KR960000501B1 - 고밀도 자기기록용 육방정계 페라이트 미분말의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고밀도 자기기록용 육방정계 페라이트 미분말의 제조방법

제1도는 본 발명의 방법에 따라 실시예 2에서 합성한 육방정계 페라이트 입자에 대한 투과 전자현미경 사진이고,

제2도는 본 발명의 방법에 따른 실시예 5에서 합성한 육방정계 페라이트 입자에 대한 투과 전자현미경 사진이다.

본 발명은 고밀도 자기기록에 적합한 고밀도 자기기록용 육방정계 페라이트 미분말의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 육방정계 페라이트를 유리 결정화법에 의거하여 제조함에 있어서, 유리질 성분의 조성비를 조절함으로써, 자기적 성질이 우수하며, 다양한 규격의 물성치를 갖춘 육방정계 페라이트 미분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자기기록은 기록매체의 면내의 수평방향의 자화를 이용하는 방식(최단 기록파장 약 1.2㎛)을 이용하고 있으나, 자기기록 밀도가 높을 때에는 이 방식에 의해서는 기록매체의 반자계가 증가하기 때문에 고밀도 기록에는 적합하지 않다. 반면에 수직자화 기록방식은 자기기록 밀도를 높여도 기록매체내 반자계의 영향이 적기 때문에 고밀도 기록에 적합하다.

이러한, 수직자화 기록방식에 사용되는 기록매체로는 기록매체 표면에 수직한 방향으로 자화용 이축을 갖는 것으로 Co-Cr막, 육방정계 페라이트등이 개발되었다.

이중에서 Co-Cr막은 부식과 대량 생산하기 힘든 문제점을 갖고 있으나, 육방정계 페라이트는 기존의 테이프 도포기술을 이용할 수 있으며, 화학적으로도 안정한 산화물이어서 대량 생산이나 취급이 용이한 장점을 가지고 있다.

이러한 장점을 갖춘 육각판상 육방정계 미분말을 자기기록용 매체로써 이용하기 위해서는 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.

첫째, 기록재생이 가능한 항자력(Hc)을 400~2000Oe을 가져야 하며,

둘째, 기록 파장이 1㎛이하 영역에서 행하여 지므로 결정 입경(D)은 0.02~0 .2㎛정도가 적합하고,

셋째, 도료중에서 잘 분산되기 위해서 응집이 없서야 하며,

넷째, 재생출력을 크게 하기 위해 포화자화(σs)의 값이 50emu/g이상으로 가능한한 클수록 좋다.

현재까지 이러한 조건들을 만족하는 자기기록용 육방정계 페라이트의 제조방법으로는 수열합성-가열결정화법(일본특허공개 소63-164203, 특허공고 평3-3361, 국내특허공고 제89-1120호, 제89-5137호등 참고), 공침-소성법(일본특허공고 소63-12107, 평1-278425등 참고), 유리-결정화법(일본특허공고 소56-169128, 소61-36685 , 평1-22205, 국내특허공개공고 제89-5660호등 참고)등이 널리 알려져 왔다.

이러한 제조방법중 유리-결정화법은 다른 방법에 의해 제조된 육방정계 페라이트에 입자에 비해 포화자화(σs)가 크고, 분산성이 양호하며, 치환성분인 CoO, TiO₂등의 원소 치환이 용이하여 항자력(Hc)과 결정입경(D)을 정밀하게 제어할 수 있는 장점을 가지고 있다. 따라서 유리-결정화법에 의거하여 우수한 기록 특성을 나타내는 자성 미분말을 제조하는 것이 가장 유리한 것으로 알려져 있다.

