JPH01219103A - 磁気記録用金属磁性粉末 - Google Patents

磁気記録用金属磁性粉末

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JPH01219103A
JPH01219103A JP63043884A JP4388488A JPH01219103A JP H01219103 A JPH01219103 A JP H01219103A JP 63043884 A JP63043884 A JP 63043884A JP 4388488 A JP4388488 A JP 4388488A JP H01219103 A JPH01219103 A JP H01219103A
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JP
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iron oxide
acicular
particles
metal
powder
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JP63043884A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Inoue
善博 井上
Yoji Chikamori
近森 洋二
Shoki Matsumoto
松本 昭喜
Yukimasa Tanabe
田邊 行正
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Titan Kogyo KK
Original Assignee
Titan Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、酸化鉄粉末を水素ガス等で加熱還元して得ら
れる、Feを主成分とする磁気記録媒体用、金属磁性粉
に関するものであり、更に詳しくは原料酸化鉄粉末を構
成する各粒子の針状性を保持しながら、この針状形骸を
持つ粒子中に存在するFe結晶の結晶性を制御し、且つ
個々の粒子の斜状形骸を構成しているFe結晶同志の結
合を適度に分断して形状磁気異方性を低下させることに
より、800〜1,1000eの範囲の保磁力を示すも
のとして調製された金属磁性粉末に関するものである。
近年ビデオ用a気記録再生機器の長時間記録化、小型軽
量化が目指されており、これに対応するために磁気記録
媒体である磁気テープに対する高性能化、高密度記録化
の要求が強い。従来、磁気記録媒体として使用されてき
た、あるいは現在使用されている磁性材料には、Fe3
04)。7’−Fe、0.。
Cry、等があり、これらの材料が有する保磁力(Hc
 )は、250〜5000e、飽和磁化(・σS)は、
70−85 emu/g程度である。又Coを含有した
Co−7”−Fe20sやCo  Fe5O4もビデオ
テープ用磁性材料として使用されるが、これらは保磁力
(Hc)は、500〜1,0000eという大きい値を
示す特徴を有しているが、飽和磁化(・υS)は、70
−80 emu7gという程度の低いものである。
最近、高出力並びに高密度記録に適する特性を持つ磁性
粒子即ち飽和磁化■s)が高く、且つ高い保磁力(Hc
)を有する金属磁性粉末が開発され実用化されつつある
これらの針状メタル粉と称されるFeを主成分とした金
属磁性粒子材は、従来の磁性酸化鉄粒子材及びCOを含
有した磁性酸化鉄粒子材に比較して飽和磁化(・σS)
が、120−130 emu/fiと著しく高く、又保
磁力(Hc)も1,400〜1,6000eと高い特徴
を有している。
このため現在の主流である塗付型磁気記録方式の下では
、特にビデオ用磁性材の低ノイズ化、高画質化の検討が
行なわれていると共に、高出力、高密度記録の点からは
、Co含有磁性酸化鉄に比べ高い飽和磁化(・Os )
と高い保磁力(Hc)を有する金属磁性粉末の使用が研
究され、3 //4 rryrLl’Lビデオ、DAT
に一部実用化されている。
しかしながらこの様に高い保磁力(Hc)の金属磁性粉
