DE3889059T2

DE3889059T2 - Feine Eisencarbidteilchen und Verfahren zu deren Herstellung.

Info

Publication number: DE3889059T2
Application number: DE3889059T
Authority: DE
Inventors: Shigeo Daimon; Ikuo Kitamura; Takashi Shibanuma; Yoshiyuki Shibuya
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1988-10-12
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2008-10-13
Also published as: EP0312032A2; DE3889059D1; JPH01100009A; JPH0729763B2; EP0312032A3; US5104561A; EP0312032B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Eisencarbid-Feinteilchen und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Es ist bekannt, daß nadelförmige, Eisencarbid enthaltende Teilchen durch Kontaktieren von nadelförmigem Eisenoxyhydroxid oder nadelförmigem Eisenoxid mit CO oder einer Mischung von CO und H&sub2; bei 250 bis 400ºC hergestellt werden und daß die resultierenden Teilchen eine hohe Koerzitivkraft haben und als magnetisches Material für magnetische Aufzeichnungsmaterialien geeignet sind; siehe z. B. JP-A-60-71509, 60-108309, 60-127212, 60-155522 und 61-111923 sowie EP-A-123318.
Wenn die gebildeten Eisencarbid-Teilchen jedoch nach Beendigung der Aufkohlungsreaktion weiterhin Luft ausgesetzt sind, stellt man fest, daß die Magnetisierung im Laufe der Zeit abnimmt.
Es war eine Gewichtsveränderung der Eisencarbid- Feinteilchen während des Herstellungsschritts und unter der Bedingung einer Temperaturerhöhung in Luft zu beobachten, die sich wie folgt erklären läßt: Eisencarbid-Feinteilchen werden hergestellt, indem man Eisenoxyhydroxid-Teilchen, Eisenoxid-Teilchen oder Eisenmetall-Teilchen mit einem Aufkohlungsgas wie Kohlenmonoxid kontaktiert, woraufhin nicht der gesamte Kohlenstoff in dem verbrauchten Aufkohlungsgas in Eisencarbid umgewandelt wird, sondern ein Teil des Kohlenstoffes in freien Kohlenstoff umgewandelt wird. Wenn die Eisenoxyhydroxid-, Eisenoxid- oder Eisenmetall-Teilchen demzufolge zu lange mit dem Aufkohlungsgas kontaktiert werden, wird die Aufkohlung der Eisenteilchen gesättigt und danach lagert sich nur noch freier Kohlenstoff um die gebildeten Eisencarbid-Teilchen herum an, wodurch sich die magnetischen Eigenschaften der Teilchen verschlechtern. Wenn demnach die Eisencarbid- Feinteilchen, an denen sich freier Kohlenstoff abgelagert hat, mit einer konstanten Geschwindigkeit erwärmt werden, wobei sie mit atmosphärischer Luft in Kontakt bleiben, verringert sich das Gewicht geringfügig auf das Minimalgewicht bei einer Temperatur von bis zu ca. 120ºC und danach erhöht sich das Gewicht zunächst allmählich, dann zunehmend schnell und wieder allmählich auf das Maximalgewicht bei einer Temperatur von bis zu ca. 300ºC. Danach nimmt das Gewicht zunächst wieder allmählich, dann schnell, dann wieder allmählich und schließlich linear bei einer Temperatur von etwa 360ºC ab. Als Ergebnis hat sich das Gewicht, verglichen mit dem ursprünglichen Gewicht, erhöht, obwohl das Gewicht bei etwa 550ºC noch weiter abnimmt. Die Gewichtszunahme wird durch die Substitution des Kohlenstoffes des Eisencarbids durch Sauerstoff verursacht, und die Gewichtsabnahme wird durch das Entweichen von Kohlenstoff aus den Eisencarbid- Feinteilchen in Form von Kohlendioxid verursacht. Man nimmt an, daß der entweichende Kohlenstoff, der die Gewichtsabnahme verursacht, hauptsächlich der freie Kohlenstoff ist.
