JPH028971B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、粒度分布のそろつた針状ゲーサイト
の製造法に関し、特に磁性材料の原料として好適
なゲーサイトの製造方法に関する。 粉末原料を加工して有用な製品とするときに
は、その粒子形態に起因する性質が重要な役割を
果すことは周知であり、磁性材料においても、出
発原料であるゲーサイト粒子の形態は、それから
得られる磁性材料の性質を大きく左右する。この
ような形態制御に関して多くの検討がなされてき
たが、中でも粒度分布をそろえることが最も困難
とされている。 粒度分布をそろえる方法としては、例えば特公
昭52−21720号、特開昭53−56196号、特開昭53−
57200号、特開昭53−75199号、特開昭54−20998
号、特開昭54−79200号、特開昭54−93697号、特
開昭51−86795号、特開昭52−59095号、特開昭52
−59096号、特開昭52−59097号、特開昭56−
22637号、特開昭56−22638号などの公報に記載さ
れた方法が知られている。これらを大別すると、 (イ) 特公昭52−21720号公報のように非酸化性の
状態で数時間強力撹拌して均一な水酸化物とし
た後酸化してゲーサイトとする方法、 (ロ) 特開昭53−56196号、同53−57200号、同53−
75199号、同54−20998号、同54−79200号、同
54−93697号公報などには可溶性ケイ酸塩の共
存下に中和反応を行なつて均一な水酸化物より
なるフロツクの均斎化を計り、且つその後に針
状晶ゲーサイト粒子の均一な生成反応を行なう
方法、 (ハ) 特開昭51−86795号、同52−59095号、同52−
59096号、同52−59097号公報などには水酸化第
１鉄の酸化速度を制限してゲーサイトに酸化す
る方法、 (ニ) 特開昭56−22637号、同56−22638号公報など
には常温で調製した種晶を用いる方法などが記
載されている。 しかしながら、(イ)法においては数時間、好まし
くは２〜４時間の強力撹拌を要し、しかもこの撹
拌手段のみでは不均斎な水酸化第１鉄粒子からな
るフロツクを充分に均一化することが困難であ
る。(ロ)法においては使用する可溶性ケイ酸塩はSi
としてFeに対し0.1〜1.7原子％用いる必要があ
り、しかもゲーサイトはケイ酸塩をとり込んであ
たかもケイ酸塩で希釈されたと同じ形になるの
で、これを常法によつて還元して得られる鉄粉末
の磁気的性質は低下する。(ハ)法においてはゲーサ
イト製造工程において酸化速度を種々変化させね
ばならず時間がかかるとともに酸化速度の微妙な
制御が必要である。(ニ)法においては種晶を用いて
はいるが、反応条件、特に温度条件を厳密に管理
しないとゲーサイトよりもマグネタイトが生成す
る危険性があるなどの問題点を含んでいる。 本発明者は上記問題点に鑑み研究の結果、次の
事実を見出して本発明に到達した。すなわち、第
一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とを反応させて得
られる水酸化物を酸化してゲーサイトを製造する
時に酸化速度を結晶成長速度に適合させることが
重要であることを見出した。 本発明者らは特願昭56−51091で、均一なゲー
サイト粒子を得るためには、第一鉄塩とアルカリ
の反応によつて生成する水酸化物の履暦を等しく
し且つ反応系の一部のみを酸化性の状態にしてこ
の部分で酸化反応を進行させ、残の反応系は非酸
化性の状態にすることが極めて有効であるとの発
明を提供したが、本発明はこの発明をも実用性の
面で改良するものである。そして、前述の(イ)法に
おける酸化反応以前のゲルの撹拌、(ロ)法における
可溶性ケイ酸塩の使用、(ハ)法における酸化速度の
微妙な制御、すなわち水酸化鉄（）の酸化を最
初は緩慢に行い反応中徐々に高めるという酸化速
度の制御の必要はなく、(ニ)法のように種晶を加え
て反応温度を変更するという必要もなく、20〜60
℃の温度範囲で安定して粒度分布のそろつたゲー
サイトを得ることができる。 すなわち、本発明は第一鉄塩水溶液とアルカリ