末を使用する磁気記録媒体に於いては、当然のことなが
ら磁性材料の保持する保磁力に打ちかって磁気記録させ
ることが必要となるため、録音ヘッド及び再生ヘッドと
して一般のビデオテープデノキに使用されているMn 
−Zn −Ni系を主体とするフェライト・ヘッドは使
用できず、アモルファス合金あるいはセンダスト合金等
の特殊な材料で製造されたヘッドを使用しなげればなら
ない。
最近、高画質、高出力の磁気記録再生方式として5=V
H8方式が提唱され、フェライト・ヘッドを使用し磁気
記録材料としてCo −7” −Fe 203が用いら
れているのは周知の通りである。このCo −r −F
e 20sの飽和磁化(グS)は高k 80emu/g
であるが、フェライト・ヘッド使用と云う制約の下では
良好な特性を示している。しかし、時代の要求は更なる
高画質、高密度記録を必要としている。しかるに、フェ
ライト・ヘッドを使用する限りは使用する記録材料磁性
粉の示す保磁力(Hc )に限界があり、この制約下で
目的を達成するためには磁性材料自体の飽和磁化■s)
をあげ出力を増加させることが必要である。
本発明は、Feを主成分とする金属磁性粉末を改質し、
その針状性と飽和磁化(輸)を高く保持したまま、保磁
力(Ha )をフェライト・ヘッド仕様に合わせて80
0〜1.1000eK調整した金属磁性粉末とその製造
法を提供せんとするものである。前述の通り金属磁性粉
末の持つ磁気的潜在能力は極めてすぐれたものであるが
、フェライト・ヘッド仕様のビデオ用磁気記録再生機器
に使用されなかった理由は、従来の金属磁性粉製造技術
では所望の特性を維持しつつ保磁力(Hc )を調節す
ることが困難であったことにある。即ち塗付型磁気記録
媒体として用いられる強磁性金属粉は、粒子間に焼結等
による結合がなく、しかも適当な軸比な有することが必
要であると云われている。こわは、Feを主成分とする
金属磁性粒子粉末の持つ保磁力が主として粒子の形状磁
気異方性に由来し、Hc=2KU/MS+N−MS・・
・−0式で示される値となるが、この値はN(形状磁気
異方性定数)の値が、軸比の大きいもの程大きくなるの
で、結局軸比の大きいとき保磁力Hcが大きい値をとる
ためである。
しかしながら一般に針状酸化鉄を加熱還元すると、約4
7%程の体積の収縮が起り、この際粒子同志が融着した
り又粒子自体の焼結が起ったりして結果的に軸比の劣化
や形骸粒子の崩れが発生する。この粒子の焼結を防止す
るため、原料酸化鉄をP、 Si、 Al、 Zn、 
Zr、 Ti等種々の金属の塩又はそれらの金属の水酸
化物で表面処理し、還元磁性粉の特性を改良する方法が
種々開示されている(例えば公開特許昭59−1572
04、昭60−162706等多数)。
これらの方法によれば、加熱還元の際、原料の針状性が
保たれ0式におけるNの値が大きい値に保たれるので保
磁力Hcが1,400〜1,6000eの金属磁性粉が
得られる。従ってこれらの開示された方法ではフェライ
ト・ヘッド仕様に合う保磁力Hc 800〜1,100
0eの金属磁性粉は得られないのである。
金属磁性粉の保磁力Hcを低下させる方法としては、粒
子を焼結させて形状磁気異方性を低下させることが可能
であるが、実際問題としては、粒子の針状性が失われる
ためテープにした時の角型、配向比、Hc碗等が極めて
劣ったものとなり実用にはならない。又公開特許昭59
−157204等に開示された方法により針状性を保持
した保磁力Hc 1,400〜1,6000e、飽和磁
化(・り5)120〜125 emu / gの金属磁
性粉な得、その表面を徐々に酸化することにより金属磁
性粉末表面に非磁性層を析出させ、保磁力(Hc )を
SOO〜1.1000eに調整することも考えられる。
しかしながらこの方法は保磁力(Hc )を800〜1
,1000eの範囲に調節することは可能であるが、磁
性粉表面に非磁性層を析出させるため、飽和磁化ρSの
大巾な低下を引き起し記録材料としての金属磁性粉の特
性を著しく損うので好ましい方法ではない。
一方、金属磁性粉末製造用原料として軸比の小さい短軸
状酸化鉄を使用して得たFeを主成分とする金属磁性粉
