JPS59202610A - 磁気記録用針状晶鉄合金磁性粒子粉末及びその製造法 - Google Patents

磁気記録用針状晶鉄合金磁性粒子粉末及びその製造法

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JPS59202610A
JPS59202610A JP58077166A JP7716683A JPS59202610A JP S59202610 A JPS59202610 A JP S59202610A JP 58077166 A JP58077166 A JP 58077166A JP 7716683 A JP7716683 A JP 7716683A JP S59202610 A JPS59202610 A JP S59202610A
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奥田 嘉郎
Toshiharu Harada
俊治 原田
Akira Mukozaka
向坂 章
Tomoyuki Imai
知之 今井
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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、オーディオ、ビデオ等の磁気記録用磁性材料
、特に、ビデオ用の磁性材料として最適である針状晶を
有し、粒度が均斉であり樹枝状粒子が混在しておらず粒
子のからみ合い等がなく、その結果、かさ密度が大きい
ものであり・且つ、微粒子で比表面積が大きく粒子表面
並びに粒子内部の結晶性の度合が高められ実質的に高密
度なものであり、しかも、・高い保磁力Haと大きな飽
和磁化σSとを有するSl、crsNisMg及びPを
含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末及びその製造法に関
するものである0 磁気記録媒体の製造に際して、本発明により得られるS
i、 Or、 Ni、、 Mg及びPを含有する針状晶
鉄合金磁性粒子粉末を用いた場合には、針状晶を有し、
粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在しておらず粒子の
からみ合い等がなく、その結果、かさ密度が大きいもの
であり、且つ、微粒子で比表面積が大きく粒子表面並び
に粒子内部の結晶性の度合が高められ実質的に高密度な
ものであり、しかも、高い保磁力Haと大きな飽和磁化
σBとを有することに起因して、磁性粒子のビークル中
での分散性、塗膜中での配向性及び充填性が極めて優れ
ており、磁気テープの記録再生時に生じるノイズレベル
が低く、且つ、高出力特性が得られる優れた磁気記録媒
体を得ることができる。
近年、ビデオ用、オーディオ用磁気記録再生用機器の長
時間記録化、小型軽量化が激化しており、特に、昨今に
おけるVTR(ビデオ・テープ・レコーダー)の普及は
目覚しく、長時間記録化並びに小型軽量化を自衛したV
’I’Hの開発が盛んに行われており、一方においては
、磁気記録媒体である磁気テープに対する高性能化、高
密度記録化の要求が益々高まってきている。
即ち、磁気記録媒体の高画像画質、高出力特性、殊に周
波数特性の向上及びノイズレベルの低下が要求され、そ
の為には、残留磁束密度Brの向上、高保磁力Hc化並
びに、分散性、充填性、テープ表面の平滑性の向上が必
要であり、益々SZN比の向上が要求されてきている。
磁気記録媒体のこれら緒特性は磁気記録媒体に使用され
る磁性材料と密接な関係を持っており、例えば、日経エ
レクトロニクス(1976年)5月6日号第82頁〜1
05頁に掲載されている「ビデオ及びオーディオ用磁気
テープの最近の進歩」という文献中、第86〜84頁に
記載の「ビデオ テープ レコーダの画質の内テープに
よって変化する特性で主要なものは、■SZN比、■ク
ロマ・ノイズ、■ビデオ周波数特性−である。
・・・・・・・・・・・・これら画質を表す量は、テー
プ、ヘッド系の電磁変換特性によって決まり、電磁変換
特性はテープの物理特性と相関を持っている。更にテー
プの物理特性は磁性材料によって決まる要素が大きい。
」という記載等から明らかである。
上述した通り、磁気記録媒体の高画像画質等の緒特性は
、使用される磁性材料と密接な関係を有するものであり
、磁性材料の特性改善が強く望まれている。
今、磁気記録媒体の緒特性と使用される磁性材料の特性
との関係について詳述すれば次の通りである。
ビデオ用磁気記録媒体として高画像画質を得る為には、
前出の日経エレクトロニクスの記載からも明らかな通り
、■ビデオS/N比 ■クロマ・ノイズ ■ビデオ周波
数特性の向上が要求される。
ビデオ”/N比の向上をはかる為には、磁性粒子粉末の
微粒子化及びその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こと、並びに、磁気記録媒
体の表面の平滑性を改良することが重要である。
この事実は、前出日経エレクトロニクス第85頁の「輝
度信号のSN比(CN比)に関係しているテープの物理
量としては、単位体積当りの平均粒子数とその分散状態
(分散性)及び表面の平滑性がある。表面性、分散性が
一定なら平均粒子数の平方根に比例してSN比は良くな
るので、粒子体積が小さく、かつ充てん度の高くできる
磁性粉はど有利である。」等の記載からも明らかである
即ち、ビデオS/Nの向上をはかる一つの方法としては
磁気記録媒体に起因するノイズレベルを低下させること
が重要であり、そのためには、上記記載から明らかなよ
うに使用される磁性材料である針状磁性粒子粉末の粒子
サイズを微細化する方法が有効であることが知られてい
る。
磁性粒子粉末の粒子サイズを表す一般的な方法として粒
子粉末の比表面積の値がしばしば用いられるが磁気記録
媒体に起因するノイズレベルが磁性粒子粉末の比表面積
が大きくなる程、低くなる傾向にあることも一般的に知
られているところである。
この現象は、例えば電子通信学会技術研究報告MR81
−11第27頁26−9の「r:1g53J等に示され
ている。「1i′1g13」はCO被着針状晶マグヘマ
イト粒子粉末における。粒子の比表面積とノイズレベル
との関係を示す図であり、粒子の比表面積が大きくなる
程ノイズレベルは直線的に低下している。
この関係は、針状晶鉄磁性粒子粉末及び針状晶合金磁性
粒子粉末についても同様に言えることである。
磁性粒子粉末のビークル中での分散性、塗膜中での配向
性及び充填性を向上させる為には、ビークル中に分散さ
せる磁性粒子粉末が針状晶を有し、粒度が均斧であり、
樹枝状粒子が混在しておらず粒子のからみ合い等がなく
、その結果、がさ密度が大きいことが要求される。
次に、クロマ・ノイズの向上をはかる為には、磁気記録
媒体の表面性の改良が重要であり、その為には分散性、
配向性の良い磁性粒子粉末がよく、そのような磁性粒子
粉末としては針状晶を有し、粒度が均斉であり、樹枝状
粒子が混在しておらず粒子のからみ合い等がなく、その
結果、かさ密度が大きいことが要求される。
この事実は、前出日経エレクトロニクス第85頁の「ク
ロマ・ノイズはテープ表面性の比較的長周期の粗ざに起
因しており、塗布技術との関係が深い。分散性、配向性
の良い粉の方が表面性を良くしやすい。」等の記載から
も明らかである。
更に、ビデオ周波数特性の向上旨はかる為には、磁気記
録媒体の保磁力Hcが高く、且つ、飽和残留磁束密度B
rが大きいことが必要である。
磁気記録媒体の保磁力Hcを高める為には、磁性粒子粉
末の保磁力Hcができるだけ高いことが要求される。
飽和残留磁束密度Erは、磁性粒子粉末の飽和磁化σ8
ができるだけ大きく、磁性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。
この事実は、前出日経エレクトロニクス第84〜85頁
の[最大出力は、テープの飽和残留磁束密度ErとHc
、及び実効間隔によ−って決まる。
Brが大きければ再生ヘッドに入る磁束が多くなり出力
は増加する。・・・・・・・・・。Hcを増加させると
自己減磁は少なくなり、出力は増加する。・・・・・・
・・・。
テープのErを大きくするには、磁性体が完全な状態(
例えは単結晶の状態)で持っている飽和磁化量工S(σ
8)が大きいことがまず基本となる。
・・・・・・・・・。同じ材質でも、・・・・・・・・
