JPH0544414B2 - - Google Patents

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JPH0544414B2
JPH0544414B2 JP60269815A JP26981585A JPH0544414B2 JP H0544414 B2 JPH0544414 B2 JP H0544414B2 JP 60269815 A JP60269815 A JP 60269815A JP 26981585 A JP26981585 A JP 26981585A JP H0544414 B2 JPH0544414 B2 JP H0544414B2
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Hiroshi Tsunoda
Yoshiro Okuda
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Toda Kogyo Corp
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気記録用磁性酸化粒子粉末の製造
法に関するものであり、粒子表面並びに粒子内部
に空孔が存在しておらず実質的に高密度であつ
て、且つ、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在してお
らず、、しかも軸比(長軸:短軸)が小さい紡錘
型を呈したマグネタイト粒子又はマグヘマイト粒
子からなる磁性酸化鉄粒子粉末を提供することを
目的とする。 〔従来技術〕 近年、磁気記録再生用機器の長時間記録化、小
型軽量化が進むにつれて、磁気テープ、磁気デイ
スク等の記録媒体に対する高性能化の必要性が
益々生じてきている。 即ち、高記録密度、高感度特性、高出力特性、
及び低ノイズ特性等が要求される。 磁気記録媒体に対する上記のような要求を満足
させる為に要求される磁性材料粒子粉末の特性
は、優れた分散性と高い保磁力を有し、しかも軸
比(長軸:短軸)が小さいことである。 この事実は、例えば、株式会社総合技術センタ
ー発行「磁性材料の開発と磁粉の高分散化技術」
(1982年)の第312頁の「塗布型テープにおける高
密度記録のための条件は、短波長信号に対して、
低ノイズで高出力特性を保持できることである
が、その為に保持力Hcと残留磁化Brが共に大き
いことと塗布膜の厚みがより薄いことが必要であ
る。」なる記載及び特開昭57−183626号公報の
「また、近年垂直磁化記録という考え方が導入さ
れ、磁気記録媒体の面に垂直な方向の残留磁化成
分を有効に使うという提案もある。この垂直磁化
記録によると上に定義した記録密度が高くなり、
……」「……粒子サイズを……その縦/軸比を1
を越え3以下という短い形状とすることにより、
……塗布、乾燥時の厚み方向の塗膜の減厚による
面内配向、塗布時の流動による流延方向への配向
といつた粒子が面内に横たわつて配向しようとい
う性向を抑え、かつ必要なら積極的に垂直な残留
磁化を大きく取れるようにしたことを特徴とする
ものである。」なる記載の通りである。 また、磁気記録媒体の残留磁化Brは、磁性粒
子粉末のビークル中での分散性、塗膜中での配向
性及び充填性に依存しており、これらの特性の向
上の為には、ビークル中に分散させる磁性粒子粉
末が粒子表面並びに粒子内部に空孔が存在してお
らず実質的に高密度であつて、且つ、粒度が均斉
で樹枝状粒子が混在しておらず、また、粒子の形
状から言えば、紡錘型を呈した粒子が要求され
る。周知のごとく、磁性粒子粉末の保磁力の大き
さは、形状異方性、結晶異方性、歪異方性及び交
換異方性のいずれか、若しくはそれらの相互作用
に依存している。現在、磁気記録用磁性粒子粉末
として使用されている針状晶マグネタイト粒子粉
末、又は、針状晶マグヘマイト粒子粉末は、その
形状に由来する異方性を利用すること、即ち、軸
比(長軸:短軸)を大きくすることによつて比較
的高い保磁力を得ている。 これらの既知の針状晶マグネタイト粒子粉末、
又は、針状晶マグヘマイト粒子粉末は、その形状
異方性を利用して比較的高い保磁力を得るもので
あるが、これら粒子にCoを添加することにより、
その結晶異方性を利用して、更に、保磁力を向上
させることが一般的に知られている。 既知の針状晶マグネタイト粒子粉末、又は、マ
グヘマイト粒子粉末は、一般に、第一鉄塩水溶液
とアルカリとを反応させて得られる水酸化第一鉄
粒子を含むPH11以上のコロイド水溶液を空気酸化
し(通常、「湿式反応」と呼ばれている。)て得ら
れる針状晶ゲータイト粒子を空気中300℃付近で
加熱、脱水してヘマタイト粒子となし、更に、水
素等還元性ガス中300〜400℃で還元して針状晶マ
グネタイト粒子とし、または次いでこれを、空気
中200〜300℃で酸化して針状晶マグヘマイト粒子
とすることにより得られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 粒子表面並びに粒子内部に空孔が存在しておら
ず実質的に高密度であつて、且つ、粒度が均斉で
樹枝状粒子が混在しておらず、しかも軸比(長
軸:短軸)が小さい紡錘型を呈した磁性酸化鉄粒
子粉末は、現在最も要求されているところであ
り、このような特性を備えた磁性粒子粉末を得る
ためには、当然、出発原料粒子自体が、粒子表面
並びに粒子内部に空孔が存在しておらず実質的に
高密度であつて、且つ、粒度が均斉で樹枝状粒子
が混在しておらず、しかも、軸比(長軸:短軸)
が小さい紡錘型を呈した粒子であることが必要で
あるが出発原料である針状晶ゲータイト粒子を製
造する前述の公知方法により得られた粒子粉末
は、軸比(長軸:短軸)が10:1以上の針状形態
を呈して粒子であり、樹枝状粒子が混在してお
り、また粒度から言えば、均斉な粒度を有した粒
子であるとは言い難い。 一方、ゲータイト粒子の製造方法として、特開
昭50−80999号公報に記載の方法がある。即ち、
特開昭50−80999号公報に記載の方法は、第一鉄
塩溶液と炭酸アルカリとを反応させて得られた
FeCO3を含む水溶液に酸素含有ガスを通気して酸
化する方法である。この方法による場合には、粒
度が均斉であり、樹枝状粒子が混在しておらず、
紡錘型を呈したゲータイト粒子が得られる。 しかしながら、前記公知方法又は上記特開昭50
−80999号公報に記載の方法により得られた針状
晶ゲータイト粒子粉末を出発原料として常法によ
り磁性酸化鉄粒子粉末を得た場合、ゲータイト粒
子を加熱脱水して得られるヘマタイト粒子は脱水
により、粒子表面並びに粒子内部に多数の空孔を
生じ、次いで、該ヘマタイト粒子を還元、又は、
必要により更に酸化して得られるマグネタイト粒
子又はマグヘマタイト粒子もまた粒子表面並びに
粒子内部に多数の空孔が分布していることが観察
される。 このように、粒子表面並びに粒子内部に多数の
空孔を有する磁性酸化鉄粒子粉末は、保磁力Hc
が低いものであり、しかも、ビークル中での分散
が悪いものである。 この事実は、例えば、特開昭55−47227号公報
の「磁気記録用磁性粉末としては、γ−Fe2O3
(マグヘマイト)粒子が広く使用されており、従
来から高保磁力化が計られているが、そのために
は、製造されたγ−Fe2O3がその母塩であるオキ
シ水酸化鉄(α、β、γ−FeOOH)の針状形態
をとどめるとともに、脱水孔(Pore)(空孔)を
消滅させることが必要である。この脱水孔(空
孔)は母塩のオキシ水酸化鉄の脱水時に生じるも
ので、これが製品であるγ−Fe2O3粒子に残つて
いると、保磁力を低下させる。」なる記載、及び、
電気化学および工業物理化学38巻第7号(1970
年)第544頁の「……ビヒクル中への分散技術も
いろいろ考えられているがそれでもなお製造され
たγ−Fe2O3テープ中の分散は不良である。……
γ−Fe2O3は図17のように穴(空孔)をもつて
おり、穴の縁には磁極が現れていてローレンツ磁
場が生じているので、はじめボールミル処理でよ
く分散した針状体が吸引されて静磁エネルギーを
