TW201327589A - 強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法、異向性磁石、黏結磁石及壓粉磁石 - Google Patents

強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法、異向性磁石、黏結磁石及壓粉磁石 Download PDF

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Migaku Takahashi
Tomoyuki Ogawa
Naoya Kobayashi
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Abstract

本發明特別是提供一種微粒子的強磁性氮化鐵粒子粉末及該製造方法。本發明關於一種強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其特徵為：將選自金屬氫化物、金屬鹵化物、金屬硼氫化物之至少1種以上的化合物與鐵化合物混合且將熱處理所得到的金屬鐵與含氮化合物混合，然後進行熱處理；及一種製造方法，其係在同一個步驟進行鐵化合物之還原步驟及氮化步驟，還原步驟中的還原劑係使用選自金屬氫化物、金屬鹵化物、金屬硼氫化物之至少1種以上的化合物，同時氮化步驟之氮源係使用含氮化合物。

Description

強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法、異向性磁石、黏結磁石及壓粉磁石
本發明關於一種強磁性氮化鐵粒子粉末，特別是微粒子的強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法。另外本發明還關於一種由藉由該製造方法所製造出的強磁性氮化鐵粒子粉末所構成之異向性磁石、黏結磁石及壓粉磁石。
目前，作為混合動力車或電動車、空氣調節機或洗衣機等的家電等身邊常見而且需要大扭力的馬達用的磁石，係採用Nd-Fe-B系磁性粉末/成形體。然而Nd-Fe-B系磁石材料已將近達到磁石的理論極限。
再者，稀土類元素原料具有原料成本低廉或低同位素含有率等的魅力，然而其輸入需大幅依賴中國，產生所謂"中國風險"而成為一大問題。因此，不含稀土類的Fe16N2等的Fe-N系化合物正受到矚目。
已知在Fe-N系化合物之中，α"-Fe16N2為一種準安定化合物，在使固溶有氮的麻田散鐵或肥粒鐵長時間退火的情況會結晶析出。此α"-Fe16N2的結晶為bct構造，可期待作為具有高飽和磁化的強磁性物質。然而，如所謂的準安定化合物般，以化學合成將此化合物分離成粉末的報告極少。
為了得到α"-Fe16N2單相，至目前為止嘗試了蒸鍍法、MBE法(分子束磊晶法)、離子植入法、濺鍍法、氨 氮化法等各種方法。但是，在產生較安定的γ‘-Fe4N或ε-Fe2~3N的同時，還會產生麻田散鐵(α'-Fe)或肥粒鐵(α-Fe)般的金屬的共晶，而難以分離製造出α"-Fe16N2單一化合物。雖然一部分能夠以薄膜的形式得到α"-Fe16N2單一化合物，然而將薄膜適用於磁性材料方面會有極限，不適合發展更廣泛的用途。
關於α"-Fe16N2的技術目前已有下述技術被提出。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
專利文獻1：日本特開平11-340023號公報
專利文獻2：日本特開2000-277311號公報
專利文獻3：日本特開2009-84115號公報
專利文獻4：日本特開2008-108943號公報
專利文獻5：日本特開2008-103510號公報
專利文獻6：日本特開2007-335592號公報
專利文獻7：日本特開2007-258427號公報
專利文獻8：日本特開2007-134614號公報
專利文獻9：日本特開2007-36027號公報
專利文獻10：日本特開2009-249682號公報
〔非專利文獻〕
非專利文獻1：M. Takahashi, H. Shoji, H. Takahashi, H. Nashi, T. Wakiyama, M. Doi, and M Matsui, J. Appl Phys., Vol. 76, pp.6642-6647, 1994.
非專利文獻2：Y. Takahashi, M. Katou, H. Shoii, and M. Takahashi, J. Magn. Magn. Mater., Vol. 232, p.18-26, 2001. Y. Takahashi, M. Katou, H. Shoji, and M. Takahashi, J. Magn. Magn. Mater., Vol. 232, p. 18-26, 2001.
上述專利文獻1~11及非專利文獻1及2記載的技術仍然難以算是完全的技術。
亦即，在專利文獻1中記載了對表面存在氧化被膜的鐵粒子實施還原處理之後，進行氮化處理而得到Fe16N2，然而並未考慮到提高最大能量積。另外，氮化反應需要經過長時間，難以算是工業規模。
另外，在專利文獻2中記載了對將氧化鐵粉末實施還原處理而產生金屬鐵粉末，對所得到的金屬鐵粉末實施氮化處理而得到Fe16N2，然而作為磁記憶媒體用磁性粒子粉末所使用的物質，而難以算是適合作為具有高最大能量積BHmax的硬質磁性材料的物質。
另外，在專利文獻3~9中記載了一種極強磁性物質，其係用於變為肥粒鐵的磁記憶材料用之極大磁性物質，然而並未得到α"-Fe16N2單相，而以混相的形式產生較安定的γ'-Fe4N或ε-Fe2~3N、麻田散鐵(α'-Fe)或肥粒鐵(α-Fe)般的金屬。
另外，在專利文獻10中，設定為必須含有添加元 素，然而按照其必要性並沒有詳細討論，而且就所得到的生成物的磁特性而言，難以算是適合作為具有高最大能量積BHmax的硬質磁性材料的物質。
在非專利文獻1~2中成功地得到在薄膜上的α"-Fe16N2單相，然而適用在薄膜會有極限，不適合發展更廣泛的用途。另外，在製成泛用的磁性材料時，在生產或經濟方面會有問題。
於是，在本發明中，目的為提供一種強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，特別是可輕易得到微粒子的強磁性氮化鐵(Fe16N2)粒子粉末。