그러나, 상기한 바와같이 종래에 알려진 유리결정화 방법에서는 치환성분의 치환량 제어에 따른 자기적물성, 입자의 크기 및 판상비를 조절하는 방법으로 항자력(Hc)을 400~2000Oe범위로 제어할 경우 포화자화 값은 50~55emu/g으로 비교적 낮으며 입자의 크기 및 판상비(D/t)를 제어할 수 있는 폭이 좁다는 문제점을 가지고 있다. 그러므로 다양한 용도의 고밀도 자기기록 재료로 만족하기 위해서는 항자력( Hc)을 400~2000Oe로 제어하면서 포화자화 값의 향상과 입자의 크기 및 판상비(D/t)를 폭 넓게 제어할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명에서는 기존의 방법인 유리-결정화 방법에 의해서 육방정계 페라이트 미분말을 제조할 때 특히 유리질 성분으로 첨가되는 성분의 조성비를 조절하여 제조하므로써, 자성 미분말의 중요 특성인 포화자화의 향상, 항자력 제어, 입자의 크기 및 판상비(D/t)를 폭 넓게 조절하여 자기기록용으로 다양한 용도에 적합한 육방정계 페라이트 미분말을 제조하는 방법을 제조하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 유리-결정화 방법을 사용하여 육방정계 페라이트를 형성하는 AO 및 Fe₂O₃에 Co, Ni 및 Zn중에서 선택된 +2가 이온 및 Ti, Sn, Si, Nb 및 Ta중에서 선택된 +5가 이온중 각각 적어도 하나 이상의 원소와 유리질 성분을 혼합하고 용융시켜서 비정질체를 제조한 다음 이를 열처리 및 약산용액 처리하여 육방정계 페라이트 미분말을 제조함에 있어서, 상기 유리질 성분으로는 R₂O와 B₂O₃및 AO를

(여기서, R은 Na, Li 및 K중에서 선택된 어느 하나 이상의 원소이고, A는 Ba, Sr, Ca 및 Pb중에서 선택된 어느 하나 이상의 원소이다.)

의 몰비로 혼합하여서 다음 일반식(I)로 표시되는 새로운 육방정계 페라이트 미분말을 제조함을 그 특징으로 한다.

여기서, 0.15x1, 0.1y1, 0w, z1이고, A는 Ba, Sr, Ca 및 Pb중에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소이고, M¹은 Ni 및 Zn중에서 선택된 원소이며, M²는 Sn, Si, Nb 및 Ta중에서 선택된 원소이다.

본 발명은 고밀도 자기기록에 적합한 육방정계 페라이트 미분말을 제조함에 있어서, 육방정계 페라이트를 구성할 수 있는 비율로 선택된 각 원소에 유리질성분으로서 R₂O, Be₂O₃, AO성분을 함유하는 원료를 첨가하되, AO와 Be₂O₃의 몰비(AO₂O₃)가 0.18~0.70, R₂O와 AO의 몰비가(R₂O/AO)가 1.0~3.0이 되게 균일하게 혼합, 백금도가니에 투입하여 1100~1350℃로 가열 용융하고 수중급냉을 통하여 비정질체를 얻고, 이를 열처리한 후, 약산용액처리, 수세, 건조공정을 통해 육방정계 페라이트 미분말을 제조하는데, 이때 얻어진 육방정계 페라이트 미분말은 상기 일반식(I)로 표시되는 구성을 갖도록 상기 +2가 이온 및 5가 이온의 각 원소를 사용한다.

본 발명에 따르면 상기 유리질성분으로 사용되는 성분중에서 R₂O는 AO, Fe₂O₃등의 분해를 촉진시키고, 용융물로부터 안정된 비정질체를 얻기 위해 사용하는데, 특히 그 사용량은 R₂O와AO의 몰비(R₂O/AO)가 1.0~3.0이 되도록 하는 것이 바람직하다. 만약 몰비가 1.0 미만이면 용융온도의 증가와 수중급냉에 의해 안정된 비정질체를 얻기가 어렵고, 3.0보다 크면 열처리한 후 흡습성의 증대로 처리가 곤란하며 입자의 분포는 0.2㎛이상으로 큰 입자의 혼입으로 불균일해져 고밀도 기록재료용으로 적합하지 않게된다.