Wenn ein Aufkohlungsgas (z. B. Kohlenmonoxid) mit Eisenoxyhydroxid kontaktiert wird, um ein gewünschtes Produkt Fe&sub5;C&sub2; zu bilden, woraufhin die Menge des erzeugten Kohlendioxids niedrig gehalten wird, um die theoretische Menge oder höchstens die theoretische Menge plus 10% davon zu ergeben, stellt man fest, daß die Gewichtszunahme bei einer Temperatur von etwa 450ºC mehr als 22% beträgt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Eisencarbid-Feinteilchen, die hervorragende magnetische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit besitzen, d. h. Teilchen, deren Magnetisierung kaum abnimmt, sowie eines Verfahrens zur Herstellung solcher Eisencarbid-Feinteilchen.
Die vorliegende Erfindung stellt Eisencarbid-Feinteilchen bereit, die Eisencarbid umfassen, das hauptsächlich aus Fe&sub5;C&sub2; zusammengesetzt ist, wobei die Teilchen durch die Eigenschaft gekennzeichnet sind, daß wenn 2 bis 3 mg der Teilchen der Verbrennung durch Erhitzen mit einer Temperaturerhöhungsrate von 10ºC in einem Luftstrom von 200 bis 300 ml/min unterworfen werden, das Gewicht der Teilchen ein Maximum erreicht und dann auf einen Gleichgewichts- Endpunkt zurückgeht, bei dem die Gewichtszunahme, basierend auf dem Gewicht vor der Verbrennung, 22% oder weniger beträgt.
Die Eisencarbid-Feinteilchen der vorliegenden Erfindung können durch ein Verfahren hergestellt werden, das die folgenden Schritte umfaßt:
(a) gegebenenfalls Kontaktieren von Eisenoxyhydroxid- oder Eisenoxid-Feinteilchen mit einem Kohlenstoff-freien, reduzierenden Gas;
(b) Kontaktieren der Feinteilchen mit einem Aufkohlungsgas oder einem Mischung aus einem Aufkohlungsgas und einem Kohlenstoff-freien, reduzierenden Gas bei einer Temperatur von 250 bis 395ºC, bis die Menge an Kohlendioxid in dem Abgas die theoretische Menge erreicht, die sich aus der folgenden Gleichung errechnet:
5 Fe&sub2;O&sub3; + 23 CO → 2 Fe&sub5;C&sub2; + 19 CO&sub2;
um Eisencarbid-Feinteilchen herzustellen, und
(c) Kontaktieren der erhaltenen Eisencarbid-Feinteilchen mit einem Aufkohlungsgas bei einer Temperatur, die um 5 bis 20ºC höher ist als die Temperatur in Schritt (b), über einen Zeitraum von 0,5 bis 5 Stunden.
Beispiele für bevorzugte Eisenoxyhydroxid-Feinteilchen sind α-FeOOH (Göthit), β-FeOOH (Akaganit) und γ-FeOOH (Lepidocrosit). Beispiele für bevorzugte Eisenoxid- Feinteilchen sind α-Fe&sub2;O&sub3; (Hämatit), γ-Fe&sub2;O&sub3; (Maghämit) und Fe&sub3;O&sub4; (Magnetit).
α-Fe&sub2;O&sub3; oder γ-Fe&sub2;O&sub3; sind z. B. solche, die durch Erwärmen von α-FeOOH, β-FeOOH oder γ-FeOOH auf etwa 200 bis etwa 350ºC, gefolgt von Dehydratation, hergestellt werden, α- Fe&sub2;O&sub3; oder γ-Fe&sub2;O&sub3;, die durch weiteres Erwärmen des erhaltenen Produkts auf etwa 350 bis etwa 900ºC zur Verdichtung der Kristalle hergestellt werden, und andere. β-FeOOH wird vorzugsweise mit einer wäßrigen Lösung einer alkalischen Verbindung behandelt.
Das oben genannte Fe&sub3;O&sub4; kann durch Kontaktieren eines anderen Eisenoxids als Fe&sub3;O&sub4; oder eines Eisenoxyhydroxids mit einem Aufkohlungsgas oder einem reduzierenden Gas, das keine Kohlenstoffatome enthält, oder einer Mischung davon hergestellt werden, obwohl das Fe&sub3;O&sub4; nicht auf eines beschränkt ist, das durch solche Verfahren hergestellt wurde. Wenn ein Aufkohlungsgas oder eine Mischung davon mit einem reduzierenden Gas, das keine Kohlenstoffatome enthält, mit einem Eisenoxyhydroxid oder einem anderen Eisenoxid als Fe&sub3;O&sub4; kontaktiert wird, um Fe&sub3;O&sub4; herzustellen, können mit Ausnahme der Zeitbedingung die gleichen Kontaktbedingungen wie im Verfahrensschritt (b) verwendet werden. In diesem Fall kann das gebildete Fe&sub3;O&sub4; anschließend ohne Unterbrechung unter den gleichen Bedingungen mit dem Gas in Kontakt bleiben, um die gewünschten erfindungsgemäßen Teilchen zu erhalten.
