料を作成する場合について、図11から図16
を用いて順次詳細に説明する。
【0048】図11は、本発明の他の実施例構成図を示
す。図11において、配合工程1は、ヘマタイト、ヘマ
タイト+マグネタイト、マグネタイトにSn化合物を図
示の下記のように秤量・配合する工程である。
【0049】 ヘマタイト 24.0〜99.2wt% ヘマタイト+マグネタイト 24.0〜99.2wt% マグネタイト 24.0〜99.2wt% のいずれかと、 Sn化合物のSn換算 0.8〜87.6wt% とを秤量・配合し、混合粉を生成する。
【0050】混合工程2は、混合粉に−C−C−あるい
は−C=C−を分子中に持つ化合物(液体状物質あるい
は固体状物質)を0.1〜4.0wt%混合する工程で
ある。例えば混合粉にポリビニールアルコール2wt
%、分散剤としてポリカルボン酸塩1wt%を加え、更
に球状顆粒にする造粒のための水を加える。ここで、水
は、30%〜70%の範囲で加える。30%よりも少な
いと、混練したときのスラリー粘度が高過ぎて球状化で
きなかった。70%よりも多いと、スラリー濃度が薄過
ぎて緻密な球状顆粒が得られなかった。
【0051】粉砕工程3は、混合工程2によって混合し
たものを、アトリションミルで湿式粉砕して混合粉の濃
度約50wt%のスラリーを作成する工程である。造粒
工程4は、混合粉を球状顆粒化する工程である。ここで
は、スラリーをアトライターで1時間撹拌後、スプレー
ドライヤーで熱風乾燥して球状顆粒化する。
【0052】焼成工程5は、造粒工程4で得られた顆粒
を不活性ガス中(例えば窒素ガス中)で1200〜14
50°C(ヘマタイト、ヘマタイト+マグネタイトの場
合)あるいは550〜1450°C(マグネタイトのみ
の場合)の温度で2時間加熱処理し、マグネタイト+非
磁性相を形成する工程である。このときの非磁性相の割
合は、Sn化合物のSn換算のSn配合率によりコント
ロールできるため、Sn化合物の配合率を変えることに
より、所望の飽和磁化をもつ酸化物磁性材料の製造が可
能となる。尚、マグネタイト粉の一部にヘマタイトが存
在していた場合、不活性ガス中(弱い還元性雰囲気中)
で当該ヘマタイトからマグネタイトへの熱転移に加え
て、混合した有機物を不活性ガス中で加熱して不完全燃
焼状態にし、当該有機物の熱分解時にヘマタイトから酸
素を奪って還元してマグネタイト化を大幅に促進する。
【0053】解砕工程6は、焼成したマグネタイト+非
磁性相の粉体を解砕して製品に仕上げる工程である。以
上の工程に従い、ヘマタイト、へマタイト+マグネタイ
ト、マグネタイトとSn化合物の混合粉に−C−C−あ
るいは−C=C−、および水を混合し良く混練して熱風
乾燥し、球状に造粒した後、不活性ガス中で1200〜
1450°C(ヘマタイト、ヘマタイト+マグネタイト
の場合)あるいは550〜1450°C(マグネタイト
のみの場合)の範囲で焼成してマグネタイト+非磁性相
の酸化物磁性粉を製造することができる。これにより、
所望の飽和磁化を持つ酸化物磁性粉を安価、多量、かつ
安全に製造することが可能となった。以下順次説明す
る。
【0054】図12は、本発明の他の実験例(ヘマタイ
ト、Sn)を示す。これは、ヘマタイト粉に酸化錫粉を
Sn換算で0.8〜87.6wt%混合した後、ポリビ
ニールアルコール1.0wt%を添加し、水と混合して
粉体濃度50wt%のスラリーとし、アトライターで1
時間撹拌後、スプレードライヤーにより造粒した。得ら
れた顆粒を窒素ガス中で1100〜1500°Cで2時
間加熱処理した。窒素ガス中の酸素濃度はジルコニア式
酸素濃度計により測定した。加熱処理後の各試料の飽和
磁化は、振動型磁力計によって測定した。物質相は粉末
X線回折法により同定した。
【0055】(1) 加熱温度範囲:図12から110