低下させ、栗のいが状の集塊となり、……」なる
記載から明らかである。 前述した通り、高密度記録用に適した磁性酸化
鉄粒子粉末としては、軸比(長軸:短軸)が小さ
いものが要求されているが、このように軸比(長
軸:短軸)の小さい磁性酸化鉄粒子粉末は、形状
に由来する異方性を利用することができない為、
保磁力Hcが200 Oe程度以下のものしか得られ
ず、従つて、粒子表面並びに粒子内部に発生した
空孔をなくすことによつて保持力を出来るだけ向
上させることが特に強く要望されている。 磁性酸化鉄粒子の粒子表面並びに粒子内部に発
生した空孔をなくする試みは従来からなされてお
り、例えば、特公昭38−26156号公報には、低温
でマグネタイトまで還元した後、その組成を変化
させないように、真空中、水素気流中、炭酸ガス
気流中で800℃以上1000℃以下の温度で焼鈍する
方法が述べられている。 また、粉体および粉末治金協会昭和43年度春季
大会講演概要集2−6には、針状晶ゲータイトの
脱水温度が上昇するにつれ、針状晶ヘマタイト粒
子の粒子表面並びに粒子内部の空孔が少なくなる
が、この脱水温度が700℃より高くなると空孔は
消滅するが焼結が進んで針状晶粒子がくずれるこ
とが報告されている。 上記いずれの方法も、粒子表面並びに粒子内部
に発生した空孔をなくする為に高温で加熱する必
要があり、その結果、粒子及び粒子相互間で焼結
が生起し、これを還元、酸化して得られた磁性酸
化鉄粒子粉末の保磁力は極度に低下し、また、磁
性塗料を製造する際のビークル中への分散性も悪
くなるという欠点があつた。 一方、磁性酸化鉄粒子の粒子表面並びに粒子内
部に一旦発生した空孔をなくする方法ではなく、
粒子表面並びに粒子内部に空孔のない粒子を出発
原料として磁性酸化鉄粒子を得る方法も試みられ
ている。 この方法は、水溶液中から直接針状晶ヘマタイ
ト粒子を生成させ、該針状晶ヘマタイト粒子を出
発原料として還元、酸化することにより針状晶磁
性酸化鉄粒子を得る方法である。 即ち、粒子表面並びに粒子内部の空孔は、前述
した通り、針状晶ゲータイト粒子を加熱脱水して
針状晶ヘマタイト粒子とする際の脱水により発生
するものであるから、水溶液中から直接針状晶へ
マタイト粒子を生成させれば、脱水工程を省略す
ることができ、従つて、粒子表面並びに粒子内部
に空孔の全くない針状晶ヘマタイト粒子を得るこ
とができ、該ヘマタイト粒子を出発原料として還
元、酸化して得られた針状晶磁性酸化鉄粒子もま
た、粒子表面並びに粒子内部に空孔が全くないも
のとなる。 水溶液中から直接針状晶ヘマタイト粒子を生成
させる方法としては、例えば、特公昭55−22416
号公報に記載の方法がある。即ち、特公昭55−
22416号公報に記載の方法は、水酸化第2鉄、ク
エン酸または/及びその塩、アルカリ化合物の3
成分が共存する水性スラリーを加熱処理する方法
において、アルカリ化合物量を25℃における3成
分共存水性スラリーのPHを10〜13とするに相当す
る量とし、加熱処理温度を100〜250℃とすること
により針状ヘマタイト粒子を得るものである。 しかしながら、この方法による場合には、100
℃以上の高温を必要とし、また、オートクレーブ
という特殊な装置を必要とする為、工業的、経済
的ではない。 100℃以下の温度で水溶液中からヘマタイト粒
子を生成させる方法としては、特開昭51−8193号
公報に記載の方法がある。即ち、特開昭51−8193
号公報に記載の方法は、第1鉄塩溶液に炭酸水素
アルカリ単独を添加するか、又は炭酸水素アルカ
リと炭酸アルカリ、水酸化アルカリとの両方を添
加し、PH7〜11、温度65℃〜100℃の温度で酸化
反応を行うものである。 この方法による場合には、生成ヘマタイト粒子
の形状は、球状であり、ヘマタイト粒子以外の他
の種類の粒子が生成混在する。 上述したところから明らかな通り、粒子表面並
びに粒子内部に空孔が存在しておらず実質的に高
密度であつて、且つ、粒子が均斉で樹枝状粒子が
混在しておらず、しかも軸比(長軸:短軸)が小
さい紡錘型を呈した磁性酸化鉄粒子粉末を製造す
る方法の確立が強く要望されている。 〔問題点を解決する為の手段〕 本発明者らは、粒子表面並びに粒子内部に空孔
が存在しておらず実質的に高密度であつて、且
つ、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在しておらず、、
しかも軸比(長軸:短軸)が小さい紡錘型を呈し
た磁性酸化鉄粒子粉末を得るべく種々検討を重ね
た結果、第一鉄塩水溶液と該第一鉄塩水溶液中の
Feに対しCO3換算で1.1〜1.7当量の割合の炭酸ア
ルカリとを反応させて得られたFeCO3を含む水溶
液に酸素含有ガスを通気して酸化するにあたり、
あらかじめ前記第一鉄塩水溶液、前記炭酸アルカ
リ水溶液及び酸素含有ガスを通気して酸化する前
の前記FeCO3を含む水溶液のいずれかの液中に
Feに対してMg換算で0.1〜5.0原子%の水可溶性
マグネシウム塩及びFeに対し0.1〜1.5モル%のク
エン酸又はその塩を添加した場合には、出発原料
である粒度が均斉で樹枝状粒子が混在しておら
ず、しかも軸比(長軸:短軸)が小さい紡錘型を
呈したヘマタイト粒子を100℃以下の水溶液中か
ら直接生成することができるという新規な知見を
得、本発明を完成したものである。 即ち、本発明者は、第一鉄塩水溶液と該第一鉄
塩水溶液中のFeに対しCO3換算で1.1〜1.7当量の
割合の炭酸アルカリとを反応させて得られた
FeCO3を含む水溶液に酸素含有ガスを通気して酸
化するにあたり、あらかじめ前記第一鉄塩水溶
液、前記炭酸アルカリ水溶液及び酸素含有ガスを
通気して酸化する前の前記FeCO3を含む水溶液の
いずれかの液中にFeに対してMg換算で0.1〜5.0
原子%の水可溶性マグネシウム塩及びFeに対し
0.1〜1.5モル%のクエン酸又はその塩を添加し、
次いで酸素含有ガスを通気して酸化することによ
り水溶液中から紡錘型を呈したヘマタイト粒子を
生成させ、該紡錘型を呈したヘマタイト粒子を還
元性ガス中で加熱還元して紡錘型を呈したマグネ
タイト粒子とするか、又は、更に酸化して紡錘型
を呈したマグヘマイト粒子とすることよりなる紡
錘型を呈した磁性酸化鉄粒子からなる磁性酸化鉄
粒子粉末の製造法、及び、第一鉄塩水溶液と第一
鉄塩水溶液中のFeに対しCO3換算で1.1〜1.7当量
の割合の炭酸アルカリ水溶液とを反応させて得ら
れたFeCO3を含む水溶液に酸素含有ガスを通気し
て酸化するにあたり、あらかじめ前記第一鉄塩水
溶液、前記炭酸アルカリ水溶液及び酸素含有ガス
を通気して酸化する前の前記FeCO3を含む水溶液
のいずれかの液中にFeに対してMg換算で0.1〜
5.0原子%の水可溶性マグネシウム塩及びFeに対
し0.1〜1.5モル%のクエン酸又はその塩とFeに対
しCo換算で0.5〜10.0原子%の水可溶性コバルト
塩とを添加し、次いで酸素含有ガスを通気して酸
化することにより水溶液中からCoを含有する紡
錘型を呈したヘマタイト粒子を生成させ、該Co
を含有する紡錘型を呈したヘマタイト粒子を還元
性ガス中で加熱還元してCoを含有するか紡錘型
を呈したマグネタイト粒子とするか、又は、更に
酸化してCoを含有する紡錘型を呈したマグヘマ
イト粒子とすることよりなる紡錘型を呈した磁性
酸化鉄粒子からなる磁性酸化粒子粉末の製造法で
ある。 〔作用〕 先ず、本発明において最も重要な点は、粒子表
面並びに粒子内部に空孔が存在しておらず実質的
に高密度であつて、且つ、粒度が均斉で樹枝状粒
子が混在しておらず、、しかも軸比(長軸:短軸)
が小さい紡錘型を呈した磁性酸化鉄粒子粉末を製
造するに当たり、出発原料として粒子表面並びに
粒子内部に空孔が存在しておらず実質的に高密度
であつて、且つ、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在
しておらず、しかも軸比(長軸:短軸)が小さい
紡錘型を呈したヘマタイト粒子粉末を用いる点で
ある。 本発明においては、紡錘型を呈したヘマタイト
粒子を100℃以下の水溶液中から直接生成させる
