JPS58126907A - 鉄又は鉄を主成分とする磁性金属粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気テープ等の磁気記録材料として使用され
る鉄又は鉄を主成分とする磁性金属粉末（以下、磁性鉄
粉末と称する）の製造法に関するものである。

更に詳しくは、鉄又は鉄を主成分とするオキシ水酸化物
ｋｋ−一は酸化物（以下、オキシ水酸化鉄又は酸化鉄と
称する）を加熱還元する磁性鉄粉末の製造法において、
好適な針状形態をもつ磁気物性の優れた磁性鉄粉末を得
る方法傾関するものである。

従来、磁気記録機器として主に針状の磁性酸化鉄（ｒ−
Ｐｅ２０１）が用いられているが、近年、磁気記録機器
の発展とともに、磁気記録の高密度化が求められ、高抗
磁力、高磁束密度の磁性粉末が要望されている。この要
望を満たす磁性粉末として針状の磁性鉄粉末が知られて
いる。

磁性鉄粉末の製造法＃−を穐々提案されているが、＋１
４．一般的な方法は、針状のオキシ水酸化鉄又は酸化鉄
を加熱還元する方法である。

この方法は、長さがα１〜ＩＰｍ程度の微細な針状のオ
キシ水酸化鉄又は酸化鉄を原料とし、その粒子形状を保
持、継承させながら還元するものであ抄、出発原料の粒
子形状の大切な事は云う１でもないが、同時に加熱還元
する際の針状性のくずれ、焼結、凝集の防止が極めて重
′要である。

本発明の目的は、加熱還元する際の針状性のくずれ、焼
結、凝集を防止し優れた磁気特性の磁性鉄粉末を製造す
る方法の提供にある。

従来、この針状性のくずれ、焼結、凝集を防止する方法
として穐々の添加剤、例えば、Ｓｉ、Ａｌ。

Ｂ＋　Ｃｒｔ　ＥＩ　Ｃａ　等の無機化合物やフェノー
ル系樹脂、高級脂肪酸等の有機化合物による被覆が提案
されている。

本発明者らは、この被覆法による針状性のくずれ、焼結
、凝集を防止する方法を研究する過程で下記の知見を得
た。

すなわち、　ａｔ　ｒ　ｋｊ、Ｂｙ　Ｃ！ｒ＋　　Ｂｉ
ｔ　Ｃａ　等の無機化合物の水溶液にオキシ水酸化鉄又
Ｉｒｉ酸化鉄を浸漬し、吸着被覆する方法、又は中和反
応を利用し、沈殿物被覆する方法等の無機化合物による
　　　　　！処理は、それらの処理の後、乾燥・脱水及
び加熱還元する際に、凝集を起こす傾向が強く、針状性
を保つ効果はあるが、凝集の激しい磁性鉄粉末となる。

一方、高級脂肪酸等の有機化合物による被覆は、凝集を
防止する効果は大きいが、針状性のくずれを防止する効
果は無機化合物にょる複機に比べて劣り、又、多量に被
覆すると還元反応を極めて抑制する。

これらの知見を基に、本発明者らは、針状性保持に効果
の大きな物質、おもに無機化合物と、凝集性防止に効果
の大きな物質、お本に有機化合物との組合せについて検
討を重ねてきた。

例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ等の針状性保持に効果の大きい
物質を被接シ１、その上に高級脂肪酸等の凝集防止効果
のある物質を被覆する、あるいは複機順序を逆にした場
合、更に両物質を同時に添加する方法など種々の検討を
行なっているが、このような給綿な組合せにおいて未だ
顕著な効果を示す例を見出すに至っていない。

ところが、この研究のなかで、オキシ水酸化鉄又は酸化
鉄をカチオン系界面活性剤水溶液に分散し、ついで、ケ
イ酸イオン、アルミン酸イオン。

ホウ酸イオン等の水溶液を添加する方法を検討したとこ
ろ、種類１組合せにより効果に極めて差のある事を見出
し、この効果の差が何によるかを京間したところ、第４
級アンモニウム塩系界面活性剤とケイ酸イオンの組合せ
が針状性保持、焼結及び凝集防止の効果が大きいとの全
く予期せぬ新たなる知見を見出した。

