JPS61288071A - 強磁性材料の製造法 - Google Patents
強磁性材料の製造法Info
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- JPS61288071A JPS61288071A JP12983185A JP12983185A JPS61288071A JP S61288071 A JPS61288071 A JP S61288071A JP 12983185 A JP12983185 A JP 12983185A JP 12983185 A JP12983185 A JP 12983185A JP S61288071 A JPS61288071 A JP S61288071A
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- Japan
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- iron
- gas
- saturation magnetization
- microwaves
- nitrogen
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は高飽和磁化を有するＦｅ、Ｎ窒イ、ヒ鉄を多量
に含有する磁性材料の製造法に係り、該磁性材料は高密
度磁気デスクや高密度磁気テープの磁気記録材料として
利用できる。
に含有する磁性材料の製造法に係り、該磁性材料は高密
度磁気デスクや高密度磁気テープの磁気記録材料として
利用できる。
磁気記録再生機器の小型、軽量、高性能化を指向して高
密度磁気記録体に対する要求が高まっている。
密度磁気記録体に対する要求が高まっている。
従来の磁気記録体は、主としてγ−Ｆｅ、Ｏ，の針状結
晶を磁性体として用い、有機バインダーと混練して塗料
を作製しポリエステル等の基板上に塗布して作製されて
いた。しかし、γ−Ｆｓ、Ｏ。
晶を磁性体として用い、有機バインダーと混練して塗料
を作製しポリエステル等の基板上に塗布して作製されて
いた。しかし、γ−Ｆｓ、Ｏ。
は飽和磁化が小さいため磁気記録体の高密度化には十分
でなく、また塗料作製に用いられる有機バインダーが約
５０％も占めるため磁気密度をさらに小さくしていた。
でなく、また塗料作製に用いられる有機バインダーが約
５０％も占めるため磁気密度をさらに小さくしていた。
かかる欠点を補う方法として、真空蒸着法またはスパッ
タ法により基板上に直接磁性金属微粒子を付着させて作
製する方法がある。
タ法により基板上に直接磁性金属微粒子を付着させて作
製する方法がある。
この方法では、磁気記録の高密度化は満足する。
しかし、金属の微粒子は酸化され易く、磁気記録体を保
存する場合の磁気特性の劣化が問題となる。
存する場合の磁気特性の劣化が問題となる。
かかる現状から安定で高飽和磁化を有する磁性材に対す
る要求が高まっている。
る要求が高まっている。
Ｆ ａ、Ｎ窒化鉄は第１表に示すように高い飽和磁化を
有する純鉄よりもさらに高い飽和磁化を有しており、し
かも純鉄と違って大気中で安定であるため高密度磁気記
録体として好ましい材料であることがわかる。
有する純鉄よりもさらに高い飽和磁化を有しており、し
かも純鉄と違って大気中で安定であるため高密度磁気記
録体として好ましい材料であることがわかる。
第１表
Ｆａ、Ｎ を作製する公知技術としては、窒素雰囲中で
Ｆｅを真空蒸着する方法〔固体物理７４８３（１９７２
） ）及び窒素雰囲気中で純鉄をターゲットとして反応
性スパッタリングを行う方法〔特開昭５９−４５９１１
号〕とがある。真空蒸着法は蒸着速度がきわめて遅い点
に問題がある。反応性スパッタリング法の場合は析出速
度が１μｍ／ｗｉｎとかなり大であるがＦ ｅ、Ｎの生
成割合がＯ〜２５ ｗ ｔ％と小さい。
Ｆｅを真空蒸着する方法〔固体物理７４８３（１９７２
） ）及び窒素雰囲気中で純鉄をターゲットとして反応
