JPH0629144B2 - 針状ヘマタイト粒子粉末の製造法 - Google Patents

針状ヘマタイト粒子粉末の製造法

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JPH0629144B2
JPH0629144B2 JP61313541A JP31354186A JPH0629144B2 JP H0629144 B2 JPH0629144 B2 JP H0629144B2 JP 61313541 A JP61313541 A JP 61313541A JP 31354186 A JP31354186 A JP 31354186A JP H0629144 B2 JPH0629144 B2 JP H0629144B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高密度記録用磁性酸化鉄粒子粉末を製造する
際に出発原料として使用される針状ヘマタイト粒子粉末
の製造法に関するものであり、詳しくは、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
あって、且つ、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在していな
い針状ヘマタイト粒子からなる針状ヘマタイト粒子粉末
の製造法に関するものである。
〔従来の技術〕
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、磁気記録媒体の高性能化、高密度記録
化の要求が高まってきている。
磁気記録媒体の高性能化、高記録密度化の為には、残留
磁束密度Brの向上が必要である。磁気記録媒体の残留磁
束密度Brは、磁性酸化鉄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いる。
そして、ビークル中での分散性、塗膜中での配向性及び
充填性を向上させるためには、ビークル中に分散させる
磁性酸化鉄粒子粉末の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って、且つ、粒度が
均斉で樹枝状粒子が混在していない粒子が要求される。
現在、磁気記録用磁性粒子粉末として主に針状晶マグネ
タイト粒子粉末または、針状晶マグヘマイト粒子粉末が
用いられている。これらは一般に、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α-FeOOH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
に高密度であって、且つ、粒度が均斉で樹枝状粒子が混
在していない磁性酸化鉄粒子粉末は、現在最も要求され
ているところであるが、出発原料である針状ゲータイト
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、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。
また、この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
て得られるマグネイト粒子又はマグヘマイト粒子もまた
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。
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、例えば特公昭38-26156号公報及び
粉体および粉末冶金協会昭和43年度春季大会講演概要集
2-6に記載の通り、従来からなされてはいるが、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も悪
くなるという欠点があった。
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、例えば、特公昭55-22416号公報、特公昭55
-4694号公報、特開昭57-92527号公報及び特開昭51-8193
号公報に記載のように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を生成させれ
ば、脱水工程を省略することができ、従って、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。
上述したところから明らかな通り、粒子表面並びに粒子
内部に空孔が全く存在しておらず実質的に高密度であっ
て、且つ、粒子が均斉で樹枝状粒子が混在していない針
状磁性酸化鉄粒子粉末を得る為には、粒子が均斉で樹枝
状粒子が混在していない針状ヘマタイト粒子を水溶液中
から直接生成させる方法が強く要望されているのであ
る。
〔問題点を解決する為の手段〕
本発明者は、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在していない
針状ヘマタイト粒子を水溶液中から直接生成させる方法
について種々検討を重ねた結果、本発明に到達したので
ある。
即ち、本発明は、β-FeOOHを含む水懸濁液にアルカリ性
水溶液を添加してpH8以上の水性懸濁液とし、次いで、
該水性懸濁液に塩酸を添加して得られた前記β-FeOOHを
含むpH7以下の水性懸濁液に、当該懸濁液中のFe(III)
に対しP換算で0.1〜2.0原子%のリン化合物を添加した
後、100〜130℃の温度範囲で水熱処理することにより、
針状ヘマタイト粒子を生成させることよりなる針状ヘマ
タイト粒子からなる針状ヘマタイト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、β-FeOOHを含む
水懸濁液にアルカリ性水溶液を添加してpH8以上の水性
懸濁液とし、次いで、該水性懸濁液に塩酸を添加して得
られた前記β-FeOOHを含むpH7以下の水性懸濁液に、当
該懸濁液中のFe(III)に対しP換算で0.1〜2.0原子%の
リン化合物を添加した後、100〜130℃の温度範囲で水熱
処理した場合には、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在して
いない針状ヘマタイト粒子を水溶液中から直接生成させ
ることができるという事実である。
本発明において針状ヘマタイト粒子が生成する理由につ
いて、本発明者は、後出の比較例に示す通り、リン化合
物を添加しない場合には、等方的なヘマタイト粒子が生
成することから、リン化合物が生成するヘマタイト粒子
の粒子形態に関与しているものと考えている。
本発明においては、pH8以上の水性懸濁液をpH7以下の
水性懸濁液とする為に使用する酸として塩酸を使用した
場合には、ヘマタイト粒子を生成させることができる
が、塩酸以外の酸、例えば、硫酸、酢酸、燐酸等を使用
する場合にはヘマタイト粒子を生成させることができな
い。
次に、本発明実施にあたっての諸条件について述べる。
本発明においては、鉄原料としてβ-FeOOHを使用するこ
とが必要である。β-FeOOHは、塩化第二鉄水溶液を加熱
処理して加水分解する方法、塩化第一鉄水溶液に酸素含
有ガスを通気して酸化反応を行う方法等により得ること
ができ、不定形、針状、紡錘状等いかなる粒子形態のも
のでも使用することができる。
本発明において、β-FeOOHを含む水懸濁液のpHは高々6.