この理由及び作用機構を明確に説明できないが、本発明
者らは、第４級アンモニウム塩系界面活性剤はケイ酸イ
オンと反応し、不溶化するが、他の組合せでは不溶化が
みられなかった等より、この顕著な効果を発揮する理由
は、オキシ水酸化鉄又は酸化鉄の粒子に第４級アンモニ
ウム・カチオン基が近接し、親油基が外に向った形で、
活性剤が均一に吸着し、かつ、ケイ酸イオンが第４級ア
ンモニウムと反応し、不溶化−粒子表面への固定が起こ
り、極めて均一なケイ酸固定化界面活性剤層が形成され
る事によると推察している。

すなわち、本発明は、オキシ水酸化秩父は酸化鉄の粒子
をケイ数イオンで不溶化、固定された亮第４級アンモニ
ウム塩系界面活性剤層で被覆したのち、還元することを
特徴とする磁性鉄粉末の製造法を提供するものである。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明におけるオキシ水酸化鉄又は酸化鉄は、針状のも
のであればいかなるものでもよい。

例えば、各種のオキシ水酸化鉄（α−ＦｅＯＯＨ。

β−ＦｅＯＯ）Ｌ　γ−（ＰｅＯＯＨ）や、それらを脱
水した酸化鉄（α−（Ｐ％　Ｏ１＋　ｒ−（Ｆｅ、　ｏ
、　ｌ　Ｆｅｄ　ｏ、　）あるいけこれらオキシ水酸化
鉄又は酸化鉄にコバルト等の他金属を含有させたもの等
であるが、湿式反応で得られたオキシ水酸化鉄を乾燥せ
ずに、水・スラリー状態で用いる方法が有利である。

本発明に用いる界面活性剤は、第４級アンモニウム塩系
界面活性剤であり、例えば、Ｒ−Ｎ”＜　ＯＨ，）ｓ　
ｃ〜Ｒ，−Ｎ１０Ｍ、）ｔ　ａｔｏ、凡シーｙ’（ｃａ
、）、　ｃｚｏ（Ｒ，Ｒ’はアルキル基、ベンジル基な
ど〕等が挙けられる。

第４級アンモニウム塩系界面活性剤の使用ｔけ、均一な
被積層を形成する１以上で、かつ、加熱還元時の還元反
応に影響しない範囲であれば特に制限はないが、処理す
るオキシ水酸化鉄又は酸化鉄に対しＣ１，５〜５重ｔチ
が適当である。

ケイ酸イオンは、ケイ酸イオンを含む水浴液でかつ第４
級アンモニウム塩系界面活性剤との不溶化、固定を生ず
るものであれば何ら制限はないが、一般式（Ｍ、Ｏ）　
（８１０，）、　（Ｍ＃′ｉＮａ又はＫ　ｒ　ｎ　＊　
ｍけ１又は２）で表わされるケイ酸ナトリウム又はケイ
酸カリウムの水溶液が好適に用いられる。父、その使用
ｔは第４級アンモニウム塩系界面活性剤を不溶化、固定
するに必要な理論鎗以上であれば何ら制限けないが、次
に示す処理方法の違いにより最も好ましい使用量は異な
る。

第４級アンモニウム塩系界面活性剤の不溶化−固定層を
形成する方法は、（１）オキシ水酸化鉄又は酸化鉄を第
４級アンモニウム塩系界面活性剤の水溶液に分散し、粒
子表面に活性剤を吸着し、ついでケイ酸イオンを加え不
溶化、固定する。１２）オキシ水酸化鉄又は酸化鉄をケ
イ酸イオン水溶液に分　　　　　　　！散し、ついヤ第
４級アンモニウム系界面活性剤を添加し、不溶化、固定
する。のいずれでも良いが。

好ましくけ（１）法、すなわち第４級アンモニウム塩系
界面活性剤を吸着し、ついでケイ酸イオンで不溶化、固
定する方法である。この両方法の若干の効果の差は、被
棟層の均一さなどのわずかな差異によると推察している
。

最吃好ましいケイ酸イオンの使用ｔけ、（１）法におい
ては理論必要緻の１．５〜４．０倍量、（２）法では１
．０〜１．２倍鎗である、 尚、本発明における理論必要筆とは、第４級アンモニウ
ム基２個と８１０ｉ″″基１個が反応するとして求めた
普である。