性スパッタリングを行う方法〔特開昭５９−４５９１１
号〕とがある。真空蒸着法は蒸着速度がきわめて遅い点
に問題がある。反応性スパッタリング法の場合は析出速
度が１μｍ／ｗｉｎとかなり大であるがＦ ｅ、Ｎの生
成割合がＯ〜２５ ｗ ｔ％と小さい。
本発明の目的は前記した公知技的の欠点をなくし、磁気
特性に優れたＦｅ、Ｎ を多量含有する磁性材料を速い
速度で生成する方法を提供するにある。
特性に優れたＦｅ、Ｎ を多量含有する磁性材料を速い
速度で生成する方法を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明になるＦｅ、Ｎ を多量含有する磁性材料の製造
法の特徴は、鉄カルボニル化合物、鉄ハロゲン化物など
の低沸点鉄化合物のガスと窒素、アンモニア等の窒化ガ
スとを低温プラズマを利用することにより３００℃以下
の温度で反応させ、さらに原料をガスで供給することに
より鉄と窒素の割合を制御して磁気特性が劣る鉄の窒化
物Ｆ ｅ４ＮやＦｅ、Ｎの生成を抑制し、高選択率でＦ
ｅ、Ｎを合成するものである。
法の特徴は、鉄カルボニル化合物、鉄ハロゲン化物など
の低沸点鉄化合物のガスと窒素、アンモニア等の窒化ガ
スとを低温プラズマを利用することにより３００℃以下
の温度で反応させ、さらに原料をガスで供給することに
より鉄と窒素の割合を制御して磁気特性が劣る鉄の窒化
物Ｆ ｅ４ＮやＦｅ、Ｎの生成を抑制し、高選択率でＦ
ｅ、Ｎを合成するものである。
第１図にＦａ−Ｎ系の相図を示すｓＦｅ、Ｎの安定領域
は喜多〔固体物理、１主、 ７２１ （１９８４）らの
報文を参考に示した。図から解るようにＦｅ、Ｎの安定
相は３００ないし４００℃以下の低温で、Ｎ／Ｆｅ１．
５ないし３．２のＮ／ＦｅがＦｅ、Ｎ の量論組成に近
い領域にある。高温ではＦ ｅ４Ｎ を経てｒ−Ｆｅが
安定相となり、Ｎ／Ｆｅが増加すると順次Ｆ ｅ、Ｎ、
Ｆ ｅ３Ｎ、 Ｆ ａ、Ｎ が安定相となる。以上の
相図から、Ｆ ｅ、Ｎ を高含有率で製造するためには
、３００〜４００”Ｃ以下の低温で鉄の窒化反応を行な
うことが望ましいと言える。このためには、低温で活性
な化学種を生成できるプラズマを利用するのが好適であ
ると考えられる。また１反応し易い鉄微粉を生成するに
は鉄化合物を分解するのがよく、Ｎ ／ Ｆ ａを制御
するためには窒素源及び鉄化合物を気相で供給するのが
優れていると考えられる。本発明は上記したアイディア
がもととなって生れたものである。
は喜多〔固体物理、１主、 ７２１ （１９８４）らの
報文を参考に示した。図から解るようにＦｅ、Ｎの安定
相は３００ないし４００℃以下の低温で、Ｎ／Ｆｅ１．
５ないし３．２のＮ／ＦｅがＦｅ、Ｎ の量論組成に近
い領域にある。高温ではＦ ｅ４Ｎ を経てｒ−Ｆｅが
安定相となり、Ｎ／Ｆｅが増加すると順次Ｆ ｅ、Ｎ、
Ｆ ｅ３Ｎ、 Ｆ ａ、Ｎ が安定相となる。以上の
相図から、Ｆ ｅ、Ｎ を高含有率で製造するためには
、３００〜４００”Ｃ以下の低温で鉄の窒化反応を行な
うことが望ましいと言える。このためには、低温で活性
な化学種を生成できるプラズマを利用するのが好適であ
ると考えられる。また１反応し易い鉄微粉を生成するに
は鉄化合物を分解するのがよく、Ｎ ／ Ｆ ａを制御
するためには窒素源及び鉄化合物を気相で供給するのが
優れていると考えられる。本発明は上記したアイディア
がもととなって生れたものである。
以下具体的な実施例を用いて本発明を説明する。
第２図に本発明の一実施例を示す。ＮＨ，とＡｒとの混
合ガス１をペルジャー型プラズマ反応器４の頂部より供
給する。供給量はコントロールバルブ３により調節し、
ガス流量計２により計測する。
合ガス１をペルジャー型プラズマ反応器４の頂部より供
給する。供給量はコントロールバルブ３により調節し、
ガス流量計２により計測する。
プラズマ反応器４内は、ロータリ真空ポンプ１７により
０．１〜４０Ｔｏｒｒに減圧されている。マイクロ波発
振器５から２．４５ＧＨｚのマイクロ波が発振され、共
振器６を経て反応器内のガスに供給される。このエネル