水溶液とを反応せしめて得られる水酸化物の懸濁
液を酸化性ガスにて酸化することによりゲーサイ
トを製造する方法において、該懸濁液に酸化性ガ
スを間欠的に供給することにより該水酸化物を酸
化することからなる粒度分布のそろつた針状のゲ
ーサイトの製造方法である。 本発明において、重要な点は酸化性ガスを間欠
的に水酸化物懸濁液に供給することである。すな
わち酸化性ガスの供給を間欠的に行なうことによ
り、水酸化物の酸化反応と得られるゲーサイト粒
子の生長反応とを均衡させるものであり、これに
よつて粒度分布のそろつた針状のゲーサイトが得
られる。 用いられる酸化性ガスは酸素を含むガスであ
り、例えば酸素や空気、或はこれらのガスを他の
ガスで希釈したガスが有効に用いられる。 酸化性ガスの供給は、酸化性ガスの供給及び供
給停止を交互に繰り返すことにより行なわれる。
本発明では酸化性ガスの供給時間は酸化性ガスの
供給停止時間よりも短いことが好ましく、更に好
ましくは酸化性ガスの供給時間は供給停止時間の
１／４よりも短いものである。具体的には供給一
停止の１サイクル内の酸化率は10％以下であるこ
とが好ましく、更に好ましくは７％以下である。
10％を越える場合には前記の酸化反応と生長反応
は均衡せず本発明の目的達成上好ましくない。酸
化性ガスの供給時間は前記の酸化率を満足する時
間である。具体的には供給−停止の１サイクル内
の供給時間は通常20分以内であり、好ましくは10
分以内である。供給−停止の１サイクル内の供給
時間が20分を越える時は前記の１サイクルあたり
の酸化率を１％以下と低く抑えねばならず、ゲー
サイト製造時間に長時間を要し実用的でなくな
る。供給−停止の１サイクルの時間が短かくなる
と、酸化反応を生じさせる時に装置上の問題が生
じてくる。酸化性ガスが水酸化物の懸濁液に間欠
的に供給されるとき、供給−停止の１サイクルの
時間が短かくなりすぎれば先に供給された酸化性
ガスが懸濁液中に留まつている間に、次の酸化性
ガスが懸濁液中に供給される場合もあり、この場
合には本発明の効果が発揮されなくなる。供給−
停止の１サイクルの時間の下限は、懸濁液を酸化
する装置の型式により変化するが、実用上からは
１サイクルの時間は５分以上、好ましくは10分以
上である。 本発明の目的をさらに効果的に達成するために
は、酸化性ガスの供給を停止した時に、非酸化性
ガスを懸濁液中及び／又は反応雰囲気に供給する
ことである。この方法は、酸化性ガスと非酸化性
ガスとを同時に水酸化物の懸濁液中及び／又は反
応雰囲気に供給しておき、酸化性ガスのみ供給を
停止することにより、あるいは酸化性ガスの供給
を非酸化性ガスの供給と切り替えることにより容
易に達成できる。 本発明において酸化性ガスの供給−停止の１サ
イクルあたりの酸化率は、酸化性ガスの供給時
間、酸化性ガス中の酸化性成分の濃度、酸化性ガ
スの供給速度等を変更することにより、任意に変
化させることができる。そしてこの１サイクル当
りの酸化率あるいは反応温度を変更することによ
り得られるゲーサイトの大きさを変更することが
できる。本発明はゲーサイトの大きさをBET法
により測定した比表面積で20〜80m²/ｇの間で変
化させかつ粒度分布の均一性を保持しうるもので
ある。さらに本発明の特徴の一つは、ゲーサイト
の粒子形態が樹脂状晶や双晶のような形態を殆ど
含まない針状晶を主とする形態になることであ
る。この結果、ゲーサイトスラリーの粘度はゲー
サイト粒子の大きさで決まるようになる。本発明
では酸化性ガスの供給時間と供給停止時間の比の
値が一定のとき第２図に示したように、比表面積
25〜60m²/ｇの間において、スラリー粘度は比表
面積（ゲーサイト粒子の大きさを代表する物理
量）に従つて直線的に増大した。すなわちスラリ
ーの粘度を管理することにより、ゲーサイト粒子
の大きさを制御することができる。この特徴は従
来技術では全く予測されないところの本発明特有
の利点である。粘度の管理は当然のことながら酸
化性ガスの供給−停止の１サイクルあたりの酸化
率を制御することにより行なうことができる。 本発明において第一鉄塩とは、水溶性の鉄塩で
硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩などであり、これらは単
