JPS5919167B2 - 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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JPS5919167B2
JPS5919167B2 JP55078749A JP7874980A JPS5919167B2 JP S5919167 B2 JPS5919167 B2 JP S5919167B2 JP 55078749 A JP55078749 A JP 55078749A JP 7874980 A JP7874980 A JP 7874980A JP S5919167 B2 JPS5919167 B2 JP S5919167B2
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aqueous solution
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茂雄 平井
俊信 末吉
政博 雨宮
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Maxell Ltd
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Hitachi Maxell Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属鉄を主体とする磁性粉末の製造方法に関
するものであり、その目的とするところ5 は分枝状粒
子の生成が抑制されてしかも加熱還元などの熱処理工程
における粒子間の焼結や粒子の形崩れが防止されて均一
かつ緻密で優れた磁気特性を有する磁性粉末が得られる
上記製造方法を提供する点にある。
10−般的に、金属鉄を主体とする粉末は、Fe3o4
やγ−Fe2O3などの酸化鉄系磁性粉末に比較して保
磁力(Hc)などの磁気特性に優れ、磁気テープを始め
とする種々の磁気記録媒体用の記録素子として脚光を浴
びておわ、これを製造するには15通常、湿式反応工程
より製出される針状のα−オキシ水酸化鉄やこれを加熱
脱水した酸化鉄を気相中で加熱還元する方法が採用され
ている。
ところが、上記の加熱脱水や加熱還元の際に、粒子間の
焼結、個々の粒子の部分的な溶融、脱水20および脱酸
素による粒子の多孔化が起こり易く、粒度の不均一化や
粒子の針状形状および緻密性が損なわれることによつて
得られる金属鉄を主体とする磁性粉末の磁気特性が著し
く低下する傾向がある。
さらに、上記原料の湿式反応工程より製出25されるα
−オキシ水酸化鉄には分枝状粒子が多く含まれておわ、
この分枝状粒子は加熱還元などの熱処理工程における粒
子の焼結を顕著にレ また磁気特性を悪化させる原因と
なる。したがつて、優れた磁性粉末を得るには、α−n
オキシ水酸化鉄の生成段階において分枝状粒子の副生を
抑制し、かつ熱処理工程での粒子の焼結や形崩れを防止
する必要があるが、現状では充分に満足できる方法は見
い出されていな%この発明者らは、水酸化第1鉄の懸濁
液中にア35ルカリ領域下で酸素含有ガスを導入して酸
化すれば、生成したα−オキシ水酸化鉄もしくはこれを
加熱脱水した酸化鉄を原料として製造した金属鉄を主体
とする磁性粉末が非常に緻密な粒子となつて磁気特性が
改善されることを既に究明している。
この発明は、前記状況に鑑みて鋭意研究を重ねる過程で
、上記のα−オキシ水酸化鉄の生成反応をアルカリ領域
下で行なう方法に卦いて、水酸化第1鉄の懸濁液中に水
酸化マグネシウム、水酸化カルシウムより選ばれる少な
くとも1種と水酸化ニツケルとを存在させた場合、分枝
状粒子の副生が抑制されて均一なα−オキシ水酸化鉄粒
子が得られ、しかも熱処理工程に訃ける粒子の焼結や形
崩れが抑制されて緻密性も損なわれないことを見い出し
て到達したものである。水酸化マグネシウム、水酸化カ
ルシウムより選ばれる少なくとも1種は、これを含有す