그리고, AO와 Be₂O₃의 몰비(AO/Be₂O₃)에 따라 육방정계 페라이트 미분말의 물성에 큰 영향을 주는데, 만약 AO와 Be₂O₃의 몰비가 증가함에 따라 결정입경(D), 포화자화(σs), 판상비(D/t)가 감소하고, 비표면적이 증가하며, 항자력은 최대값을 나타낸후 감소한다. 또한, AO와 Be₂O₃의 몰비가 감소하면 항자력은 감소하고 포화자화, 결정입경 및 판상비는 증가하게 된다.

본 발명에 따르면 AO와 Be₂O₃의 사용 몰비(AO/Be₂O₃)는 0.18~0.70의 적합한 바, 0.18보다 작으면 생성된 육방정계 페라이트의 결정입경이 0.2㎛이상으로 커지고, a-Fe₂O₃또는 소피넬계 상이 생성된다. 또한 AO/Be₂O₃의 몰비가 0.70보다 크면 생성된 육방정계 페라이트 입자간의 응집이 심하고, 포화자화의 값이 감소되며, 열처리 공정에서 열처리 온도에 따른 자기적 물성의 변화가 심하게 되어 재현성이 떨어지는 단점이 발생한다.

한편, 상기와 같은 함량으로 제조하여 얻어지는 비정질체는 전기로중에서 640~780℃로 열처리한 후에 20%의 초산용액으로 유리질성분 및 잉여원소를 녹여 내어 결정화된 육방정계 페라이트를 추출한다. 이렇게 하여 얻은 페라이트를 물로 수세한 다음, 건조시킴으로써 육방정계 페라이트 미분말을 얻게 된다.

상기와 같은 공정에 따라 얻은 육방정계 페라이트 미분말은 비표면적이 30~50㎡/g, 10KOe의 자장내에서 포화자화(σs)가 55emu/g이상이 되며, 항자력(Hc)이 400~2000Oe, 평균입경(D)이 0.02~0.15㎛, 판상비(D/t)가 3~20으로 조절이 가능하였으며, 분산성 또한 우수하였다.

또한, 본 발명의 조성영역에서는 기존의 유리-결정화법 보다 용융온도를 낮추고 열처리 온도를 100℃ 정도 낮추는 것이 가능하였으며, AO와 Be₂O₃이 몰비의 조절에 의해 육방정계 페라이트 미분말의 물성치, 특히 포화자화의 향상과 결정입경 및 판상비를 폭 넓게 제어할 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와같이 본 발명은 유리-결정화법에 의한 육방정계 페라이트 미분말의 제조방법에 있어서, 유리질 성분의 조성등을 새롭게 하므로써 자기적 특성을 크게 향상 시켜줌으로써 다양한 용도의 자기기록 매체용 분말로서 매우 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1~6]

조성은 육방정계 페라이트를 형성하는 BaCO_3,FE₂O₃와 자성 미분말의 물성향상을 위한 치환성분 CoO, TiO₂, Nb₂O₅, 그리고 유리질 성분으로는 Na₂O, B₂O₃, BaO를 사용하여 표 1의 조성비(mol%)에 따라 칭량한다. Na₂O, B₂O₃와 BaO의 원료로는 Na₂CO₃, H₃BO₃및 BaCO3를 사용하였다. 이것들을 충분히 혼합시킨 후 혼합물을 백금 도가니에 투입하여 1,300℃로 가열 용융시켜 형성된 용융물을 수중으로 급냉시킴으로써 비정질체를 얻었다. 이 비정질체를 건조시킨후 전기로중에서 720℃, 2시간 동안 열처리하고 이를 약산 처리(20% 초산 용액, 90℃)하여 유리질 모체로부터 결정화된 육방정계 페라이트를 추출하였다. 추출된 육방정계 페라이트를 물로 수세한 후 이를 건조하여 육방정계 페라이트 미분말을 얻었다. 얻어진 육방정계 페라이트 미분말의 물성치는 다음 표 2와 같다.