上述課題可藉由以下的本發明來解決。
亦即，本發明為一種強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其特徵為：將金屬鐵或鐵化合物與含氮化合物混合，然後進行熱處理(本發明1)。
另外，本發明還如本發明1所記載之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中將金屬鐵與含氮化合物混合，且金屬鐵的平均粒子長軸長為5~300nm(本發明2)。
另外，本發明係如本發明2記載之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中金屬鐵係使用將選自金屬氫化物、金屬鹵化物、金屬硼氫化物之至少1種以上的化合物與鐵化合物混合，然後熱處理所得到的金屬鐵(本發明3)。
另外，本發明係如本發明2或3記載之強磁性氮化鐵 粒子粉末之製造方法，其中金屬鐵係使用20nm以下的厚度且經過二氧化矽被覆的金屬鐵(本發明4)。
另外，本發明係本發明1所記載之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中將鐵化合物與含氮化合物與還原劑混合，然後進行熱處理(本發明5)。
另外，本發明係如本發明5所記載之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中在同一個步驟進行鐵化合物之還原步驟及氮化步驟(本發明6)。
另外，本發明係如本發明5或6記載之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中還原步驟中的還原劑係使用選自金屬氫化物、金屬鹵化物、金屬硼氫化物之至少1種以上的化合物，而且氮化步驟之氮源係使用含氮化合物(本發明7)。
另外，本發明係如本發明5~7之任一者所記載之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中鐵化合物係使用經過二氧化矽被覆的鐵化合物(本發明8)。
另外，本發明為一種異向性磁石之製造方法，其係由強磁性氮化鐵粒子粉末所構成之異向性磁石之製造方法，其特徵為：使用藉由本發明1~8之任一者所記載之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末(本發明9)。
另外，本發明為一種黏結磁石之製造方法，其係含有強磁性氮化鐵粒子粉末的黏結磁石之製造方法，其特徵為：使用本發明1~8之任一者所記載之強磁性氮化鐵粒 子粉末(本發明10)。
另外，本發明為一種壓粉磁石之製造方法，其係含有強磁性氮化鐵粒子粉末的壓粉磁石之製造方法，其特徵為：使用藉由本發明1~8之任一者所記載之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末(本發明11)。
本發明所關連之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法可輕易得到強磁性氮化鐵粒子粉末，特別是可得到微粒子的強磁性氮化鐵粒子粉末，而適合作為強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法。尤其在氮化處理時使用含氮化合物，因此與以往的氣相氮化處理相比，氮化效率極優異，另外還可由鐵化合物同時進行還原步驟與氮化步驟兩者，作為工業規模製造方法的價值極高。
本發明之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法係以將金屬鐵或鐵化合物與含氮化合物混合，然後進行熱處理為特徵之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法。尤其特別以使用含氮化合物為特徵，於含氮化合物的反應中，可區分成使用具有特定平均粒子長軸長的金屬鐵之方法(本發明2)及使鐵化合物與還原劑進行反應之方法(本發明5)。以下分別針對本發明2之方法及本發明5之方法作說明，而 在沒有特別註明的情況，是對本發明2之方法及本發明5之方法兩者的共通點作說明。
首先針對本發明2的方法作說明。
先對本發明2的方法所使用的金屬鐵作敘述。
本發明2之方法中的金屬鐵原料，其平均粒子長軸長為5~300nm。在未達5nm的金屬鐵的情況，由於存在許多與粒子表面界面相接的鐵原子，因此即使是強磁性氮化鐵粒子粉末也無法期待高磁化。若平均粒子長軸長超過300nm，則氮化不易進行，而會混有金屬鐵或Fe4N等。合適的平均粒子長軸長為5~275nm，較佳為6~265nm。
為了得到本發明2之方法所關連之強磁性氮化鐵粒子粉末所使用的金屬鐵原料可使用多元醇法、IBM法、微胞/逆微胞法、沉澱法等來製造，並未受到特別限定。另外還能夠以氫氣等使鐵化合物還原而得到。
例如本發明2的方法中的金屬鐵原料係將選自金屬氫化物、金屬鹵化物、金屬硼氫化物之至少1種以上的化合物(還原劑)與鐵化合物混合並實施熱處理所得到。這些還原劑的具體的例子可列舉二甲基氫化鋁、二異丁基氫化鋁、氫化鈣、氫化鎂、氫化鈉、氫化鉀、氫化鋰、氫化鈦、氫化鋯等的金屬氫化物、硼氫化鎂、硼氫化鈉等的金屬鹵化物，或異丙基鹵化鎂、鹵化鎵、鹵化銦、鹵化錫、鹵化鋅、鹵化鎘、鹵化銅、鹵化鎳、鹵化錳、鋁氫化鈉等的金屬硼氫化物。該等還原劑可使用一種，另外還可將兩種以上合併使用。使用兩種以上的還原劑時，其比率並未 受到特別限定。
上述鐵化合物為α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、α-Fe2O3、β-Fe2O3、Fe3O4、γ-Fe2O3、草酸鐵、醋酸鐵、硝酸鐵、硬脂酸鐵、油酸鐵等，並未受到特別限定。另外還可使用不同種類，或可將兩種以上合併使用。在使用兩種以上的情況，各化合物的比率並未受到特別限定。形狀並未受到特別限定，而可為針狀、紡錘狀、米粒狀、球狀、粒狀、六面體形、八面體形等任一者。
使用氧氫氧化鐵時，在依照必要進行脫水處理的情況下，脫水處理的溫度係以80~350℃為佳。在未達80℃的情況，幾乎無法進行脫水。在超過350℃的情況下，在後續的還原處理之中，在低溫下變得難以得到金屬鐵粒子粉末。較佳的脫水處理溫度為85~300℃。
還原劑只要是在以粉末的形式與金屬鐵粒子粉末乾式混合的狀態即可，以預先藉由研缽等將金屬鐵粒子粉末與還原劑粉碎並且混合為佳。
