JP6532250B2 - Hexagonal Ba ferrite magnetic powder and method for producing the same - Google Patents

Hexagonal Ba ferrite magnetic powder and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、磁気記録媒体の高密度記録に適したマグネトプランバイト型(M型)六方晶フェライト磁性粉およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a magnetoplumbite (M-type) hexagonal ferrite magnetic powder suitable for high density recording of a magnetic recording medium, and a method for producing the same.

磁気記録媒体に用いる高密度記録に適した磁性粉として、M型六方晶フェライト磁性粉が知られている。例えば特許文献1〜3には、原料混合物の非晶質体を焼成して結晶化させる「ガラス結晶化法」により六方晶フェライト結晶を合成した例が開示されている。ガラス結晶化法は凝集の少ない六方晶粒子を合成しやすい手法であるとされる。また特許文献4には、共沈−焼成法や水熱合成法により六方晶フェライトを合成した例が開示されている。   M-type hexagonal ferrite magnetic powder is known as a magnetic powder suitable for high density recording used for a magnetic recording medium. For example, Patent Documents 1 to 3 disclose examples in which hexagonal ferrite crystals are synthesized by the “glass crystallization method” in which an amorphous body of a raw material mixture is calcined to be crystallized. The glass crystallization method is considered to be a method that is easy to synthesize hexagonal particles with little aggregation. Patent Document 4 discloses an example in which hexagonal ferrite is synthesized by a coprecipitation-calcination method or a hydrothermal synthesis method.

特開2011−178654号公報JP, 2011-178654, A 特開2010−282671号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-282671 特開2012−204726号公報JP 2012-204726 A 特開2012−128904号公報JP, 2012-128904, A

近年、デジタルデータの利用が増え続ける中、膨大なデータの保存を担う磁気記録媒体には更なる高記録密度化の要求が大きい。高記録密度化のためには磁気記録における分解能の向上が求められ、そのためには磁性粉を構成する磁性粒子の微細化が望まれる。また、磁気特性としては特に磁気記録媒体におけるS/N比の改善が重要となる。磁気記録媒体に使用する磁性粉は、磁気記録媒体の要求特性に応じて所定の保磁力Hcを有することが必要である。保磁力Hcの分布がシャープである磁性粉ほどS/N比の向上には有利である。保磁力分布の指標としては一般にSFD(Switching Field Distribution)が採用される。   In recent years, while the use of digital data continues to increase, there is a large demand for further increase in recording density for magnetic recording media responsible for storing a vast amount of data. In order to increase the recording density, it is required to improve the resolution in magnetic recording, and for this purpose, it is desired to miniaturize the magnetic particles constituting the magnetic powder. Further, as the magnetic properties, it is particularly important to improve the S / N ratio in the magnetic recording medium. The magnetic powder used for the magnetic recording medium is required to have a predetermined coercive force Hc according to the required characteristics of the magnetic recording medium. The sharper the distribution of the coercivity Hc, the more advantageous it is to improve the S / N ratio. SFD (Switching Field Distribution) is generally employed as an index of coercivity distribution.

SFDはヒステリシス曲線の微分曲線の半値幅(保磁力バラツキ)を保磁力の値で除することにより算出した指標であると捉えることができる。個々の磁性粒子の保磁力は粒子の形状やサイズに影響される。高密度磁気記録媒体において、優れた磁気特性(特にS/N比)を安定的に実現するためには、SFDが小さい磁性粉を選択するだけでは必ずしも十分ではなく、保磁力バラツキが小さい磁性粉を使用することが望まれる。しかし、微細な磁性粒子からなる磁性粉において、個々の磁性粒子の保磁力バラツキを小さくコントロールすることは容易ではなく、従来、そのような六方晶フェライト磁性粉は実現されていない。   SFD can be regarded as an index calculated by dividing the half value width (coercivity variation) of the differential curve of the hysteresis curve by the value of the coercivity. The coercivity of individual magnetic particles is influenced by the shape and size of the particles. In order to stably realize excellent magnetic characteristics (especially S / N ratio) in high density magnetic recording media, it is not always sufficient to select magnetic powder with small SFD, and magnetic powder with small variation in coercive force. It is desirable to use However, in the magnetic powder composed of fine magnetic particles, it is not easy to control the variation in coercive force of individual magnetic particles to a small level, and such a hexagonal ferrite magnetic powder has not been realized conventionally.

本発明は、粉体を構成する磁性粒子が微細であり、かつ個々の磁性粒子の保磁力バラツキが小さい六方晶フェライト磁性粉を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a hexagonal ferrite magnetic powder in which the magnetic particles constituting the powder are fine and the variation in coercive force of the individual magnetic particles is small.

発明者らは詳細な研究の結果、M型六方晶Baフェライトの結晶格子を構成する3価のFeサイトの一部を、2価または4価の金属元素で置換する際に、置換後のFeサイト原子の平均的な原子価が3よりも僅かにプラス側の狭い範囲に入るように成分組成をコントロールすることによって、磁性粒子の微細化と、個々の磁性粒子の保磁力バラツキの低減を同時に実現することが可能になることを発見した。本発明はこのような知見に基づいて完成したものである。   As a result of detailed studies, the inventors have found that when substituting part of trivalent Fe sites constituting the crystal lattice of M-type hexagonal Ba ferrite with a divalent or tetravalent metal element, Fe after substitution By controlling the component composition so that the average valence of the site atom falls within a narrow range slightly positive than 3, the miniaturization of the magnetic particles and the reduction of the coercivity variation of the individual magnetic particles are simultaneously performed. I found it possible to realize. The present invention has been completed based on such findings.

すなわち上記目的は、Feサイトの一部を2価または4価の金属元素の1種以上で置換したマグネトプランバイト型六方晶Baフェライトにおいて、Feと置換する2価元素をM(II)、Feと置換する4価元素をM(IV)、Feサイトの全元素(すなわち、Feおよびその置換元素)をM、希土類元素をRと表記するとき、
下記(1)式により算出されるFeサイト価数XFeが3.005〜3.030、R/Mモル比が0.001〜0.020、かつ下記(2)式により算出されるDx体積が1150〜1450nm3である六方晶Baフェライト磁性粉によって達成される。
Fe=(3+2×[M(II)/Fe]+4×[M(IV)/Fe])/(1+[M(II)/Fe]+[M(IV)/Fe]) …(1)
Dx体積(nm3)=Dxc×π×(Dxa/2)2 …(2)
ここで、[M(II)/Fe]はM(II)/Feモル比、[M(IV)/Fe]はM(IV)/Feモル比、Dxcは六方晶フェライト結晶格子のc軸方向の結晶子径(nm)、Dxaは同結晶格子のa軸方向の結晶子径(nm)、πは円周率である。
That is, in the magnetoplumbite-type hexagonal Ba ferrite in which a part of the Fe site is substituted by one or more kinds of divalent or tetravalent metal elements, the above object is to obtain a divalent element to be substituted for Fe M (II), Fe When the tetravalent element to be substituted is represented by M (IV), all elements of the Fe site (ie, Fe and its substitution elements) by M, and the rare earth element by R,
The Fe site valence X calculated by the following equation (1): Fe 3.005 to 3.030, R / M molar ratio: 0.001 to 0.020, and Dx volume calculated by the following equation (2): Is achieved by a hexagonal Ba ferrite magnetic powder of 1150-1450 nm 3 .
X Fe = (3 + 2 × [M (II) / Fe] + 4 × [M (IV) / Fe]) / (1+ [M (II) / Fe] + [M (IV) / Fe]) (1)
Dx volume (nm 3 ) = Dxc × π × (Dxa / 2) 2 (2)
Here, [M (II) / Fe] is M (II) / Fe molar ratio, [M (IV) / Fe] is M (IV) / Fe molar ratio, and Dxc is c axis direction of hexagonal ferrite crystal lattice Is the crystallite diameter (nm), Dxa is the crystallite diameter in the a-axis direction of the same crystal lattice (nm), and π is the circumference ratio.