0°Cで加熱した場合(試料番号1から10の場合)に
はヘマタイト(α−Fe23)が残留し、一方、150
0°Cで加熱した場合(試料番号41から50の場合)
にはウスタイト(FeO)が生成され、単相のマグネタ
イト(Fe34のみ)が得られないことが判明した。
【0056】従って、加熱温度は、1200〜1450
°Cが適切であることが判明した。 (2) Sn配合率(wt%):(1)で判明した加熱
温度1200〜1450°C範囲における酸化錫粉のS
n換算のSn配合率を見ると(試料番号11から40の
場合の配合率を見ると)、0.8〜87.6wt%と添
加量を増やすに従い、飽和磁化が91〜8emu/gと
連続的に減少することが判明した。Sn配合率76.0
wt%よりも更に増すと飽和磁化が更に小さくなってし
まい、実用的ではなくなる。
【0057】従って、配合率は、Sn化合物のSn換算
で0.8〜76.0wt%が適切であることが判明し
た。以上のことから、ヘマタイトにSn化合物をSn換
算で0.8〜76.0wt%を混合し、加熱温度120
0〜1450°Cのときに良好な単相のマグネタイト+
非磁性相が生成されることが判明した(尚、炭素原子同
士の単結合あるいは二重結合を有する物質も0.1〜
4.0wt%混合する)。
【0058】図13は本発明のSn配合率と飽和磁化曲
線例を示す。これは、Sn化合物のSn換算の配合率w
t%を横軸とし、そのときの飽和磁化を縦軸とした飽和
磁化曲線であって、図12の実験例の飽和磁化曲線であ
る。この飽和磁化曲線は、図12の加熱温度1200〜
1450°Cの範囲における、Sn配合率wt%を横軸
とし、そのときの飽和磁化emu/gを縦軸としてプロ
ットし、これらを結んだ線分である。
【0059】従って、この図13の飽和磁化曲線を一度
測定しておけば、所望の飽和磁化emu/gを得るとき
のSn配合率wt%を求めたり、逆に、Sn配合率wt
%のときの飽和磁化emu/gを求め、所望の飽和磁化
の酸化物磁性粉を作成できる。
【0060】図14は、本発明の他の実験例(ヘマタイ
ト+マグネタイトの1対1、Sn)を示す。これは、ヘ
マタイト粉とマグネタイト粉とが1対1の同じ割合のも
とで、Sn配合率を図示のように変化させたときの実験
データである。ここで、ヘマタイト粉とマグネタイト粉
とが1対1の同じ割合の混合粉に、酸化錫粉をSn換算
で0.0〜87.6wt%混合した後、図12と同様に
造粒し、得られた顆粒を窒素ガス中で1100〜150
0°Cで2時間加熱処理した。加熱処理後の各試料は、
図12と同様にして、測定した測定結果を図14に記載
する。
【0061】(1) 加熱温度範囲:図14から110
0°Cで加熱した場合(試料番号1から10の場合)に
はヘマタイト(α−Fe23)が残留し、一方、150
0°Cで加熱した場合(試料番号41から50の場合)
にはウスタイト(FeO)が生成され、単相のマグネタ
イト(Fe34のみ)が得られないことが判明した。
【0062】従って、加熱温度は、1200〜1450
°Cが適切であることが判明した。 (2) Sn配合率(wt%):(1)で判明した加熱
温度1200〜1450°C範囲における酸化錫粉のS
n換算のSn配合率を見ると(試料番号11から40の
場合の配合率を見ると)、0.8〜87.6wt%と添
加量を増やすに従い、飽和磁化が91〜9emu/gと
連続的に減少することが判明した。Sn配合率76.0
wt%よりも増すと飽和磁化が更に小さくなってしま
い、実用的ではなくなる。
【0063】従って、配合率は、Sn化合物のSn換算
で0.8〜76.0wt%が適切であることが判明し
た。以上のことから、ヘマタイト+マグネタイトの1対
1にSn化合物をSn換算で0.8〜76.0wt%を
混合し、加熱温度1200〜1450°Cのときに良好
