JPH0629112A - 強磁性金属粉末とその製造方法 - Google Patents

強磁性金属粉末とその製造方法

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JPH0629112A
JPH0629112A JP4207472A JP20747292A JPH0629112A JP H0629112 A JPH0629112 A JP H0629112A JP 4207472 A JP4207472 A JP 4207472A JP 20747292 A JP20747292 A JP 20747292A JP H0629112 A JPH0629112 A JP H0629112A
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JP
Japan
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metal powder
ferromagnetic metal
thin film
film layer
powder
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JP4207472A
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Toshio Kanzaki
壽夫 神崎
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Maxell Holdings Ltd
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Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 飽和磁化などの磁気特性にすぐれ、かつ安定
性にすぐれて酸化劣化を生じにくく、長期にわたつて良
好な磁気特性を保持でき、そのうえ製造容易な強磁性金
属粉末を提供する。 【構成】 鉄を主成分とする金属粉末の粒子表面に、そ
の粒子の金属元素と窒素、炭素および酸素の各元素を少
なくとも含む不溶性錯体からなる薄膜層を設けて強磁性
金属粉末を構成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、磁気テ―プや磁気デ
イスクなどの磁気記録媒体の記録素子として有用な強磁
性金属粉末とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄を主成分とする強磁性金属粉末は、た
とえば、第一鉄塩水溶液にアルカリを加えて生成する水
酸化第一鉄を空気酸化するなどの方法で得た針状のα−
FeOOH粉末、これを焼成したγ−Fe2 3 などの
針状の酸化鉄粉末を原料とし、これを水素気流中などの
還元性雰囲気中で加熱還元して針状の金属鉄とすること
により、製造されている。
【0003】ところが、このような強磁性金属粉末は、
表面活性が大きく空気中で酸化されやすいため、保存中
に発火の危険性があると共に、酸化に伴う磁気特性の経
時的低下が大きいという問題がある。
【0004】そこで、従来より、表面活性を抑えて安定
化を図る手段として、加熱還元して得た金属粉末をトル
エンなどの有機溶剤中に取り出して風乾させたり、この
金属粉末を微量の酸素を含む窒素ガスと接触させること
により、粒子表面部を酸化物層に転化させる方法や、粒
子表面に樹脂、金属化合物、非金属化合物などの特殊な
耐酸化性被膜を設ける方法などが、採用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、前者の粒子
表面部を酸化物層に転化する方法では、ある程度は表面
活性を抑えられるものの、粒子の表面全体に均一な酸化
物層を形成しにくいために十分な安定性が得られず、ま
た酸化処理中の発熱により粒子の凝集や発火を生起する
おそれがあつた。また、後者の特殊な耐酸化性被膜を設
ける方法では、比較的良好な安定性は得られるが、飽和
磁化などの磁気特性が低下して、強磁性金属粉末として
の本来の性能が損なわれやすく、そのうえ被膜形成のた
めに煩雑な操作を必要とする難点があつた。
【0006】この発明は、上述の情況に鑑み、飽和磁化
などの磁気特性にすぐれ、かつ安定性にすぐれて酸化劣
化を生じにくく、長期にわたつて良好な磁気特性を保持
でき、そのうえ製造容易な強磁性金属粉末を提供するこ
とを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明者らは、上記の
目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、加熱還元