末は、そのものの形状磁気異方性が小さいため、1.0
000e以下の保磁力を有し且つ飽和磁化・σSも12
0−125 emu /gと高いレベルを示す。しかし
この方法によって得られた金属磁性粉末は、軸比が小さ
いため無配向で使用されるフロッピー・ディスクやリジ
ッド・ディスク等には有用な記録媒体であるが、ビデオ
・テープ等の様に磁場配向して用いられる記録材料とし
ては、特にテープ化した時の角型の不足から針状の金属
磁性粉に比べて出力が得られないという本質的欠点があ
る。
本発明者らは、フェライト・ヘッドを使用する磁気記録
再生機器に対応しうる針状粒子で高い、(FS値を有し
、かつ保磁力(Hc ) 800〜1,1000eの金
属磁性粉を得るべく検討した結果、■耐熱処理剤として
一般に用いられるSiとAlが還元に際し全く別の挙動
を示すこと、■還元促進剤としてのNiの存在下で原料
酸化鉄をAt処理する場合に第3成分として、Na、に
等のアルカリ金属又はCa等のアルカリ土類金属の元素
と803 とを適当竜存在させることにより、加熱還元
で得られる強磁性金属磁性粉を、飽和磁化(・’s) 
120 emu/y以上に高く保持されたまま原料の針
状酸化鉄の針状形骸が継承されており、且つその針状形
骸粒子中に生成するFe結晶の結合が分断された金属粉
末として得ることができることを発見し、本発明に到達
した。
本発明によって得られる針状形骸を保持し、その形骸粒
子中のFe結晶の結合の分断により粒子の形状磁気異方
性を低下せしめられた、保磁力(Hc)を800〜1.
1000eに調整されたFeを主成分とする金属磁性粉
は、塗料化に際しその形骸を保持したまま分散されベー
スフィルムに塗付されて磁場配向をうけることができる
ので、良好な角型を示すとともにその飽和磁化■s)が
高く、この故に本発明の磁性粉を用いればフェライト・
ヘッドを使用する磁気記録再生機器に於いて大巾な記録
密度の向上、高出力・高画質化が実現できるのである。
以下本発明に係る技術的背景について説明する。
第1図および第3図は、比表面積70 mj /gの針
状酸化鉄粒子に湿式でFeに対するSi又はAlが50
重量%に相当する量のS r 02・nHto又はAl
 、 O,・n H20を添加して表面処理した試料を
空気中700℃で30分間焼成したもののX線回、折回
なパターンで示したものであり、第2図および第4図は
、これらの加熱試料を水素ガスを用いて400℃で22
時時間光して得られた金属粉のX線回折図を。
パターンで示したものである。
第1図、第2図は、5in2を用いて処理した試料、第
3図、第4図は、Al 、 0.  を用いて処理した
試料に関するものである。
第1図、第2図及び第3図、第4図より原料酸化鉄に添
加された5in2とAl 、 03それぞれの挙動が明
確に識別できる。即ち空気中での加熱の場合には第1図
および第3図に於いて主成分であるα−Fe203と5
iOz及びα−Fe203とAl 20゜0回折線がそ
れぞれ認められるので、原料酸化鉄は加熱により脱水さ
れ、α−Fe203へ変態し、又表面処理に用いられた
珪素化合物もしくはアルミニウム化合物も脱水酸化され
各々の酸化物5i02、またはAltosとして存在し
ていることが判る。
一方空気中で加熱処理した試料を400℃にて水素気流
中で還元した場合には、第2図および第4図にそれぞれ
示した様にS iO2添加の場合にはα−Fe の回折
線のみが認められ、還元前の試料に騎められていたS 
t 02の回折線は消失しているのに対し、A l t
 Osを用いて処理した試料には明らかにAl 、 0
.の回折線が認められると云う点において両者に顕著な
相違があることが判った。
上記実験に於てSi又はAlをFeに対して50重量%
というほど多量に用いたのは、還元に際してのSiとA
lとの挙動の違いを明確に知ることが目的であったから
である。−旦挙動の違いがわがnば、用いる処理剤の種
類に従って、実際の適用に最も適した添加量範囲を後の
試験で決定できることは自明である。
本発明者らはこの事実に着目し、還元促進剤としてのN
iの共存下にAl2O,を主処理剤として金属磁性粉を
