JPH09205012A - 金属磁性粉末の製造方法 - Google Patents

金属磁性粉末の製造方法

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JPH09205012A
JPH09205012A JP8031455A JP3145596A JPH09205012A JP H09205012 A JPH09205012 A JP H09205012A JP 8031455 A JP8031455 A JP 8031455A JP 3145596 A JP3145596 A JP 3145596A JP H09205012 A JPH09205012 A JP H09205012A
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dried
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magnetic powder
powder
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Shiyuuhei Arikita
周平 有北
Yoshinori Hama
良典 浜
Shigeo Fujii
滋夫 藤井
Michihito Igaki
通人 井垣
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    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F1/0036Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
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    • H01F1/0063Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use in a non-magnetic matrix, e.g. granular solids

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】含水酸化鉄又は酸化鉄を主体として含む鉄
化合物粉末の懸濁水スラリーからその乾燥造粒物を得、
それを還元性ガスで還元して金属磁性粉末を得る金属磁
性粉末の製造方法において、該乾燥造粒物が、臨界含
水率以上の含水率の湿潤ケークを成形造粒した後、外力
を作用させずに乾燥したものであるか、又は臨界含水
率以上の含水率の湿潤ケークを外力を作用させずに乾燥
した後、乾燥ケークを構成する一次粒子の凝集状態に実
質的に影響を与えずに解砕造粒したものであることを特
徴とする金属磁性粉末の製造方法。 【効果】本発明によれば、金属磁性粉末の原料となる針
状鉄化合物粉末の一次粒子と還元性ガスの接触が良好で
あり、生成水蒸気の影響による針状形状の変形や形骸粒
子間の焼結がないため優れた磁気特性を有する金属磁性
粉末を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は金属磁性粉末の製造
方法に関する。更に詳しくは、還元時に融着がなく、磁
気特性に優れた金属磁性粉末の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、各種の記録方式の発展は著しいも
のがあるが、中でも磁気記録再生装置の小型軽量化の進
歩は顕著である。これにつれて磁気テープ・磁気ディス
ク等の磁気記録媒体に対する高性能化の要求が大きくな
ってきている。
【0003】磁気記録に対するこのような要求を満足す
るためには、高い保磁力と高い飽和磁化を有する磁性粉
末が必要である。従来、磁気記録用の磁性粉末として一
般には針状のマグネタイトやマグヘマイト又はこれらの
磁性酸化鉄粉をコバルトで変性したいわゆるコバルト含
有酸化鉄が用いられているが、より高出力の媒体を得る
ためにはより高い保磁力・飽和磁化を持つ強磁性金属粉
いわゆるメタル磁性粉末が用いられ始めている。
【0004】このような金属磁性粉末の製造方法として
は、一般的に針状の含水酸化鉄または酸化鉄を主体とし
て含む鉄化合物の粉末を水素等の還元性ガス雰囲気中で
加熱して金属鉄にまで還元する方法が用いられている。
この方法においては、還元をより高温で行うほど粒子の
結晶性が良くなって、金属磁性粉末の飽和磁化を高める
