JPH0785470A - 磁性金属粒子の製造方法および磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄を主成分とする磁性金属粒子を含有する塗
布型磁性層の残留磁束密度（Ｂr ）を著しく向上させ
る。 【構成】 Ｆｅを主成分としＣｏを含有する磁性金属粒
子を製造するに際し、Ｃｏを含むベルトライド粒子また
はＣｏを含むマグネタイト粒子に、不活性ガス雰囲気中
で３００〜７００℃の温度に保持する加熱処理を施し、
次いで還元処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度磁気記録媒体に
利用される磁性金属粒子の製造方法および磁気記録媒体
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録の高密度化が要望されており、
このような要求に適した磁気記録媒体としては、保磁力
が高く、しかも飽和磁化が大きいことが要求される。こ
のため、８ミリビデオやデジタルオーディオテープ（Ｄ
ＡＴ）等では、鉄を主成分とする針状の磁性金属粒子を
利用した塗布型磁気テープが実用化されている。

【０００３】鉄を主成分とする磁性金属粒子には、飽和
磁化を向上させるためや製造工程において針状形態を保
つために、Ｃｏを添加することが提案されている（特開
昭５４−１２２６６３号公報、同５４−１２２６６４号
公報、同５４−１６２６６６号公報、同５４−１０３６
００号公報、同５６−３６０５号公報、同５６−２３２
０１号公報、同５６−２３２０２号公報、同５６−２５
９０８号公報、同５６−７３４０８号公報、同５９−１
０７５０３号公報、同５９−１７２２０９号公報、同５
９−１７２２１０号公報、同５９−１７３２０８号公
報、同６１−９５０３号公報、同６１−２２９３０５号
公報、同６３−２４２９３０号公報等）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鉄を主成分
とする磁性金属粒子を含有する塗布型磁性層の残留磁束
密度（Ｂr ）を著しく向上させることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（３）の本発明により達成される。 （１）Ｆｅを主成分としＣｏを含有する磁性金属粒子を
製造する方法であって、Ｃｏを含むベルトライド粒子ま
たはＣｏを含むマグネタイト粒子に、不活性ガス雰囲気
中で３００〜７００℃の温度に保持する加熱処理を施
し、次いで還元処理を施す工程を有することを特徴とす
る磁性金属粒子の製造方法。 （２）Ｆｅに対し０．５重量％以上のＣｏを含む磁性金
属粒子が製造される上記（１）に記載の磁性金属粒子の
製造方法。 （３）上記（１）または（２）に記載の方法により製造
された磁性金属粒子とバインダとを含む塗布型の磁性層
を、非磁性基体上に形成する工程を有することを特徴と
する磁気記録媒体の製造方法。

【０００６】

【作用および効果】本発明では、鉄を主成分としＣｏを
含有する針状磁性金属粒子を製造するに際し、Ｃｏを含
むベルトライド粒子またはＣｏを含むマグネタイト粒子
に不活性ガス雰囲気中で熱処理を施すため、極めて高い
飽和磁化が得られる。これは、ベルトライド粒子やマグ
ネタイト粒子中へのＣｏの拡散が良好となるためと考え
られる。

【０００７】従来、鉄を主成分としＣｏを含有する磁性
金属粒子を製造する際には、通常、ゲーサイトにＣｏ化
合物層を形成し、次いで脱水や還元のための熱処理を施
す方法が採られており、上記した各公報の殆どにおいて
このような方法が採用されている。また、上記公報のう
ち、特開昭５６−３６０５号公報、同５６−２３２０１
号公報、同５６−２３２０２号公報、同５６−２５９０
８号公報では、Ｃｏを被着させたヘマタイトに熱処理を
施す旨の記載があるが、本発明のようにマグネタイトや
ベルトライドの状態で熱処理を行なうことは記載されて
いない。

【０００８】

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。

【０００９】本発明では、Ｃｏを含むベルトライド（γ
-Fe₂O₃とFe₃O₄ の中間の酸化度を有する酸化鉄）粒子ま
たはＣｏを含むマグネタイト（Fe₃O₄ ）粒子に、不活性
ガス雰囲気中で３００〜７００℃の温度に保持する加熱
処理を施し、次いで還元処理を施して、Ｆｅを主成分と
しＣｏを含有する磁性金属粒子を製造する。なお、本発
明で用いるベルトライド粒子およびマグネタイト粒子
は、通常、針状である。