ギにより、ＮＨ，とＡｒの混合ガスはプラズマ７を形成
する。プラズマ内では励起窒素原子等の活性種が存在す
る。一方、鉄カルボニル化合物１０は、キャリヤガスＮ
Ｈ３９に同伴され、Ｎ Ｈ３−Ａ ｒ混合ガスプラズマ
中にリング状ノズル１３を通して供給される。ここで鉄
カルボニル化合物は、プラズマ中の励起電子や窒素、ア
ルゴンなどの励起原子と衡突して分解され鉄原子を生成
する。鉄原子はさらに窒素原子と反応し鉄窒化物を石英
ガラス基板１４等上に析出させる。基板°温度は３００
℃以上にならぬよう必要に応じて冷却水１６により冷却
する。
０．１〜４０Ｔｏｒｒに減圧されている。マイクロ波発
振器５から２．４５ＧＨｚのマイクロ波が発振され、共
振器６を経て反応器内のガスに供給される。このエネル
ギにより、ＮＨ，とＡｒの混合ガスはプラズマ７を形成
する。プラズマ内では励起窒素原子等の活性種が存在す
る。一方、鉄カルボニル化合物１０は、キャリヤガスＮ
Ｈ３９に同伴され、Ｎ Ｈ３−Ａ ｒ混合ガスプラズマ
中にリング状ノズル１３を通して供給される。ここで鉄
カルボニル化合物は、プラズマ中の励起電子や窒素、ア
ルゴンなどの励起原子と衡突して分解され鉄原子を生成
する。鉄原子はさらに窒素原子と反応し鉄窒化物を石英
ガラス基板１４等上に析出させる。基板°温度は３００
℃以上にならぬよう必要に応じて冷却水１６により冷却
する。
以上、本発明の一実施域を示したが、窒化性ガスとして
は前記したＮＨ３以外に、Ｎ、 、 Ｎ２ とＨ８の混
合ガス、アミン等プラズマ中で活性な窒素原子を生成す
るものは使用可能であり、鉄微粒子発生源としては鉄カ
ルボニル化合物以外にハロゲン化鉄等の低沸点化合物が
使用できる。
は前記したＮＨ３以外に、Ｎ、 、 Ｎ２ とＨ８の混
合ガス、アミン等プラズマ中で活性な窒素原子を生成す
るものは使用可能であり、鉄微粒子発生源としては鉄カ
ルボニル化合物以外にハロゲン化鉄等の低沸点化合物が
使用できる。
次に実施例を用いて本発明を説明する。
（実施例１〕
２ｏφｘ３００＋！Ｉの石英ガラス製チューブラ型反応
器の一端より窒化性ガスと窒化性ガスのバブリングによ
り同伴させた鉄カルボニル化合物とを供給し、これらガ
スをマイクロ波プラズマにより分解して窒化鉄の合成実
験を行なった。第２表に実験条件を示す。
器の一端より窒化性ガスと窒化性ガスのバブリングによ
り同伴させた鉄カルボニル化合物とを供給し、これらガ
スをマイクロ波プラズマにより分解して窒化鉄の合成実
験を行なった。第２表に実験条件を示す。
実験終了後、゛基板を取り出し走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）による観察及び電子線回折による同定を行なった。
Ｍ）による観察及び電子線回折による同定を行なった。
第３図は析出物のＳＥＭ写真を示したものである。約０
．５μｍ径のボール状析出物が連続的に連なって薄膜状
を呈している。第４図と第３表に析出物の電子線回折像
と回折像の解析結果を示す。第４図には、鉄及び鉄窒化
物の代表的な回折位置も示した。第３表から析出物はＦ
ｅ、Ｎとα−Ｆｅの混合相からなると判定される。析
出物の飽和磁化は２４８ ｅ ｍ ｕ ／ ｇで純Ｆｅ
の２１８ｅ ｍ ｕ ／ ｇより大きい、また公知例で
ある窒素雰囲気中、純鉄をターゲットとしたスパッタ法
により作製したＦｅ、Ｎ含有磁性材料の飽和磁化２１８
〜２４５ ｅ ｍ ｕ ／ ｇと比較し同等以上である
。成長速度は３μｍ／ｈで公知例より数倍大きい。しか
し、この方法では反応管壁に基板と同様の鉄窒化物が析
出してマイクロ波を分散させてしまい長時間運転の支障
となった。これを防止する方法として電場や磁場を利用
してプラズマを絞る方法が考えられるが、次の実施例に
示す方法により容易に防止できることが実証された。
．５μｍ径のボール状析出物が連続的に連なって薄膜状
を呈している。第４図と第３表に析出物の電子線回折像
と回折像の解析結果を示す。第４図には、鉄及び鉄窒化