ことができる。しかし、逆に、高温で還元を行うと形骸
粒子の針状形状が崩壊したり、形骸粒子同士の融着が起
きてしまい、その結果、金属磁性粉末の保磁力、角形比
等の磁気特性が低下するといった問題が生じる。
【0005】また、酸化鉄の還元反応により生成する水
蒸気は針状の一次粒子の融着を促進する作用があるた
め、水蒸気分圧が高くなるほど得られる金属磁性粉末の
磁気特性が低下する。従って、優れた特性を有する金属
磁性粉末を得るためには、還元前原料である乾燥造粒物
内に、還元工程で発生する水蒸気が速やかに拡散する微
細な空孔が充分に存在し、乾燥造粒物を構成する一次粒
子同士の接触点の数ができるだけ少ない方が金属磁性粉
末の性能が高くなる。したがって、造粒条件や得られる
乾燥造粒物の性状が、金属磁性粉末の性能を左右するの
で非常に重要な因子である。
【0006】更に、金属磁性粉末は、還元直後は非常に
酸化されやすい為に、取り扱いの上の安全確保と、テー
プの磁性体として使用した場合の経時安定性の確保の観
点から、何らかの方法で一次粒子表面に薄い酸化皮膜を
形成して、空気中での経時安定性を付与する操作を行っ
ている。この場合、還元時に一次粒子同士が融着すれ
ば、造粒粒子内の微細な空孔の数が減少し、金属磁性粉
末の一次粒子表面に酸素が到達するのを防げるため、酸
化皮膜の形成が不均一となり充分な経時安定性を付与で
きない。したがって、この表面酸化の工程でも還元前原
料の造粒条件や乾燥造粒物の性状が重要な因子となって
くる。
【0007】従来から、この課題を解決するため種々の
還元法が提案されている。例えば、250メッシュな
いし6メッシュに造粒後、流動床還元炉を用いて還元す
る方法(特開昭58−174509号公報)、0.5
〜30mmの乾燥造粒物とした後、筒状還元炉を用いて
還元する方法(特公平1−52442号公報)、1〜
10mmの球状粒子に造粒後、ロータリーキルンを用い
て還元する方法(特開昭59−197506号公報)、
酸化鉄原料を水に分散後、含水率60〜80重量%に
圧縮脱水する事により塊状に成形後、還元する方法(特
開昭57−54205号公報)、スラリーの段階で有
機物処理した含水率70〜90重量%のケークを成形後
乾燥し、嵩密度0.15〜0.40g/ccの乾燥造粒
物を還元する方法(特開平7−90331号公報)等が
挙げられる。また、原料酸化鉄粉末をペレット状に成
形後加熱還元し、その還元工程で発生した脱水孔を利用
して均質な酸化安定化を行う方法(特開昭58−161
711号公報)が示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のからの方法
は、原料となる酸化鉄微粒子を造粒後還元する方法であ
るが、乾燥造粒物の大きさ以外は、造粒方法及び乾燥造
粒物の性状と還元後の金属磁性粉末の性能との関連につ
いて言及されていない。また、では、乾燥造粒物を得
る方法について言及しているが、還元後の金属磁性粉末
の性能は造粒方法によって変化しないとしている。
【0009】これらの方法は、金属磁性粉末の開発の初
期の頃になされたもので、原料となる酸化鉄の一次粒子
が比較的大きい事と、金属磁性粉末の要求特性が比較的
低い為に、造粒方法による差異が出なかったものと考え
られる。また、造粒前の湿潤ケークを得る段階で、でき
るだけ含水率が低い方が、乾燥の負荷を下げられる為
に、濃縮脱水を充分に行う傾向が一般的に見られる。し
たがって、この時点で粒子の凝集がすすみ、造粒物が圧
密化されてしまった為に、性能差がでなかった可能性が
ある。
【0010】上記のでは、成形時のケークの含水率が
70重量%よりも低いと、成形操作で受ける混練力や加
圧力で鉄化合物粉末粒子が圧密化されて、還元後の金属
磁性粉末の性能が低下する事を述べている。しかし、こ
の方法では原料となる鉄化合物粉末粒子の大きさや形状
が変化した場合に最適含水率がどのように変化するかに
ついての検討は為されていない。
【0011】上記のでは、還元時に発生する脱水孔を
利用して、その後の表面徐酸化による安定化を均一に行
う事を目的としているが、この場合も還元前の乾燥造粒
物の段階で有効な微細孔が多数存在しない場合は、還元
時点で融着が発生し、金属磁性粉末の性能が低下すると
思われるが、その点については言及されていない。これ
は、粒子径が大きく要求特性が比較的低い為に、造粒方
法による差異がでなかったものと考えられる。したがっ
て、本発明の目的は、原料となる鉄化合物の一次粒子の
