JPH02192103A - 酸化皮膜を有する強磁性金属粉末の製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は鉄を主体とする磁気記録用磁性粉末の安定化
処理に関するもので、特に酸化皮膜を有する強磁性金属
粉末の製造方法に係る。

［従来の技術］ 近年、磁気記録の動向は８　ｍｍＶＴＲやＤＡＴに代表
されるように、小型化、高性能化が進んできている。こ
れに伴い記録媒体にも高密度化、高出力化が要求され、
従来より使用されてきた酸化鉄系のテープに代わりメタ
ル鉄系のテープが主流になりつつある。このメタルテー
プは高保磁力、高残留磁束密度による高密度記録と再生
出力、ＳＮ比の向上を特徴としているが、この記録媒体
の性能は磁性体の特性に大きく影響される。この磁性体
として採用されたものが保磁力と飽和磁化の優れた鉄を
主体とする強磁性金属粉末であり、−膜内に針状粒子で
あるゲーサイトを出発原料とし加熱処理をした後に、水
素ガス等で加熱還元することによってつくられる。

しかしながらこの磁気記録媒体に用いる鉄を主体とする
強磁性金属粉末は、耐酸化性が劣るという最大の欠点を
有する。即ち、比表面積が人きく化学的に極めて活性で
あり、還元後に大気中に取り出すと急激な酸化反応によ
る発熱や発火が起こり、本来有する保磁力と飽和磁化を
大幅に損なってしまう。さらに、酸化による経時劣化が
大きく、信頼性にも問題が残る。

そこで、大気中に取り出しても発火せず、また経時劣化
を抑制するために還元後の金属粒子を液相中、あるいは
気相中において酸素含有ガスで金属粒子表面を徐酸化し
、酸化皮膜を形成することで安定化処理する方法が提案
されている。従来の安定化方法としては、金属磁性粉末
を有機溶媒中で徐酸化する液相法（特開昭５２−８５０
５４）　、酸素分圧を調節したガスで直接徐酸化する気
相法（特開昭４８−７９１５３）　、及び両者を融合し
た方法（特開昭５９−１７０２０１　）等が知られてい
る。

しかしながら、液相法では金属磁性粉末の表面に有機溶
媒の酸化変成物や、その他の不純物が残存し、塗布工程
での分散性に悪影響を及ぼず恐れがあり、現在では有機
溶媒の介在しない気相法が膜内となっている。また気相
法には流動層方式と固定床方式があるが、均一に徐酸化
するためには前者の方が有利である。しかしながら、こ
の方法も流動条件の設定や飽和磁化のコントロールが困
難であり、未だ満足できる方法として完成していない。

［発明が解決しようとする課題］ 流動層を用いた表面徐酸化による強磁性金属粉末の安定
化では、均一に酸化皮膜を生成させるための流動条件や
酸素分圧の設定が極めて困難であり、また流動状態を良
好にすると粒子相互の衝突により、粉化、凝集を起こし
不均一に酸化皮膜が形成されるばかりではなく、磁気特
性までも低下させてしまう。

本発明は工業的スケールで容易に実施できる実用的な方
法てこれらの問題点を解決し、表面に均で緻密な酸化皮
膜を有し磁気特性、特に飽和磁化（Ｉｓ）が優れ耐食性
の良好な強磁性金属粉末の製造方法を提供するものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は鉄を主体とする強磁性金属粉末を流動層中にお
いて３０℃以上の温度で不活性ガスを用いて流動化させ
、これに酸素ガスを、導入速度を金属磁性粉末１ｇ当り
１０ｍＡ／ｍ１ｎ２以下の一定増加率で混合し、流動層
内の温度がピークに達した時点および／または出側酸素
濃度を検出したところで、これを室温まで低下させるこ
とにより均一・で緻密な酸化皮膜を有する強磁性金属粉
末を製造する方法である。

流動層で安定化処理を施すに際して良好な流動状態を得
るためには、適切な粒度範囲の造粒物を使用する必要が
ある。本発明において強磁性金属粉末の造粒物の粒度範
囲は望ましくは０．３５〜５ｍ［Ｉ＋が適切である。す
なわち粒度が０．３５５ｍｍ未満では流動層外への飛散
が著しく、逆に５ｍｍ起ては流動層の底に流動化しない
粒子が残）てしまう。

次に具体的な安定化処理の方法について述べる。まずこ
の造粒物の粒径が０．３５５〜５ｍｍである強磁性金属
粉末を不活性ガスで良好な流動状態とする。ここで使用
する不活性ガスはＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、１１０□Ｎ２等が
あるが、通常はＮ２ガスを用いるのが実用的である。次
に流動している強磁性金属粉末の造粒物の温度が３０〜
１２０℃で一定となるように流動層の温度を制御する。

