JPS5942442B2 - 磁性体の製造法 - Google Patents

磁性体の製造法

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JPS5942442B2
JPS5942442B2 JP49010440A JP1044074A JPS5942442B2 JP S5942442 B2 JPS5942442 B2 JP S5942442B2 JP 49010440 A JP49010440 A JP 49010440A JP 1044074 A JP1044074 A JP 1044074A JP S5942442 B2 JPS5942442 B2 JP S5942442B2
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【発明の詳細な説明】 本発明は磁性体の製造に関し、特に高密度記録に適した
磁性記録媒体用磁性体の製法に関するものである。
まず、本発明の分野における先行技術につき述べる。
従来、磁気記録媒体に使用されていた強磁性粉末として
は、γ−Fe2O33Co含有γ一Fe2O3、Fe3
o43Co含有Fe3o4、cro2等があつた。しか
しこれらの強磁性粉末は記録波長の短い(およそ10ミ
クロン以下)信号の磁気的記録にはあまり適していなか
つた。すなわち、いわゆる高密度記録に使用するには抗
磁力(Hc)および残留磁束密度(Br)等の磁気特性
が不充分であつた。最近になり、高密度記録に適する特
性を備えた強磁性粉末の開発が盛んになりつつある。そ
の対象となる材料の一つとして強磁性金属粉末がある。
主として用いる金属としては鉄コバルト、ニッケルがあ
り、その他必要に応じてクロム、マンガン、亜鉛、希土
類元素などが加えられる。粉末状の金属磁性体を得る方
法としては種々知られている。例えば下記の6種の方法
が一般に知られている。〔1〕 強磁性体をつくり得る
金属のしゆう酸塩を高温下に水素気流中で環元する方法
〔特公昭36−11412号、36−22230号、3
8−14809号、40−8027号、41−1481
8号、43−22394号、47一38417号、48
−29280号等の各公報及び「東北大学電通談話記録
」第33巻第2号第57頁(1969年刊)を参照〕。
〔匂 針状オキシ水酸化物あるいはこれらに他の金属を
含有せしめたもの、あるいはこれらオキシ水酸化物から
得た針状酸化鉄を環元する方法。
〔特公昭35−3862号、39−20939号、特公
昭47−39477号、特開昭46一7153号等の各
公報、及び西ドイツ国特許公開第2、130、921号
、英国特許第1、192、167号、米国特許3、59
8、568号、同第3、681、018号等の明細書を
参照〕。
3 強磁性粉末を不活性ガス中で蒸発させる方法。
〔特公昭47−27718号、特開昭48−25662
号、特開昭48−25663号、特開昭48−2566
4号、特開昭48−25665号、特開昭48−554
00号等の公報及び「応用物理」第40巻、第1号、第
110頁(1971年刊)を参照〕。
〔a 金属カルボニル化合物を分解する方法。
〔特公昭38−128号、特公昭40−3415号等の
公報、及び米国特許第2,983,997号、同第3,
172,776号、同第3,200,007号、同第3
,228,882号等の明細書参照〕。〔J水銀陰極を
用い強磁性金属を水銀中に電析させたのち、加熱して水
銀と分離する方法〔特公昭39−787号、39−15
525号、40−8123号の各公報及び米国特許第3
,156,650明細書参照〕。
5強磁性体をつくり得る金属の塩の水溶液中で還元性物
質(水素化ホウ素化合物、次亜リン酸塩あるいはヒドラ
ジン等)を用いて還元し、強磁性粉末を得る方法〔特公
昭38−20520号、38−26555号、41−4
567号、41−4769号、43−20116号、4
7一16502号、47−41718号、47−417
19号、特開昭47−1353号、特開昭48−797