M(II)として例えばNi、Cu、Coの1種以上を含有することができ、M(IV)として例えばTiを含有することができる。M(II)/Feモル比は0〜0.02とすることが好ましく、M(IV)/Feモル比は0.010〜0.030とすることが好ましい。M(II)/Feモル比が0である場合は、2価の置換元素を使用しないことを意味する。
希土類元素Rとしては、例えばNd、Sm、Y、Pr、Er、Hoの1種以上を使用することができる。
For example, one or more of Ni, Cu, and Co can be contained as M (II), and for example, Ti can be contained as M (IV). The M (II) / Fe molar ratio is preferably 0 to 0.02, and the M (IV) / Fe molar ratio is preferably 0.010 to 0.030. When M (II) / Fe molar ratio is 0, it means that a bivalent substitution element is not used.
As the rare earth element R, for example, one or more of Nd, Sm, Y, Pr, Er and Ho can be used.

上記磁性粉において、保磁力Hc(kA/m)とSFDの積で表されるHa値が143kA/m以下であるものが、好適な対象として例示できる。保磁力Hcは例えば159〜223kA/mである。
上記の六方晶Baフェライト磁性粉は、例えば原料混合物の非晶質体を焼成して結晶化させる手法(ガラス結晶化法)により製造することができる。その場合、前記Feサイト価数XFeが3.005〜3.030、かつR/Mモル比が0.035〜0.150である組成に調整された非晶質体を結晶化させることが好ましい。
Among the above magnetic powders, one having an Ha value of 143 kA / m or less, which is represented by the product of the coercive force Hc (kA / m) and the SFD, can be exemplified as a preferable target. The coercive force Hc is, for example, 159 to 223 kA / m.
The above-mentioned hexagonal Ba ferrite magnetic powder can be produced, for example, by a method (glass crystallization method) of firing and crystallizing an amorphous body of a raw material mixture. In that case, it is possible to crystallize an amorphous body adjusted to a composition in which the Fe site valence number X Fe is 3.005 to 3.030 and the R / M molar ratio is 0.035 to 0.150. preferable.

本発明に従えば、磁気記録媒体に必要な高い保磁力Hcを有し、磁性粒子が微細であり、かつ個々の磁性粒子の保磁力バラツキが小さい六方晶フェライト磁性粉が提供可能となった。この磁性粉は、高密度磁気記録媒体において、記録密度の更なる向上と、磁気特性(特にS/N比)の改善に寄与するものである。   According to the present invention, it is possible to provide a hexagonal ferrite magnetic powder which has high coercivity Hc necessary for a magnetic recording medium, is fine in magnetic particles, and has a small variation in coercivity of individual magnetic particles. The magnetic powder contributes to the further improvement of the recording density and the improvement of the magnetic characteristics (particularly, the S / N ratio) in the high density magnetic recording medium.

実施例および比較例の六方晶フェライト磁性粉についてDx体積とHa値(=保磁力Hc×SFD)の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship of Dx volume and Ha value (= coercive force HcxSFD) about the hexagonal ferrite magnetic powder of an Example and a comparative example.

〔成分組成〕
本発明で対象とする六方晶フェライトは、BaO・6Fe23を基本構造とするマグネトプランバイト型(M型)のものである。Feサイトの一部は2価または4価の金属元素の1種以上で置換されている。従来から、六方晶フェライトのFeサイトの一部をTiなどの金属元素で置換することにより、粒子サイズ、粒子形状、保磁力などの調整を行う技術が知られている。この場合、置換元素の種類や置換量(Feに対する置換元素のモル比)によって所定の粒子サイズや保磁力に調整される。
[Component composition]
The hexagonal ferrite of the present invention is of the magnetoplumbite type (M type) having a basic structure of BaO 6 Fe 2 O 3 . Some of the Fe sites are substituted with one or more of divalent or tetravalent metal elements. Conventionally, there is known a technique for adjusting particle size, particle shape, coercivity and the like by replacing a part of Fe sites of hexagonal ferrite with a metal element such as Ti. In this case, the particle size and the coercive force are adjusted to a predetermined value depending on the kind of substitution element and the substitution amount (molar ratio of substitution element to Fe).

発明者らは研究の結果、Feサイトの一部を2価または4価の金属元素の1種以上で置換する際、単にその置換量を調整するのではなく、Feサイトの原子の平均的な原子価を3価よりも僅かにプラス側にシフトさせることによって、個々の磁性粒子が発現する保磁力のバラツキを安定して低減させることができることを知見した。そのために必要な置換量(Feに対するモル比)の好適な範囲は、従来一般的に粒子サイズや保磁力の調整に効果的であるとされる置換量よりも少ない領域にある。   As a result of research, when substituting part of the Fe site with one or more of divalent or tetravalent metal elements, the average amount of atoms of the Fe site is not simply adjusted. It has been found that the variation in coercivity of individual magnetic particles can be stably reduced by shifting the valence slightly to the positive side more than trivalent. The preferable range of the substitution amount (molar ratio to Fe) necessary for that is in a range which is generally smaller than the substitution amount generally considered to be effective for adjusting the particle size and the coercive force.

Feサイト原子の平均的な原子価を表す指標として、ここではFeサイト価数XFeを導入する。Feサイト価数XFeは下記(1)式によって表される。
Fe=(3+2×[M(II)/Fe]+4×[M(IV)/Fe])/(1+[M(II)/Fe]+[M(IV)/Fe]) …(1)
ここで、M(II)はFeと置換する2価元素を意味する。M(II)としては例えばNi、Cu、Coなどが挙げられる。M(IV)はFeと置換する4価元素を意味する。M(IV)としては例えばTi、Snなどが挙げられる。本発明で対象とする磁性粉はBa、Ndを必須成分として含有し、必要に応じてBi、Alなどを含有することができるが、これらBa、Nd、Bi、AlはM(II)、M(IV)には該当しない。
Here, the Fe site valence number X Fe is introduced as an index indicating the average valence of Fe site atoms. Fe site valence number X Fe is represented by the following equation (1).
X Fe = (3 + 2 × [M (II) / Fe] + 4 × [M (IV) / Fe]) / (1+ [M (II) / Fe] + [M (IV) / Fe]) (1)
Here, M (II) means a divalent element to replace Fe. Examples of M (II) include Ni, Cu, Co and the like. M (IV) means a tetravalent element replacing Fe. Examples of M (IV) include Ti and Sn. The magnetic powder targeted in the present invention contains Ba and Nd as essential components, and may contain Bi, Al, etc. as necessary. However, these Ba, Nd, Bi, Al are M (II), M Not applicable to (IV).

[M(II)/Fe]はM(II)/Feモル比、[M(IV)/Fe]はM(IV)/Feモル比を意味する。(1)式の分母はFeサイトを占める原子のモル数(Feを1モルとしたときの総モル数)に相当する。分母の数字1は[Fe/Fe]=1を意味する。(1)式の分子はFeサイトを占める原子の価数の合計に相当する。分子の数字3は3価のFe原子についての3×[Fe/Fe」=3×1=3を意味する。   [M (II) / Fe] means M (II) / Fe molar ratio, and [M (IV) / Fe] means M (IV) / Fe molar ratio. The denominator of the formula (1) corresponds to the number of moles of atoms occupying the Fe site (the total number of moles when Fe is 1 mole). The denominator number 1 means [Fe / Fe] = 1. The molecule of the formula (1) corresponds to the sum of valences of atoms occupying the Fe site. The molecular number 3 means 3 × [Fe / Fe] = 3 × 1 = 3 for trivalent Fe atoms.