・磁性粉の割合を示す充填度などによってもBrは変わ
る。また、角形比(残留磁化、4/飽和磁化量)に比例
するので、これが大きいことが要求される。・・・・・
・・・・。角型比を高くするには、粒子の大きさが揃っ
ており、針状比が大きく、磁場配向性に優れている磁性
粉が珊利である。・・・・・・・・・」等の記載からも
明らかである。
上記に詳述した通り、磁気記録媒体の高画像画質、高出
力特性、殊に、周波数特性の向上、及び、ノイズレベル
の低下等の高性能化の要求を満たす為には、使用される
磁性粒子粉末の特性としては、針状晶を有し、粒度が均
斉であり樹枝状粒子が混在しておらず、粒子のからみ合
い等がなく、且つ、比表面積が大きく粒子表面並びに粒
子内部の結晶性の度合が高められ実質的に高密度なもの
であり、しかも、高い保磁力](cと大きな飽和磁化σ
8を有することが必要である。
ところで、従来から磁気記録媒体に用いられている磁性
材料は、マグネタイト、マグネタイト、二酸化クロム等
の磁性粉末であり、これらの磁性粉末は飽和磁化σS7
0〜85emu/g、保磁力Hc250〜5000eを
有するものである。
殊に、上記酸化物磁性粒子粉末のσSは最大85e m
u/g程度であり、一般にはas 70−80 em”
7gであることが再生出力並びに記録密度に限度を与え
ている主因となっている。
更にCoを含有しているCO−マグネタイトやC。
−マグヘマイト磁性粒子も使用されているか、これらの
磁性粒子粉末は保磁力Heが400〜8000eと高い
という特徴を有するが、これに反して飽和磁化6日が6
0〜80emu/qと低いものである。
最近、高出力前(〕ζに高密度記録に適する特性を備え
た磁性粒子粉末すなわち、飽和磁化σSが大きく、且つ
、高い保磁力を有する磁性粒子粉末の開発が盛んであり
、そのような特性を有する磁性粒子粉末は、一般に、針
状晶含水酢化鉄粒子、針状晶酸化鉄粒子若しくは、これ
らに鉄以外の異本[を金属を含むものを還元性ガス中3
50 ’C程度で加熱還元することにより得られる針状
晶鉄磁性粒子粉末若しくは針状晶合金磁性粒子粉末であ
る。
これら針状晶鉄磁性粒子粉末若しくは針状晶合金磁性粒
子粉末は、従来用いられている磁性酸化鉄粒子粉末並ひ
にco含有磁性酸化鉄粒子粉末に比較して飽和磁化σS
が著しく大きく、保磁力Hcが高いという%微を有して
おり、磁気記録媒体として塗布した場合、大きい残留磁
束密度Brと高い保磁力Hcを有する為に高密度記録、
高出力特性が得られるので注目をあびており近年実用化
がなされている。
高い保磁力Hcと大きな飽和磁化σSを有する針状晶鉄
磁性粒子粉末若しくは針状晶合金磁性粒子粉末は、前述
した通り、針状晶を有し、粒度が均斉であり、樹枝状粒
子が混在しておらず粒子のからみ合い等がないことか必
要であり、このような特性を備えた磁性粒子粉末を得る
ためには、先ず出発原料である鉗状晶α−FeOOH粒
子が粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在していないこ
とか必要であり、次にいかにしてこの優れた特性を保持
継承させながら加熱還元して針状晶鉄磁性粒子粉末若し
くは針状晶合金磁性粒子粉末とするかが大きな課題とな
ってくる′。
従来pH11以上のアルカリ領域で針状晶α−FeOO
H粒子を製造する方法として最も代表的な公知方法は、
第一鉄塩水溶液に当量以上のアルカリ溶液を加えて得ら
れるFe(OH)2を含む水溶液をpH11以上にて8
0°C以下の温度で酸化反応を行うことにより、針状晶
α−FeOOH粒子を得るものである。
この方法により得られた針状晶α−FeOOH粒子粉末
は長さ[1,5〜15μ程度の針状形態を呈した粒子で
あるが、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。この
ように、粒度が不均斉であり、また樹枝状粒子が混在し
ている針状晶α−F’eOOH粒子が生成する原因につ
いて以下に考察する。
一般に、針状晶α−FeoOH粒子の生成は、針状晶α
−FeoOH核の発生と該針状晶α−Fe00H核の成
長の二段階からなる。そして、針状晶α−FeOOH核
は、第一鉄塩水溶液とアルカリとを反応して得られるT
′θ(OH)2と溶存酸素との反応により生成するが、
溶存酸素との接触反応が部分的、且つ、不均一である為
、針状晶α−FeOOH核の発生と該針状晶α−FeO
OH核の成長が同時に生起し、しかも、α−FeOOH
生成反応が終了するまでに幾重にも新しい核が発生する
ので、得られた針状晶α−FeOOH粒子は粒度が不均
斉であり、また樹枝状粒子が混在したものになると考え
られる。
また、前記方法における反応水溶液中の反応鉄(Fe2
”)濃度は、通常、D、2 moe/l程度テアリ、カ
つ、針状晶α−1i’eOOH粒子の生成に、長時間を
必要とする。
即ち、前記方法によれば、0.2moI!/β程度のう
すい反応鉄濃度においてさえも、粒度が不均斉であり、
樹枝状粒子が混在している針状晶α−FeOOH粒子粉
末が生成しやすかったのである。
本発明者は、上述したところに鑑み、針状晶を有し、粒
度が均斉であり。樹枝状粒子が混在しておらず粒子のか
らみ合い等がなく、且つ、比表面積が大きく、粒子表面
並びに粒子内部の結晶性の度合が高められた実質的に高
密度なものであり、しかも、高い保磁力Haと大きな飽
和磁化σSを有する針状晶合金磁性粒子粉末を得るべく
、種々検討を重ねてきた。そして、本発明者は、第一鉄
塩水溶液とアルカリ水溶液とを反応させて得られたFe
(oH)2を含むpH11以上の懸濁液に酸素含有ガス
を通気して酸化することにより針状晶α−FeOOH粒
子を生成させるにあたり、前記アルカリ水溶液及び酸素
含有ガスを通気して酸化反応を行わせる前の前記懸濁液
のいずれかの液中に、水可溶性ケイ酸塩をFeに対しS
i換算で0.1〜17原子係添加しておき、且つ、前記
第一鉄塩水溶液、前記アルカリ水溶液、酸素含有ガスを
通気して酸化反応を行わせる前の前記懸濁液及び酸素含
有ガスを通気して酸化反応を行わせている前記反応溶液
のいずれかの液中に水可溶性クロム塩をFeに対しCr
換グネシウム塩をFeに対しMg換算で0.1〜15.
0原子外添加しておくことにより、Si、Or、Ni及
びMgを含有する針状晶α−FeOOH粒子を生成させ
、該Sis (:!rSNi及びMgを含有する針状晶
a−FeOOH−1eOOHら分離した後水中に懸濁さ
せ、該懸濁液のpH値8以上の状態でSi、(1!rX
Ni及びMgを含有する針状晶α−FeOOH粒子に対
し、01〜2wt%(PO3に換算)のリン酸塩を添加
し、次いで01〜7.0wt% (5i02に換算)の
水可溶性ケイ酸塩を添加した後、懸濁液のpH値を6〜
7に調製することによりP化合物と81化合物で被覆さ
れた5iSCr、Ni及びMgを含有する針状晶α−F
eOOH粒子を得、該粒子を戸別、乾燥し、次いで非還
元性雰囲気中で加熱処理してP化合物とSi化合物で被
覆されたSi、 Or、 Ni及びMgを含有する針状
晶α−Fe、、03粒子とした後、該粒子を還元性ガス
中で加熱還元することによって針状晶を有し、粒度が均
斉であり、樹枝状粒子が混在しておらず粒子のからみ合
い等がなく、且つ、比表面積か大きく粒子表面並びに粒
子内部の結晶性の度合が高められた実質的に゛高密度な
ものであり、しかも、高い保磁力Hcと大きな飽和磁化
σSとを有する針状晶合金磁性粒子粉末が得られること
を見出し本発明を完成したものである。
即ち、本発明は、Si、0rXNi、Mg及びPを含有
する針状晶鉄合金磁性粒子からなる磁気記録用針状晶鉄
合金磁性粒子粉末及び第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液
とを反応させて得られたF==(OH)2を含むpH1
1以上の懸濁液に酸素含有ガスを通気して酸化すること
により針状晶α−FeOOH粒子を生成させるにあたり
、前記アルカリ水溶液及び酸素含有ガスを通気して酸化
反応を行わせる前の前記懸濁液のいずれかの液中に、水
用溶性ケイ酉々塩をFeに対しSi換算でo、i〜17
原子外添加しておき、且つ、前記第一鉄塩水溶液、前記
アルカリ土類金属酸素含有ガスを通気して酸化反応を行
わせる前の前記懸濁液及び酸素含有ガスを通気して酸化
反応を行わせている前記反応溶液のいずれかの液中に水
可溶性クロム塩をFeに対しOr換算で01〜5.0原
子%、水可溶性ニッケル塩をFeに対しN1換算で0.