54号等の各公報及び米国特許第3,663,318号
、同第3,661,556号、同第3,494,760
号、西ドイツ特許公開第2,132,430号等の明細
書参照〕。
本発明は上記(6)の強磁性体金属の塩をその溶液中で
還元する方法に関するもので、特に還元剤として水素化
ホウ素化合物あるいはその誘導体を用いたものに係る。
上述の(6)の強磁性金属の塩の水溶液と水素化ホウ素
化合物あるいはその誘導体を自む還元剤とを混合して強
磁性粉末を得る方法において次に述べるごとき問題点が
あつた。
1.抗磁力は10〜2,0000eの範囲内で調整する
ことが可能であるが、特に1,2000e以上の高H6
で角型性のよい粉末を得るには反応効率が悪く例えば非
常に濃度の薄い浴で行なう必要があり、大量に作る場合
は不経済であつた。
2.特にFe,CO系を主成分とし、耐酸化安定性等の
改良のため加え6希土類元素、a族元素、a族元素、a
族元素、族元素、Ib族元素、b族元素、b族元素、b
族元素、b族元素等が含まれた系の粉末の抗磁力は1,
2000e以上の高Hcで角型性のよいものは得にくか
つた。
本発明の目的は第1に高密度記録用に適した強磁性金属
粉末を提供することにある。
第2に磁性記録のマスターテープ用に適した高抗磁力を
有し残留磁化の大きい磁性粉末を提供することにある。
第3に永久磁石、磁気コア、磁気流体混濁液などにも使
用可能な磁性粉末を提供することにある。
本発明は少なくとも強磁性体をつくり得る金属の塩を含
む水溶液と水素化ホウ素化合物等の還元性物質を含む水
溶液とを混合して化学的酸化還元反応を行い強磁性粉末
を得る際に反応浴のPHをコントロールすることにより
、高抗磁力と高残留磁束密度を有する磁性粉末を得るこ
とを特徴としている。すなわち、本発明は少なくとも強
磁性体をつくり得る金属の塩の水溶液と水素化ホウ素化
合物及びその誘導体の少なくとも一種を念む還元剤溶液
とを混合して酸化還元反応を行ない磁性体を得る方法に
おいて、該金属の塩の水溶液のPHを3.0以下に調整
したのち、該還元剤溶液とを混合し、該反応を生ぜしめ
、該反応終了時のPHを3.0以上とすることを特徴と
する磁性体の製造法である。
本発明において「強磁性体をつくり得る金属の塩]とは
、Fe,CO5Fe−COjFe−NijCO−Ni,
Fe−CO−Niのいずれかを含み磁気特性及び酸化安
定性等の改良のため適当量のLa,Ce,Nd,Sm等
の希土類元素、Ti,Zr等のa族元素、Cr,MO,
W等のa族元素、Mn等のa族元素、Fe,Cu,Na
以外のa族元素、Cu,Ag等のIb族元素、Zn等の
b族元素、Al等のb族元素、Sn,Pb等のb族元素
、P,As等のb族元素、等の塩の1ケないし2ケ以上
を必要に応じ含んだものを意味する。これらの元素の塩
には、有機又は無機のいずれの水溶性塩、例えば硫酸塩
塩化物、硫化物、硝酸塩、ギ酸塩、酢酸塩およびスルフ
アミン酸塩等が使用できる。尚、これらの水溶液は通常
でPH3以上である。金属塩溶液には上記成分の他に、
必要に応じて錯化剤、PH緩衡剤、PH調節剤等が加え
られる。
これらの添加剤はPH緩衡剤及び錯化剤としての蟻酸、
酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、アクリル酸、トリ
メチル酢酸、安息香酸、クロル酢酸等のモノカルボン酸
又はその塩;または錯化剤として蓚酸、琥珀酸、マロン
酸、マレイン酸、イタコン酸、p−フタル酸等のジカル
ボン酸およびその塩;グリコール酸、乳酸、サリチル酸
、酒石酸、くえん酸などのオキシカルボン酸およびその
塩;さらにPH緩衡剤としてほう酸、炭酸、亜硫酸など
が用いられる。しかし上記各添加剤とも個々の作用があ
るだけでなく相互作用も有している。例えばある化合物
は錯化剤として働らくがPH緩衡剤としても働らくとい
うようにその添加剤の作用は限定されるものではない。
本発明において[少なくとも強磁性体をつくり得る金属
の塩を含む水溶液」とは上記成分の他に必要に応じて添
加剤が種々加えられる。
たとえば必要に応じて反応浴に可溶性蛋白質(特願昭4