種々検討の結果、Feサイト価数XFeを、3よりも僅かにプラス側の3.005以上3.030以下の範囲に厳密にコントロールすることによって、磁性粒子サイズの微細化と個々の磁性粒子が発生させる保磁力のバラツキ(後述のHa値)の低減の両立を実現することができる。XFeが上記範囲に入る場合の態様としては、
(a)置換元素を4価元素M(IV)のみとしてM(IV)の添加量によってXFeが調整されているパターン、
(b)置換元素を2価元素M(II)と4価元素M(IV)の複合添加とし、M(II)、M(IV)両者の価数の差し引きによりXFeが調整されているパターン、
がある。
As a result of various investigations, refinement of the magnetic particle size and individual magnetic particles by strictly controlling the Fe site valence number X Fe in the range of 3.005 or more and 3.030 or less slightly on the plus side of 3 It is possible to realize both the reduction of the coercivity variation (Ha value described later) generated by the. As an embodiment when X Fe falls within the above range,
(A) A pattern in which X Fe is adjusted by the addition amount of M (IV) with the substitution element being only the tetravalent element M (IV),
(B) A pattern in which X Fe is adjusted by subtraction of the valence of both M (II) and M (IV), wherein the substitutional element is a complex addition of divalent element M (II) and tetravalent element M (IV) ,
There is.

Feサイト価数XFeが3.005よりも小さいと、焼成により六方晶の磁性粒子を生成させる際、磁性粒子が粗大化しやすい。この場合の態様としては、
(a)置換元素を添加していないパターン、
(b)置換元素が4価元素M(IV)のみであるがその添加量が不足するパターン、
(c)置換元素を2価元素M(II)と4価元素M(IV)の複合添加としているが、M(II)、M(IV)両者の価数の差し引きによりXFeが過小になっているパターン、
がある。
一方、XFeが3.030を超えて大きくなると、磁性粒子の微細化は維持できるが、個々の磁性粒子の保磁力バラツキ(後述のHa値)が大きくなってしまう。このケースは、4価元素M(IV)の添加量が過剰であることによって生じる。
When the Fe site valence number X Fe is smaller than 3.005, when forming hexagonal magnetic particles by firing, the magnetic particles are likely to be coarsened. As an aspect in this case,
(A) a pattern in which no substitution element is added,
(B) A pattern in which the amount of substitution is insufficient although the amount of substitution element is only tetravalent element M (IV),
(C) The substitution element is a complex addition of divalent element M (II) and tetravalent element M (IV), but X Fe becomes too small by subtraction of the valence of both M (II) and M (IV) Pattern,
There is.
On the other hand, if the X Fe exceeds 3.030, the miniaturization of the magnetic particles can be maintained, but the variation in coercivity of individual magnetic particles (Ha value described later) becomes large. This case is caused by the excessive addition of the tetravalent element M (IV).

Feサイト価数XFeを3よりも僅かにプラス側にシフトさせたときに磁性粒子サイズの微細化が実現できる理由としては、焼成により六方晶フェライト結晶が生成する際、結晶の成長速度を抑制する作用が生じるためであると考えられる。その成長速度抑制のメカニズムについては現時点では明確にされていない。XFeが3.005を下回ると粒子成長速度が急激に増大し、粗大粒子が発生しやすいことが確認された。一方、XFeが大きくなるとFeサイトの置換による結晶構造の歪の影響が大きくなり、それが磁気特性の変動を増大させる要因になると考えられる。XFeが3.030を超えると、保磁力バラツキ(後述のHa値)を安定して小さい値に制御することが難しくなることが確認された。 Fe site valence number X The reason why miniaturization of the magnetic particle size can be realized when Fe is shifted slightly to the positive side more than 3 is that when the hexagonal ferrite crystal is formed by firing, the crystal growth rate is suppressed It is believed that this is because the The mechanism for controlling the growth rate has not been clarified at present. It was confirmed that when X Fe is less than 3.005, the particle growth rate is rapidly increased, and coarse particles are easily generated. On the other hand, if X Fe becomes large, the influence of distortion of the crystal structure due to the substitution of Fe sites becomes large, which is considered to be a factor to increase the fluctuation of the magnetic characteristics. It was confirmed that when X Fe exceeds 3.030, it becomes difficult to stably control the coercivity variation (Ha value described later) to a small value.

Feサイト価数XFeを上述の範囲に調整するための置換元素の含有量としては、M(II)/Feモル比が0〜0.02、M(IV)/Feモル比が0.010〜0.030の範囲とすることがより好ましい。ここで、2価元素M(II)として複数の元素を複合添加する場合のM(II)/Feモル比は、それら2価元素の合計モル数とFeのモル数の比を意味する。例えばM(II)としてNiとCoを複合添加する場合であれば、M(II)/Feモル比は(Ni+Co)/Feモル比となる。4価元素M(IV)として複数の元素を複合添加する場合のM(IV)/Feモル比についても同様である。 Fe site valence number X As content of the substitution element for adjusting Fe to the above-mentioned range, M (II) / Fe molar ratio 0-0.02, M (IV) / Fe molar ratio 0.010 More preferably, it is in the range of -0.030. Here, M (II) / Fe molar ratio in the case of combining and adding a plurality of elements as the divalent element M (II) means the ratio of the total number of moles of these divalent elements to the number of moles of Fe. For example, in the case where Ni and Co are added in combination as M (II), the M (II) / Fe molar ratio is (Ni + Co) / Fe molar ratio. The same applies to the M (IV) / Fe molar ratio in the case where a plurality of elements are added in combination as the tetravalent element M (IV).

本発明の磁性粉を製造する際には原料混合物中に希土類元素Rを含有させておく。発明らの検討によれば、希土類元素Rを添加しない場合や、添加してもR/Mモル比が0.035未満の場合には、焼成により結晶化する際に粒子の成長進行度合いにバラツキが生じやすくなり、粒度分布が広がるため、保磁力のバラツキ(後述Ha値)が増大し好ましくない。一方、R/Mモル比が0.150を超えると、保磁力バラツキの低減効果が飽和してくることに加え、六方晶フェライト磁性粉中の非磁性分の質量割合が増えて飽和磁化が低下し、また原料コスト増となる。従って、結晶化させる前の非晶質体においてR/Mモル比が0.035〜0.150の範囲となる量の希土類元素Rを含有させておくことが極めて効果的である。希土類元素Rは酸洗浄等の工程で大部分が除去され、最終的に得られる六方晶フェライト磁性粉におけるR含有量はR/Mモル比で例えば0.001〜0.020の範囲となる。希土類元素Rとしては、例えばNd、Sm、Y、Pr、Er、Hoの1種または2種以上を使用することができる。
ここで、元素Mは、Feサイトの全元素(すなわち、Feおよびその置換元素)を意味する。例えば、希土類元素RがNd、M(II)がCu、M(IV)がTiであれば、R/Mモル比はNd/(Fe+Cu+Ti)モル比となる。
When producing the magnetic powder of the present invention, the rare earth element R is contained in the raw material mixture. According to the study of the present inventors, when the rare earth element R is not added, or when the R / M molar ratio is less than 0.035 even when added, the degree of progress of the growth of particles when crystallization is caused by variation. Is likely to occur, and the particle size distribution is broadened, so that the variation of the coercive force (Ha value described later) is undesirably increased. On the other hand, when the R / M molar ratio exceeds 0.150, in addition to saturation of the effect of reducing variation in coercive force, the mass ratio of nonmagnetic components in hexagonal ferrite magnetic powder increases and saturation magnetization decreases. Also, the cost of raw materials will increase. Therefore, it is extremely effective to contain the rare earth element R in an amount such that the R / M molar ratio is in the range of 0.035 to 0.150 in the amorphous body before crystallization. Most of the rare earth element R is removed by a process such as acid washing, and the R content in the finally obtained hexagonal ferrite magnetic powder is in the range of, for example, 0.001 to 0.020 in R / M molar ratio. As the rare earth element R, for example, one or more of Nd, Sm, Y, Pr, Er and Ho can be used.
Here, the element M means all elements of the Fe site (that is, Fe and its substitution elements). For example, if the rare earth element R is Nd, M (II) is Cu, and M (IV) is Ti, the R / M molar ratio is Nd / (Fe + Cu + Ti) molar ratio.

