JPH02197501A - 強磁性金属粉末の製造方法 - 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、高密度記録に適した磁気記録媒体に於ける磁
性素材としての強磁性金属粉微粒子の製造方法に関する
。

〔従来技術〕

磁気テープ、磁気記録媒体として有用な磁性粉末は、γ
−酸化鉄が主体であったが、近年ＶＴＲ用や高級オーデ
ィオ用の高密度記録媒体が望まれるようになり、オキシ
水酸化鉄或いは酸化鉄を主体とする粉末を、還元性ガス
による気相接触還元反応によって得られる金属鉄もしく
はコバルト、或いはニッケルと鉄との合金を主体とする
高い保持力を有する磁性粉末が用いられる様になってき
た、金属磁性微粒子の保持力は形状異方性が強い為粒子
サイズ、針状性等に依存するが、テープ記録用としては
適性な保持力、残留磁束密度が必要である。

磁気記録用媒体はオーディオ用、ビデオ用を問わず広い
記録周波数帯域での高出力化、低ノイズ化、即ち磁性粉
末としてはその形状は微細化の傾向にあり、尚且つ塗料
用樹脂との親和性や分散性、塗膜の配向性、充填性を更
に向上する事が望まれ、バインダー樹脂、各種添加剤の
改良及び塗料分散、媒体加工技術の改良研究が成されて
いる（明石三部「磁気テープの進歩」、日本応用磁気学
会誌、７（３）、１８５（１９８３）、）　。

従来、鉄もしくは鉄化合物を主体とする金属化合物を出
発原料として還元性雰囲気中で加熱還元し、鉄もしくは
鉄を主体とする強磁性金属粉末を得る為には幾つかの重
要な技術が必要であった。

先ず、還元性雰囲気中で加熱還元により生じる焼結を防
止し原料形状を保持する為に、焼結防止成分としてリン
、珪素、アルミニウム、クロム及び硼素化合物等を出発
原料である鉄もしくは鉄を主体とした水酸化物もしくは
酸化物に共沈或いは被着した後、還元する事が知られて
いる。

叉、加熱還元によってえられた鉄もしくは鉄を主体とし
た金属はそのままでは大気中で酸化燃焼してしまうので
、大気中で安全に取り扱う事を可能にし、強磁性金属の
酸化が進行する事による磁気特性の経時劣化を防止する
技術は重要である。

従来、酸化安定性を確保する手段としては気相接触反応
或いは液相反応により強磁性金属微粒子表層部に酸化皮
膜を形成する方法が知られている。

更に酸化安定性を向上する為に酸化皮膜を形成後に高温
において加熱処理する方法（特開昭６１−１５４１１２
　）　、強磁性金属微粒子表層部に金属化合物の皮膜を
形成する方法（特開昭６３−１８４３０６）や強磁性金
属微粒子表層部にマグネタイト皮膜を形成する方法（特
公昭６３−５４０４１）が知られている。

何れにしてもこれらの方法は還元反応終了後の強磁性金
属微粒子の表面に如何にして酸化安定性のある酸化皮膜
を形成するかと言う事が目的であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の如く、磁気記録用磁性素材としての各種特性を充
分に満足した強磁性金属粉末を製造する事は極めて複雑
な工程を必要とし、叉目的とした効果を期待しての処理
技術の付加は他の特性に影響すること無（独自に作用す
る事は極めて希有であった。その為、優れた強磁性金属
粉末を製造するに際し、単純で尚且つ安価な製造工程が
切望されていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、上記問題点に付鋭意研究を行った結果、
本発明に到達したものである。

即ち、本発明の強磁性金属粉末の製造方法は、鉄、もし
くは鉄化合物を主体とする金属化合物を還元性雰囲気中
で加熱還元し、鉄もしくは鉄を主体とする強磁性金属粉
末を製造するに際し、還元反応終了後３５０℃〜６５０
℃で且つ還元温度以上の温度に於いて、加熱処理する事
を特徴とするものである。