な単相のマグネタイト+非磁性相が生成されることが判
明した(尚、炭素原子同士の単結合あるいは二重結合を
有する物質も0.1〜4.0wt%混合する)。
【0064】図15および図16は、本発明の他の実験
例(マグネタイト、Sn)を示す。これは、マグネタイ
ト粉に酸化錫粉をSn換算で0.0〜87.6wt%混
合した後、図12と同様に造粒し、得られた顆粒を窒素
ガス中で500〜1500°Cで2時間加熱処理した。
加熱処理後の各試料は、図12と同様にして、測定した
測定結果を図15および図16に記載する。
【0065】(1) 加熱温度範囲:図15および図1
6から500°Cで加熱した場合(試料番号1から10
の場合)には窒素ガス中に含まれる微量O2により酸化
してヘマタイト(α−Fe23)が生成され、一方、1
500°Cで加熱した場合(試料番号81から90の場
合)にはウスタイト(FeO)が生成され、単相のマグ
ネタイト(Fe34のみ)が得られないことが判明し
た。ここで、マグネタイトを原料としてSn化合物を混
合し、マグネタイト+非磁性相の生成によって飽和磁化
を任意調整する場合、当該マグネタイトを新たに還元し
てマグネタイト化する必要がないため、接合あるいは軽
い焼結を起こせばハンドリングなどの実際的な取り扱い
に必要な強度が得られればよく、550°Cという低い
温度であっても良好な飽和磁化の調整ができることが判
明した。
【0066】従って、加熱温度は、550〜1450°
Cが適切であることが判明した。 (2) Sn配合率(wt%):(1)で判明した加熱
温度550〜1450°C範囲における酸化錫粉のSn
換算のSn配合率を見ると(試料番号11から80の場
合の配合率を見ると)、0.8〜87.6wt%と添加
量を増やすに従い、飽和磁化が91〜8emu/gと連
続的に減少することが判明した。Sn配合率76.0w
t%よりも増すと飽和磁化が更に小さくなってしまい、
実用的ではなくなる。
【0067】従って、配合率は、Sn化合物のSn換算
で0.8〜76.0wt%が適切であることが判明し
た。以上のことから、マグネタイトにSn化合物をSn
換算で0.8〜76.0wt%を混合し、加熱温度55
0〜1450°Cのときに良好な単相のマグネタイト+
非磁性相が生成されることが判明した(尚、炭素原子同
士の単結合あるいは二重結合を有する物質も0.1〜
4.0wt%混合する)。
【0068】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マグネタイト、マグネタイト+ヘマタイトあるいはヘマ
タイトにTi化合物やSn化合物を混ぜた混合粉に炭素
原子同士の単結合あるいは二重結合を有する物質を混合
し、焼成して任意の値の飽和磁化を持つマグネタイト+
非磁性相の粉体を製造する構成を採用しているため、所
望の飽和磁化を持つ酸化物磁性材料を得ることができる
と共に簡易、安価、かつ多量に製造することができる。
特に、多量のマグネタイト、マグネタイト+ヘマタイ
ト、あるいはヘマタイトマにTi化合物あるいはSn化
合物を混ぜた混合粉に有機物を混ぜて一度に焼成工程5
によってマグネタイト+非磁性相の任意の飽和磁化を持
つ酸化物磁性材料を簡単な工程、容易、かつ安価に製造
できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例構成図である。
【図2】本発明の焼成実験結果例である。
【図3】本発明の実験例(マグネタイト、Ti、続く)
である。
【図4】本発明の実験例(マグネタイト、Ti、続き)
である。
【図5】本発明のTi配合率と飽和磁化曲線例である。
【図6】本発明の実験例(マグネタイト+ヘマタイトの
1対1、Ti)である。
【図7】本発明の実験例(マグネタイト+ヘマタイトの
1対3、Ti)である。
【図8】本発明の実験例(マグネタイト+ヘマタイトの