本発明で対象とする六方晶Baフェライト磁性粉は、必要に応じてAlを含有することができる。Alは六方晶の基本構造(BaO・6Fe23)を構成するものではなく、主として磁性粉粒子の表面被覆層として存在する。Alの存在により、分散性や磁気記録媒体における磁性層の耐久性を向上させることができる。Alは原料混合物中に添加することができる。また、原料混合物中にはAlを添加せず、結晶化後に酸洗浄を終えてガラス成分を除去した後にAl含有溶液で表面処理する手法によりAlを含有させることもできる。 The hexagonal Ba ferrite magnetic powder to which the present invention is directed can contain Al, if necessary. Al does not constitute a hexagonal basic structure (BaO · 6Fe 2 O 3 ), but mainly exists as a surface coating layer of magnetic powder particles. The presence of Al can improve the dispersibility and the durability of the magnetic layer in the magnetic recording medium. Al can be added to the raw material mixture. Alternatively, Al may not be added to the raw material mixture, and Al may be contained by surface treatment with an Al-containing solution after acid cleaning is finished after crystallization to remove glass components.

その他の添加元素として、必要に応じてBiを含有させることができる。Biは、小粒子化および磁気特性の向上に有効な元素である。種々検討の結果、Biの上記作用を十分に得るためには、磁性粉のBi/Mモル比が0.001以上となるように原料混合物中のBi添加量を調整することが効果的であり、Bi/Mモル比が0.025以上となるように調整することがさらに効果的である。ただし、磁性粉中に非磁性成分であるBiが多量に含有されると、用途によっては、そのことに起因する磁気特性の低下が問題となる場合がある。Bi/Mモル比は0.10以下の範囲とすることが好ましく、0.06以下とすることがより好ましい。   As another additive element, Bi can be contained as needed. Bi is an element effective for reducing particle size and improving magnetic properties. As a result of various investigations, in order to sufficiently obtain the above-mentioned action of Bi, it is effective to adjust the Bi addition amount in the raw material mixture so that the Bi / M molar ratio of the magnetic powder is 0.001 or more. It is more effective to adjust the Bi / M molar ratio to 0.025 or more. However, when the magnetic powder contains a large amount of Bi, which is a nonmagnetic component, depending on the application, the deterioration of the magnetic properties due to that may be a problem. The Bi / M molar ratio is preferably in the range of 0.10 or less, more preferably 0.06 or less.

Feサイト価数XFeを適正化するための組成調整は、原料混合物中のM(II)、M(IV)の配合量を調整することによって行うことができる。例えばガラス結晶化法によれば、後述実施例に示されるように、Feサイトを置換するための金属元素の原料中の配合割合(仕込みモル比)は、磁性粉中の含有率として精度良く反映される。従って、原料混合物中への仕込みM(II)/Feモル比、および仕込みM(IV)/モル比を正確に調整することにより、Feサイト価数XFeの厳密なコントロールが可能となる。 Composition adjustment for optimizing Fe site valence number X Fe can be performed by adjusting the compounding quantity of M (II) and M (IV) in a raw material mixture. For example, according to the glass crystallization method, as shown in Examples described later, the blending ratio (feed molar ratio) of the metal element for replacing the Fe site in the raw material is accurately reflected as the content ratio in the magnetic powder. Be done. Therefore, exact control of the Fe site valence X Fe becomes possible by accurately adjusting the feed M (II) / Fe molar ratio and the feed M (IV) / mole ratio in the raw material mixture.

〔Dx体積〕
本発明では、磁気記録媒体の高記録密度化に対応するために、六方晶フェライト結晶粒子が微細である磁性粉を対象とする。ここでは結晶粒子のサイズ的パラメータとして、結晶子径から求まるDx体積を採用する。Dx体積は下記(2)式により算出される。
Dx体積(nm3)=Dxc×π×(Dxa/2)2 …(2)
ここで、Dxcは六方晶フェライト結晶格子のc軸方向の結晶子径(nm)、Dxaは同結晶格子のa軸方向の結晶子径(nm)、πは円周率である。
結晶子径はCo−Kα線を用いたX線回折法(XRD)により測定される回折ピークの半値幅から、下記(3)式に示すシェラーの式により求める。
結晶子径(nm)=Kλ/(β・cosθ) …(3)
ここで、K:シェラー定数0.9、λ:Co−Kα線波長(nm)、β:Dxcの測定では六方晶(006)面の回折ピークの半値幅(ラジアン)、Dxaの測定では六方晶(220)面の回折ピークの半値幅(ラジアン)、θ:回折ピークのブラッグ角(回折角2θの1/2)(ラジアン)である。
[Dx volume]
The present invention is directed to a magnetic powder in which hexagonal ferrite crystal particles are fine in order to cope with high recording density of a magnetic recording medium. Here, Dx volume determined from the crystallite diameter is adopted as a size parameter of crystal grains. The Dx volume is calculated by the following equation (2).
Dx volume (nm 3 ) = Dxc × π × (Dxa / 2) 2 (2)
Here, Dxc is the crystallite diameter (nm) in the c-axis direction of the hexagonal ferrite crystal lattice, Dxa is the crystallite diameter (nm) in the a-axis direction of the same crystal lattice, and π is the circumference ratio.
The crystallite diameter is determined from the half-width of a diffraction peak measured by X-ray diffraction (XRD) using Co-Kα radiation, according to Schiller's equation shown in the following equation (3).
Crystallite diameter (nm) = Kλ / (β · cos θ) (3)
Here, K: Scherrer constant 0.9, λ: Co-Kα line wavelength (nm), β: half width of the diffraction peak of the hexagonal (006) plane (radian) in the measurement of Dxc, hexagonal in the measurement of Dxa The half-width (radian) of the diffraction peak on the (220) plane is the Bragg angle (1/2 of the diffraction angle 2θ) (radian) of the diffraction peak.

Dx体積が小さい微細な磁性粒子からなる六方晶Baフェライト磁性粉は、磁気記録媒体の高記録密度化およびS/N比向上に有利となる。本発明ではDx体積が1450nm3以下である六方晶Baフェライト磁性粉を対象とする。1420nm3以下であるものがより好適な対象となる。ただし、Dx体積が過剰に小さくなると保磁力が顕著に低下し、磁気記録に要求される特性を満たすことが難しくなる。Dx体積は1150nm3以上であることが望ましく、1250nm3以上に管理してもよい。Feサイト価数XFeを上述のように3より僅かにプラス側にシフトした組成において、Dx体積を上述の範囲に調整することが可能となる。 The hexagonal Ba ferrite magnetic powder composed of fine magnetic particles having a small Dx volume is advantageous for increasing the recording density and improving the S / N ratio of the magnetic recording medium. The present invention is directed to a hexagonal Ba ferrite magnetic powder having a Dx volume of 1450 nm 3 or less. Those with 1420 nm 3 or less are more preferable targets. However, if the Dx volume is excessively reduced, the coercivity is significantly reduced, and it becomes difficult to satisfy the characteristics required for magnetic recording. It is desirable Dx volume is 1150 nm 3 or more, may be managed to 1250 nm 3 or more. In the composition in which the Fe site valence number X Fe is slightly shifted to the positive side of 3 as described above, the Dx volume can be adjusted to the above-described range.

Dxa/Dxcで表されるDx比は2.0〜3.0であることがより好ましい。
また、BET比表面積は100m2/g以上であることが望ましい。
The Dx ratio represented by Dxa / Dxc is more preferably 2.0 to 3.0.
Further, the BET specific surface area is desirably 100 m 2 / g or more.

