JPS5921364B2 - Method for producing acicular Fe-Zn alloy magnetic particle powder - Google Patents
Method for producing acicular Fe-Zn alloy magnetic particle powderInfo
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- JPS5921364B2 JPS5921364B2 JP54097888A JP9788879A JPS5921364B2 JP S5921364 B2 JPS5921364 B2 JP S5921364B2 JP 54097888 A JP54097888 A JP 54097888A JP 9788879 A JP9788879 A JP 9788879A JP S5921364 B2 JPS5921364 B2 JP S5921364B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は針状晶Fe−Zn合金磁性粒子粉末の製造法に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing acicular Fe--Zn alloy magnetic particles.
更に詳しくは、針状晶と粒度を保持継承しており、また
、樹枝状粒子が混在しておらず、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粒子粉
末であることに超因して、磁気特性においては大きな飽
和磁束密度σsと高い保磁力Hcを有し、粉体特性にお
いては、高分散性、高配向性、高充填性を有する磁気記
録用磁性材料として特に適した針状晶Fe−Zn合金磁
性粒子粉末を容易に製造することができる新規技術手段
を提供することを目的とする。More specifically, it is a substantially high-density particle powder that retains acicular crystals and particle size, does not contain dendritic particles, and has an increased degree of crystallinity on the particle surface and inside the particle. Because of this, it has magnetic properties such as a large saturation magnetic flux density σs and a high coercive force Hc, and powder properties such as high dispersibility, high orientation, and high packing properties for magnetic recording. It is an object of the present invention to provide a new technical means that can easily produce acicular Fe-Zn alloy magnetic particle powder that is particularly suitable as a material.
近年、磁気記録再生用機器の小型軽量化が進むにつれて
、磁気テープ、磁気デイスク等の記録媒体に対する高性
能化の必要性が益々生じてきている。In recent years, as magnetic recording and reproducing equipment has become smaller and lighter, there has been an increasing need for higher performance recording media such as magnetic tapes and magnetic disks.
すなわち、高記録密度、高感度特性、高出力特性、殊に
、周波数特性の向上が要求される。磁気記録媒体に対す
る上記のような要求を満足させる為に適した磁性材料の
特性は、大きな飽和磁束密度と高い保磁力を有すること
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、マグヘマイト、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
束密度σS7O〜85em研9、保磁力Hc25O〜5
000eを有するものである。That is, high recording density, high sensitivity characteristics, high output characteristics, and especially improvement in frequency characteristics are required. The characteristics of a magnetic material suitable for satisfying the above-mentioned requirements for a magnetic recording medium are that it has a large saturation magnetic flux density and a high coercive force. By the way, the magnetic materials conventionally used in magnetic recording media are magnetic powders such as magnetite, maghemite, and chromium dioxide.
000e.
殊に、上記酸化物磁性粒子粉末のσsは最大85emu
/9程度であり、一般にはσS7O〜80emu/g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
主因となつている。更に、COを含有しているCO−マ
グネタイトやCO−マグヘマイト磁性粉末も使用されて
いるが、これらの磁性粒子粉末は保磁力Hcが400〜
8000eと高いという特徴を有するが、これに反して
飽和磁束密度σsが60〜70emu/9と低いもので
ある。最近、高出力並び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、さらに大きな飽和磁束密度
と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、第一鉄塩溶
液とアルカリとを反応させ空気酸化し(通常湿式反応と
いう)て得られる針状晶ゲータイト粒子、該針状晶ゲー
タイト粒子を加熱脱水して得られる針状晶へマタイト粒
子又は、Fe以外の各種金属を含有する針状晶ゲータイ
ト粒子等を出発原料とし、該出発原料を還元性ガス中3
50℃程度の比較的低い温度で長時間還元することによ
り得られる針状晶金属鉄磁性粒子粉末又は、針状晶合金
磁性粒子粉末である。In particular, the σs of the oxide magnetic particles is at most 85 emu.
/9, and generally σS7O to 80 emu/g, which is the main reason for limiting the reproduction output and recording density. Furthermore, CO-magnetite and CO-maghemite magnetic powders containing CO are also used, but these magnetic particle powders have a coercive force Hc of 400 to 400.
It has the characteristic of being as high as 8000e, but on the other hand, the saturation magnetic flux density σs is as low as 60 to 70 emu/9. Recently, there has been active development of magnetic particles with characteristics suitable for high output and high density recording, that is, magnetic particles with higher saturation magnetic flux density and higher coercive force. , acicular crystal goethite particles obtained by reacting a ferrous salt solution with an alkali and air oxidation (usually referred to as a wet reaction), acicular crystal hematite particles obtained by heating and dehydrating the acicular crystal goethite particles, or , acicular goethite particles containing various metals other than Fe are used as a starting material, and the starting material is immersed in a reducing gas with 3
It is an acicular crystal metal iron magnetic particle powder or an acicular crystal alloy magnetic particle powder obtained by reduction at a relatively low temperature of about 50° C. for a long time.
針状晶金属磁性粒子粉末又は針状晶合金磁性粒子粉末の
保磁力Hcは次に示すような関係式により表わすことが
できる。The coercive force Hc of the acicular crystal metal magnetic particle powder or the acicular crystal alloy magnetic particle powder can be expressed by the following relational expression.
Hc−K・(Nb−Na)・Ms
この関係式において
Kは粒子の結晶性の度合に、(Nb−Na)は粒子の形
状(針状性)に、また、Msは粒子の化学組成に関係す
る項である。Hc-K・(Nb-Na)・Ms In this relational expression, K is the degree of crystallinity of the particles, (Nb-Na) is the shape (acicularity) of the particles, and Ms is the chemical composition of the particles. This is a related term.
この関係式から明らかなように、針状晶金属鉄磁性粒子
粉末又は針状晶合金磁性粒子粉末の保磁力の向上をはか
るためには、出発原料である針状晶ゲータイト粒子の針
状晶を保持継承させることと生成物針状晶金属鉄磁性粒
子又は針状晶合金磁性粒子の結晶性の度合を高めること
が必要である。As is clear from this relational expression, in order to improve the coercive force of the acicular metal iron magnetic particles or the acicular alloy magnetic particles, it is necessary to reduce the acicular crystals of the acicular goethite particles as the starting material. It is necessary to increase the degree of crystallinity of the product acicular metal iron magnetic particles or acicular alloy magnetic particles.
従来、針状晶金属鉄磁性粒子粉末又は針状晶合金磁性粒
子粉末の製造にあたつて、前述したように350℃程度
の還元反応が可能な可及的に低い温度で多量の還元性ガ
スを用い、長時間をかけて加熱還元処理が行なわれてい
るのは、針状晶ゲータイト粒子の針状晶をいかに保持継
承するかということを第一に配慮したためである。これ
は例えば特公昭49−7313号公報に次のように記載
されている。Conventionally, in producing acicular crystal metal iron magnetic particles or acicular crystal alloy magnetic particles, a large amount of reducing gas is used at the lowest possible temperature that allows the reduction reaction to occur at about 350°C, as described above. The reason why the heat reduction treatment is carried out over a long period of time using is because the primary consideration was how to retain and inherit the acicular crystals of the acicular goethite particles. This is described, for example, in Japanese Patent Publication No. 49-7313 as follows.
針状晶金属鉄磁性粒子粉末は「微粉砕した酸化水化物を
水素または他のガス発生還元剤により還元することによ
り作ることも知られている。Acicular metal iron magnetic particle powders are also known to be made by reducing pulverized hydroxide oxides with hydrogen or other gas-generating reducing agents.
還元を実際上使用しうる速度で行なうために350℃以
上の温度で行なう必要がある。しかしながら、このため
に生成した金属粒子が融着し、磁気記録用材料として望
ましくない。これに対して還元を350℃以下の温度で
行なう場合には、生成する金属粒子が互に融着しないた
めに好ましいけれども還元時間が長くなり、実際上望ま
しくない。」0しかし、低温での加熱還元処理を採用す
ることにより粒子の針状晶を比較的よく保持継承するこ
とはできても、生成される針状晶金属鉄磁性粒子又は針
状晶合金磁性粒子は、結晶性の度合が小さくその為保磁
力Hcも小さい値のものとなる。針状晶ゲータイト粒子
、針状晶ヘマタイト粒子又はFe以外の各種金属を含有
する針状晶ゲータイト粒子等を還元性ガス中で加熱還元
する温度が高ければ高い程、結晶性の度合が高められ、
且つ大きな飽和磁束密度を有する針状晶金属鉄磁性粒子
又は針状晶合金磁性粒子粉末が得られることが知られて
いる。しかし、加熱還元する温度が高くなるとこの金属
鉄磁性粒子粉末又は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
た金属鉄磁性粒子粉末又は合金磁性粒子粉末の保磁力が
極度に低下することになる。In order to carry out the reduction at a rate that can be practically used, it is necessary to carry out the reduction at a temperature of 350°C or higher. However, the resulting metal particles are fused together, which is not desirable as a magnetic recording material. On the other hand, when the reduction is carried out at a temperature of 350° C. or lower, this is preferable because the metal particles produced do not fuse together, but the reduction time becomes longer, which is actually undesirable. ”0 However, although it is possible to retain and inherit the acicular crystals of the particles relatively well by employing heat reduction treatment at low temperatures, the acicular metal iron magnetic particles or acicular alloy magnetic particles produced has a small degree of crystallinity and therefore has a small coercive force Hc. The higher the temperature at which acicular goethite particles, acicular hematite particles, or acicular goethite particles containing various metals other than Fe are heated and reduced in a reducing gas, the higher the degree of crystallinity.
It is also known that acicular metal iron magnetic particles or acicular alloy magnetic particles having a large saturation magnetic flux density can be obtained. However, when the temperature of heating and reduction increases, the deformation of the acicular crystal grains of this metal iron magnetic particle powder or alloy magnetic particle powder and the sintering between particles and particles become significant, resulting in the resulting metal iron magnetic particle powder or alloy magnetic particle powder The coercive force of the magnetic particles will be extremely reduced.
一方、磁気テープ、磁気デイスク等磁気記録媒体の出力
特性、感度特性は、残留磁束密度Brに依存し、残留磁
束密度Brは、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。そしてビ
ークル中での分散性、塗膜中での配向性及び充填性を向
上させるためには、ビークル中に分散させる磁性粒子粉
末が優れた針状晶を有し、且つ、粒度が均斉であり、ま
た樹枝状粒子が混在していないことが要求される。On the other hand, the output characteristics and sensitivity characteristics of magnetic recording media such as magnetic tapes and magnetic disks depend on the residual magnetic flux density Br.
It depends on the orientation and filling properties in the coating film. In order to improve the dispersibility in the vehicle, the orientation and filling properties in the coating film, it is necessary that the magnetic particles dispersed in the vehicle have excellent acicular crystals and have uniform particle size. , it is also required that dendritic particles are not mixed.
このような特性を有する磁性粒子粉末を得る為には、出
発原料である針状晶ゲータイト粒子粉末が優れた針状晶
を有し、且つ粒度が均斉であり、また樹枝状粒子が混在
していないことが必要である。上述したように、針状晶
金属鉄磁性粒子粉末又は針状晶合金磁性粒子粉末の製造
過程においては、まず、出発原料として優れた針状晶を
有し、且つ、粒度が均斉であり、また、樹枝状粒子が混
在していない針状晶ゲータイト粒子又はFe以外の各種
金属を含有する針状晶ゲータイト粒子を生成させること
が必要であり、次に、いかにしてこの針状晶及び粒度を
保持継承させながら、加熱還元して結晶性の度合が高め
られた実質的に高密度な針状晶金属鉄磁性粒子粉末又は
針状晶合金磁性粒子粉末とするかが大きな課題となつて
くる。In order to obtain magnetic particles with such characteristics, the starting material, acicular goethite particles, must have excellent acicular crystals, uniform particle size, and a mixture of dendritic particles. It is necessary that there be no. As mentioned above, in the manufacturing process of acicular crystal metal iron magnetic particles powder or acicular crystal alloy magnetic particle powder, the starting material must first have excellent acicular crystals, have uniform particle size, and It is necessary to generate acicular goethite particles without dendritic particles or acicular goethite particles containing various metals other than Fe. A major issue is whether to thermally reduce the particles while retaining them to obtain substantially high-density acicular metal iron magnetic particles or acicular alloy magnetic particles with an increased degree of crystallinity.
本発明者は、長年に亘り、針状晶ゲータイト粒子の製造
及び開発にたずさわつているものであるが、その研究過
程において、優れた針状晶を有し、且つ、粒度が均斉で
あり、また、樹枝状粒子が混在していない針状晶ゲータ
イト粒子を得る方法を既に開発している。The present inventor has been involved in the production and development of acicular crystal goethite particles for many years, and in the course of his research, he discovered that the particles have excellent acicular crystals and are uniform in particle size. In addition, we have already developed a method to obtain acicular goethite particles that do not contain dendritic particles.
例えば、次に述べるようである。For example, as described below.
即ち、優れた針状晶を有し、且つ、粒度が均斉であり、
また、樹枝状粒子が混在していない針状晶ゲータイト粒
子は、Fe(0H)2Zn(0H)2とのPHll以上
の混合水溶液(但し、Zn(0H)2は、Feに対しZ
n換算で0.1〜2.3原子%)を得るに際して使用す
るアルカリ水溶液にあらかじめ水可溶性ケイ酸塩をFe
に対しSi換算で0.1〜1.7原子%となるように添
加(但し、Zn(0H)2の混合量と水可溶性ケイ酸塩
の添加量との総和がFeに対し、各々Zn及びSi換算
で2.5原子%以下)し、次いで該アルカリ水溶液と第
一鉄塩水溶液及び水可溶性Zn塩水溶液とを反応させて
、微細で均斉なFe(0H)2とZn(0H)2とのP
Hll以上の混合水溶液を得、しかる後、該混合水溶液
に酸素含有ガスを通気して酸化することにより得ること
ができる。That is, it has excellent acicular crystals and uniform particle size,
In addition, acicular goethite particles without dendritic particles are mixed with Fe(0H)2Zn(0H)2 in a mixed aqueous solution of PH11 or more (however, Zn(0H)2 has Z
A water-soluble silicate is added in advance to the alkaline aqueous solution used to obtain Fe
(However, the total amount of Zn(0H)2 mixed and the amount of water-soluble silicate added is 2.5 at. P of
It can be obtained by obtaining a mixed aqueous solution of Hll or more, and then oxidizing the mixed aqueous solution by passing an oxygen-containing gas through the mixed aqueous solution.