1対4、Ti)である。
【図9】本発明の加熱曲線例である。
【図10】本発明の飽和磁化の説明図である。
【図11】本発明の他の実施例構成図である。
【図12】本発明の他の実験例(ヘマタイト、Sn)で
ある。
【図13】本発明のSn配合率と飽和磁化曲線例であ
る。
【図14】本発明の他の実験例(ヘマタイト+マグネタ
イトの1対1、Sn)である。
【図15】本発明の他の実験例(マグネタイト、Sn、
続く)である。
【図16】本発明の他の実験例(マグネタイト、Sn、
続き)である。
【符号の説明】
1:配合工程 2:混合工程 3:粉砕工程 4:造粒工程 5:焼成工程 6:解砕工程
フロントページの続き (72)発明者 佐々木 勇 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (72)発明者 下川 明 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−106199(JP,A) 特開 昭64−42327(JP,A)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マグネタイトを47.3〜98.8wt%
    と、Ti化合物をTi換算で1.2〜52.7wt%
    と、−C−C−あるいは−C=C−を分子中に有する液
    体状物質あるいは固体状物質を、前記マグネタイトとT
    i化合物のTi換算との総和に対して0.1〜4.0w
    t%とを混合する混合工程(2)と、 混合した混合物を不活性ガス中で550〜1450℃の
    焼成する焼成工程(5)とを備えた酸化物磁性材料の製
    造方法。
  2. 【請求項2】マグネタイト9.8〜98.8wt%+ヘ
    マタイト0〜79.0wt%と、Ti化合物をTi換算
    で1.2〜52.7wt%と、−C−C−あるいは−C
    =C−を分子中に有する液体状物質あるいは固体状物質
    、前記マグネタイト+ヘマタイトとTi化合物のTi
    換算との総和に対して0.1〜4.0wt%とを混合す
    る混合工程(2)と、 混合した混合物を不活性ガス中で1200〜1450℃
    の焼成する焼成工程(5)とを備えた酸化物磁性材料の
    製造方法。
  3. 【請求項3】ヘマタイトあるいはヘマタイト+マグネタ
    イトを24.0〜99.2wt%と、Sn化合物をSn
    換算で0.8〜76.0wt%と、−C−C−あるいは
    −C=C−を分子中に有する液体状物質あるいは固体状
    物質を、前記ヘマタイトあるいはヘマタイト+マグネタ
    イトとSn化合物のSn換算との総和に対して0.1〜
    4.0wt%とを混合する混合工程(2)と、 混合した混合物を不活性ガス中で1200〜1450℃
    の焼成する焼成工程(5)とを備えた酸化物磁性材料の
    製造方法。
  4. 【請求項4】マグネタイトを24.0〜99.2wt%
    と、Sn化合物をSn換算で0.8〜76.0wt%
    と、−C−C−あるいは−C=C−を分子中に有する液
    体状物質あるいは固体状物質を、前記マグネタイトとS
    n化合物のSn換算との総和に対して0.1〜4.0w
    t%とを混合する混合工程(2)と、 混合した混合物を不活性ガス中で550〜1450℃の
    焼成する焼成工程(5)とを備えた酸化物磁性材料の製
    造方法。
  5. 【請求項5】請求項1から請求項4において、焼成前に
    混合後の原料を造粒工程(4)によって球状顆粒化する
    ことを特徴とする酸化物磁性材料の製造方法。
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