〔磁気特性〕
高記録密度化された磁気記録媒体のS/N比を向上させるためには、個々の磁性粒子の保磁力ができるだけ揃っている磁性粒子からなる磁性粉を使用することが有利となる。磁性粉の保磁力分布を評価する指標として一般的にはSFDが使用される。SFDは、ヒステリシス曲線の微分曲線の半値幅(保磁力バラツキ)を保磁力の値で除することにより算出されたものであり、これによって種々の保磁力レベルの磁性粉の磁気特性を一定の基準で比較することができる。しかし、保磁力の分布幅、すなわち個々の磁性粒子が持つ保磁力のバラツキ自体に着目すると、SFDが同じである場合、保磁力レベルが高い磁性粉ほど「磁性粒子間の保磁力バラツキ」が大きいことになる。磁気記録媒体のS/N比に及ぼす「磁性粒子間の保磁力バラツキ」の影響をより厳しく評価するための指標としては、保磁力分布曲線(ヒステリシス曲線の微分曲線)のピーク幅自体(SFD化するために保磁力Hcで除する前のもの)に相当するパラメータを採用することが有効であると考えられる。そのパラメータとして、ここではHa値を採用する。SFDを用いてHa値を定義すると、下記(4)式のようになる。
Ha値(kA/m)=Hc(kA/m)×SFD …(4)
Ha値は保磁力Hcと同じkA/mの次元を有し、保磁力分布曲線におけるピーク幅を直接評価する指標である。
Magnetic property
In order to improve the S / N ratio of a high recording density magnetic recording medium, it is advantageous to use magnetic powder composed of magnetic particles in which the coercivities of the individual magnetic particles are as uniform as possible. In general, SFD is used as an index for evaluating the coercivity distribution of magnetic powder. The SFD is calculated by dividing the half value width (coercivity variation) of the derivative curve of the hysteresis curve by the value of the coercivity, whereby the magnetic characteristics of the magnetic powder at various coercivity levels can be a standard. Can be compared. However, focusing on the distribution width of the coercivity, that is, the variation itself of the coercivity of the individual magnetic particles, when the SFD is the same, the "magnetic particles have a larger variation in coercivity between magnetic particles" as the level of the coercivity increases. It will be. The peak width itself of the coercivity distribution curve (differential curve of the hysteresis curve) itself (SFD conversion) as an index to evaluate more strictly the influence of the "coercivity variation among the magnetic particles" on the S / N ratio of the magnetic recording medium It is considered effective to adopt a parameter corresponding to the one before division by the coercivity Hc in order to Here, the Ha value is adopted as the parameter. When the Ha value is defined using SFD, the following equation (4) is obtained.
Ha value (kA / m) = Hc (kA / m) × SFD (4)
The Ha value has the same dimension of kA / m as the coercive force Hc, and is an index for directly evaluating the peak width in the coercive force distribution curve.

発明者らの検討によれば、Dx体積が本発明規定範囲にある小粒子化された六方晶Baフェライト磁性粉において、Ha値が143kA/m(1800Oe)以下であるものは、高記録密度化された磁気記録媒体のS/N比向上のために極めて有用である。Ha値が140kA/m(1760Oe)以下であることがより好ましい。Feサイト価数XFeを上述のように3より僅かにプラス側にシフトさせたフェライト組成において、Dx体積が上記のように小さい磁性粉を得ることによって、Ha値を十分に低減させることができる。Ha値は小さいほど好ましいが、過剰なHa値の低減にはコスト増を伴う。Ha値は例えば80kA/m(1000Oe)以上の範囲で調整すれば十分であり、111kA/m(1400Oe)以上の範囲に管理してもよい。 According to the study of the inventors, in the small grained hexagonal Ba ferrite magnetic powder having a Dx volume within the defined range of the present invention, the recording density is increased when the Ha value is 143 kA / m (1800 Oe) or less It is very useful for improving the S / N ratio of the magnetic recording medium. More preferably, the Ha value is 140 kA / m (1760 Oe) or less. The Fe site valence X Fe in the ferrite composition shifted slightly positive than three as described above, by the Dx volume get smaller magnetic powder as described above, it is possible to sufficiently reduce the Ha value . The smaller the Ha value, the better, but the reduction of the excessive Ha value is accompanied by an increase in cost. The Ha value may be adjusted in the range of, for example, 80 kA / m (1000 Oe) or more, and may be managed in the range of 111 kA / m (1400 Oe) or more.

保磁力Hcは、磁気記録媒体の要求特性に応じて適正範囲に調整されていればよい。例えば、159〜223kA/m(2000〜2800Oe)のHcを呈する磁性粉が好適な対象として例示できる。   The coercive force Hc may be adjusted to an appropriate range in accordance with the required characteristics of the magnetic recording medium. For example, a magnetic powder exhibiting Hc of 159 to 223 kA / m (2000 to 2800 Oe) can be exemplified as a suitable target.

〔製造方法〕
本発明に従う六方晶Baフェライト磁性粉は、原料混合物の非晶質体を結晶化させる「ガラス結晶化法」を用いて製造することができる。具体的には、例えば以下の工程を経ることによって製造することができる。
〔Production method〕
The hexagonal Ba ferrite magnetic powder according to the present invention can be manufactured using the “glass crystallization method” which crystallizes the amorphous body of the raw material mixture. Specifically, it can be produced, for example, through the following steps.

(原料混合工程)
本発明に従う六方晶フェライト磁性粉はBaO・6Fe23型の基本構造を有し、Feの一部は、4価金属元素(例えばTi、Sn)の1種以上、あるいは前記4価金属元素の1種以上と2価金属元素(例えばNi、Co、Cu)の1種以上で置換され、添加元素として希土類元素Rを含有し、さらに必要に応じてBi、Alなどを含有するものである。希土類元素Rとしては、例えばNd、Sm、Y、Pr、Er、Hoの1種または2種以上を使用することができる。これらの磁性粉に含有される元素と、非晶質体を得るために必要なBa、Bなどを含む各種原料物質を混合して原料混合粉を得る。磁性粉に含有される各種金属元素は、酸化物、水酸化物、炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物などによって供給することができる。Baは六方晶フェライトの構成元素であると同時に、非晶質体を形成するための元素でもある。Bは非晶質体を形成するための元素である。Ba源としては炭酸バリウムが例示される。B源としてはホウ酸が例示される。Alについては、磁気記録媒体の磁性層の耐久性を向上させる目的で含有させる場合は、後述の表面処理により添加することもできる。原料配合によって、原料混合物の組成を、前記(1)式により算出されるFeサイト価数XFeが3.005〜3.030であり、かつR/Mモル比が0.035〜0.150である組成に調整することが好ましい。
(Raw material mixing process)
The hexagonal ferrite magnetic powder according to the present invention has a basic structure of BaO · 6Fe 2 O 3 type, and a part of Fe is one or more of tetravalent metal elements (eg Ti, Sn), or the above-mentioned tetravalent metal element And a rare earth element R as an additive element, and further containing Bi, Al, etc. as necessary. . As the rare earth element R, for example, one or more of Nd, Sm, Y, Pr, Er and Ho can be used. A raw material mixed powder is obtained by mixing various elements including elements contained in these magnetic powders and Ba, B and the like necessary to obtain an amorphous substance. The various metal elements contained in the magnetic powder can be supplied by oxides, hydroxides, carbonates, oxalates, nitrates, halides and the like. Ba is a constituent element of hexagonal ferrite and is also an element for forming an amorphous body. B is an element for forming an amorphous body. Barium carbonate is exemplified as the Ba source. As the B source, boric acid is exemplified. When Al is contained for the purpose of improving the durability of the magnetic layer of the magnetic recording medium, it can also be added by surface treatment described later. The raw material compounding, the composition of the raw material mixture, wherein (1) a Fe site valence X Fe is from 3.005 to 3.030, which is calculated by the formula, and R / M molar ratio is from 0.035 to 0.150 It is preferable to adjust to the composition which is

各原料物質は混合機により撹拌混合され、原料混合物とされる。ヘンシェルミキサーなど撹拌羽根を有する混合機でせん断混合することが望ましい。   Each raw material is stirred and mixed by a mixer to be a raw material mixture. It is desirable to perform shear mixing in a mixer having a stirring blade such as a Henschel mixer.

(造粒工程)
得られた原料混合物は、後工程での取扱い性等を考慮して、所定の粒径を有する球状造粒品とすることが一般的である。例えばパン型造粒機を用いて、水あるいは必要に応じてバインダー成分を添加しながら球状に成形し、直径1〜50mm程度の粒状物とし、これを200〜300℃程度に加熱して乾燥させることにより造粒品が得られる。
(Granulation process)
The raw material mixture obtained is generally made into a spherical granulated product having a predetermined particle diameter in consideration of the handleability and the like in the subsequent steps. For example, using a pan-type granulator, it is formed into a sphere while adding water or a binder component as needed, to form a granular material with a diameter of about 1 to 50 mm, which is heated to about 200 to 300 ° C. and dried. Granulated products are obtained.