にて得た鉄を主成分とする金属粉末を特定のガスに接触
させた場合に、その粉末粒子の表面全体に均一で緻密な
薄膜層が形成され、この層に基づくすぐれた耐酸化性に
よつて金属粉末の安定性が向上し、かつ飽和磁化などの
磁気特性が高い水準に維持されることを見い出し、この
発明をなすに至つた。
【0008】すなわち、この発明の第1は、鉄を主成分
とする金属粉末の粒子表面に、その粒子の金属元素と窒
素、炭素および酸素の各元素を少なくとも含む不溶性錯
体からなる薄膜層を有してなる強磁性金属粉末に係るも
のであり、この粉末において、核となる鉄を主成分とす
る金属粉末が、副成分として、Co、Ni、Ti、A
l、Si、PおよびBの中から選ばれる少なくとも一種
の元素を含む構成を、特に好適な態様としている。
【0009】また、この発明の第2は、酸化鉄またはオ
キシ水酸化鉄を主体とする粉末を加熱還元して得た鉄を
主成分とする金属粉末に、アンモニアガスと水分含有炭
酸ガスとを接触させて、上記粉末の粒子表面にその粒子
の金属元素と窒素、炭素および酸素の各元素を少なくと
も含む不溶性錯体からなる薄膜層を形成することを特徴
とする強磁性金属粉末の製造方法に係るものである。
【0010】
【発明の構成・作用】この発明の強磁性金属粉末は、前
記のように、鉄を主成分とする金属粉末の粒子表面にそ
の粒子の金属元素と窒素、炭素および酸素の各元素を少
なくとも含む不溶性錯体からなる薄膜層を有するもので
あるが、この層が内部の金属の酸化を阻止する非常にす
ぐれた耐酸化性被膜として機能すると共に、この層自体
の存在に起因する飽和磁化などの磁気特性の低下が少な
いため、安定性にすぐれて長期にわたつて高い磁気特性
を維持する。
【0011】このような強磁性金属粉末としては、平均
長軸径が0.05〜0.3μm程度、平均軸比(平均長
軸径/平均短軸径)が5〜20程度の針状粒子からなる
ものが好適である。また、薄膜層は粒子全体の0.01
〜5重量%程度を占める範囲にあるのがよく、少なすぎ
ると十分な安定性が得られず、逆に多すぎると飽和磁化
などの磁気特性の低下を招くことになる。さらに、この
薄膜層の組成としては、粒子金属:窒素:炭素:酸素の
重量比が1:(0.2〜1):(0.2〜1):(1〜
3)程度となるものが好適である。
【0012】核となる鉄を主成分とする金属粉末は、F
e単独からなるか、あるいはFe以外にCo、Ni、T
i、Al、Si、PおよびBの中から選ばれる少なくと
も一種の元素を副成分として含んでいてもよい。上記の
副成分を含むと安定性がより向上するという利点がある
が、その比率が高すぎると、却つて磁気特性が低下する
ため、強磁性金属粉末中の20重量%以下であるのがよ
い。
【0013】この発明の強磁性金属粉末を得る手段は、
特に制限されないが、この発明の方法、すなわち、酸化
鉄またはオキシ水酸化鉄を主体とする粉末を加熱還元し
て得た鉄を主成分とする金属粉末に、アンモニアガスと
水分含有炭酸ガスとを接触させる方法が最も好ましく、
この方法によれば緻密でかつ均一な薄膜層を容易に形成
できるという利点がある。
【0014】ここで、酸化鉄またはオキシ水酸化鉄を主
体とする粉末としては、たとえば、第一鉄塩水溶液にア
ルカリを加えて生成する水酸化第一鉄を空気酸化するな
どの方法で得た針状のα−FeOOH粉末、これを焼成
したγ−Fe2 3 などの針状の酸化鉄粉末などが挙げ
られる。
【0015】また、これらの粉末は、副成分として、C
o、Ni、Ti、Al、Si、PおよびBの中より選ば
れる少なくとも一種の元素を単体、酸化物、水酸化物、
複合物などの種々の形で粒子の表面または内部に含んで
いてもよい。これらの副成分は、通常、α−FeOOH
合成時の原料中に適当な塩の形で加えたり、合成後のα
−FeOOH粉末またはγ−Fe2 3 などの酸化鉄粉
末に対する表面処理により、導入されるものである。
【0016】酸化鉄またはオキシ水酸化鉄を主体とする
粉末の加熱還元は、常法に準じて行うことができ、一般
には、水素気流中などの還元性雰囲気中において、35
0〜600℃の温度で10〜300分程度の加熱処理を
行えばよい。
【0017】このような加熱還元にて得た鉄を主成分と
する金属粉末に対して、アンモニアガスと水分含有炭酸
ガスとを接触させると、還元直後の金属粉末の粒子表面
が非常に強い活性を有する状態にあるため、この粒子表
面の金属と上記ガス成分とが反応して前記の薄膜層を生
成する。
【0018】アンモニアガスと水分含有炭酸ガスとを接
触させるには、加熱還元にて得た鉄を主成分とする金属
粉末に対して、まず、アンモニアガスを接触させ、その
後に水分含有炭酸ガスを接触させるか、あるいはアンモ
ニアガスと水分含有炭酸ガスとを同時に接触させるなど
の方法があり、上記金属粉末の種類などに応じて適宜の