[표 1]

[표 2]

* Hc(항자력), σs(포화자화) 및 SR(각형비 σr/σs)는 고감도 진동시료용 자력계(VSM, TOEI사 VSM-P7-15)로 10KOe 자장에서 측정하였으며, D(평균입경) 및 D/t(판상비)는 투과전자 현미경(TEM, PHILIP사 CM20)에 의해 측정하였고, S. S. A. (비표면적)는 BET법(SORPTY 1750 series)에 의해 각각 측정하였다.

[비교예 1~2]

다음 표 3의 조성으로 각각 칭량한 후 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 실시하여 육방정계 페라이트 미분말을 얻었다. 그 얻어진 육방정계 페라이트 미분말의 물성치는 다음 표 4와 같다.

[표 3]

[표 4]

상기의 실시예에서 나타난 바와같이 AO/B₂O₃및 R₂O/AO의 몰비를 조절하여 제조된 실시예 1 육방정계 페라이트 미분말의 물성은 비표면적 30~50m²/g, 10KOe의 자장내에서 포화자화(σs)가 55emu/g이상, 항자력(Hc)이 400~1600Oe, 평균입경(D)이 0.02~0.15㎛, 판상비(D/t)가 3~20으로 조절이 가능하였으며, 또한 그 분산성도 우수하여 다양한 용도의 고밀도 자기기록 매체의 원료로서 적합하다.

그러나 비교예 1의 경우 결정입경이 너무 크고 입자간의 응집이 심하며, 비교예 2에서는 포화자화 값이 너무 낮아 실제 고밀도 자기기록 매체로 사용하기가 어렵다.

또한, 상기 실시예에서 제조된 육방정계 페라이트 미분말에 대한 입자 물성측정의 일환으로 상기 실시예 2와 실시예 5에서 제조된 입자에 대한 투과 전자현미경 사진(배율 : ×140,000)을 각각 제1도와 제2도에 나타내었는 바, 이 결과에서 입자의 크기가 고밀도 자기기록 매체로 적합하고, 그 입도분포 또한 균일함을 확인할 수 있다.

Claims (2)

1. 유리-결정화 방법을 사용하여 육방정계 페라이트를 형성하는 AO 및 Fe₂O₃에 CO, Ni, 및 Zn중에서 선택된 +2가 이온 및 Ti, Sn, Si, Nb 및 Ta중에서 선택된 +5가 이온중 각각 적어도 하나 이상의 원소와 유리질 성분을 혼합하고 용융시켜서 비정질체를 제조한 다음 이를 열처리 및 약산용액 처리하여 육방정계 페라이트 미분말을 제조함에 있어서, 상기 유리질 성분으로는 R₂O와 B₂O₃및 AO를

   0.18AO/B₂O₃ 0.70

   1.0R₂O/AO3.0

   (여기서, R은 Na, Li 및 K중에서 선택된 어느 하나 이상의 원소이고, A는 Ba, Sr, Ca, 및 Pb중에서 선택된 어느 하나 이상의 원소이다.)

   의 몰비로 혼합하여 다음 일반식(I)로 표시되는 새로운 육방정계 페라이트 미분말을 제조함을 그 특징으로 하는 육방정계 페라이트 미분말의 제조방법.

   여기서, 0.15x1, 0.1y1, 0w, z1이고, A는 Ba, Sr, Ca 및 Pb중에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소이고, M¹은 Ni 및 Zn중에서 선택된 원소이며, M²는 Sn, Si, Nb 및 Ta중에서 선택된 원소이다.
2. 다음 일반식(I)로 표시되는 육방정계 페라이트 미분말.

   여기서, 0.15x1, 0.1y1, 0w, z1이고, A는 Ba, Sr, Ca 및 Pb중에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소이고, M¹은 Ni 및 Zn중에서 선택된 원소이며, M²는 Sn, Si, Nb 및 Ta중에서 선택된 원소이다.