ことによつて粒子表面並びに粒子内部に空孔が存
在していないヘマタイト粒子を得ており、生成に
際しては「オートクレーブ」等の特殊な装置を必
要としないものである。 また、本発明においては、100℃以下の水溶液
中から紡錘型を呈したヘマタイト粒子のみを生成
させることができるものである。 本発明においては、何故軸比が小さい紡錘型を
呈したヘマタイト粒子のみを生成させることがで
きるかについては未だ明らかではないが、本発明
者は、第一鉄塩水溶液と該第一鉄塩水溶液中の
Feに対してCO3換算で1.1〜1.7当量の割合の炭酸
アルカリ水溶液とを反応させて得られたFeCO3
含む水溶液に酸素含有ガスを通気して酸化するに
あたり、水可溶性マグネシウム塩のみを単独で添
加した場合には、紡錘型を呈したゲータイト粒子
と球状ヘマタイトとの混合物が生成し、クエン酸
又はその塩のみを単独で添加した場合には、紡錘
型を呈したヘマタイト粒子中に粒状マグネタイト
粒子が混在することから、水可溶性マグネシウム
塩とクエン酸又はその塩との相乗効果によるもの
と考えている。事実、後出実施例にも示した通
り、本発明方法によれば、長軸:短軸が4:1程
度以下と軸比が極めて小さい紡錘型を呈したヘマ
タイト粒子が得られる。 本発明において、より高い保磁力を有する磁性
酸化鉄粒子粉末は、紡錘型を呈したヘマタイト粒
子の生成反応において水可溶性コバルト塩を添加
することによりCoを含有する紡錘型を呈したヘ
マタイト粒子を生成させ、該Coを含有する紡錘
型を呈したヘマタイト粒子を還元又は、必要によ
り更に酸化してCoを含有する紡錘型を呈した磁
性酸化鉄粒子とすることにより得ることができ、
得られたCoを含有する紡錘型を呈した磁性酸化
鉄粒子は、形状的に等方的であるのみならず、磁
気的にも等方的となり、磁気記録用磁性酸化鉄粒
子粉末として好適である。 次に、本発明実施にあたつての諸条件について
述べる。 本発明において使用される第一鉄塩水溶液とし
て硫酸第一鉄水溶液、塩化第一鉄水溶液等があ
る。 本発明において使用される炭酸アルカリとして
は、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモ
ニウム等を単独で又は併用して使用することがで
きる。 第一鉄塩水溶液と炭酸アルカリの添加順序はい
ずれが先でも、又は同時でもよい。 本発明における反応温度は、70〜100℃である。
70℃未満である場合には、ヘマタイト粒子中にゲ
ータイト粒子が混在してくる。100℃を越える場
合にも本発明の目的を達成することはできるが、
オートクレーブ等の特殊な装置を必要とし、経済
的ではない。 本発明における炭酸アルカリの量は、Feに対
しCO3換算で1.1〜1.7当量の割合で使用すること
ができる。1.1当量未満である場合には、紡錘型
を呈したヘマタイト粒子中に粒状のマグネタイト
粒子が混在してくる。1.7当量を越える場合も本
発明の目的を達成することができるが、必要以上
に添加する意味もなく、経済的ではない。 本発明における水可溶性マグネシウム塩として
は、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム等を使
用することができる。 本発明における水可溶性マグネシウム塩の量
は、Feに対してMg換算で0.1〜5.0原子%である。
0.1原子%未満の場合には、紡錘型を呈したヘマ
タイト粒子中に粒状マグネタイト粒子が混在して
くる。5.0原子%を越える場合でも本発明の目的
を達成することができるが、必要以上に添加する
ことは意味がない。 本発明における水可溶性マグネシウム塩は、ク
エン酸又はその塩との相乗作用によつて、生成粒
子の種類及び形態に影響を及ぼすものであり、従
つて、紡錘型を呈したヘマタイト粒子の生成反応
が開始される前に添加しておく必要があり、第一
鉄塩水溶液、炭酸アルカリ水溶液及び酸素含有ガ
スを通気して酸化する前のFeCO3を含む水溶液の
いずれかに添加することができる。 本発明においてはクエン酸又はその塩を使用す
ることができる。ここで、その塩とは、クエン酸
ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸リチウ
ム、クエン酸アンモニウム等がある。 本発明におけるクエン酸又はその塩の添加量
は、Feに対し0.1〜1.5モル%である。0.1モル%未
満の場合には、紡錘型を呈したゲータイト粒子と
粒状ヘマタイト粒子が混在してくる。1.5モル%
を越える場合には、微細な不定形粒子が生成して
くる。生成ヘマタイト粒子の粒子形態を考慮すれ
ば0.1〜1.0モル%が好ましい。 本発明におけるクエン酸又はその塩は、水可溶
性マグネシウム塩との相乗作用によつて、生成粒
子の種類及び形態に影響を及ぼすものであり、従
つて、紡錘型を呈したヘマタイト粒子の生成反応
が開始される前に添加しておく必要があり、第一
鉄塩水溶液、炭酸アルカリ水溶液及び酸素含有ガ
スを通気して酸化する前のFeCO3を含む水溶液の
いずれかに添加することができる。 本発明における水可溶性マグネシウム塩とクエ
ン酸又はその塩との添加順序はいずれが先でも又
は同時でもよい。 本発明における水可溶性コバルト塩としては、
硫酸コバルト、塩化コバルト等を使用することが
できる。 水可溶性コバルト塩の添加量は、Feに対しCo
換算で0.5〜10.0原子%である。 0.5原子%未満である場合には、得られる紡錘
型を呈したマグネタイト粒子又はマグヘマイト粒
子の保磁力を向上させるという効果を十分達成す
ることができない。 10.0原子%を越える場合には、得られる紡錘型
を呈したマグネタイト粒子又はマグヘマイト粒子
の温度安定性が悪くなる。 本発明における水可溶性コバルト塩は、生成す
る紡錘型を呈したヘマタイト粒子中に含有される
ことが必要であり、従つて、紡錘型を呈したヘマ
タイト粒子の生成反応が開始される前に添加して
おく必要があり、第一鉄塩水溶液、炭酸アルカリ
水溶液及び酸素含有ガスを通気して酸化する前の
FeCO3を含む水溶液のいずれかに添加することが
できる。 また、本発明においては、従来から磁性酸化鉄
粒子の各種特性の向上の為に出発原料粒子の生成
に際し添加されるMg、Al、Cr、Zn、Ni等のFe
以外の金属を添加することができる。 本発明における還元性ガス中における加熱還元
処理及び酸化処理は常法により行うことができ
る。 また、出発原料であるヘマタイト粒子は、加熱
処理に先だつて通常行われるSi、Al、P化合物
等の焼結防止効果を有する物質によつてあらかじ
め被覆処理しておくことにより、より分散性の優
れた紡錘型を呈した磁性酸化鉄粒子粉末を得るこ
とができる。 〔実施例〕 次に、実施例並びに比較例により、本発明を説
明する。 尚、以下の実施例並びに比較例における粒子の
軸比(長軸:短軸)、長軸はいずれも電子顕微鏡
写真から測定した数値の平均値で示したものであ
る。 磁性酸化鉄粒子粉末の磁気特性は、振動試料型
磁力計VSM P−1型(東英工業製)を使用し、
測定磁場5KOeで測定した。 <紡錘型を呈したヘマタイト粒子粉末の生成> 実施例1〜17、比較例1〜3; 実施例 1 Feに対しMg換算で3.0原子%を含むように硫酸
マグネシウム(MgSO4・7H2O)16.8gとFeに対
し0.5モル%を含むようにクエン酸ナトリウム3.3
gとを添加して得られた硫酸第一鉄1.5mol/
水溶液1.5を、1.12mol/のNa2CO3水溶液3.0
に加え(CO3/Fe=1.4当量に該当する。)、温
度80℃においてFeCO3の生成を行つた。 上記FeCO3を含む水溶液に温度80℃において毎
分20の空気を3.3時間通気して粒子を生成した。 酸化反応終点は、反応液の一部を抜き取り、塩
酸酸性に調整した後、赤血塩溶液を用いてFe2+
の青色呈色反応の有無で判定した。 生成粒子は、常法により別、水洗、乾燥、粉
砕した。この粒子粉末は、図1に示す電子顕微鏡
写真(×20000)から明らかな通り、平均値で長
軸0.30μm、軸比(長軸:短軸)4.0:1の紡錘型
を呈した粒子からなり、粒子表面並びに粒子内部