大きさ、形状、粒度分布等が変化しても、金属磁性粉末
の還元原料として最適な乾燥造粒物を得ることにより、
融着のない高性能の金属磁性粉末を製造する方法を提供
する事にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、この様な
乾燥造粒物を得るには、湿潤ケークを用いて造粒する工
程において、特定の臨界含水率未満の領域では、混練や
圧縮等の外力を作用させないで乾燥させることが重要で
ある事を見い出し、この発明を完成した。そして、この
方法の特長は、湿潤ケークを構成する一次粒子の大きさ
や形状、粒度分布が変化しても本発明の作用・効果が得
られ、一次粒子表面が何らかの物質で表面処理されてい
ても同様に対応できるので、汎用性の高いものである。
【0013】即ち、本発明の要旨は、(1) 含水酸化
鉄又は酸化鉄を主体として含む鉄化合物粉末の懸濁水ス
ラリーからその乾燥造粒物を得、それを還元性ガスで還
元して金属磁性粉末を得る金属磁性粉末の製造方法にお
いて、該乾燥造粒物が、下記により決定される臨界含水
率以上の含水率の湿潤ケークを成形造粒した後、外力を
作用させずに乾燥したものであることを特徴とする金属
磁性粉末の製造方法、 臨界含水率:鉄化合物粉末の懸濁水スラリーを一定速度
で混練しつつ乾燥させる場合に、混練動力のベース値か
らの増加分が、混練動力の極大値に対応する増加分の1
0%になる時の含水率である、(2) 湿潤ケークを成
形造粒する方法が圧密成形によるものである前記(1)
記載の製造方法、(3) 含水酸化鉄又は酸化鉄を主体
として含む鉄化合物粉末の懸濁水スラリーからその乾燥
造粒物を得、それを還元性ガスで還元して金属磁性粉末
を得る金属磁性粉末の製造方法において、該乾燥造粒物
が、下記により決定される臨界含水率以上の含水率の湿
潤ケークを外力を作用させずに乾燥した後、乾燥ケーク
を構成する一次粒子の凝集状態に実質的に影響を与えず
に解砕造粒したものであることを特徴とする金属磁性粉
末の製造方法、 臨界含水率:鉄化合物粉末の懸濁水スラリーを一定速度
で混練しつつ乾燥させる場合に、混練動力のベース値か
らの増加分が、混練動力の極大値に対応する増加分の1
0%になる時の含水率である、(4) 乾燥ケークを構
成する一次粒子の凝集状態に実質的に影響を与えずに解
砕造粒する方法が、圧縮により一次粒子の位置関係が変
化しない方法によるものである前記(3)記載の金属磁
性粉末の製造方法、(5) 湿潤ケークの含水率が、臨
界含水率以上で臨界含水率プラス10重量%以下である
事を特徴とする前記(1)〜(4)いずれか記載の金属
磁性粉末の製造方法、(6) 含水酸化鉄又は酸化鉄を
主体として含む鉄化合物粉末の一次粒子の平均長軸長が
0.27μm以下である前記(1)〜(5)いずれか記
載の金属磁性粉末の製造方法、(7) 還元前の乾燥造
粒物の平均粒径が1〜20mmである前記(1)〜
(6)いずれか記載の金属磁性粉末の製造方法、に関す
る。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の金属磁性粉末の製造方法
は、還元原料である乾燥造粒物が、臨界含水率以上の含
水率の湿潤ケークを成形造粒した後、外力を作用させず
に乾燥したものである第1の態様と、臨界含水率以上の
含水率の湿潤ケークを外力を作用させずに乾燥した後、
乾燥ケークを構成する一次粒子の凝集状態に実質的に影
響を与えずに解砕造粒したものである第2の態様に大別
される。
【0015】即ち、本発明の第1の態様は、含水酸化鉄
又は酸化鉄を主体として含む鉄化合物粉末の懸濁水スラ
リーからその乾燥造粒物を得、それを還元性ガスで還元
して金属磁性粉末を得る金属磁性粉末の製造方法におい
て、該乾燥造粒物が、下記により決定される臨界含水率
以上の含水率の湿潤ケークを成形造粒した後、外力を作
用させずに乾燥したものであることを特徴とする金属磁
性粉末の製造方法であり、第2の態様は、含水酸化鉄又
は酸化鉄を主体として含む鉄化合物粉末の懸濁水スラリ
ーからその乾燥造粒物を得、それを還元性ガスで還元し
て金属磁性粉末を得る金属磁性粉末の製造方法におい
て、該乾燥造粒物が、下記により決定される臨界含水率
以上の含水率の湿潤ケークを外力を作用させずに乾燥し
た後、乾燥ケークを構成する一次粒子の凝集状態に実質
的に影響を与えずに解砕造粒したものであることを特徴
とする金属磁性粉末の製造方法である。ここで、臨界含
水率とは鉄化合物粉末の懸濁水スラリーを一定速度で混
