JPS6251895B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はα−オキシ水酸化鉄（α−
FeOOH）、さらに詳しくは磁気記録媒体用の酸
化鉄磁性粉末あるいは金属鉄磁性粉末の原料とし
て好適なα−オキシ水酸化鉄の製造方法に関す
る。

一般に、γ−Fe₂O₃、Fe₃O₄などの酸化鉄磁性
粉末や金属鉄磁性粉末の粒子構造は出発物質であ
るα−オキシ水酸化鉄に大きく依存するため、使
用するα−オキシ水酸化鉄の性状が極めて重要で
ある。

従来、α−オキシ水酸化鉄の製造方法として、
第１鉄塩の水溶液に塩基性試剤と酸素含有ガスを
作用させてα−オキシ水酸化鉄を生成させる方法
が汎用されている。上記の方法は、一般的には硫
酸第１鉄や塩化第１鉄などの第１鉄塩の水溶液に
苛性ソーダや炭酸アルカリのような塩基性試剤を
添加して中和反応によつて第１鉄の水酸化物や難
溶性塩を生成させ、ついで空気などの酸素含有ガ
スを吹き込んで酸化加水分解反応によつてα−オ
キシ水酸化鉄とするものであり、最初の中和反応
によつてPHは弱酸性〜中性付近となり、酸化加水
分解反応の進行と共にPHが低下していくのが普通
である。ところが、このような方法で得られたα
−オキシ水酸化鉄は好ましい針状形を呈している
が、これを原料として加熱還元を行なつて金属鉄
磁性粉末を製造した場合、その粒子は原料粒子の
形状が良好に継承されずに針状性がかなり劣つた
ものとなる。

上記の点を改良する方法として、塩基性試剤の
使用量を多くし、α−オキシ水酸化鉄の生成反応
をアルカリ領域で行なう方法が提案されている。
この方法によつて得られたα−オキシ水酸化鉄を
原料として上記と同様に金属鉄磁性粉末を製造し
た場合には粒子の針状性が非常に良好となるが、
この発明者らの考察によれば、まだ次の諸点で改
良の余地を残している。すなわち、通常の反応操
作によれば双晶あるいは樹枝状晶と呼称されるよ
うな枝分かれした粒子が生成し易いこと、生成粒
子の均一性に難があること、粒度のコントロール
が困難であることなどの諸点である。枝分かれし
た粒子が多量に存在したり、粒子が不均一であれ
ば、これを原料として製造した磁性粉を磁気記録
用に用いたときに磁気塗料調整時の分散性が悪く
なり、磁性層の配向性や表面平滑性を損なつて磁
気特性に悪影響を及ぼす。また、粒度のコントロ
ールが困難であることは、一定した品質のものが
得られ難いという欠点となる。

この発明者らは、α−オキシ水酸化鉄の生成反
応をアルカリ領域で行なう方法について種々検討
を重ねた結果、枝分かれした粒子の生成は結晶核
の生成と結晶成長とが平行して進行するため、既
に形成されて成長過程にある結晶表面に結晶核が
新たに発生あるいは付着して共に成長することに
起因し、粒子の不均一化も結晶核の生成時期の差
によつて起こる（後で生成した粒子ほど小さい）
ことが判つた。さらに結晶核の生成速度と結晶の
成長速度は、反応速度によつて異なり、40℃以上
の温度では結晶の成長速度が結晶核の生成速度を
上まわるが、40℃未満の低温下では結晶核の生成
速度がより大となることが判明した。

この発明は、上記の知見に基づいてなされたも
のであり、α−オキシ水酸化鉄の生成反応を結晶
核の生成が主体となる前段の反応と、結晶成長が
主である後段の反応との２段階で行なうことを特
徴とし、具体的には第１鉄塩の水溶液に塩基性試
剤を作用させて第１鉄塩の水酸化物もしくは不溶
性塩を析出させたのち、アルカリ領域下で酸素含
有ガスを吹き込んでα−オキシ水酸化鉄を生成さ
せるに当たり、α−オキシ水酸化鉄の生成反応
を、液晶40℃未満の低温下でα−オキシ水酸化鉄
を生成させる反応と、液温を40〜60℃に昇温して
α−オキシ水酸化鉄を結晶成長させる反応との２
段階で行なうことを特徴とするものである。

このような方法によれば、前段の低温下で形成
されるα−オキシ水酸化鉄は非常に均一な粒度を
有するものとなり、後段の反応において前記α−
オキシ水酸化鉄上にほぼ一様な結晶成長がなされ
るため、生成したα−オキシ水酸化鉄は粒度が揃
つた均一なものとなる。そして、後段の反応では
α−オキシ水酸化鉄粒子の新規生成が抑制される
ので双晶が樹枝状晶と称されるような枝分かれ粒
子の生成は極めて僅かとなる。