に空孔が存在しておらず、粒度が均斉で樹枝状粒
子が混在しないものであつた。 また、この粒子のX線回折図を図2に示す。図
2から明らかな通り、ピークAはヘマタイトを示
すピークであり、ヘマタイトのみからなつている
ことがわかる。 実施例 2〜17 第一鉄塩の種類、炭酸アルカリの種類、濃度及
び当量比、水可溶性マグネシウム塩の種類、添加
量及び添加時間、クエン酸又はその塩の種類、添
加量及び添加時期、Coイオンの添加の有無及び
添加量並びに反応温度を種々変化させた以外は、
実施例1と同様にして紡錘型を呈した粒子を生成
した。 実施例2〜17で得られたいずれの粒子もX線回
折の結果、ヘマタイト粒子のみであることを確認
した。 この時の主要製造条件及び生成ヘマタイト粒子
粉末の特性を表1に示す。 実施例16で得られたCoを含有する紡錘型を呈
したヘマタイト粒子粉末の電子顕微鏡写真(×
20000)を図3に、X線回折図を図4に示す。 比較例 1 硫酸マグネシウムを添加しなかつた以外は、実
施例1と同様にして粒子を生成した。 生成粒子は、常法により別、水洗、乾燥、粉
砕した。 この粉子粉末は、図5に示す電子顕微鏡写真
(×20000)から明らかな通り、紡錘型を呈した粒
子中に粒状粒子の混在したものであつた。また、
X線回折の結果、へマタイトとマグネタイトのピ
ークを示していた。 比較例 2 クエン酸ナトリウムを添加しなかつた以外は実
施例1と同様にして粒子を生成した。 生成粒子は、常法により別、水洗、乾燥、粉
砕した。 この粒子粉末は、図6に示す電子顕微鏡写真
(×20000)から明らかな通り、紡錘型を呈した粒
子中に球状粒子の混在したものであつた。また、
X線回折の結果、ゲータイトとヘマタイトのピー
クを示していた。 比較例 3 クエン酸ナトリウム6.5g(Feに対し2.0モル%
に該当する。)を添加した以外は実施例1と同様
にして粒子を生成した。 生成粒子は、常法により別、水洗、乾燥、粉
砕した。 この粒子粉末は、図7に示す電子顕微鏡写真
(×20000)から明らかな通り、微細な不定形粒子
であつた。 比較例 4 反応温度を65℃とした以外は実施例1と同様に
して粒子を生成した。 生成粒子は、常法により別、水洗、乾燥、粉
砕した。 この粉子粉末は、図8に示すX線回折図から明
らかな通り、ヘマタイト粒子とゲータイト粒子と
が混在した粒子であつた。図8中、ピークAはヘ
マタイトを示すピーク、ピークBはゲータイトを
示すピークである。 <紡錘型を呈したマグネタイト粒子粉末の製造> 実施例 18〜35; 実施例 18 実施例1で得られた紡錘型を呈したヘマタイト
粉子粉末80gを1.0のレトルト還元容器中に投
入し、駆動回転させながらH2ガスを毎分0.2の
割合で通気し、還元温度330℃で還元して紡錘型
を呈したマグネタイト粒子粉末を得た。 得られた紡錘型を呈したマグネタイト粉子粉末
は、電子顕微鏡観察の結果、粒子表面及び粒子内
部に空孔が存在しておらず実質的に高密度であつ
て、且つ、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在してお
らず、平均値で長軸0.28μm、軸比(長軸:短軸
3.5:1であつた。 また、磁気特性の結果、保磁力Hcは302Oe、
飽和磁化σsは、81.3emu/gであつた。 実施例 19〜35 出発原料の種類、還元温度を種々変化させた以
外は、実施例18と同様にして紡錘型を呈したマグ
ネタイト粒子粉末を得た。この時の主要製造条件
及び粒子粉末の特性を表2に示す。 実施例19〜35で得られた紡錘型を呈したマグネ
タイト粒子粉末はいずれも電子顕微鏡観察の結
果、粒子表面及び粒子内部に空孔が存在しておら
ず実質的に高密度であつて、且つ、粒度が均斉で
あり、樹枝状粒子の混在しないものであつた。 <紡錘型を呈したマグヘマイト粒子粉末の製造> 実施例 36〜53; 実施例 36 実施例18で得られた紡錘型を呈したマグネタイ
ト粒子粉末75gを空気中300℃で60分間酸化して
紡錘型を呈したマグヘマイト粒子粉末を得た。 得られた紡錘型を呈したマグヘマイト粒子粉末
は、電子顕微鏡観察の結果、粒子表面及び粒子内
部に空孔が存在しておらず実質的に高密度であつ
て、且つ、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在してお
らず、平均値で長軸0.28μm、軸比(長軸:短軸)
3.5:1であつた。 また、磁気特性の結果、保磁力Hcは253Oe、
飽和磁化σsは、73.5emu/gであつた。 実施例 37〜53 紡錘型を呈したマグネタイト粒子粉末の種類を
種々変化させた以外は、実施例36と同様にして紡
錘型を呈したマグヘマイト粒子粉末を得た。この
時の主要製造条件及び粒子粉末の特性を表3に示
す。 実施例37〜53で得られた紡錘型を呈したマグヘ
マイト粒子粉末は、いずれも電子顕微鏡観察の結
果、粒子表面及び粒子内部に空孔が存在しておら
ず実質的に高密度であつて、且つ、粒度が均斉で
あり、樹枝状粒子の混在しないものであつた。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing magnetic oxide particle powder for magnetic recording, which has substantially high density with no pores on the particle surface or inside the particle, and It is an object of the present invention to provide magnetic iron oxide particles consisting of magnetite particles or maghemite particles, which have a uniform particle size, do not contain dendritic particles, and exhibit a spindle shape with a small axis ratio (long axis: short axis). purpose. [Prior Art] In recent years, as magnetic recording and reproducing equipment has become longer recording time, smaller and lighter, there has been an increasing need for higher performance recording media such as magnetic tapes and magnetic disks. That is, high recording density, high sensitivity characteristics, high output characteristics,
and low noise characteristics are required. In order to satisfy the above-mentioned requirements for magnetic recording media, the characteristics of magnetic material particles required are excellent dispersibility, high coercive force, and a small axial ratio (long axis: short axis). It is. This fact can be seen, for example, in "Development of magnetic materials and high dispersion technology of magnetic particles" published by Sogo Gijutsu Center Co., Ltd.
