KR910009759B1 - 자성금속 초미분의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

자성금속 초미분의 제조방법
제1도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 반응장치의 개략구성을 나타내는 설명도.
제2도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 다른 반응장치의 개략구성을 나타내는 설명도.
본 발명은, 고밀도 자기기록용 매체로서 사용되는 자성금속 초미분을 효율이 좋게 제조하는 방법에 관한 것이다.
현재, 공업화되어 있는 자기기록용 자성금속 초미분은 일반적으로 아래와 같은 방법으로서 제조되고 있다.
즉, 먼저 습식침전법에 의해서 침상산화철을 얻는다. 이어서. 이것을 소결방지처리를 한다. 그후, 침상산화철에 탈수, 환원 및 계산화처리를 하여 자성초미분을 얻는다.
그런데, 이 방법은 공정수가 많고 자성금속 초미분의 코스트가 비싸다는 문제가 있다. 그래서, 상기 방법을 대체하는 방법으로서 가스속에서 증발하는 법, 용액 환원법, 기상화학반응법 등의 방법이 검통되고 있다. 그러나, 어느 방법도 자성금속 초미분이 제조코스트는 여전히 충분히 저하시킬 수가 없었고 공업화되기까지에는 이르지 못하고 있다.
기상화학반응은, 원리적으로는 금속할로겐화물 증기와 수소가스를 기상화학반응시키므로서 자성금속초미분을 제조하는 것이다. 이 기상화학반응법에 대해서 다음과 같은 개량 기술이 있다.
(1) 금속할로겐화물증기와 수소가스의 유속을 다르게하므로서 양자사이에 계면불안정을 영역을 형성시켜서 핵의 성장을 촉진시켜 금속초미분의 수율을 향상시키는 방법(일본특공소 59-7765호).
그러나 이 방법으로 고밀도자기기록에 이용할 수 있는 입자의 직경 100-300Å의 초미분을 얻기는 곤란하다. 이 방법으로서는 통상 400-6000Å 정도로 입자성장이 일어나는 문제가 있었다.
(2) 상기 (1)의 방법을 개량하여 금속할로겐화물 증기와 수소 가스의 계면불안정 영역에서의 반응직후에 가스를 급냉하는 방법(일본특공소 61-60123호) 이때, 계면불안정 영역에 자장을 인가할때도 있다.
이 (2) 방법에서는 입자성장이 억제되므로 초미분을 얻는데는 (1)의 방법보다는 유리하다.
그러나, 초미분의 수율을 높히기 위해서는 수소가스를 다량으로 사용해야만 한다. 이로인해, 결과적으로는 자성금속 초미분의 제조코스트가 높아지는 문제가 있다.
본 발명자들은 상기 (1) 및 (2)의 방법을 검토한 결과, 금속할로겐화물 증기와 수소가스의 반응성이 낮기 때문에 핵의 생성이 충분치 않으며 불균일한 핵의 생성에 의해서 이상입자성장을 일으키고있는 것을 극명했다.
즉, 상기 (1) 및 (2)의 방법의 어느 것에서도 균일한 핵의 생성을 촉진해서 미소한 핵을 충분하게 생성시키려하면 결국 수소가스의 사용량을 많이하지 않으면 안된다. 이 결과, 자성금속 초미분의 제조코스트를 높히고 있었다.
본 발명은, 수소가스의 사용량을 적게하면서도 양호한 특성을 가지는 자성금속 초미분을 좋은 효율로 제조할 수 있는 자성금속 초미분의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 1종 또는 2종 이상의 금속할로겐화물 증기와 수소가스를 이 금속할로겐화물 증기와의 반응성이 상기 수소가스보다도 높은 활성가스를 공급하면서 반응시켜 자성금속 초미분을 제조하는 것을 특징으로 하는 자성금속 초미분의 제조방법이다.
여기서, 본 발명에서 원료로서 사용하고 있는 금속할로겐화물로서는 예컨대 염화 제1 철 FeCl2, 염화 제1 코발트 CoCl2, 염화 제1 니켈 NiCl2등의 금속염화물이다.
또, 수소가스와 함께 공급하는 활성가스로서는 금속할로겐화물과의 반응성이 수소가스보다도 높은 것이면 좋은데, 환원성, 중성, 산화성의 어떤 성질의 것이라도 상관없다. 환원성 가스로서는 예컨대 황화수소 H2S를 들 수가 있다. 또, 산화성 가스로서는 예컨데 산소 O2를 들 수가 있다.
이들 활성가스는 수소가스의 공급량에 대해서 0.001-10.0%의 비로 공급하는 것이 바람직하다.
그리고, 황화수소같은 황원성 가스를 사용할때에는 수소가스와 환원성 가스를 혼합해서 공급해도 좋다.