被覆Ｉ−−形成処理する際のｐＨ値としては、第４級ア
ンモニウム塩系界面活性剤及びケイ酸イオンがそれぞれ
個々に水可溶状約となる範囲であれば制限はないが、ｐ
Ｈ［７，０〜９．０の範囲が特に好ましい（粒子表面の
電荷と吸着性に何らかの関係があるものと推定している
）。

他の処理条件、例えば温度、水の使用１には特に制限Ｆ
ｉ’ｙ＜、粒子の分散性、界面活性剤の溶解性などから
任意に決定すればよい。

以上の条件で得られたケイ酸固定ｆヒ界向活性斉１層で
板積されたオキシ水酸化鉄又は酸化鉄は。

２００〜６００℃の温度で公知の方法により還元し、磁
気特性の優れた針状の磁性鉄粉末となる７５５゜５００
〜５００℃の温度で還元する事が好ましい。

３００℃以下では還元反応の進行が遅く、５００℃以上
ではやや針状性のくずれが生ずる力１らである。

本発明で得られる磁性鉄粉末は、好適な針状形態をもつ
磁気特性の優れたものであり、磁気テープ等の磁気記録
材料に好都合に用いられる。

以下、実施例にて本発明を説明する。実施世１゜参考例
における部および嗟け、すべて重ｉｔｉ部および重量％
を示す。

実施例１ 硫酸第一鉄水溶液に水酸化す）　＋７ウムを加乏、生成
した水酸化第一鉄を空気酸化することにより得られた長
径約１１５μｍで幅（蝮峰）が約α０４μｍの針状α−
オキシ水酸化鉄粉末１００部をα３チステアリル・トリ
メチル０アンモニウム・クロライド水溶液１．０００部
に分散し、室温で２時間攪拌した（同、ｐＨは７．０で
あった）。

ついで、１，５チケイ酸ナトリウム（Ｎａ４Ｓｉｎ、）
・水溶液１００部を加え、（に１時間攪拌した（同、ｐ
ＨＪｄ　７．２であった）のち、濾過、水洗浄して乾燥
し念。得られた粉末を内径６ｃｍのガラス製の回転式管
状炉で、４００℃、水素流ｉｉ　３　ｔ　／ｍｉｎの条
件で６時間還元して磁性鉄粉末を得た。