【００１０】Ｃｏを含むベルトライド粒子やＣｏを含む
マグネタイト粒子を製造するには、ベルトライド粒子ま
たはマグネタイト粒子にＣｏ化合物層を形成してもよ
く、マグネタイト粒子にＣｏ化合物層を形成し、次いで
還元を行なってベルトライドとしてもよく、マグヘマイ
ト（γ-Fe₂O₃）にＣｏ化合物層を形成し、次いで還元を
行なってベルトライドとしてもよい。また、オキシ水酸
化鉄やヘマタイト（α-Fe₂O₃）にＣｏ化合物層を形成
し、次いで脱水、酸化、還元等を行なってマグネタイト
やベルトライドとしてもよい。オキシ水酸化鉄として
は、α−ＦｅＯＯＨ（Goethite）、β−ＦｅＯＯＨ（Ak
aganite ）、γ−ＦｅＯＯＨ（Lepidocrocite）等のい
ずれを用いてもよい。なお、Ｃｏ化合物層形成後に脱
水、酸化、還元等の処理を施した場合、Ｃｏ化合物の少
なくとも一部は分解され、Ｃｏが粒子中に固溶すること
がある。

【００１１】マグヘマイトは、通常、「オキシ水酸化鉄
の脱水→α-Fe₂O₃→還元→Fe₃O₄ →酸化→γ-Fe₂O₃」の
工程により製造される。また、ベルトライドは、上記し
た工程によりマグヘマイトを製造した後、還元すること
により製造するか、あるいは、マグネタイトを直接所定
の酸化度まで酸化することにより製造される。本発明で
は、マグネタイトやベルトライドを得るための酸化処理
や還元処理の条件に特に制限はなく、従来の通常の条件
範囲から適宜選択すればよい。

【００１２】Ｃｏ化合物層形成に用いる原料Ｃｏ化合物
としては、酸化鉄粒子に被着可能な水溶性化合物のいず
れを用いてもよく、例えば、硫酸コバルト、水酸化コバ
ルト、塩化コバルト等から１種または２種以上を適宜選
択すればよい。２種以上の化合物を用いる場合、量比は
任意である。

【００１３】Ｃｏ化合物層は、以下のようにして形成す
ることが好ましい。まず、オキシ水酸化鉄、ヘマタイ
ト、マグネタイト、ベルトライド、マグヘマイト等の酸
化鉄粒子を水中に投入して攪拌し、スラリーを調製す
る。スラリー中の酸化鉄粒子の濃度は、通常、１．０〜
１０．０重量％程度とすることが好ましい。次いで、ス
ラリー中に原料Ｃｏ化合物の水溶液を投入して反応さ
せ、Ｃｏ（ＯＨ）₂ 等のＣｏ化合物層を形成する。反応
は１０〜３０℃にて３０〜１２０分間程度行なえばよ
い。

【００１４】原料Ｃｏ化合物の添加量は特に限定されな
いが、最終的に得られる磁性金属粒子中において、Ｆｅ
に対し０．５重量％以上、特に１．０〜３０重量％程度
となるように添加することが好ましい。通常、スラリー
中に投入された原料Ｃｏ化合物中のＣｏの殆どが、Ｃｏ
化合物層中に取り込まれる。

【００１５】本発明ではＣｏに加え、必要に応じてＳｉ
を添加してもよい。Ｓｉの添加は、Ｃｏ添加と同様に、
酸化鉄のスラリー中にＳｉ化合物の水溶液を投入するこ
とにより行なう。Ｓｉ化合物は、加熱還元の際の焼結防
止剤としてはたらき、粒子の針状形態を保つ作用を示
す。Ｓｉ化合物は、最終的に得られる磁性金属粒子中に
おいて、Ｆｅに対し０．１〜８重量％、特に０．５〜５
重量％程度となるように添加することが好ましい。Ｓｉ
化合物としては、例えばケイ酸ナトリウム等、酸化鉄粒
子に被着可能な各種化合物から１種または２種以上を適
宜選択すればよい。Ｓｉ化合物を２種以上用いる場合、
量比は任意である。