(1982), p. 312, ``The conditions for high-density recording on coated tape are:
It is possible to maintain high output characteristics with low noise, but for this purpose it is necessary that both the coercive force Hc and the residual magnetization Br be large, and that the thickness of the coating film be thinner. ” and Japanese Patent Application Laid-Open No. 183626/1983, “Also, in recent years, the idea of perpendicular magnetization recording has been introduced, and there is also a proposal to effectively use the residual magnetization component in the direction perpendicular to the surface of the magnetic recording medium. According to magnetization recording, the recording density defined above increases,
...""...the particle size...its longitudinal/axial ratio is 1
By making it a short shape exceeding 3 and below 3,
...Suppresses the tendency of particles to lie in-plane and become oriented, such as in-plane orientation due to thinning of the coating film in the thickness direction during application and drying, and orientation in the casting direction due to flow during application. Moreover, it is characterized by being able to actively increase the perpendicular residual magnetization if necessary. ” is as stated. In addition, the residual magnetization Br of a magnetic recording medium depends on the dispersibility of the magnetic particles in the vehicle, the orientation and filling properties in the coating film, and in order to improve these characteristics, it is necessary to The magnetic particles to be dispersed in the particles have substantially high density with no pores on the particle surface or inside the particles, have uniform particle size, do not contain dendritic particles, and have a high density of particles. In terms of shape, spindle-shaped particles are required. As is well known, the magnitude of the coercive force of magnetic particles depends on shape anisotropy, crystal anisotropy, strain anisotropy, exchange anisotropy, or their interaction. Currently, acicular magnetite particles or acicular maghemite particles, which are currently used as magnetic particles for magnetic recording, utilize the anisotropy derived from their shape, that is, the axial ratio (long axis : A relatively high coercive force is obtained by increasing the short axis). These known acicular magnetite particle powders,
Alternatively, acicular maghemite particles utilize their shape anisotropy to obtain a relatively high coercive force, but by adding Co to these particles,
It is generally known that the coercive force can be further improved by utilizing the crystal anisotropy. Known acicular magnetite particles or maghemite particles are generally produced by air oxidizing a colloidal aqueous solution with a pH of 11 or higher containing ferrous hydroxide particles obtained by reacting an aqueous ferrous salt solution with an alkali ( The acicular goethite particles obtained by this process (usually called a "wet reaction") are heated in air at around 300°C, dehydrated to form hematite particles, and further heated at 300 to 400°C in a reducing gas such as hydrogen. The acicular crystal magnetite particles are obtained by reducing the acicular crystal magnetite particles, or by subsequently oxidizing them in air at 200 to 300°C to obtain the acicular crystal maghemite particles. [Problems to be solved by the invention] There are no pores on the particle surface or inside the particle, and the particle has a substantially high density, and the particle size is uniform and there are no dendritic particles mixed therein. Magnetic iron oxide particles exhibiting a spindle shape with a small axis ratio (major axis: short axis) are currently most in demand, and in order to obtain magnetic particles with such characteristics, naturally, The starting material particles themselves have substantially high density with no pores on the particle surface or inside the particles, have a uniform particle size, are free of dendritic particles, and have an axial ratio ( long axis: short axis)
It is necessary that the particles exhibit a small spindle shape, but the particle powder obtained by the above-mentioned known method for producing acicular goethite particles as a starting material has an axial ratio (long axis: short axis) of The particles exhibit a needle-like morphology with a ratio of 10:1 or more, and dendritic particles are mixed, and judging from the particle size, it is difficult to say that the particles have a uniform particle size. On the other hand, as a method for producing goethite particles, there is a method described in JP-A-50-80999. That is,
The method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-80999 is based on the method described in JP-A No. 50-80999.
This is a method of oxidizing an aqueous solution containing FeCO 3 by passing an oxygen-containing gas through it. When using this method, the particle size is uniform, dendritic particles are not mixed,
Goethite particles exhibiting a spindle shape are obtained. However, the above-mentioned known method or the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No.
When magnetic iron oxide particles are obtained by a conventional method using the acicular goethite particles obtained by the method described in Publication No. 80999 as a starting material, the hematite particles obtained by heating and dehydrating the goethite particles are A large number of pores are generated on the particle surface and inside the particle, and then the hematite particle is reduced, or
It is observed that the magnetite particles or maghematite particles obtained by further oxidation if necessary also have a large number of pores distributed on the particle surface and inside the particles. In this way, magnetic iron oxide particles having a large number of pores on the particle surface and inside the particles have a coercive force Hc
Moreover, the dispersion in the vehicle is poor. This fact is evidenced, for example, in Japanese Patent Application Laid-open No. 55-47227, which states, ``As a magnetic powder for magnetic recording, γ-Fe 2 O 3
(maghemite) particles have been widely used, and efforts have been made to increase the coercive force . , γ-FeOOH), it is necessary to maintain the needle-like morphology and eliminate the dehydration pores (vacancies). These dehydration pores (vacancies) are generated during dehydration of iron oxyhydroxide, which is the mother salt, and if they remain in the product γ-Fe 2 O 3 particles, they reduce the coercive force. ”, and
Electrochemistry and Industrial Physical Chemistry Volume 38, No. 7 (1970
2007), p. 544, ``...Although various dispersion techniques in vehicles have been considered, the dispersion in the manufactured γ-Fe 2 O 3 tape is still poor.
γ-Fe 2 O 3 has holes (vacancies) as shown in Figure 17, and magnetic poles appear on the edges of the holes, creating a Lorentz magnetic field. is attracted, lowering the static magnetic energy, and forming a chestnut burr-shaped agglomerate, which is clear from the description "...". As mentioned above, magnetic iron oxide particles suitable for high-density recording are required to have a small axial ratio (long axis: short axis); Because small magnetic iron oxide particles cannot utilize the anisotropy derived from their shape,
Coercivity Hc of only about 200 Oe or less can be obtained, and there is therefore a strong demand to improve coercivity as much as possible by eliminating pores generated on the particle surface and inside the particles. Attempts have been made to eliminate pores generated on the surface and inside of magnetic iron oxide particles. For example, in Japanese Patent Publication No. 38-26156, there is a method for reducing the composition to magnetite at low temperatures and then changing its composition. A method is described in which annealing is performed at a temperature of 800°C or more and 1000°C or less in a vacuum, in a hydrogen stream, or in a carbon dioxide gas stream so as not to damage the steel. In addition, the Powder and Powder Metallurgy Association Spring Conference 1960 Conference Abstracts 2-6 states that as the dehydration temperature of acicular goethite increases, the pores on the surface of the acicular hematite particles and inside the particles increase. However, it has been reported that when the dehydration temperature is higher than 700°C, the pores disappear, but sintering progresses and the acicular crystal grains collapse. In both of the above methods, it is necessary to heat the particles at high temperatures in order to eliminate pores generated on the surface and inside the particles.As a result, sintering occurs between the particles and between the particles, which is reduced and oxidized. The coercive force of the magnetic iron oxide particles obtained by this process is extremely low, and the dispersibility in a vehicle when producing a magnetic paint is also poor. On the other hand, this method does not eliminate the pores once generated on the particle surface and inside the magnetic iron oxide particles.
Attempts have also been made to obtain magnetic iron oxide particles using particles without pores on the surface or inside the particles as a starting material. In this method, acicular hematite particles are directly generated from an aqueous solution, and the acicular hematite particles are used as a starting material to be reduced and oxidized to obtain acicular magnetic iron oxide particles. That is, as mentioned above, the pores on the particle surface and inside the particles are generated by dehydration when acicular goethite particles are heated and dehydrated to form acicular hematite particles. If crystalline hematite particles are produced, the dehydration step can be omitted, and therefore acicular hematite particles with no pores on the particle surface or inside the particles can be obtained, and the hematite particles can be used as a starting material. The acicular crystalline magnetic iron oxide particles obtained by reduction and oxidation as acicular crystals also have no pores at all on the particle surface or inside the particle. As a method for directly producing acicular hematite particles from an aqueous solution, for example, Japanese Patent Publication No. 55-22416
There is a method described in the publication. In other words, the special public official 1977-
The method described in Publication No. 22416 involves the use of ferric hydroxide, citric acid or/and its salt, and an alkali compound.
In the method of heat treating an aqueous slurry in which the components coexist, the amount of alkali compound is set to an amount equivalent to setting the pH of the aqueous slurry in which the three components coexist at 25°C to 10 to 13, and the heat treatment temperature is set to 100 to 250°C. Acicular hematite particles are obtained by this method. However, when using this method, 100
It is not industrially or economically viable because it requires a high temperature of ℃ or higher and requires a special device called an autoclave. As a method for producing hematite particles from an aqueous solution at a temperature of 100°C or lower, there is a method described in JP-A-51-8193. That is, JP-A-51-8193
The method described in the publication involves adding alkali hydrogen carbonate alone or both alkali hydrogen carbonate, alkali carbonate, and alkali hydroxide to a ferrous salt solution, at a pH of 7 to 11, and a temperature of 65 to 100 °C. The oxidation reaction is carried out at a temperature of °C. In the case of this method, the shape of the hematite particles produced is spherical, and other types of particles other than hematite particles are produced and mixed. As is clear from the above, there are no pores on the particle surface or inside the particle, and the density is substantially high, the particle is uniform, there are no dendritic particles mixed in, and the axial ratio is low. There is a strong desire to establish a method for producing magnetic iron oxide particles having a spindle shape with a small (long axis: short axis). [Means for Solving the Problems] The present inventors have developed particles that have substantially high density with no pores on the surface or inside the particles, have uniform particle sizes, and have dendritic particles mixed therein. I haven't...