1〜ZO原子外、及び水可溶性マグネシウム塩をFeに
対しMg換算でo1〜15.o原子%添加しておくこと
により、Si、、Or、 Ni及びMgを含有する針状
晶α−FeOOH粒子を生成させ、該沢、Or。
Ni及びMgを含有する針状晶α−FeOOH粒子を母
液から分離した後水中に懸濁させ、該懸濁液のpH値8
以上の状態で5iXOr、Ni及びMgを含有する針状
晶a−FeOOH粒子に対し、01〜2wt%(PO。
ニ換算)のリン酸塩を添加し、次いでo、i〜7.Ov
t%(5in2に換n)の水可溶性ケイ酸塩を添加した
後、懸濁液のpH値を6〜7に調製することによりP化
合物と81化合物で被覆されたSi、0rSNi及びM
gを含有する針状晶α−FeOOH粒子を得、該粒子を
p別、乾燥し、次いで、非還元性雰囲気中で加熱処理し
てP化合物とSi化合物で被覆されたSl、Or、Ni
及びMgを含有する針状晶(z−Fe、O,。
粒子とした後、該粒子を還元性ガス中で加熱還元してS
i、 Or、 Ni、Mg及びPを含有する針状晶鉄合
金磁性粒子を得る′ことによりなる磁気記録用針状晶鉄
合金磁性粒子粉末の製造法である。
次に、本発明を完成するに至った技術的背景及び本発明
の構成について述べる。
PH11以上のアルカリ領域で、従来法により生成した
針状晶α−FeOOH粒子は前述した通り、粒度が不均
斉であり、また樹枝状粒子が混在したものである。
本発明者は、長年にわたり針状晶α−FeOOH粒子粉
末の製造及び開発にたずされっているものであるが、そ
の過程において、粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在
していない針状晶α−FeoOH粒子を得ることができ
るという技術を既に確立している。
即ち、粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在していない
針状晶α−FeOOH粒子は、第一鉄塩水溶液とアルカ
リ水溶液とを反応させて得られたFe(oH)2を含む
懸濁液に酸素含有ガスを通気して酸化することにより針
状晶a−FeOOH粒子を生成させる方法において、前
記アルカリ水溶液及び酸素含有ガスを通気して酸化反応
を行わせる前の前記懸濁液のいずれかの液中に、水可溶
性ケイ酸塩をFeに対しS1換算で01〜1.7原子%
添加しておくことにより得ることができる(特公昭55
−8461号公報、特公昭55−32’652号公報)
従来、pH11以上のアルカリ領域で得られた針状晶α
−Fθ0OJ(粒子は、一般に粒度が不均斉で樹枝状粒
子が混在しているが、これは、針状晶a −FeOOH
粒子の前駆体であるFe(OH)2のフロックが不均斉
であると同時に、Fe(OH)2のフロックを構成して
いるFe (OH)2の粒子そのものが不均斉であるこ
と、更に、F e (OH)2を含む水溶液がら針状晶
α−FeOOH核粒子の発生と該針状晶α−FeOOH
核粒子の成長が同時に生起し、しがもa−1+’θOO
H生成反応が終了するまで幾重にも新しい核が発生する
ことに起因する。
前述した様に、第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とを反
応させて得られたFe(OH)2を含む懸濁液に酸素含
有ガスを通気して酸化することにより針状晶α−FeO
OH粒子を生成させるにあたり、前記アルカリ水溶液及
び酸素含有ガスを通気して酸化反応を行わせる前の前記
懸濁液のいずれかの液中に水可溶性ケイ酸塩をReに対
しSi換算で01〜17原子係となるように添加した場
合には、Fe(OH)2のフロックを十分微細で均斉な
フロックにし、また、Fe(OH)2のフロックを構成
しているFe(OH)2粒子そのものを十分微細で均斉
な粒子とすることができ、更に、水可溶性ケイ酸塩がF
e(OH)2を含む水溶液から針状晶α−FeOOH粒
子を生成する際の酸化反応を抑制する効果を有すること
に起因して、針状晶α−FeOOH核粒子の発生と該針
状晶a−FeOOH核粒子の成長を段階的に行うことが
できるため、粒度が均斉であり、また、樹枝状粒子が混
在しない針状晶α−FeOOH粒子を得ることができる
のである。
上記の方法において使用される水可溶性ケイ酸塩として
はナトリウム、カリウムのケイ酸塩がある。
アルカリ水溶液への水可溶性ケイ酸塩の添加量は、Fe
に対しSi換算で0.1〜1.7原子%である。
添加した水可溶性ケイ酸塩はほぼ全量が生成針状晶α−
FeOOH粒子中に含有され、後出の表2に示される通
り、得られた針状晶α−FeOOH粒子は、添加量とほ
ぼ同量のFeに対しSi換算で0.201〜1.06原
子外を含有している。
水可溶性ケイ酸塩の添加量がFeに対しSi換算で0.
1原子%以下である場合には、粒度が均斉で樹枝状粒子
が混在していない針状晶粒子を得る効果が十分ではなく
、1.7原子%以上である場合は粒状のマグネタイト粒
子が混入してくる。
上述した粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在していな
い針状晶α−FeOOH粒子を出発原料とし、該出発原
料を加熱還元することにより得られた針樹枝状粒子が混
在していないものであるが、その結果、かさ密度が大き
く、塗料化の際の分散性がよく、且つ、塗膜中での充填
性が高く、残留磁束密度Brが大きくなるという特徴を
有するものであるが、比表面積について言えば高々20
77//g程度である。
そこで、本発明者は、粒度が均斉であり、樹枝状粒子が
混在していないslを含有する金1状晶鉄合金磁性粒子
粉末の比表面積を向上させる方法について種々検討を重
ねた結果、粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在してい
ないslを含有する針状晶α−FeOOH粒子の生成に
あたり、第一鉄塩水溶液、アルカリ水溶液、酸素含有ガ
スを通気して酸化反応を行わせる前のFe(OH)2懸
濁液及び酸素含有ガスを通気して酸化反応を行わせてい
る反応、溶液のいずれかの液中に水可溶性クロム塩を添
加し、得られたSi及びOrを含有する針状晶α−Fe
00H粒子を加熱還元した場合には、slを含有する針
状晶鉄合金磁性粒子粉末の比表面積を向上させることが
できるという知見を得た。
この現象について、本発明者が行った数多くの実験例か
ら、その一部を抽出して説明すれば、次の通りである。
図1は、水可溶性クロム塩の添加量とSi及びOrを含
有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末及びOrを含有する針
状晶鉄合金磁性粒子粉末の比表面積の関係図である。
ff1Jち、Fe2+1.2 mOI!//eヲ含む硫
a第一鉄水m液600eを、あらかじめ、反応器中に準
備されたケイ酸ソーダをFeに対しSi換算で0〜1.
0原子%、硫酸クロムをFeに対しOr換算でD〜5.