る水酸化第1鉄の懸濁液中に空気などの酸素含有ガスを
導入してα−オキシ水酸化鉄を析出させた場合、マグネ
シウム、カルシウム成分が析出粒子に捕促され、加熱還
元などの熱処理工程における粒子の焼結や形崩れを効果
的に抑制する機能を持つている。
その量は、マグネシウム、カルシウム原子をMeで示し
たとき、水酸化第1鉄に対してMe/Feの原子比で0
.001〜0.1となる量が好適であり、過少では実質
的な効果が期待できず、過多では磁気特性面での問題が
ある。一方、水酸化ニツケルは、分枝状粒子の形成を抑
制して粒度の揃つた針状粒子からなるα−オキシ水酸化
鉄を析出させる作用を示し、分枝状粒子の存在に起因す
る熱処理工程での粒子の焼結ならびに磁気特性の低下を
防止する効果を発揮する。
その量は、水酸化第1鉄に対してNi/Feの原子比で
0.001〜0.15となる量が好適であり、過少では
実質な効果が認められず、過多ではより以上の効果がな
く不経済であわ、磁気特性面でも悪影響がある。水酸化
マグネシウム、水酸化カルシウムより選 3ばれる少な
くとも1種訃よび水酸化ニツケルを水酸化第1鉄の懸濁
液中に含有させるには、水酸化物の形で上記懸濁液中も
しくは水酸化第1鉄を生成させる反応の系内に加えても
よい力\種々の水可溶性塩の形で用いてアルカリとの反
応によつて 4水酸化物とする方法が推奨される。
特に後者の方法の好適な例として、第1鉄塩とアルカリ
との反応によつて水酸化第1鉄を析出させる際に同時に
析出させ、水酸化第1鉄と上記水酸化物との共沈物とす
る方法が挙げられ、この方法によればアルカリ土類金属
成分卦よびニツケル成分が主としてα−オキシ水酸化鉄
の粒子内部に取り込まれるため、他の方法の場合よりも
既述した効果が良好である。この発明では水酸化第1鉄
の懸濁液中に空気などの酸素含有ガスを導入してα−オ
キシ水酸化鉄を生成させる反応をアルカリ領域下で行な
う力ζ上記懸濁液をアルカリ性とする手段は種々存在す
る。
たとえば、普通には硫酸第1鉄などの第1鉄塩の水溶液
と苛性ソーダなどのアルカリ水溶液とを反応させて水酸
化第1鉄を生成させる一般的な方法において過剰量のア
ルカリを使用することによつて容易に行なえ、また種々
の方法によつて得られた水酸化第1鉄の懸濁液中に後か
らアルカリを添加してもよい。いずれに訃いても酸素含
有ガスの導入前のPHが11以上の高アルカリ領域であ
ればよく、このようなアルカリ領域での反応によつて最
終的に得られる金属鉄を主体とする磁性粉末粒子が緻密
性に富むものとなる。生成したα−オキシ水酸化鉄は、
水洗および乾燥後、直接もしくは加熱脱水してα−Fe
2O3としたのち、水素気流中などの還元性雰囲気中で
300〜600℃程度の温度にて加熱することにより、
金属鉄を主体とする粉末となる。
このとき、上記の加熱脱水および加熱還元において被処
理物粒子に含まれたマグネシウム、カルシウム成分が既
述したように粒子の焼結や形崩れを抑制し、その結果、
得られた金属鉄を主体とする磁性粉末はα−オキシ水酸
化鉄.のシヤープな針状形状と均一性を継承して保磁力
(He)や角型比(σr/σs)などの磁気特性に優れ
たものとなる。なハ この発明では加熱脱水または/お
よび加熱還元において、粒子の焼結や形崩れをさらに効
果的に抑制するために、被処理物の粒子表面にケイ素化
合物を被着してもよい。
上記ケイ素化合物としては、ケイ酸ナトリウム、メタケ
イ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、種種の組成の水
ガラスなどの無機ケイ酸化合物、ならびに各種のシリコ
ンオイルなどの有機ケイ素化合物を使用でき、これらは
あらかじめ粒子中に含まれたマグネシウム、カルシウム
成分と相乗的に作用して熱処理工程における粒子の焼結
や形崩れを極めて効果的に抑制する機能を持つている。
ケイ素化合物による被着処理は、これらを溶解した液中
に被処理粉末を単に浸漬してその粒子表面に付着させて
もよいが、ケイ酸アルカリ(水ガラスを含む)を使用す