この方法について説明すれば、次のようである。This method will be explained as follows.
従来、第一鉄塩水溶液とアルカリとを反応させ空気酸化
することによりPHll以上のアルカリ領域で得られた
針状晶ゲータイト粒子は、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、針状晶ゲータイト粒子
の前駆体であるFe(0H)2のフロツクが不均斉であ
ると同時に、Fe(0H)2のフロツクを構成している
Fe(0H)2粒子そのものが不均斉であること、更に
、Fe(0H)2を含む水溶液から針状晶ゲータイト粒
子を生成するに際しての針状晶ゲータイト核粒子の発生
と該針状晶ゲータイト核粒子の成長が同時に生起し、し
かもゲータイト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。上記の従来技術において
、第一鉄塩水溶液とアルカリとを反応させて得られたF
e(0H)2を含むPHll以上の水溶液を得るに際し
て使用するアルカリ水溶液に、あらかじめ水可溶性ケイ
酸塩をFeに対しSi換算で0.1〜1.7原子%とな
るように添加し、次いで該アルカリ水溶液と第一鉄塩水
溶液とを反応させた場合には、Fe(0H)2の生成時
にFe(0H)2のフロツクを微細で均斉なフロツクに
すると同時に、Fe(0H)2のフロツクを構成してい
るFeFe(0H)2粒子そのものも十分微細で均斉な
粒子とすることができ、更に水可溶性ケイ酸塩がFe(
0H)2を含む水溶液から針状晶ゲータイト粒子を生成
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
て針状晶ゲータイト核粒子の発生および該針状晶ゲータ
イト核粒子の成長を段階的に行うことができるので、粒
度が均斉であり、また、樹枝状粒子が混在していない針
状晶ゲータイト粒子を得ることができる。Conventionally, acicular goethite particles obtained in the alkaline region of PHll or higher by reacting an aqueous ferrous salt solution with an alkali and air oxidation generally have asymmetric particle sizes and a mixture of dendritic particles. This is because the Fe(0H)2 flocs, which are the precursors of acicular goethite particles, are asymmetric, and at the same time, the Fe(0H)2 particles themselves that make up the Fe(0H)2 flocs are asymmetric. Furthermore, when producing acicular goethite particles from an aqueous solution containing Fe(0H)2, the generation of acicular goethite core particles and the growth of the acicular goethite core particles occur simultaneously; This is due to the fact that many new nuclei are generated until the production reaction is completed. In the above conventional technology, F obtained by reacting a ferrous salt aqueous solution with an alkali
A water-soluble silicate is added in advance to an aqueous alkaline solution used to obtain an aqueous solution containing e(0H)2 with a pH of PH11 or higher, in an amount of 0.1 to 1.7 atomic % based on Fe in terms of Si, and then When the alkaline aqueous solution and the ferrous salt aqueous solution are reacted, the Fe(0H)2 flocs are made into fine and uniform flocs when Fe(0H)2 is produced, and at the same time, the Fe(0H)2 flocs are The FeFe(0H)2 particles constituting the FeFe(0H)2 particles themselves can be made into sufficiently fine and uniform particles, and furthermore, the water-soluble silicate is Fe(0H)2.
0H) Stages the generation of acicular goethite core particles and the growth of the acicular goethite core particles due to the effect of suppressing the oxidation reaction when generating acicular goethite particles from an aqueous solution containing 2. Since the process can be carried out in a uniform manner, it is possible to obtain acicular goethite particles with uniform particle size and without dendritic particles mixed therein.
しかし、この方法による場合には、図1に示すように、
針状晶ゲータイト粒子の軸比(長軸/短軸)が10:1
程度以下のものしか得られず、しかも、水可溶性ケイ酸
塩の添加量の増加に伴つて粒度が均斉であり、また、樹
枝状粒子が混在していない粒子が得られやすくなるが一
方で、粒子の軸比(長軸/短軸)の低下をきたす。However, in this method, as shown in Figure 1,
Axial ratio (major axis/minor axis) of acicular goethite particles is 10:1
However, as the amount of water-soluble silicate added increases, particles with uniform particle size and no dendritic particles are easily obtained. This causes a decrease in the particle axial ratio (major axis/minor axis).
図1は、水可溶性ケイ酸塩の添加量以外は一定の条件下
で得られたZn含有針状晶ゲータイト粒子の軸比と、水
可溶性ケイ酸塩の添加量との関係を示すものである。Figure 1 shows the relationship between the axial ratio of Zn-containing acicular goethite particles obtained under constant conditions except for the amount of water-soluble silicate added and the amount of water-soluble silicate added. .
そこで本発明者は、粒度が均斉であり、また樹枝状粒子
が混在していない針状晶ゲータイト粒子の軸比の向上を
はかるべく検討を重ねた結果、Fe(0H)2とZn(
0H)2とのPHll以上の混合水溶液(但し、Zn(
0H)2は、Feに対しZn換算で0.1〜2.3原子
01))を得るに際して使用するアルカリ水溶液に、あ
らかじめ水可溶性ケイ酸塩をFeに対しSiで換算で0
.1〜1.7原子%添加(但し、Zn(0H)2の混合
量と水可溶性ケイ酸塩の添加量との総和がFeに対し、
各々Zn及びS1換算で2.5原子%以下)し、次いで
該アルカリ水溶液と第一鉄塩水溶液及び水可溶性Zn塩
水溶液とを反応させて、微細で均斉なFe(0H)2と
Zn(0H)2とのPHll以上の混合水溶液を得、し
かる後、該混合水溶液に酸素含有ガスを通気して酸化し
た場合には優れた針状晶を有し、且つ、粒度が均斉であ
り、また樹枝状粒子が混在していない針状晶ゲータイト
粒子粉末を得ることができることを知つた。Therefore, as a result of repeated studies to improve the axial ratio of acicular goethite particles that have uniform particle size and do not contain dendritic particles, the inventors found that Fe(0H)2 and Zn(
A mixed aqueous solution of PHll or higher with Zn(0H)2 (however, Zn(
0H)2 is 0.1 to 2.3 atoms in terms of Zn with respect to Fe01)) Water-soluble silicate is added in advance to the alkaline aqueous solution used to obtain 0 in terms of Si with respect to Fe.
.. Addition of 1 to 1.7 at% (however, the total amount of Zn(0H)2 mixed and the amount of water-soluble silicate added is
2.5 atomic % or less each calculated as Zn and S1), and then the alkaline aqueous solution is reacted with a ferrous salt aqueous solution and a water-soluble Zn salt aqueous solution to form fine and homogeneous Fe(0H)2 and Zn(0H)2. ) 2 is obtained and then oxidized by passing an oxygen-containing gas through the mixed aqueous solution, it has excellent acicular crystals, uniform particle size, and no dendrites. It has been found that it is possible to obtain acicular goethite particle powder containing no acicular crystal particles.
上述の方法により得られた針状晶ゲータイト粒子粉末は
当然のことながら、粒子中に微量のZn及びSiを含有
しており、該針状晶ゲータイト粒子粉末を加熱還元して
得られる針状晶金属磁性粒子粉末は、針状晶Fe−Zn
合金磁性粒子粉末となるO図2及び図3は、それぞれ水
可溶性ケイ酸塩の添加量をFeに対しSi換算で0.5
原子%と一定にした場合のZn混合量と針状晶ゲータイ
ト粒子の軸比(長軸/短軸)及び長軸の関係図である。The acicular goethite particles obtained by the above method naturally contain trace amounts of Zn and Si in the particles, and the acicular goethite particles obtained by heating and reducing the acicular goethite particles The metal magnetic particle powder is acicular crystal Fe-Zn
In Figures 2 and 3, the amount of water-soluble silicate added to form the alloy magnetic particles is 0.5 in terms of Si relative to Fe.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the Zn mixing amount and the axial ratio (major axis/minor axis) and long axis of acicular goethite particles when the amount is kept constant at atomic %.
上述の方法において使用されるZnとしては、硫酸亜鉛
、塩化亜鉛、硫酸亜鉛等の水可溶性Zn塩がある。水可
溶性Zn塩の混合時期はあらかじめ、第一鉄塩水溶液中
に混合してもよいし、また、Fe(0H)2を含む水溶
液中に混合してもよく、いずれの場合も同様の効果を得
ることができる。Zn used in the above method includes water-soluble Zn salts such as zinc sulfate, zinc chloride, and zinc sulfate. The water-soluble Zn salt may be mixed in advance into an aqueous ferrous salt solution or into an aqueous solution containing Fe(0H)2; in either case, the same effect can be obtained. Obtainable.
水可溶性ケイ酸塩としては、ナトリウム、カリウムのケ
イ酸塩が使用される。As water-soluble silicates, sodium and potassium silicates are used.
Zn(0H)2の混合量及び水可溶性ケイ酸塩の添加量
は、Feに対しZn換算で0.1〜2.3原子%、Fe
に対しSi換算で0.1〜1.7原子%、但し、Zn(
0H)2の混合量と水可溶性ケイ酸塩の添加量の総和が
Feに対し各々Zn及びSi換算で2.5原子%以下に
なるようにすればよい。The amount of Zn(0H)2 mixed and the amount of water-soluble silicate added are 0.1 to 2.3 atomic % based on Fe, calculated as Zn, and Fe
0.1 to 1.7 atomic% in terms of Si, however, Zn(
The sum of the mixed amount of 0H)2 and the added amount of water-soluble silicate may be set to 2.5 atomic % or less in terms of Zn and Si, respectively, based on Fe.
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%以下である場合は、粒度が均斉であり、また樹
枝状粒子が混在していない粒子を得る効果が十分ではな
く1.7原子%以上である場合はマグネタイト粒子が混
入する。The amount of water-soluble silicate added is 0.0% compared to Fe in terms of Si.
If it is 1 atomic % or less, the particle size is uniform and the effect of obtaining particles without dendritic particles mixed therein is insufficient, and if it is 1.7 atomic % or more, magnetite particles are mixed.
Zn(0H)2の混合量がFeに対しZn換算で0.1
原子%以下である場合は、粒子の軸比の向上をはかる効
果が十分ではなく、2.3原子%以上の場合は、マグネ
タイト粒子が混入する。The mixing amount of Zn(0H)2 is 0.1 in terms of Zn with respect to Fe.
If it is less than atomic %, the effect of improving the axial ratio of the particles is not sufficient, and if it is 2.3 atomic % or more, magnetite particles will be mixed.
Zn(0H)2の混合量と水可溶性ケイ酸塩の添加量の
総和が、Feに対し各々Zn及びSi換算で2.5原子
%以上の場合には粒状のマグネタイト粒子が混入してく
る。When the sum of the mixed amount of Zn(0H)2 and the added amount of water-soluble silicate is 2.5 atomic % or more in terms of Zn and Si, respectively, based on Fe, granular magnetite particles will be mixed.
このことを図4に従つて説明する。図4中、斜線部分は
、本発明において用いられるZn含有針状晶ゲータイト
粒子が生成する領域であり、直線Aを一辺とするA,b
,cの各点で囲まれる三角形の部分は前記Zn含有針状
晶ゲータイトと粒状のマグネタイト粒子とが混合生成す
る領域である。This will be explained with reference to FIG. In FIG. 4, the shaded area is the region where the Zn-containing acicular goethite particles used in the present invention are generated, and the area A, b with straight line A as one side is
, c is a region where the Zn-containing acicular goethite and granular magnetite particles are mixed and produced.
即ち、Zn(0H)2の混合量と水可溶性ケイ酸塩の添
加量の総和がFeに対し、各々Zn及びSi換算で2.
5原子%であることを示す直線AによつてZn含有針状
晶ゲータイト粒子の生成領域と粒状のマグネタイト粒子
の生成領域が区別されるのである。That is, the sum of the mixed amount of Zn(0H)2 and the added amount of water-soluble silicate is 2.0% in terms of Zn and Si, respectively, with respect to Fe.
A straight line A indicating 5 atomic % distinguishes the region where Zn-containing acicular goethite particles are produced and the region where granular magnetite particles are produced.
次に、いかにして上記に詳述した方法により得られた優
れた針状晶を有し、且つ、粒度が均斉であり、また樹枝
状粒子が混在していない微量のZn及びSl含有針状晶
ゲータイト粒子の針状晶と粒度を保持継承させながら加
熱還元して、結晶性の度合が高められた実質的に高密度
な針状晶Fe−Zn合金磁性粒子とするかが問題となる
。Next, we will discuss how to obtain a trace amount of Zn and Sl-containing acicular crystals, which have excellent acicular crystals, are uniform in particle size, and do not contain dendritic particles. The problem is whether to thermally reduce the goethite particles while maintaining their acicular crystals and particle size to obtain substantially high-density acicular Fe--Zn alloy magnetic particles with an increased degree of crystallinity.