練しつつ乾燥させる場合に、混練動力のベース値からの
増加分が、混練動力の極大値に対応する増加分の10%
になる時の含水率を言う。以下、両者について詳細に説
明する。
【0016】本発明に用いられる原料は、含水酸化鉄ま
たは酸化鉄を主体として含む鉄化合物粉末である。含水
酸化鉄としては、例えば、α−FeOOH、β−FeO
OH、γ−FeOOHが挙げられる。酸化鉄としては、
例えば、α−Fe2 3 、γ−Fe2 3 、Fe3 4
などが挙げられる。また、これらの含水酸化鉄または酸
化鉄には、コバルト、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、珪
素、アルミニウム、錫、チタン等の元素を添加、或い
は、表面処理しても良い。鉄化合物の形状は、針状であ
れば特に限定されることはなく、具体的には短冊状、ス
ピンドル状、紡錘状、米粒状等が挙げられる。
【0017】これらのうち、長軸長には特に限定されな
いが、特に透過型電子顕微鏡で観察した長軸長さの平均
値が0.27μm以下の微粒子を用いた場合、還元時に
発生する水蒸気による融着に起因する性能低下防止の効
果がより顕著となる。さらに、透過型電子顕微鏡で観察
した長軸長と短軸長の比が4以上の粒子を用いた場合
に、同様の効果が顕著になる。
【0018】本発明では、上記鉄化合物粉末が水中に分
散した懸濁水スラリーを用いる。該スラリーの調製方法
は特に限定されず、水中で反応晶析により針状結晶を析
出させる方法、或いは、反応晶析で得たスラリーをフィ
ルタープレスで濃縮/水洗して湿潤ケークを得た後、そ
れを再び水中に分散させる方法等が好適に使用できる。
またこのスラリー状態で、濾過性の改善、乾燥造粒物の
嵩密度低減等の目的で、有機物で表面処理してもよい。
【0019】本発明ではまず上記の鉄化合物粉末の懸濁
水スラリーからその乾燥造粒物を得るが、第1の態様で
は、臨界含水率以上の含水率の湿潤ケークを成形造粒し
た後、外力を作用させずに乾燥させて当該乾燥造粒物を
得る。
【0020】ここで、臨界含水率は前記の通りである
が、いずれの態様においても重要であり、具体的には次
のようにして測定される。原料として用いられる懸濁水
スラリーの1部分を、混練作用があり加熱可能な装置に
仕込み、一定の速度で混練しながら、水分を徐々に蒸発
させ、ケークの含水率を低下させる。この時経時的にサ
ンプリングし、ケークの含水率と混練動力との関係を調
べると、図1の様に含水率が十分高い場合にベース値を
示すと共に、含水率の低下に伴って、混練動力が徐々に
増加し始め、混練動力の極大値(ピーク値)を示す。か
かる関係より、混練動力のベース値からの増加分が、混
練動力の極大値に対応する増加分の10%になる時(図
1では点A)の含水率を臨界含水率として決定すること
ができる。
【0021】ここで、上記の装置内の固形物量が少なす
ぎると、含水率の低下に伴う混練動力の変化量も小さく
A点の判定が困難になる。その場合、水分がある程度蒸
発して、混練動力に変化のない時点で、何回かに分けて
スラリーを追加すると充分な固形物量(ケーク量)を確
保できA点の決定を容易にする事ができる。また、この
臨界含水率決定に用いる原料は、ケークの表面に水相が
残る程度の含水率のものであればよく、スラリーを上記
の装置に仕込む前に予めヌッチェ濾過器等でその程度の
含水率まで濃縮しておけば測定時間が短縮できる。測定
に用いる混練作用があり加熱可能な装置としては、ジャ
ケット付き双腕型ニーダー、ジャケット付きプラネタリ
ーミキサー等が好適に用いられる。
【0022】本発明では、上記の臨界含水率以上の含水
率の湿潤ケークを成形造粒するが、湿潤ケークを得る方
法は特に限定されず、前記の懸濁水スラリーを適当な方
法で濃縮して湿潤ケークを得ることができる。
【0023】この時上記方法で求めた臨界含水率以上で
行う事が重要である。臨界含水率未満の含水率において
混練や圧縮等の外力が付与されると、湿潤ケークを構成
する1次粒子の凝集が促進され、本発明の効果が出な
い。本発明ではさらに、湿潤ケークの含水率が、臨界含
水率以上で臨界含水率プラス10重量%以下となるよう
に濃縮すれば、後に実施する成形操作がより容易になり
好ましい。
【0024】従来技術においては、スラリーの含水率に
関する言及はなされていても、原料となる鉄化合物粉末
粒子の大きさや形状が変化した場合に最適含水率がどの
ように変化するかについての検討はなされていない。一
方、後述の実施例においては、用いるスラリーによって
