JPH01247502A

JPH01247502A - 強磁性鉄粉の表面処理方法

Info

Publication number: JPH01247502A
Application number: JP63074562A
Authority: JP
Inventors: Michiji Okai; 理治大貝; Takeshi Ozawa; 武小澤; Tomiyoshi Kubo; 久保　富義
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1989-10-03

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
鉄粉の表面処理方法に関するものである。

（従来の技術）塗布型磁気記録媒体は通常、磁性粉、バインダー、研磨
剤、潤滑剤および有機溶剤からなる磁性塗料をポリエス
テルフィルムなどの基体に塗布したものである。

また強磁性鉄粉は、保磁力、飽和磁化が高いことから高
密度磁気記録媒体用の磁性粉として用途が広がりつつあ
り、更に高密度化の方向として磁性粉の微細化、高比表
面積が要求されている。

しかし、強磁性鉄粉を微細、高比表面積とする場合、磁
性塗料調製時の鉄粉の分散性および記録媒体中での安定
性の点で問題が生じる。

この問題点を解決するひとつの方法として、強磁性鉄粉
の表面を界面活性剤、カップリング剤。

高分子化合物などで改質することが提案されている。例
えば、特開昭６０−１４５３０１号公報に悼磁性鉄粉を
シラン系カップリング剤をを機溶剤に混入溶解した処理
液で処理する方法が、また特開昭５９−１０７５０４号
公報には強磁性金属粉末をシラン化合物を溶解した溶液
で処理する方法が開示されている。しかしながら、これ
らの方法では、表面活性な強磁性鉄粉が多量の有機溶剤
と接触するので、鉄粉表面は有機溶剤変成物で汚染され
てしまう。そして、このような鉄粉を用いて得た磁気記
録媒体は、光沢、耐蝕性、耐久性に劣るという問題点が
ある。

更に、特開昭６０−１５４５０２号公報には合金磁性粉
末にケイ素化合物と水とを交互に接触させる安定化方法
が開示されており、還元直後の磁性粉の表面酸化を行な
うかわりにＳｉＯ□彼膜で安定性を付与している。しか
しながら、該方法で得られる磁性粉は表面酸化法による
ものと、比較し、発火点が低く、記録媒体とし−たとき
も耐蝕性の満足できるものではない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、磁気記録媒体の磁性塗料中において、
分散性、配向性および安定性に優れた強磁性鉄粉を得る
ための表面処理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）本発明者等は上記問題点を解決するために鋭意検討を行
っｉコ結果、強磁性鉄粉をあらかじめ酸素で表面酸化し
た後にカップリング剤と水蒸気で処理を行なうことによ
り、優れた磁気特性を有する強磁性鉄粉を得ることがで
きることを見出だし、本発・明を完成するに至った。す
なわち本発明は、乾式還元法で製造した鉄を主成分とす
る強磁性鉄粉を、酸素を含む不活性ガス雰囲気中で表面
酸化した後、気相中でカップリング剤と水蒸気を用いて
表面処理することを特徴とする強磁性鉄粉の表面処理方
法である。

以下、その詳細について説明する。

本発明の処理法において用いられる強磁性鉄粉は、長さ
１μｍ以下の針状微粒子の集合物であり、粉末、造粒物
、破砕物などの形状を有している。

この強磁性鉄粉は鉄を主成分とするものであるが、その
他の成分としてコバルト、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、亜鉛など適宜添加したも
のも用いることができる。

また、この強磁性鉄粉は含水酸化鉄、酸化鉄などを乾式
還元して得ることができるが、特にα−オキシ水酸化鉄
の表面を焼結防止剤などで処理した後、脱水・焼成し酸
化第二鉄とし、次いで水素ガスを用いて乾式還元して得
たものを用いることが好ましい。更に、還元直後の強磁
性鉄粉は空気中に取出すと発火するおそれがあるので、
不活性ガス雰囲気中で取扱うことが好ましい。

次に得られた強磁性鉄粉を酸素を含むガス雰囲気中で表
面酸化し、耐蝕性、耐候性を付与する。

この気相中での表面酸化としては従来法が採用できるが
、温度２００℃以下、酸素濃度０．０５容量％以上大気
組成以下、水蒸気濃度５０００　ｐｐｍ以下の不活性ガ
ス雰囲気中で、強磁性鉄粉１．０ｋｇあたり０２として
５０〜１５０ｇ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
えば優れた耐蝕性、耐候性を付与することができるので
更に好ましい。温度を４段階に変化させて反応を行う場
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、４段目の反応においては１．０容量％以上大気組成
以下とし、このときの１段目の反応における酸化量は強
磁性鉄粉１．０ｋｇあたり０２として５０〜１００ｇと
し、２段口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
口の反応における酸化量は１段目の反応の５〜３０％量
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時間行うことが好ましい。

本発明における表面酸化に用いる酸素を含む不活性ガス
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。・次いで、表面酸化を施した強磁性鉄粉を気相中で、カッ
プリング剤と水蒸気を用いて表面処理する。このとき、
気相中には酸素が混入していないことが好ましい。