作製することを研究した結果、表面処理用試薬の添加量
が原料酸化鉄中のFe重量に対しA1重量で1−10%
好ましくは3−6%となる量で添加して表面処理した後
、洗浄乾燥し非還元性雰囲気中で焼成して結晶性を高め
たのち、水素気流中で3208C〜400℃好ましくは
350℃近傍で加熱還元すれば保磁力(Hc)が、1,
300〜1.5000e  を示す金属磁性粉が得らn
ることが判った。
この場合非還元性雰囲気での焼成温度が余りにも高い場
合は、この時点でα−Fe203の焼結が起るので、6
509C〜800℃の範囲が好ましい。又場合によった
は熱処理を行わなくても次工程の還元工程で調整できる
場合もある。
又還元温度は450℃以上と高い場合にも加熱還元時に
Fe結晶同志の焼結が起り軸比が減少し保磁力Hcは低
下する。この様な場合は、保磁力(Hc)は800−1
.1000eとすることはできるが磁気記録媒体として
軸比低下による角型の劣化が著しく磁気特性は極めて劣
ったものとなり好ましくない。
この様に本発明の目的であるHc800〜1,1000
eを有し、且つ針状性を損なわずに高いσS値を保持す
る金属磁性粉を作製する為には、針状性を保持しつつ形
状磁気異方性を低下させる必要があり、この−見矛盾す
る問題を解決するには、耐熱処理剤として特異な挙動を
示すA l t Osを用い、還元促進剤としてのNi
の存在下に於いて第3成分としてNa、に等のアルカリ
金属塩及び/又はS化合物を所定量原料酸化鉄に添加、
処理することによって針状形骸を保持したままHcを所
望の範囲に調節できることを見出し本発明を完成した。
即ち詳細な実険結果からH2ガスによる還元の際の温度
は350℃近辺が適当であり、Al2O,による処理に
ついてはAl2O,量がAlとしてFeに対して1%以
下の場合は得られるメタル粉の針状形骸の債持が十分で
なく、Fe結晶が単独に存在することが認められている
。このため、表面処理に用いるAl、O,の涜は製品鉄
粉の針状形骸を保持できる3%以上が適当であることが
わかった。又Al 、 03を10%以上添加すると、
得られるメタル粉の飽和磁化■s)が低下することが認
められた。
又Al2O,の添加量が6%の場合に於ける他成分の保
磁力(Hc)への影響は、Ni0.5〜3%の範囲では
、Ni添加量1%の増加で約800e上昇し、NaO,
02〜0.4%の範囲では、Na O,1%増加当り約
2500eの低下、又SOs 0.02〜0.7%の間
で+’> so、 o、 t%当り約200e低下する
ことが見出された。従って以上のことからAl 20.
を6%用いて処理し、Ni共存下に於いてNaとSの含
有量の比を適当に選ぶことにより、針状形骸を有し、高
Fsで且つ保磁力Hcをフェライト・ヘッド仕様に適応
する800〜1.1000eの値に調節した金属磁性粉
が得られるのである。
第5図はNi 1%共存下に於いて、Al2O,6%、
Na 0.05%、およびSo、0.6%を用いて処理
した、又はそれらの添加剤を含有する針状酸化鉄原料を
空気中で700℃で加熱処理したのち、固定層還元装置
を用いて還元温度350℃、水素ガス流t15NI/k
g・Fe−hrの条件で還元して得たHc9800eの
Feを主成分とする金属磁性粉の粒子構造を示す12万
倍の成子顕微鏡写真である。
第5図から、このFeを主成分とする全滅磁性粉の各粒
子は針状形骸を保持し、しかもその形骸をもつ各粒子中
のFe結晶同志の結合が一部分断されているのが判る。
針状形骸を保持したFeを主成分とする金属磁性粒子中
のFe結晶の結合が分断され、形状磁気異方性が低下す
る理由は明確ではないが、5if2処理の場合にはNa
、Sの含有量が数%の場合でもFe結晶の結合の分断は
極めて少なくHcも1.4000e以上を示すことから
、結合の分断は金属粒子表面に存在するAl −Na−
8の相互作用によるものと推察している。
本発明の実施に使用できるAt20.源としては、硫酸
アルミニウム、アルミン酸ソーダ、ポリ塩化アルミニウ
ム等のアルミニウム化合物を挙げることができ、又第3
成分として使用するアルカリ金属源としてはNa、にの
水酸化物、塩化物、硫酸塩等があり、アルカリ土類金属