8−70140号明細書参照)、炭水化物(特願昭48
−71155号明細書参照)、有機溶媒等が加えられる
本発明において「水溶液」とは主として水を含む溶液で
あり、極性有機溶媒で水に溶解するものを含んでもかま
わない。
極性有機溶媒としては、完全にもしくは部分的に水と混
和しうるアルコール、ケトン、その他のものがあり、水
に対してO〜50wt%まで加えられる。例としてはメ
チル ニアルコール、イソプロピルアルコール、アセト
ン、メチルエチルケトン、ジメチルスルホキシド、ジメ
チルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジオキサン等
がある。本発明は適宜選択された少なくとも強磁性体を
二つくり得る金属の塩の水溶液(PHは約3〜5程度
)を州調整剤を加えてPHを3.0以下に調整すること
を特徴としている。
…調整剤としては無機酸、有機酸が用いられる。例えば
、塩酸、硫酸、リン酸、次亜リン酸、硝酸、氷酢酸等の
一種もしくは二種 ,以上を混合したものが利用できる
。特に高抗磁力を必要とする場合には塩酸が有効である
ことが判つた。PHを3.0以下にすることによつて得
られる磁性粉末の粒子サイズ、形状は電子顕微鏡での観
察結果では差が認められなかつた。それにもかか 5わ
らず抗磁力を増加することができる事実はまことにおど
ろくべきことである。本発明において使用される還元剤
としてはボラン、,ボラザン、水素化ホウ素、水素化ホ
ウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、ジメチルアミ
ノ 4ボラン、ジエチルアミノボラン等の如き水素化ホ
ウ素化合物あるいはその誘導体の一種もしくは二種以上
が使用される。
還元剤を含む水溶液には水酸化アルカリ、アンモニア水
等を加えてPHを8.0以上に調整して使用される。
かくして強磁性体をつくり得る金属の塩を自む水溶液と
還元剤を自む水溶液とを混合して酸化還元反応を行なう
。還元反応に際して超音波を作用させて反応を行なうこ
とも特性の改善の為有効な方法である。
還元反応に際して反応浴には数100e以上の磁場ノを
作用させておくことは、抗磁力、角型化の増大の為に極
めて有効である。
磁場の作用は強いほどよいが、好ましくは500〜30
000eである。水素化ホウ素化合物を使用する還元反
応に際しては、反応液の温度は65℃以下であることが
望ましい。反応圧力は0,5〜5気圧が好ましい。この
ようにして我々は酸化還元反応終了時の反応浴のPHは
3.0以上である必要があることを見い出したのである
。PH3.O以下においては反応により磁性粉末が再び
溶解されてしまい、反応収率がおちてしまうことがあり
、水洗を充分行なつても飽和磁化(Bm)が下がつてし
まうこともしばしば認められる。しかし反応終了時のP
Hが3.0以上になるように調整することにより、反応
后の水洗時間を短縮することができ、しかも高抗磁力(
Hc)、高残留磁束密度(Br)を有する磁性粉末を得
ることができることがわかつた。
本発明の磁性粉末のつくり方は例えば、少なくとも強磁
性体をつくり得る金属の塩を自む水溶液と水素化ホウ素
化合物等を含む還元剤溶液を混合し、好ましくは磁界中
で酸化還元反応を行なう。
反応終了後生成した粉末と反応母液を分離し、粉末を水
洗する。次にたとえばアセトンで水を置換してアセトン
中に粉末を保管する。更にアセトンを蒸発させて磁性粉
末を乾燥して磁気記録用の磁材として用いる。又アセト
ンを更にたとえば酢酸n−ブチル等で置換してそのまま
粉末を乾燥せずに磁気記録用の磁材として使用され得る
。強磁性体をつくり得る金属の塩の水溶液における強磁
性金属イオン濃度は0.002〜2モル/l、特に好ま
しくは0.01〜1.0モル/lの範囲内の濃度で行な
うことが望ましいことが判つた。更に他の金属イオン濃
度は強磁性金属イオン濃度のO〜15モル%、好ましく
はO〜8モル%であることが判つた。還元剤として用い
る水素化ホウ素化合物あるいはその誘導体の濃度は0.