另外，特別是在還原劑的成分中含有水的情況或水分的吸附激烈的情況，以預先進行乾燥或預熱處理為佳。
金屬鐵粒子粉末與還原劑的混合比率並未受到特別限定，而相對於金屬鐵粒子粉末的重量比為0.5~20，宜為0.8~10。
還原劑之純度並未受到特別限定。若一併考慮還原劑的有效性與成本，則例如50~99%，宜為60~96%。
對金屬鐵粒子粉末與還原劑的混合物實施熱處理之方 法可為靜置式或流動式之任一者，以在密閉容器內進行為佳。只要是實驗室等級即可考慮例如在玻璃管中封入金屬鐵粒子粉末與還原劑的混合物的手段。另外如果是試量產規模，則還有在金屬管中封入金屬鐵粒子粉末與還原劑的混合物並使其流動，同時進行熱處理的方法。
金屬鐵粒子粉末與還原劑的混合物的熱處理溫度為50~280℃。熱處理溫度只要依照還原劑的種類或添加量、各個金屬化合物所具有的還原溫度來決定即可，宜為80~275℃，較佳為100℃~250℃。另外，熱處理的時間宜為0.5h~7day，較佳為1h~3day。
本發明2之方法中的金屬鐵亦可經二氧化矽被覆。二氧化矽被覆厚為20nm以下。宜為17nm以下。
本發明2之方法所使用的含氮化合物為尿素、氨水、氯化銨、硝酸、甲胺、二甲胺、乙胺、哌嗪、苯胺、鈉醯胺、鋰二異丙基醯胺、鉀醯胺等的固體或液體，並未受到特別限定。這些含氮化合物可使用一種，另外還可將兩種以上合併使用。使用兩種以上的含氮化合物時，其比率並未受到特別限定。這些含氮化合物之中，宜為無機金屬醯胺化合物、有機胺化合物，特佳為無機金屬醯胺化合物。
本發明2之方法所關連之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，係在200℃以下對平均粒子長軸長為5~300nm的金屬鐵與含氮化合物實施熱處理，然後經過洗淨之步驟。
若金屬鐵與含氮化合物的混合物的熱處理溫度超過 200℃，則會混有Fe4N等的其他相。宜為100~200℃，較佳為100~190℃。處理時間並未受到特別限定，而宜為3~120h，較佳為3~100h。
洗淨並未受到特別限定，而只要使用脫水的乙醇或甲醇等即可。洗淨溶劑量並未受到特別限定，而只要相對於強磁性氮化鐵粒子粉末1g而言使用100ml以上即可。洗淨方法並未受到特別限定，而只要採用利用吸濾器、壓濾器、玻璃過濾器、離心分離器的洗淨法等即可。乾燥只要適當地利用自然乾燥、真空乾燥、(真空)冷凍乾燥、蒸發器等即可。
藉由本發明2之方法所關連之製造方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末的平均長軸長為5~300nm。形狀並未受到特別限定，而可為針狀、紡錘狀、米粒狀、球狀、粒狀、六面體狀、八面體狀任一者。此處，平均長軸長表示一次粒子的形狀的長邊側的長度，在球狀的情況意指直徑。必要的平均長軸長可依照其用途適當地選擇。
本發明2之方法所關連之強磁性氮化鐵粒子粉末亦可經二氧化矽被覆。二氧化矽被覆厚為20nm以下。宜為17nm以下。
接下來針對本發明5之方法作說明。
首先針對本發明5之方法所使用的鐵化合物作敘述。
鐵化合物可為α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、α-Fe2O3、α-Fe2O3、Fe3O4、γ-Fe2O3、草酸鐵、醋酸鐵、硝酸鐵、硬脂酸鐵、油酸鐵等，並未受到特別限定。另外還 可使用不同種類，或可將兩種以上合併使用。使用兩種以上的情況，各化合物的比率並未受到特別限定。形狀並未受到特別限定，而可為針狀、紡錘狀、米粒狀、球狀、粒狀、六面體狀、八面體狀等之任一者。
使用氧氫氧化鐵時，在依照必要進行脫水處理的情況下，脫水處理的溫度係以80~350℃為佳。在未達80℃的情況，幾乎不進行脫水。在超過350℃的情況，在後續還原處理之中，變得難以在低溫下得到金屬鐵粒子粉末。較佳的脫水處理溫度為85~300℃。
本發明5中的還原劑可藉由將選自金屬氫化物、金屬鹵化物、金屬硼氫化物之至少1種以上的化合物與鐵化合物混合並進行熱處理而得到。該等還原劑的具體例子可列舉二甲基氫化鋁、二異丁基氫化鋁、氫化鈣、氫化鎂、氫化鈉、氫化鉀、氫化鋰、氫化鈦、氫化鋯等的金屬氫化物、硼氫化鎂、硼氫化鈉等的金屬鹵化物，或異丙基鹵化鎂、鹵化鎵、鹵化銦、鹵化錫、鹵化鋅、鹵化鎘、鹵化銅、鹵化鎳、鹵化錳、鋁氫化鈉等的金屬硼氫化物。該等還原劑可使用一種，另外還可將兩種以上合併使用。使用兩種以上的還原劑時，其比率並未受到特別限定。
還原劑只要是在以粉末的形式與鐵化合物及含氮化合物乾式混合的狀態即可，以預先藉由研缽等將鐵化合物、含氮化合物及還原劑粉碎並且混合為佳。
另外，特別是在還原劑中含有水成分的情況或水分的吸附激烈的情況，以預先進行乾燥或預熱處理為佳。
鐵化合物與還原劑與的混合比率並未受到特別限定，而以相對於鐵化合物的重量比而計為0.5~50，宜為0.8~30。
為了得到本發明5中的強磁性氮化鐵粒子粉末所使用的含氮化合物，可為尿素、氨水、氯化銨、硝酸、甲胺、二甲胺、乙胺、哌嗪、苯胺、鈉醯胺、鋰二異丙基醯胺、鉀醯胺等的固體或液體，而並未受到特別限定。該等含氮化合物可使用一種，另外還可將兩種以上合併使用。使用兩種以上含氮化合物時，其比率並未受到特別限定。這些含氮化合物之中，宜為無機金屬醯胺化合物、有機胺化合物，特佳為無機金屬醯胺化合物。
鐵化合物與含氮化合物的混合比率並未受到特別限定，而相對於鐵化合物的重量比為0.5~50，宜為0.8~30。
還原劑之純度並未受到特別限定。若一併考慮還原劑的有效性與成本，則為例如50~99.9%，宜為60~99%。
用以得到本發明5所關連之強磁性氮化鐵粒子粉末的鐵化合物亦可經二氧化矽被覆。二氧化矽被覆厚為20nm以下。宜為17nm以下。
希望在可調整大氣中或套手工作箱等的氣體環境．濕度．溫度的設備中，秤量鐵化合物、還原劑、及含氮化合物之後，以研缽等粉碎並且混合。
本發明5所關連之強磁性氮化鐵粒子粉末係在同一個步驟進行鐵化合物的還原及氮化，並且經過洗淨步驟而得 到。
鐵化合物、還原劑及含氮化合物之熱處理方法可為靜置式或流動式之任一者，以在密閉容器內進行為佳。只要是實驗室等級即可考慮，例如在玻璃管中封入鐵化合物、還原劑及含氮化合物的混合物的手段。另外如果是試量產規模，則還有在金屬管中封入鐵化合物、還原劑及含氮化合物的混合物並使其流動，同時進行熱處理的方法。