以下本発明を更に詳しく説明する、本発明の特徴とする
ところは鉄もしくは鉄を主体とする化合物、例えばオキ
シ水酸化物或いは酸化物を形状保持、粒子間焼結の防止
などの目的で珪素、アルミニウム化合物などを主体とし
た表面処理をし、これを水素もしくは水素を主体とした
還元性雰囲気中で加熱還元を行った後、非酸化性ガス中
で３５０〜６５０　’Ｃで且つ還元温度以上において加
熱処理する事にある。

通常、出発原料であるオキシ水酸化鉄あるいは酸化鉄は
形状保持、粒子間焼結の防止の為に種々の金属化合物を
共沈あるいは被着させているので適正な磁気特性を得る
還元温度は耐熱成分の種類や量により異なる。従って加
熱処理温度も還元温度以上の温度で行う事が好ましく、
それより低温における加熱処理は顕著な効果を得るには
長時間を要するので好ましくない、叉、６５０　’Ｃ以
上の高温における加熱処理はその効果は顕著であるが、
強磁性金ｒＩＡ＠粒子の粒子内あるいは粒子間の焼結が
進み過ぎて、磁気特性、特に保持力の低下を招くので好
ましくない、加熱処理の雰囲気としては窒素ガス、ヘリ
ウムガス等の不活性ガス、あるいは水素ガス等の還元性
ガスが使用でき、叉これらの混合ガスも使用できる。

かくして得られた強磁性金属微粒子を例えばトルエン等
の有ｆａ熔剤に浸漬し空気等の酸化性ガスを通気する湿
式の酸化安定処理、あるいは例えば窒素ガス等の不活性
ガスを通気し、徐々に酸素ガス等の酸化性ガスの流量を
増加していく乾式の酸化安定化処理により優れた特性の
強磁性金属微粒子を製造する事ができる。

本発明の方法は還元反応終了後、高温において加熱処理
することが特徴である、これにより還元後強磁性金属微
粒子の粒子内の焼結を促進する事が出来る。このことは
比表面積測定やＸ線回折による結晶部分である鉄を主体
とした金属の結晶子（グレイン）のサイズの測定等で確
かめる事が出来る、即ち本発明の加熱処理を実施するこ
とにより強磁性金属微粒子の比表面積は低下し、Ｘ線回
折により求められた金属の結晶子サイズは大きくなるこ
とにより、結晶子の成長及び粒子内の結晶子間のネッキ
ングの成長により粒子内の焼結が促進し、その結果とし
て酸化安定性が増大すると思われる。叉、理由は不明で
あるが特にアルミニウム化合物をドープした還元金属微
粒子の加熱処理においては顕著な酸化安定性が得られる
。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ 耐熱成分として珪素を含有するα−オキシ水酸化鉄（Ｓ
ｉ／Ｆｅ・３．５ｗＬχ）を水素ガスを流通しながら４
００℃で８時間還元し、更に５００℃において４時間加
熱処理を行った。冷却後、窒素ガスを流通しながら空気
を入れ（窒素／空気・９９／１容積比）、徐々に空気量
を増加させて１０時間後に空気だけを流通し酸化安定化
処理を行った。得られた強磁性金属鉄微粒子の磁気特性
は保持力（Ｈｃ）１５６５０ｅ　、飽和磁化（σ５）１
３１ｅＩＩｌｕ／ｇｒ１角形比（＋１）０．５３であり
比表面積は５６．１ｍ”／ｇｒであった。

該強磁性金属鉄微粒子の酸化安定性をみる為に温度５０
℃１相対湿度８０χの空気雰囲気に６０時間放置する事
による劣化促進試験を行った結果、飽和磁化１１５　ｅ
ｍｕ／ｇｒ　　であった。

比較例１ 実施例１と同様の珪素含有α−オキシ水酸化鉄（Ｓｉ／
Ｆｅ−３，５ｗｔχ）を水素ガスを流通しながら４００
℃で、８時間還元を行った。冷却後窒素ガスを流通しな
がら空気を入れ（窒素／空気・９９／１容積比）、徐々
に空気量を増加させて１０時間後に空気だけを流通し酸
化安定化処理を行った。得られた強磁性金属鉄微粒子の
磁気特性は保持力（）ＩｃＨ５６００ｅ、飽和磁化（σ
ｇ）１２７　ｅｍｕ／ｇｒ、角形比（１？）０．５３で
あり比表面積は６１．４ｍ”／ｇｒであった。

