PL96845B1 - Sposob wytwarzania ferromagnetycznego dwutlenku chromu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia ferromagnetycznego dwutlenku chromu o do¬ brych wlasnosciach magnetycznych.Ferromagnetyczny dwutlenek chromu stosuje sie do róznych celów w dziedzinie zapisu magnetycz¬ nego, a zwlaszcza do tasm magnetycznych do za¬ pisu dzwieku i obrazu. Do tych celów niezbedny jest dwutlenek chromu o specyficznych wlasnos¬ ciach magnetycznych takich jak: sila koercji — która powinna wynosic minimum 350 erstedów, mozliwie jak najwieksza magnetyzacja nacycenia, wspólczynnik prostokatnosci petli histerezy wiek¬ szy niz 0,66, dwutlenek chromu powinien skla¬ dac sie z czasteczek iglastych o duzym stopniu jednorodnosci pod wzgledem wymiarów.Jakosc zapisu magnetycznego jest scisle uzalez¬ niona od wlasnosci magnetycznych wynikajacych z budowy krystalograficznej oraz wielkosci, ksztal¬ tu i rozrzutu czasteczek dwutlenku chromu.W celu zapewnienia wysokiej jakosci zapisu ma¬ gnetycznego konieczne jest uwzglednienie wszyst¬ kich tych czynników. Czysty dwutlenek chromu posiada sile koercji od 20—70 Oe. Jest to nieko¬ rzystny w stosowaniu zakres sily koercji, która jest za wysoka dla magnetycznie miekkich materia¬ lów, a za niska dla materialów magnetycznie twar¬ dych. Si*a koercji zmienia sie ze stopniem ma¬ gnetycznej anizotropii krystalicznej, oraz ze zmia¬ na parametrów morfologicznych ziaren.Znane sa metody otrzymywania dwutlenku chromu. Rozklad termiczny bezwodnika kwasu chromowego pod wysokim cisnieniem, pozwala o- trzymac bardzo czysty Cr02, lecz o niskich para¬ metrach magnetycznych. Sila koercji wynosi 200 erstedów przy niejednorodnych czastkach, co czyni produkt nieprzydatnym do zastosowania w dziedzi¬ nie rejestracji magnetycznej. W metodach dwu¬ stopniowych w pierwszym etapie, zwanym etapem tworzenia zarodków, z bezwodnika kwasu chro¬ mowego i substancji modyfikujacych otrzymuje sie pod zwiekszonym cisnieniem i w podwyzszo¬ nej temperaturze pólprodukt, który w drugim eta¬ pie, zwanym etapem tworzenia pigmentu, w mie¬ szaninie z bezwodnikiem kwasu chromowego, pod cisnieniem i w wysokiej temperaturze tworzy fer¬ romagnetyczny dwutlenek chromu. Wlasnosci otrzy¬ manego dwutlenku chromu nie sa stale i zaleza od parametrów etapu tworzenia zarodków, oraz od rodzaju, -sposobu i kolejnosci dodawania substan¬ cji modyfikujacych.W metodach dotychczasowych stosuje sie rózne modyfikatory oraz zarodki ulatwiajace tworzenie ferromagnetycznego dwutlenku chromu i popra¬ wiajace jego wlasnosci magnetyczne. Najczesciej stosowanym zarodkiem jest Cr02, a modyfikato¬ rem szczególnie skutecznym tellur i jego- zwiazki jak dwutlenek telluru, trójtlenek telluru, kwas ortotellurowy. Przy stosowaniu dodatków takich jak tellur i jego zwiazki zmniejsza sie wielkosc 96 84596 845 3 czastki otrzymanego dwutlenku chromu i zwiek¬ sza sie sila koercji, na skutek .powstawania w po¬ czatkowym stadium rozkladu CrO, zwiazku o wzo¬ rze Te Grj06. Te Ctfi% dziala jako zarodek i u- latwia tworzenie Cr206, który stanowi faze przej¬ sciowa przy rozkladzie CrO, do CrOt /Journal of the American Ceramic Society 46, 550 /1963/.Stwierdzono, ze ferromagnetyczny dwutlenek chromu o wysokich wlasnosciach magnetycznych o- trzymuje sie w ten sposób, ze mieszanine zawie¬ rajaca wodny roztwór bezwodnika kwasu chro¬ mowego, substancje zawierajaca zwiazki chromu o wartosciowosci od 3 do 6 w ilosci 5—100°/o wago¬ wych w stosunku do CrO,, oraz dodatki modyfi¬ kujace, którymi sa Sb,Os i Fe*Oa w ilosci 0,5—3Vt wagowych w stosunku do bezwodnika kwasu chro¬ mowego, odparowuje