鐵化合物、還原劑及含氮化合物的混合物的熱處理溫度為50~280℃。熱處理溫度只要依照還原劑的種類或添加量，各個鐵化合物所具有的還原溫度來決定即可，宜為80~275℃，較佳為100℃~250℃。若溫度過高，則會混有Fe4N等的其他相。另外，熱處理的時間宜為0.5h~7day，較佳為1h~3day。
熱處理只要適當地選擇連續爐或RF高頻爐等即可。
洗淨並未受到特別限定，而只要使用脫水的乙醇或甲醇等即可。洗淨溶劑量並未受到特別限定，只要相對於強磁性氮化鐵粒子粉末1g而言使用100ml以上即可。洗淨方法並未受到特別限定，而只要採用利用吸濾器、壓濾器、玻璃過濾器、離心分離器的洗淨法等即可。乾燥只要適當地利用自然乾燥、真空乾燥、(真空)冷凍乾燥、蒸發器等即可。
藉由本發明5所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末，其平均粒子長軸長為5~150nm，主相為強磁性氮化鐵。在平均粒子長軸長未達5nm的強磁性氮化鐵粒子粉末的情況， 由於存在許多與粒子表面界面相接原子，因此即使是強磁性氮化鐵粒子粉末也無法期待高磁化。若超過150nm，則氮化不易進行，而會混有金屬鐵或Fe4N等。宜為5~140nm，較佳為6~135nm。
依據本發明5，所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末的形狀並不受特別限定，而可為針狀、紡錘狀、米粒狀、球狀任一者。此處，平均長軸長表示一次粒子的形狀的長邊側的長度，在球狀的情況意指直徑。必要的平均長軸長可依照其用途適當地選擇。
接下來，針對藉由本發明1、2及5之製造方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末作敘述。
本發明1、2及5之方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末的所構成宜為由梅斯堡光譜數據得知Fe16N2化合物相佔80%以上。在梅斯堡光譜中，在產生Fe16N2的情況下，內部磁場為330kOe以上時在鐵的部位可觀察到峰，尤其會在395kOe附近出現具有特徵性的峰。一般而言，若其他相較多，則顯著表現出軟磁石的特性，因此不適合作為強磁性硬磁石材料。然而，在本發明中，可充分發揮作為強磁性硬磁石材料的特性。
本發明1、2及5的方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末的構成宜為粒子核心為Fe16N2，在粒子的外殼存在FeO，由粒子的核心往外殼為Fe16N2/FeO這種簡單的構造。Fe16N2與FeO宜為拓撲的方式接合，在結晶學上為連續的。此外殼的氧化膜中亦可含有Fe3O4或Fe2O3、α- Fe。若Fe16N2粒子為低純度，則也會有含有這些雜質的情形，可藉由高純度化而成為只有FeO。FeO膜厚為5nm以下，宜為4nm以下。此FeO膜厚會隨著Fe16N2的高純度化而變薄。FeO膜厚並未受到特別限定，然而膜厚愈薄，則粒子所含有的Fe16N2體積分率愈為提升，故為適合。FeO膜厚的下限值並未受到特別限定，而為0.5nm左右。
本發明1、2及5的方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末表面的FeO的體積分率係以在FeO體積/粒子總體積佔25%以下為佳。藉由使Fe16N2高純度化，FeO的體積分率會減少。較佳的FeO的體積分率為23%以下，更佳為3~20%。
本發明1、2及5的方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末，係以保磁力Hc為1.5kOe以上，在5K的飽和磁化σs為150emu/g以上為佳。此外，在本發明中，「強磁性」的規定是指至少滿足這些磁氣特性。在飽和磁化值σs及保磁力Hc未達前述範圍的情況，作為硬質磁性材料的磁氣特性難以算是足夠。較佳的保磁力Hc為1.6kOe以上，飽和磁化值σs為180emu/g以上。
本發明1、2及5的方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末由晶格常數所求得的氮化率係以8~13mol%為佳。由化學組成式Fe16N2所求得的11.1mol%為最佳。較佳的氮化率為8.5~12.5mol%，更佳為9.0~12mol%。
本發明1、2及5之方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末之BET比表面積係以5.0~40m2/g為佳。在BET比表 面積未達5m2/g的情況下，氮化率變低，就結果而言，Fe16N2的生成率降低，無法得到所希望的保磁力或飽和磁化。若超過40m2/g，則無法得到所希望的飽和磁化值。較佳的BET比表面積為5.5~38m2/g，更佳為6.0~35m2/g。
接下來針對由本發明2的方法及本發明5的方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末所構成之異向性磁石作敘述。
本發明所關連之異向性磁石的磁氣特性只要因應目標用途調整成所希望的磁氣特性(保磁力、殘留磁束密度、最大能量積)即可。
進行磁定向的方法並未受到特別限定。例如可在玻璃轉移溫度以上的溫度下，在EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚合)樹脂中將由梅斯堡光譜測得Fe16N2化合物相為80%以上所構成的強磁性氮化鐵粒子粉末與分散劑等一起混練成形，在超過玻璃轉移溫度附近的溫度，施加所希望的外部磁場而進行磁定向。或將胺甲酸乙酯等的樹脂、有機溶劑與該強磁性氮化鐵粒子粉末以塗料混合機等劇烈混合．粉碎，並將所形成的墨水藉由刮刀或Roll-to-Roll法塗佈印刷在樹脂薄膜，使其迅速通過磁場中以進行磁定向即可。另外，亦可使用RIP(Resin Isostatic Pressing)，進行較高密度且使結晶磁異向性發揮最大限度的磁定向。亦可預先對強磁性氮化鐵粒子粉末實施二氧化矽或氧化鋁、二氧化鋯、氧化錫、氧化銻等的絕緣被覆。絕緣被覆的方法並未受到特別限定，可藉由在溶液中控制粒子表面電位而進行吸附之方法，或可藉由CVD等進行蒸鍍。