この時の温度は強磁性金属粉末表面の酸化量を決定し、
飽和磁化をコントロールするトで極めて重要である。こ
の際の温度が３０℃未満では表面酸化が充分に行なわれ
ず、大気中に取り出したときに発火してしまう。またこ
の時の温度が１２０℃超では表面酸化が必要量−Ｆに進
み高い飽和磁化は得られない。

強磁性金属粉末の造粒物を不活性ガスで流動化させ温度
が一定になったところで、不活性ガスに酸素ガスあるい
は空気を一定速度で混合し徐々に酸素分圧を上げていく
。この時の酸素増加率は強磁性金属粉末１ｇ当り１０ｍ
ｌ／ｍｉｎ２以下でなければならない。ただし酸素増加
率が強磁性金属粉末１ｇ当り０．０１ｍｆｌ／ｍ１ｎ２
未満では、安定化に長時間を要し実用的ではない。逆に
酸素増加率が強磁性金属粉末１ｇ当り毎分１０＋ｎＱ／
ｍｉｎ超では徐酸化にむらが生じて効果的な安定化がて
きず、高い飽和磁化が得られない。このように酸素分圧
をゼロから徐々に上げて行くために、安定化開始直後の
極めて活性な状態では非常に希薄な酸素で緩やかに酸化
され、またある程度の酸化皮膜が形成された時点では更
に酸素分圧の高いガスで酸化され酸化皮膜が強固になっ
ていく。つまり、酸素分圧を一定速度で徐々に上げて行
くことで、安定化処理中のどの時点においても均一に常
に一定な表面酸化を行なうことが可能となる。

このように均一に徐酸化を続けて行くと、その温度にお
いて強磁性金属粉末を安定化するに要する酸化皮膜を形
成したところで、酸化反応は自動的に停止する。この酸
化反応は流動層内の温度をモニターする事で追跡できる
。つまり、時間に対して流動層内の温度をプロットして
いくと、第１図に示すように直線的に温度が上昇してい
くことから、酸化反応が常に一定速度で起こっているこ
とが分かる。また、ある時点から急速に温度が低下し始
め、同時にそれまでゼロを示していた出側の酸素濃度も
検出され始めることからも、酸化反応が停止したことが
分かる。このように本発明によれば温度と出側酸素濃度
をモニターする事で極めて容易に酸化反応の終点を判定
することができる。

反応温度が低下し出側酸素濃度が検出されたところで、
流動層を室温まで冷却し酸化反応を完全に停止させて安
定化処理を終了する。また始めの流動層内の温度によっ
て、酸化反応の終点が変わってくるので、この温度を３
０〜１２０℃の範囲で制御することで強磁性金属粉末の
飽和磁化を容易にコントロールする事ができる。第２図
にその一例を示すが、この温度と飽和磁化の関係は焼結
防止剤の種類や量などによってシフトする。

このように酸素分圧を一定速度で上げながら表面を徐酸
化して行くことにより、均一かつ緻密な酸化皮膜を有し
磁気特性に優れ、耐食性の良好な強磁性金属粉末を製造
することができる。また、酸素分圧を一定速度で上げて
行くことにより安定化処理の終点が明確になり、必要以
上の酸化を未然に防ぐことによって高い飽和磁化を得る
ことができる。

［実施例］ 実施例１ 安定化に用いた流動層は内径４０＋＋＋＋＋＋のパイレ
ックスガ゛ラス製であり、目皿にはガラスフィルターを
使用しである。この流動層は２重管になっており、外側
にジャケットを設は恒温水槽より温水を循環させること
で流動層内の温度制御を行なう。

還元直後の粒度範囲０．３５５〜１ｍｍの強磁性金属粉
末の造粒物２３ｇを大気に触れさせることなく安定化に
用いる流動層に移送した。ここで使用した強磁性金属粉
末はＡＱ２０３を３ｖｉｔ９６被着し、４６０℃て還元
したものである。この強磁性金属粉末の安定化処理前の
磁気特性は、トルエンに浸漬し自然風乾した状態で保磁
力（Ｈｃ）　１４２００ｅ、飽和磁化（Ｉｓ）１４５ｅ
ｍｕ／ｇ、角型比（ＳＲ）０．５３であった。流動層内
の温度を４０℃に保ち、１０１７ｍ１ｎで窒素ガスを吹
き込むことで強磁性金属粉末を良好な流動状態とした。