カップリング剤は加水分解しやすいものであればいずれ
のものでもよく、メチルトリメトキシシラン、メチルト
リエトキシシラン、アミノシラン。

γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン。

ヘキサメチルシラン、ビニルトリメトキシシラン。

ビニルトリアセトキシシラン、テトラメトキシシラン、
テトラブトキシシラン、トリメトキシクロロシラン、ト
リエトキシクロロシラン、トリエトキシブロモシラン、
ジメチルニ塩化ケイ素、モノメチル三塩化ケイ素などの
シラン化合物、アルミニウムイソプロポキシド、アルミ
ニウムブトキシド、アセトアルコキシアルミニウムジイ
ソプロピレート、アルミニウムトリエトキシドなどのア
ルミニウム化合物、チタニウムテトラブトキシド。

チタニウムテトライソプロポキシド、チタニウムテトラ
プロポキシド、三塩化チタン、四塩化チタンなどのチタ
ン化合物、ジルコニウムブトキシドなどのジルコニウム
化合物を例示することができる。

このうち特にアルミニウム化合物を用いれば、表面処理
される強磁性鉄粉の耐蝕性２発火点、磁気特性が良好に
なるので好ましい。

気相中で強磁性鉄粉の表面処理を行なうにあたり、前記
カップリング剤は気体、蒸気、ミストの状態で用いられ
、例えばこれらを不活性ガスに同伴して用いる方法ある
いは気体や蒸気を単独で用いる方法などが採用される。

また、水蒸気についても同様に不活性ガスに同伴しても
単独で用いても良い。

これらのカップリング剤と水蒸気は表面酸化後の強磁性
鉄粉が存在する気相中に供給され表面処理が行われる。

この供給方法は特に限定されないが、カップリング剤と
水蒸気を別系統から同時に供給すれば、表面処理後の強
磁性鉄粉の発火点が上がり、磁気特性の低下が小さくな
るので好ましい。

更にカップリング剤あるいは水蒸気が強磁性鉄粉に接触
すると、吸着熱１反応熱が発生し温度が上昇する。この
温度が上昇し過ぎると強磁性鉄粉の磁気特性が変化する
おそれがあるので、粉体温度を１５０℃以下に制御する
ことが好ましく、該温度制御は気相温度、供給するカッ
プリング剤。

水蒸気あるいは同伴ガスの温度を制御することにより達
成される。

本発明の如く、気相中でカップリング剤と水蒸気を用い
ることにより、これらは強磁性鉄粉の表面あるいはその
近傍で反応し、金属酸化物、金属水酸化物を生成し、該
生成物が強磁性鉄粉の表面にイ・１着するので、強磁性
鉄粉の特性を損なうことなく磁気記録媒体製造時に用い
る有機バインダーとの相性に適した表面を得るための表
面処理が可能となる。

金属酸化物、金属水酸化物の付着量としては強磁性鉄粉
に対し、０．０１〜１０．０重量％であることが好まし
く、更に好ましくは０．１〜２．０重量％である。付着
量が０．０１重量％未満の場合、処理効果が現れず、１
０．０重塁％を越える場合、表面処理後の強磁性鉄粉の
飽和磁化が低下するおそれがある。またこの付着量はカ
ップリング剤や水蒸気の使用口１表面処理温度１時間な
どで制御することができる。

本発明に用いる装置としては固定床式、流動床式５回転
キルン型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を更に詳しく説明するが、本
発明は何らこれらに限定されるものではない。

実施例ＩＮｉ、Ａｌ、ＳｉをＦｅに対し各々５．５重量％、３．
８重量％、０．３重量％含む針状酸化第二鉄の造粒品を
水素気流中４５０℃で８時間流動還元し、強磁性鉄粉を
得た。

その後、得られた強磁性鉄粉を窒素ガス気流中で９０℃
まで冷却した後表面酸化を行った。また、表面酸化は温
度を４段階に変化させて流動反応炉内で行った。１段目
の反応は酸素０．２容量％含む窒素ガスを８０℃の反応
炉内に強磁性鉄粉１．０ｋｇあたり３Ｎｍ３／時の流量
で供給して行い、酸化量が強磁性鉄粉１．０ｋｇあたり
０２として７０ｇとなったところで酸素の供給を停止し
た。

次いで、窒素ガス気流中で２０℃まで冷却した後、酸素
０．２容量％含む窒素ガスを１段目の反応と同じ流量で
供給し、２段目の反応を行い酸素消費量がほぼ一定とな
った３、０時間後に反応を終えた。２段目の反応終了後
、引続き酸素０．２容量％含む窒素ガスを反応炉内に供
給しながら温度を２０℃／時の割合で５０℃まで上げ、
３段目の反応を行った。このときの酸化量は強磁性鉄粉
１．０ｋｇあたり０２として１０ｇとした。３段目の反
応終了後、酸素の供給を停止し、窒素気流中で２０℃ま
で冷却し、再び酸素０．２容量％含む窒素ガスの供給を
行い４段目の反応を行った。４段口の反応において酸素
を含む窒素ガス中の酸素濃度を次第に上げてゆき、１時
間後に酸素濃度を２．０容量％とし、更にそのまま１時
間反応を続けた後終了した。