Moreover, as a result of various studies to obtain spindle-shaped magnetic iron oxide particles with a small axis ratio (long axis: short axis), we found that
When oxidizing an aqueous solution containing FeCO 3 obtained by reacting Fe with an alkali carbonate at a ratio of 1.1 to 1.7 equivalents in terms of CO 3 ,
Into any of the ferrous salt aqueous solution, the alkali carbonate aqueous solution, and the FeCO 3 -containing aqueous solution before oxidation by passing oxygen-containing gas through the solution.
When 0.1 to 5.0 atomic % of water-soluble magnesium salt and 0.1 to 1.5 mol % of citric acid or its salt are added to Fe in terms of Mg, the particle size of the starting material is uniform and dendritic particles are added. We have obtained the new knowledge that it is possible to directly produce spindle-shaped hematite particles with a small axis ratio (long axis: short axis) from an aqueous solution at 100°C or lower, and we have developed the present invention. It is completed. That is, the present inventor obtained an alkali carbonate obtained by reacting an aqueous ferrous salt solution with an alkali carbonate in an amount of 1.1 to 1.7 equivalents in terms of CO 3 to Fe in the aqueous ferrous salt solution.
When the aqueous solution containing FeCO 3 is oxidized by passing an oxygen-containing gas through the aqueous solution, either the ferrous salt aqueous solution, the alkali carbonate aqueous solution, or the aqueous solution containing FeCO 3 before being oxidized by passing the oxygen-containing gas through the aqueous solution. 0.1 to 5.0 in terms of Mg to Fe in the liquid
For atomic% water-soluble magnesium salts and Fe
Adding 0.1 to 1.5 mol% citric acid or its salt,
Next, spindle-shaped hematite particles are generated from the aqueous solution by passing oxygen-containing gas through oxidation, and the spindle-shaped hematite particles are heated and reduced in a reducing gas to produce spindle-shaped magnetite. A method for producing magnetic iron oxide particle powder consisting of spindle-shaped magnetic iron oxide particles, which is formed into particles or further oxidized to form spindle-shaped maghemite particles, and a ferrous salt aqueous solution. In oxidizing the aqueous solution containing FeCO 3 obtained by reacting Fe in the ferrous salt aqueous solution with an aqueous alkali carbonate solution at a ratio of 1.1 to 1.7 equivalents in terms of CO 3 , an oxygen-containing gas is passed through the aqueous solution. The ferrous salt aqueous solution, the alkali carbonate aqueous solution, and the aqueous solution containing FeCO 3 before oxidation by passing oxygen-containing gas in advance contain 0.1 to 0.1 to Mg equivalent to Fe in the aqueous solution containing FeCO3.
Add 5.0 at % of water-soluble magnesium salt, 0.1 to 1.5 mol % of citric acid or its salt to Fe, and 0.5 to 10.0 at % of water-soluble cobalt salt in terms of Co to Fe, and then add oxygen-containing gas. By aeration and oxidation, spindle-shaped hematite particles containing Co are generated from the aqueous solution, and the Co
The spindle-shaped hematite particles containing Co are thermally reduced in a reducing gas to produce spindle-shaped magnetite particles containing Co, or they are further oxidized to become spindle-shaped containing Co. This is a method for producing magnetic oxide particle powder consisting of spindle-shaped magnetic iron oxide particles by forming maghemite particles. [Operation] First, the most important point in the present invention is that the particles have substantially high density with no pores on the surface or inside the particles, have uniform particle sizes, and have dendritic particles mixed therein. Not only that, but also the axial ratio (long axis: short axis)
In order to produce magnetic iron oxide particles having a small spindle shape, the starting raw material is one that has substantially no pores on the particle surface or inside the particle, has a substantially high density, has a uniform particle size, and has a dendritic structure. The point is to use hematite particle powder that does not contain mixed particles and has a spindle shape with a small axis ratio (long axis: short axis). In the present invention, hematite particles with no pores on the particle surface or inside the particles are obtained by directly generating spindle-shaped hematite particles from an aqueous solution at 100°C or lower. It does not require special equipment such as an "autoclave". Further, in the present invention, only spindle-shaped hematite particles can be produced from an aqueous solution at 100° C. or lower. In the present invention, it is not yet clear why only spindle-shaped hematite particles with a small axial ratio can be produced, but the present inventor has developed a ferrous salt aqueous solution and a ferrous salt aqueous solution. In
When oxidizing an aqueous solution containing FeCO 3 obtained by reacting Fe with an aqueous alkali carbonate solution at a ratio of 1.1 to 1.7 equivalents in terms of CO 3 , water-soluble magnesium salt is used alone. When citric acid or its salt is added alone, a mixture of spindle-shaped goethite particles and spherical hematite is produced, and when citric acid or its salt is added alone, granular magnetite is formed in the spindle-shaped hematite particles. Since particles were mixed, it is thought that this is due to a synergistic effect between the water-soluble magnesium salt and citric acid or its salt. In fact, as shown in the Examples below, according to the method of the present invention, spindle-shaped hematite particles with an extremely small axis ratio of about 4:1 or less of major axis to minor axis can be obtained. In the present invention, magnetic iron oxide particles having a higher coercive force are produced by adding a water-soluble cobalt salt in the reaction for producing spindle-shaped hematite particles, thereby producing spindle-shaped hematite particles containing Co. and reducing the Co-containing spindle-shaped hematite particles or, if necessary, further oxidizing them to obtain Co-containing spindle-shaped magnetic iron oxide particles,
The obtained spindle-shaped magnetic iron oxide particles containing Co are not only isotropic in shape but also magnetically isotropic, making them suitable as magnetic iron oxide particles for magnetic recording. be. Next, various conditions for implementing the present invention will be described. Examples of the ferrous salt aqueous solution used in the present invention include a ferrous sulfate aqueous solution and a ferrous chloride aqueous solution. As the alkali carbonate used in the present invention, sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate, etc. can be used alone or in combination. The ferrous salt aqueous solution and the alkali carbonate may be added either first or simultaneously. The reaction temperature in the present invention is 70 to 100°C.
If the temperature is lower than 70°C, goethite particles will be mixed in the hematite particles. Although the purpose of the present invention can be achieved even when the temperature exceeds 100°C,
It requires special equipment such as an autoclave and is not economical. The amount of alkali carbonate in the present invention can be used in a ratio of 1.1 to 1.7 equivalents based on CO 3 based on Fe. If the amount is less than 1.1 equivalent, granular magnetite particles will be mixed in the spindle-shaped hematite particles. Although the object of the present invention can be achieved even if the amount exceeds 1.7 equivalents, there is no point in adding more than necessary and it is not economical. As the water-soluble magnesium salt in the present invention, magnesium sulfate, magnesium chloride, etc. can be used. The amount of water-soluble magnesium salt in the present invention is 0.1 to 5.0 atomic % based on Fe in terms of Mg.