源としては主とし又カルシウム塩が用いられる。S化合
物としてはSのアンモニウム塩、ソーダ塩が使用できる
が、Al 20゜による表面処理を行う場合反応副生す
るNa2SO4等のNa、Sを含有する化合物を所定数
残存させろ方法も採用できるのは勿論である。
以下実施例により説明する。
実施例1゜ Fe S 04  水溶液をアルカリで中和しつつ空気
酸化して得た黄色針状酸化鉄(比表面積55 mj /
 9.5o30.72%)を十分洗浄したのちNiC1
、をN i /Fe として1%、NaAlQ2をA 
1 /Te  として6%添加混合したのちNaOH水
溶液を徐々に加えてpH7,5に調整した。
生成スラリーを洗浄・ろ過してケーキとし、これK N
a Cl ヲNa /Feと!、テ0.08%、(NH
4)2 so4をSQ、/FetO,として0.76%
になる様添加しニーダ−で練り合せたのち直径4Mvm
+tの棒状に成型したのち乾燥した。
得られた乾燥物を電気炉中で750℃で加熱し、X線半
価巾からシェラ−の式によっ、て計算さ扛る結晶子径が
246Aのα−Fe203を得た。
この様にして得られたα−Fe203を固定層式還元装
置に入れ温度350℃、水素ガス流量15ONl /F
e−Kg−hrの条件で還元し、Feを主成分とする金
属磁性粉を得た。この金属磁性粉をトルエン中にとりだ
し空気を吹き込んで金属磁性粉の表面を酸化安定化した
のち風乾して得た還元鉄粉は比表面積47.3ゴ/gで
あり、成子顕微鏡写真からは針状形態を保持しており、
且つ個々の針状形骸粒子中のFe結晶の結合が分断され
ていた。
VSMによる外部磁場(10キロ・ガウス)で測定され
た保磁力(Hc)は1.0180e、飽和磁化■s)は
120 emu/g、待/σSは9.466でありフェ
ライト・ヘッド仕様の磁気記録材料として飽和磁化が高
(秀れたものであった。
実施例2゜ 実施例1.のN1、Al、Na、 SO3によって処理
された又はこれらを含有する黄色酸化鉄を775°C及
び800℃の空気中でそれぞれ加熱し、X線半価巾から
求められる結晶子径を273八及び289人とした以外
は実施例1.と同様に還元して金属磁性粉を得た。
得られた金嘆磁性粉は電子顕微鏡写真による観察から、
針状形骸を保持し、該形骸!ハノ洛′、粒子中のFe結
晶の結合が分断されていることが認められた。磁気特性
は775℃熱処理の試料はHc 8880e、  ′7
s 124 emu/g、SOO℃熱処理の試料はHc
8800e、  りs 132 emu/g であり、
q r /q sは両者とも0.42台であった。
比較例1゜ 実施例1.で用いたNi、 Al、 Na5303によ
って処理された又はこれらを含有する黄色酸化鉄を75
0℃で処理し、還元温度を450℃とした以外は実施例
1.と同様に還元して金属磁性粉を得た。
得られた磁性粉は、電子顕微鏡による観察では針状形態
がくずれHcも6800eと低く夕r/psも0.39
と劣ったものであった。
比較例2゜ Niを3%添加し、Na/Fe O,03%、SOs/
Fe0002%とした以外は実施例1.と同様にして金
属磁粉性を得た。得られた磁性粉は針状形態を保持して
いたが、Hcが1,4800eとフェライト・ヘッド仕
様の磁性材としては適用できないものであった。
比較例3゜ 比較例2.で得た還元終了した金属磁性粉を窒素ガスを
流通しつつ室温まで冷却し、つづいてその窒素ガス中に
空気を少量づつ混合し、金属磁性粉の表面を酸化した。
空気の導入により系の温度は40℃まで上昇し、最終的
にHc 9800eの磁性粉が得られたが、そのqsは
98 emu /:iと低く金属磁性粉の最大の特徴で
ある0sが劣ったものであった。
比較例4゜ 実施例1.に於いてAlKよるFeの処理にかえてFe
に対し5.3重量%の81を用いて処理した以外は実施
例1.と同様にして金属磁性粉を得た。このもののHc
は1.5320e、 、Osは123 emu/ gで
あり目的とするHc 800−1.1000eのものは
得られなかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、黄色酸化鉄を、Feに対しSi 50重量%
