JPH01241801A - 強磁性鉄粉の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気記録媒体用磁性粉として用いられる強磁性
鉄粉の製造方法に関する。

〔従来の技術及び問題点〕

高密度磁気記録用の磁性材料として、針状の強磁性鉄粉
が開発され、広く使用されている。−船釣に強磁性鉄粉
は含水酸化鉄（Ｆｅ００Ｈ）あるいは酸化鉄を還元性ガ
スで還元して製造する。しかし、強磁性鉄粉は微細であ
るため空気中で酸化を受けやすく、磁気記録媒体として
用いた場合、経時的に磁気特性能が劣化するという問題
点を有している。

そこで、この問題点を解決するために鉄粉の表面に酸化
膜、すなわち不動態酸化物被膜を形成することにより、
強磁性鉄粉の安定化が図られている。

例えば、特開昭４８−７９１５３号広報には、還元後冷
却した鉄粒子に慎重に空気を通ずことにより鉄粒子の表
面を酸化し、安定化する方法が開示されており、また特
開昭４９−１１７６０号広報には、常温で窒素及び酸素
の混合物を用いて徐々に鉄粉を不動態化する方法が開示
されている。また特開昭５１−１０６６６９　号広報に
は還元後１００　℃まで冷却し、次いで大気を容器内に
徐々に導入しながら室温まで冷却する方法が、また特開
昭５２−８５０５４号広報には少量の酸素を含む不活性
ガス雰囲気中で処理する方法がそれぞれ開示されている
。

しかし近年強磁性鉄粉をより微細化し、高比表面積とす
ることが要求されるようになってきたが、比表面積の大
きい強磁性鉄粉を上記従来の方法で安定化すると、強磁
性鉄粉の表面酸化物の割合が多くなり、飽和磁化が低下
してしまうという問題がある。更に、表面酸化により安
定化した強磁性鉄粉を用いて作製した磁気テープの場合
、静磁気特性の角形比やスイッチング磁場分布（ＳＦＤ
）　　が悪くなるという問題がある。

また、特開昭６０−２６６０２号広報には、０．０１％
以上１０％未満の水蒸気を含有する水素雰囲気中で２０
０〜６００　℃に加熱処理することにより、磁性鉄粉の
表面に酸化被膜を形成し、安定化する方法が開示されて
いる。しかし、この方法でも得られる酸化被膜は必ずし
も十分に安定ではなく、また、その実施例においては水
蒸気を含有する水素雰囲気中で加熱処理した後、トルエ
ン風乾を行っているので、磁性鉄粉の表面に望ましくな
い汚染が生ずる。

従って、本発明の目的は上記従来法の問題点を解決し、
高飽和磁化および高比表面積を有する強磁性鉄粉の安定
化を飽和磁化を損ねることなく容易に行うことができ、
もって有機溶剤による表面汚染がなく、静磁気特性に優
れた、高記録密度及び低ノイズレベルの磁気記録媒体用
の微細強磁性鉄粉を得ることができる方法を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために鋭意検討を行った結果、本
発明者等は、乾式還元後の鉄粉粒子を、水蒸気を含む不
活性ガスで処理した後、酸素を含むガスを用いて粒子表
面を酸化安定化することにより、高飽和磁化および高比
表面積を有し、しかも表面汚染のない強磁性鉄粉を得る
ことができることを見出し、本発明を完成するに至った
。すなわち本発明の強磁性鉄粉の製造方法は、乾式還元
法で製造した鉄を主成分とする粒子を、水蒸気を含む不
活性ガスで処理し、次いで酸素を含むガスを用いて粒子
表面を酸化し、安定化することを特徴とする。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において用いる鉄を主成分とする粒子は含水酸化
鉄、又は酸化鉄であって、必要に応じコバルト、ニッケ
ル、クロム、リン、アルミニウム、チタン、シリコン、
ジルコニウム、カルシウム、マグネシウム、亜鉛等の添
加物を含有するものを乾式還元することによって得られ
るが、特にα−オキシ水酸化鉄に焼結防止剤などの表面
処理を施したのち、脱水焼成して酸化第２鉄とし、次い
で水素ガスを用いる乾式還元して得られた鉄を主成分と
する粒子を用いるのが好ましい。乾式還元法自体は公知
の方法でよく、一般に水素ガス等の還元性雰囲気中で３
００〜６００℃で２〜３０時間程時間水酸化鉄又は酸化
鉄を加熱することにより行う。この際（含水）酸化鉄の
粒径は一般に０．２〜１．５μｍが好ましい。０，２　
　μｍより小さい場合、得られる鉄を主成分とする粒子
の取扱いが困難となり、１．５μｍより大きい場合、製
造される強磁性鉄粉の磁気特性が悪くなるおそれがある
。