る場合には上記浸漬状態下で炭酸ガスを吹き込むか酸を
添加して中和し、ケ 之イ酸ゾルの形で粒子表面に沈着
させる方法が推奨される。また、加熱脱水を経て加熱還
元を行なう場合は、いずれかの工程の前処理としてこの
被着処理を行なえばよいが、両工程の前処理として重複
して行なつても差しつかえない。ケイ素化合物 1の被
着量はSi/Feの原子比で0.001〜0.06の範
囲となる量が好ましく、過少では実質な効果が期待でき
ず、過多では磁気特性に悪影響を及ぼす。以下、実施例
にてこの発明を詳細に説明する。
実施例 1200f/tのFeSO4・7H20を溶解
した水溶液1.5t中に、攪拌しつつ1129/tのN
iSO4・6H20を溶解した水溶液0.1tおよび5
3.3g/t(7)MgsO4・7H20を溶解した水
溶 二液0.1tを添加し、続いて200q/t濃度の
NaOH水溶液1.5tを添加混合し、Fe(0H)2
とNi(0H)2とMg(0H)2との共沈物を含みP
Hl2以上である懸濁液を得b次いで液温を40℃に加
温し、液中に2t/分の割合で空気を10時間吹き込み
、Ni訃よびMgを含有するα−FeOOHの針状粒子
を析出させた。
これを水洗、乾燥後、その1gを採取して、電気炉中で
350℃の温度下、H2流量1t/分にて3時間の還元
を行ない、Ni}よびMgを含有する金属鉄粉末を得た
。実施例 2 200q/tのFeSO4・7H20を溶解した水溶液
1.5t中に、攪拌しつつ112g/tのNiSO4・
6H20を溶解した水溶液0.125tおよび51.0
f1/t<7)Ca(NO3)2・4H20を溶解した
水溶液0.1tを添加し、さらに200g/t濃度のN
aOH水溶液1.5tを添加混合して、Fe(0H)2
とNi(0H)2とCa(0H)2との共沈物を含みP
Hl2以上である懸濁液を得た。
次いで液温を40℃に加温し、1.65t/分の割合で
空気を10時間吹き込み、NiおよびCaを含有するα
−FeOOHの針状粒子を析出させた。これを水洗後、
10fを採取して4g/t濃ノ度のNa4siO4水溶
液0.5tを加えて混合分散させ、液中にCO2ガスを
2t/分の割合で30分間吹き込んで中和し、粒子表面
にケイ酸ゾルが沈着したα−FeOOHを得これを水洗
後、その1f1を採取して電気炉中で350℃の温度下
、H2流量1t/分にて2時間の還元を行ない、Ni2
CaおよびSiを含有する金属鉄粉末を得た。
実施例 3 200′/t(7)FesO4・7H20を溶解した水
溶液1.5t中に、攪拌しつつ112f1/tのNiS
O4・6H20を溶解した水溶液0.1251れ・よぴ
53.3g/t(7)MgsO4・7H20を溶解した
水溶液0.05tを添加し、さらに200f/t濃度の
NaOH水溶液1.5tを添加混合して、Fe(0H)
2とNi(0H)2とMg(0H)2の共沈物を含みP
Hl2以上である懸濁液を得た。
次いで液温を30℃に加温し、液中に1.5t/分の割
合で空気を1時間吹き込んでα−FeOOHの種晶を析
出させ、続いて液温50℃に昇温して2.2t/分の割
合で空気を10時間吹き込んでNiおよびMgを含むα
−FeOOHの針状粒子を析出させた。これを水洗、乾
燥後、マツフル炉中で600℃の温度下、空気を1.2
t/分の割合で2時間通して脱水し、α−Fe2O3と
[2た。このα−Fe2O3の10f1を採取し、4f
1/t濃度のNa4siO4水溶液0.3t中に分散さ
せ、液中にCO2ガスを1.5t/分の割合で30分間
吹き込んで中和し、粒子表面にケイ酸ゾルが沈着したα
−Fe2O3を得た。これを水洗、幹燥後、その1f1
を採取して電気炉中で330℃の温度下、H2流量11
/分にて2時間の還元を行ない、Ni,MgおよびSi
を含有する金属鉄粉末を得た。実施例 43009/T
OFeSO4・7H20を溶解した水溶液1t中に、攪
拌しつつ112g/tのNiSO4・7H20を溶解し
た水溶液0.1t卦よび51.0g/tのCa(NO3
)2 ・4H20を溶解した水溶液0.05tを添加し