0原子−を添加して得られたNaOH水溶液400 l
に加え、pH13,8においてFe(OH)、、を含む
懸濁液を得、該懸濁液に温度45°Cにおいて毎分10
00 lの空気を通気して酸化反応を行わせることによ
りSi及びOrを含有する針状晶α−FeOOH粒子を
生成し、次いで、該粒子を460°Cで4.0時間加熱
還元することにより得られたSi及びOrを含有する針
状晶鉄合金磁性粒子粉末及びOrを含有する針状晶合金
磁性粒子粉末の比表面積と硫酸クロムの添加量の関係を
示したものである。
図中、曲線aはs1無添加の場合、曲線す、cは、それ
ぞれSi添加量が0.65原子%、1.0原子裏の場合
である。
曲m 6% Cに示されるように81及びOrを併用し
て添加した場合には得られるSi及びOrを含有する針
状晶鉄合金磁性粒子粉末の比表面積を著しく向上させる
ことができ、この場合、硫酸クロムの添加量の増加に伴
って比表面積が大きくなる傾向を示す。
この現象は、図1中の曲線aに示されるOrを単独で添
加した場合よりも一層顕著に現われることから本発明者
はSiとCrとの相乗効果によるものと考えている。
上述したように81及びOrを含有する針状晶鉄合金磁
性粒子粉末は粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在して
おらず、且つ、比表面積が大きいものであるか、一方、
Orの添加量の増加に伴って保磁力が低下するという傾
向があった。
そこで、本発明者は、Si及びOrを含有する針状晶鉄
合金磁性粒子粉末の保磁力を向上させる方法について、
種々検討を重ねた結果、Sl及びOrを含有する針状晶
α−FΦOOH粒子の生成にあたり、第一鉄塩水溶液、
アルカリ水溶液、酸素含有ガスを通気して酸化反応を行
わせる前のFe(on)2懸濁液及び酸素含有ガスを通
気して酸化反応を行わせている反応溶液のいずれかの液
中に水可溶性ニッケル塩を添加し、得られたSi、、C
r及びNiを含有する針状晶α−FeOOH粒子を加熱
還元した場合には、大きな比表面積を維持したままでS
i及びOrを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末の保磁
力を向上させることができるという知見を得た。
この現象について、本発明者が行った数多くの実験例か
らその一部を抽出して説明すれば、次の通りである。
図2は、水可溶性ニッケル塩の添加量とSi。
Or及びNiを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末の保
磁力の関係図である。
即ち1.e2+ 、2mol/gを含む硫酸第一鉄水溶
液600gを、あらかじめ、゛反応器中に準備されたケ
イ酸ソーダをFeに対しSi換算で035原子%、硫酸
クロムをFeに対しOr換算で0.5原子外、硫酸ニッ
ケルをFeに対しN1換算で0〜ZO原子%を含むよう
に添加して得られたNaOH水溶液4001に加え、p
H14,0においてFe(OH)2を含む懸濁液を得、
該懸濁液に温度45°Cにおいて毎分1ooo6の空気
を通気して酸化反応を行わせることによりSi、Or及
びNiを含有する針状晶α−FeOOH粒子を生成し、
次いで、該粒子を420°Cで、4.0時間加熱還元す
ることにより得られたSi、Or及びNiを含有する針
状晶鉄合金磁性粒子粉末の保磁力と硫酸ニッケルの添加
量の関係を示したものである。
図2に示されるように硫酸ニッケルの添加量の増加に伴
ってSl、Or及びNiを含有する針状晶鉄合金磁性粒
子粉末の保磁力が高くなる傾向を示す。
このように大きな比表面積を維持したままで保磁力を向
上させるという現象は、5iSOr、 Niのいずれを
除去した場合にも得られないことから、不発明者はSl
及びOrとN1との相剰効果によるものと考えている。
更に、本発明者は、Si、Or及びム1を含有する針状
晶鉄合金磁性粒子粉末の比表面積及び保磁力を向上させ
る方法について検討を重ねた結果、Sよ、Or及びNi
を含有する針状晶α−FeOOH粒子の生成にあたり、
第一鉄塩水溶液、アルカリ水溶液、酸素含有ガスを通気
して酸化反応を行わせる前のFe(OH)2懸濁液及び
酸素含有ガスを通気して酸化反応を行わせている反応溶
液のいずれかの液中に水可溶性マグネシウム塩を添加し
、得られたSi、、Or、 Ni及びMgを含有する針
状晶α−FeO01(粒子を加熱還元した場合には、S
i、Or及びNiを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末
の比表面積及び保磁力を一層向上させることができると
いう知見を得た。
この現象について本発明者が行った数多くの実験例から
その一部を抽出して説明すれば、次の通りである。
図6及び図4は、それぞれ水可溶性マグネシウム塩の添
加量とSi、 Or、 Ni及びMgを含有する針状晶
鉄合金磁性粒子粉末の保磁力及び比表面積の関係図であ
る。
即ち、Fe” 1.2 m”/βを含む硫酸第一鉄水溶
液5001を、あらかじめ、反応器中に準備されたケイ
酸ソーダをFeに対しsi’t4算で0.35Jjj子
チ、硫酸クロムをFeに対しOr換算で0.50原子外
、硫酸ニッケルをFeに対しN1換算で3.0 JQ千
%、硫酸マグネシウムをFeに対しMg換算でO〜15
.0原子%を含むように添加して得られたNaOH水溶
液400βに加え、pH14,0においてFe(OH)
、、を含むNi液を得、該懸濁液に温度50°Cにおい
て毎分10001の空気を通気して酸化反応を行わせる
ことによリSi、 Or、 Ni及びIvigを含有す
る針状晶a−FeOOH粒子を生成し、次いで、該粒子
を420°Cで4.5時間加熱還元することにより得ら
れた5iXOr、 Ni及びMgを含有する針状晶鉄合
金磁性粒子粉末の保磁力及び比表面積と硫酸マグネシウ
ムの添加量の関係を示したものである。
図6及び図4に示されるように、硫酸マグネシウムの添
加量の増加に伴ってSi、Or及びNiを含有する針状
晶鉄合金磁性粒子粉末の保磁力及び比表面積のいずれを
も一層向上させることができる。
このように保磁力及び比表面積を一層向上させるという
現象はSi、 Cr、 Ni、 Mgのいずれを除失し
た場合にも得られないことから、本発明者はSi。
Or及びNiとMgとの相乗効果によるものと考えてい
る。
次(こ、本発明実施にあたっての諸条件について述べる
本発明において使用される水可溶性クロム塩としては、
硫酸クロム、塩化クロムを使用することかできる。
水可溶性クロム塩の添加時期については、本発明では針
状晶α−FeOOH粒子の生成反応時にクロムを存在さ
せておくことが必要であり、このためには第一鉄塩水溶
液中、アルカリ水溶液中、Fe(oH)、。
を含む懸濁液中、又は、酸素含有ガスの通気開始後針状
晶α−FeOOH粒子が生成中の反応溶液中のいずれか
に添加しておけはよい。
尚、針状晶α−FeOOH粒子の生成が完全Gこ完了し
てしまったいる段階で水可溶性クロム塩を添加してもク
ロムが粒子中に入らないから本発明におけるクロム添加
の効果は得られない。
本発明における水可溶性クロム塩の添加量はFeに対し
Cr換算で01〜5.0原子%である。
添加した水可溶性クロム塩はほぼ全景が生成針状晶α−
FeOOH粒子中に含有され、後出の表2に示される通
り、得られた針状晶α−FeOOH粒子は、添加量とほ
ぼ同量のWeに対しCr換算で0.296〜2.97原
子%を含有している。
水可溶性クロム塩の添加量がFeに対しCr換算で0.