乾燥の基準となる臨界含水率が58〜73重量%と異な
っており、本発明の有用性が比較例との対比により明確
に示されている。
【0025】スラリーを濃縮する装置としては、装置の
真空度、加圧力及び遠心力により固液分離して得られる
ケークの含水率を制御できる装置、あるいは、スラリー
から水分を蒸発させて、任意の含水率のケークを得られ
る装置であれば、特に限定されない。真空度を用いる装
置の例としては、回転式ドラムフィルターやベルトフィ
ルター等が挙げられ、加圧力を用いる装置の例として
は、フィルタープレスや密閉式加圧フィルター等が挙げ
られ、遠心力を用いる装置の例としては、分離板型、バ
スケット型、デカンター型等の遠心分離機が挙げられ、
水分を蒸発させる装置の例としては、攪拌乾燥機やスプ
レードライヤー等の乾燥機が挙げられる。即ち、スラリ
ーを濃縮する装置は、臨界含水率決定に用いる装置には
限定されない。
【0026】以上の操作で得られたケークから、乾燥造
粒物を得る方法として、ケークを成形造粒後、混練や圧
縮等の外力の作用しない乾燥機で乾燥する方法が使用で
きる。ここで使用するケークの成形方法としては、圧密
成形法が好ましく、具体的には、圧延ロールを用いた方
法、打錠成形法、押し出し成形方法等が挙げられる。ま
た、成形造粒物の乾燥方法としては、例えばバンド乾燥
機、箱型乾燥機、棚乾燥器の様な静置状態で乾燥できる
方式の装置を使用できる。混練や圧縮等の外力の作用す
る乾燥機を用いると乾燥造粒物を構成する1次粒子の凝
集が促進され、本発明の効果が出ないので好ましくな
い。
【0027】本発明の第2の態様では、還元原料である
乾燥造粒物として、第1の態様と同じ方法で得られた、
前記の臨界含水率以上の含水率の湿潤ケークを外力(例
えば混練や圧縮等)を作用させずに乾燥した後、乾燥ケ
ークを構成する一次粒子の凝集状態に実質的に影響を与
えずに解砕造粒したものを用いる。ここで1次粒子の凝
集状態に実質的に影響を与えないとは、解砕前後で乾燥
ケーク内の1次粒子同士の位置関係が変化しないことを
意味する。この時使用する乾燥機は、第1の態様で用い
た形式の乾燥機と同様のものが使用できる。
【0028】また、乾燥ケークを解砕造粒する方法とし
ては、圧縮により一次粒子の位置関係が変化しない方法
であれば、いずれの公知の方法も使用できる。具体的に
は、ランデルミル(徳寿工作所製)の様なスクリーンに
擦り付ける形式の装置が微粉の発生も少なく好適に使用
でき、また、フィッツミル(ホソカワミクロン製)のよ
うな衝撃式の粉砕機等も使用可能である。なお、極端に
過大な圧縮力の作用するジョークラッシャー等の粉砕機
や、らいかい機の様に磨砕力が強く作用する装置は避け
た方が良い。
【0029】本発明ではいずれの態様においても、乾燥
造粒物の平均粒径としては特に限定されないが、1mm
〜20mmに造粒したものを還元する事が好ましい。1
mm未満の乾燥造粒物では、還元ガスの流速によっては
反応器外へ飛散する場合があり好ましくない。20mm
を越えるものでは、乾燥造粒物内に充分な微細孔が存在
しても、水素ガスおよび生成水蒸気の拡散が不良となり
還元が不均一なものとなってしまい好ましくない。
【0030】本発明ではいずれの態様においても、以上
のようにして得られた乾燥造粒物を還元性ガスで還元し
て金属磁性粉末を得る。還元方法は、特に限定されるこ
となく、水素気流中で通常350〜600℃に、通常2
時間程度保つ方法が挙げられる。
【0031】還元により得られた金属磁性粉末は、非常
に酸化され易く空気に触れると発熱するので、空気中に
取り出す事ができない。そこで、気相或いは液相で、そ
れらを構成する一次粒子の表面を徐酸化して酸化安定性
を付与している。例えば上記の還元の後、通常、室温〜
150℃、好ましくは40〜120℃程度にて、希薄酸
素(例えば、酸素/窒素の混合ガス)を系内に通気する
ことにより粒子表面に酸化層を形成させる方法が挙げら
れる。
【0032】本発明で得られる金属磁性粉末は、いずれ
の態様においても、還元前の造粒粒子の段階で内部に、
微細な空孔が均一に多数存在するので、還元後に一次粒
子同士の融着が少なく、静磁気特性の高いものが得ら
れ、しかも、還元に続く表面徐酸化の工程でも、造粒粒
子の段階で存在した多数の微細孔が酸素の拡散を助ける
ので、均一な酸化皮膜を形成でき、耐酸化性の良いもの
を得る事ができる。
【0033】本発明において、特定の臨界含水率未満の
領域で、混練や圧縮等の外力を作用させずに乾燥物を得