Die Ausgangs-Eisenoxyhydroxide oder -Eisenoxide können solche sein, die gewöhnlich ein durchschnittliches Achsenverhältnis von mindestens 1, vorzugsweise 1 bis 20, aufweisen und eine durchschnittliche Teilchengröße (Längsachse) von gewöhnlich bis zu 2 um, vorzugsweise 0,1 bis 2 um, am meisten bevorzugt 0,1 bis 1,0 um, haben. Wie später beschrieben werden wird, haben die erhaltenen Teilchen ein etwas geringeres, jedoch kaum verändertes durchschnittliches Achsenverhältnis und eine geringfügig kleinere durchschnittliche Teilchengröße als das Ausgangsmaterial, so daß die erfindungsgemäßen Teilchen als magnetisches Material vorzugsweise die bereits erwähnten Größen haben.
Dem Ausgangs-Eisenoxyhydroxid oder -Eisenoxid kann eine geringe Menge oder geringe Mengen einer Verbindung, wie z. B. eines Oxids oder Carbonats von Kupfer, Magnesium, Mangan, Nickel oder Kobalt, Siliciumdioxid, Kaliumsalz, Natriumsalz usw., zugesetzt sein, sofern das Ausgangsmaterial hauptsächlich ein Eisenoxyhydroxid oder Eisencarbid umfaßt.
Das Ausgangs-Eisenoxyhydroxid und -Eisenoxid haben an ihrer Oberfläche vorzugsweise einen pH von mindestens 5, wobei ersteres in JP-A-60-108309 offenbart ist. In diesem Fall werden Teilchen mit einer höheren Koerzitivkraft hergestellt. Ausgangs-Eisenverbindungen mit einem pH von weniger als 5 können verwendet werden, nachdem ihr pH durch Kontaktieren mit einer wäßrigen Lösung einer alkalischen Verbindung (z. B. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid) auf mindestens 5 erhöht wurde. Das Ausgangsmaterial kann mit einer alkalischen Verbindung behandelt werden, indem man das Material mit einer wäßrigen Natriumhydroxid-, Kaliumhydroxid-, Ammoniumhydroxid-Lösung oder einer Lösung einer ähnlichen alkalischen Verbindung (z. B. mit einer wäßrigen Lösung mit einem pH von mindestens 8, vorzugsweise mindestens 10) kontaktiert, falls erforderlich 30 Minuten bis 1 Stunde lang rührt, und die Mischung filtriert und trocknet. In der vorliegenden Erfindung ist der Oberflächen-pH als ein Wert definiert, den man erhält, indem man 5 g einer Probe 1 Stunde lang in 100 ml destilliertem Wasser kocht, die Lösung auf Raumtemperatur abkühlt, eine Stunde lang stehenläßt und den pH des resultierenden Flüssigkeitsüberstands mit einem pH- Meßgerät mißt.
Die Ausgangs-Eisenverbindung kann beschichtet mit einem Sinterschutzmittel, wie in JP-A-60-141611 offenbart, verwendet werden. Beispiele für geeignete Mittel sind eine Siliciumverbindung, Borverbindung, Aluminiumverbindung, aliphatische Carbonsäure oder deren Salz, Phosphorverbindung, Titanverbindung usw.
In der Erfindung sind typische Beispiele für das Kohlenstoff-freie, reduzierende Gas H&sub2;, NH&sub2;NH&sub2; usw.
Als Aufkohlungsgas kann mindestens eine der folgenden Verbindungen verwendet werden.
1) CO
2) aliphatische, lineare oder cyclische, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie Methan, Propan, Butan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Acetylen, Ethylen, Propylen, Butadien, Isopren, Stadtgas usw.
3) aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Xylol, alkylierte oder alkenylierte Derivate davon mit einem Siedepunkt von bis zu 150ºC.