1原子%以下である場合には、得られる針状晶鉄合金磁
性粒子粉末の比表面積を大きくする効果が得られない。
5.0原子%以上である場合にも、得られる針状晶鉄合
金磁性粒子粉末の比表面積を大きくするという効果は得
られるが保磁力及び飽和磁化が低下し好ましくない。
本発明において使用される水可溶性ニッケル塩としては
、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硝酸ニッケル等を使用
することができる。
水可溶性ニッケル塩の添加時期については、本発明では
針状晶α−Fe○OH粒子の生成反応時にニッケルを存
在させておくことが必要であり、このためには第一鉄塩
水溶液中、アルカリ水溶液中、Fe(OH)、、を含む
懸濁液中、又は、酸素含有ガスの通気開始後針状晶α−
FeOOH粒子が生成中の反応溶液中のいずれかに添加
しておけばよい。
尚、針状晶α−FeOOH粒子の生成が完全に完了して
しまっている段階で水可溶性ニッケル塩を添加してもニ
ッケルが粒子中に入らないから本発明Gこおけるニッケ
ル添加の効果は得られない。
本発明における水可溶性ニッケル塩の添加量はFeに対
しNi換算で01〜ZO原子外である。
添加した水可溶性ニッケル塩はほぼ全量か生成針状晶α
−FeoOH粒子中に含有され、後出の表2に示される
通り、得られた針状晶α−Fe00H粒子は添加量とほ
ぼ同量のFeに対しN1換算で2.01〜5.00原子
%を含有している。
水可溶性ニッケル塩の添加量がFeに幻しN1換算で0
.1原子%以下である場合には、得られる針状晶鉄合金
磁性粒子粉末の保磁力を大きくする効果が得られない。
70原子%以上である場合にも、本発明の目的を達成す
ることはできるかα−FeOOH粒子生成の際に針状晶
以外の異物が混在するので好ましくない。
本発明において使用される水可溶性マグネシウム塩とし
ては、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウムを使用する
ことができる。
水可溶性マグネシウム塩の添加時期については、本発明
では針状晶α−FeOOH粒子の生成反応時にマグネシ
ウムを存在させておくことが必要であり、このためには
第一鉄塩水溶液中、アルカリ水溶液中、Fe(OH)、
、を含む懸濁液中、又は酌素含有ガスの通気開始後針状
晶α−FeOOH粒子が生成中の反応溶液中のいずれか
に添加しておけばよい。
尚、針状晶α−FeOOH粒子の生成が完全に完了して
しまっている段階で水可溶性マグネシウム塩を添加して
もマグネシウムが粒子中に入らないから本発明における
マグネシウム添加の効果は得られない。
本発明Qこおけろ水可溶性マグネシウム塩の添加量はF
eに対しMg換算で01〜150原子チである。
添加した水可溶性マグネシウム塩はほぼ全量が生成針状
晶α−FeOOH粒子中に含有され、後出の表2に示さ
れる通り、得られた針状晶α−FeOOH粒子は添加量
とほぼ同量のFeに対しMg換算で101〜14.94
原子%を含有している。
水可溶性マグネシウム塩の添加量がFeに対しMg換算
で0,1原子外以下である場合には、得られる針状晶鉄
合金磁性粒子粉末の比表面積及び保磁力を更に大きくす
る効果が得られない。
15゜0原子係以上である場合にも本発明の目的を達成
することはできるが飽和磁化か低下する為好ましくない
次(こ、加熱還元過程について言えは、粒度が均斉であ
り、樹枝状粒子が混在していないSi、Or。
N1及びMgを含有する針状晶α−FeOOH粒子を加
熱還元して針状晶鉄合金磁性粒子粉末を得る場合、還元
温度が高ければ高い程大きな飽和磁化を有する針状晶鉄
合金磁性粒子粉末を得ることができるが、還元温度が高
くなると、針状晶鉄合金磁性粒子粉末の針状晶粒子の変
形と粒子および粒子相互間の焼結が著しくなり、得られ
た針状晶鉄合金磁性粒子粉末の保磁力は極度に低下する
こととなる。
殊に、粒子の形状は加熱温度の影響を受けやすく、特に
雰囲気が還元性である場合には、粒子成長が著しく、単
一粒子が形骸粒子の大きさを越えて成長し、形骸粒子の
外形は漸次消え、粒子形状の変形と粒子および粒子相互
間の焼結を引き起こす。その結果、保磁力が低下するの
である。
このように加熱還元過程において針状晶粒子の変形と粒
子および粒子相互間の焼結が生起する原因について以下
に説明する。
一般に、針状晶α−FeOOH粒子を600°C付近の
温度で加熱脱水して得られる針状晶α−F Q203粒
子は、針状晶を保持継承したものであるが、一方、その
粒子表面並びGこ粒子内部には脱水により発生する多数
の空孔が存在し、単一粒子の粒子成長が十分ではなく、
従って結晶性の度合が非常に小さいものである。
このような針状晶α−Fe203粒子を用いて加熱還元
した場合、単一粒子の粒子成長、即ち、物理的変化か急
激であるため単一粒子の均一な粒子成長が生起し難く、
従って、単一粒子の粒子成長が急激に生起した部分では
粒子および粒子相互間の焼結が生起し、粒子形状がくず
れやすくなると考えられる。
また、加熱還元過程・においては、酸化物から金属への
急激な体積収縮が生起することにより粒子形状は一層く
ずれやすいものとなる。
従って、加熱還元過程において粒子形状の変形と粒子お
よび粒子相互向の焼結を防止するためには、加熱還元過
程に先立って、予めSl、Or 、 Ni及びMgを含
有する針状晶α−F8203粒子の羊−粒子の充分、且
つ均一な粒子成長を図ることにより結晶性の度合が高め
られた実質的に高密度であり、且つSl、Or、Ni−
及びMgを含有する針状晶α−FeOOH粒子の針状晶
を保持継承しているSl、Or、Ni及びMgを含有す
る針状晶α−Fe、、O8粒子としておく必要がある。
このような結晶性の度合が高められた実質的に高密度な
針状晶α−Fe20.粒子を得る方法として針状晶α−
Fe○OH粒子を非還元性雰囲気中で加熱処理する方法
が知られている。
一般に、針状晶α−FeOOH粒子を加熱脱水して得ら
れる針状晶α−Fe203粒子は、非還元性雰囲気中で
加熱処理する温度が高ければ高い程、効果的に単一粒子
の粒子成長をはかることができ、従って、結晶性の度合
も高めることができるが、一方、加熱処理温度が650
°Cを越えて高くなると焼結が進んで針状晶粒子かくす
れることか知られている。
従って、結晶性の度合が高められた実質的に高密度であ
り、且つ、針状晶α−FeOOH粒子の針状晶を保持継
承している針状晶α−Fe208粒子を得る為には、非
還元性雰囲気中で加熱処理するに先立って、あらかじめ
、焼結防止効果を有する有機化合物、無機化合物で針状
晶α−3’eOOH粒子の粒子表面を被覆する方法が知
られている。
本発明者は、長年に亘り、針状晶磁性粒子粉末の製造及
び開発にたずされっているものであるが、その研究過程
Oこおいて、焼結防止効果を有するSi化合物で被覆さ
れた針状晶α−′FeoOH粒子を製造する方法を既に
開発している。
例えば、次に述べるようである。
即ち、P化合物とSi化合物で被覆されたSl、Or、
Ni及びMgを含有する針状晶α−PeOOH粒子粉末
は、第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液との湿式反応によ
り生成したSi、 Or、 Ni及びMgを含有する針
状晶α−FeOOH粒子を母液から分離した後、水中に
懸濁させ、該懸濁液のpH値値段以上状態でSi、Qr
XNi及びMgを含有する針状晶a−FeoOH粒子に
対し0.1〜2 wt% (PO3に換算)のリン酸塩
を添加し、次いで0.1〜7.0wt%(5ia2に換
算)の水可溶性ケイ酸塩を添加した後、pH値を3〜7
に調整することにより、得ること力)′できる。
上記の方法について説明すれば次のようである。
一般に、Sl、Qr、Ni及びMgを含有する針状晶α