、さらに300g/t濃度のNaOH水溶液1tを添加
混合して、Fe(0H)2とNi(0H)2とCa(0
H)2の共沈物を含みPHl2以上である懸濁液を得b
次いで液温を40℃に加温し、液中に1.5t/分の割
合で空気を0.5時間吹き込んでα−FeOOHの種晶
を生成させ、続いて液温を50℃に昇温して25t/外
の割合で空気を10時間吹き込んでNiおよびCaを含
むα−FeOOHの針状粒子を析出させた。
これを、水洗、乾燥後、マツフル炉中で550℃の温度
下、1.5t/分の割合で空気を2時間通して脱水し、
α−Fe,O3とした。このα−Fe2qの10f1を
採取して4f/t濃度のNa4siO4水溶液0.5t
中に分散し、液中にHCt水溶液をPH7となるまで添
加し、粒子表面にケイ酸ゾルが沈着したα−Fe2O,
を得これを水洗、乾燥後、その1fを採取し、電気炉中
で380℃の温度下、H2流量1t/分にて2時間の還
元を行ない、Ni,CaおよびSiを含有する金属鉄粉
末を得た。比較例 1 実施例1におけるNiSO4水溶液}よびMgSO4水
溶液を使用せず、他の条件を全て実施例1と同一にして
金属鉄粉末を得た。
比較例 2 実施例1におけるMgSCX水溶液を使用せず、他の条
件を全て実施例1と同一にして、Niを含有する金属鉄
粉末を得た〇比較例 3 実施例2におけるCa(NO3)2水溶液を使用せず、
他の条件を全て実施例2と同一にして、NiおよびSi
を含有する金属鉄粉末を得た。
比較例 4 実施例3におけるNlSO4水溶液を使用せず、他の条
件を全て実施例3と同一にして、MgおよびSiを含有
する金属鉄粉末を得た。
上記実施例1において析出したα−FeOOH粒子の電
子顕微写真を第1図に、比較例1におけるそれを第2図
に示す。
この2つの図にて明らかなように、水酸化ニツケルを含
有する水酸化第1鉄懸濁液を用いて析出させたα−Fe
OOHは分枝状粒子が殆んど存在せず、粒度が揃つた針
状粒子となるが、これを含まない場合には分枝状粒子が
多く析出することが明らかである。下表は上記の実施例
および比較例で得られた金属鉄粉末について、それぞれ
飽和磁化(σs)、保磁力(Hc)および角型比(σr
/σs)を測定した結果を示す〇上表にて示すように、
この発明の方法によれば、α−オキシ水酸化鉄の生成段
1階で分枝状粒子の生成が抑制され、かつ熱処理工程で
の粒子の焼結や形崩れが効果的に抑制される結果、優れ
た磁気特性を有する磁性粉末が得られ、また熱処理工程
において被処理物の粒子表面にケイ素化合物を被着させ
た場合には、さらに焼結や形崩れが抑制されて磁気特性
がいつそう向上する効果がある〇
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1にて製出したα−オキシ水酸化鉄粒子
の電子顕微鏡写真図、第2図は比較例1にて製出したα
−オキシ水酸化鉄粒子の電子顕微.鏡写真図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 PH11以上に調整した水酸化第1鉄のアルカリ性
    懸濁液中に酸素含有ガスを導入してα−オキシ水酸化鉄
    を生成させ、このα−オキシ水酸化鉄もしくはこれを加
    熱脱水した酸化鉄を気相中で加熱還元して金属鉄を主体
    とする磁性粉末を製造するに当たり、上記懸濁液中に水
    酸化マグネシウムと水酸化カルシウムより選ばれる少な
    くとも1種および水酸化ニッケルを含有させることを特
    徴とする金属磁性粉末の製造方法。 2 前記の加熱脱水および加熱還元の少なくとも1つの
    工程の前処理として前記α−オキシ水酸化鉄もしくは酸
    化鉄の粒子表面にケイ素化合物を被着させる工程を含む
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の金属磁性
    粉末の製造方法。
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