(非晶質化工程)
乾燥後の原料混合物(上記造粒品)を高温に昇温して溶融させ、1350〜1450℃の溶融体とする。その溶融体を急冷することにより非晶質体とする。急冷の手法としては、双ロール法、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、遠心アトマイズ法などが挙げられる。得られた非晶質体は、必要に応じてボールミル等により粉砕した後、粒度調整することができる。
(Amorphization process)
The raw material mixture after drying (the above-mentioned granulated product) is heated to a high temperature and melted to form a melt at 1350 to 1450 ° C. The melt is quenched to an amorphous form. The quenching method may, for example, be a twin roll method, a gas atomization method, a water atomization method, or a centrifugal atomization method. The obtained amorphous body can be adjusted in particle size after being crushed by a ball mill or the like as required.

(結晶化工程)
上記非晶質体を600〜630℃の範囲内の結晶化が生じる温度で加熱保持することにより、六方晶フェライト結晶を析出させる。本発明で規定する組成に調整したものでは、磁性結晶粒子の成長速度を抑制する作用が十分に発揮されるとともに、600〜630℃といった比較的低めの温度域において安定して粒度分布の揃った六方晶を成長させることができるので、Dx体積の低減に有利となる。結晶化が生じる温度での保持時間は通常、60〜240minとすればよい。この結晶化の熱処理(焼成)によって得られた粉体には、六方晶フェライト結晶の他、非晶質体に含まれていた残余成分が結晶化した物質(主としてホウ酸バリウム結晶)が含まれる。
(Crystallization process)
The above-mentioned amorphous body is heated and held at a temperature at which crystallization in the range of 600 to 630 ° C. occurs to precipitate hexagonal ferrite crystals. In the composition adjusted to the composition specified in the present invention, the effect of suppressing the growth rate of the magnetic crystal grains is sufficiently exhibited, and the particle size distribution is stably uniform in a relatively low temperature range of 600 to 630 ° C. Since hexagonal crystals can be grown, this is advantageous for reducing the Dx volume. The holding time at the temperature at which crystallization occurs may be usually 60 to 240 min. The powder obtained by the heat treatment (baking) of this crystallization includes, in addition to the hexagonal ferrite crystals, substances (mainly barium borate crystals) in which the remaining components contained in the amorphous body are crystallized. .

(洗浄工程)
次に、結晶化工程で得られた粉体から、六方晶フェライト粒子を抽出するために、ホウ酸バリウムを主体とする残余物質を酸によって溶解除去する。この処理をここでは「酸洗浄」と呼ぶ。酸洗浄液としては濃度2〜12質量%の酢酸水溶液が好適である。結晶化工程で得られた粉体を酸洗浄液中に浸漬し、沸点以下の温度に保持する。液を撹拌することが効果的である。液のpHは4.0以下とすることが好ましい。上記残余成分の溶解が終了した後、固液分離して、六方晶フェライト粉を抽出する。
(Washing process)
Next, in order to extract hexagonal ferrite particles from the powder obtained in the crystallization step, the residual substance mainly composed of barium borate is dissolved and removed with an acid. This process is referred to herein as "acid wash". As the acid washing solution, an acetic acid aqueous solution having a concentration of 2 to 12% by mass is suitable. The powder obtained in the crystallization step is immersed in an acid cleaning solution and kept at a temperature not higher than the boiling point. It is effective to stir the solution. The pH of the solution is preferably 4.0 or less. After the dissolution of the remaining components is completed, solid-liquid separation is performed to extract hexagonal ferrite powder.

上記固液分離によって抽出された六方晶フェライト粉には酸洗浄液が付着しているため、それを水によって洗い落とす。この処理をここでは「水洗」と呼ぶ。水洗の初期段階として、必要に応じてアンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ水溶液で中和する処理を行うことができる。アルカリ水溶液の濃度は、例えば水酸化ナトリウムならば0.01〜1.5mol/Lの範囲で調整すればよい。最終的に純水によって十分に洗浄を行う。具体的には、洗浄后液(ろ液)の導電率が10μS/cm以下となるまで入念に洗浄を行うことが望ましい。
水洗後には、通常、100℃以上の空気中で乾燥を行う。
Since the acid washing solution adheres to the hexagonal ferrite powder extracted by the above solid-liquid separation, it is washed off with water. This process is referred to herein as "washing". As an initial stage of washing with water, processing for neutralization can be performed with an aqueous alkaline solution such as aqueous ammonia, aqueous sodium hydroxide solution, aqueous potassium hydroxide solution, etc., if necessary. The concentration of the alkaline aqueous solution may be adjusted, for example, in the range of 0.01 to 1.5 mol / L for sodium hydroxide. Finally, thoroughly wash with pure water. Specifically, it is desirable to carefully wash until the conductivity of the solution after washing (filtrate) becomes 10 μS / cm or less.
After washing with water, drying is usually performed in air at 100 ° C. or higher.

(表面処理工程)
必要に応じて、磁性粒子表面にAlを被着させるための表面処理を施すことができる。例えば、六方晶Baフェライト粒子を、アルミニウム塩が溶解している水溶液中に分散させ、アルカリを添加することにより、アルミニウム水酸化物の生成反応を生じさせることができる。粒子表面にアルミニウム水酸化物の被覆層を形成させた六方晶フェライト磁性粉は、分散性に優れており、また、磁気記録媒体において耐久性の高い磁性層を形成する上で極めて有用である。
(Surface treatment process)
As needed, surface treatment for depositing Al on the surface of the magnetic particles can be applied. For example, the formation reaction of aluminum hydroxide can be generated by dispersing hexagonal Ba ferrite particles in an aqueous solution in which an aluminum salt is dissolved and adding an alkali. A hexagonal ferrite magnetic powder in which a coating layer of aluminum hydroxide is formed on the particle surface is excellent in dispersibility, and is extremely useful in forming a highly durable magnetic layer in a magnetic recording medium.

種々の原料調合にて六方晶フェライト磁性粉を作製し、得られた磁性粉について成分分析、磁気特性の測定、比表面積の測定、結晶子径の測定を行った。以下に、その方法および結果を示す。   Hexagonal ferrite magnetic powder was prepared by various raw material formulations, and component analysis, measurement of magnetic characteristics, measurement of specific surface area, and measurement of crystallite diameter were performed on the obtained magnetic powder. Below, the method and the result are shown.

〔六方晶フェライト磁性粉の製造〕
原料として、ホウ酸H3BO3(工業用)、炭酸バリウムBaCO3(工業用)、酸化鉄Fe23(工業用)、酸化コバルトCoO(試薬90%以上)、酸化ニッケルNiO(試薬99%以上)、酸化銅CuO(試薬95%以上)、酸化チタンTiO2(試薬1級)、酸化ビスマスBi23(工業用)、酸化ネオジムNd23(工業用)、水酸化アルミニウムAl(OH)3(試薬1級)を用意した。これらを所定配合に秤量し、三井三池製FMミキサーを用いて混合して原料混合物を得た。表1に、秤量値に基づく金属元素の仕込み組成、およびその仕込み組成から前記(1)式により算出される原料混合物のFeサイト価数XFeを示す。Ni、Co、Cuは2価の置換元素M(II)に該当し、Tiは4価の置換元素M(IV)に該当する。Mは上述のように、Feサイトの全元素(ここではFe+Ni+Co+Cu+Ti)を意味する。
[Production of hexagonal ferrite magnetic powder]
As raw materials, boric acid H 3 BO 3 (for industrial use), barium carbonate BaCO 3 (for industrial use), iron oxide Fe 2 O 3 (for industrial use), cobalt oxide CoO (reagent 90% or more), nickel oxide NiO (reagent 99) %), Copper oxide CuO (reagent 95% or more), titanium oxide TiO 2 (reagent first grade), bismuth oxide Bi 2 O 3 (for industrial use), neodymium oxide Nd 2 O 3 (for industrial use), aluminum hydroxide Al (OH) 3 (reagent grade 1) was prepared. These were weighed to a predetermined composition, and mixed using a Mitsui Miike FM mixer to obtain a raw material mixture. Table 1 shows the preparation composition of the metal element based on the measured value, and the Fe site valence number X Fe of the raw material mixture calculated from the preparation composition by the equation (1). Ni, Co and Cu correspond to the divalent substitution element M (II), and Ti corresponds to the tetravalent substitution element M (IV). As described above, M means all elements of the Fe site (here, Fe + Ni + Co + Cu + Ti).