該強磁性金属鉄微粒子の酸化安定性をみる為に温度５０
℃１相対湿度８０χの空気雰囲気に６０時間放置する事
による劣化促進試験を行った結果、飽和磁化９５　ｅｍ
ｕ／ｇｒ　　であった。

比較例２ 実施例１と同様の珪素含有α−オキシ水酸化鉄（Ｓｉ／
Ｆｅ＝３．５ｗｔｚ）を水素ガスを流通しながら４００
℃で、８時間還元し、７５０℃で１時間加熱処理を行っ
た。冷却後窒素ガスを流通しながら空気を入れ（窒素／
空気・９９／ｌ容積比）、徐々に空気量を増加させて１
０時間後に空気だけを流通し酸化安定化処理を行った。

得られた強磁性金属鉄微粒子の磁気特性は保持力（Ｈｃ
）１３８００ｅ　、飽和磁化（ａ　ｓ）　１４５　ｅｍ
ｕ／ｇｒ、角形比（Ｒ）０．４３であり比表面積は４０
．２ｍ”／ｇｒであった。

該強磁性金属鉄微粒子の酸化安定性をみる為に温度５０
℃１相対湿度８０χの空気雰囲気に６０時間放置する事
による劣化促進試験を行った結果、飽和磁化１２４ｅＩ
ｗｕ／ｇｒであった。更に該強磁性金属鉄微粒子を透過
型電子顕微鏡で観察すると、イメージ上は破を員、破壊
は見られなかったが、粒子１本は溶けそうなイメージで
あり、粒子間焼結も激しいことがわかった。

実施例２ 耐熱成分として珪素及びアルミニウムを含有するα−オ
キシ水酸化鉄（Ｓｉ／Ｆｅ−０，５ｗｔχ、　ＡＩ／Ｆ
ｅ−５，２ｗｔχ）を窒素ガスを流通しながら５００℃
で２時間仮焼し、３５０℃で水素ガスを流通しながら１
００時間還し、更に窒素ガスを流通しながら６００℃に
おいて１時間加熱処理を行った。冷却後窒素ガスを流通
しながら空気を入れ（窒素／空気＝９９／１容積比）、
徐々に空気量を増加させて１０時間後に空気だけを流通
し酸化安定化処理を行った。得られた強磁性金属鉄微粒
子の磁気特性は保持力（Ｈｃ）１５７５０ｅ１飽和磁化
（ａ　ｓ）　１３０　ｅｍｕ／ｇｒ、角形比（Ｒ）０．
５１であり比表面積は５８．８ｍ”／ｇｒであった。

該強磁性金属鉄微粒子の酸化安定性をみる為に温度５０
℃１相対湿度８０′ｇの空気雰囲気に６０時間放置する
事による劣化促進試験を行った結果、飽和磁化１１９ｅ
ｍｕ／ｇｒであった。

比較例３ 実施例２と同様の珪素及びアルミニウムを含有するα−
オキシ水酸化鉄（Ｓｉ／Ｆｅ＝０．５ｗｔχ、ＡＩ／Ｆ
ｅ＝５゜２ｗｔχ）を窒素ガスを流通しながら５００℃
で２時間仮焼し、３５０℃で水素ガスを流通しながら１
０時間還元を行った。冷却後窒素ガスを流通しながら空
気を入れ（窒素／空気・９９／１容積比）、徐々に空気
量を増加させて１０時間後に空気だけを流通し酸化安定
化処理を行った。得られた強磁性金属鉄微粒子の磁気特
性は保持力（Ｈｃ）１５８００ｅ　、飽和磁化（ａ　ｓ
）　１１９　ｅ＋ｗｕ／ｇｒ、角形比（Ｒ）０．５１で
あり比表面積は７２．４ｍ”／ｇｒであった拳 該強磁性金属鉄微粒子の酸化安定性をみる為に温度５０
℃１相対湿度８０χの空気雰囲気に６０時間放置する事
による劣化促進試験を行った結果、飽和磁化９８ｅｍｕ
／ｇｒであった。