方法を採用することができる。
【0019】この接触に際し、温度が高いほど薄膜層が
厚くなり、それだけ強磁性金属粉末の安定性が向上する
が、その反面で飽和磁化などの磁気特性が低下する。し
たがつて、上記ガスとの接触温度は、アンモニアガスと
水分含有炭酸ガスを逐次的に接触させる場合では、アン
モニアガスで室温〜500℃、水分含有炭酸ガスで室温
〜300℃とするのがよく、またアンモニアガスと水分
含有炭酸ガスとを同時に接触させる場合では、室温〜3
00℃とするのがよい。
【0020】また、接触時間は、金属粉末の量、ガス流
量、反応温度などに応じて適宜設定でき、たとえば、金
属粉末1gでガス流量1リツトル/分では、アンモニア
ガスと水分含有炭酸ガスを逐次的に接触させる場合で、
アンモニアガス1〜10時間、水分含有炭酸ガス1〜1
0時間とすればよく、またアンモニアガスと水分含有炭
酸ガスとを同時に接触させる場合で、1〜24時間とす
ればよい。
【0021】薄膜層の形成に用いる上記のガスは、脱酸
素後のアンモニアガスおよび炭酸ガスであつて、後者の
炭酸ガスはこれをさらに水中にバブリングさせるなどし
て、飽和水蒸気の状態にしたもの、つまり通常100〜
10,000ppm程度の水分含有量としたものを使用
する。
【0022】このようなガスの接触により形成される薄
膜層は、金属粉末の粒子表層部の金属元素と窒素、炭素
および酸素の各元素を少なくとも含む不溶性錯体からな
るものであつて、その生成に際し急激な温度上昇を生起
しないため、粒子相互の凝集を生じず、しかも極めて緻
密で粒子表面全体に均一な厚さの薄膜層となる。
【0023】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、飽和
磁化などの磁気特性にすぐれ、かつ安定性にすぐれて酸
化劣化を生じにくく、長期にわたり良好な磁気特性を保
持でき、そのうえ製造容易な強磁性金属粉末を提供する
ことができる。
【0024】
【実施例】つぎに、この発明の実施例を記載して、より
具体的に説明する。
【0025】実施例1 Alを5重量%、Coを7重量%含有するγ−Fe2
3 粉末(平均長軸径0.2μm、平均軸比10)を、水
素気流中、450℃で3時間の加熱還元を行い、得られ
た金属粉末10gに、アンモニアガスを200℃,流量
1リツトル/分で5時間接触させたのち、水分含有(飽
和水蒸気状態の)炭酸ガスを80℃,流量1リツトル/
分で2時間接触させ、室温まで冷却後に取り出し、粒子
表面に金属元素と窒素、炭素および酸素の各元素を少な
くとも含む不溶性錯体からなる薄膜層を有する強磁性金
属粉末を製造した。
【0026】実施例2 アンモニアガスの接触温度を100℃に、同接触時間を
8時間に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様の
操作にて、粒子表面に金属元素と窒素、炭素および酸素
の各元素を少なくとも含む不溶性錯体からなる薄膜層を
有する強磁性金属粉末を製造した。
【0027】実施例3 アンモニアガスの接触温度を400℃に、同接触時間を
2時間に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様の
操作にて、粒子表面に金属元素と窒素、炭素および酸素
の各元素を少なくとも含む不溶性錯体からなる薄膜層を
有する強磁性金属粉末を製造した。
【0028】実施例4 水分含有炭酸ガスの接触温度を150℃に、同接触時間
を1時間に、それぞれ変更した以外は、実施例1と同様
の操作にて、粒子表面に金属元素と窒素、炭素および酸
素の各元素を少なくとも含む不溶性錯体からなる薄膜層
を有する強磁性金属粉末を製造した。
【0029】実施例5 アンモニアガスと水分含有炭酸ガスの逐次的接触に代え
て、両ガスを同時に150℃,流量1リツトル/分で5
時間接触させた以外は、実施例1と同様の操作にて、粒
子表面に金属元素と窒素、炭素および酸素の各元素を少
なくとも含む不溶性錯体からなる薄膜層を有する強磁性
金属粉末を製造した。
【0030】比較例1 実施例1と同様の加熱還元にて得た金属粉末10gを使
用し、これをトルエン中に取り出し、この液に流量1リ
ツトル/分で30分間空気を吹き込んだのち、風乾し
て、粒子表面に酸化被膜を有する強磁性金属粉末を製造
した。
【0031】比較例2 実施例1と同様の加熱還元にて得た金属粉末10gを使
用し、これをトルエン中に取り出して8時間放置したの
ち、風乾して、粒子表面に酸化被膜を有する強磁性金属
粉末を製造した。
【0032】比較例3 実施例1と同様の加熱還元にて得た金属粉末10gを使
用し、これに酸素含有量1,000ppmの窒素ガス
を、90℃にて流量1リツトル/分で1時間接触させ、