接下來針對含有本發明2的方法及本發明5的方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末的黏結磁石用樹脂組成物作敘述。
本發明中之黏結磁石用樹脂組成物，係使本發明所關連之強磁性氮化鐵粒子粉末分散於結合劑樹脂中而成，並且含有該強磁性氮化鐵粒子粉末85~99重量%，剩餘部分係由結合劑樹脂與其他添加劑所構成。
強磁性氮化鐵粒子粉末亦可預先以二氧化矽或氧化鋁、二氧化鋯、氧化錫、氧化銻等進行絕緣被覆。絕緣被覆的方法並未受到特別限定，可藉由在溶液中控制粒子表面電位而進行吸附之方法，或可藉由CVD等進行蒸鍍。
前述結合劑樹脂可依照成形法作各種選擇，在射出成形、擠出成形及壓延成形的情況可使用熱塑性樹脂，在壓縮成形的情況可使用熱硬化性樹脂。前述熱塑性樹脂可使用例如耐綸(PA)系、聚丙烯(PP)系、乙烯醋酸乙烯酯酯(EVA)系、聚苯硫醚(PPS)系、液晶樹脂(LCP)系、彈性體系、橡膠系等的樹脂，前述熱硬化性樹脂可使用例如環氧系、酚系等的樹脂。
此外，為了在製造黏結磁石用樹脂組成物時，容易成形或充分發揮磁氣特性，除了可依照必要使用結合劑樹脂以外，還可使用可塑劑、潤滑劑、偶合劑等周知的添加物。另外還可混合肥粒鐵磁石粉末等的其他種類的磁石粉末。
這些添加物只要因應目的選擇適當的物質即可，可塑 劑可使用對應於所使用的各個樹脂的市售品，其合計量相對於所使用的結合劑樹脂而言可使用0.01~5.0重量%左右。
前述潤滑劑可使用硬脂酸與其衍生物、無機潤滑劑、油類等，相對於黏結磁石全體而言可使用0.01~1.0重量%左右。
前述偶合劑可採用對應於所使用的樹脂與填料的市售品，相對於所使用的結合劑樹脂而言可使用0.01~3.0重量%左右。
本發明中之黏結磁石用樹脂組成物是將強磁性氮化鐵粒子粉末結合劑樹脂與混合、混練，而得到黏結磁石用樹脂組成物。
前述混合可藉由亨舍爾攪拌機、V字型攪拌機、圓錐混合機等的混合機等來進行，混練可藉由單軸混練機、雙軸混練機、臼型混練機、擠出混練機等來進行。
接下來針對本發明所關連之黏結磁石作敘述。
黏結磁石的磁氣特性只要因應目標用途調整成所希望的磁氣特性(保磁力、殘留磁束密度、最大能量積)即可。
本發明中之黏結磁石可藉由使用前述黏結磁石用樹脂組成物，藉由射出成形、擠出成形、壓縮成形或壓延成形等的周知的成形法成形加工之後，依照常法進行電磁鐵磁化或脈衝磁化而製成黏結磁石。
接下來針對本發明中的燒結磁石作敘述。
本發明中之燒結磁石只要將強磁性氮化鐵粒子粉末壓縮成形及熱處理即可。磁場或壓縮成形的條件並未受到特別限定，只要調整成所製作出的壓粉磁石的要求值即可。可列舉例如磁場為1~15T、壓縮成形壓力為1.5~15ton/cm2。成形機器並未受到特別限定，而亦可使用CIP或RIP。成形體的形狀或大小只要依照用途選擇即可。
強磁性氮化鐵粒子粉末亦可預先以二氧化矽或氧化鋁、二氧化鋯、氧化錫、氧化銻等進行絕緣被覆。絕緣被覆的方法並未受到特別限定，可藉由在溶液中控制粒子表面電位而進行吸附之方法，或可藉由CVD等進行蒸鍍。
潤滑劑可使用硬脂酸與其衍生物，無機潤滑劑，油類等，相對於黏結磁石全體而言使用0.01~1.0重量%左右即可。
結著劑可使用聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烴類、聚乙烯醇、聚氧乙烯、PPS、液晶聚合物、PEEK、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚縮醛、聚醚碸、聚碸、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚苯醚、聚鄰苯二甲醯胺、聚醯胺等的熱塑性樹脂或該等的混合物，相對於黏結磁石全體而言使用0.01~5.0重量%左右即可。
熱處理只要適當地選擇連續爐或RF高頻爐等即可。熱處理條件並未受到特別限定。
接下來針對本發明所關連之壓粉磁石作敘述。
本發明所關連之壓粉磁石只要在磁場中將所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末壓縮成形即可。磁場或壓縮成形的條 件並未受到特別限定，只要調整成所製作出的壓粉磁石所要求的值即可。可列舉例如磁場為1.0~15T、壓縮成形壓力為1.5~15ton/cm2。成形機器並未受到特別限定，而亦可使用CIP或RIP。成形體的形狀或大小只要依照用途來選擇即可。
強磁性氮化鐵粒子粉末亦可預先進行二氧化矽或氧化鋁、二氧化鋯、氧化錫、氧化銻等的絕緣被覆。絕緣被覆的方法並未受到特別限定，可藉由在溶液中控制粒子的表面電位而進行吸附之方法，或可藉由CVD等進行蒸鍍。
潤滑劑可採用硬脂酸與其衍生物、無機潤滑劑、油類等，相對於黏結磁石全體而言使用0.01~1.0重量%左右即可。
結著劑可使用聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烴類、聚乙烯醇、聚氧乙烯、PPS、液晶聚合物、PEEK、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚縮醛、聚醚碸、聚碸、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚苯醚、聚鄰苯二甲醯胺、聚醯胺等的熱塑性樹脂或該等的混合物，相對於黏結磁石全體而言使用0.01~5.0重量%左右即可。
熱處理只要適當地選擇連續爐或RF高頻爐等即可。熱處理條件並未受到特別限定。
[實施例]
以下用實施例對本發明作進一步詳細說明，而以下的實施例只是例示，本發明不受以下的實施例所限定。以下 的實施例1-1~1-3及比較例1-1為關於本發明1~4之製造方法及使用藉其所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末的磁石的例子，實施例2-1~2-5及比較例2-1為關於本發明1及5~8之製造方法及使用藉其所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末的磁石的例子。藉由以下的實施例及比較例對於所使用的評估方法作說明。
試樣的比表面積值係藉由利用氮氣的B.E.T.法作測定。
鐵化合物、金屬鐵、強磁性氮化鐵粒子的粒徑係使用穿透式電子顯微鏡(日本電子股份有限公司，JEM-1200EXII)作測定。隨機選擇120個粒子測量粒子的粒徑，並求得平均值。