さらに、このような方法によれば、前段の低温
下の反応によつて、α−オキシ水酸化鉄粒子の生
成数がほぼ決まるため、最終的に得られるα−オ
キシ水酸化鉄の粒度を自由にコントロールするこ
とが可能となる。すなわち、粒度の大きなα−オ
キシ水酸化鉄を得る場合には、前段の低温下での
反応を少なく（通常は反応時間を短かく）して、
α−オキシ水酸化鉄の生成数を少なくし、後段の
昇温下での反応を多くして、結晶成長に寄与する
成分量を多くすればよく、粒度の小さなものを得
るには逆に前段の反応を多く（長く）すればよ
い。

この発明において使用する第１鉄塩としては、
硫酸第１鉄、塩化第１鉄などが挙げられる。

塩基性試剤としては、第１鉄塩と反応して第１
鉄の水酸化物もしくは難溶性塩を析出するものが
使用でき、普通には苛性ソーダや苛性カリなどの
苛性アルカリが用いられるが、他に炭酸ソーダ、
重炭酸ソーダ、炭酸アンモニウムなどを単独また
は苛性アルカリと併用して使用してもよい。

α−オキシ水酸化鉄の生成反応をアルカリ領域
で行なうには、上記のような塩基性試剤を最初か
ら多くするか、または第１鉄塩の水酸化物もしく
は難溶性塩の析出後に塩基性試剤を追加して懸濁
液をアルカリ性としたのち、空気などの酸素含有
ガスを吹き込んで反応させる。この場合、上記の
懸濁液のPHは13以上の強アルカリ性とすることが
望ましい。

前段の低温下で微細なα−オキシ水酸化鉄粒子
を生成させる反応は、40℃未満の低温下で行なう
が、普通には、特別な加熱を加えず、常温下で行
なう。このとき、塩基性試剤の添加や反応に伴つ
て過度の発熱が生じる場合には冷却が必要であ
る。

低温下での反応の程度によつて、前記のように
最終的に生成するα−オキシ水酸化鉄粒子の大き
さが変化するが、好ましくは原液中の第１鉄塩の
５〜20％を40℃未満の低温下で析出させ、この範
囲内で調整することが望まれる。

低温下での反応ののち、液温を40〜60℃に昇温
して反応させれば、結晶成長が主体的に進行して
枝分かれがなく粒度が揃つたα−オキシ水酸化鉄
の針状粒子が得られる。このとき、液温が60℃を
越える高温ではマグネタイト（Fe₃O₄）が副生す
る恐れがあるので好ましくない。

以下、この発明を実施例にて詳細に説明する。

実施例 20ｇのFeSO₄・7H₂Oを100mlの水に溶解させた
硫酸第１鉄水溶液と20ｇのNaOHを100mlの水に
溶解させた苛性ソーダ水溶液とを撹拌混合して水
酸化第１鉄を析出させた。このとき、懸濁液のPH
は13以上であつた。ついで室温（20℃）において
も１／minの割合で10分間空気を吹き込んで水
酸化第１鉄の一部を酸化してα−オキシ水酸化鉄
を生成させた。この析出量は第１鉄の10％相当量
であつた。ついで液温を50℃に昇温し、この温度
を維持しつつ１／minで空気を吹き込んで３時
間反応を行なつた。反応終了後の懸濁液のPHは13
以上であつた。第１図に得られたα−オキシ水酸
化鉄粒子の電子顕微鏡写真を示す。

比較例 20ｇのFeSO₄・7H₂Oを100mlの水に溶解させた
硫酸第１鉄水溶液と20ｇのNaOHを100mlの水に
溶解させた苛性ソーダ水溶液とを撹拌混合して水
酸化第一鉄を析出させたのち、この懸濁液中に液
温50℃にて１／minの割合で空気を吹き込んで
８時間反応を行なつてα−オキシ水酸化鉄を析出
させた。得られた粒子の電子顕微鏡写真を第２図
に示す。

第３図は上記の実施例および比較例にて得られ
たα−オキシ水酸化鉄粒子の各々の長軸方向の粒
度分布を示し、図中の曲線Ａは実施例の、曲線Ｂ
は比較例の粒度分布を示す。

第１図と第２図の電子顕微鏡写真の比較および
第３図の粒度分布曲線の比較から、低温で生成反
応を経るこの発明方法では枝分かれが非常に少な
く粒度が揃つた均一なα−オキシ水酸化鉄が得ら
れるのに対し、低温下での反応を経ない比較例方
法では枝分れした粒子が多く生成し、かつ粒度の
分布巾が大きく均一性に欠けることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例にて得られた、第２図は比較例
にて得られたそれぞれのα−オキシ水酸化鉄粒子
の形状を示す電子顕微鏡写真図であり、第３図は
実施例および比較例にて得られたα−オキシ水酸
化鉄の長軸方向の粒度分布を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１鉄塩の水溶液に塩基性試剤を作用させて
   第１鉄の水酸化物もしくは難溶性塩を析出させた
   のち、アルカリ領域下で酸素含有ガスを吹き込ん
   でα−オキシ水酸化鉄を生成させるに当たり、α
   −オキシ水酸化鉄の生成反応を、液温40℃未満の
   低温下でα−オキシ水酸化鉄を生成させる反応
   と、液温を40〜60℃に昇温してα−オキシ水酸化
   鉄を結晶成長させる反応との２段階で行なうこと
   を特徴とするα−オキシ水酸化鉄の製造方法。