0程度であり、当該水懸濁液にアルカリ性水溶液を添加
することによりpH8以上とする。
本発明におけるアルカリ性水溶液としては、水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム、アンモニア水等を使用するこ
とができる。アルカリ性水溶液添加後の水性懸濁液のpH
が8未満の場合には、ヘマタイトとβ-FeOOHの混合物が
生成する。
本発明において、pH8以上の水性懸濁液をpH7以下の水
性懸濁液にする為には、塩酸を使用することが必要であ
る。塩酸添加後の水性懸濁液のpHが7を越える場合に
は、100〜130℃の温度領域においてはβ-FeOOHが安定し
て生成する為ヘマタイト粒子が生成しない。
本発明においては、β-FeOOHを含む水懸濁液の濃度が1.
0mol/l程度の高濃度であってもヘマタイト粒子を生成す
ることが可能である。1.0mol/l以上の場合にもヘマタイ
ト粒子は生成するが、粒度が不均斉となりやすい。
本発明におけるリン化合物としては、メタリン酸、次亜
リン酸、亜リン酸、正リン酸、ピロリン酸及びこれ等の
塩等無機のリン化合物を用いることができる。
リン化合物の添加量は、懸濁液中のFe(III)に対し、P
換算で0.1〜2.0原子%である。0.1原子%未満である場
合には、本発明の目的とする針状ヘマタイト粒子を得る
ことができない。2.0原子%を越える場合にも、針状ヘ
マタイトが生成するが、反応に長時間を要する。
本発明における反応温度は、100〜130℃である。100℃
未満である場合には、β-FeOOHの溶解が十分に進行しな
い為ヘマタイト粒子が生成しない。130℃を越える場合
にもヘマタイト粒子は生成するが、高圧容器等特殊な装
置を必要とする為、工業的、経済的ではない。
〔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、以下の実施例における粒子の平均径は、電子顕微鏡
写真から測定した数値の平均値であり、比表面積はBE
T法により測定した値である。
実施例1 0.4mol/lのβ-FeOOH粒子(比表面積58m2/g)を含むpH5.