0002〜10モル/lの範囲内が望ましく、特に反応
を還元剤/金属イオンのモル比が0.1〜5の範囲内で
行なうことが望ましいことが判つた。
磁場の作用は、直流、交流、パルスのいずれの方法を使
用してもかまわない。
なお無磁場中で反応した場合は、粉末の飽和特性が悪く
なるとともに角型比の劣化が大きくなるか、磁性粉末と
して特殊な用途に使用することができる。本発明により
得られる強磁性粉末は、抗磁力1,000〜2,500
0eの範囲、飽和磁化(δs)75em/9以上のもの
が得られる。
又、反応過程においてB(ホウ素)が強磁性金属粉末中
に数Wt.%自有してくる。又強磁性金属粉末は全部も
しくは一部が酸化物あるいは水酸化物の状態になつてい
ることもありえる。還元剤を含む水溶液のPHは8以上
であることが好ましい。本発明による効果及び利点は下
記の如くである。
1)簡単な方法により高抗磁力を有ししかも高残留磁束
密度をもつ磁性粉末を得ることができる。
2)反応効率を土げることができる。
3)耐酸化性を有ししかも高抗磁力で高残留磁束密度を
有する磁性粉末を提供できる。
本発明により得られる強磁性粉末は個々の粒子が約50
乃至1000オングストロームの粒状であり、これらの
粒子が数ケから腐10ケ以上の連続して、形状が糸状、
棒状もしくはネツクレース状を呈しているものであるこ
とが観察された。
本発明により得られた強磁性粉末を非酸化性雰囲気中で
加熱したり、微量の水あるいは02の存在下で加熱処理
することは、本発明により得られた粉末の磁気的特性を
一層向上させるものであり有効である。本発明の強磁性
粉末は、バインダーと分散して支持体上に塗布、乾燥し
て磁気記録媒体として使用される。
本発明の強磁性粉末と共に使用されるバインダーとして
は、従来公知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は反応
型樹脂やこれらの混合物が使用される。
熱可塑性樹脂としては軟化温度が150゜C以下、平均
分子量が10,000〜200,000,重合度比が約
200〜800程度のもので、例えば塩化ビニル酢酸ビ
ニル共重合体、塩化ビニル塩化ビニリデン共重合体、塩
化ビニルアクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステ
ルアクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル塩化
ビニリデン共重合体、アクリル酸エステルスチレン共重
合体、メタクリル酸エステルアクリロニトリル共重合体
、メタクリル酸エステル塩化ビニリデン共重合体、メタ
クリル酸エステルスチレン共重合体、ウレタンエラスト
マー、ナイロン−シリコン系樹脂、ニトロセルロース−
ポリアミド樹脂、ポリ弗化ビニル、塩化ビニリデンアク
リロニトリル共重合体、ブタジエンアクリロニトリル共
重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セル
ロース誘導体、スチレンブタジエン共重合体、ポリエス
テル樹脂、クロロビニルエーテルアクリル酸エステル共
重合体、アミノ樹脂、各種の合成ゴム系の熱可塑性樹脂
及びこれらの混合物等が使用される。
これらの樹脂の例示は特公昭37−6877号、39−
12528号、39−19282号、40−5349号
、40−20907号、41一9463号、41−14
059号、41一16985号、42−6428号、4
2 11621号、43−4623号、43一15206号
、44−2889号、44一17947号、44−18
232号、45一14020号、45−14500号、
47一18573号、47−22063号、47一22
064号、47−22068号、47一22069号、
47−22070号、47−27886号等の公報に記
載されている。
熱硬化性樹脂又は反応型樹脂としては塗布液の状態では
200,000以下の分子量であり、塗布、乾燥後に加
熱することにより、縮合、付加等の反応により分子量は
無限大のものとなる。
又、これらの樹脂のなかで、樹脂が熱分解するまでの間