上記原料混合物をペレタイザーに入れ、水を噴霧しながら球状に成形して造粒し、その後270℃で14h乾燥させて、粒径1〜50mmの造粒品を得た。得られた造粒品を、白金るつぼを用いて溶融炉により溶融させた。1400℃まで昇温して60min撹拌しながら保持し、各原料物質を完全に溶融状態としたのち、その溶融物(溶湯)をノズルから出湯させて、ガスアトマイズ法にて急冷し、非晶質体を得た。得られた非晶質体を所定の温度に加熱保持することにより結晶化させ、六方晶フェライトを生成させた。その加熱保持温度(焼成温度)を表1中に結晶化処理温度として記載してある。その温度での保持時間は60minとした。   The raw material mixture was placed in a pelletizer, and the mixture was formed into spheres by spraying water and granulated, and then dried at 270 ° C. for 14 h to obtain granulated products with a particle size of 1 to 50 mm. The obtained granulated product was melted by a melting furnace using a platinum crucible. The temperature is raised to 1400 ° C. and held while stirring for 60 minutes to bring each raw material into a completely molten state, and then the molten material (molten metal) is poured from a nozzle and quenched by gas atomizing method I got The obtained amorphous substance was crystallized by heating at a predetermined temperature to form hexagonal ferrite. The heating holding temperature (baking temperature) is described in Table 1 as a crystallization treatment temperature. The holding time at that temperature was 60 min.

Figure 0006532250
Figure 0006532250

上記加熱保持によって得られた粉体中には、六方晶フェライトの他、ホウ酸バリウムを主体とする残余物質が含まれている。当該粉体を60〜85℃に加温した6〜10質量%酢酸水溶液に浸漬させ、撹拌しながら1〜2h保持することにより、上記残余物質を液中に溶解させ、その後、ろ過により固液分離を行い、固形分を回収した。この固形分を「酸洗浄済み固形分」と呼ぶ。   The powder obtained by the above-described heating and holding contains, in addition to hexagonal ferrite, a residual substance mainly composed of barium borate. The said powder is immersed in a 6 to 10 mass% acetic acid aqueous solution heated to 60 to 85 ° C., and the above residual substance is dissolved in the liquid by holding for 1 to 2 hours while stirring, and then solid liquid by filtration. The separation was performed and the solid content was recovered. This solid content is called "acid-washed solid content".

上記の酸洗浄済み固形分を純水により洗浄し、粒子表面に付着している酢酸等の成分を除去した。洗浄后液(ろ液)の導電率が10μS/cm以下となるまで水洗した。水洗後は110℃の大気中で乾燥を行い、六方晶フェライト磁性粉の試料を得た。   The above acid-washed solid content was washed with pure water to remove components such as acetic acid adhering to the particle surface. It was washed with water until the conductivity of the solution (filtrate) after washing became 10 μS / cm or less. After washing with water, drying was performed in the air at 110 ° C. to obtain a sample of hexagonal ferrite magnetic powder.

一部の例(実施例5、6)では、Alを被着させる表面処理を以下のようにして施した。上記の酸洗浄済み固形分に純水を加えて撹拌し、塩化アルミニウム水溶液を添加した。塩化アルミニウムによるAlの添加量はAl/Feモル比で0.04とした。その後、水酸化ナトリウムを添加して、反応生成物であるアルミニウム水酸化物の層を固形分の粒子(六方晶フェライト磁性粒子)の表面に形成した。その後、ろ過により固液分離を行い、純水を加え、洗浄后液(ろ液)の導電率が10μS/cm以下となるまで水洗した。水洗後は110℃の空気中で12hの乾燥を行い、粒子表面にアルミニウム水酸化物を被着させた六方晶フェライト磁性粉の試料を得た。   In some examples (Examples 5 and 6), the surface treatment for depositing Al was applied as follows. Pure water was added to the above acid-washed solid content and stirred, and an aqueous solution of aluminum chloride was added. The addition amount of Al by aluminum chloride was 0.04 in Al / Fe molar ratio. Thereafter, sodium hydroxide was added to form a layer of aluminum hydroxide as a reaction product on the surface of solid particles (hexagonal ferrite magnetic particles). Thereafter, solid-liquid separation was carried out by filtration, pure water was added, and water washing was carried out until the conductivity of the washed solution (filtrate) became 10 μS / cm or less. After washing with water, the sample was dried in air at 110 ° C. for 12 hours to obtain a sample of hexagonal ferrite magnetic powder in which aluminum hydroxide was deposited on the particle surface.

〔磁性粉の成分分析〕
六方晶フェライト磁性粉試料の成分分析は、アジレントテクノロジー株式会社製の高周波誘導プラズマ発光分析装置ICP(720−ES)を使用して分析した。得られた定量値から、金属元素の組成を、Feに対するモル比あるいはFeサイトの全元素M(ここではM=Fe+Co+Ni+Cu+Ti)に対するモル比として算出した。また、その組成から前記(1)式によりFeサイト価数XFeを算出した。これらの値を表2に示す。
[Component analysis of magnetic powder]
The component analysis of the hexagonal ferrite magnetic powder sample was analyzed using a high frequency inductive plasma emission analyzer ICP (720-ES) manufactured by Agilent Technologies, Inc. From the quantitative values obtained, the composition of the metal element was calculated as the molar ratio to Fe or the molar ratio to all elements M (here M = Fe + Co + Ni + Cu + Ti) of Fe sites. Moreover, Fe site valence number X Fe was calculated from the composition by the above-mentioned equation (1). These values are shown in Table 2.

Figure 0006532250
Figure 0006532250

〔磁気特性の測定〕
六方晶フェライト磁性粉試料をφ6mmのプラスチック製容器に詰め、東英工業株式会社製VSM装置(VSM−P7−15)を使用して、外部磁場795.8kA/m(10kOe)、磁場掃引速度795.8kA/m/min(10kOe/min)で、保磁力Hc、飽和磁化σs、角形比SQ、保磁力分布SFDを測定した。HcとSFDからその積によって表されるHa値を算出した。これらの値を表3に示す。
[Measurement of magnetic properties]
A hexagonal ferrite magnetic powder sample is packed in a plastic container of φ 6 mm, and an external magnetic field of 795.8 kA / m (10 kOe), a magnetic field sweep speed 795, using a VSM apparatus (VSM-P7-15) manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd. The coercivity Hc, saturation magnetization σs, squareness ratio SQ, coercivity distribution SFD were measured at 8 kA / m / min (10 kOe / min). The Ha value represented by the product was calculated from Hc and SFD. These values are shown in Table 3.

〔比表面積の測定〕
六方晶フェライト磁性粉試料について、ユアサアイオニクス株式会社製4ソーブUSを用いてBET一点法による比表面積を求めた。結果を表3に示す。
[Measurement of specific surface area]
The specific surface area of the hexagonal ferrite magnetic powder sample was determined by the BET single-point method using 4 sorbs US manufactured by Yuasa Ionics. The results are shown in Table 3.