ることにより、優れた磁気特性を有する金属磁性粉末を
製造することができる理由は、次のように考えられる。
即ち、臨界含水率未満の領域で、混練や圧縮等の外力を
作用させないことにより、還元前原料である乾燥造粒物
内に、還元工程で発生する水蒸気が速やかに拡散する微
細な空孔を充分に存在させることができ、更に乾燥造粒
物を構成する一次粒子同士の接触点の数を少なくでき、
そのため水蒸気による一次粒子の融着を抑制することが
でき、更に酸化被膜の成形も良好に行うことができるか
らである。ここで、臨界含水率を境にこのような効果が
得られるのは、臨界含水率未満の領域で混練や圧縮等の
外力を作用させると、1次粒子間を満たす充分な水が存
在しない為に、粒子間の距離が縮まり、凝集を促進する
からであり、このような臨界的な状態は懸濁水スラリー
を一定速度で混練しつつ乾燥させる場合の混練動力(負
荷)の変動に明確に反映されている。そして、上記のよ
うな作用・機構のため、湿潤ケークを構成する一次粒子
の大きさや形状、粒度分布が変化しても本発明の作用・
効果が得られ、また一次粒子表面が何らかの物質で表面
処理されていても同様の効果が得られ、汎用性の高いも
のとなる。
【0034】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例等によ
りなんら限定されるものではない。
【0035】実施例1(第1の態様に対応) 硫酸第1鉄水溶液とその4倍当量の苛性ソーダ水溶液を
混合し、その混合液を攪拌しながら空気を吹き込んで4
0℃で酸化し、一次粒子の大きさが平均長軸長さ0.2
2μm、軸比11である針状晶α−FeOOHの懸濁水
スラリーを得た。次にこのスラリーをpH=9になるま
で脱塩し、そこに硫酸アルミ水溶液を加え、10分間攪
拌し、硝酸水溶液を用いてpH=7になるまで中和し、
更に、伝導度が100μSになるまで脱塩し、AlをF
eに対して4重量%含む針状晶α−FeOOHの懸濁水
スラリーを100L得た。このスラリーの固形分は3重
量%であった。
【0036】次に上記スラリー10Lをとり、ヌッチェ
を用いて濾過し、ケーク表面の水分が無くなる直前で濾
過を止め約2kgの湿潤ケークを得た。この時の含水率
は85重量%であった。このケークを内容積3Lのジャ
ケット付き双腕型ニーダーに仕込み、20rpmで攪拌
しながら、ジャケットに120℃の熱油を流して、水分
を蒸発させながら、混練動力とケークの含水率との関係
を調べた。その結果を図1にプロットしている。図1で
混練動力の増加分がピーク値の10%になるA点の含水
率65重量%がこの還元原料に於ける臨界含水率とな
る。
【0037】上記スラリーの内20Lをフィルタープレ
スにかけ、2kg/cm2 の圧力で加圧脱水したとこ
ろ、含水率68重量%のケーク2kgを得た。このケー
ク1.5kgを不二パウダル製のファインリューダーに
かけ、孔径4mmのダイスから押しだし成形物を得、こ
れを80℃に設定した熱風棚乾燥器に入れ乾燥した後、
4〜9メッシュに整粒し直径3mm長さ3〜5mmの乾
燥造粒物(平均粒径4mm)約300gを得た。
【0038】この乾燥造粒物を固定床反応器に仕込み、
水素ガスを乾燥造粒物1kg当たり9.5Nm3 流し、
480℃で2時間還元した。還元終了後反応器の上部か
ら、トルエン中に少量サンプリングした後、窒素ガス雰
囲気で80℃まで冷却して、酸素を1000ppm含む
窒素ガスを、乾燥造粒物1kg当たり9.5Nm3
し、80℃で徐々に酸化して安定化させ、酸素の消費が
無くなった時点で窒素のみに切り換え、室温まで冷却し
た。次に窒素の流路を切り換え、20℃の水の入ったバ
ブリング槽を通し、窒素を加湿し、徐酸化の終了した金
属磁性粉末に水を吸着させ吸着熱の発生が無くなった時
点で、加湿操作を終了して、金属磁性粉末35gを取り
だした。
【0039】ここで、還元終了物及び加湿操作終了物の
磁気特性を試料振動型磁力計(VSM)により、X線結
晶粒径(金属鉄の結晶子の大きさ)をX線回折装置によ
り測定した。この際、X線結晶粒径はX線回折の鉄(1
10)回折ピークの半値巾よりシェラーの式を用いて求
めた。結果を表1に示す。
【0040】以上の操作で得た金属磁性粉末を以下に示
す配合で分散し磁性塗料を得た後、アプリケーターで、
厚さ10μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上
に20μmの厚さに塗布し、乾燥せぬうちに3.5KO
eの磁場中に置き、室温で乾燥して塗膜を得た。