sie do sucha, po czym sub¬ stancje otrzymana przez zwilzenie suchej pozo¬ stalosci roztworem wodorotlenku amonu w ilosci l^M wagowych 100% NHt w stosunku do CrO* wygrzewa sie w autoklawie w atmosferze tlenu.Substancje zawierajaca zwiazki chromu o war¬ tosciowosci od 3 do 6 uzyskuje sie po oddziele¬ niu roztworów dwuchromianu sodu powstalego przez dzialanie kwasnego siarczanu sodowego za¬ wierajacego 6,5—!10% wagowych CrO, i 30—35*/o wolnego H4SO4 na roztwory chromianu sodu, przy czym kwasny siarczan sodowy zawierajacy CrO* i kwas siarkowy uzyskuje sie przy produkcji bez¬ wodnika kwasu chromowego z dwuchromianu so¬ du i kwasu siarkowego.Preparat uzyskany w powyzszy sposób umiesz¬ cza sie w autoklawie i wygrzewa w atmosferze tlenu, przy czym w temperaturze mieszczacej sie w zakresie 240—260°C wygrzewa sie preparat 1 godzine, a w temperaturze 330°C i cisnieniu 140— —185 atmosfer wygrzewa sie 0,5 godziny, po czym preparat chlodzi sie stopniowo w ciagu 10—20 godzin.Ferromagnetyczny dwutlenek chromu otrzyma¬ ny sposobem wedlug wynalazku krystalizuje w ukladzie tetragonalnym typu rutylu /Ti sie z jednorodnych czastek o dlugosci 0,il jun—0,7 pm i szerokosci 0,01 jim—0,08 (im, sile koercji 600— -^560 Oe, wspólczynnik prostokatnosci petli histe- ryzy 0,56—0,63.Przyklad I. 285 g CrO, rozpuszcza sie w 285 ml HtO i do roztworu wprowadza sie 15 g sub¬ stancji otrzymanej po oddzieleniu roztworów dwu¬ chromianu sodu powstalego w wyniku dzialania kwasnego siarczanu sodowego zawierajacego zwiaz¬ ki chromu i wolny kwas siarkowy na roztwory chromianu sodu. Analiza rentgenograficzna wy¬ kapala, ze substancja zawiera miedzy innymi na¬ stepujace tlenki chromu: CrO,, CrjO* Cr^O^.Do otrzymanego roztworu wprowadza sie 2,85 g SbjO, i 5,7 g Fe,Of, po czym otrzymana mieszani¬ ne przy ciaglym mieszaniu ogrzewa sie do odparo¬ wania wody.Sucha pozostalosc zwilza sie 25 ml 17 procento¬ wego roztworu wodorotlenku amonu i umieszcza w autoklawie, do którego doprowadza sie tlen. Po¬ czatkowo ogrzewa sie preparat bardzo powoli, a 4 po osiagnieciu temperatury 240°€ przerywa sie ó- grzewanie i 1 godzine utrzymuje sie temperature na stalym poziomie. Nastepnie kontynuuje ogrze¬ wanie dopóty, dopóki temperatura nie osiagnie 330°C a cisnienie 177 atm. W tych warunkach pre¬ parat przebywa 0,5 godziny, po czym pozostawia sie otrzymany produkt w autoklawie 15 godzin, az do zupelnego wystygniecia.Wlasnosci magnetyczne otrzymanego dwutlenku chromu: sila koercji 552 Oe, wspólczynnik pro¬ stokatnosci petli histeryzy 0,58.Produkt sklada sie z jednorodnych czasteczek o wydluzonym ksztalcie, stosunek dlugosci do sze¬ rokosci 9:1.Przyklad II. 60 g substancji zawierajacej zwiazki chromu na róznych stopniach wartoscio¬ wosci otrzymanej jak w przykladzie 1, 240 g CrO, rozpuszczonego w 240 ml HjO, 0,24 g Sb2Ot i 0,06 g Fe,0, miesza sie dokladnie, po czym od¬ parowuje do sucha. Uzyskany preparat zwilza sie ml 17 procentowego roztworu wodorotlenku a- monu i umieszcza w autoklawie do którego dopro¬ wadza sie tlen, przy czym poczatkowo podnosi sie temperature z niewielka szybkoscia, a po uzyska¬ niu temperatury 250°C utrzymuje sie ja na sta¬ lym poziomie w ciagu 1 godziny, a nastepnie o- grzewa sie preparat, az do osiagniecia temperatury 330°C i 180 atm. W tych warunkach substancja przebywa 0,5 godziny. Nastepnie autoklaw lacznie z zawartoscia studzi sie powoli w ciagu 18 go¬ dzin.Wlasnosci magnetyczne dwutlenku chromu — sila koercji 525 Oe, wspólczynnik prostokatnosci petli histeryzy 0,58. Badania wykazaly, ze pro¬ dukt krystalizuje w ukladzie tetragonalnym