4) aliphatische Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol, Cyclohexanol usw.
5) Ester wie Methylformiat, Ethylacetat und ähnliche Ester mit einem Siedepunkt von bis zu 150ºC.
6) Ether wie Niederalkylether, Vinylether und ähnliche Ether mit einem Siedepunkt von bis zu 150ºC.
7) Aldehyde wie Formaldehyd, Acetaldehyd und ähnliche Aldehyde mit einem Siedepunkt von bis zu 150ºC.
8) Ketone wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon und ähnliche Ketone mit einem Siedepunkt von bis zu 150ºC.
Besonders bevorzugte Aufkohlungsgase sind CO, CH&sub3;OH, HCOOCH&sub3;, gesättigte oder ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen.
In dem Verfahrensschritt (a) kann das Kohlenstoff-freie, reduzierende Gas so wie es ist oder verdünnt verwendet werden. Beispiele für Verdünnungsmittel sind N&sub2;, CO&sub2;, Argon, Helium usw. Das Verdünnungsverhältnis wird in geeigneter Weise ausgewählt, beträgt jedoch vorzugsweise etwa das bis zu 10-Fache (bezogen auf das Volumen). Die Kontakttemperatur, Kontaktzeit, Gasströmungsrate und andere Bedingungen hängen z. B. von der Herstellungsweise, dem durchschnittlichen Achsenverhältnis, der durchschnittlichen Teilchengröße und der spezifischen Oberfläche der Eisenverbindung ab. Die bevorzugte Kontakttemperatur beträgt etwa 200 bis etwa 700ºC, vorzugsweise etwa 300 bis etwa 400ºC. Die bevorzugte Kontaktzeit beträgt etwa 0,5 bis etwa 6 Stunden. Die bevorzugte Gasströmungsrate (mit Ausnahme des Verdünnungsmittels) beträgt bei Standardbedingungen etwa 1 bis etwa 1000 ml/min pro Gramm der Ausgangs-Eisenverbindung. Der Kontaktdruck einschließlich dessen des Verdünnungsmittels beträgt gewöhnlich 101,3 bis 202,6 kPa (1 bis 2 atm), ist jedoch nicht sonderlich beschränkt.
In dem Verfahrens schritt (b) kann das Aufkohlungsgas oder eine Mischung davon mit dem reduzierenden Gas, das keine Kohlenstoffatome enthält, wie es ist oder verdünnt verwendet werden. Wenn die Mischung verwendet wird, wird das Mischungsverhältnis des Aufkohlungsgases und des reduzierenden Gases, das keine Kohlenstoffatome enthält, in geeigneter Weise ausgewählt, beträgt jedoch vorzugsweise bis zu 1/5 bezogen auf das Volumen. Die Kontaktbedingungen werden ebenfalls in geeigneter Weise ausgewählt, die bevorzugte Kontakttemperatur ist jedoch etwa 250 bis etwa 395ºC, noch bevorzugter etwa 300 bis etwa 395ºC. Die bevorzugte Kontaktzeit beträgt etwa 0,5 bis etwa 6 Stunden, wenn der Kontakt in Schritt (A) erfolgt, und etwa 1 bis etwa 12 Stunden, wenn der Kontakt in Schritt (a) nicht erfolgt. Die bevorzugte Gasströmungsrate (mit Ausnahme des Verdünnungsmittels) beträgt bei Standardbedingungen etwa 1 bis etwa 1000 ml/min pro Gramm der Ausgangs-Eisenverbindung. Der Kontaktdruck einschließlich dessen des Verdünnungsmittels beträgt gewöhnlich 101,3 bis 202,6 kPa (1 bis 2 atm), ist jedoch nicht sonderlich beschränkt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die durch das oben genannte Verfahren erhaltenen Eisencarbid-Feinteilchen weiter bei einer Temperatur, die um 5 bis 20ºC höher ist als die Kontakttemperatur in Schritt (b), 0,5 bis 5 Stunden lang mit einem Aufkohlungsgas kontaktiert. Dementsprechend ist eine schnellere Sättigung und Stabilisierung der Magnetisierung möglich, so daß der Grad der Abnahme gering ist.