この窒素ガスに空気を毎分１０ｍＱ／…ｉｎで混合し続
け、一定速度で酸素分圧を上げていった。流動層内の温
度は時間とともに上昇し酸化反応が進行していることが
わかる。安定化開始後５４分で流動層内の温度は５２℃
でピークに達し、出側の酸素濃度が検出された。この時
の入側酸素濃度は０．５＊であった。この時点でジャケ
ット水の温度を一気に室温（１５℃）まで下げ、入側と
出側の酸素濃度が同じになったことを確認した後、混合
ガス流量を１　（Ｈｏｒｎ　ｉ　ｎに保ちながら毎分１
文／ｍｉｎで空気の流量を増加させ混合ガスの酸素濃度
を２１％としたところで安定化処理を終了した。安定化
処理終了後の酸化皮膜を有する強磁性金属粉末の磁気特
性および６０℃相対湿度９０％１週間の耐食性試験によ
る飽和磁化の劣化率を第１表に示す。

実施例２ 流動層内の温度を６０℃とした以外は実施例１と同様の
方法で安定化を行なった。この際、安定化開始後６１分
て流動層内の温度は７７℃でピークに達した。この時点
での入側酸素濃度は０．６亀であった。安定化処理終了
後の酸化皮膜を有する強磁性金属粉末の磁気特性および
６０℃相対湿度９０＊１週間の耐食性試験による飽和磁
化の劣化率を第１表に示す。

実施例３ 流動層内の温度を８０℃とした以外は実施例１と同様の
方法で安定化を行なった。この際、安定化開始後６６分
で流動層内の温度は９４℃でピークに達した。この時点
での入側酸素濃度は０．６５％であった。安定化処理終
了後の酸化皮膜を有する強磁性金属粉末の磁気特性およ
び６０℃相対湿度９０％１週間の耐食性試験による飽和
磁化の劣化率を第１表に示す。

比較例１ 流動層内温度４０℃で実施例１と同様の強磁性金属粉末
２３ｇを酸素濃度０．２！６の窒素と酸素の混合ガス中
で２００分間安定化を行なった際の磁気特性および６０
℃相対湿度９０ｔ１週間の耐食性試験による飽和磁化の
劣化率を第１表に示す。

比較例２ 流動層内の温度を２０℃とした以外は実施例１と同様の
方法で安定化を行なった。この際、安定化開始後４７分
で流動層内の温度は３３℃でピークに達した。この時点
での入側酸素濃度は０．３８！ｌｌｉであった。しかし
ながら、流動層から取り出してから数分後に発火してし
まった。

第１表に各実施例および比較例の方法で得られた酸化皮
膜を有する強磁性金属粉末のＶＳＭによる最大印加磁場
１０キロエルステツドての磁気特性および６０℃、相対
湿度９０％、１週間での飽和磁化の劣化率を示した。ま
たこの結果から比較例１において温度を４０℃超で安定
化を行なった場合は飽和磁化が１２０ｅｍｕ／ｇ未満に
なることが容易に予想され好ましくない。

第１表 ［発明の効果］ 本発明の方法により強磁性金属粉末の粒子表面に均一か
つ緻密に酸化皮膜が形成され、発火の危険性がなく磁気
特性が優れ経時劣化の少ない酸化皮膜を有する強磁性金
属粉末粒子が得られる。また本発明による方法は安定化
処理の終点判定が極めて容易であり、しかも短時間て処
理を終了できるために工業的スケールでの実施において
も実用的な方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の最大の特徴である酸素分圧を定速度で
上げていったときの流動層内の温度と出側酸素濃度の変
化の関係を示すグラフであり、流動層内の温度は上昇を
続け、ある時点でピークに達するが、これと同時に出側
酸素濃度が検出され始め、安定化処理の終点であること
が分かる。 また、第２図は実施例１．２．３における処理温度と飽
和磁化の関係を示すグラフであり、これより処理温度で
飽和磁化を制御することが可能であることが分る。 第１図 晴陽

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．鉄を主体とする強磁性金属粉末の表面を流動層中で
   酸素含有ガスにより徐酸化する際に、流動層内温度が３
   ０℃以上でかつ酸素分圧ゼロの流動層中に酸素を導入す
   るとともに、導入速度を強磁性金属粉末１ｇ当り１０ｍ
   ｌ／ｍｉｎ＾２以下の一定増加率で増加し、流動層内の
   温度がピークに達した時点および／または出側酸素濃度
   を検出した時点で流動層内温度を室温まで低下させるこ
   とを特徴とする酸化皮膜を有する強磁性金属粉末の製造
   方法。
2. ２．前記徐酸化の際の流動層内温度を３０〜１２０℃の
   任意の温度に設定することにより、飽和磁化を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の酸化皮膜を有する強磁
   性金属粉末の製造方法。