乾式還元により得られた鉄を主成分とする粒子は、先ず
水蒸気を含む不活性ガスで処理する。水蒸気を含む不活
性ガスは、例えば水をくぐらせた窒素ガスなど、通常の
方法で調製することができる。その水蒸気濃度は好まし
くは０．１〜１０容量％である。０．１容量％に満だな
いと処理時間が長くなり、実用上好ましくない。またｌ
Ｏ容量％を越えると、粒子表面に過剰に水が付着するた
め好ましくない。

水蒸気を含む不活性ガスでの処理温度は０℃〜２００　
℃が好ましい。２００　℃を越える処理温度では、得ら
れる強磁性鉄粉の飽和磁化が低くなるし、得られる磁気
テープの角型比及びＳＦＤ　が悪くなり、好ましくない
。また０℃未満の温度では水蒸気処理効果が十分に発揮
されない。更に望ましい処理温度はＯ℃〜１００　℃で
ある。

なお水蒸気処理の進行状況は、処理後のガス中の水蒸気
濃度を測定することでチエツクすることができる。

次に得られた粒子を酸素を含む混合ガス雰囲気中で表面
酸化し、耐食性及び耐候性を付与する。

この混合ガス中の酸素以外の成分は窒素ガス等の不活性
ガスとするのが好ましい。この気相中での表面酸化自体
は従来法により行うことができるが、温度は２００　℃
以下、酸素濃度は０．０５容量％以上犬６一 気組成以下、水蒸気濃度は５．　ｏｏｏｐｐｍ以下の不
活性ガス雰囲気中で、強磁性鉄粉１．０ｋｇ　あたり０
２として３０〜１５０ｇの酸化量の酸化を行うことが好
ましい。

また、このとき温度を４段階に変化させて酸化反応を行
えばより優れた耐食性及び、耐候性を付与することがで
きる。この場合、１段目の反応は５０〜１５０　℃、２
段目の反応は０〜４０℃、３段目の反応は４５〜７０℃
、更に４段目の反応は０〜４０℃の温度下で行うのが好
ましい。酸素濃度は１段目から３段目の反応においては
０．０５容量％以上大気組成以下、好ましくは０．０５
〜５容量％、４段目の反応においては１．０容量％以上
大気組成以下とする。

このような条件下で、１段目の反応における酸化量は強
磁性鉄粉１．０ｋｇ　あたり口。とじて５０〜１００ｇ
とし、２段目の反応は酸化が停止するか一定の酸化速度
となったところで反応を終了しく通常２〜８時間）、３
段目の反応における酸化量は１段目の反応の５〜３０％
程度とし、更に強磁性鉄粉の発火性を抑制するために行
う４段目の反応は１〜５時間行うことが望ましい。全体
的に酸化量は強磁性性鉄粉１．０ｋｇ当たり０２として
５０〜１５０ｇとするのが好ましい。５０ｇより小さい
場合、十分な耐候性を付与できず、１５０ｇより大きい
場合、製造される強磁性鉄粉の飽和磁化が低くなるおそ
れがある。

このように温度を順次変化させて酸化物を形成させるこ
とで、耐食性及び耐候性に優れ、高飽和磁化の強磁性鉄
粉を得ることができる。

なお本発明における表面酸化に用いる酸素ガスを含む不
活性ガスとしては、酸素と不活性ガスを混合したガス、
大気を不活性ガスで希釈したガスなどを挙げることがで
きる。また、本発明に用いる装置としては固定床方式、
流動床方式、回転型キルン方式など種々のものが採用で
きる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の詳細な説明するが、本発明
はこれらに何ら限定されるものではない。

実施例１ ニンケル、アルミニウム及びケイ素をＦｅに対し各々５
．５重量％、３．８重量％及び０．３　重量％含む顆粒
状の針状酸化鉄を水蒸気流中、４５０　℃で８時間流動
状態で還元して鉄を主成分とする粒子を得た。

その粒子を窒素ガス気流中で冷却した後、窒素ガス中に
水蒸気を１容量％となる様に混入して、５０℃で３時間
反応させた後、系内を窒素ガスで置換し、水蒸気処理を
終えた。

次いで、酸素を含む窒素ガスを用いて、温度を下記の４
段階に変え、粒子の表面酸化を行なった。

先ず温度７０℃で１段目の反応を行なった。反応は酸素
濃度０．２容量％の窒素ガスを強磁性鉄粉１ｋｇ当り３
Ｎｍ’／時の流量で供給して行い、酸化量を強磁性鉄粉
１ｋｇ　当り０２として３０ｇ　とした。その後の供給
を止め、窒素ガス気流中で２５℃まで冷却した。

冷却後酸素濃度が０，２容量％の窒素ガスを１段目の反
応と同じ流量で供給して、２５℃で２段目の反応を行っ
た。３．５時間後に酸素消費速度がほぼ一定となったの
で、２段目の反応を終了した。