に軟化、又は溶融しないものが好ましい。具体的には例
えばフエノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン硬化
型樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキツド樹脂、シ
リコン樹脂、アクリル系反応樹脂、エポキシ−ポリアミ
ド樹脂、ニトロセルロースメラミン樹脂、高分子量ポリ
エステル樹脂とイソシアネートプレポリマ一の混合物、
メタクリル酸塩共重合体とジイソシアネートプレポリマ
一の混合物、ポリエステルポリオールとポリイソシアネ
ートの混合物、尿素ホルムアルデヒド樹脂、低分子量グ
リコール/高分子量ジオール/トリフエニルメタントリ
イソシアネートの混合物、ポリアミン樹脂及びこれらの
混合物等である。これらの樹脂の例示は特公昭39−8
103号、40−9779号、41−7192号、41
8016号、41−14275号、42−18179号
、43−12081号、44−28023号、45−1
4501号、45一24902号、46−13103号
、4722065号、47−22066号、47一22
067号、47−22072号、4722073号、4
7−28045号、4728048号、47−2892
2号等の公報に記載されている。
上記の熱硬化性樹脂バインダー、熱可塑性樹脂バインダ
ー、又は反応型樹脂バインダーと本発明の強磁性微粉体
は、それぞれ最終成形膜の組成で強磁性微粉体300重
量部に対して樹脂バインダー30〜300重量部、好ま
しくは50〜150重量部となるようにするとよい。
この場合の磁気記録層の乾燥膜厚は1〜10μの範囲と
なる。更に上記の磁気記録層には添加剤として潤滑剤、
分散剤、研磨剤、帯電防止剤等が添加されていても良い
。磁気記録層の形成は上記の組成で有機溶媒に溶解し、
塗布溶液として支持体上に塗布する。
支持体は厚み5〜50μ程度、好ましくは10〜40μ
程度が良く、素材としてはポリエチレンテレフタレート
等のポリエステル類、ポリプロピレン等のポリオレフイ
ン類、セルローストリアセテート、セルロースダイアセ
テート等のセルロース誘導体、ポリカーボネート等が使
用される。支持体上へ前記の磁気記録層を塗布する方法
としてはエアードクターコート、ブレードコート、エア
ーナイフコート、スクイズコート、合浸コート、リバー
スロールコート、トランスフアーロールコート、グラビ
アコート、キズコート、キャストコート、スプレイコー
ト等が利用でき、その他の方法も可能であり、これらの
具体的説明は朝倉書店発行の[コーテイング工学」25
3頁〜277頁(昭和46.3.20発行)に詳細に記
載されている。
塗布の際に使用する有機溶媒としては、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキ
サノン等のケトン系:メタノール、エタノール、プロパ
ノール、ブタノール等のアルコール系:酢酸メチル、酢
酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、酢酸グリコール、
モノエチルエーテル等のエステル系:エーテル、グリコ
ールジメチルエーテル、グリコールモノエチルエーテル
、ジオキサン等のグリコールエーテル系:ベンゼン、ト
ルエン、キシレン等のタール系(芳香族炭化水素):メ
チレンクロライド、エチレンクロライド、四塩化炭素、
クロロホルム、エチレンクロルヒドリン、ジクロルベン
ゼン等の塩素化炭化水素等のものが使用できる。
この様な方法により、支持体上に塗布された磁性層は必
要により層中の磁性粉末を配向させる処理を施したのち
、形成した磁性層を乾燥する。
又必要により表面平滑化加工を施したり、所望の形状に
裁断したりして、本発明の磁性粉末を用いて磁気記録体
を製造する。以下に本発明を実施例及び比較例により更
に具体的に説明する。
ここに示す成分、割合、操作順序等は、本発明の精神か
ら逸脱しない範囲において変更しうるものであることは
本業界に携わるものにとつて容易に理解されることであ