Die Eisencarbid-Feinteilchen der vorliegenden Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Schritt der Gewichtsveränderung unter der Bedingung der Verbrennung die Gewichtszunahme im Gleichgewicht nach dem Erreichen des Maximalgewichts(basierend auf dem Gewicht vor der Verbrennung, 22% oder weniger beträgt. Der "Schritt der Gewichtsveränderung unter der Bedingung der Verbrennung", auf den hierin Bezug genommen wird, ist definiert als der Schritt der Veränderung des Gewichts der Eisencarbid- Feinteilchen, wenn 2 bis 3 mg der Teilchen bei einer Temperaturerhöhungsrate von 10ºC/min unter Einwirkung eines Luftstromes mit einer Strömungsrate von 200 bis 300 ml/min erhitzt werden.
Ein Beispiel für die Gewichtsveränderung der Eisencarbid- Feinteilchen bei Erwärmung in Luft wird durch Fig. 1 veranschaulicht. Das Diagramm von Fig. 1 zeigt das Verhältnis zwischen der Temperatur (ºC) und der Gewichtszunahme (%), wenn 2,53 mg einer Probe der Teilchen bei einer Temperaturerhöhungsrate von 10ºC/min unter Einwirkung eines Luftstromes mit einer Strömungsrate von 250 ml/min erhitzt werden, wobei die Gewichtsveränderung der so erhitzten Probe unter Verwendung eines thermogravimetrischen Meßapparates (SSC-5000, Seiko Electronic Industries Co.) gemessen wurde. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wurde das Eisencarbid, wenn es an der Luft erhitzt wurde, allmählich oxidiert und wandelte sich in Eisenoxid um, so daß das Gewicht zunahm, und danach wurde der an der Oberfläche der Eisencarbid-Teilchen abgelagerte freie Kohlenstoff oxidiert, so daß das Gewicht abnahm. In dem Diagramm gibt der Punkt c den Schnittpunkt der steilsten Tangente nahe a und der flachsten Tangente nahe b an und die Gewichtszunahme im Gleichgewicht nach dem Erreichen des Maximalgewichts, basierend auf dem Gewicht vor der Verbrennung, in dem Schritt der Gewichtsveränderung unter der Bedingung der Verbrennung wird durch den Wert der Gewichtszunahme (%) an Punkt c angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung muß die oben genannte Gewichtszunahme 22% oder weniger, vorzugsweise 22 bis 5 Gewichtsprozent und noch bevorzugter 20 bis 10 Gewichtsprozent, betragen.
Die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung erhaltenen Teilchen liegen, wenn man sie unter einem Elektronenmikroskop betrachtet, in Form von im allgemeinen gleichförmigen Teilchen vor. Die Teilchen liegen als Primärteilchen vor und haben die gleiche Teilchenform wie die Ausgangsteilchen der Eisenverbindung. Durch Elementaranalyse zeigt sich, daß die mit Hilfe des Verfahrens erhaltenen Teilchen Kohlenstoff enthalten, und durch ihr Röntgenbeugungsmuster, das Abstände der Gitterebenen bei 0,228 nm (2,28 Å), 0,22 nm (2,20 Å), 0,208 nm (2,08 Å), 0,205 nm (2,05 Å) und 0,192 nm (1,92 Å) aufweist, zeigt sich, daß sie ein Eisencarbid enthalten. Ein solches Muster entspricht Fe&sub5;C&sub2;. Die Eisencarbid- Komponente der vorliegenden Erfindung umfaßt hauptsächlich Fe&sub5;C&sub2;, wobei Fe&sub2;C, Fe&sub2;&sub0;C&sub9; (Fe2.2C), Fe&sub3;C usw. in einigen Fällen in Verbindung damit vorliegen. Das Eisencarbid kann geeigneterweise als FexC (2 ≤ x < 3) dargestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Eisencarbid- Feinteilchen erhalten werden, die hervorragende magnetische Eigenschaften, einen geringen Grad der Abnahme der Sättigungsmagnetisierung (σ s) und eine hervorragende Stabilität aufweisen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Beispiele ausführlich beschrieben.
In den folgenden Beispielen werden Eigenschaften usw. auf die unten beschriebene Art und Weise bestimmt.