−FeOOH粒子は、湿式反応時における反応母液中の
結晶成長の過程でかなり強固(こからみ合い、結合し合
った粒子群を形成しており、該力)らみ合い、結合し合
っているSi、Or、Ni及びMgを含有する針状晶α
−FθOOH粒子の粒子群をそのまま焼結防止剤で被覆
した場合には、それ以上の焼結を防止するだけで、反応
母液中の結晶成長の過程で発生したからみ合い、結合は
そのままの状態である為、上記からみ合い、結合し合っ
てしAるSi。
Qr、Ni及びMgを含有する針状晶(1−FeOOH
粒子を非還元性雰囲気中で加熱処理した後、カロ茫シ還
元して得られた針状晶合金磁性粒子粉末も粒子力(力)
らみ合い、結合し合ったものとなる。
このような粒子は、ビークル中での分散性、塗膜中での
配向性及び充填性か十分であるとGま言し)難い。
従って、Sl、Or、Ni及びMgを含有する針状晶α
−FeOOH粒子をSi化合物で被覆するGこ先立って
、あらかじめ、反応母液中の結晶成長の過程で発生した
からみ合い、結合を解きほぐしておく必要がある。
Si、 Cr、、Ni及びMgを含有する針状晶α−F
eOOH粒子を母液から分離した後、水中Gこ懸濁させ
、該懸濁液のpH値値段以上状態でSi、 Or、 N
i及びMgを含有する針状晶α−Fe00H粒子(こ対
し0.1〜2 wt4 (PO,に換算)のリン酸塩を
添加することにより、Si、 Or、 Ni及びMgを
含有する針状晶α−FeOOH粒子のからみ合い、結合
を解きほぐすことが可能である。
Sl、Or、Ni及びMgを含有する針状晶α−FeO
OH粒子は、Si、0rSNi及びMgを含有する針状
晶α−FeOOH粒子の生成後、常法により反応母液よ
りp別、水洗したものを用いれば良い。
懸濁液の濃度は、水に対して20 wt%以下であるの
が望ましい。20wt%以上の場合には懸濁液の粘度が
高すぎて、リン酸塩の添加によるからみ合い等を解きほ
ぐす効果が不十分となる。
リン酸塩の添加量は、懸濁液中の81、Or、Ni及び
Mgを含有する針状晶α−FeOOH粒子に対しPO3
に換算して0.1〜2wt%であれば、該粒子のからみ
合い等を解きほぐし、粒子を均一に分散させることかで
・きる。
添加したリン酸塩は、針状晶α−B’6ooa粒子表面
に吸着され、後出の表6に示される通り、得られた針状
晶α−FθOOH粒子はFeに対しP換算で0.157
〜1.80原子係を含有している。
添加量が0.1 wt%以下の場合(こけ添加効果が十
分でない。
一方、添カロ文が2yt%以上の場合には粒子を分散さ
せることはできるが、粒子が液中に均一に強分散してい
る為、液中からのp別分離が困難となり適当でない。
添加するリン酸塩としては、例えば、メタリン酸ナトリ
ウム、ビロリン酸ナトリウム等が挙げられる。
リン酸塩を添加する懸濁液のpH値は8以上でなければ
ならない。
pH値が8以下である場合(こは、粒子を分散させよう
とするリン酸塩を2wt%以上添加しなけれ(まならず
、リン酸塩を2 wt%以上添加すると前述した通り、
p別分離において整置か生ずる為、好ましくない。
次に、Sl、CrXNi及びMgを含有する針状晶α−
FeOOH粒子の粒子表面に形成させるSi化合物被膜
について述べると、該Sl化合物被膜の形成は、必ず、
リン酸塩によりSi、 Or、 Ni及びMgを含有す
る針状晶α−FeOOH粒子のからみ合い等を解きほぐ
した後でなければならない。
水可溶性ケイ酸塩を添加する際の懸濁液のpH値は8以
上の状態であることが望ましい。
pH値が8以下の状態で水可溶性ケイ酸塩を添加すると
、添加と同時に固体である5in2として単独に析出し
てしまい、粒子表面に効早よく薄膜として形成させるこ
とができない。
従って、懸濁液のpH値が8以上の状態で水可溶性ケイ
酸塩を添加し、該懸濁液中に均一に混合した後にpH値
を5in2の析出する範囲、即ち、pH値を6〜7に調
整すれば、5iQ2は粒子の表面上に析出して被膜を形
成する。
添加する水可溶性ケイ酸塩の量は、5in2に換算して
Si、0rSNi及びMgを含有する針状晶(1−Fe
ooH粒子に対し01〜7.0wt%である。
添加した水可溶性ケイ酸塩は、針状晶α−FeOOH粒
子表面に析出吸着され、後出の表3に示される通り、得
られた針状晶α−FeOOH粒子は、針状晶α−FθO
OH粒子の反応生成中に含有されるSi量と合わせて0
.65〜7.91以下%を含有する。
0.1 wt%以下の場合には、添加の効果が顕著に現
われず、7,3wt%以上である場合には、優れた針状
晶を有する針状晶合金磁性粒子粉末を得ることができる
が純度の低下により、飽和磁束密度が減少し好ましくな
い。
尚、添加する水可溶性ケイ酸塩としては、ケイ酌ナトリ
ウム、ケイr波カリウム等か挙げられる。
次に、Si、Or、Ni及びMgを含有する針状晶α−
FθOOH粒子にP化合物と81化合物で被膜を形成さ
せた後、懸溝液中から該粒子をp別分離する条件につい
て述べる。
通常のp別手段を用いる場合には、粒子が均一に液中に
強分散していると、例えはp布漏れ、あるいはP4の目
づまり、その他種々のp過動率も悪化させる要因となる
・。
p過動率を高める為には、前記したリン酸塩の添加によ
り分散させた粒子が適度に凝集している必要がある。
リン酸塩の添加量を01〜2 wt%の範囲内とした場
合、懸濁液のpH値を7以下とすれは懸濁液の粘度は上
昇し、粒子の凝集が起き、p別を容易に行うことができ
る。
また、懸濁液のpH値を6以下とした場合にもSi、 
Or、 Ni及びMgを含有する針状晶U−FeOOH
粒子の凝集及びリン酸塩の吸着、史には前述したSin
、、被膜の形成は可能となるが、設備上の問題及び品質
上の問題(溶解等)が発生する為、好ましくない。
尚、pH3〜7に調整する為には、酢酸、硫酸、リン酸
等を使用することができる。
以上、説明したところによって得られるP化合物とSi
化合物で被覆されたSi、 Or、 Ni及びMgを含
有する針状晶α−FeOOH粒子を非還元性雰囲気中で
加熱処理して得られたSi、 Cr、 Ni及びMgを
含有する釧状晶α−F0203粒子は、結晶性の度合が
高められた実質的に高密度なものであり、且つ、粒子の
からみ合いや結合のない優れた針状晶を保持継承したも
のである。
非還元性雰囲気中における加熱処理の温度範囲は500
〜900°Cであることが好ましい。
非還元性雰囲気中の加熱処理温度が500°C以下であ
る場合は、P化合物とSi化合物で被覆されたSl、C
ar、N]及びMgを含有する針状晶α−FeA粒子の
結晶性の度合が高められた実質的に高密度な粒子とは言
い幹く、900°C以上である場合は、針状晶粒子の変
形と粒子および粒子相互間の焼結をひき起してしまう。
また、粘度の高い設備、高度な技術を必要とし工業的経
済的ではない。
上述の結晶性の度合か高められた実質的に高密度なもの
であり、且つ、粒子のからみ合いや結合のない優れた針
状晶を保持継承しているP化合物と8i化合物で被覆さ
れたSi、、Or、 Ni及びMgを含有する針状晶α
−Fe、O,粒子を還元性ガス中加熱還元することによ
り得られたSi、 Or、 Ni。
Mg及びPを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末もまた
粒子表面並びに粒子内部の結晶性の度合が高められ実質
的に高密度なものであり、且つ、粒子のからみ合いや結
合のない優れた針状晶を保持継承したものである。
得られたSl、Or、Ni、Mg及びPを含有する針状
晶鉄合金磁性粒子粉末は、後出の表5に示される通り、
SiをFeに対しS1換算で064−7.91原子外、
OrをFeに対しOr換算で0.294〜2.97原子
俤、N1をFeに対しN1換算で1.98〜5.00原
子饅、MgをFeに対しMg換算で1.0i 〜14.