実施例３ 耐熱成分としてアルミニウムを含有するα−オキシ水酸
化鉄（ＡＩ／Ｆｅ＝４．２ｗｔχ）を窒素ガスを流通し
ながら５００℃で４時間仮焼し、３７５℃で水素ガスを
流通しながら、１０時間還元し、更に窒素ガスを流通し
なから４５０℃において６時間加熱処理を行った。冷却
後窒素ガスを流通しながら空気を入れ（窒素／空気・９
９／１容積比）、徐々に空気量を増加させて８時間後に
空気だけを流通し酸化安定化処理を行った。得られた強
磁性金属鉄微粒子の磁気特性は保持力（Ｈｅ）１５００
０ｅ　、飽和磁化（σ５）１３３　ｅｍｕ／ｇｒ、角形
比（Ｒ）０．５１であり比表面積は４９．２が／ｇｒで
あった。

該強磁性金属鉄微粒子の酸化安定性をみる為に温度５０
℃１相対湿度８０χの空気雰囲気に６０時間放置する事
による劣化促進試験を行った結果、飽和磁化１２３ｅｍ
ｕ／ｇｒであった費 比較例４ 実施例３と同様のアルミニウム含有α−オキシ水酸化鉄
（ＡＩ／Ｆｅ・４．２１χ）を窒素ガスを流通しなから
５００　’Ｃで、４時間仮焼し、３７５℃で水素ガスを
流通しながら、８時間還元を行った。

冷却後、窒素ガスを流通しながら空気を入れ（窒素／空
気・９９／１容積比）、徐々に空気量を増加させて１０
時間ごに空気だけを流通し酸化安定化処理を行った。得
られた強ｉｆｆ性金属鉄微粒子の磁気特性は保持力（Ｈ
ｃ）１５１００ｅ　、飽和磁化（ａ　ｓ）　１３０ｅｍ
ｕ／ｇｒ　、角形比（Ｒ）０．５１であり、比表面積は
５５．９ｍ”／ｇｒであった。

該強磁性金属鉄微粒子の酸化安定性をみる為に５０℃１
相対湿度８０％の空気雰囲気に６０時間放置する事によ
る劣化促進試験を行った結果、飽和以下１１５ｅｍｕ／
ｇｒであった。

比較例５ 実施例３と同様のアルミニウム含有α−オキシ水酸化鉄
（ＡＩ／Ｆｅ＝４．２ｗｔりを窒素ガスを流通しなから
５００　’Ｃい、４時間仮焼し、３７５℃で水素ガスを
流通しながら、８時間還元し、窒素ガスを流通しながら
３００℃で６時間加熱処理を行った。冷却後、窒素ガス
を流通しながら空気を入れ（窒素／空気＝９９／１容積
比）、徐々に空気量を増加させて１０時間後に空気だけ
を流通し酸化安定化処理を行った。

得られた強磁性金属鉄微粒子の磁気特性は保持力（Ｈｅ
）１５０００ｅ　、飽和磁化（σｓ）　１３０ｅｍｕ／
ｇｒ、角形比（Ｒ）０．５１であり、比表面積は５４．
８ｍ”／ｇｒであった。

咳強磁性金属鉄微粒子の酸化安定性をみる為に５０℃１
相対湿度８０χの空気雰囲気に６０時間放置する事によ
る劣化促進試験を行った結果、飽和以下１１６ｅ＋ｗｕ
／ｇｒであった。

〔発明の効果〕

本発明の方法により、優れた形状保持及び磁気特性を有
し、且つ酸化安定性に優れた磁気記録用強磁性金属粉末
を簡単な工程で容易に製造することが出来て、産業に利
するところ大である。

特許出願人　三井東圧化学株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　鉄、もしくは鉄化合物を主体とする金属化合物を還元
   性雰囲気中で加熱還元し、鉄もしくは鉄を主体とする強
   磁性金属粉末を製造するに際し、還元反応終了後３５０
   ℃〜６５０℃で且つ還元温度以上の温度に於いて、加熱
   処理する事を特徴とする強磁性金属粉末の製造方法。