引きつづき酸素濃度０．２容量％の窒素ガスを供給しな
がら温度を２０℃／時間の割合で６０℃まで上げ、３段
目の反応を行い酸化量が強磁性鉄粉１ｋｇ当り０２とし
て７ｇとなったところで３段目の反応を終えた。

その後再度窒素気流中で２５℃まで冷却し、４段目の反
応を行った。反応は２５℃において酸素濃度０．２容量
％の窒素ガスを供給し、次第に酸素濃度を上げ１時間後
に２容量％とし、そのまま更に１時間置いて行った。反
応終了後、強磁性鉄粉を大気中に取り出したが発火しな
かった。

以上の方法で安定化した強磁性鉄粉の磁気特性を振動試
料型磁力計（測定磁場１０ＫＯｅ）を用いて測定し、更
に比表面積は窒素ガスを用いるＢ、　Ｅ、　Ｔ。

法で求めた。その結果、得られた強磁性鉄粉の平均長軸
長さは０，２　μｍ、長軸／短軸はｇ、比表面積は５６
ｍ’／ｇであり、保磁力（Ｈｃ）は１５７００ｅ及び飽
和磁化（σＳ）は１３８ｅｍｕ／ｇであった。

また上記方法で得られた磁性粉末１００重量部に、塩化
ビニル−酢酸ビニルコポリマー２５重量部、レシチン１
．５　重量部、メチルエチルケトン１６０　ｄ及びンク
ロへキサノン１６０ｍ１をガラスピーズを入れたサンド
グラインダーで６時間混合し、分散して磁性塗料を調製
した。これをポリエチレンテレフタレートフィルムの上
に塗布し、磁界中で磁性粒子の配向を行い、配向シート
を作製した。得られた配向シートの保磁力（Ｈｃ）、残
留磁束密度（Ｂｒ）、角形比（Ｒｓ）　、ＳＦＤを振動
試料型磁力計を用いて測定した。結果は以下の通りであ
る。

ｆｌｃ＝１５３００ｅ Ｂｒ＝２９００Ｇ Ｒｓ＝Ｑ、８６ ＳＦＤ＝０．５０ 実施例２ 実施例１と同じ方法で得た鉄を主成分とする粒子を水蒸
気を１容量％混入した窒素ガスを用い、１２０　℃で３
時間処理した。次いで、酸素濃度０．５容量％の窒素ガ
スを用い、３０℃で４時間酸化した後、温度を５０℃ま
で上げ、更に２時間酸化を行った。その後温度を２５℃
に下げ次第に酸素濃度を上げて２容量％とし、１時間放
置後取り出し、強磁性鉄粉を得た。

得られた強磁性鉄粉は下記の磁気特性を有していた。

ＨＣ＝１５５０口ｅ σＳ　−１３５ｅｍｕ／ｇ またこの強磁性鉄粉を用いて実施例１と同様にして配向
シートを作製した。その磁気特性は以下の通りであった
。

ＨＣ＝１５２００ｅ Ｂｒ＝２７００Ｇ Ｒｓ＝０．８５ ＳＦＤ＝０．５２ 比較例１ 実施例１において水蒸気処理を行わなかった以外は実施
例１と同様にして強磁性鉄粉を得た。得られた強磁性鉄
粉は比表面積が５６ｍ’／ｇ、Ｈｃが１５４Ｏ５及びσ
Ｓが１２９ｅｍｕ／ｇであり、また実施例１と同様にし
て得られた配向シートの特性は、Ｈｃが１５０００ｅ、
Ｂｒが２３００．６　　、　Ｒｓが０．８２、及びＳＦ
Ｄ　　が０．５８であった。

比較例２ 実施例１において水蒸気処理を２５０　℃で３時間行っ
た以外は実施例１と同様にして強磁性鉄粉を得た。得ら
れた強磁性鉄粉はＨＣ＝１５１００ｅ　、σｓ−５−１
３１ｅ／ｇであり、実施例１と同様にして得られた配向
シートの特性は、）Ｉｃ＝１４９００ｅ　、　Ｂｒ＝２
４００６．　Ｒ５−０，８０、及び５ＦＤ＝０．６２で
あった。

〔発明の効果〕

以上に詳述した通り、本発明の方法により水蒸気処理と
酸素による表面酸化処理を行うので、得られる強磁性鉄
粉の磁気特性（保磁力、飽和磁化等）が良好であるのみ
ならず、優れた耐食性、耐候性を有し、また表面酸化被
膜も安定である。このような強磁性鉄粉は適当なバイン
ダーと混合して塗布することにより、良好な磁気特性（
保磁力、残留磁束密度、角型比及びスイッチング磁場分
布等）を有する磁気テープや磁気ディスクとすることが
できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 強磁性鉄粉を製造する方法において、乾式還元法で製造
   した鉄を主成分とする粒子を、水蒸気を含む不活性ガス
   で処理し、次いで酸素を含むガスを用いて粒子表面を酸
   化し、安定化することを特徴とする強磁性鉄粉の製造方
   法。