If it is less than 0.1 atomic %, granular magnetite particles will be mixed in the spindle-shaped hematite particles. Although the purpose of the present invention can be achieved even when the content exceeds 5.0 at %, there is no point in adding more than necessary. The water-soluble magnesium salt in the present invention has a synergistic effect with citric acid or its salt, which affects the type and morphology of the produced particles, and therefore, the production reaction of spindle-shaped hematite particles is It must be added before starting and can be added to any of the ferrous salt aqueous solution, the aqueous alkali carbonate solution, and the aqueous solution containing FeCO 3 before oxidation by bubbling the oxygen-containing gas. In the present invention, citric acid or a salt thereof can be used. Here, the salt includes sodium citrate, potassium citrate, lithium citrate, ammonium citrate, and the like. The amount of citric acid or its salt added in the present invention is 0.1 to 1.5 mol% based on Fe. When the amount is less than 0.1 mol%, spindle-shaped goethite particles and granular hematite particles coexist. 1.5 mol%
If it exceeds this, fine amorphous particles will be produced. Considering the particle morphology of the produced hematite particles, the content is preferably 0.1 to 1.0 mol%. The citric acid or its salt in the present invention has a synergistic effect with the water-soluble magnesium salt, which affects the type and morphology of the particles produced. Therefore, the reaction for producing spindle-shaped hematite particles is It must be added before starting, and can be added to any of the ferrous salt aqueous solution, alkali carbonate aqueous solution, and the aqueous solution containing FeCO 3 before oxidation by bubbling oxygen-containing gas. In the present invention, the water-soluble magnesium salt and citric acid or its salt may be added in either order or simultaneously. The water-soluble cobalt salt in the present invention includes:
Cobalt sulfate, cobalt chloride, etc. can be used. The amount of water-soluble cobalt salt added is
In terms of conversion, it is 0.5 to 10.0 atomic%. If it is less than 0.5 at %, the effect of improving the coercive force of the resulting spindle-shaped magnetite particles or maghemite particles cannot be sufficiently achieved. If it exceeds 10.0 at %, the temperature stability of the resulting spindle-shaped magnetite particles or maghemite particles will deteriorate. The water-soluble cobalt salt in the present invention needs to be contained in the spindle-shaped hematite particles to be produced, and therefore, it should be added before the production reaction of the spindle-shaped hematite particles starts. It is necessary to prepare the ferrous salt aqueous solution, alkaline carbonate aqueous solution and oxygen-containing gas before oxidation.
It can be added to any aqueous solution containing FeCO3 . In addition, in the present invention, Fe such as Mg, Al, Cr, Zn, Ni, etc., which have been conventionally added during the production of starting material particles to improve various properties of magnetic iron oxide particles, are used.
Other metals can be added. The heating reduction treatment and oxidation treatment in a reducing gas in the present invention can be performed by conventional methods. In addition, the hematite particles, which are the starting material, can be coated with a substance that has a sintering prevention effect, such as Si, Al, or P compounds, which is usually carried out prior to heat treatment, so that they have better dispersibility. Magnetic iron oxide particles having a spindle shape can be obtained. [Example] Next, the present invention will be explained with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, the axial ratio (long axis: short axis) and long axis of the particles in the following Examples and Comparative Examples are both shown as average values of numerical values measured from electron micrographs. The magnetic properties of the magnetic iron oxide particles were measured using a vibrating sample magnetometer VSM P-1 type (manufactured by Toei Kogyo).
Measurements were made with a measurement magnetic field of 5KOe. <Production of spindle-shaped hematite particles> Examples 1 to 17, Comparative Examples 1 to 3; Example 1 Magnesium sulfate (MgSO 4 7H 2 O) containing 3.0 atomic % in terms of Mg based on Fe Sodium citrate 3.3 to contain 16.8g and 0.5 mol% for Fe
Ferrous sulfate obtained by adding g
aqueous solution 1.5, 1.12 mol/Na 2 CO 3 aqueous solution 3.0
(corresponding to CO 3 /Fe = 1.4 equivalent), and FeCO 3 was generated at a temperature of 80°C. Particles were generated by blowing 20 air per minute into the aqueous solution containing FeCO 3 at a temperature of 80° C. for 3.3 hours. At the end point of the oxidation reaction, a part of the reaction solution is extracted and adjusted to acidity with hydrochloric acid, and then Fe 2+ is added using red blood salt solution.
Judgment was made based on the presence or absence of a blue color reaction. The produced particles were separated, washed with water, dried, and crushed by a conventional method. As is clear from the electron micrograph (×20000) shown in Figure 1, this particle powder consists of spindle-shaped particles with an average long axis of 0.30 μm and an axial ratio (long axis: short axis) of 4.0:1. There were no pores on the particle surface or inside the particle, the particle size was uniform, and dendritic particles were not mixed. Moreover, the X-ray diffraction diagram of this particle is shown in FIG. As is clear from FIG. 2, peak A is a peak indicating hematite, and it can be seen that it consists only of hematite. Examples 2 to 17 Type of ferrous salt, type of alkali carbonate, concentration and equivalent ratio, type of water-soluble magnesium salt, amount and time of addition, type of citric acid or its salt, amount and timing of addition, Co Except for various changes in the presence or absence of addition of ions, the amount of addition, and the reaction temperature,
Particles exhibiting a spindle shape were produced in the same manner as in Example 1. As a result of X-ray diffraction, it was confirmed that all the particles obtained in Examples 2 to 17 were only hematite particles. Table 1 shows the main manufacturing conditions and characteristics of the produced hematite particles. Electron micrograph of spindle-shaped hematite particles containing Co obtained in Example 16 (×
20000) is shown in FIG. 3, and the X-ray diffraction diagram is shown in FIG. Comparative Example 1 Particles were produced in the same manner as in Example 1, except that magnesium sulfate was not added. The produced particles were separated, washed with water, dried, and crushed by a conventional method. As is clear from the electron micrograph (×20,000) shown in FIG. 5, this powder powder contained granular particles mixed in spindle-shaped particles. Also,
The X-ray diffraction results showed hematite and magnetite peaks. Comparative Example 2 Particles were produced in the same manner as in Example 1, except that sodium citrate was not added. The produced particles were separated, washed with water, dried, and crushed by a conventional method. As is clear from the electron micrograph (×20,000) shown in FIG. 6, this particle powder had spindle-shaped particles mixed with spherical particles. Also,
The results of X-ray diffraction showed goethite and hematite peaks. Comparative example 3 Sodium citrate 6.5g (2.0 mol% based on Fe)
Applies to. ) Particles were produced in the same manner as in Example 1 except for adding . The produced particles were separated, washed with water, dried, and crushed by a conventional method. As is clear from the electron micrograph (×20,000) shown in FIG. 7, the powder particles were fine amorphous particles. Comparative Example 4 Particles were produced in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was 65°C. The produced particles were separated, washed with water, dried, and crushed by a conventional method. As is clear from the X-ray diffraction diagram shown in FIG. 8, this powder was a mixture of hematite particles and goethite particles. In FIG. 8, peak A is a peak indicating hematite, and peak B is a peak indicating goethite. <Production of spindle-shaped magnetite particle powder> Examples 18 to 35; Example 18 80 g of the spindle-shaped hematite powder obtained in Example 1 was charged into a 1.0 retort reduction container and driven. While rotating, H 2 gas was passed through at a rate of 0.2 per minute, and reduction was performed at a reduction temperature of 330° C. to obtain spindle-shaped magnetite particle powder. As a result of electron microscopic observation, the obtained spindle-shaped magnetite powder was found to have substantially high density with no pores on the particle surface or inside the particle, and the particle size was uniform and dendritic. There are no particles mixed in, the average value is 0.28 μm on the long axis, and the axial ratio (long axis: short axis