(1) Magnetische Eigenschaften

Soweit nicht anders angegeben auf folgende Art und Weise bestimmt:
Koerzitivkraft (Hc, Oe) und Sättigungsmagnetisierung (σ s, E.M.E./g) werden in einem Magnetfeld mit einer Stärke von 10 kOe unter Verwendung eines mit einem Hall-Effekt-Element ausgestatteten magnetischen Flußdichtemessers und einer Probe mit einem Packungsverhältnis von 0,2 gemessen.

(2) Elementaranalyse auf Kohlenstoff

Die Probe wird in herkömmlicher Weise unter Verwendung eines MT2 CHN-CORDERs® von Yanaco, Yanagimoto Mfg. Co., Ltd. der Elementaranalyse unterzogen, wobei Sauerstoff (Heliumträger) bei 900ºC durchgeleitet wird.

(3) Korrosionsbeständigkeit

Eisencarbid-Feinteilchen wurden bei 100ºC 8 Stunden lang atmosphärischer Luft ausgesetzt und die Veränderung von σ s vor und nach der Behandlung wurde gemessen. Die Korrosionsbeständigkeit wurde anhand der folgenden Gleichung berechnet:
Korrosionsbeständigkeit (%) = 100 - A-B/A · 100
A: σ s vor der Behandlung
B: σ s nach der Behandlung
Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Gewichtsveränderung der Eisencarbid-Feinteilchen bei Erwärmung in Luft zeigt.

Beispiel 1

2 g nadelförmige α-Eisenoxid-Teilchen mit einer durchschnittlichen Größe (Längsachse) von 0,5 um und einem durchschnittlichen Achsenverhältnis von 10 wurden in ein Porzellanschiffchen gegeben, das dann in einen Röhrenofen geschoben wurde. Nachdem man die Luft in dem Ofen durch Stickstoff ersetzt hatte, wurden die Teilchen auf 360ºC erhitzt. CO wurde mit einer Strömungsrate von 1000 ml/min bei der genannten Temperatur eingebracht, so daß die Teilchen mit dem Gas in Kontakt blieben, bis die in dem Abgas enthaltene Menge an CO&sub2; 1,14 Liter betrug. Danach wurde die Temperatur um weitere 5ºC erhöht und das Produkt wurde weiter mit dem CO-Gas kontaktiert, bis die in dem Abgas enthaltene Menge an CO&sub2; 1,25 Liter betrug. Danach ließ man die Teilchen auf Raumtemperatur abkühlen, um schwarze nadelförmige Feinteilchen zu erhalten.
Das Röntgenbeugungsmuster des Produktes entsprach dem von Fe&sub5;C&sub2;-Eisencarbid in der ASTM Röntgenpulver-Datei 20-509. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 2

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die in dem Abgas enthaltene Menge an CO&sub2; (1,25 Liter in Beispiel 1) auf 1,37 Liter geändert wurde, um Eisencarbid-Feinteilchen zu erhalten.