物の代表的な回折位置も示した。第３表から析出物はＦ
ｅ、Ｎとα−Ｆｅの混合相からなると判定される。析
出物の飽和磁化は２４８ ｅ ｍ ｕ ／ ｇで純Ｆｅ
の２１８ｅ ｍ ｕ ／ ｇより大きい、また公知例で
ある窒素雰囲気中、純鉄をターゲットとしたスパッタ法
により作製したＦｅ、Ｎ含有磁性材料の飽和磁化２１８
〜２４５ ｅ ｍ ｕ ／ ｇと比較し同等以上である
。成長速度は３μｍ／ｈで公知例より数倍大きい。しか
し、この方法では反応管壁に基板と同様の鉄窒化物が析
出してマイクロ波を分散させてしまい長時間運転の支障
となった。これを防止する方法として電場や磁場を利用
してプラズマを絞る方法が考えられるが、次の実施例に
示す方法により容易に防止できることが実証された。
表３ 電子線回折像の解析結果
回折強度・大、０中、他車
Ｆｅ及び鉄窒化物はＡＳＴＭ表による。ＦａｓＮは計算
値〔実施例２〕 第２図に示すペルジャー型の反応器を用い、窒化性ガス
と鉄化合物ガスとを分岐し、窒化性ガスのみをマイクロ
波によりプラズマ化し、そのアフターグロ一部に鉄化合
物ガスを供給する方法により鉄窒化物の合成を行なった
。ペルジャー型反応器の大きさは上部が１３φＸ２００
＋ｍ＋、下部が６０φ×３００−である。第４表に実験
条件を示す、析出物のＳＥＭによる観察及び電子線回折
像は実施例１とほぼ同様であった。飽和磁化は２４３
ｅ ｍ ｕ ／ ｇで実施例１とほぼ同じであったが、
成長速度は２μｍ／ｈと若干小さくなった。
値〔実施例２〕 第２図に示すペルジャー型の反応器を用い、窒化性ガス
と鉄化合物ガスとを分岐し、窒化性ガスのみをマイクロ
波によりプラズマ化し、そのアフターグロ一部に鉄化合
物ガスを供給する方法により鉄窒化物の合成を行なった
。ペルジャー型反応器の大きさは上部が１３φＸ２００
＋ｍ＋、下部が６０φ×３００−である。第４表に実験
条件を示す、析出物のＳＥＭによる観察及び電子線回折
像は実施例１とほぼ同様であった。飽和磁化は２４３
ｅ ｍ ｕ ／ ｇで実施例１とほぼ同じであったが、
成長速度は２μｍ／ｈと若干小さくなった。
第４表、実験条件
管内壁に窒化鉄の析出は全く起こらず長時間安定してプ
ラズマを発生させることができた。
ラズマを発生させることができた。
〔実施例３〕
実施例２と同じ装置を用い、鉄カルボニル化合物の代り
に約３００℃に加熱して溶融させた塩化第２鉄を用いて
実験例２に示した条件で鉄窒化物の合成実験を行なった
。その結果、飽和磁化２４０ｅ ｍ ｕ ／ ｇを有す
る鉄窒化物が得られた。
に約３００℃に加熱して溶融させた塩化第２鉄を用いて
実験例２に示した条件で鉄窒化物の合成実験を行なった
。その結果、飽和磁化２４０ｅ ｍ ｕ ／ ｇを有す
る鉄窒化物が得られた。
〔実施例４〕
実施例２と同じ装置を用い、同じ条件下基板温度を３０
０℃、４００℃及び５００℃と変化させて鉄窒化物の合
成実験を行ない、析出物の飽和磁化に及ぼす基板温度の
影響を調べた。第５図にその結果を示す。図かられかる
ように４００℃以上の温度では飽和磁化が急激に減少し
ている。これは、第１図に示した相図かられかるように
Ｆｅ、ＮがＦａ、Ｎ等に変化したためと考え、られる。
０℃、４００℃及び５００℃と変化させて鉄窒化物の合
成実験を行ない、析出物の飽和磁化に及ぼす基板温度の
影響を調べた。第５図にその結果を示す。図かられかる
ように４００℃以上の温度では飽和磁化が急激に減少し
ている。これは、第１図に示した相図かられかるように
Ｆｅ、ＮがＦａ、Ｎ等に変化したためと考え、られる。
この実験結果からＦｅ、Ｎ を多量に含有する高飽和磁
化の磁性材料を製造するには３００℃以下の温度が適し
ていることがわかる。
化の磁性材料を製造するには３００℃以下の温度が適し
ていることがわかる。
本発明を実施することによりＦａ、Ｎを多量に含有し、
高飽和磁化を有する磁性材料を効率よく製造することが
できる。
高飽和磁化を有する磁性材料を効率よく製造することが
できる。
第１図は本発明を説明するためのＦｅ−Ｎ系の相図、第