【００１６】また、ＣｏおよびＳｉ以外の金属の化合物
の１種以上を付着させてもよい。このような金属として
は、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ等が挙げられる。被着量
は、磁性金属粒子中のＦｅに対し、５重量％程度以下で
あることが好ましい。

【００１７】添加水溶液中の各化合物の濃度は、総計で
２〜１２％程度とすることが好ましい。添加水溶液に
は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を添加して、
pH８〜１３程度とすることが好ましい。

【００１８】なお、ＣｏとＳｉの両方を添加する場合、
Ｃｏが内層となるように添加することが好ましい。これ
により、後述する加熱処理においてＣｏが拡散しやすく
なる。

【００１９】化合物層を形成した後、濾過、洗浄、乾燥
を行ない、必要に応じてさらに脱水、酸化、還元等の処
理を施して、Ｃｏを含むベルトライド粒子またはＣｏを
含むマグネタイト粒子を得る。

【００２０】次に、ベルトライド粒子またはマグネタイ
ト粒子に不活性ガス雰囲気中で加熱処理を施す。この熱
処理における保持温度は、３００〜７００℃、好ましく
は４００〜６００℃とする。温度が低すぎると粒子中へ
のＣｏの拡散が不十分となって飽和磁化向上などの効果
が十分に実現せず、温度が高すぎると粒子形状の崩れや
焼結が発生してしまう。加熱処理の時間は、１〜５時
間、特に２〜３時間とすることが好ましい。処理時間が
短すぎるとＣｏの拡散が不十分となりやすく、処理時間
が長すぎると粒子形状の崩れや焼結が発生してしまう。

【００２１】不活性ガスとしては、例えば、窒素、アル
ゴン、ヘリウム、二酸化炭素等を用いることができる。

【００２２】熱処理後、還元性ガス気流中で加熱する還
元処理を施し、磁性金属粒子とする。還元性ガスとして
は、一般には水素ガスが好ましい。加熱温度は４００〜
５５０℃程度、加熱時間は５〜８時間程度とすればよ
い。

【００２３】このようにして得られる磁性金属粒子で
は、通常、Ｃｏは粒子中に固溶してＦｅ−Ｃｏ合金とな
っているが、Ｃｏの原料化合物、酸化物、水酸化物の１
種以上が存在することもある。

【００２４】磁性金属粒子中の好ましいＣｏ量は前述し
た範囲である。Ｃｏ量が前記範囲未満では十分な出力を
得ることが困難であり、Ｓ／ＮやＣ／Ｎも不十分となる
傾向にある。Ｃｏ量が多すぎるとノイズ成分の増加を招
き、Ｓ／ＮやＣ／Ｎが低下する傾向にある。

【００２５】なお、磁性金属粒子の表面に、必要に応じ
て酸化被膜等の保護膜を形成してもよい。このような保
護膜をもつ磁性金属粒子を用いた磁気記録媒体は、高温
高湿等の外部環境による磁束密度の低下、磁性層のサビ
の発生による特性劣化に関して有利である。

【００２６】本発明により製造される磁性金属粒子は、
通常、針状形態であるが、必要に応じて粒状形態として
もよく、用途によって適宜選択すればよい。ビデオテー
プ寸法の磁気テープに使用する場合は針状形態のものが
好ましく、平均長軸長ｌは０．１〜０．５μm 、平均短
軸長ｄは０．０１〜０．０３５μm 、平均軸比ｌ／ｄは
３〜４０であることが好ましい。

【００２７】本発明では、通常このような磁性金属粒子
とバインダとを含有する磁性塗料を用いて塗布型磁性層
を形成するが、もし必要であるならば、他の磁性粒子、
例えば他の磁性金属粒子や酸化物磁性粒子等を５０重量
％以下併用してもよい。バインダとしては、熱可塑性バ
インダ、熱硬化性バインダ、電子線硬化性バインダ等を
用いることができる。磁性粒子とバインダとの混合比
は、磁性粒子の重量をＷ_M 、バインダの重量をＷ_B とし
た場合、Ｗ_M ／Ｗ_B が１／２〜８／１程度であることが
好ましい。いずれのバインダを用いる場合でも、各種帯
電防止剤、潤滑剤、分散剤、研磨剤、塗膜強度補強添加
剤等を必要に応じて添加してよい。