前述したように、低温での加熱還元処理を採用すること
により、粒子の針状晶と粒度を比較的よく保持継承でき
ても、生成される針状晶Fe−Zn合金磁性粒子は、結
晶性の度合が小さいものである。加熱還元する温度が高
ければ高い程、結晶性の度合が高められるが、一方で、
Fe−Zn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、保磁力が極度に
低下する。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す。その結墾保磁力が低下
するのである。本発明者は、本発明において用いられる
粒度が均斉であり、また、樹枝状粒子が混在していない
微量のZn及びSi含有針状晶ゲータイト粒子を300
℃付近で加熱脱水して得られた針状晶ヘマタイト粒子を
出発原料とし、該出発原料を還元性ガス中で加熱還元し
て針状晶Fe−Zn合金粒子とする場合の粒子形状の変
形と粒子及び粒子相互間の焼結現象について詳細に検討
した。即ち、図5は本発明において用いられる粒度が均
斉であり、また、樹枝状粒子が混在していないZn含有
量が1.41原子%、Si含有量が0.6原子%である
針状晶ゲータイト粒子を加熱脱水して得た微細なヘマタ
イト単一粒子群からなる平均長軸長さ0.85μmであ
り、且つ、比表面積が160m2/9である針状晶形粒
子を水素気流中400′Cで加熱還元して針状晶Fe−
Zn合金磁性粒子とする加熱還元過程における加熱還元
生成粒子の還元度X(FeOx,l.5〉x>O)と比
表面積の関係を示したものである。As mentioned above, even if the acicular crystals and grain size of the particles can be maintained relatively well by employing the thermal reduction treatment at low temperatures, the acicular crystal Fe-Zn alloy magnetic particles produced have poor crystallinity. The degree of The higher the heating reduction temperature, the higher the degree of crystallinity, but on the other hand,
The deformation of the acicular crystal grains of the Fe--Zn alloy magnetic particles and the sintering of the grains and the particles among themselves become significant, and the coercive force is extremely reduced. In particular, the shape of the particles is easily affected by the heating temperature, and especially when the atmosphere is reducing, the particle growth is significant, and a single particle grows to a size exceeding that of the skeletal particle.
The outer shape of the skeleton particles gradually disappears, causing deformation of the particle shape and sintering of the particles and each other. Its coercive force decreases. The present inventor has determined that the particle size used in the present invention is uniform and that a trace amount of Zn and Si-containing acicular goethite particles containing no dendritic particles are used in the present invention.
Deformation of particle shape when acicular hematite particles obtained by heating and dehydration at around ℃ are used as a starting material, and the starting material is heated and reduced in a reducing gas to obtain acicular Fe-Zn alloy particles. The sintering phenomenon between particles and particles was studied in detail. That is, FIG. 5 shows the needle-like crystals used in the present invention, in which the particle size is uniform, and the Zn content is 1.41 atomic % and the Si content is 0.6 atomic %, with no dendritic particles mixed. Acicular crystal particles with an average major axis length of 0.85 μm and a specific surface area of 160 m2/9, which are made up of fine hematite single particles obtained by heating and dehydrating goethite particles, were heated at 400'C in a hydrogen stream. The acicular crystals Fe-
This figure shows the relationship between the degree of reduction X (FeOx, 1.5>x>O) and the specific surface area of particles produced by thermal reduction during the thermal reduction process to form Zn alloy magnetic particles.
図5かられかるように、加熱還元の進行に伴つて生成粒
子の比表面積が急激に小さくなつているのは、粒子形状
の変形と粒子及び粒子相互間の焼結が急激に生起したこ
とを示している。As can be seen from Figure 5, the specific surface area of the generated particles rapidly decreases as thermal reduction progresses, which is due to the rapid occurrence of deformation of the particle shape and sintering of the particles and their mutual particles. It shows.
この現象について以下に詳細に説明する。This phenomenon will be explained in detail below.
一般にSlを含有する針状晶ゲータイト粒子から得られ
る針状晶ヘマタイト粒子はその粒子表面並びに粒子内部
には、脱水により発生する多数の空孔が存在し、この空
孔は加熱温度が上昇するにつれて少なくなるが、一方、
加熱温度が800℃を越えて高くなると焼結が進んで針
状晶粒子がく′ずれることが知られている。Generally, acicular hematite particles obtained from acicular goethite particles containing Sl have many pores generated by dehydration on the particle surface and inside the particles, and these pores become smaller as the heating temperature increases. However, on the other hand,
It is known that when the heating temperature exceeds 800°C, sintering progresses and the acicular crystal grains collapse.
このことは、特開昭48−83100号公報に次のよう
に記載されている。This is described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 48-83100 as follows.
微量のSiを含有する針状晶ゲータイト粒子は「脱水処
理中、またはそれに続く焼き戻し(針状晶ヘマタイト粒
子の高温加熱処理)作業中に、針状晶が焼結することな
く800℃までの温度の使用が可能である。Acicular goethite particles containing a trace amount of Si can be heated up to 800℃ without sintering of the needles during dehydration treatment or subsequent tempering (high-temperature heating treatment of acicular hematite particles). Temperature can be used.
」従来から出発原料として一般に用いられている針状晶
ヘマタイト粒子は、針状晶ゲータイト粒子を300℃付
近の温度で加熱脱水することにより得られ、針状晶ゲー
タイト粒子の外形を残した針状晶形骸粒子であり、この
形骸粒子は、多数の単一粒子を連結した凝集粒子からな
る。"Acicular hematite particles, which have been commonly used as a starting material, are obtained by heating and dehydrating acicular goethite particles at a temperature of around 300°C. They are crystalline shell particles, and these shell particles are composed of aggregated particles in which a large number of single particles are connected.
この場合、針状晶ゲータイト粒子を300℃付近の比較
的低温で加熱脱水するのは、針状晶ゲータイト粒子の針
状晶をいかに保持継承するかを第一に配慮したためであ
る。しかし、300℃付近の比較的低温で加熱すること
により得られた針状晶ヘマタイト粒子は、針状晶を保持
継承したものではあるが、一方単一粒子成長が十分では
なく、従つて粒子の結晶性の度合が小さいものである。
殊に、微量のSlを含有する針状晶ゲータイト粒子を常
法により300℃付近の低温で加熱脱水した場合は、周
知のようにS1の粒子成長抑制効果に起因して、結晶性
の度合が更に小さいものとなる。In this case, the reason why the acicular goethite particles are heated and dehydrated at a relatively low temperature of around 300° C. is because the primary consideration is how to retain and inherit the acicular crystals of the acicular goethite particles. However, acicular hematite particles obtained by heating at a relatively low temperature around 300°C retain and inherit acicular crystals, but on the other hand, single particle growth is not sufficient, and therefore the particles are It has a low degree of crystallinity.
In particular, when acicular goethite particles containing a small amount of Sl are heated and dehydrated at a low temperature around 300°C by a conventional method, the degree of crystallinity decreases due to the particle growth inhibiting effect of S1, as is well known. It becomes even smaller.
その為、微量のSiを含有する針状晶ヘマタイト粒子は
、粒子表面並びに粒子内部に空孔が多数存在し、比表面
積の大きなものしか得られない。Therefore, acicular hematite particles containing a trace amount of Si have many pores on the particle surface and inside the particle, and only particles with a large specific surface area can be obtained.
図6は、平均長軸長さが0.85μmであり、且つ、比
表面積が36.5m1/f!である本発明において用い
られる粒度が均斉であり、また 樹枝状粒子が混在して
いないZn含有量が1.41原子%、Si含有量が0.
6原子%である針状晶ゲータイト粒子を加熱脱水して針
状晶ヘマタイト粒子とする過程において、脱水速度の異
なる条件下において生成された粒子の脱水率と比表面積
との関係を示したものである。図中、曲線A,B,Cは
、それぞれ脱水速度が7.2モル/分、2.0モル/分
、0.25モル/分の場合である。図6から明らかなよ
うに脱水速度を変化させることにより得られる微量のS
i及びZn含有針状晶ヘマタイト粒子粉末の比表面積は
異なり、脱水速度を遅くする程、比表面積が小さい針状
晶ヘマタイト粒子粉末を得ることができるが、高々50
〜80m179位である。In FIG. 6, the average major axis length is 0.85 μm, and the specific surface area is 36.5 m1/f! The particle size used in the present invention is uniform, and the Zn content is 1.41 at.
This graph shows the relationship between the dehydration rate and the specific surface area of particles produced under different conditions of dehydration rate in the process of heating and dehydrating acicular goethite particles with a concentration of 6 at % to produce acicular hematite particles. be. In the figure, curves A, B, and C are for dehydration rates of 7.2 mol/min, 2.0 mol/min, and 0.25 mol/min, respectively. As is clear from Figure 6, a trace amount of S can be obtained by changing the dehydration rate.
The specific surface area of the i and Zn-containing acicular hematite particles differs, and the slower the dehydration rate, the smaller the specific surface area of the acicular hematite particles can be obtained.
~80m 179th place.
このように、粒子成長が十分でなく、従つて、粒子の結
晶性の度合が小さい微量のSi及びZn含有針状晶ヘマ
タイト粒子を還元性ガス中で加熱還元した場合、加熱還
元過程における単一粒子の粒子成長即ち、物理的変化が
急激である為、単一粒子の均一な粒子成長が生起し難く
、従つて、単一粒子の粒子成長が急激に生起した部分で
は、粒子及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。In this way, when a trace amount of Si and Zn-containing acicular hematite particles with insufficient particle growth and a low degree of crystallinity are thermally reduced in a reducing gas, single crystals in the thermal reduction process Because the growth of particles, that is, the physical change, is rapid, uniform growth of single particles is difficult to occur. It is thought that sintering occurs, making the particle shape more likely to collapse.
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。In addition, during the thermal reduction process, rapid volumetric contraction from the oxide to the metal occurs, making the particle shape more likely to collapse.
更に、加熱還元過程における加熱処理は、雰囲気が還元
性である為、単一粒子成長という物理的変化と同時に還
元反応という化学的変化が生起する。Furthermore, since the atmosphere in the heat treatment in the thermal reduction process is reducing, a chemical change called a reduction reaction occurs at the same time as a physical change called single particle growth.
その為、優れた針状晶Fe−Zn合金磁性粒子粉末を得
るためには物理的変化と化学的変化を同時に制御する必
要があり、従つて、加熱還元処理に非常に長時間を要し
、また、還元性ガスも多量に必要としたのである。加熱
還元処理に長時間を必要とするということは、生成粒子
の粒子形状の変形と粒子及び粒子相互間の焼結を更に進
行させる原因となる。上述したように、加熱還元過程に
おける粒子形状の変形と粒子及び粒子相互間の焼結が生
起する原因としては、単一粒子の粒子成長が急激である
為単一粒子の均一な粒子成長が生起しがたいこと、酸化
物から金属への急激な体積収縮が生起すること、及び単
一粒子の粒子成長という物理的変化と還元反応という化
学変化とが同時に生起することが考えられる。Therefore, in order to obtain excellent acicular crystal Fe-Zn alloy magnetic particles, it is necessary to control both physical and chemical changes at the same time, and therefore, the heat reduction treatment requires a very long time. It also required a large amount of reducing gas. The fact that the heat reduction treatment requires a long time causes deformation of the particle shape of the generated particles and further progresses sintering of the particles and the particles themselves. As mentioned above, the reason for the deformation of particle shape and sintering between particles and particles during the thermal reduction process is that the uniform particle growth of single particles occurs because the particle growth of single particles is rapid. It is difficult to imagine that a rapid volume contraction occurs from an oxide to a metal, and that a physical change such as growth of a single particle and a chemical change such as a reduction reaction occur simultaneously.
そこで、本発明者は、上記の現象に鑑み、加熱還元過程
に先立つて、単一粒子の粒子成長という物理的変化と還
元反応という化学的変化とが同時に生起しないような非
還元性雰囲気下において加熱焼成して単一粒子の十分、
且つ、均一な粒子成長をはかることにより、結晶性の度
合が高められた実質的に高密度であり、且つ、針状晶を
保持継承している出発原料としておけば、加熱還元過程
では化学的変化を主体に行えばよいから加熱還元過程に
おける粒子の変形と粒子及び粒子相互間の)焼結が防止
できるのではないかと考えた。Therefore, in view of the above phenomenon, the inventors of the present invention have proposed that, prior to the thermal reduction process, under a non-reducing atmosphere where the physical change of particle growth of a single particle and the chemical change of reduction reaction do not occur at the same time. Heat and sinter to produce a single particle,
In addition, if the starting material is used as a starting material that has a substantially high density with an increased degree of crystallinity and retains acicular crystals by uniform particle growth, it will not be chemically oxidized during the thermal reduction process. We thought that it would be possible to prevent particle deformation and sintering (both particles and between particles) during the thermal reduction process by mainly performing the change.
そして、本発明者は、本発明において用いられる微量の
Si及びZn含有針状晶ヘマタイト粒子を非還元性ガス
中で加熱焼成して単一粒子の十分、且つ、均一な粒子成
長をはかることにより、結晶性の度合が高められた実質
的に高密度であり、且つ、針状晶を保持継承している出
発原料ヘマタイト粒子を得るべく種々検討した結果、本
発明に到達したのである。Then, the present inventors succeeded in heating and calcining the minute amounts of Si and Zn-containing acicular hematite particles used in the present invention in a non-reducing gas to achieve sufficient and uniform particle growth of single particles. The present invention was achieved as a result of various studies aimed at obtaining starting material hematite particles that have a substantially high density with an increased degree of crystallinity and retain and inherit needle-like crystals.