ty¬ pu rutylu, sklada sie z jednorodnych czastek o wydluzonym ksztalcie, 50%. ogólnej ilosci czastek posiada dlugosc 0,4 |im, szerokosc 0,05 jim.Przyklad III. 00 g substancji otrzymanej po oddzieleniu roztworów dwuchromianu sodu pow¬ stalego w wyniku reakcji kwasnego siarczanu so¬ dowego zawierajacego zwiazki chromu i wolny kwas siarkowy z roztworami chromianu sodu, kil¬ kakrotnym przemyciu i wysuszeniu wprowadza sie do roztworu kwasu chromowego otrzymanego przez rozpuszczenie 210 g CrO, w 310 g H20. Jako do¬ datki modyfikujace do mieszaniny roztworów CrO, i substancji zawierajacej zwiazki chromu o war¬ tosciowosci od 3 do 6-ciu wprowadza sie 1,5 g SbjOj i 0,6 g Fe2Oj. Otrzymana mieszanine przy ciaglym mieszaniu odparowuje sie do sucha, po czym po dodaniu do niej 30 nil 17-procentowego roztworu wodorotlenku amonu umieszcza w auto¬ klawie, do którego doprowadza sie tlen, a nastep¬ nie rozpoczyna sie ogrzewanie, przy czym w tem¬ peraturze 260°C wygrzewa sie preparat 1 godzine, po czym kontynuuje sie ogrzewanie az do osiag¬ niecia temperatury 330*0 i cisnienia 186 atm.Preparat pozostawia sie w autoklawie az do cal¬ kowitego wystygniecia. Wlasnosci magnetyczne o- trzymanego ferromagnetycznego dwutlenku chro¬ mu: sila koercji 560 Oe, wspólczynnik prostokat¬ nosci petli histeryzy 0,6. Preparat zawiera jedno- 40 45 50 55 8096 845 rodne w ksztalcie igiel czasteczki, których stosu¬ nek dlugosci do szerokosci wynosi 9:11.Przyklad IV. Do roztworu zawierajacego 160 g CrO| w 150 g H^O dodaje sie 150 g sub¬ stancji zawierajacej zwiazki chromu na róznych stopniach wartosciowosci otrzymanej jak w przy¬ kladzie III, oraz 0,75 g Sb2Ot i 1,5 g Fe208. Po¬ wstala mieszanine odparowuje sie do sucha przy ciaglym mieszaniu, a do pozostalosci po odparowa¬ niu dodaje sie 48 ml 17^procentowego roztworu wodorotlenku amonu i umieszcza w autoklawie, do którego doprowadza sie tlen. Ciagle ogrzewanie autoklawu przerywa sie, gdy temperatura osiagnie wartosc 245°C, przy czym w temperaturze tej wy¬ grzewa sie preparat 1 godzine, a nastepnie konty¬ nuuje ogrzewanie, az do temperatury 330°C i cis¬ nienia 185 atm.Preparat pozostawia sie w autoklawie az do zu¬ pelnego wystygniecia.Wlasnosci magnetyczne otrzymanego Cr02 — sila koercji 564 Oe, wspólczynnik prostokatmosci petli histeryzy 0,62. Preparat sklada sie z jednorodnych czastek, przy czym dlugosc 80% czastek zawarta jest w przedziale 0,3—0,5 pm, a szerokosc w prze¬ dziale 0,04—0,05 firn. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania ferromagnetycznego dwu¬ tlenku chromu, znamienny tym, ze mieszanine za- 5 wierajaca wodny roztwór bezwodnika kwasu chro¬ mowego, substancje zawierajaca zwiazki chromu o wartosciowosci od 3 do 6 w ilosci 5—100% wa¬ gowych w stosunku do bezwodnika kwasu chro¬ mowego, która uzyskuje sie po oddzieleniu roz- 10 tworów dwulchromianu sodowego, powstalego przez dzialanie kwasnego siarczanu sodowego zawieraja¬ cego 6,5-^10% wagowych CrO, i 30-^35% wolnego H2S04 na roztwory chromianu sodu, oraz dodatki modyfikujace, którymi sa SbjO, i Fe^Ot w ilosci 0,5-^3% wagowych w stosunku do bezwodnika kwasu chromowego odparowuje sie do sucha, po czym substancje otrzymana przez zwilzenie suchej pozostalosci roztworem wodorotlenku amonu w ilosci 1—5% wagowych 100% NH2 w stosunku do Cr08, wygrzewa sie w autoklawie w atmosferze tlenu, przy czym w temperaturze mieszczacej sie w zakresie 240—260°C wygrzewa sie preparat 1 godzine, a w temperaturze 330°C i cisnieniu 140— —185 atmosfer wygrzewa sie 0,5 godziny, po czyim preparat chlodzi sie stopniowo w ciagu 10—20 15 25 godzin. PL