室温まで冷却後に取り出し、粒子表面に酸化被膜を有す
る強磁性金属粉末を製造した。
【0033】比較例4 酸素含有窒素ガスの接触温度を60℃に、同接触時間を
4時間に、それぞれ変更した以外は、比較例3と同様に
して、粒子表面に酸化被膜を有する強磁性金属粉末を製
造した。
【0034】比較例5 実施例1と同様の加熱還元にて得た金属粉末10gを使
用し、この粉末をAl(iso−OC3 7 3 3gを
トルエン15gに溶解した溶液中に投入して、よく分散
させたのち、純水0.5gを加えて、Al(iso−O
3 7 3 を加水分解させ、その後空気中で風乾し
て、粒子表面に上記加水分解物からなる被膜を有する強
磁性金属粉末を製造した。
【0035】実施例6 加熱還元用の原料酸化鉄粉末として、Siを4重量%、
Niを2重量%含有するγ−Fe2 3 粉末(平均長軸
径0.2μm、平均軸比10)を用いた以外は、実施例
1と同様の操作にて、粒子表面に金属元素と窒素、炭素
および酸素の各元素を少なくとも含む不溶性錯体からな
る薄膜層を有する強磁性金属粉末を製造した。
【0036】実施例7 加熱還元用の原料酸化鉄粉末として、Bを2重量%、P
を3重量%含有するγ−Fe2 3 粉末(平均長軸径
0.2μm、平均軸比10)を使用した以外は、実施例
1と同様の操作にて、粒子表面に金属元素と窒素、炭素
および酸素の各元素を少なくとも含む不溶性錯体からな
る薄膜層を有する強磁性金属粉末を製造した。
【0037】以上の実施例1〜7および比較例1〜5で
得られた各強磁性金属粉末につき、製造直後の飽和磁化
(σs)を、振動式磁気特性測定装置を用いて、印加磁
場10KGで測定した。また、90℃,60%RHで7
日間放置後の飽和磁化の劣化率を、下記の方法で求め
た。これらの測定結果を、後記の表1に示す。
【0038】<飽和磁化の劣化率>90℃,60%RH
で7日間放置後の飽和磁化(σs1 )を、振動式磁気特
性測定装置により、印加磁場10KGで測定し、これと
初期の飽和磁化(σs0 )とより、下記の式にしたがつ
て、飽和磁化の劣化率を求めた。
【0039】
【表1】
【0040】上記の表1の結果から、粒子表面に特定の
薄膜層を設けたこの発明の強磁性金属粉末(実施例1〜
7)は、いずれも、初期の飽和磁化が大きく、かつその
経時的な劣化率が低くて、安定性にすぐれていることが
わかる。
【0041】これに対し、風乾や酸素含有ガスの吹き込
みなどによつて粒子表面に酸化被膜を形成した従来の強
磁性金属粉末(比較例1〜4)では、飽和磁化の経時的
劣化が大きく、安定性に劣つており、また、粒子表面に
有機アルミニウム化合物の加水分解被膜を形成して、安
定性を向上させた従来の強磁性金属粉末(比較例5)で
は、初期の飽和磁化が著しく小さく、磁気特性に劣るこ
とがわかる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄を主成分とする金属粉末の粒子表面
    に、その粒子の金属元素と窒素、炭素および酸素の各元
    素を少なくとも含む不溶性錯体からなる薄膜層を有して
    なる強磁性金属粉末。
  2. 【請求項2】 鉄を主成分とする金属粉末が、副成分と
    して、Co、Ni、Ti、Al、Si、PおよびBの中
    から選ばれる少なくとも一種の元素を含んでなる請求項
    1に記載の強磁性金属粉末。
  3. 【請求項3】 酸化鉄またはオキシ水酸化鉄を主体とす
    る粉末を加熱還元して得た鉄を主成分とする金属粉末
    に、アンモニアガスと水分含有炭酸ガスとを接触させ
    て、上記粉末の粒子表面にその粒子の金属元素と窒素、
    炭素および酸素の各元素を少なくとも含む不溶性錯体か
    らなる薄膜層を形成することを特徴とする強磁性金属粉
    末の製造方法。
JP4207472A 1992-07-09 1992-07-09 強磁性金属粉末とその製造方法 Withdrawn JPH0629112A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6447618B1 (en) 1998-07-31 2002-09-10 Toda Kogyo Corporation Magnetic acicular alloy particles containing iron as a main component
US6682813B2 (en) 1998-07-31 2004-01-27 Toda Kogyo Corporation Magnetic acicular alloy particles containing iron as a main component

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