5の水懸濁液500mlにNaOH水溶液を添加してpH9.0の水性
懸濁液を得た。
上記水性懸濁液にHCl水溶液を添加して得られたβ-FeOO
H粒子を含むpH2.0の水性懸濁液に、正リン酸0.20g(Fe(I
II)に対しP換算で1.0原子%に該当する。)を添加した
後、密閉容器中に入れ、125℃で15時間水熱処理して赤
褐色沈澱を生成させた。赤褐色沈澱を水洗、過、乾燥
して得られた粒子粉末は、図1に示すX線回折に示す通
り、ヘマタイトであり、図2に示す電子顕微鏡写真(×
20,000)から明らかな通り、平均粒子径が0.8μmの針
状粒子であり、粒度が均斉で、且つ、個々の粒子が独立
した粒子であった。
実施例2 0.5mol/lのβ-FeOOH粒子(比表面積110m2/g)を含むpH
5.0の水懸濁液500mlにNH4OH水溶液を添加してpH8.5の水
性懸濁液を得た。
上記水性懸濁液にHCl水溶液を添加して得られたβ-FeOO
H粒子を含むpH1.5の水性懸濁液に、正リン酸0.125g(Fe
(III)に対しP換算で0.5原子%に該当する。)を添加し
た後、密閉容器中に入れ、125℃で15時間水熱処理して
赤褐色沈澱を生成させた。赤褐色沈澱を水洗、過、乾
燥して得られた粒子粉末は、X線回折の結果ヘマタイト
であり、図3に示す電子顕微鏡写真(×20,000)から明
らかな通り、平均粒子径が0.5μmの針状粒子であり、
粒度が均斉で、且つ、個々の粒子が独立した粒子であっ
た。
比較例1 正リン酸を添加しなかった以外は、実施例1と同様に水
熱処理して赤褐色沈澱を生成させた。
赤褐色沈澱を水洗、過、乾燥して得られた粒子粉末
は、図4に示すX線回折及び図5に示す電子顕微鏡写真
(×20,000)から明らかな通り、平均粒径が0.3μmの
等方的形状のヘマタイト粒子であった。
比較例2 0.2mol/lのβ-FeOOH粒子(比表面積180m2/g)を含むpH
1.7の水懸濁液500mlをNaOH水溶液及びHCl水溶液を用い
てpH調整することなく、そのまま密閉容器中に入れ、実
施例1と同様に水熱処理して黄褐色沈澱を生成させた。
黄褐色沈澱を水洗、過、乾燥して得られた粒子粉末
は、X線回折の結果及び図6に示す電子顕微鏡写真(×
20,000)から明らかな通り、β-FeOOHのままであった。
比較例3 NaOH水溶液を添加してpH6.8の水性懸濁液とした以外は
実施例1と同様に水熱処理して茶褐色沈澱を生成させ
た。茶褐色沈澱を水洗、過、乾燥して得られた粒子粉
末は、X線回折の結果及び図7の電子顕微鏡写真(×2
0,000)から明らかな通り、β-FeOOHとヘマタイトの混合
物であった。
比較例4 HCl水溶液を添加してβ-FeOOHを含むpH7.5の水性懸濁液
とした以外は、実施例1と同様に水熱処理して黄褐色沈
澱を生成させた。黄褐色沈澱を水洗、過、乾燥して得
られた粒子粉末は、X線回折の結果及び図8に示す電子
顕微鏡写真(×50,000)から明らかな通り、β-FeOOHの
ままであった。
比較例5 水熱処理の温度を95℃とした以外は、実施例1と同様に
して黄褐色沈澱を生成させた。黄褐色沈澱を水洗、
過、乾燥して得られた粒子粉末は、図9に示すX線回折
及び図10に示す電子顕微鏡写真(×50,000)から明らか
な通り、β-FeOOHのままであった。
〔発明の効果〕
本発明における針状ヘマタイト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って、且
つ、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在していない針状ヘマ
タイト粒子からなる針状ヘマタイト粒子粉末を得ること
ができるので、磁性粒子粉末用出発原料として好適なも
のである。
【図面の簡単な説明】
図1、図4及び図9はいずれもX線回折図であり、図1
は実施例1で得られたヘマタイト粒子粉末、図4は、比
較例1で得られたヘマタイト粒子粉末、図9は比較例5
で得られたβ-FeOOH粒子粉末である。 図2、図3、図5乃至図8及び図10は、いずれも電子顕
微鏡写真であり、図2、図3及び図5はそれぞれ、実施
例1、実施例2及び比較例1で得られたヘマタイト粒子
粉末、図6、図8及び図10はそれぞれ、比較例2及び比
較例4及び比較例5で得られたβ-FeOOH粒子粉末、図7
は、ヘマタイトとβ-FeOOHとの混合物粒子粉末である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】β-FeOOHを含む水懸濁液にアルカリ性水溶
    液を添加してpH8以上の水性懸濁液とし、次いで、該水
    性懸濁液に塩酸を添加して得られた前記β-FeOOHを含む
    pH7以下の水性懸濁液に、当該懸濁液中のFe(III)に対
    しP換算で0.1〜2.0原子%のリン化合物を添加した後、
    100〜130℃の温度範囲で水熱処理することにより、針状
    ヘマタイト粒子を生成させることを特徴とする針状ヘマ
    タイト粒子からなる針状ヘマタイト粒子粉末の製造法。
JP61313541A 1986-12-24 1986-12-24 針状ヘマタイト粒子粉末の製造法 Expired - Lifetime JPH0629144B2 (ja)

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