Beispiel 3

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Temperatur in dem Reaktionssystem um 10ºC erhöht wurde, wenn die in dem Abgas enthaltene Menge an CO&sub2; 1,14 Liter betrug, und das Produkt weiter mit CO-Gas kontaktiert wurde, bis die in dem Abgas enthaltene Menge an CO&sub2; 1,37 Liter betrug und man Eisencarbid- Feinteilchen erhielt.

Vergleichsbeispiel 1

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Verfahren beendet wurde, wenn die in dem Abgas enthaltene Menge an CO&sub2; 1,14 Liter betrug, um Eisencarbid-Feinteilchen zum Vergleich zu erhalten.

Vergleichsbeispiel 2

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Verfahren beendet wurde, wenn die in dem Abgas enthaltene Menge an CO&sub2; 1,25 Liter betrug, während die Kontakttemperatur nicht verändert wurde und weiterhin 360ºC betrug, wodurch man Eisencarbid-Feinteilchen zum Vergleich erhielt.
In Tabelle 1 wurde die Reaktivität basierend auf dem Prozentsatz von CO&sub2;/α-Fe&sub2;O&sub3; (1,14 Liter/2 g) gleich 100% anhand der folgenden Reaktionsformel erhalten.
5 Fe&sub2;O&sub3; + 23 CO → 2 Fe&sub5;C&sub2; + 19 CO&sub2; Tabelle 1 Reaktivität Magnetische Eigenschaften Gesamtgehalt an Kohlenstoff Gewichtszunahme Bsp. Vgl.Bsp.

Claims

1. Eisencarbid-Feinteilchen, umfassend Eisencarbid, das hauptsächlich aus Fe&sub5;C&sub2; zusammengesetzt ist, worin die Teilchen durch die Eigenschaft charakterisiert sind, daß wenn 2 bis 3 mg der Teilchen einer Verbrennung unter Erhitzen mit einer Temperaturerhöhungsrate von 10ºC/min in einem Luftstrom von 200 bis 300 ml/min unterworfen werden, das Gewicht der Teilchen ein Maximum erreicht und dann auf einen Gleichgewichts- Endpunkt abnimmt, bei dem die Gewichtszunahme auf Basis des Gewichts vor der Verbrennung 22% oder weniger beträgt.

2. Eisencarbid-Feinteilchen nach Anspruch 1, worin die Gewichtszunahme 22 bis 5% beträgt.

3. Eisencarbid-Feinteilchen nach Anspruch 2, worin die Gewichtszunahme 20 bis 10% beträgt.

4. Verfahren zur Herstellung von Eisencarbid-Feinteilchen nach Anspruch 1, welches die folgenden Schritte umfaßt:

(a) gegebenenfalls Kontaktieren von Feinteilchen aus Eisenoxyhydroxid oder Eisenoxid mit einem Kohlenstoff-freien, reduzierenden Gas;

(b) Kontaktieren der Feinteilchen mit einem Aufkohlungsgas oder einer Mischung aus einem Aufkohlungsgas und einem Kohlenstoff-freien, reduzierenden Gas bei einer Temperatur von 250 bis 395ºC, bis die gebildete Menge an Kohlendioxid die theoretische Menge erreicht, die sich aus der folgenden Gleichung errechnet:

5 Fe&sub2;O&sub3; + 23 CO → 2 Fe&sub5;C&sub2; + 19 CO&sub2;

um Eisencarbid-Feinteilchen herzustellen; und

(c) Kontaktieren der erhaltenen Eisencarbid- Feinteilchen für 0,5 bis 5 Stunden mit einem Aufkohlungsgas bei einer Temperatur, die um 5 bis 20ºC höher ist als die Temperatur in Schritt (b).

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin Schritt (b) bei einer Temperatur von 300 bis 395ºC durchgeführt wird.