得られた磁性鉄粉末は、ベンゼンに浸漬し安定化した。

この磁性鉄粉末は電子顕微鏡で観察したところ、長径的
ａ４μｍ２幅約α０３μｍの針状形態を有しており、焼
結、凝集のないものであった。

この粉末の磁気特性は、抗磁力（Ｈａ）　１．４４００
ｅ。

磁化ｉｌ（σｓ）　１６１ｅ、　ｍ、　ｕ／ｆ　＋角形
比Ｒ＝（ｏｒ／ａｓ）−α５１と非常に優れたものであ
りた。

同、磁気特性は、振動試料型磁力計を用い印加磁場１０
　ＫＯｅで測定した。

他の実施例、参考例においても磁気特性はすべて上記の
方法で測定した。

実施例２ 実施例１に用いたα−オキシ水酸化鉄粉末１００部を（
Ｌ０７嘩ケイ酸ナトリウム水溶液１．　ＯＯ０部に分散
し、室温で２時間攪拌した。

ついで３チステアリル囃トリメチル・アンモニウム・ク
ロライド水溶液１００部を加え、更に１時間攪拌したの
ち濾過、乾燥した。

得られた粉末を実施例１と同様に還元し、磁性鉄粉末を
得た。

この磁性鉄粉末の磁気特性は、Ｈａ；　１，１２００θ
。

σｓ；　１６２ｅ、ｍ、ｕ／ｆ　ｒ　Ｒ−α５０であツ
ｆｒ。

実施例３ 実施例１に用いたα−オキシ水酸化鉄を５５０℃で脱水
してα−酸化第二鉄（α−ＦθｔＯ８）を得た。

このα−酸化鉄１００部を実施例１におけるα−オキシ
水酸化鉄１００部に代えて用い、実施ｇＡ）　１と同様
に処理し、て磁性鉄粉末を得た。

この磁性鉄粉末の磁気特性は、Ｈｅ；　１，３７００ｅ
　。

σｓ；　１６３　ｅ、ｍ、ｕ／ｆ　＋　　Ｒ（σｒ／６
８）−α５０であった。

参考例１ 実施例１に用いたα−オキシ水酸化鉄粉末を実施例１と
同一条件で還元し、磁性鉄粉末を得た。

この磁性鉄粉末は、長径α１〜ａ５μｍで幅が約１０５
μｍの針状性のくずれた焼結、凝集の激しいものであっ
た。

磁気特性は、Ｈｅ；４２００ｅ＋　　６８：１５８１３
−Ｉｎ−ｕ／ｆ　ｅＲ＝　α１９であった。

参考例２ 実施例５に用いた酸化鉄粉末（ｄ−Ｆθ、０．）を実施
例１と同一条件で還元し、磁性鉄粉末を得た。

この磁性鉄粉末は、参考例１と同様に針状性のくずれた
焼結、凝集の激しいものであり、磁気特性はＨａ；　３
９０　ｏｓ　、　　（Ｆ８；　１５９ｅ、ｍ、ｕ／７１
　　Ｒ＝α１８と劣るものであった。

実施例４〜６及び参考例３，４ 実施例１におけるα３チステアリル・トリメチル・アン
モニウム・クロライド水浴液１，０００部と１．５　％
ケイ酸ナトリウム水溶液１００部に代えて表１に示す物
質を用いて実施例１と同様に処理し、表１に示す磁気特
性を有する針状磁性鉄粉末を得た。

伺、参考例は不溶化、固定処理を施していない。

実施例７ コバルトをＧｏ１０Ｏ十Ｆｅ−１１５（原子重量比）含
む長径が約１３μｍで幅が約ａ、０４μｍのコバルト含
有α−オキシ水酸化鉄粉末１００部をｃＬｓ％ラウリル
・トリメチル・アンモニウム・クロライド水溶液１．４
００部に分散し、室温で２時間攪拌した。

ついで１．５チケイ酸ナトリウム水溶液１２０部を加オ
、更に１時間攪拌し濾過、乾燥した。

得られた粉末を内径６３のガラス製回転式管状炉で３８
０℃、水素流量３ノ／ｍｉｎの条件で７時間遣元して磁
性鉄合金粉末を得た。

この磁性鉄合金粉末の磁気特性は、Ｈｅ；　１，５！ｔ
ｏ　Ｏｅ　ｔσ８；　１７２ｅ、ｍ、ｕ／ｆｌ　　Ｒ”
０．４８と非常に優れたものであった。

特許出願人　東洋曹達工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　鉄又は鉄を主成分きするオキシ水酸化物又は酸化
   物を加熱還元する磁性金属粉末の製造法において、オキ
   シ水酸化物又は酸化物の粒子をケイ酸イオンで不溶化固
   定され喪第４級アンモニウム塩系界面活性剤層で被覆し
   たのち、還元する事を特徴とする磁性金属粉末の製造方
   法。 ■　鉄又は鉄を主成仕上するオキシ水酸化物又＃ｉ酸化
   物を第４級アンモニウム塩系界面活性剤の水溶液に分散
   し、該活性剤を吸着させ、ついで、ケイ酸イオンの水溶
   液を添加し、不溶化、固定する特許請求の範囲（１）項
   記載の製造方法。 ３）　第４級アンモニウム塩系界面活性剤をオキシ水酸
   化物又は酸化物に対し、α３〜ａＯＺ量チ用い、ケイ酸
   イオンを用いた界面活性剤を不溶化するに必要な理論量
   のｔ５〜４．０倍量用いる特許請求の範囲（２）項記載
   の製造方法。 ４１ｓｌＩ４級アンモニウム塩系界面活性剤の吸着及び
   ケイ酸イオンによる不溶化、固定をｐＨ値ｚＯ〜９０の
   範囲で行なう特許請求の範囲（１）項から（３）項のい
   ずれかの項に記載の製造方法。 艶　ケイ酸イオンがケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリク
   ムである特許請求の範囲（１）項から（４）項のいずれ
   かの項に記載の製造方法。 ６）加熱還元を３００〜５００℃の温度で行なう特許請
   求の範囲（り１項から（５）項のいずれかの項に記載の
   製造方法。