起始原料及所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末的構成相係藉由粉末X射線繞射裝置(XRD，BRUKER股份有限公司製，D8 ADVANCE)進行鑑定以及使用穿透式電子顯微鏡(日本電子股份有限公司，JEM-2000EX)、電子束分光型超高分解能電子顯微鏡(HREM，日立Hitec，HF-2000)進行電子束繞射(ED)來決定。XRD測定係在套手工作箱中對矽脂中混有強磁性氮化鐵粒子粉末的所形成的試樣進行測定。
所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末的磁氣特性係使用物理特性測定系統(PPMS+VSM，日本Quantum Design股份有限公司)，在室溫(300K)下並在0~9T的磁場中作測定。另外還評估了在5K至300K磁化率對溫度的依存 性。
實施例1-1： <金屬鐵的調製>
在以攪拌子攪拌的狀態下，溫度為180℃且添加了油胺(金屬鐵重量比10倍)的煤油溶劑50ml中，使五羰基鐵氣體以30ml/min流入10分鐘，並且保持1h，而得到平均粒子長軸長(=直徑)9.7nm的球狀金屬鐵粒子。在套手工作箱中將其離心分離後，以甲醇洗淨，而得到金屬鐵的糊狀物。
<二氧化矽被覆>
接下來，在脫水的環己烷(試藥)48.75g、TEOS(四乙氧基矽烷、試藥)0.4g的溶劑中加入相當於此金屬鐵固體成分15mg之糊狀物及Igepal CO-520(試藥)3.65g，並且充分攪拌。然後添加0.525ml的28wt%氨水(試藥)，在室溫(25℃)下以攪拌子進行攪拌28h。然後，在套手工作箱中離心分離後，以甲醇洗淨。藉由XRD可知所得到的試樣為金屬鐵，二氧化矽被覆厚為13nm。
<強磁性氮化鐵粒子粉末的調製>
將上述二氧化矽被覆後的金屬鐵粒子0.8g與氯化銨2.5g、鈉醯胺2.5g在套手工作箱中以瑪瑙研缽輕輕混合，在真空中封入玻璃管。然後將其置入電爐，在130℃下進 行熱處理48h，急速冷卻然後取出。再度置入套手工作箱，將試樣由玻璃管取出，以甲醇洗淨，並以離心分離器充分進行處理，而將雜質除去。
<所得到的試樣的分析．評估>
藉由XRD可知所得到的試樣為強磁性氮化鐵Fe16N2單相。強磁性氮化鐵粒子的平均粒子長軸長(=直徑)為9.7nm，二氧化矽被覆厚為13nm。另外，強磁性氮化鐵部分在5K的飽和磁化值係在14.5kOe的磁場下為214emu/g。
實施例1-2：
以500ml/min使氬氣在可分離式四口燒瓶中流通，同時加入乙二醇0.25L、粒狀苛性鈉7.2g、油胺0.67g、乙醯丙酮酸鐵6.39g、乙醯丙酮酸鉑0.15g，攪拌同時昇溫至125℃。保持1h之後，昇溫至185℃，並保持2.5h。然後，冷卻至室溫。在分液漏斗中準備無水己烷250ml，將反應後的試樣移至其中。由外部施加超音波，同時充分搖動以使所產生的奈米粒子由乙二醇移至己烷溶劑。將含有奈米粒子的己烷移至50ml的燒杯，在通風室之內使其自然乾燥。所得到的奈米粒子粉末為γ-Fe2O3，平均粒子長軸長16nm且大致呈球狀的粒子。
接下來，將此γ-Fe2O35g與氫化鈣(試藥)85g輕輕混合之後，置入可抽真空的不銹鋼製容器並使其真空。在 電爐以200℃將其熱處理25h，移至套手工作箱。以甲醇將雜質充分洗淨，並且乾燥，而得到金屬鐵粉末。
將此金屬鐵粉末0.8g與氯化銨3.5g、鈉醯胺1.0g、尿素0.5g在套手工作箱中以瑪瑙研缽輕輕混合，在真空中封入玻璃管。然後將其置入電爐，在135℃下進行熱處理30h，急速冷卻然後取出。再度置入套手工作箱，將試樣由玻璃管取出，以甲醇洗淨，並以離心分離器充分進行處理，而將雜質除去。
藉由XRD可知所得到的試樣為強磁性氮化鐵Fe16N2單相。強磁性氮化鐵粒子的平均粒子長軸長(=直徑)為13nm。另外，強磁性氮化鐵粒子粉末在5K的飽和磁化值係在14.5kOe的磁場下為206emu/g。
實施例1-3：
將氯化鐵(III)6水鹽27.05g秤取至燒杯，以純水調整成500ml。於其中加入尿素2.12g，在室溫下攪拌30min。接下來，將此溶液移至密閉的耐壓容器，使用攪拌翼以200rpm進行攪拌，同時在85℃下反應3.5h。將其以吸濾器過濾分離，以純水充分洗淨，純水量為相對於試樣1g而言30ml。所得到的試樣為平均粒子長軸長130nm的針狀四方纖鐵礦。在40℃下使其乾燥1晚，在氫氣流中並在282℃下還原2h，取出至套手工作箱中。所得到的試樣為平均長軸長123nm的α-Fe單相。
將此金屬鐵粉末2g與氯化銨5.0g、鈉醯胺1.0g在套 手工作箱中輕輕混合，在真空中封入玻璃管。然後將其置入電爐，在145℃下進行熱處理18h，急速冷卻然後取出。再度置入套手工作箱，將試樣由玻璃管取出，以甲醇洗淨，並以離心分離器充分進行處理，而將雜質除去。
藉由XRO可知所得到的試樣為強磁性氮化鐵Fe16N2單相。強磁性氮化鐵粒子的平均粒子長軸長為123nm。另外，強磁性氮化鐵粒子粉末在5K的飽和磁化值係在14.5kOe的磁場下為218emu/g。
比較例1-1：
使氯化亞鐵4水鹽180g溶於2L的純水，調整成22℃。以10L/min使空氣流通，10分鐘後，花費20分鐘徐緩加入溶有11.16g苛性鈉的209ml的水溶液，pH為7.0。1小時後，將pH成為6.7的反應溶液100ml移至300ml玻璃燒杯，在室溫下，以300rpm使攪拌子旋轉，反應24h。將其以吸濾器過濾分離，並以純水充分洗淨，純水量為相對於試樣5g而言200ml。
所得到的試樣為平均粒子長軸長2700nm、寬高比45.0、比表面積83.2m2/g的針狀纖鐵礦粒子。在120℃下使其乾燥1晚，接下來在350℃下進行熱處理1h。藉由利用瑪腦研缽的擂潰機粉碎1h。進一步以振動篩僅將180μm以下的凝集粒子取出。
然後在氫氣流中並在260℃下進行還原處理3h。進一步流通氮氣與氫氣的混合莫耳比為3：1之混合氣體，流 量以總量而計為10L/min，同時在148℃進行氮化處理9h。然後，使氬氣流通，降溫至室溫，停止氬氣供給，花費3h進行氮氣置換。然後將試樣取出至直接連結的套手工作箱。
藉由XRD可知所得到的粒子粉末只有α-Fe金屬，且並未觀察到強磁性氮化鐵的生成。
實施例2-1： <金屬鐵粒子的生成>