即ち、本発明は、Fe(0H)2とZn(0H)2との
PHll以上の混合水溶液(但し、Zn(0H)2は、
Feに対しZn換算で0.1〜2,3原子%)を得るに
際して使用するアルカリ水溶液に、あらかじめ水可溶性
ケイ酸塩をFeに対しSi換算で0.1〜1.7原子%
添加(但し、Zn(0H)2の混合量と水可溶性ケイ酸
塩の添加量との総和がFeに対し、各々Zn及びSi換
算で2.5原子%以下)し、次いで該アルカリ水溶液と
第一鉄塩水溶液及び水可溶性Zn塩水溶液とを反応させ
て、微細で均斉なFe(0H)2とZn(0H)2との
PHll以上の混合水溶液を得、しかる後、該混合水溶
液に酸素含有ガスを通気して酸化することによりZn含
有針状晶ゲータイト粒子を生成させ、次いで、該生成Z
n含有ゲータイト粒子を済別、水洗、乾燥後、加熱脱水
することにより得られた平均長軸長さが0.3〜2.5
μmであり、且つ、BET法による比表面積が50〜3
00m2/9であつて針状晶ゲータイト粒子の長軸長さ
と軸比とを保持継承したZn含有針状晶ヘマタイト粒子
を、加熱水蒸気と非還元性ガスとからなる雰囲気下にお
いて水蒸気分圧+7(Fsは水蒸気分圧、Piは非還元
性ガス分圧)30〜100(!)、温度350〜700
℃の範囲で加熱焼成することにより、平均長軸長さが0
.1〜2.0μmであり、且つ、BET法による比表面
積が10〜30m1/9である針状晶を継承している実
質的に高密度な針状晶ヘマタイト粒子とした後、該針状
晶ヘマタイト粒子を還元性ガス中350〜600℃の温
度範囲で加熱還元することにより針状晶Fe−Zn合金
磁性粒子を得ることよりなる針状晶Fe−Zn合金磁性
粒子粉末の製造法である。That is, the present invention provides a mixed aqueous solution of Fe(0H)2 and Zn(0H)2 with a pH higher than PHll (however, Zn(0H)2 is
Add water-soluble silicate in advance to the alkaline aqueous solution used to obtain 0.1 to 2.3 atom % of Fe (calculated as Zn).
(However, the sum of the mixed amount of Zn(0H)2 and the added amount of water-soluble silicate is 2.5 atomic % or less in terms of Zn and Si, respectively, based on Fe), and then the alkaline aqueous solution and the water-soluble silicate are added. A monoferric salt aqueous solution and a water-soluble Zn salt aqueous solution are reacted to obtain a mixed aqueous solution of fine and homogeneous Fe(0H)2 and Zn(0H)2 with a pH of 1 or more, and then oxygen-containing is added to the mixed aqueous solution. Zn-containing acicular goethite particles are produced by passing gas through oxidation, and then the produced Z
The average major axis length obtained by separating the n-containing goethite particles, washing with water, drying, and then heating and dehydrating the particles is 0.3 to 2.5.
μm, and the specific surface area by BET method is 50 to 3
Zn-containing acicular hematite particles, which have a size of 00 m2/9 and maintain the long axis length and axial ratio of acicular goethite particles, were placed at a water vapor partial pressure of +7 ( Fs is water vapor partial pressure, Pi is non-reducing gas partial pressure) 30-100 (!), temperature 350-700
By heating and firing in the range of ℃, the average major axis length is 0.
.. After forming substantially high-density acicular hematite particles inheriting acicular crystals having a diameter of 1 to 2.0 μm and a specific surface area of 10 to 30 m 1/9 by the BET method, This is a method for producing acicular Fe-Zn alloy magnetic particles, which comprises obtaining acicular Fe-Zn alloy magnetic particles by heating and reducing hematite particles in a reducing gas in a temperature range of 350 to 600°C.
本発明の構成、効果を説明すれば以下の通りである。The structure and effects of the present invention will be explained as follows.
先ず、本発明の基礎とする諸知見について述べる。First, various findings on which the present invention is based will be described.
一般に微量のSiを含有する針状晶ゲータイト粒子を3
00℃付近で加熱脱水して得られた微量のSlを含有す
る針状晶ヘマタイト粒子は前述したように針状晶を保持
継承したものではあるが、一方、単一粒子の粒子成長が
十分ではなく、従つて結晶性の度合が非常に小さいもの
である。Generally, acicular goethite particles containing a trace amount of Si are
The acicular hematite particles containing a small amount of Sl obtained by heating and dehydration at around 00°C retain and inherit acicular crystals as described above, but on the other hand, the particle growth of single particles is not sufficient. Therefore, the degree of crystallinity is very small.
このような結晶性の度合が小さい微量のSiを含有する
針状晶ヘマタイト粒子でも更に、焼きもどし等の加熱焼
成をすることにより単一粒子の粒子成長をはかることが
でき、従つて、結晶性の度合も高めることができる。前
述した様に、微量のSiを含有する針状晶ヘマタイト粒
子を非還元性ガス中加熱焼成する温度が高くなる程、効
果的に単一粒子の粒子成長をはかることができ、従つて
、結晶性の度合が高められた針状晶ヘマタイト粒子とす
ることができるが、800℃以上になると単一粒子が形
骸粒子の大きさを越えて成長し、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すことが知られてい
る。Even with such acicular hematite particles containing a small amount of Si and having a small degree of crystallinity, single particle growth can be achieved by further heating and firing such as tempering, and therefore the crystallinity can be improved. It is also possible to increase the degree of As mentioned above, the higher the temperature at which acicular hematite particles containing a small amount of Si are heated and fired in a non-reducing gas, the more effectively single particles can be grown, and the crystallization However, at temperatures above 800°C, single particles grow beyond the size of the skeleton particles, causing deformation of the acicular crystal particles and mutual interaction between the particles. is known to cause sintering between
さらに、微量のSiを含有する出発原料の針状晶を保持
継承することができる800℃以下の温度範囲において
できるだけ高い温度で加熱焼成して、単一粒子の粒子成
長をはかり、従つて結晶性の度合が高められた微量のS
iを含有する針状晶ヘマタイト粒子を得る方法が知られ
ている。例えば、特開昭52−95097号公報には次
のように記載されている。「Slを吸着または混入せし
めたα−FeOOHまたはα−Fe2O3粒子を適切な
熱処理条件のもとで」加熱焼成することにより「粒子間
相互の焼結を抑制して針状性を保持しながら、脱水・封
孔性は促進せしめ」、結晶の「完全性の高い]針状晶ヘ
マタイト粒子を得ることができる。Furthermore, the acicular crystals of the starting material containing a trace amount of Si are heated and calcined at a temperature as high as possible within a temperature range of 800°C or less to maintain and inherit the needle-like crystals of the starting material, in order to grow single grains and thereby improve crystallinity. A trace amount of S with an increased degree of
A method for obtaining acicular hematite particles containing i is known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-95097 describes the following. By heating and sintering α-FeOOH or α-Fe2O3 particles adsorbed or mixed with Sl under appropriate heat treatment conditions, ``while suppressing mutual sintering between particles and maintaining acicularity, Dehydration and pore-sealing properties are promoted, and acicular hematite particles with high crystal integrity can be obtained.
この方法における「適切な熱処理条件]とは、実施例の
記載によれば、微量のS1を含有する針状晶ゲータイト
粒子をアルゴン、大気等の非還元性雰囲気中700〜8
00℃の温度で加熱焼成するものである。According to the description in the examples, "appropriate heat treatment conditions" in this method mean that acicular goethite particles containing a trace amount of S1 are heated to 700 to 8
It is heated and fired at a temperature of 00°C.
即ち、微量のSiを含有する針状晶ヘマタイト粒子を加
熱焼成して単一粒子の粒子成長をはかり、従つて結晶性
の度合を高めようとすれば、700℃以上の温度が必要
であり、700℃以下の温度フでは、S1の粒子成長抑
制効果により、かえつて単一粒子の粒子成長がさまたげ
られ結晶性の度合が非常に小さいものしか得られないの
である。That is, if acicular hematite particles containing a small amount of Si are heated and fired to grow single particles and thereby increase the degree of crystallinity, a temperature of 700° C. or higher is required. At temperatures below 700° C., the grain growth suppressing effect of S1 actually inhibits the grain growth of single grains, and only a very small degree of crystallinity can be obtained.
このように、7000C以上という高温で加熱焼成する
ことは精度の高い設備、高度な技術を必要とし、工業的
、経済的とは言えない。そこで、本発明者は、上述した
事実に鑑み、非還元性雰囲気中において、700℃以下
のできるだけ低い温度で本発明において用いられる微量
のZn及びSi含有針状晶ヘマタイト粒子を加熱焼成し
て、単一粒子の十分、且つ、均一な粒子成長をはかるこ
とにより結晶性の度合が高められた微量のZn及びSi
含有針状晶ヘマタイト粒子とすることについて更に、検
討を重ねた。その結果、本発明において用いられる微量
のZn及びSi含有針状晶ゲータイト粒子を加熱脱水し
て得られた平均長軸長さが0.3〜2.5μmであり、
且つ、BET法による比表面積が50〜300m2/9
であつて針状晶ゲータイト粒子の長軸長さと軸比とを保
持継承した針状晶ヘマタイト粒子を、加熱水蒸気と非還
元性ガスとからなる雰囲気下において水蒸気分圧−よΣ
―(Psは水蒸気Ps+Pi分圧、Plは非還元性ガス
分圧)30〜100%、温度350〜700℃の範囲で
加熱焼成することにより平均長軸長さが0.1〜2.0
μmであり、且つ、BET法による比表面積が10〜3
0m2/1である針状晶ヘマタイト粒子とした場合には
、結晶性の度合が高められた実質的に高密度であり、且
つ、針状晶を保持継承した針状晶ヘマタイト粒子を得る
ことができるという知見を得た。As described above, heating and firing at a high temperature of 7000C or higher requires highly accurate equipment and advanced technology, and cannot be said to be industrial or economical. Therefore, in view of the above-mentioned facts, the present inventor heated and calcined the trace amount of Zn and Si-containing acicular hematite particles used in the present invention at a temperature as low as 700° C. or lower in a non-reducing atmosphere. Trace amounts of Zn and Si with increased degree of crystallinity by achieving sufficient and uniform grain growth of single grains
Further studies were conducted to obtain needle-like hematite particles. As a result, the average major axis length obtained by heating and dehydrating the trace amounts of Zn and Si-containing acicular goethite particles used in the present invention was 0.3 to 2.5 μm,
And, the specific surface area by BET method is 50 to 300 m2/9
The acicular hematite particles, which retain the long axis length and axial ratio of the acicular goethite particles, are heated under an atmosphere consisting of heated steam and non-reducing gas to reduce the water vapor partial pressure - Σ
- (Ps is water vapor Ps + Pi partial pressure, Pl is non-reducing gas partial pressure) 30-100%, by heating and firing at a temperature of 350-700°C, the average major axis length is 0.1-2.0
μm, and the specific surface area by BET method is 10 to 3
In the case of acicular hematite particles having a ratio of 0 m2/1, it is possible to obtain acicular hematite particles that have a substantially high density with an increased degree of crystallinity and retain and inherit acicular crystals. I learned that it can be done.
これについて更に詳述すれば次の様である。This will be explained in more detail as follows.
微量のZn及びSi含有針状晶ゲータイト粒子が、加熱
脱水して針状晶ヘマタイト粒子となる過程は、ヘマタイ
トの単一粒子の発生と該単一粒子の成長とからなるもの
で、この脱水反応を急激に生起させると生成ヘマタイト
の単一粒子の均一な粒子成長が生起しがたくなる。その
為に、単一粒子の急激な粒子成長は、粒子及び粒子相互
間の焼結を惹起し、形骸粒子の粒子形状の変形をもたら
すので、針状晶を保持継承することが困難となる。そこ
で本発明者は、結晶性の度合が高められた実質的に高密
度であり、且つ、針状晶を保持継承している微量のZn
及びSi含有針状晶ヘマタイ卜粒子を得るためには、ヘ
マタイトの単一粒子の核の発生時期と該単一粒子の核の
成長時期を別々に制御することが必要であると考えた。
即ち、まずヘマタイトの単一粒子の核の発生時期には、
核の成長を制御することが必要である。The process in which acicular goethite particles containing a small amount of Zn and Si become acicular hematite particles by heating and dehydration consists of the generation of a single particle of hematite and the growth of this single particle, and this dehydration reaction If this occurs rapidly, uniform particle growth of a single particle of the produced hematite becomes difficult to occur. Therefore, rapid grain growth of a single grain causes sintering of the grains and between grains, resulting in deformation of the grain shape of the skeleton grain, making it difficult to retain and inherit the acicular crystals. Therefore, the present inventor discovered that Zn has a substantially high density with an increased degree of crystallinity, and retains and inherits acicular crystals.
In order to obtain Si-containing acicular hematite particles, we considered that it is necessary to separately control the timing of the generation of the nucleus of a single hematite particle and the timing of the growth of the nucleus of the single particle.
That is, at the beginning of the generation of the nucleus of a single particle of hematite,
It is necessary to control nuclear growth.
ヘマタイトの単一粒子の核の発生時期とは、厳密に言え
ば針状晶ゲータイト粒子の脱水率が100%に達した時
点であるが、工業的規模において、この時点で反応を停
止することは不可能であり、又、その判定は非常に困難
である。しかし、通常の針状晶ヘマタイト粒子を得る方
法によれば前述した特公昭48−15759号公報に記
載の如く、針状晶を保持継承している範囲のヘマタイト
形骸粒子は比表面積が大きく、従つて、微細で均斉なヘ
マタイト単一粒子群からなるものである。Strictly speaking, the time when the nucleus of a single hematite particle is generated is when the dehydration rate of the acicular goethite particles reaches 100%, but on an industrial scale, it is impossible to stop the reaction at this point. It is impossible and very difficult to judge. However, according to the ordinary method for obtaining acicular hematite particles, as described in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 15759/1983, hematite skeleton particles that retain and inherit acicular crystals have a large specific surface area, In other words, it consists of a single group of fine, uniform hematite particles.