【0041】 〔磁性塗料組成〕 金属磁性粉末 100重量部 アルミナ粒子(平均粒径 0.3μm) 8重量部 MR104 10重量部 (日本ゼオン(株)製、スルホン酸基含有塩化ビニル系樹脂) UR8200 7重量部 (東洋紡績(株)製、スルホン酸基含有ポリウレタン系樹脂) コロネートHX 4.3重量部 (日本ポリウレタン工業(株)製、スルホン酸基含有ポリウレタン系樹脂) メチルエチルケトン 90重量部 トルエン 90重量部 シクロヘキサノン 60重量部 ここで得られた塗膜を所定の大きさに打ち抜き、磁気特
性を試料振動磁力計(VSM)により測定した。結果を
表1に示す。
【0042】実施例2(第1の態様に対応) 実施例1で調製したスラリー20Lをフィルタープレス
で、1kg/cm2 の圧力で加圧脱水し、含水率75重
量%のケークを得た。このケークを実施例1と同じ方法
で処理し、最終的に塗膜を得た。この時の粉の静磁気特
性及びX線結晶粒径、並びに塗膜の静磁気特性を表1に
示す。
【0043】実施例3(第1の態様に対応) 実施例1の空気による酸化温度を35℃に変更した以外
は、同一条件で反応を行い、一次粒子の大きさが平均長
軸長さ0.18μm、軸比8である針状晶α−FeOO
Hの懸濁水スラリーを得た。次にこのスラリーの臨界含
水率を実施例1と同じ方法で求めたところ、73重量%
であった。そこでこのスラリー40Lをフィルタープレ
スで2kg/cm2の圧力で濾過・脱水して、含水率7
7重量%のケーク5kgを得た。このケーク2kgを実
施例1と同じ方法で処理し、最終的に塗膜を得た。この
時の粉の静磁気特性及びX線結晶粒径、並びに塗膜の静
磁気特性を表1に示す。
【0044】実施例4(第2の態様に対応) 実施例3で調製したケーク1kgをそのまま棚乾燥器で
乾燥し、乾燥ケークをランデルミル(徳寿製作所製)で
4メッシュ以下に解砕し、更に16メッシュ以下を除去
した後(平均粒径4mm)、実施例1と同じ方法で処理
し、最終的に塗膜を得た。この時の粉の静磁気特性及び
X線結晶粒径、並びに塗膜の静磁気特性を表1に示す。
【0045】実施例5(第1の態様に対応) 実施例1の苛性ソーダを炭酸ソーダに変更し、使用量を
2倍当量にした以外は実施例1と同様に処理し、平均長
軸長さ0.24μm、軸比9の紡錘状のα−FeOOH
の懸濁スラリーを得た後、更に、実施例1と同じ方法で
表面処理し、固形分3重量%の懸濁スラリー100Lを
得た。このスラリーの臨界含水率を実施例1と同じ方法
で求めたところ、58重量%であった。そこでこのスラ
リー40Lをフィルタープレスで3kg/cm2 の圧力
で濾過・脱水して、含水率63重量%のケークを得た。
このケーク2kgを実施例1と同じ方法で処理し、最終
的に塗膜を得た。この時の粉の静磁気特性及びX線結晶
粒径、並びに塗膜の静磁気特性を表1に示す。
【0046】比較例1(臨界含水率である65重量%以
下) 実施例1で調製したスラリー20Lをフィルタープレス
で5kg/cm2 の圧力で加圧脱水し、含水率60重量
%のケークを得た。このケークを実施例1と同じ方法で
処理し、最終的に塗膜を得た。この時の粉の静磁気特性
及びX線結晶粒径、並びに塗膜の静磁気特性を表2に示
す。
【0047】比較例2(臨界含水率である65重量%以
下) 実施例1で調製したスラリー20Lをフィルタープレス
で3.5kg/cm2の圧力で加圧脱水し、含水率63
重量%のケークを得た。このケークを実施例1と同じ方
法で処理し、最終的に塗膜を得た。この時の粉の静磁気
特性及びX線結晶粒径、並びに塗膜の静磁気特性を表2
に示す。
【0048】比較例3(臨界含水率である73重量%以
下) 実施例3で調製したスラリー40Lをフィルタープレス
で5kg/cm2 の圧力で加圧脱水し、含水率66重量
%のケークを得た。このケークを実施例1と同じ方法で
処理し、最終的に塗膜を得た。この時の粉の静磁気特性
及びX線結晶粒径、並びに塗膜の静磁気特性を表2に示
す。
【0049】比較例4(実施例4との対比例) 比較例3で調製したケーク1kgを実施例4と同じ条件
で棚乾燥器で乾燥後解砕して4〜16メッシュに整粒し
(平均粒径4mm)、それを還元して、最終的に塗膜を
得た。この時の粉の静磁気特性及びX線結晶粒径、並び
に塗膜の静磁気特性を表2に示す。
【0050】比較例5(臨界含水率である58重量%以
下) 実施例5で調製したスラリー40Lをフィルタープレス
で5kg/cm2 の圧力で加圧脱水し、含水率50重量