に相当する量のS i Otを用いて処理した原料を7
00℃で30分焼成してつくったα−Fe203のX線
回折パターンであり、第2図は、このものを350℃、
水素ガス流量15ON1/Fe−Kg−h「で還元した
試料のX線回折パターンである。 第3図は、黄色酸化鉄をFeに対しAl50重量%に相
当する竜のAl2O3を用いて処理した原料を700℃
で30分焼成してつくったα−Fe20sのX線回折パ
ターンであり、第4図は、このものを350℃、水素ガ
ス流411150 Nl/Fe−Kg−hrで還元した
試料のX線回折パターンである。 第5図は、本発明によって得られたHe 800−1.
1000eの針状形骸をもつ金属磁性粉の粒子構造を示
す12万倍の電子顕微鏡写真で蔦゛る。 I                I区      
     区 −へ iま            恢 エエ コ         区 1寸 沫         塚 竿 5 メi Lβ25−一

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)8以上の軸比を持つ針状酸化鉄の針状形態を保持
    したFeを主成分とする金属結晶粒子からなり、800
    〜1,100Oeの範囲の保持力(Hc)を有する磁気
    記録用金属磁性粉末。
  2. (2)120emu/g以上の飽和磁化(■s)を有す
    る請求項1に記載の磁気記録用金属磁性粉末。
  3. (3)8以上の軸比を持つ針状酸化鉄の針状形態を保持
    した、NiおよびAlを含有しFeを主成分とする金属
    結晶粒子からなり、前記針状形態を保持している各粒子
    中に含まれ該粒子の形骸を構成しているFe結晶相互間
    の結合が適度に分断されており、800〜1,100O
    eの保磁力(Hc)と120emu/g以上の飽和磁化
    (■s)とを有する磁気記録用金属磁性粉末。
  4. (4)軸比8以上の針状酸化鉄の針状形態を継承した、
    Ni,Alを含有する金属磁性粉末であり、更にFeに
    対し0.05重量%以上のNa及び/又は0.5重量%
    以上のSO_3の添加により形骸粒子内部の微細なFe
    結晶の結晶性が制御され、且つ微細なFe結晶粒子同志
    の結合が分断されていることにより、形状磁気異方性が
    減衰せしめられている請求項1に記載の磁気記録用金属
    磁性粉末。
  5. (5)軸比8以上の針状酸化鉄粒子からなる酸化鉄粉に
    Ni源化合物およびAl_2O_3源化合物を添加して
    表面処理した針状酸化鉄粉中、または軸比8以上の針状
    酸化鉄粒子からなる酸化鉄粉にNi源化合物およびAl
    _2O_3源化合物を単に添加混合した配合物中に、ア
    ルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちから選ばれる
    少なくとも1種の金属の塩およびS化合物を適量存在さ
    せて加熱還元することにより、粒子の針状形骸を保持し
    たまま保磁力(Hc)が所望の範囲に調節された磁気記
    録用金属磁性粉末を製造する方法。
  6. (6)前記金属の塩が、原料酸化鉄中のFe重量に対し
    0.05重量%以上のNaであり、前記S化合物が原料
    酸化鉄中のFe重量に対し0.5重量%以上のSO_3
    を提供できるS化合物である請求項5に記載の方法。
JP63043884A 1988-02-26 1988-02-26 磁気記録用金属磁性粉末 Pending JPH01219103A (ja)

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JPS556575A (en) * 1978-05-09 1980-01-18 Commw Scient Ind Res Org Fiber material treating composition
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