本発明者は、この現象について詳細な検討を行い、前述
の図6の説明で詳述した如く、脱水速度と本発明におい
て用いられる微量のZn及びSi含有生成ヘマタイト形
骸粒子の比表面積の関連性を実験で確め、その結果、脱
水速度を制御することと微量のZn及びSi含有生成ヘ
マタイト形骸粒子の比表面積(AET法)の値から、ヘ
マタイト単一粒子の核の発生時期を判定することができ
ることを可能としたのである。The present inventor conducted a detailed study on this phenomenon, and as explained in detail in the explanation of FIG. As a result, by controlling the dehydration rate and from the value of the specific surface area (AET method) of the produced hematite skeleton particles containing trace amounts of Zn and Si, the timing of the generation of nuclei of hematite single particles can be determined. This made it possible to do what was possible.
尚、ゲータイト粒子の脱水反応は加熱温度が約250℃
以上で生起することが知られているが、その脱水速度は
一般に加熱温度が高い程速くなるが、加熱速度や雰囲気
の圧力等によつても変化するものである。In addition, the heating temperature for the dehydration reaction of goethite particles is approximately 250°C.
Although it is known that dehydration occurs in the above conditions, the rate of dehydration generally increases as the heating temperature increases, but it also changes depending on the heating rate, atmospheric pressure, etc.
次に本発明において用いられる微量のZn及びSiを含
有する微細なヘマタイトの単一粒子の多数の核からなる
針状晶形骸粒子を加熱焼成して形骸粒子の針状晶を保持
継承させながら、単一粒子の多数の核の十分な成長をは
かるには、形骸粒子の大きさを越えない範囲で単一粒子
の粒子成長を制御することが必要である。Next, the acicular crystal skeleton particles used in the present invention, which are made up of numerous nuclei of fine hematite single particles containing trace amounts of Zn and Si, are heated and fired to retain and inherit the needle crystals of the skeleton particles. In order to achieve sufficient growth of a large number of nuclei in a single particle, it is necessary to control the growth of the single particle within a range that does not exceed the size of the skeletal particle.
そこで、本発明者は、非還元性雰囲気中において、70
0℃以下のできるだけ低い温度で微量のZn及びSiを
含有している微細なヘマタイト単一粒子の多数の核から
なる針状晶形骸粒子を加熱焼成して、単一粒子の十分な
、且つ、均一な粒子成長をはかることにより結晶性の度
合が高められた針状晶形骸粒子とすることについて検討
した。Therefore, the present inventor proposed that 70%
Acicular crystalline skeleton particles consisting of numerous nuclei of fine hematite single particles containing trace amounts of Zn and Si are heated and fired at a temperature as low as possible below 0°C to obtain a sufficient number of single particles and We investigated the possibility of producing acicular crystal grains with an increased degree of crystallinity by achieving uniform grain growth.
jその結果、微量のZn及びSiを含有する微細なヘマ
タイト単一粒子の多数の核からなる粒度の均斉な針状晶
形骸粒子を加熱水蒸気と非還元性ガスとからなる雰囲気
下において水蒸気分圧−1ゝ−30〜100%の範囲で
加熱焼成しこ場Ps+Pi合には、700℃以下の温度
で微量のZn及びSi含有ヘマタイト単一粒子の十分な
、且つ、均一な粒子成長をはかることができ、従つて、
結晶性の度合が高められた実質的に高密度な針状晶ヘマ
タイト粒子を得ることができることを知つたのである0
今、本発明者が行つた数多く実験例から、その一部を抽
出して説明すれば次の通りである。j As a result, acicular crystal skeleton particles with uniform particle size consisting of numerous nuclei of fine hematite single particles containing trace amounts of Zn and Si are heated in an atmosphere consisting of water vapor and non-reducing gas to reduce the water vapor partial pressure. -1ゝIn the case of heating and firing in the range of -30 to 100% Ps+Pi, sufficient and uniform particle growth of hematite single particles containing trace amounts of Zn and Si should be achieved at a temperature of 700°C or less. can be done, therefore,
It was discovered that it is possible to obtain substantially dense acicular hematite particles with an increased degree of crystallinity.
The following is an explanation of some of the many experimental examples conducted by the present inventor.
図7は、異なる加熱焼成雰囲気下において本発明におい
て用いられるZn含有量が1.41原子%、Si含有量
が0.6原子%である針状晶ヘマタイト粒子を加熱焼成
して得られた焼成粒子の比表面積と加熱焼成温度との関
係図である。即ち、平均長軸長さ0.85μm1比表面
積160m7gの微量のZn及びSiを含有する微細な
ヘマタイト単一粒子の多数の核からなる針状晶形骸粒子
粉末3009を容積31の一端開放型レトルト容器に投
入し、駆動回転させながら各々異なる加熱焼成雰囲気下
において、300〜800℃の各温度で90分間加熱焼
成して得られた針状晶ヘマタイト粒子粉末の比表面積と
加熱焼成温度との関係を示したものである。図中、曲線
Aは空気中、曲線Bは非還元性ガスPsとしてN2ガス
を用い、且つ水蒸気分圧 .が2Ps+Pi75
%の場合、曲線Cは非還元性ガスとしてN2Psガスを
用い、水蒸気分圧 が95%の場Ps+Pi合
である。FIG. 7 shows the fired acicular hematite particles obtained by heating and firing the acicular hematite particles with a Zn content of 1.41 at% and a Si content of 0.6 at% used in the present invention under different heating and firing atmospheres. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the specific surface area of particles and heating and firing temperature. That is, acicular crystalline particle powder 3009 consisting of numerous nuclei of fine hematite single particles containing trace amounts of Zn and Si and having an average major axis length of 0.85 μm and a specific surface area of 160 m7g was placed in a retort container with a volume of 31 and one end open. The relationship between the specific surface area and the heating and firing temperature of the acicular hematite particles obtained by heating and firing at each temperature of 300 to 800°C for 90 minutes under different heating and firing atmospheres while driving and rotating. This is what is shown. In the figure, curve A uses air, curve B uses N2 gas as non-reducing gas Ps, and water vapor partial pressure . is 2Ps+Pi75
%, curve C is the case where N2Ps gas is used as the non-reducing gas and the water vapor partial pressure is 95%, Ps+Pi.
図かられかるように、加熱焼成雰囲気の水蒸気分圧下f
占?が75%、95%の場合には700℃以下の加熱焼
成温度で比表面積が30my9以下の微量のZn及びS
l含有針状晶ヘマタイト粒子粉末を得ることができる。As can be seen from the figure, the partial pressure of water vapor in the heating firing atmosphere f
Fortune telling? is 75% or 95%, a trace amount of Zn and S with a specific surface area of 30 my9 or less at a firing temperature of 700°C or less
1-containing acicular hematite particle powder can be obtained.
即ち、単一粒子の十分な、且つ、均一な粒子成長により
結晶性の度合が高められた実質的に高密度な微量のZn
及びSi含有針状晶ヘマタイト粒子粉末を得ることがで
きるのである。このことから、加熱焼成雰囲気中におけ
る水蒸気分圧が微量のZn及びSI含有針状晶ヘマタイ
ト粒子の単一粒子の粒子成長に非常に効果的に働いたも
のと考えられる。ところで、従来、ヘマタイト粒子の粒
子成長に 5関する技術として針状晶ヘマタイト粒子粉
末の段階で非還元性ガス中500℃乃至600℃以上の
温度で加熱焼成するものとしては、例えば特公昭39−
20939号公報、特公昭40−11733号公報、特
公昭50−30037号公報、特公昭 ノ52−281
20号公報及び米国特許第4052326号記載の方法
がある。That is, a trace amount of substantially dense Zn with an increased degree of crystallinity due to sufficient and uniform grain growth of a single grain.
And Si-containing acicular hematite particle powder can be obtained. From this, it is considered that the water vapor partial pressure in the heating and firing atmosphere worked very effectively for the growth of single particles of acicular hematite particles containing trace amounts of Zn and SI. By the way, conventionally, as a technique related to particle growth of hematite particles, in which acicular hematite particles are heated and fired at a temperature of 500°C to 600°C or higher in a non-reducing gas, for example,
No. 20939, Japanese Patent Publication No. 11733/1973, Japanese Patent Publication No. 30037/1986, Japanese Patent Publication No. 52-281
There are methods described in Japanese Patent No. 20 and US Pat. No. 4,052,326.
しかし、これらはいずれも加熱焼成雰囲気中の水蒸気分
圧については全し考慮していない。また、水蒸気を用い
て針状晶ヘマタイト粒子の粒子成長を牛起させるものと
しては、例え(ム粉体粉末冶金協会昭和44年度秋期講
演概要集2−1に記載の(1)及び(2)の方法がある
。However, none of these takes into account the partial pressure of water vapor in the heating and firing atmosphere. In addition, examples of methods for stimulating particle growth of acicular hematite particles using water vapor include (1) and (2) described in 2-1 of the 1960 Autumn Lecture Abstracts of the Powder Metallurgy Association. There is a method.
(1)の方法は、針状晶ゲータイト粒子を水蒸気中(N
2ガスを25℃,50℃,70粒C,90℃の各温度に
保つた水中に通す)で35『C3O分間加熱して針状晶
ヘマタイト粒子を得る方法である。In method (1), acicular goethite particles are placed in water vapor (N
In this method, acicular hematite particles are obtained by heating the acicular hematite particles for 35 minutes at a temperature of 25°C, 50°C, 70°C, and 90°C.
この方法は、針状晶ヘマタイト粒子の調整に関関するも
のではなく、針状晶ヘマタイト粒子の生成に関するもの
であり、しかも、この方法による場合は、針状晶ゲータ
イト粒子から針状晶ヘマタイト粒子の生成にあたつて、
単一粒子の核の発生時期と該単一粒子の核の成長時期が
同時に生起する為、単一粒子の多数の核の均一な成長が
生起しにくく、その制御が困難であり、この為、針状晶
を保持継承することが難しい。(2)の方法は、針状晶
ゲータイト粒子を空気中で350℃、30分間加熱して
得られた針状晶ヘマタイト粒子をオートクレーブを用い
て水蒸気圧の高い状態で加熱するものであり、密閉容器
中における加熱温度の変化に対応する水蒸気圧の変化が
針状晶ヘマタイト粒子と粒子成長に及ぼす影響を観察し
たものである。This method is not related to the preparation of acicular hematite particles, but is concerned with the production of acicular hematite particles, and moreover, when using this method, acicular hematite particles are produced from acicular goethite particles. When generating,
Since the timing of the generation of the nucleus of a single particle and the timing of the growth of the nucleus of the single particle occur at the same time, uniform growth of many nuclei of the single particle is difficult to occur, and it is difficult to control it. Difficult to retain and inherit needle-like crystals. Method (2) involves heating needle-like goethite particles in air at 350°C for 30 minutes, then heating the obtained needle-like hematite particles in an autoclave at high water vapor pressure. The effect of changes in water vapor pressure corresponding to changes in heating temperature in a container on acicular hematite particles and particle growth was observed.
この方法について詳述すれば、オートクレーブ中150
〜350℃の温度で針状晶ヘマタイト粒子を加熱する方
法であり、周知の水の状態図からも明らかなように、水
と水蒸気の存在下で針状晶ヘマタイト粒子を処理する所
謂「水熱処理法」であつて、この為ヘマタイト単一粒子
の核の発生時ノ期を制御する工程を含まないので、針状
晶を保持継承することが難しい。To elaborate on this method, 150
This is a method of heating acicular hematite particles at a temperature of ~350°C, and as is clear from the well-known water phase diagram, it is a so-called "hydrothermal treatment" in which acicular hematite particles are treated in the presence of water and steam. This method does not include the step of controlling the timing of the generation of the nucleus of a single hematite particle, making it difficult to maintain and inherit needle-like crystals.
また、同文献によれば、この方法において,被処理物と
して針状晶ゲータイト粒子を用いた場合には、生成ヘマ
タイト粒子は粒状粒子となると記載されている。この現
象は、オートクレーブ中の高温、高圧下で針状晶ゲータ
イト粒子からヘマタイト粒子の生成において、ヘマタイ
ト単一粒子の核の発生時期と単一粒子の核の成長時期が
同時でしかも、急激に生起する為、針状晶の保持継承が
困難となり、針状晶形骸粒子の大きさを越える粒子成長
の結果、生成ヘマタイトは粒状粒子となるものと考えら
れるo次に、従来法における加熱還元過程においては、
還元性ガスとして水素を使用する場合、酸化鉄粒子と水
素ガスとが反応して水蒸気が発生する。Furthermore, the same document states that in this method, when acicular goethite particles are used as the object to be treated, the produced hematite particles become granular particles. This phenomenon occurs during the generation of hematite particles from acicular goethite particles under high temperature and high pressure in an autoclave, and the timing of the generation of the nucleus of a single hematite particle and the timing of the growth of a single particle nucleus occur at the same time and rapidly. Therefore, it is difficult to maintain and inherit the needle-like crystals, and as a result of particle growth exceeding the size of the needle-like crystal skeleton particles, the produced hematite is thought to become granular particles.Next, in the thermal reduction process in the conventional method, teeth,
When hydrogen is used as the reducing gas, iron oxide particles and hydrogen gas react to generate water vapor.