%のケークを得た。このケークを実施例1と同じ方法で
処理し、最終的に塗膜を得た。この時の粉及び塗膜の性
能を表2に示す。
【0051】
【表1】
【0052】
【表2】
【0053】表1と表2の対比より、各実施例で得られ
た粉体および塗膜は、臨界含水率未満で同様に処理され
た比較例と比べて、全ての磁気特性において同等以上の
性能を示した。
【0054】
【発明の効果】本発明によれば、金属磁性粉末の原料と
なる針状鉄化合物粉末の一次粒子と還元性ガスの接触が
良好であり、生成水蒸気の影響による針状形状の変形や
形骸粒子間の焼結がないため優れた磁気特性を有する金
属磁性粉末を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施例1における含水率と混練動力と
の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井垣 通人 和歌山市湊1334番地 花王株式会社研究所 内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 含水酸化鉄又は酸化鉄を主体として含む
    鉄化合物粉末の懸濁水スラリーからその乾燥造粒物を
    得、それを還元性ガスで還元して金属磁性粉末を得る金
    属磁性粉末の製造方法において、該乾燥造粒物が、下記
    により決定される臨界含水率以上の含水率の湿潤ケーク
    を成形造粒した後、外力を作用させずに乾燥したもので
    あることを特徴とする金属磁性粉末の製造方法。 臨界含水率:鉄化合物粉末の懸濁水スラリーを一定速度
    で混練しつつ乾燥させる場合に、混練動力のベース値か
    らの増加分が、混練動力の極大値に対応する増加分の1
    0%になる時の含水率である。
  2. 【請求項2】 湿潤ケークを成形造粒する方法が圧密成
    形によるものである請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 含水酸化鉄又は酸化鉄を主体として含む
    鉄化合物粉末の懸濁水スラリーからその乾燥造粒物を
    得、それを還元性ガスで還元して金属磁性粉末を得る金
    属磁性粉末の製造方法において、該乾燥造粒物が、下記
    により決定される臨界含水率以上の含水率の湿潤ケーク
    を外力を作用させずに乾燥した後、乾燥ケークを構成す
    る一次粒子の凝集状態に実質的に影響を与えずに解砕造
    粒したものであることを特徴とする金属磁性粉末の製造
    方法。 臨界含水率:鉄化合物粉末の懸濁水スラリーを一定速度
    で混練しつつ乾燥させる場合に、混練動力のベース値か
    らの増加分が、混練動力の極大値に対応する増加分の1
    0%になる時の含水率である。
  4. 【請求項4】 乾燥ケークを構成する一次粒子の凝集状
    態に実質的に影響を与えずに解砕造粒する方法が、圧縮
    により一次粒子の位置関係が変化しない方法によるもの
    である請求項3記載の金属磁性粉末の製造方法。
  5. 【請求項5】 湿潤ケークの含水率が、臨界含水率以上
    で臨界含水率プラス10重量%以下である事を特徴とす
    る請求項1〜4いずれか記載の金属磁性粉末の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 含水酸化鉄又は酸化鉄を主体として含む
    鉄化合物粉末の一次粒子の平均長軸長が0.27μm以
    下である請求項1〜5いずれか記載の金属磁性粉末の製
    造方法。
  7. 【請求項7】 還元前の乾燥造粒物の平均粒径が1〜2
    0mmである請求項1〜6いずれか記載の金属磁性粉末
    の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011174904A (ja) * 2010-02-26 2011-09-08 Kyorin Pharmaceutical Co Ltd 迅速な加水分解予測方法
CN108611457A (zh) * 2018-06-11 2018-10-02 北京科技大学 一种煤制气还原含磁性金属的熔炼设备及其熔炼工艺
CN108676950A (zh) * 2018-06-11 2018-10-19 北京科技大学 一种基于煤制气还原含磁性金属的熔炼设备及其熔炼工艺

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