独又は二種類以上併用して使用することができ
る。また、これらは工業的に得られる品質で充分
で、特に純粋にするための操作は不要である。 また本発明の効果は、鉄と他の金属例えばニツ
ケル、亜鉛、マンガン、銅、クロムなどとの共沈
により得られる水酸化物を酸化してこれらの金属
を含むゲーサイトを製造する場合においても有効
に発揮されるものである。 本発明に使用するアルカリは、第一鉄塩と反応
して水酸化物を生成するものであればよく、例え
ば水酸化カリウムや水酸化ナトリウムの水溶液が
有効に用いられる。水酸化物の生成及び酸化反応
は20〜80℃、好ましくは30〜50℃の範囲の温度に
おいて実施される。 このようにして得られるゲーサイト粒子は、針
状で粒度分布がそろつており、これを常法によつ
て還元もしくは還元後酸化して得られるα−鉄
粉、マグネタイト、γ−Fe₂O₃等の磁性材料の原
料として用いるのに好適である。以下実施例をあ
げて本発明を更に具体的に説明する。 実施例 １ 温度調節手段及び撹拌手段を備えた内容積18
のステンレスチール製の容器に、カセイソーダ水
溶液（濃度1.8モル／）８を加えた。該容器
底部に同心円状にめぐらせたガス供給手段によ
り、窒素ガスを5.0/minの流量でカセイソーダ
水溶液に供給し始めた。カセイソーダ水溶液を撹
拌しながら硫酸第一鉄水溶液（濃度0.226モル／
）８を加えた。大過剰のカセイソーダ水溶液
に硫酸第一鉄水溶液を加えると瞬時に中和反応が
起り、水酸化第一鉄が懸濁状態で得られた。この
懸濁液を間欠的に酸化してゲーサイトを製造し
た。中和反応から酸化反応までの間懸濁液の温度
は50±１℃に保持された。窒素ガスを流していた
ガス供給装置にさらに空気2.0〜3.0/minを追加
して流した。このように空気を供給する時間を２
分間とし、空気を供給しないで窒素ガスのみを供
給する時間を18分間とした。すなわち酸化性ガス
の供給時間は２分間であり、同停止時間は18分間
である。供給−停止の１サイクルの時間は20分間
である。懸濁液中の鉄〔〕の含量を過マンガン
酸カリウムによる滴定法で２価の鉄濃度を測定し
て次式により酸化率を求めた。 酸化率＝全鉄濃度−２価の鉄濃度／全鉄濃度×100（
％） 懸濁液が鮮かな黄色を呈した時点で酸化性ガス
の供給−停止のサイクルを止めた。このときの酸
化率は99.7％を越えていた。該容器を大気圧下に
曝し撹拌しながら１時間放置した。放置後の粘度
はＢ型粘度計で測定した結果、106センチポアズ
であつた。本実施例における供給−停止のサイク
ル数は30回であつたので、全酸化ガス供給時間は
60分と計算される。スラリーは針状のゲーサイト
粒子よりなり、水洗後濾過してウエツトケーキを
得た。窒素の等温吸着法（BET法）でこのゲー
サイト粒子の比表面積を測定したところ比表面積
として26.4m²/ｇの値を得た。粒子の大きさは長
軸／短軸比で10〜13であり、長軸の長さは0.3〜
0.4μｍであつた。 実施例 ２〜４ 実施例２及び３においては反応温度のみ、実施
例４においては反応温度と酸化性ガス供給停止時
の様子を実施例１と変更して、他の条件は全て実
施例１と同じにしてゲーサイトの製造を行なつ
た。すなわち実施例４においては酸化性ガスを停
止すると同時に窒素ガスも停止した。この結果、
反応器の雰囲気には酸素が供存する状態が考えら
れるものであつた。これらの実施例における反応
後のゲーサイトのスラリーの粘度とゲーサイトの
比表面積の値を第１表に示した。

【表】 これら実施例２〜４及び先に述べた実施例１に
おけるスラリーの粘度とゲーサイトの比表面積と
の値をそれぞれ横軸、縦軸にとりプロツトして得
たグラフが第２図である。比表面積はスラリーの
粘度に対して直線的に変化することがわかる。実
施例４は雰囲気に酸素を含むものであるが、得ら
れたゲーサイトは本発明の目的を充分に達成する
ものであつた。実施例４によつて得られたゲーサ
イト粒子の透過型電子顕微鏡の写真（30000倍）
を第１図に示した。 実施例 ５ 温度調節手段及び撹拌手段を備えた内容積16
のステンレススチール製の容器に水酸化ナトリウ