94原子外及びPをFeに対しP換算で0.12Si〜
1.55原子外含有するものである。
還元性ガス中における加熱還元の温度範囲は、650°
C〜600℃が好ましい。
口50°C以下である場合には還元反応の進行が遅く、
長時間を要する。
また、600’C以上である場合には還元反応が急激に
進行して針状晶粒子の変形と、粒子および粒子相互間の
焼結を引き起してしまう。
以上の通りの構成の本発明は、次の通りの効果を奏する
ものである。
即ち、本発明によれば、針状晶を有し、粒度が均斉であ
り、樹枝状粒子が混在しておらず粒子のからみ合い等が
なく、その結果、かさ密度が大きいものであり、且つ、
比表面積が大きく粒子表面並びに粒子内部の結晶性の度
合が高められた実質的に高落度なものであり、しかも、
高い保磁力Hcと大きな飽和磁化σBとを有するSi、
、Cr、 N3、Mg及びPを含有する針状晶鉄合金磁
性粒子粉末を得ることができるので、現在最も要求され
てし)る高画像画質、高出力、高感度、高記録密度用磁
性粒子粉末として使用することかできる。
更に、磁性塗料の製造に際して、上記の81、Or、 
Ni、 Mg及びPを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉
末を用いた場合には、ノイズレベルが低く、且つ、ビー
クル中での分散性、塗膜中での配向性及び充填性が極め
て侵れ、好ましい磁気記録媒体を得ることができる。
次に、実施例並びに比較例により本発明を説明する。
尚、前出の実験例及び以下の実施例並びに比較例におけ
る粒子の比表面積はBET法により測定したものであり
、粒子の軸比(長軸−短軸)、長軸は、いずれも電子顕
微鏡写真から測定した数値の平均値で示した。
また、かさ密度はJ工S K 5101−19781顔
料試験方法」に従って測定した。
粒子中のSi量、Cr量、N1jil、Mgn1:およ
びP量は、「螢光X線分析装置3063 M型」(理学
電機工業製)を使用し、J工S K 0119−197
9の「けい光X線分析通則、」に従って、けい光X線分
析を行うことにより測定した。
磁気テープの緒特性は外部磁場10KOeの下で測定し
た結果である。
〈針状晶α−FeOOH粒子粉末の製造〉実施例1〜1
5、比較例1; 実施例 1 F♂+1.2m0110を含む硫酸第一鉄水溶液300
1を、あらかじめ、反応器中に準備されたFeに対しS
土換算で050原子%を含むようにケイ酸ソーダ(6号
) (5io228.55 wt% ) 379 g、
reに対しCr換算で050原千%を含むように硫酸ク
ロム644り、Feに対しN1換算で30原子%を含む
ように硫酸ニッケル28841Fθに対しMg換算で5
0原子係を含むように硫酸マグネシウム4473qを添
加して得られた5、46−N ノNaOH水溶液400
1に加え、pH13,8、温度45℃においてSi、 
Or。
b丁IRびMgを含むFe(OH)2懸濁液の生成反応
を行った。
に、温度50℃において毎分10001の空気を5.1
時間通気して5iXOr、Ni及びMgを含有する針状
晶α−FeOOH粒子を生成した。
酸化反応終点は、反・応液の一部を抜き取り塩酸酸性に
調節した後、赤面塩溶液を用いてFe”1色呈色反応の
有無で判定した。
生成粒子は、常法により、p別、水洗した。
上記p別、水洗したSi、 Or、 Ni及びMgを含
有する針状晶α−FθOOH粒子の一部を乾燥、粉砕し
て、特性を評価する為の試料とした。
得られたSi、 Or、 Ni及びMgを含有する針状
晶α−FeOOH粒子は、X線回折の結果、α−FθO
OH粒子の結晶構造と同じ回折図形が得られた。
また、螢光X線分析の結果、SlをFeに対し0.50
4原子チ、OrをFeに対し0498原子%、N1をF
eに対し3.03原子%、MgをFeに対し4.98原
子外含有するものであった。
従って、5iXOrSNi及びMgが針状晶a−FeO
OH粒子中に固溶粒子−ると考えられる。
このSi、 Or、 Ni及びMgを含有する針状晶α
−Fe00H粒子は図5に示す電子顕微鏡写真(X20
0.00)から明らかな通り平均値で長軸0.55 p
m 、軸比(長軸:短@11) 33 : 1であった
実施例 2〜15 第一鉄塩水溶液の種類、濃度、NaOH水溶液の濃度、
及び水可溶性ケイ酸塩、水可溶性クロム塩、水可溶性ニ
ッケル塩、水可溶性マグネシウム塩の種類、添加量、添
加時期を種々変化させた以外は実施例1と同様にしてS
i、 CarSNi及びMgを含有する針状晶α−Fe
OOH粒子を生成した。
この時の主要製造条件を表1Qこ、特性を表2(こ示す
比較例 1 ケイ哨ソーダ、硫酸クロム、硫酸ニッケル及び硫酸マグ
ネシウムを添加しないで、他の諸条件は実施例1と同様
にして針状晶α−1reoOH粒子粉末を生成した。
この時の主要製造条件を表1に、特性を表2に示す0 得られた針状晶α−FeOOH粒子粉末は、図60こ示
す電子顕微鏡写真(N2[10[+[+)から明らかな
通り、平均値で長軸0.45μmく軸比(長軸:短軸)
9:1であり、粒度が不均斉で、樹枝状粒子が混在して
いるものであった。
くP化合物とSi化合物で波器された針状晶α−FθO
OH粒子粉末の製造〉     実施例16〜30比較
例 2 ; 実施例 16 実施例1で得られたp別、水洗したSl、Cr。
N1及びMgを含有する針状晶α−1reOOH粒子の
ベースト33009 (S’i 、 Or 、 Ni及
びMgを含有する針状晶α−FθOOH粒子約1000
gに相当する。)を504の水中に懸濁させた。
この時の懸濁液のpH値は10.0であった。
次いで上記懸濁液にヘキサメタリン酸ナトリウム8gを
含む水溶液500 ml (si、、C!r、Ni及び
Mgを含有する針状晶α−FθOOH粒子に対しPO,
として0.56 wt%に相当する。)を添加して60
分間攪拌した。
次いで上記懸濁液にケイ酸す) IJウム(3号水ガラ
ス) 1309 (Si、 Car、 Ni及びMgを
含有する針状晶U−FeOOH粒子に対し5iC12と
して3.7 wt%に相当する。)を添加し60分間攪
拌した後、懸濁液のpH値か60となるように10%の
酢酸を添加した後、プレスツイツタ−によりSi、 C
ar、 Ni及びMgを含有する針状晶α−FeOOH
粒子をp別、乾燥してP化合物とSi化合物で被覆され
たSl、Car、Ni及びMgを含有する針状晶α−F
e00H粒子粉末を得た。
得られたSi、 Or、 Ni及びMgを含有する針状
晶α−FθOOH粒子粉末の1flft+圧を表6に示
す。
実施例 17〜60、比較例 2 被処理粒子の種類、リン酸塩添加時の懸濁液のpH、リ
ン酸塩の添加量、水可溶性ケイ酸塩の添加量、調整後の
pHを種々変化させた以外は、実施例16と同様にして
P化合物とSi化合物で被覆されたSl、Or、Ni及
びMgを含有する針状晶α−FeOOH粒子粉末又は針
状晶α−FeOOH粒子粉末を得た。
この時の主要製造条件及び特性を表3に示す。
実施例 61 実施例16で得られたP化合物と81化合物で被覆され
たSi、 Or、 Ni及びMgを含有する針状晶a−
FeOOH粒子粉末700gを空気中780°Cで加熱
処理して、P化合物と81化合物で被奨されたSl、O
r、Ni及びMgを含有する針状晶α−Fe203粒子
粉末を得た。
この粒子は、電子顕微鏡観察の結果、平均値で長軸0.