〔結晶子径の測定〕
X線回折装置(リガク製、RINT2100−ULTIMA)により、Co管球を用いて、六方晶フェライト結晶格子のc軸方向の結晶子径Dxc(nm)、およびa軸方向の結晶子径Dxa(nm)を前述の(3)式に従って求めた。Dxcは2θ:24〜30°、Dxaは2θ:73〜77°の範囲をそれぞれスキャンして測定した。測定方法はFT法で、ステップ0.01°、計測時間1.5sec、積算回数3回とした。
得られたDxcおよびDxaを前記(2)式に代入することによりDx体積(nm3)を算出した。また、Dxa/Dxcにより定まるDx比を求めた。これらの結果を表3に示す。
[Measurement of crystallite diameter]
The crystallite diameter Dxc (nm) in the c-axis direction of the hexagonal ferrite crystal lattice and the crystallite diameter Dxa (nm) in the a-axis direction using a Co tube with an X-ray diffractometer (RINT 2100-ULTIMA manufactured by Rigaku) ) Was obtained according to the above-mentioned equation (3). Dxc was scanned by measuring in the range of 2θ: 24 to 30 °, and Dxa was scanned in the range of 2θ: 73 to 77 °. The measurement method was the FT method, and the step was 0.01 °, the measurement time was 1.5 seconds, and the integration number was 3 times.
The Dx volume (nm 3 ) was calculated by substituting the obtained Dxc and Dxa into the equation (2). In addition, Dx ratio determined by Dxa / Dxc was determined. The results are shown in Table 3.

Figure 0006532250
Figure 0006532250

Ndを含有するM型六方晶Baフェライト磁性粉においてFeサイト価数XFeを3.005〜3.030の範囲に調整した各実施例のものは、Dx体積が1150〜1450nm3の範囲に小粒子化されており、保磁力のバラツキを表すHa値は安定して143kA/m(1800Oe)以下の低い値を呈した。これらの六方晶Baフェライト磁性粉は高記録密度化された磁気記録媒体のS/N比向上のために極めて有用である。 Small in range, Dx volume of 1150~1450Nm 3 those of the examples in which to adjust the Fe site valence X Fe in the range of 3.005 to 3.030 in M-type hexagonal Ba ferrite magnetic powder containing Nd The Ha value, which is in the form of particles, indicates the variation of the coercivity stably and exhibits a low value of 143 kA / m (1800 Oe) or less. These hexagonal Ba ferrite magnetic powders are extremely useful for improving the S / N ratio of magnetic recording media with high recording density.

一方、比較例1〜3はFeサイト価数XFeが低すぎたので結晶化の過程で粒子の成長速度に十分な抑制が効かず、Dx体積が大きくなった。Dx体積の増大はS/N比の低減に不利となる。比較例4、5はNdを添加していないので結晶化の過程で粒子成長の進行度合いのバラツキが大きくなり、小粒子化とHa値の低減を両立させることができなかった。比較例6、7はFeサイト価数XFeが高すぎたものであり、Dx体積の低減効果は大きかったが、Ha値は増大した。
参考のため、図1に、各例についてDx体積とHa値の関係を示す。
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, the Fe site valence number X Fe was too low, so that the growth rate of the particles was not sufficiently suppressed during the crystallization process, and the Dx volume was large. The increase in Dx volume is disadvantageous to the reduction of the S / N ratio. In Comparative Examples 4 and 5, since Nd was not added, the variation in the degree of progress of particle growth in the process of crystallization was large, and it was not possible to achieve both the reduction in particle size and the reduction in Ha value. In Comparative Examples 6 and 7, the Fe site valence number X Fe was too high, and the reduction effect of the Dx volume was large, but the Ha value was increased.
For reference, FIG. 1 shows the relationship between Dx volume and Ha value for each example.

Claims (9)

Feサイトの一部を2価または4価の金属元素の1種以上で置換したマグネトプランバイト型六方晶Baフェライトにおいて、Feと置換する2価元素をM(II)、Feと置換する4価元素をM(IV)、Feサイトの全元素(すなわち、Feおよびその置換元素)をM、希土類元素をRと表記するとき、
下記(1)式により算出されるFeサイト価数XFeが3.005〜3.030、R/Mモル比が0.001〜0.020、かつ下記(2)式により算出されるDx体積が1150〜1450nm3である六方晶Baフェライト磁性粉。
Fe=(3+2×[M(II)/Fe]+4×[M(IV)/Fe])/(1+[M(II)/Fe]+[M(IV)/Fe]) …(1)
Dx体積(nm3)=Dxc×π×(Dxa/2)2 …(2)
ここで、[M(II)/Fe]はM(II)/Feモル比、[M(IV)/Fe]はM(IV)/Feモル比、Dxcは六方晶フェライト結晶格子のc軸方向の結晶子径(nm)、Dxaは同結晶格子のa軸方向の結晶子径(nm)、πは円周率である。
In a magnetoplumbite-type hexagonal Ba ferrite in which a part of the Fe site is substituted with one or more of divalent or tetravalent metal elements, tetravalent in which the divalent element replacing Fe is substituted with M (II) or Fe When an element is represented by M (IV), all elements at the Fe site (ie, Fe and its substitution elements) by M, and a rare earth element by R,
The Fe site valence X calculated by the following equation (1): Fe 3.005 to 3.030, R / M molar ratio: 0.001 to 0.020, and Dx volume calculated by the following equation (2): Hexagonal Ba ferrite magnetic powder of which is 1150 to 1450 nm 3 ;
X Fe = (3 + 2 × [M (II) / Fe] + 4 × [M (IV) / Fe]) / (1+ [M (II) / Fe] + [M (IV) / Fe]) (1)
Dx volume (nm 3 ) = Dxc × π × (Dxa / 2) 2 (2)
Here, [M (II) / Fe] is M (II) / Fe molar ratio, [M (IV) / Fe] is M (IV) / Fe molar ratio, and Dxc is c axis direction of hexagonal ferrite crystal lattice Is the crystallite diameter (nm), Dxa is the crystallite diameter in the a-axis direction of the same crystal lattice (nm), and π is the circumference ratio.
M(IV)としてTiを含有する請求項1に記載の六方晶Baフェライト磁性粉。   The hexagonal Ba ferrite magnetic powder according to claim 1, which contains Ti as M (IV). M(IV)/Feモル比が0.010〜0.030である請求項1または2に記載の六方晶Baフェライト磁性粉。   The hexagonal Ba ferrite magnetic powder according to claim 1 or 2, wherein the M (IV) / Fe molar ratio is 0.010 to 0.030. M(II)としてNi、Cu、Coの1種以上を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の六方晶Baフェライト磁性粉。   The hexagonal Ba ferrite magnetic powder according to any one of claims 1 to 3, which contains one or more of Ni, Cu and Co as M (II). M(II)/Feモル比が0〜0.02である請求項1〜4のいずれか1項に記載の六方晶Baフェライト磁性粉。   The hexagonal Ba ferrite magnetic powder according to any one of claims 1 to 4, wherein M (II) / Fe molar ratio is 0 to 0.02. 前記希土類元素Rが、Nd、Sm、Y、Pr、Er、Hoの1種または2種以上からなる請求項1〜5のいずれか1項に記載の六方晶Baフェライト磁性粉。   The hexagonal Ba ferrite magnetic powder according to any one of claims 1 to 5, wherein the rare earth element R is made of one or more of Nd, Sm, Y, Pr, Er and Ho. 保磁力Hc(kA/m)とSFDの積で表されるHa値が143kA/m以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載の六方晶Baフェライト磁性粉。   The hexagonal Ba ferrite magnetic powder according to any one of claims 1 to 6, wherein an Ha value represented by the product of coercivity Hc (kA / m) and SFD is 143 kA / m or less. 保磁力Hcが159〜223kA/mである請求項1〜7のいずれか1項に記載の六方晶Baフェライト磁性粉。   The hexagonal Ba ferrite magnetic powder according to any one of claims 1 to 7, which has a coercive force Hc of 159 to 223 kA / m. 前記(1)式により算出されるFeサイト価数XFeが3.005〜3.030、かつR/Mモル比が0.035〜0.150である組成に調整された原料混合物の非晶質体を形成させる工程、
前記非晶質体を600〜630℃の温度域で焼成して六方晶フェライト結晶を生成させる工程、
を有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の六方晶Baフェライト磁性粉の製造方法。
Amorphous raw material mixture adjusted to a composition having an Fe site valence X calculated by the above equation (1) Fe of 3.005 to 3.030 and an R / M molar ratio of 0.035 to 0.150 Forming a body,
Firing the amorphous body in a temperature range of 600 to 630 ° C. to form a hexagonal ferrite crystal;
A method for producing a hexagonal Ba ferrite magnetic powder according to any one of claims 1 to 8, which comprises
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