在裝設空冷式回流管與溫度計的無色透明玻璃製可分離式3口燒瓶(100mL)中加入二辛基醚(Aldrich製試藥)25mL及油胺(Aldrich製試藥)8mmol。二辛基醚及油胺預先由室溫升至50℃並使用旋轉幫浦抽真空1小時。
另外，使五羰基鐵(關東化學股份有限公司製試藥)2mmol溶於燒瓶內的溶液的一部分(二辛基醚+油胺)2mL而調製出原料溶液。藉由加熱包將燒瓶內以氬氣起泡的溶液加熱至200℃，以注射器將此原料溶液一口氣注入。在注入之後產生了5nm的球狀金屬鐵粒子。注入原料溶液後，進一步加熱回流30分鐘(反應液的溫度289℃)，然後將熱源移除，並且放涼至室溫，以氧/氬=0.5：99.5vol%混合氣體起泡1h，使金屬鐵的粒子表面0.8nm氧化。
在所得到的試樣粒子生成液(10mL)中加入脫水乙醇(和光純藥工業股份有限公司製試藥)30mL，產生黑色不溶物之後，進行離心分離，進一步藉由傾析法將上清液除 去。
此外，以上的操作全部在氧及水分皆為10ppm以下的氬氣體環境套手工作箱內進行。
<二氧化矽被覆>
接下來，相對於所得到的試樣粉末90mg而言，分別秤量Igepal CO-520(Aldrich公司製)3.65g、環己烷(和光純藥工業股份有限公司製試藥)48.75g、28%氨水(和光純藥工業股份有限公司製試藥)0.38ml、四乙氧基矽烷(Nacalai Tesque股份有限公司製試藥)0.4g。首先，在4口可分離式燒瓶中加入環己烷，接下來，投入5nm的試樣粉末、Igepal CO-520，開始使用氟樹脂製的攪拌翼以160rpm進行攪拌。在溫度為室溫的狀態持續攪拌0.5h。然後於其中投入四乙氧基矽烷之後，投入28%氨水。在攪拌的狀態下保持18h。
所得到的試樣為平均粒子長軸長(=直徑)為5nm的鐵化合物粒子，其表面大致均勻地被覆6nm的二氧化矽層。
<強磁性氮化鐵粒子粉末的調製>
將上述所得到的二氧化矽被覆鐵化合物粒子以離心分離器取出，將經過蒸發器乾燥的粉末取出至空氣中，將此粉末0.8g與氯化銨(和光純藥工業股份有限公司製試藥)2.5g、鈉醯胺(Nacalai Tesque股份有限公司製試 藥)2.5g在套手工作箱中以瑪瑙研缽輕輕混合，在真空中封入玻璃管。然後將其置入電爐，在130℃下進行熱處理48h，急速冷卻然後取出。再度置入套手工作箱，將試樣由玻璃管取出，以甲醇洗淨，並以離心分離器充分進行處理，而將雜質除去。
<所得到的試樣的分析．評估>
藉由XRD可知所得到的試樣為強磁性氮化鐵Fe16N2單相。強磁性氮化鐵粒子的平均粒子長軸長(=直徑)為4nm，二氧化矽被覆厚為6nm。另外，強磁性氮化鐵部分在5K的飽和磁化值係在14.5kOe的磁場下為216emu/g。
實施例2-2： <金屬鐵的調製>
在以攪拌子攪拌的狀態下、溫度為180℃且添加了油胺(金屬鐵重量比10倍)的煤油溶劑50ml中，以30ml/min使五羰基鐵氣體流入10分鐘，並且保持1h，而得到平均粒子長軸長(=直徑)9.7nm的球狀金屬鐵粒子。在套手工作箱中將其離心分離後，以甲醇洗淨，而得到金屬鐵之糊狀物。
<二氧化矽被覆>
接下來，在脫水的環己烷(和光純藥工業股份有限公司製試藥)48.75g、四乙氧基矽烷(和光純藥工業股份有 限公司製試藥)0.4g的溶劑中，加入相當於此金屬鐵固體成分15mg之糊狀物及Igepal CO-520(Aldrich製試藥)3.65g，並且充分攪拌。然後添加0.525ml的28wt%氨水(和光純藥工業股份有限公司製試藥)，在室溫下以攪拌子攪拌28h。然後，在空氣中離心分離後，以甲醇洗淨。所得到的試樣的平均粒子長軸長(=直徑)9.7nm的γ-Fe2O3，二氧化矽被覆厚為13nm。
<強磁性氮化鐵粒子粉末的調製>
將上述試樣粉末0.8g與氯化銨(和光純藥工業股份有限公司製試藥)2.5g、鈉醯胺(Nacalai Tesque製試藥)2.5g在套手工作箱中以瑪瑙研缽輕輕混合，在真空中封入玻璃管。然後將其置入電爐，在130℃下進行熱處理48h，急速冷卻然後取出。再度置入套手工作箱，將試樣由玻璃管取出，以甲醇洗淨，並以離心分離器充分進行處理，而將雜質除去。
<所得到的試樣的分析．評估>
藉由XRD可知所得到的試樣為強磁性氮化鐵Fe16N2單相。強磁性氮化鐵粒子的平均粒子長軸長(=直徑)為8.4nm，二氧化矽被覆厚為13nm。另外，強磁性氮化鐵部分在5K的飽和磁化值係在14.5kOe的磁場下為221emu/g。
實施例2-3： <金屬鐵的調製>
以500ml/min使氬氣在可分離式四口燒瓶中流通，同時加入乙二醇(和光純藥工業股份有限公司製試藥)0.25L、粒狀苛性鈉(Nacalai Tesque股份有限公司製試藥)7.2g、油胺(和光純藥工業股份有限公司製試藥)0.67g、鐵乙醯丙酮酸(Aldrich製試藥)6.39g、乙醯丙酮酸鉑(和光純藥工業股份有限公司製試藥)0.15g，攪拌，同時昇溫至125℃。保持1h之後，昇溫至185℃，並保持2.5h。然後，冷卻至室溫。在分液漏斗中準備無水己烷(和光純藥工業股份有限公司製試藥)250ml，將反應後的試樣移至其中。由外部施加超音波，同時充分搖動，以使所產生的奈米粒子由乙二醇移至己烷溶劑。將含有奈米粒子的己烷移至50ml燒杯，在通風室之內使其自然乾燥。所得到的奈米粒子粉末為γ-Fe2O3，平均粒子長軸長(=直徑)16nm且大致呈球狀的粒子。
<強磁性氮化鐵粒子粉末的調製>
接下來，將此γ-Fe2O30.5g與氫化鈣(和光純藥工業股份有限公司製試藥)8.5g輕輕混合，進一步將氯化銨(和光純藥工業股份有限公司製試藥)3g、鈉醯胺(Nacalai Tesque股份有限公司製試藥)0.3g、尿素(和光純藥工業股份有限公司製試藥)0.1g在套手工作箱中以瑪瑙研缽輕輕混合，在真空中封入玻璃管。然後將其置入 電爐，在128℃下進行熱處理40h，急速冷卻然後取出。再度置入套手工作箱，將試樣由玻璃管取出，以甲醇洗淨，並以離心分離器充分進行處理，而將雜質除去。
<所得到的試樣的分析．評估>
藉由XRD可知所得到的試樣為強磁性氮化鐵Fe16N2單相。強磁性氮化鐵粒子的平均粒子長軸長(=直徑)為13nm。另外，強磁性氮化鐵粒子粉末在5K的飽和磁化值係在14.5kOe的磁場下為206emu/g。
實施例2-4：