54 、pm、軸比(長軸:短軸)31:1であり、針
状晶の優れたものであった。
実施例 62〜45、比較例 3 P化合物と81化合物で被覆されたSi、 Or。
Ni及びMgを含有する針状晶a−FeOOH粒子粉末
の種類、加熱処理温度及び非還元性雰囲気を種々変化さ
せた以外は実施例31と同様にしてP化合物とSi化合
物で被覆されたSl、Or、Ni及びMgを含有する針
状晶a Fe2O3粒子粉末を得た。
この時の主要製造条件及び特性を表4に示す。
尚、比較例6で得られたP化合物とSi化合物で被覆さ
れた針状晶α−Fe203粒子粉末は平均値で長軸04
4μm、軸比(長軸:短軸)9:1で粒子形状の変形と
粒子および粒子相互間の焼結を引き起したものであった
く針状晶鉄又は鉄合金磁性粒子粉末の製造〉実施例46
〜60 比較例 4; 実施例 46 実施例31で得られたP化合物とSi化合物で被覆され
たSi、 Or、 Ni及びIAgを含有する針状晶α
−Fe203粒子粉末120gを61のレトルト還元容
器中に投入し、駆動回転させなからH2ガスを毎分35
1の割合で通気し、還元温度480°Cで還元した。
還元して得られたSi、 Or、 Ni、 Mg及びP
を含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末は、空気中に取り
出したとき急激な酸化を起さないように、一旦、トルエ
ン液中に浸漬して、これを蒸発させることにより、粒子
表面に安定な酸化皮膜を施した。
このようにして得たSi、 Car、 Ni、 Mg及
びPを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末は、X線回折
の結果、鉄と同じ体心立方構造単−相の回折図形が得ら
れた。
また、螢光X線分析の結果、SiをFeに対し4.63
原子係、OrをFeに対し0.499原子%、NiをF
eに対し6,03原子外、MgをFeに対し496原子
俤、PをFeに対しり、63Q原子%含有するものであ
った。
従って、鉄と81、Or、、Ni、 Mg及びPが固溶
していると考えられる。
このSi、0rXNi、Mg及びPを含有する針状晶鉄
合金磁性粒子粉末は、平均値で長軸0.25μnt。
軸比(長軸:短軸)11:1、比表面積52.4η’/
q、かさ密度0.45り嘗てあり、保磁力15510e
、飽和磁化157.3 emu/ダであった。
また、この粒子粉末は、図7に示す電子顕微鏡写真(X
20000)から明らかな通り、粒度が均斉であり、樹
枝状粒子が混在していないものであった。
実施例 47〜60、比較例6 出発原料の種類、還元温度を種々変化させた以外は実施
例46と同様にしてSi % Or 、 Ni 、 M
g及びPを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末又は鉄磁
性粒子粉末を得た。
得られた粒子粉末の緒特性を表5に示す。
実施例47〜60で得られたSi、%Or、 Ni、M
g及びpを含有するml状晶鉄合金磁性粒子粉末は、電
子顕微鏡観察の結果、粒度が均斉であり、樹枝状粒子が
混在しないものであった。
比較例4で得られた鉄磁性粒子粉末は、平均値で長軸0
.4μm1軸比(長軸:短軸)5:1、比表面積19.
3 n?/q、かさ密度0.19g/mtであり、保磁
力101ろOe、飽和磁化166.4 emu/liで
あった。
(X2D[]0[] )から明らかな通り、粒度が不均
斉であり、軸比が悪いものであった。
〈磁気テープの製造〉  実施例 61〜75、比較例
  5; 実施例 61 実施例46で得られたSi、 Or、 Ni、Mg及び
Pを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末を用いて、適量
の分散剤、塩ビ酸ビ共重合体、熱可塑性ポリウレタン樹
脂及びトルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチ
ルケトンからなる混合溶剤を一定の組成に配合した後、
ボールミルで8時間混合分散して磁気塗料とした。
得られた磁気塗料に上記混合溶剤を加え適性な塗料粘度
になるように調整し、ポリエステル樹脂フィルム上に通
常の方法で塗布乾燥させて、磁気テープを製造した。
この磁気テープの保磁力Hcは、14540θ、残留磁
束密度Brは、3980 Gauss 、角型Br /
 Bmは0.793、配向度206であった。
実施例 62〜75、 比較例 5; 針状晶磁性粒子粉末の種類を種々変化した以外は、実施
例61と全く同様にして磁気テープを製造した。
この磁気テープの緒特性を表6に示す。
【図面の簡単な説明】
図1は、水可溶性クロム塩の添加量とSi及びCrを含
有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末及びCrを含有する針
状晶鉄合金磁性粒子粉末の比表面積の関係図である。 図2は、水可溶性ニッケル塩の添加量と31、Cr及び
Niを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末の保磁力の関
係図である。 図3及び図4は、それぞれ水可溶性マクネシウム塩の添
加量とSi、 Cr、 Ni及びMgを有する針状晶鉄
合金磁性粒子粉末の保磁力及び比表面積の関係図である
。 図5乃至図8は、いずれも電子顕微鏡写真(X 200
00 )であり、図5は実施例1で得られたSl、Cr
、、Ni及びMgを含有する針状晶α−Fe00H粒子
粉末、図6は比較例1て得られた針状晶α−F e 0
0 H粒子粉末、図7は実施例46で得られたSi、 
Cr、 Ni、Mg及びPを含有する針状晶鉄合金磁性
粒子粉末、図8は比較例2で得られた鉄磁性粒子粉末で
ある。 特許出願人 戸田工業株式会社 図 6 0        5010,0       75.
QQ        5.Q        10.0
      15.OMVFe (涼赫) 図 5 (X2.1)000) 呪 6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)  Sl s Or XNl % Mg及びPを含
    有する針状晶鉄合金磁性粒子からなる磁気記録用針状晶
    鉄合金磁性粒子粉末。 2)第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とを反応させて得
    られたFe(oH)2を含むpH11以上の懸濁液に酸
    素含有ガスを通気して酸化することにより針状晶α−p
    6oou粒子を生成させるにあたり、前記アルカリ水溶
    液及び酸素含有ガスを通気して酸化反応を行なわせる前
    の前記懸濁液のいずれかの液中に、水可溶性ケイ酸塩を
    Feに対しSi換算で0.1〜1.7原子%添加してお
    き、且つ、前記第一鉄塩水溶液、前記アルカリ水溶液、
    酸素含有ガスを通気して酸化反応を行なわせる前の前記
    懸濁液及び酸素含有ガスを通気して酸化反応を行わせて
    いる前記反応溶液のいずれかの液中に水可溶性クロム塩
    をFeに対しOr換算で01〜5,0原子%、水可溶性
    ニッケル塩をFeに対しNi換算で0.1〜7.0原子
    %、及び水可溶性マグネシウム塩をFeに対しMg換算
    で[1,1〜150原子%添加しておくことにより、S
    i、Or、Ni及びMgを含有する針状晶α−FeOO
    H粒子を生成させ、該Si、(jr、、Ni及びMgを
    含有する針状晶α−FeOOH粒子を母液から分離した
    後水中に懸濁させ、該懸濁液のpH値8以上の状態で8
    1、C!r、Ni及びMgを含有する針状晶α−FθO
    OH粒子に対し、0.1〜2 wt%(PO2に換算)
    のリン酸塩を添加し、次いで0.1〜7.Owt%(S
    1O2に換算)の水可溶性ケイ酸塩を添加した後、懸濁
    液のpH値を5〜7に調製することによりP化合物と8
    1化合物で被覆された5iXOr、Ni及びMgを含有
    する針状晶α−FeOOH粒子を得、該粒子をp別、乾
    燥し、次いで、非還元性雰囲気中で加熱処理してP化合
    物とSi化合物で被覆されたSi、 Or、 Ni及び
    Mgを含有する針状晶α−Fθ208粒子とした後、該
    粒子を還元性ガス中で加熱還元してsi。 OrXNiXMg及びPを含有する針状晶鉄合金磁性粒
    子を得ることを特徴とする磁気記録用針状晶鉄合金磁性
    粒子粉末の製造法。 6)非還元性雰囲気中における加熱処理の温度範囲が5
    00°C〜200°Cである特許請求の範囲第2項記載
    の磁気記録用針状晶鉄合金磁性粒子粉末の製造法。 4)還元性ガス中における加熱還元の温度範囲が650
    °C〜600°Cである特許請求の範囲第2項記載の磁
    気記録用針状晶鉄合金磁性粒子粉末の製造法。
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