このように水蒸気を含む還元性雰囲気は、単一粒子の粒
子成長への影響が著しく、従つて、単一粒子は過度に粒
子成長し、粒子および粒子相互間の焼結と変形を引き起
す原因となつている。その為、従来は、酸化鉄粒子と水
素ガスとの反応によつて発生した水蒸気をできるだけ少
なくするような努力をしているのである。例えば、水蒸
気を発生しない一酸化炭素を還元ガスとして使用する例
もある。即ち、特公昭39−5009号公報に次のよう
に記載されている。「針状粒子相互間のジッターを防ぐ
ためには水蒸気分圧が極めて重要であつて、還元気圏中
の水素の分圧および流速が重要である事実が判明した。
」「水蒸気分圧は低く保つことが望ましい。]従つて「
水蒸気分圧を低くする為に水素使用の場合その流量を増
大する必要がある。]「還元気圏の水蒸気分圧が1時間
以上0.05気圧(水蒸気分圧501))を越えると著
しい粒子の凝集が起つて来ることが傾向的に認められた
。」「水蒸気分圧によつて粒子相互の凝集を防ぐには還
元ガスとして一酸化炭素ガスを使用するのが良い。一酸
化炭素と酸化鉄との反応により生ずる二酸化炭素ガスに
は粒子を凝集させる効果が認められないからである。」
次に本発明方法実施にあたつての諸条件について述べる
。In this way, the reducing atmosphere containing water vapor has a significant effect on the particle growth of single particles, and therefore, single particles are caused to grow excessively, causing sintering and deformation of the particles and each other. It is becoming. Therefore, conventional efforts have been made to minimize the amount of water vapor generated by the reaction between iron oxide particles and hydrogen gas. For example, there are examples in which carbon monoxide, which does not generate water vapor, is used as the reducing gas. That is, Japanese Patent Publication No. 39-5009 describes the following. ``We found that water vapor partial pressure is extremely important to prevent jitter between needle particles, and that hydrogen partial pressure and flow rate in the reducing atmosphere are also important.
” “It is desirable to keep the water vapor partial pressure low.” Therefore, “
When hydrogen is used, it is necessary to increase its flow rate in order to lower the water vapor partial pressure. ] "It has been observed that when the water vapor partial pressure in the reducing atmosphere exceeds 0.05 atm (water vapor partial pressure 501) for more than one hour, significant particle aggregation tends to occur." Therefore, in order to prevent particles from coagulating with each other, it is recommended to use carbon monoxide gas as a reducing gas.This is because carbon dioxide gas, which is produced by the reaction between carbon monoxide and iron oxide, has no effect on coagulating particles. be."
Next, various conditions for carrying out the method of the present invention will be described.
本発明において用いられる微量のZn及びSlを含有す
る針状晶ゲータイト粒子を加熱脱水して得られた針状晶
ヘマタイト粒子は、平均長軸長さが0.3〜2.5μm
1比表面積が50〜300m1夕であり、針状晶ゲータ
イト粒子の長軸長さと軸比とを保持継承したものである
。The acicular hematite particles obtained by heating and dehydrating acicular goethite particles containing trace amounts of Zn and Sl used in the present invention have an average major axis length of 0.3 to 2.5 μm.
The specific surface area is 50 to 300 m2, and the long axis length and axial ratio of the acicular goethite particles are maintained and inherited.
平均長軸長さが0.3μm以下、2.5μm以上の粒子
は、磁気記録用磁性粉用原料として好ましくない。通常
、比表面積が50m7g以下の微量のZn及びSi含有
ヘマタイト粒子を得ることはむずかしい。Particles having an average major axis length of 0.3 μm or less and 2.5 μm or more are not preferred as raw materials for magnetic powder for magnetic recording. Normally, it is difficult to obtain trace amounts of Zn and Si-containing hematite particles having a specific surface area of 50 m7g or less.
何故ならば形骸粒子の針状晶を保持させる為には緩慢な
脱水速度で行う必要があり、その為長時間の脱水処理丁
程となり、工業的に好ましくない。一方、過激な脱水条
件下では比表面積が50m7f!以下のヘマタイト粒子
を得ることができるが最早や、針状晶の粒子形状を保持
継承したものとはいえない。比表面積が300m2/9
以上であつても本発明方法を実施することは可能である
が、脱水速度を速めたとしても得られるヘマタイト粒子
の比表面積は高々300mジ9位である。This is because dehydration must be performed at a slow rate in order to retain the needle-like crystals of the skeleton particles, which results in a long dehydration process, which is not industrially preferable. On the other hand, under extreme dehydration conditions, the specific surface area is 50m7f! Although the following hematite particles can be obtained, it can no longer be said that they retain and inherit the particle shape of acicular crystals. Specific surface area is 300m2/9
Although it is possible to carry out the method of the present invention even under the above conditions, even if the dehydration rate is increased, the specific surface area of the hematite particles obtained is at most 300 m2.
針状晶ゲータイト粒子の長軸長さと軸比とを保持継承し
た針状晶ヘマタイト粒子は微細なヘマタイト単一粒子の
多数の核からなる形骸粒子であり、これは針状晶の保持
継承を配慮したものである。本発明における水蒸気分圧
vハ了が30%以下である場合には、比表面積が30m
2/9以下の微量のZn及びSl含有針状晶ヘマタイト
粒子を得るために高温を必要とし、また、管理巾がせま
くなるので制御がむずかしい。The acicular hematite particles that maintain the long axis length and axial ratio of the acicular goethite particles are shell particles consisting of many nuclei of fine hematite single particles, and this is done in consideration of the preservation and inheritance of the acicular crystals. This is what I did. In the present invention, when the water vapor partial pressure v is 30% or less, the specific surface area is 30 m
In order to obtain acicular hematite particles containing trace amounts of Zn and Sl of 2/9 or less, a high temperature is required, and control is difficult because the control range is narrow.
比表面積30m1復以下の微量のZn及びSi含有針状
晶ヘマタイト粒子を安定して短時間に効果的に得ようと
すれば水蒸気分圧−ヱ1−が50〜100(Ff)であ
ることPs+Piが好ましい。In order to stably and effectively obtain small amounts of Zn and Si-containing acicular hematite particles with a specific surface area of 30 m1 or less, the water vapor partial pressure -E1- must be 50 to 100 (Ff) Ps+Pi is preferred.
水蒸気分圧の制御は、水蒸気流量計を用いて加熱水蒸気
の流量を制御することにより行うことができる。
j本発明における非還元性ガ
スとは、空気、窒素ガス等を用いることができる。本発
明における加熱焼成温度が350℃以下である場合は、
比表面積が30m2/9以下の微量のZn及びSi含有
針状晶ヘマタイト粒子を得るの クに長時間を要し効果
的ではない。The steam partial pressure can be controlled by controlling the flow rate of heating steam using a steam flow meter.
j As the non-reducing gas in the present invention, air, nitrogen gas, etc. can be used. When the heating and firing temperature in the present invention is 350°C or less,
It takes a long time to obtain acicular hematite particles containing a small amount of Zn and Si with a specific surface area of 30 m2/9 or less, which is not effective.
700℃以上である場合は、精度の高い設備、高度な技
術を必要とし工業的、経済的ではない。If the temperature is 700° C. or higher, highly accurate equipment and advanced technology are required, which is not industrially or economically viable.
工業資材の材質および設備構造面から経済性を考慮した
場合、450フ〜650℃の温度範囲が好ましい。When economic efficiency is considered in terms of the material of the industrial materials and the structure of the equipment, a temperature range of 450°C to 650°C is preferable.
本発明における加熱焼成して得られた微量のZn及びS
i含有針状晶ヘマタイト粒子粉末の平均長軸長さは0.
1〜2,0μmであり、且つ、比表面積は10〜30m
2/9である。Trace amounts of Zn and S obtained by heating and firing in the present invention
The average major axis length of the i-containing acicular hematite particles is 0.
1 to 2,0 μm, and the specific surface area is 10 to 30 m
It is 2/9.
ヘマタイト粒子の針状性と高密度化を考慮すれば平均長
軸長さは0.1〜2.0ttmであることが好ましい。
比表面積が10m79以下のものは針状晶粒子の粒子形
状がくずれた粒子であり、該粒子を用いて得たFe−Z
n合金磁性粒子粉末もまた、針状晶が不良な為磁気記録
用磁性材料として好ましくない。比表面積が30m2/
f!以上である場合は、針状晶ヘマタイト粒子の単一粒
子の粒子成長が十分であるとは言いがたく、従つて、結
晶性の度合が高められたものとは言い得ない。本発明に
おいて、還元性ガス中加熱還元する温度が350℃以下
である場合、還元反応の進行が遅く長時間を要す。Considering the acicularity and high density of hematite particles, the average major axis length is preferably 0.1 to 2.0 ttm.
Particles with a specific surface area of 10m79 or less are acicular crystal particles whose particle shape is distorted, and Fe-Z obtained using the particles
N-alloy magnetic particles are also not preferred as magnetic materials for magnetic recording because they have poor acicular crystals. Specific surface area is 30m2/
f! If this is the case, it cannot be said that the growth of a single particle of the acicular hematite particles is sufficient, and therefore it cannot be said that the degree of crystallinity has been increased. In the present invention, when the temperature for heating reduction in a reducing gas is 350° C. or lower, the reduction reaction progresses slowly and takes a long time.
また600℃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
を引き起こしてしまう。しかも、還元性ガス中600℃
以上という高温で加熱還元するということは、精度の高
い設備、高度な技術を必要とし、工業的、経済的とは言
えない。還元反応の速度、粒子の形状と粒子および粒子
相互間の焼結、更に、工業資材および設備構造面などを
考慮した場合、450℃以上550℃以下が好ましい。
次に本発明の効果について述べる。Further, if the temperature is 600° C. or higher, the reduction reaction rapidly progresses, causing deformation of the acicular crystal particles and sintering of the particles and each other. Moreover, 600℃ in reducing gas
Reduction by heating at such high temperatures requires highly accurate equipment and advanced technology, and cannot be said to be industrial or economical. When considering the speed of the reduction reaction, the shape of the particles, the sintering between the particles, and the industrial materials and equipment structure, the temperature is preferably 450° C. or higher and 550° C. or lower.
Next, the effects of the present invention will be described.
上述した通りの本発明によれば、出発原料粒子の針状晶
と粒度を保持継承しており、また、樹枝状粒子が混材し
ておらず、単一粒子の十分な、且つ、均一な粒子成長に
起因して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針状晶Fe−Zn合金磁性粒子
粉末を得ることができる。According to the present invention as described above, the acicular crystals and particle size of the starting material particles are maintained and inherited, and the dendritic particles are not mixed, and the sufficient and uniformity of single particles is obtained. It is possible to obtain substantially high-density acicular Fe--Zn alloy magnetic particle powder in which the degree of crystallinity on the particle surface and inside the particle is increased due to particle growth.
このようにして得られた針状晶Fe−Zn合金磁性粒子
粉末は、磁気特性においては大きな飽和磁束密度σsと
高い保磁力Hcを有し、粉体特性においては、高分散性
、高配向性、高充填性を有するので、現在最も要求され
ている高出力、高感度、高記録密度用磁性粒子粉末とし
て好適なものである。The thus obtained acicular Fe-Zn alloy magnetic particles have magnetic properties such as high saturation magnetic flux density σs and high coercive force Hc, and powder properties such as high dispersibility and high orientation. Since it has high filling properties, it is suitable as a magnetic particle powder for high output, high sensitivity, and high recording density, which are currently most required.
かててくわえて、上記の針状晶Fe−Zn合金磁性粒子
粉末は、針状晶金属鉄粒子粉末に比べて、酸化安定性に
すぐれたものであり、空気中で酸化を受けにくいという
特徴を有するものである。In addition, the above-mentioned acicular crystal Fe-Zn alloy magnetic particle powder has superior oxidation stability compared to acicular crystal metal iron particle powder, and is characterized by being less susceptible to oxidation in the air. It has the following.
また、磁性塗料の製造に際して、上記の針状晶Fe−Z
n合金磁性粒子粉末を用いた場合にはビークルへの分散
性が良好であり、塗膜中での配向性及び充填性が極めて
すぐれ、好ましい電磁気変換特性を有する磁気記録媒体
を得ることができるのである。更に、本発明方法を実施
することにより、常法による加熱還元過程に先立つて単
一粒子の粒子成長という物理的変化を十分生起させるこ
とができるので、過熱還元過程においては還元反応とい
う化学的変化を主体に行えばよい為、加熱還元時間が短
縮でき、また、還元ガスの使用効率も大巾に向上させる
ことができ、生成粒子について言えば粒子および粒子相
互間の焼結や変形といつた粒子形態への悪影響もない。
次に実施例並びに比較例により、本発明を説明する。In addition, when producing magnetic paint, the above-mentioned acicular crystal Fe-Z
When n-alloy magnetic particles are used, the dispersibility in the vehicle is good, and the orientation and filling properties in the coating film are excellent, making it possible to obtain a magnetic recording medium with favorable electromagnetic conversion characteristics. be. Furthermore, by carrying out the method of the present invention, it is possible to sufficiently cause the physical change of particle growth of a single particle prior to the heating reduction process by the conventional method, so that the chemical change called reduction reaction occurs during the heating reduction process. Because it only needs to be carried out mainly in There is no adverse effect on particle morphology.
Next, the present invention will be explained with reference to Examples and Comparative Examples.
尚、実施例、実験例および比較例における比表面積はい
ずれもBET法により又、Si量は、JISGl2l2
のS1分析法により、Zn量は蛍光X線分析により測定
した。In addition, the specific surface area in Examples, Experimental Examples, and Comparative Examples was determined by the BET method, and the amount of Si was determined by JIS Gl2l2.
The amount of Zn was measured by fluorescent X-ray analysis using the S1 analysis method.
〈針状晶ゲータイト粒子粉末の製造法〉 実施例1〜9
比較例1:実施例 1
Feに対しZn換算で1.50原子%を含むように硫酸
亜鉛を添加して得られた硫酸第一鉄1.73m01/l
水溶液361を、あらかじめ、反応容器中に準備された
Feに対しSi換算で0.5原子%を含むようにケイ酸
ソーダ(3号)(SiO228.55wt%)22gを
添加して得られた5.65−N(:f)NaOH水溶液
541に加え、PHl3。<Production method of acicular goethite particle powder> Examples 1 to 9
Comparative Example 1: Example 1 1.73 m01/l of ferrous sulfate obtained by adding zinc sulfate to contain 1.50 atomic % in terms of Zn based on Fe
5 obtained by adding 22 g of sodium silicate (No. 3) (SiO2 28.55 wt%) to the aqueous solution 361 in advance so that it contains 0.5 atomic % in terms of Si with respect to Fe prepared in a reaction vessel. .65-N(:f) NaOH aqueous solution 541 plus PHL3.