【００２８】なお、磁性層の厚さは、０．５〜６μm 程
度とすることが好ましく、特に８ミリビデオテープの場
合は、２．７〜３．５μm 程度が好ましい。

【００２９】このような磁性層を塗設する非磁性基体
は、従来公知の材質のいずれであってもよい。磁性層
は、基体の少なくとも一方の面に形成される。なお、必
要に応じ、下地層やバックコート層等が設けられていて
もよい。

【００３０】本発明は、テープ、ディスク等の各種磁気
記録媒体に適用できる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。

【００３２】下記表１に示される磁性金属粒子サンプル
を以下のようにして製造した。

【００３３】＜サンプルNo. １〜３＞ゲーサイト（α−
ＦｅＯＯＨ）粒子１００g を水１リットルに分散させた
後、１．０N の水酸化ナトリウム水溶液３００mlを添加
した。次いで、１mol/l の硫酸コバルト２１０mlを添加
した後、２時間攪拌し、濾過、水洗、乾燥を行なって、
Ｃｏ被着針状ゲーサイト粒子を得た。次いで、これを６
００℃で０．５時間加熱脱水し、水素ガス雰囲気中で３
５０℃にて３時間還元した後、安定化処理として表面酸
化を行ない、ベルトライド粒子とした。次いで、これに
加熱処理を施した。この加熱処理の際の雰囲気、温度、
温度保持時間を表１に示す。この加熱処理後、水素ガス
雰囲気中で３５０℃にて５時間還元し、針状の磁性金属
粒子とした。この磁性金属粒子の平均長軸長ｌは０．３
５μm 、平均短軸長ｄは０．０１５μm 、平均軸比ｌ／
ｄは２３であった。なお、表１に示すＣｏ含有率は、ゲ
ーサイトに対する硫酸コバルト添加量から算出した。Ｃ
ｏの大部分は粒子中に固溶しており、一部は水酸化物、
酸化物等として存在していることが、ＥＳＣＡ等により
推定された。

【００３４】＜サンプルNo. ４（比較例）＞不活性ガス
雰囲気中での加熱処理を行なわず、最後の還元処理を３
５０℃にて８時間行なった他は、サンプルNo. １と同様
にして製造した。

【００３５】上記各サンプルからなる粉体について、そ
れぞれ保磁力（Ｈc ）および飽和磁化（σ_s ）を測定し
た。結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１に示される結果から、本発明の効果が
明らかである。すなわち、Ｃｏを添加したベルトライド
粒子に不活性ガス雰囲気中で加熱処理を施したサンプル
No.１〜３では、この加熱処理を施さなかったサンプルN
o. ４に比べ飽和磁化が著しく高い。ただしサンプルNo.
３では、磁性金属粒子が焼結する傾向がみられた。

【００３８】なお、この実施例ではベルトライド粒子に
不活性ガス雰囲気中で加熱処理を施したが、マグネタイ
ト粒子に加熱処理を施した場合でも同等の効果が認めら
れた。また、表１に示される各サンプルを用いて塗布型
の磁性層を有する磁気記録媒体を作製したところ、用い
たサンプルの飽和磁化にほぼ対応した残留磁束密度が得
られた。

【００３９】以上の実施例の結果から、本発明の効果が
明らかである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｆｅを主成分としＣｏを含有する磁性金
   属粒子を製造する方法であって、 Ｃｏを含むベルトライド粒子またはＣｏを含むマグネタ
   イト粒子に、不活性ガス雰囲気中で３００〜７００℃の
   温度に保持する加熱処理を施し、次いで還元処理を施す
   工程を有することを特徴とする磁性金属粒子の製造方
   法。
2. 【請求項２】 Ｆｅに対し０．５重量％以上のＣｏを含
   む磁性金属粒子が製造される請求項１に記載の磁性金属
   粒子の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の方法により製
   造された磁性金属粒子とバインダとを含む塗布型の磁性
   層を、非磁性基体上に形成する工程を有することを特徴
   とする磁気記録媒体の製造方法。