ム水溶液（濃度1.8モル／）６を加えた。該
容器底部に同心円状にめぐらせたガス供給手段よ
り窒素ガスを5.0／分の流量で水酸化ナトリウ
ム水溶液に供給し始めた。水酸化ナトリウム水溶
液を撹拌しながら塩化第１鉄水溶液（濃度0.225
モル／）６を加えた。大過剰の水酸化ナトリ
ウム水溶液に塩化第１鉄水溶液を加えると瞬時に
中和反応が生じ、水酸化第１鉄が懸濁状態で得ら
れた。この懸濁液を酸化性ガスで間歇的に酸化し
てα−オキシ水酸化鉄を製造した。中和反応から
酸化反応までの間、反応液の温度は40±１℃に保
持された。窒素ガスを流していたガス供給手段
に、空気を2.5〜3.5／分流すとともに窒素の流
量を５／分から2.5〜3.0／分に減じた。空気
を供給する時間を２分間とし、窒素ガスのみを
2.5〜3.0／分の流量で供給する時間を28分間と
した。すなわち酸化性ガスの供給時間は２分間で
あり、同停止時間は28分間である。供給−停止の
１サイクルの時間は30分間である。この間欠的な
酸化を継続していき、懸濁液が鮮かな黄色を呈し
た時点で間欠的な酸化を停止した。この時の酸化
率を実施例１と同じ方法にて測定したところ99.8
％を越えるものであつた。該容器を大気圧下に曝
し、撹拌しながら１時間放置した。放置後の粘度
はＢ型粘度計で測定した結果133CPであつた。本
実施例のα−オキシ水酸化鉄の比表面積は34.8
m²／ｇｒであつた。本実施例における全酸化時間は
60分であつた。本α−オキシ水酸化鉄は実施例４
のゲーサイトの比表面積に殆ど一致しているが、
スラリーの粘度は実施例４よりも大きい。透過型
電子顕微鏡で観察したところ実施例４よりもα−
オキシ水酸化鉄粒子の短軸方向において小さく長
軸／短軸比が大きくなつていることが解つた。実
施例１〜４では長軸／短軸比が10〜13であるのに
対し、本実施例では約15であつた。 実施例 ６ 実施例５において、酸化性ガスの供給時間を２
分とし酸化性ガスの供給停止時間を８分とした以
外は全ての条件を実施例５に同じにしてα−オキ
シ水酸化鉄を製造した。全酸化時間は60分であつ
た。α−オキシ水酸化鉄スラリーの粘度は193CP
であり、α−オキシ水酸化鉄の比表面積は57.7
m²／ｇｒであつた。本例で得られたα−オキシ水酸
化鉄は、長軸の長さが0.1μ以下〜0.5μにわたる広
い分布をもつもので、酸化性ガスの供給時間が供
給停止時間の１／４よりも短い場合は好ましくな
いものであることが解つた。 比較例 １ 全酸化時間が実施例１〜４の全サイクル時間に
等しい600分になるように水酸化第１鉄の懸濁液
を連続的に酸化した。本例においては実施例との
比較が容易になるように、酸化速度をきるだけ一
定にするように配慮した。酸化率の測定を20分毎
に実施した。酸化速度の増減を酸化性ガス流量を
調整することによりできる限りなくした結果ほぼ
一定の酸化速度が得られた。しかるにα−オキシ
水酸化鉄はスラリー粘度165CP、比表面積51m²/g
ｒであり、第３図に示したように大、小のサイズ
のα−オキシ水酸化鉄よりなるものであつた。本
比較例においては、水酸化第１鉄の懸濁液を作る
ところまでは実施例１〜４を忠実に再現し、反応
温度は40±１℃を保持した。 これらの比較の示例からわかるように本発明の
目的は酸化性ガスを間欠的に供給することによつ
て効果的に達成されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は間欠的に酸化性ガスを供給して得られ
たゲーサイト粒子の顕微鏡写真（実施例４倍率
30000倍）である。第２図はスラリー濃度１％に
おけるスラリー粘度とゲーサイト粒子の比表面積
の関係を示すグラフである。第３図は連続的に酸
化性ガスを供給して得られたゲーサイト粒子の顕
微鏡写真（比較例１、倍率30000倍）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とを反応せ
   しめて得られる水酸化物の懸濁液を酸化性ガスに
   て酸化することによりゲーサイトを製造する方法
   において、該懸濁液に酸化性ガスを間欠的に供給
   することにより該水酸化物を酸化することを特徴
   とするゲーサイトの製造方法。