２図は本発明の一実施例を示す構成図、磁化と基板温度
との関係を示す線図である。 １・・・混合ガス、２・・・ガス流量計、６・・・共振
器、７・・・プラズマ、１３・・・ノズル。
２図は本発明の一実施例を示す構成図、磁化と基板温度
との関係を示す線図である。 １・・・混合ガス、２・・・ガス流量計、６・・・共振
器、７・・・プラズマ、１３・・・ノズル。
Claims (1)
- １、減圧状態に保持された反応容器内に鉄カルボニル化
合物、鉄ハロゲン化物等の鉄化合物のガスと窒素、アン
モニア等の窒化性ガスとを導入し、前記ガスにマイクロ
波、高周波等の誘導エネルギを印加することにより３０
０℃以下の低温で活性化、分解、窒化反応等を行なわせ
しめ基板上にＦｅ＿■Ｎ窒化鉄を多量に含有することを
特徴とする強磁性材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12983185A JPS61288071A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 強磁性材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12983185A JPS61288071A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 強磁性材料の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61288071A true JPS61288071A (ja) | 1986-12-18 |
Family
ID=15019306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12983185A Pending JPS61288071A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 強磁性材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61288071A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62102827A (ja) * | 1985-10-29 | 1987-05-13 | Natl Res Inst For Metals | 金属窒化物微粒子の製造法 |
| US5180512A (en) * | 1990-04-12 | 1993-01-19 | National Research Institute For Metals | Method of manufacturing fine-particle colloid or magnetic fluid |
-
1985
- 1985-06-17 JP JP12983185A patent/JPS61288071A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62102827A (ja) * | 1985-10-29 | 1987-05-13 | Natl Res Inst For Metals | 金属窒化物微粒子の製造法 |
| JPH0424284B2 (ja) * | 1985-10-29 | 1992-04-24 | Kagaku Gijutsucho Kinzoku Zairyo Gijutsu Kenkyu Shocho | |
| US5180512A (en) * | 1990-04-12 | 1993-01-19 | National Research Institute For Metals | Method of manufacturing fine-particle colloid or magnetic fluid |
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