Ol温度500CにおいてFe(0H)2とZn(0H
)2とを含む混合水溶液を得た。上記Fe(0H)2と
Zn(0H)2を含む水溶液に、温度50℃において毎
分1501の空気を18.5時間通気してZn含有針状
晶ゲータイト粒子を生成した。Fe(0H)2 and Zn(0H) at Ol temperature 500C
) 2 was obtained. Air was passed through the aqueous solution containing Fe(0H)2 and Zn(0H)2 at a rate of 150 l/min for 18.5 hours at a temperature of 50°C to produce Zn-containing acicular goethite particles.
酸化反応終点は、反応液の一部を抜き取り、塩酸酸性に
調整した後、赤血塩溶液を用いてFe2+の着色呈色反
応の有無で判定した。生成粒子は常法により、水洗、淵
別、乾燥、粉砕した。得られたZn及びSiを含有する
針状晶ゲータイト粒子は、電子顕微鏡観察の結果、平均
長軸長さ1.0μm1軸比(長軸:短軸)30:1であ
り、且つ、粒度が均斉で樹枝状粒子が混材しないもので
あつた。また、Feに対しZnを1.43原子%含有し
ており、比表面積は35m2/9であつた。The end point of the oxidation reaction was determined by taking out a portion of the reaction solution and adjusting the acidity with hydrochloric acid, and then using a red blood salt solution to determine the presence or absence of a colored reaction of Fe2+. The resulting particles were washed with water, filtered, dried, and pulverized using conventional methods. As a result of electron microscopic observation, the obtained acicular goethite particles containing Zn and Si have an average long axis length of 1.0 μm, a uniaxial ratio (long axis: short axis) of 30:1, and a uniform particle size. The dendritic particles were not mixed. Further, it contained 1.43 atom % of Zn based on Fe, and the specific surface area was 35 m2/9.
実施例 2〜9
第一鉄塩水溶液の種類、水可溶性Zn塩の種類、水可溶
性Zn塩の添加量及び添加時期、水可溶性ケイ酸塩の添
加量を種々変化させた以外は、実施例1と全く同様にし
てZn及びSlを含有する針状晶ゲータイト粒子を生成
した。Examples 2 to 9 Example 1 except that the type of ferrous salt aqueous solution, the type of water-soluble Zn salt, the amount and timing of addition of water-soluble Zn salt, and the amount of water-soluble silicate added were varied. Acicular goethite particles containing Zn and Sl were produced in exactly the same manner as above.
この時の主要製造条件及び特性を表1に示す。実施例2
〜9で得られたZn及びSiを含有する針状晶ゲータイ
ト粒子粉末は、いずれも電子顕微鏡観察の結果、軸比が
すぐれており、粒度が均斉であり、また樹枝状粒子が混
在しないものであつた。比較例 1
Fe2+0.55m0Iを含む硫酸第一鉄溶液601を
、あらかじめ、反応容器中に準備された2.65N(7
)NaOH水溶液4011に加え、PHl2.8、温度
50℃においてFe(0H)2を含む水溶液を得た。Table 1 shows the main manufacturing conditions and characteristics at this time. Example 2
As a result of electron microscopic observation, the acicular goethite particles containing Zn and Si obtained in steps 9 to 9 had excellent axial ratios, uniform particle sizes, and no dendritic particles. It was hot. Comparative Example 1 A ferrous sulfate solution 601 containing Fe2+0.55m0I was added to a 2.65N (7
) In addition to NaOH aqueous solution 4011, an aqueous solution containing Fe(0H)2 was obtained at a pH of 2.8 and a temperature of 50°C.
上記Fe(0H)2を含む水溶液に温度50℃において
毎分1201の空気を12時間通気して針状晶ゲータイ
ト粒子を生成した。酸化反応終点は反応液の一部を抜き
取り、塩酸酸性に調整した後、赤血塩溶液を用いてFe
2+の青色呈色反応の有無で判定した。Acicular goethite particles were produced by blowing air at 120 l/min into the aqueous solution containing Fe(0H) 2 at a temperature of 50° C. for 12 hours. At the end point of the oxidation reaction, a part of the reaction solution is extracted, adjusted to acidic with hydrochloric acid, and then treated with Fe using red blood salt solution.
Judgment was made based on the presence or absence of a 2+ blue color reaction.
生成粒子は常法により、水洗、淵別、乾燥、粉砕した。The resulting particles were washed with water, filtered, dried, and pulverized using conventional methods.
得られた針状晶ゲータイト粒子は、電子顕微鏡観察の結
果、平均長軸長さが0.8μm1軸比(長軸:短軸)8
:1で、粒度が不均斉であり、また多くの凝集粒子が混
在していた。また、比表面積は35.5イ/9であつた
。く原料針状晶ヘマタイト粒子粉末の生成〉 実施例1
0〜18比較例2;実施例 10
実施例1で得られたZn及びSiを含有する゛針状晶ゲ
ータイト粒子粉末5000gを空気中350℃で加熱脱
水(脱水速度2.2モル/分)して針状晶ヘマタイト粒
子粉末を得た。As a result of electron microscopic observation, the obtained acicular goethite particles had an average long axis length of 0.8 μm and a uniaxial ratio (long axis: short axis) of 8.
:1, the particle size was asymmetric, and many aggregated particles were present. Further, the specific surface area was 35.5i/9. Production of raw material acicular hematite particle powder> Example 1
0 to 18 Comparative Example 2; Example 10 5000 g of acicular goethite particles containing Zn and Si obtained in Example 1 were heated and dehydrated at 350°C in air (dehydration rate 2.2 mol/min). Acicular hematite particles were obtained.
得られたZn及びS1を含有する針状晶ヘマタイト粒子
粉末は、平均長軸長さ1.0μm1軸比(長軸:短軸)
30:1で針状晶ゲータイト粒子の長軸長さと軸比とを
保持継承した微細なヘマタイト単一粒子群から成る針状
晶形骸粒子であり、且つ、比表面積は173イ/9であ
つた。実施例11〜18、比較例2
針状晶ゲータイト粒子粉末の種類、加熱脱水速度及び加
熱温度を種々変化させた以外は実施例10と全く同様に
して針状晶ヘマタイト粒子粉末を得た。The obtained acicular hematite particles containing Zn and S1 have an average long axis length of 1.0 μm and a uniaxial ratio (long axis: short axis).
It was an acicular crystal skeleton particle consisting of a group of fine hematite single particles that inherited the long axis length and axial ratio of acicular goethite particles at a ratio of 30:1, and the specific surface area was 173 I/9. . Examples 11 to 18, Comparative Example 2 Acicular hematite particles were obtained in exactly the same manner as in Example 10, except that the type of acicular goethite particles, the heating dehydration rate, and the heating temperature were varied.
得られた針状晶ヘマタイト粒子粉末の主要製造条件及び
諸特性を表2に示す。く針状晶ヘマタイト粒子粉末の調
整〉 実施例19〜36比較例3〜6;実施例 19
実施例10で得られたZn及びSiを含有する針状晶ヘ
マタイト粒子粉末5009を容積71の一端開放型レト
ルト容器に投入し、駆動回転させながら空気と水蒸気を
レトルト内に通気し、レトPsルト内の水蒸気分圧(?
)を85%に保持しつPs+Piつ370℃の温度で2
00分間加熱焼成した。Table 2 shows the main manufacturing conditions and various properties of the obtained acicular hematite particles. Preparation of acicular hematite particles> Examples 19 to 36 Comparative Examples 3 to 6; Example 19 The acicular hematite particles 5009 containing Zn and Si obtained in Example 10 were opened at one end of the volume 71. The retort is placed in a molded retort container, and air and steam are vented into the retort while being driven and rotated, and the partial pressure of water vapor inside the retort (?
) at 85% and Ps + Pi at a temperature of 370°C.
It was heated and baked for 00 minutes.
得られたZn及びSlを含有する針状晶ヘマタイト粒子
粉末は、平均長軸長さ0.85μm1軸比(長軸:短軸
)25:1であり、且つ、比表面積が28.2イ/gで
あつた。実施例20〜36、比較例4〜5
原料の種類、非還元性ガスの種類、水蒸気分圧、焼成温
度及び焼成時間を種々変化させた以外は実施例19と全
く同様にして針状晶ヘマタイト粒子C粉末を得た。The obtained acicular hematite particles containing Zn and Sl have an average long axis length of 0.85 μm, a uniaxial ratio (long axis: short axis) of 25:1, and a specific surface area of 28.2 i/ It was hot at g. Examples 20 to 36, Comparative Examples 4 to 5 Acicular hematite was produced in exactly the same manner as in Example 19, except that the type of raw material, the type of non-reducing gas, the water vapor partial pressure, the calcination temperature, and the calcination time were variously changed. Particle C powder was obtained.
得られた針状晶ヘマタイト粒子粉末の主要製造条件及び
諸特性を表3に示す。比較例 3
水蒸気の吹込みをしないで気温30℃、湿度80%の空
気を用いた以外は実施例21と全く同・−様にしてZn
及びS1を含有する針状晶ヘマタイト粒子粉末を得た。Table 3 shows the main manufacturing conditions and various properties of the obtained acicular hematite particles. Comparative Example 3 Zn was produced in the same manner as in Example 21, except that air at a temperature of 30°C and a humidity of 80% was used without blowing in water vapor.
Acicular hematite particles containing S1 and S1 were obtained.
得られたZn及びSlを含有する針状晶ヘマタイト粒子
粉末の諸特性を表3に示す。比較例 65
比較例1で得られた針状晶ゲータイト粒子粉末をそのま
ま使用した以外は、実施例21と全く同様にして針状晶
ヘマタイト粒子粉末を得た。Table 3 shows various properties of the obtained acicular hematite particles containing Zn and Sl. Comparative Example 65 Acicular hematite particles were obtained in exactly the same manner as in Example 21, except that the acicular goethite particles obtained in Comparative Example 1 were used as they were.
得られた針状晶ヘマタイト粒子粉末は、平均長軸長さ1
.30μm1軸比(長軸:短軸)3:1で粒子形4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
あり、また、比表面積は10イ/9であつた。く針状晶
Fe−Zn合金又は金属鉄磁性粒子粉末の製造〉 実施
例37〜57、比較例7〜13;実施例 37実施例1
9で得られたZn及びSlを含有する針状晶ヘマタイト
粒子粉末320f!を容積71の一端開放型レトルト容
器に投入し、駆動回転させながら、H2ガスを毎分2.
21の割合で通気し、還元温度430℃で還元して針状
晶Fe−Zn合金磁性粒子粉末を得た。The obtained acicular hematite particles have an average major axis length of 1
.. A 30 μm uniaxial ratio (long axis: short axis) of 3:1 caused deformation of the particle shape and sintering of the particles and each other, and the specific surface area was 10/9. Production of needle-shaped Fe-Zn alloy or metal iron magnetic particle powder> Examples 37 to 57, Comparative Examples 7 to 13; Example 37 Example 1
Acicular hematite particle powder containing Zn and Sl obtained in step 9 320f! is put into a retort container with a volume of 71 and one end open, and while driving and rotating, H2 gas is supplied at a rate of 2.
The mixture was aerated at a rate of 21% and reduced at a reduction temperature of 430°C to obtain acicular Fe-Zn alloy magnetic particle powder.
還元して得られた針状晶Fe−Zn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、トルエン中に浸漬してこれを蒸発させる安定化
処理を施した。The acicular Fe-Zn alloy magnetic particle powder obtained by reduction is first stabilized by immersing it in toluene and evaporating it to prevent rapid oxidation when taken out into the air. provided.
このようにして得た針状晶Fe−Zn合金磁性粒子粉末
は、電子顕微鏡観察の結果、針状晶を保持継承しており
平均長軸長さ0.80μm1軸比(長軸:短軸)20:
1であつた。また、保磁力Heは18050e1飽和磁
束密度σsは168emu/9であった。実施例38〜
57、比較例8〜12針状晶ヘマタイト粒子粉末の種類
及び還元温度を種々変化させた以外は、実施例37と全
く同様にしてFe−Zn合金磁性粒子粉末又は金属鉄粒
子粉末を得た。As a result of electron microscopic observation, the thus obtained acicular crystal Fe-Zn alloy magnetic particle powder retains and inherits acicular crystals, with an average major axis length of 0.80 μm and a uniaxial ratio (major axis: short axis). 20:
It was 1. Further, the coercive force He was 18050e1, and the saturation magnetic flux density σs was 168 emu/9. Example 38~
57, Comparative Examples 8 to 12 Fe-Zn alloy magnetic particles or metal iron particles were obtained in exactly the same manner as in Example 37, except that the type of acicular hematite particles and the reduction temperature were varied.
得られたFe−Zn合金磁性粒子粉末又は金属鉄粒子粉
末の諸特性を表4及び表5に示す。尚、電子顕微鏡観察
の結果、実施例38〜57で得られたFe−Zn合金粒
子粉末はいずれも針状晶を保持継承し、粒度が均斉であ
り、また、樹枝状粒子が混在していないものであつたが
、比較例8〜12で得られたFe−Zn合金粒子粉末、
又は金属鉄粒子粉末は、いずれも粒子の変形と粒子及び
粒子相互間の焼結をひき起したものであつた。Tables 4 and 5 show various properties of the obtained Fe-Zn alloy magnetic particles or metal iron particles. As a result of electron microscopic observation, all of the Fe-Zn alloy particles obtained in Examples 38 to 57 retained and inherited acicular crystals, had uniform particle size, and did not contain dendritic particles. However, the Fe-Zn alloy particle powder obtained in Comparative Examples 8 to 12,
In both cases, the metal iron particles caused deformation of the particles and sintering between the particles and each other.