る。従つて、本発明は、下記の実施例に制限されるべき
ではない。
尚、以下の実施例及び比較例において部は全べて重量部
を示す。
実施例 1 上記のM1液を80部とR1液20部とをとり、平均磁
界(直流)約6000e中で混合して酸化還元反応を行
つた。
3分間で反応終了したがその時のPHは3.8であつた
得られた磁性粉末を12の水で水洗後200m1のアセ
トンで置換し一部を空気中で乾燥し残部を再に酢酸ブチ
ルに置換した。(この試料をp−1とする)なお反応収
率は約70%であつた。
又反応開始時の温度は20℃であつた。粉末試料の一部
を60℃90%雰囲気中に10日間放置し、飽和磁化を
求めた。
次にp−1の粉末を含む下記組成物をボールミルに入れ
て充分に混合分散せしめて磁性塗料とした。
\ この塗料を厚さ25ミクロンのポリエチレンテレフタレ
ートフイルムの片面に磁場を印加しつつ乾燥厚さ5ミク
ロンになる様に塗工し、加熱乾燥した。
かくして得た広巾の磁気ウエブをスーパーカレンダー処
理し1/2インチ巾になるようにスリツトしてビデイオ
テープを得た。得られたテープの表面性は極めて良好で
あつた。これを試料T一1とする。上記のM2液を80
部とR2液20部とをとり平均磁界(直流)約6000
e中で混合して酸化還元反応を行つた。
3分間で反応終了した後のPHは4.3であつた。
実施例1と同様な処理を行ない磁性粉末を得た。
(この試料をp−2とする)。次に実施例1と同様な操
作により、ビデイオテープを得た。
(これを試料T−2とする)。比較例 1実施例1にお
いてM1液にHCIを加えず…調整は、行なわなかつた
この時のPHは3.9であつた。その他は実施例1と同
様な浴組成及び操作により反応を行つた。反応終了時の
PHは6.8であつた。得られた粉末を試料p−3とす
る。実施例1と同様にして得られたビデイオテープの試
料をT−3とする。
比較例 2 実施例1においてM1液はそのまま使用し、R1液に0
.05NNa0H溶液を加えずに水を用いた。
操作は実施例1と同様に行つた。反応終了時のPHは2
.0で時間の経過と共に生成した磁性粉末の溶解がみと
められた。
得られた粉末の試料をp−4とする。
実施例1と同様にして得られたビデイオテープの試料を
T−4とする。
なお反応率は25%であつた。
操作方法は実施例1と同様な方法で行つた。
反応終了時のPHはそれぞれ下記の如くであつた。得ら
れた粉末試料をP5−1〜9とする。実施例1と同様に
して得られたビデオテープ試料をT5−1〜9とする。
比較例 3 実施例3においてM3液にHCIを加えない他は実施例
3と同様な方法により行なつた。
得られた粉末試料をP6−1〜9とする。
実施例1と同様にして得られたビデイオテープ試料をT
6−1〜9とする。
実施例1,2及び比較例1 は次表の如くであった。
2の諸特性の結果 上記の結果から判る如く、本発明による実施例p−1,
2及びT−1,2は高Hcでしかも高いBmが得られ、
しかも粒子サイズは微粒子であり高密度記録用に適した
磁材といえる。
一方比較例のp−3,4及びT−3,4においては反応
前のPHが3.0以上のものはHcが1,0000e近
辺のものしか得られず高Hcのものは得られない。又反
応終了時のPHが3。0以下のものは高Hcのものは得
られるが反応収率の低下、及びBmの低下のため実用上
、高密度記録用の磁材としては不適当である。
次に実施例3及び比較例3の諸特性の結果は次表の如く
であつた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 少なくとも強磁性体をつくり得る金属の塩の水溶液
    と、水素化ホウ素化合物及びその誘導体の少なくとも一
    種を含む環元剤溶液とを混合して酸化環元反応を行ない
    磁性体を得る方法において、該金属の塩の水溶液のpH
    を3.0以下に調整したのち、該環元剤溶液とを混合し
    、該反応を生ぜしめ該反応終了時のpHを3.0以上と
    することを特徴とする磁性体の製造法。
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