다만, 산소와 같은 산화성가스를 사용할 때는 금속할로겐화물과의 반응이 일어나기전에 수소가스와 산화성가스와의 반응이 일어나지 않도록 수소가스와 산화성가스를 따로따로 공급하며 또한 금속 할로겐화물과 산화성 가스를 반응시킨 직후에 금속할로겐화물과 수소가스를 반응시키는 것이 바람직하다.
이상과 같이 금속할로겐화물과 활성가스 및 수소가스와의 반응조건은 반응종류에 따라서도 다르나 반응온도는 통상 900-1200℃의 범위에 설정한다. 또, 반응 영역에서의 자장을 인가해도 좋다. 그리고 금속할로겐화물증기의 유속과 수소가스 또는 활성가스의 유속을 다르게하는 제어는 필요없다.
본 발명 방법에 의하면, 금속할로겐화물 증기와 수소가스가 반응하기 전에 금속할로겐화물 증기와 환성가스와의 반응이 우선적으로 일어난다. 이 반응영역에서 극히 미소한 핵이 균일하게 생성한다. 예컨대, 다음의 반응식 (I), (Ⅱ)에 의해서 FeS핵 또는 Fe2O3핵이 생성한다.
Figure kpo00001
그리고 일단 핵이 생성한 후에는 금속할로겐화물 중기와 수소가스와의 예컨대, 다음의 반응식(Ⅲ)에 따른 반응은 핵의 표면에서 쉽게 일어난다.
Figure kpo00002
따라서, 값비싼 수소가스와 양을 적게 할 수가 있다 또한, 고밀도 자기기록용 매체로서 이용할 수 있는 자성금속 초미분을 좋은 능률로서 제조할 수가 있다.
본 발명에서, 활성가스를 수소가스의 공급량에 대해서 0.001-10.0%의 비율로 공급하는 것이 바람직하다고 한 것은, 아래와 같은 이유에 의한다.
즉, 0.001% 미만에서는 핵생성반응이 충분히 일어나지 않는다. 이로인해 수소가스의 사용량이 적으면 이 상업자성장에 의해서 초미분을 얻는것이 곤란해지거나. 흑은 초미분의 수율이 나빠진다.
한편, 10.0%를 넣으면 금속할로겐화물과 반응가스와의 반응이 너무 과하게 일어나서 핵이 너무 커져 버리거나 혹은 활성가스의 종류에 따라서는 금속할로겐화물과의 반응에 의해서 생성하는 비자성의 성분이 너무 많아진다. 보다 바람직한 활성가스의 공급량은 수소가스의 공급량에 대해서 0.01-5.0%이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
제1도는, 본 발명의 방법을 실시하기 위한 반응장치의 개략구성을 나타내는 설명도이다. 도면에서 (1)은 세로형 반응관이다.
세로형 반응관(1) 내에는 그 하부에 원료가스 공급관(2)이 삽입되어 있다. 이 원료가스공급관(2)은 반응관(1) 외부에 설치된 보일러(3)에 접속되어있다. 보일러(3)에는 캐리어 가스공급관(4)이 접속되어있다. 보일러(3) 내에는 금속할로겐화물(5)이 수용되어있다. 이 금속할로겐화물(5)은 보일러(3)의 외부에 설치된 저항히터(6)에 의해서 가열되어 용융한다.
또, 세로형 반응관(1)의 하부에는 수소가스 공급관(7)이 설치되어 있다. 세로형 반응관(1)의 주위에는 저항히터(8) 및 솔레노이드코일(9)가 설치되어있다. 제로형 반응관(1)의 상부에는 가스배기관(10)이 취부되어 있다. 가스배기관(10)에는 분체보집기(11)가 개장되어있다.
이와 같은 반응장치를 사용해서 다음과 같이해서 자성금속 초미분을 제조한다.
먼저, 저항히터(8)에 의해 반응관(1) 내를 900-1200℃로 설정한다. 또, 필요에 따라서 솔레노이드코일(9)에 의해 반응 영역에 자장을 인가한다. 이 상태에서 캐리어가스공급반(4)에 N2, Ar 등의 캐리어 가스를 흐르게 한다.
이 캐리어가스와 함께 보일러(3) 내의 금속할로겐화물 증기를 원료가스 공급관(2)에서 반응관(1)내로 공급하여 상향으로 흐르게 한다. 또. 수소가스와 함께 환원성 가스로서, 예컨대, H2S를 수소가스공급관(7)에서 반응관(1) 내에 공급하여 상향으로 흐르게한다. 이 결과, 금속할로겐화물 증기와 환원성 가스 및 수소가스는 원료가스 공급관(2)의 상방의 반응영역에서 반응한다. 이때, 최초에 금속할로겐화물 증기와 환원성 가스가 반응한다. 이어서, 금속할로겐화물과 수소가스가 반응한다. 그리고서, 반응가스는 가스배기판(10)으로 보내진다. 생성된 자성금속 미분말은 분체포집기(11)에서 포집된다.