比較例 7比較例1で得られた針状晶ゲータイト粒子粉
末をそのまま使用した以外は、実施例37と全く同様に
して針状晶金属鉄粒子粉末を得た。Comparative Example 7 Acicular crystal metal iron particles were obtained in exactly the same manner as in Example 37, except that the acicular goethite particles obtained in Comparative Example 1 were used as they were.
得られた金属鉄粒子粉末は、電子顕微鏡観察の結果、粒
子の変形と粒子及び粒子相互間の焼結をひき起したもの
であり、平均長軸長さ1.35μm1軸比(長軸:短軸
)3:1であつた。また保磁力Hcは3650e1飽和
磁束密度σsは138emu/f!であつた。比較例
13
実施例10で得られた針状晶ヘマタイト粒子粉末350
9を要積71の一端開放型レトルト容器に投入し、5駆
動回転させながら水素ガス2,21/分と水蒸気を通気
しながら、レトルト内の水蒸気Ps分圧(?但しPrは
水素ガス分圧)を40Ps+Pr
%に保持しつつ450℃で加熱還元して金属鉄粉末を得
た。As a result of electron microscopic observation, the obtained metallic iron particle powder was found to have caused deformation of the particles and sintering between the particles and each other, and had an average long axis length of 1.35 μm and a uniaxial ratio (long axis: short axis). axis) was 3:1. Also, the coercive force Hc is 3650e1, and the saturation magnetic flux density σs is 138emu/f! It was hot. Comparative example
13 Acicular hematite particles obtained in Example 10 350
9 into a retort container with one end open at the required volume 71, and while rotating it for 5 minutes while aerating hydrogen gas 2.21/min and water vapor, the water vapor Ps partial pressure in the retort (?where Pr is the hydrogen gas partial pressure ) was thermally reduced at 450° C. while maintaining 40Ps+Pr% to obtain metallic iron powder.
得られた金属鉄粒子粉末は、電子顕微鏡観察の結果、粒
子の変形と粒子相互間の焼結をひき起したものであり、
平均長軸長さ1.80μm1軸比(長軸:短軸)3:1
であつた。また、保磁力Hcは3900へ飽和磁束密度
σSは142emu/9であつた。As a result of electron microscopy observation of the obtained metallic iron particle powder, it was found that the particles were deformed and sintered between the particles.
Average major axis length 1.80 μm 1 axis ratio (major axis: short axis) 3:1
It was hot. Further, the coercive force Hc was 3900, and the saturation magnetic flux density σS was 142 emu/9.
図1は水可溶性ケイ酸塩の添加量以外は一定の条件下で
得られたZn含有針状晶ゲータイト粒子の軸比と、水可
溶性ケイ酸塩の添加量との関係図である。
図2及び図3は、そわぞわ水可溶性ケイ酸塩の添加量を
Feに対しSi換算で0.5原子%と一定にした場合の
Zn混合量とZn含有針状晶ゲータイト粒子の軸比(長
軸/短軸)及び長軸の関係図である。図4は、本発明に
おいて用いられるZn含有針状晶ゲータイト粒子のSi
添加量(原子%)とZn混合量(原子%)の関係におけ
る生成領域を示すものであり、図中斜線部分は、本発明
において用いられるZn含有針状晶ゲータイト粒子の生
成領域であり、直線Aを一辺とするA,b,cの各点で
囲まれる三角形の部分は、前記Zn含有針状晶ゲータイ
トと粒状のマグネタイト粒子とが混合生成する領域であ
る。図5は、Zn含有量が1.41原子%、Si含有量
が0.6原子%である針状晶ゲータイト粒子を加熱脱水
して得た微細なヘマタイト単一粒子群からなる比表面積
が160イ/9の針状晶形骸粒子粉末を水素気流中40
『Cで加熱還元して針状晶Fe−Zn合金粒子粉末とす
る加熱還元過程における加熱還元生成粒子の還元度と比
表面積との関係図である。図6は、Zn含有量が1.4
1原子%、Si含有量が0.6原子%である針状晶ゲー
タイト粒子粉末を加熱脱水して針状晶ヘマタイト粒子と
する過程において、脱水速度の異なる条件下において生
成された粒子の脱水率と比表面積の関係図である。図中
、曲線A,B,Cはそれぞれ脱水速度が7.2モル/分
、2.0モル/分、0.25モル/分の場合である。図
7は、異なる加熱焼成雰囲気下においてZn含有量が1
.41原子%、Si含有量が0.6原子%である針状晶
ヘマタイト粒子粉末を加熱焼成して得られた焼成粒子の
比表面積と加熱焼成温度との関係図である。図中Aは空
気中、Bは非還元性ガスとしてN2ガPsスを用い、且
つ、水蒸気分圧?が75%のPs+Pi場合、Cは非還
元性ガスとしてN2ガスを用い水Ps蒸気分圧−ー一=
が950!)の場合である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the axial ratio of Zn-containing acicular goethite particles obtained under constant conditions except for the amount of water-soluble silicate added. Figures 2 and 3 show the amount of Zn mixed and the axial ratio of Zn-containing acicular goethite particles when the amount of water-soluble silicate added is constant at 0.5 atomic % in terms of Si with respect to Fe. (long axis/short axis) and a relationship diagram of the long axis. FIG. 4 shows the Si of Zn-containing acicular goethite particles used in the present invention.
It shows the formation region in the relationship between the addition amount (atomic %) and the Zn mixing amount (atomic %). The shaded area in the figure is the formation region of the Zn-containing acicular goethite particles used in the present invention, and the straight line A triangular portion surrounded by points A, b, and c with A as one side is a region where the Zn-containing acicular goethite and granular magnetite particles are mixed and produced. Figure 5 shows a particle with a specific surface area of 160 atomic % consisting of a group of fine hematite single particles obtained by heating and dehydrating acicular goethite particles with a Zn content of 1.41 atomic % and a Si content of 0.6 atomic %. A/9 needle-like crystal grain powder was added to the hydrogen stream for 40 minutes.
1 is a diagram showing the relationship between the degree of reduction and the specific surface area of particles produced by thermal reduction in the thermal reduction process of heating and reducing with C to obtain acicular Fe--Zn alloy particles. Figure 6 shows that the Zn content is 1.4.
Dehydration rate of particles produced under conditions of different dehydration rates in the process of heating and dehydrating acicular goethite particles with a Si content of 1 atomic % and a Si content of 0.6 atomic % to obtain acicular hematite particles. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between In the figure, curves A, B, and C are for dehydration rates of 7.2 mol/min, 2.0 mol/min, and 0.25 mol/min, respectively. Figure 7 shows that the Zn content was 1 under different heating and firing atmospheres.
.. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the specific surface area and heating and firing temperature of fired particles obtained by heating and firing acicular hematite particles having a Si content of 41 at% and a Si content of 0.6 at%. In the figure, A is air, B is N2 gas as a non-reducing gas, and water vapor partial pressure? When Ps+Pi is 75%, C uses N2 gas as a non-reducing gas, and water Ps vapor partial pressure - - 1 =
is 950! ).
Claims (1)
以上の混合水溶液(但し、Zn(OH)_2は、Feに
対しZn換算で0.1〜2.3原子%)を得るに際して
使用するアルカリ水溶液に、あらかじめ水可溶性ケイ酸
塩をFeに対しSi換算で0.1〜1.7原子%となる
ように添加(但し、Zn(OH)_2の混合量と水可溶
性ケイ酸塩の添加量との総和がFeに対し、各々Zn及
びSi換算で2.5原子%以下)し、次いで該アルカリ
水溶液と第一鉄塩水溶液及び水可溶性Zn塩水溶液とを
反応させて、微細で均斉なFe(OH)_2とZn(O
H)_2とのpH11以上の混合水溶液を得、しかる後
、該混合水溶液に酸素含有ガスを通気して酸化すること
によりZn含有針状晶ゲータイト粒子を生成させ、次い
で、該生成Zn含有ゲータイト粒子を濾別、水洗、乾燥
後、加熱脱水することにより得られた平均長軸長さが0
.3〜2.5μmであり、且つ、BET法による比表面
積が50〜300m^2/gであつて針状晶ゲータイト
粒子の長軸長さと軸比とを保持継承したZn含有針状晶
ヘマタイト粒子を、加熱水蒸気と非還元性ガスとからな
る雰囲気下において水蒸気分圧Ps/Ps+Pi(Ps
は水蒸気分圧、Piは非還元性ガス分圧)30〜100
%、温度350〜700℃の範囲で加熱焼成することに
より、平均長軸長さが0.1〜2.0μmであり、且つ
BET法による比表面積が10〜30m^2/gである
針状晶を継承している実質的に高密度な針状晶ヘマタイ
ト粒子とした後、該針状晶ヘマタイト粒子を還元性ガス
中350〜600℃の温度範囲で加熱還元することによ
り、針状晶Fe−Zn合金磁性粒子を得ることを特徴と
する針状晶Fe−Zn合金磁性粒子粉末の製造法。 2 Fe(OH)_2に対するZn(OH)_2の混合
量が、Feに対しZn換算で1.0〜2.0原子%、水
可溶性ケイ酸塩の添加量がFeに対しSi換算で0.3
〜0.7原子%、但し、Zn(OH)_2の混合量と水
可溶性ケイ酸塩の添加量の総和が、Feに対し、各々Z
n及びSi換算で2.5原子%以下である特許請求の範
囲第1項記載の針状晶Fe−Zn合金磁性粒子粉末の製
造法。 3 加熱水蒸気と非還元性ガスとからなる雰囲気下にお
いて水蒸気分圧Ps/Ps+Pi(Psは水蒸気分圧、
Piは非還元性ガス分圧)が50〜100%である特許
請求の範囲第1項又は第2項記載の針状晶Fe−Zn合
金磁性粒子粉末の製造法。 4 加熱焼成温度が450〜650℃の範囲である特許
請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載の針状晶
Fe−Zn合金磁性粒子粉末の製造法。 5 還元ガス中の加熱還元温度が450〜550℃の温
度範囲である特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれ
かに記載の針状晶Fe−Zn合金磁性粒子粉末の製造法
。[Claims] 1 pH 11 of Fe(OH)_2 and Zn(OH)_2
A water-soluble silicate was added in advance to the alkaline aqueous solution used to obtain the above mixed aqueous solution (Zn(OH)_2 is 0.1 to 2.3 at% in terms of Zn relative to Fe). It is added so that it is 0.1 to 1.7 at% in terms of Fe (however, the sum of the mixed amount of Zn(OH)_2 and the added amount of water-soluble silicate is equivalent to Fe, respectively in terms of Zn and Si). 2.5 atomic % or less), and then the alkaline aqueous solution is reacted with a ferrous salt aqueous solution and a water-soluble Zn salt aqueous solution to form fine and homogeneous Fe(OH)_2 and Zn(O
H)_2 A mixed aqueous solution with a pH of 11 or more is obtained, and then an oxygen-containing gas is passed through the mixed aqueous solution to oxidize it to produce Zn-containing acicular goethite particles, and then the generated Zn-containing goethite particles The average major axis length obtained by filtering, washing with water, drying, and dehydrating by heating is 0.
.. Zn-containing acicular hematite particles having a size of 3 to 2.5 μm and a specific surface area of 50 to 300 m^2/g by the BET method, maintaining the long axis length and axial ratio of acicular goethite particles. , in an atmosphere consisting of heated steam and non-reducing gas, the steam partial pressure Ps/Ps+Pi (Ps
is water vapor partial pressure, Pi is non-reducing gas partial pressure) 30 to 100
%, by heating and firing at a temperature in the range of 350 to 700°C, it becomes acicular with an average major axis length of 0.1 to 2.0 μm and a specific surface area of 10 to 30 m^2/g by BET method. After forming substantially high-density acicular hematite particles inheriting the acicular crystal structure, the acicular hematite particles are heated and reduced in a reducing gas at a temperature range of 350 to 600°C to obtain acicular crystal Fe. - A method for producing acicular Fe-Zn alloy magnetic particles, characterized by obtaining Zn alloy magnetic particles. 2 The amount of Zn(OH)_2 mixed with respect to Fe(OH)_2 is 1.0 to 2.0 at% in terms of Zn with respect to Fe, and the amount of water-soluble silicate added is 0.0% in terms of Si with respect to Fe. 3
~0.7 atomic%, however, the sum of the mixed amount of Zn(OH)_2 and the added amount of water-soluble silicate is
The method for producing acicular Fe-Zn alloy magnetic particle powder according to claim 1, wherein the content is 2.5 atomic % or less in terms of n and Si. 3 Steam partial pressure Ps/Ps+Pi (Ps is steam partial pressure,
3. The method for producing acicular Fe-Zn alloy magnetic particle powder according to claim 1 or 2, wherein Pi is a non-reducing gas partial pressure) of 50 to 100%. 4. The method for producing acicular Fe-Zn alloy magnetic particle powder according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating and firing temperature is in the range of 450 to 650°C. 5. The method for producing acicular Fe-Zn alloy magnetic particle powder according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating reduction temperature in the reducing gas is in the temperature range of 450 to 550°C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54097888A JPS5921364B2 (en) | 1979-07-30 | 1979-07-30 | Method for producing acicular Fe-Zn alloy magnetic particle powder |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54097888A Expired JPS5921364B2 (en) | 1979-07-30 | 1979-07-30 | Method for producing acicular Fe-Zn alloy magnetic particle powder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5921364B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6414870U (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-25 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56166312A (en) * | 1980-05-27 | 1981-12-21 | Hitachi Maxell Ltd | Manufacture of metallic magnetic powder |
JPS59207024A (en) * | 1983-05-10 | 1984-11-24 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | Magnetic recording medium |
-
1979
- 1979-07-30 JP JP54097888A patent/JPS5921364B2/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6414870U (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-25 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5623201A (en) | 1981-03-05 |
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