將氯化鐵(III)6水鹽(和光純藥工業股份有限公司製試藥)27.05g秤取至燒杯，以純水調整成500ml。於其中加入尿素2.12g，在室溫下攪拌30min。接下來，將此溶液移至密閉的耐壓容器，藉由攪拌翼以200rpm攪拌，同時在85℃下反應3.5h。將其以吸濾器過濾分離，並以純水充分洗淨，純水量為相對於試樣1g而言30ml。所得到的試樣為平均粒子長軸長130nm的針狀四方纖鐵礦。
將此鐵化合物粉末2g與氯化銨(和光純藥工業股份有限公司製試藥)5.0g、鈉醯胺(Nacalai Tesque股份有限公司製試藥)1.5g在套手工作箱中輕輕混合，在真空中封入玻璃管。然後將其置入電爐，在145℃下進行熱處理18h，急速冷卻然後取出。再度置入套手工作箱，將試樣由玻璃管取出，以甲醇洗淨，並以離心分離器充分進行處 理，而將雜質除去。
藉由XRD可知所得到的試樣為強磁性氮化鐵Fe16N2單相。強磁性氮化鐵粒子的平均粒子長軸長為118nm。另外，強磁性氮化鐵粒子粉末在5K的飽和磁化值係在14.5kOe的磁場下為218emu/g。
實施例2-5：
將醋酸鐵(II)(和光純藥製試藥)25mg、氫化鈉(和光純藥製試藥)25mg、氯化銨(和光純藥製試藥)75mg、鈉醯胺(Nacalai Tesque股份有限公司製試藥)75mg在套手工作箱中充分混合，在真空中封入玻璃管。然後將其置入電爐，在125℃下進行熱處理20h，急速冷卻然後取出。再度置入套手工作箱，將試樣由玻璃管取出，以甲醇洗淨，並以離心分離器充分進行處理，而將雜質除去。
藉由XRD可知所得到的試樣為強磁性氮化鐵Fe16N2主相，稍微觀察到α-Fe。強磁性氮化鐵粒子的平均粒子長軸長為12nm。另外，強磁性氮化鐵粒子粉末在5K的飽和磁化值係在14.5kOe的磁場下為196emu/g。
比較例2-1：
使氯化亞鐵4水鹽180g溶於2L的純水，並調整成22℃。以10L/min使空氣流通，10分鐘後，花費20分鐘徐緩加入溶有11.16g苛性鈉的209ml的水溶液，pH為 7.0。1小時後，將pH成為6.7的反應溶液100ml移至300ml玻璃燒杯，在室溫下使攪拌子以300rpm旋轉，反應24h。將其以吸濾器過濾分離，並以純水充分洗淨，純水量為相對於試樣5g而言200ml。
所得到的試樣為平均粒子長軸長2700nm、寬高比45.0、比表面積83.2m2/g的針狀纖鐵礦粒子。在120℃下使其乾燥1晚，接下來，在350℃下進行熱處理1h。藉由使用瑪腦研缽的擂潰機粉碎1h。進一步以振動篩僅將180μm以下的凝集粒子取出。
然後在氫氣流中並在260℃下進行還原處理3h。進一步流通氨氣、氮氣與氫氣的混合比為9.5：0.45：0.05的混合氣體，流量以總量而計為10L/min，同時在148℃下進行氮化處理9h。然後，使氬氣流通，降溫至室溫，停止氬氣供給，花費3h進行氮氣置換。然後將試樣取出至直接連結的套手工作箱。
由XRD可知所得到的粒子粉末為Fe16N2。強磁性氮化鐵粒子的平均粒子長軸長為2630nm。另外，強磁性氮化鐵粒子粉末在5K的飽和磁化值係在14.5kOe的磁場下為218emu/g。
在比較例2-1中，還原步驟及氮化步驟的合計時間(包括昇溫時間、冷卻時間)為29.5小時，需要花費長時間。另外，使用氨氣的情況流量難以控制。
〔產業上的可利用性〕
本發明所關連之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法可輕易得到強磁性氮化鐵粒子粉末，特別是微粒子的強磁性氮化鐵粒子粉末，因此適合作為強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法。

Claims (11)

  1. 一種強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其特徵為：將金屬鐵或鐵化合物與含氮化合物混合，然後進行熱處理。
  2. 如申請專利範圍第1項之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中將金屬鐵與含氮化合物混合，且金屬鐵的平均粒子長軸長為5~300mm。
  3. 如申請專利範圍第2項之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中金屬鐵係使用將選自金屬氫化物、金屬鹵化物、金屬硼氫化物之至少1種以上的化合物與鐵化合物混合，然後熱處理所得到的金屬鐵。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中金屬鐵係使用20nm以下的厚度且經過二氧化矽被覆的金屬鐵。
  5. 如申請專利範圍第1項之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中將鐵化合物、含氮化合物與還原劑混合，然後進行熱處理。
  6. 如申請專利範圍第5項之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中在同一個步驟進行鐵化合物之還原步驟及氮化步驟。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中還原步驟中的還原劑係使用選自金屬氫化物、金屬鹵化物、金屬硼氫化物之至少1種以上的化合物，而且氮化步驟之氮源係使用含氮化合物。
  8. 如申請專利範圍第5~7項中任一項之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法，其中鐵化合物係使用經過二氧化矽被覆的鐵化合物。
  9. 一種異向性磁石之製造方法，其係由強磁性氮化鐵粒子粉末所構成之異向性磁石之製造方法，其特徵為：使用藉由如申請專利範圍第1~8項中任一項之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法所得到的強磁性氮化鐵粒子粉末。
  10. 一種黏結磁石之製造方法，其係含有強磁性氮化鐵粒子粉末的黏結磁石之製造方法，其特徵為：使用如申請專利範圍第1~8項中任一項之強磁性氮化鐵粒子粉末。
  11. 一種壓粉磁石之製造方法，其係含有強磁性氮化鐵粒子粉末的壓粉磁石之製造方法，其特徵為：使用藉由如申請專利範圍第1~8項中任一項之強磁性氮化鐵粒子粉末之製造方法所得到的強磁牲氮化鐵粒子粉末。
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