次に表面酸化を行った強磁性鉄粉に、アルミニウムイソ
プロポキシドを含む窒素ガスと水蒸気を含む窒素ガスを
同時に供給し、８０℃で３．０時間反応させた。

以上のように表面処理された強磁性鉄粉の金属酸化物及
び金属水酸化物の付着量はＡｉとして０．２重量％であ
った。

また得られた強磁性鉄粉は保磁力１５７００θ、飽和磁
化１３２　ｅｍｕ／ｇであった。更に発火点は示差熱分
析装置（ＤＴＡ）を用い、空気中昇温速度１０℃／分で
測定した結果、１３５℃であった。

以上、得られた表面処理後の強磁性鉄粉１００重量部を
塩ビ酢ピコポリマー２５重量部、レシチン１重量部、メ
チルエチルケトン１００ｍ１．　　シクロへキサノン１
００ｍ１．トルエン１００１と共にガラスピーズをいれ
たサンドグラインダーに装入し、６時間混合１分散して
配向シートを作製した。

得られた配向シートの磁気特性値を評価するために、保
磁力（ｌｌｃ）、残留磁束密度（Ｂｒ）、光沢を振動試
料型磁力計を用いて測定した。

また、配向シートを６０℃、９０％相対湿度の空気中に
１週間放置し、残留磁束密度の低下率（ΔＢｒ）からの
耐蝕性の評価を行った。

その結果、配向シートの特性は、Ｈｅ　１５１００ｅ。

Ｂｒ　３０００　Ｇ　、光沢１２０％であり、耐蝕性は
ΔＢｒ３％であった。

実施例２実施例１における表面酸化処理後の強磁性鉄粉にアルミ
ニウムイソプロポキシドを含む窒素ガスを供給し、次い
で窒素ガスで系内を置換した後、水蒸気を含む窒素ガス
を供給し、表面処理を行なった以外は実施例１と同様の
方法で強磁性鉄粉を表面処理し、評価した。

その結果、強磁性鉄粉は飽和磁化１２ｇ　ｅｍｕ／ｇ　
＋発火点１２５℃、配向シートの特性はＢｒ　２７００
　Ｇ　。

光沢１０５％、耐蝕性はΔＢｒ　３％であった。

実施例３アルミニウムイソプロポキシドのかわりにメチルトリエ
トキシシランを用いた以外は実施例１と同様の方法で強
磁性鉄粉の表面処理を行い評価した。

その結果、強磁性鉄粉は飽和磁化１２８　ｅｍｕ／ｇ　
。

発火点１２５℃、配向シートの特性はＢｒ　２４００　
Ｇ　。

光沢１１０％、耐蝕性はΔＢｒ　４％であった。

実施例４アルミニウムイソプロポキシドのかわりにチタニウムテ
トラブトキシドを用いた以外は実施例１と同様の方法で
強磁性鉄粉の表面処理を行い評価した。

その結果、強磁性鉄粉は飽和磁化１３２　ｅｍｕ／ｇ　
。

発火点１３５℃、配向シートの特性はＢｒ　２８００　
Ｇ　。

光沢１２０９６．耐蝕性はΔＢｒ　３％であった。

比較例１実施例１で用いた還元直後の強磁性鉄粉を窒素気流中で
１５０℃まで冷却した後、表面酸化を行なわずにテトラ
エトキシシランを含む窒素ガスを１０分間供給した。次
いで水蒸気を含む窒素ガスを３分間供給した。以後、テ
トラエトキシシラン３分間、水蒸気３分間の接触処理を
１０回繰返し、その後室温まで冷却し、空気中に取り出
した。

得られた強磁性鉄粉は飽和磁化１２５　ｅｆｆｌｕ／ｇ
　、発火点９０℃、配向シートの特性はｌｉｅ　１５２
００ｅ、　Ｂｒ２２００　Ｇ　、光沢９５％、耐蝕性は
ΔＢｒ　７％であった。

尚、少量の場合は空気中に取り出した時発火はしなかっ
たが、強磁性鉄粉２．０ｋｇを製造し、空気中に取り出
したときは発熱し発火に至った。

（発明の効果）以上述べたとおり、本発明の表面処理方法によれば磁気
特性を低下させることなく発火点の高い強磁性鉄粉、す
なわち安定性の優れた強磁性鉄粉が得られる。

また得られる強磁性鉄粉は媒体製造時に用いる有機バイ
ンダーとの相性に適した表面を有するものである。

したがって、媒体の磁性塗料中において分散性。

配向性及び安定性に優れた強磁性鉄粉を得ることができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）乾式還元法で製造した鉄を主成分とする強磁性鉄
粉を、酸素を含む不活性ガス雰囲気中で表面酸化した後
、気相中でカップリング剤と水蒸気を用いて表面処理す
ることを特徴とする強磁性鉄粉の表面処理方法。