The ratio was 3.5:1. In addition, as a result of the magnetic properties, the coercive force Hc is 302Oe,
The saturation magnetization σs was 81.3 emu/g. Examples 19-35 Spindle-shaped magnetite particles were obtained in the same manner as in Example 18, except that the type of starting material and the reduction temperature were varied. Table 2 shows the main manufacturing conditions and characteristics of the particles at this time. As a result of electron microscopic observation, all of the spindle-shaped magnetite particles obtained in Examples 19 to 35 had substantially high density with no pores on the particle surface or inside the particles, and The grain size was uniform and no dendritic particles were present. <Production of spindle-shaped maghemite particle powder> Examples 36 to 53; Example 36 75 g of the spindle-shaped magnetite particle powder obtained in Example 18 was oxidized in air at 300°C for 60 minutes to form a spindle shape. A maghemite particle powder exhibiting the following was obtained. As a result of electron microscopy, the obtained spindle-shaped maghemite particles were found to have substantially high density with no pores on the particle surface or inside the particles, and the particle size was uniform and dendritic. No particles mixed, average value of major axis 0.28 μm, axial ratio (major axis: short axis)
The ratio was 3.5:1. In addition, as a result of the magnetic properties, the coercive force Hc is 253Oe,
The saturation magnetization σs was 73.5 emu/g. Examples 37 to 53 Spindle-shaped maghemite particles were obtained in the same manner as in Example 36, except that the type of spindle-shaped magnetite particles was varied. Table 3 shows the main manufacturing conditions and characteristics of the particles at this time. As a result of electron microscopic observation, all of the spindle-shaped maghemite particles obtained in Examples 37 to 53 had substantially high density with no pores on the particle surface or inside the particles, In addition, the particle size was uniform and no dendritic particles were present.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

〔効果〕〔effect〕

本発明に係る紡錘型を呈した磁性酸化鉄粒子粉
末の製造法によれば、前出実施例に示した通り、
粒子表面並びに粒子内部に空孔が存在しておら
ず、実質的に高密度であつて、且つ、粒度が均斉
で樹枝状粒子が混在しておらず、しかも軸比(長
軸:短軸)が小さい紡錘型を呈したマグネタイト
粒子又はマグヘマイト粒子からなる磁性酸化鉄粒
子粉末を得ることができるので、現在、最も要求
されている高記録密度、高感度、高出力及び低ノ
イズ用磁性材料粒子粉末として好適である。 また、磁性塗料の製造に際して、上記マグネタ
イト粒子粉末またはマグヘマイト粒子粉末を用い
た場合には、ビークルへの分散性が良好であり、
塗膜中での配向性及び充填性が極めて優れ、好ま
しい磁気記録媒体を得ることができる。
According to the method for producing spindle-shaped magnetic iron oxide particles according to the present invention, as shown in the above example,
There are no pores on the particle surface or inside the particle, the particle size is substantially high, the particle size is uniform, there are no dendritic particles mixed, and the axial ratio (long axis: short axis) It is possible to obtain magnetic iron oxide particles consisting of small spindle-shaped magnetite particles or maghemite particles, which is currently the most demanded magnetic material particle powder for high recording density, high sensitivity, high output, and low noise. It is suitable as In addition, when the above-mentioned magnetite particle powder or maghemite particle powder is used in the production of magnetic paint, it has good dispersibility in vehicles,
It is possible to obtain a preferred magnetic recording medium with extremely excellent orientation and filling properties in the coating film.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図1及び図2は、それぞれ、実施例1で得られ
た紡錘型を呈したヘマタイト粒子粉末の粒子構造
を示す電子顕微鏡写真(×20000)及びX線回折
図である。図3及び図4は、それぞれ実施例16で
得られたCoを含有する紡錘型を呈したヘマタイ
ト粒子の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×
20000)及びX線回折図である。図5乃至7は、
いずれも電子顕微鏡写真(×20000)であり、そ
れぞれ比較例1乃至比較例3で得られた粒子粉末
の粒子構造を示すものである。図8は、比較例4
で得られた粒子粉末のX線回折図である。
1 and 2 are an electron micrograph (×20,000) and an X-ray diffraction diagram showing the particle structure of the spindle-shaped hematite particles obtained in Example 1, respectively. 3 and 4 are electron micrographs (×
20000) and an X-ray diffraction diagram. Figures 5 to 7 are
All are electron micrographs (×20,000) and show the particle structures of the powder particles obtained in Comparative Examples 1 to 3, respectively. FIG. 8 shows comparative example 4.
It is an X-ray diffraction diagram of the particle powder obtained in .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第一鉄塩水溶液と該第一鉄塩水溶液中のFe
に対しCO3換算で1.1〜1.7当量の割合の炭酸アル
カリ水溶液とを反応させて得られたFeCO3を含む
水溶液に酸素含有ガスを通気して酸化するにあた
り、あらかじめ前記第一鉄塩水溶液、前記炭酸ア
ルカリ水溶液及び酸素含有ガスを通気して酸化す
る前の前記FeCO3を含む水溶液のいずれかの液中
にFeに対してMg換算で0.1〜5.0原子%の水可溶
性マグネシウム塩及びFeに対し0.1〜1.5モル%の
クエン酸又はその塩を添加し、次いで酸素含有ガ
スを通気して酸化することにより水溶液中から紡
錘型を呈したヘマタイト粒子を生成させ、該紡錘
型を呈したヘマタイト粒子を還元性ガス中で加熱
還元して紡錘型を呈したマグネタイト粒子とする
か、又は、更に酸化して紡錘型を呈したマグヘマ
イト粒子とすることを特徴とする紡錘型を呈した
磁性酸化鉄粒子からなる磁性酸化鉄粒子粉末の製
造法。 2 第一鉄塩水溶液と第一鉄塩水溶液中のFeに
対しCO3換算で1.1〜1.7当量の割合の炭酸アルカ
リ水溶液とを反応させて得られたFeCO3を含む水
溶液に酸素含有ガスを通気して酸化するにあた
り、あらかじめ前記第一鉄塩水溶液、前記炭酸ア
ルカリ水溶液及び酸素含有ガスを通気して酸化す
る前の前記FeCO3を含む水溶液のいずれかの液中
にFeに対しMg換算で0.1〜5.0原子%の水可溶性
マグネシウム塩及びFeに対し0.1〜1.5モル%のク
エン酸又はその塩とFeに対しCo換算で0.5〜10.0
原子%の水可溶性コバルト塩とを添加し、次いで
酸素含有ガスを通気して酸化することにより水溶
液中からCoを含有する紡錘型を呈したヘマタイ
ト粒子を生成させ、該Coを含有する紡錘型を呈
したヘマタイト粒子を還元性ガス中で加熱還元し
てCoを含有する紡錘型を呈したマグネタイト粒
子とするか、又は、更に酸化してCoを含有する
紡錘型を呈したマグヘマイト粒子とすることを特
徴とする紡錘型を呈した磁性酸化鉄粒子からなる
磁性酸化鉄粒子粉末の製造法。
[Claims] 1. Ferrous salt aqueous solution and Fe in the ferrous salt aqueous solution
When oxygen-containing gas is passed through an aqueous solution containing FeCO 3 obtained by reacting FeCO 3 with an aqueous alkali carbonate solution at a ratio of 1.1 to 1.7 equivalents in terms of CO 3 , the ferrous salt aqueous solution, the A water-soluble magnesium salt of 0.1 to 5.0 atomic % (calculated as Mg with respect to Fe) and 0.1 atomic % with respect to Fe in any of the aqueous solutions containing FeCO 3 before oxidation by passing through an aqueous alkali carbonate solution and an oxygen-containing gas. ~1.5 mol% of citric acid or its salt is added and then oxidized by passing oxygen-containing gas to generate spindle-shaped hematite particles from the aqueous solution, and the spindle-shaped hematite particles are reduced. Consisting of spindle-shaped magnetic iron oxide particles characterized by being thermally reduced in a magnetic gas to form spindle-shaped magnetite particles, or further oxidized to form spindle-shaped maghemite particles. Method for producing magnetic iron oxide particle powder. 2. Oxygen-containing gas is bubbled through the FeCO 3 -containing aqueous solution obtained by reacting the ferrous salt aqueous solution with an alkali carbonate aqueous solution at a ratio of 1.1 to 1.7 equivalents in terms of CO 3 to Fe in the ferrous salt aqueous solution. During oxidation, the ferrous salt aqueous solution, the alkali carbonate aqueous solution, and the aqueous solution containing FeCO 3 before oxidation are mixed with 0.1 in terms of Mg relative to Fe in any of the aqueous solutions containing FeCO3 before oxidation. ~5.0 atom% of water-soluble magnesium salt and 0.1 to 1.5 mol% of citric acid or its salt to Fe and 0.5 to 10.0 of Co in terms of Fe
atomic percent of a water-soluble cobalt salt, and then oxidize by passing oxygen-containing gas to produce spindle-shaped hematite particles containing Co from the aqueous solution. The obtained hematite particles are thermally reduced in a reducing gas to form spindle-shaped magnetite particles containing Co, or further oxidized to form spindle-shaped maghemite particles containing Co. A method for producing magnetic iron oxide particle powder consisting of magnetic iron oxide particles exhibiting a characteristic spindle shape.
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