참고로, 실제로, 제1도에서의 반응장치를 사용해서 아래와 같이 해서 자성금속미분말을 제조했다. 즉, 반응온도는 1000℃로 설정했다. 반응영역에는 300 Oe의 자장을 인가했다. 이 상태에서, 원료가스 공급관(2)에서 FeCl2증기를 2% 포함하는 N2가스를 1mol/분의 유량으로 공급했다.
또, 수소가스 공급관(7)으로부터는 H2S가스를 0.1% 포함한 수소가스를 0.5mol/분의 유량으로서 공급했다. 이때 N2가스 및 수소가스의 유속은 같게했다.
이결과, 입경 200-250Å, 비표면적 30㎡/g, 보자력 1600 Oe, 포화자화 145emu/g의 자성금속 초미분이 얻어졌다. 얻어진 자성금속 초미분은 일본 특공소 61-60123호에서의 방법에 의해 제조한 것과 거의 같은 특성을 나타냈다. 일본 특공소 61-60123호에 의한 방법에서는 수소가스를 2mol/분의 유량으로 공급했다.
또, 가스유속의 제어 및 반응가스의 급냉을 행하였다. 또, 반응영역에서는 강자장을 인가했다.
이 결과, 본 발명의 방법에 의한 것에서는 일본 특공소 51-60123호에 의한 것에 비해 수소가스의 사용량을 종래의 1/4로 감소할 수가 있었다.
또, 가스유속의 제어 및 반응가스의 급냉은 전혀 불필요했다. 더구나. 반응영역에 약자장을 인가했을뿐이다. 이 결과, 양호한 특성을 가진 자성금속 초미분을 용이하게 제조할 수가 있음이 확인되었다.
그리고, 산소와 같은 산화성 가스를 사용하는 경우에는 금속할로겐화물과의 반응이 일어나기 전에 수소가스와 산화성 가스와의 반응이 일어나지 않도륵 수소가스와 산화성 가스를 따로따로 공급한다.
그리고, 금속할로겐화물자 산화성 가스를 반응시킨 직후에 금속할로겐화물과 수소가스를 반응시키는 것이 바람직하다.
이와 같은 목적으로 이때는 예컨대 제2도에서와 같은 반응장치를 사용한다.
제2도의 반응장치는, 제1도의 반응장치와 거의 같은 구조를 가지고 있다. 제1도에서와 동일한 부분에 대해서는 같은 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다. 제9도에서의 반응장치에서는, 원료가스 공급관(2)의 주위를 둘러싸도록 반응관(1)내에 그하부로부터 산화성 가스 공급관(12)이 삽입되어있다.
또, 산화성가스공급관(19)의 상단은 연료가스 공급관(9)의 상단보다도 약간 돌출하도록 배치되어있다.
제2도의 반응장치를 사용한 자성금속 미분말의 제조도 제1도에서의 반응장치의 경우와 거의 같은 방법으로서 행해진다. 다만, 수소가스 공급관(7)으로부터는 수소가스만이 공급된다. 산화성 가스 공급관(12)으로부터는 산화정가스로서 예컨대 O2를 포함한 N2, Ar 등의 불활성 가스가 공급된다.
그리고, 원료가스공급관(2) 상방의 반응영역에서 최초로 금속할로겐화물 증기와 산화성가스가 반응한다.
이어서, 금속할로겐화물과 수소가스가 반응한다.
본 발명의 자성금속 초미분의 제조방법은, 수소가스의 사용량을 적게하면서도 양호한 특성을 가지는 자성 금속 초미분을 좋은 효율로서 용이하게 제조할 수가 있는 것이다. 이로인해 본 발명은 저코스트의 고밀도 자기기록매체의 제공에 공헌한다.

Claims (4)

1종 또는 2종 이상의 금속할로겐화물 중기와 수소가스를 이 금속할로겐화물 증기와의 반응성이 상기 수소가스보다도 높은 활성가스를 공급하면서 반응시켜 자성금속 초미분을 제조하는 것을 특징으로 하는 자성금속 초미분의 제조방법.
제1항의 활성가스의 공급량은 수소가스의 공급량에 대해서 0.001-10.0%임인 자성금속 초미분의 제조방법.
제1항 또는 제2항의 활성가스의 공급은 수소가스에 활성가스를 혼합시켜서 행하는 자성금속 초미분의 제조방법.
제1항 또는 제2항의 금속할로겐화물 증기와 활성가스를 반응시킨 직후에 금속할로겐화물 증기와 수소가스를 반응시켜서 되는 자성금속 초미분의 제조방법.
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