JPH08236326A

JPH08236326A - 磁気記録用金属粉及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08236326A
Application number: JP6339839A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Magara; 光一郎真柄; Takamasa Tsuchiya; 高正土谷; Shinji Nakahara; 慎治中原; Narifumi Kamisaka; 成文神坂
Original assignee: Sakai Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Sakai Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】優れた磁気特性を有する磁気記録用金属粉及
びその製造方法を提供する。【構成】金属として、コバルト、希土類元素、アルミ
ニウム、及び、鉄を含有してなる磁気記録用金属粉であ
って、前記コバルトの含有量が、１０〜５０重量％であ
り、前記希土類元素の含有量が、５〜２０重量％であ
り、前記アルミニウムの含有量が、０〜０．１重量％で
あり、前記鉄の含有量が、２９．９〜８０重量％である
磁気記録用金属粉及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気テープ、磁気ディ
スク等の塗布型磁気記録媒体の高出力化に好適である磁
気記録用金属粉及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録媒体としては、従来から、γ−
酸化第二鉄、二酸化クロム、コバルトドープγ−酸化第
二鉄、コバルト被着γ−酸化第二鉄、メタル鉄粉、フェ
ライト粉等が、その目的用途に応じて適宜選択使用され
ている。特にメタル鉄粉は、高密度記録を要求される場
合に好適であり、汎用されている。

【０００３】近年、磁気記録の高密度化に伴い、記録媒
体の材料である磁気記録粉には微粒子化が求められてい
る。しかし、磁気記録粉は、微粒化するにつれて磁気エ
ネルギーが低下する傾向にある。このため、粒子形状の
改良、粒径分布の改良、製造時の焼成、還元の温度、雰
囲気等を精密に制御することにより要求に応えてきた
が、これも限界に達している。

【０００４】そこで、微粒子化を進めるために、金属粉
内部の磁気エネルギーを増加させる技術が検討されてい
る。合金の磁気特性は、スレーターポーリング曲線とし
て知られており、従来、金属換算でコバルトを３０原子
％（２９重量％）、鉄を７０原子％（７１重量％）含有
する場合に、遷移金属中最大の磁気モーメントを有する
ことが知られている。

【０００５】このコバルト−鉄合金系を、微細粒子から
なる磁気記録用金属粉に応用する技術が検討されている
が、大量のコバルトが充分に粒子内部に取り込まれず粉
の合金化が不充分となったり、高温加熱、還元時に形状
の劣化が大きくなり、針状性、粒子の独立性が保たれな
い等の欠点があり、所望の抗磁力、飽和磁化等が得られ
ない等の問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、優れた磁気特性を有する磁気記録用金属粉及びその
製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、磁気記
録用金属粉を、金属として、コバルト、希土類元素、ア
ルミニウム、及び、鉄から構成し、上記コバルトの含有
量を、１０〜５０重量％とし、上記希土類元素の含有量
を、５〜２０重量％とし、上記アルミニウムの含有量
を、０〜０．１重量％とし、上記鉄の含有量を、２９．
９〜８０重量％とするところにある。以下に本発明を詳
述する。

【０００８】本発明の磁気記録用金属粉においては、コ
バルトの含有量は、１０〜５０重量％である。１０重量
％未満であると、上記磁気記録用金属粉内部の磁気エネ
ルギーを高める効果が小さく、５０重量％を超えると、
上記鉄と上記コバルトとが均一に存在できず、抗磁力、
飽和磁化等が低下するので、上記範囲に限定される。

【０００９】上記希土類元素の含有量は、５〜２０重量
％である。５重量％未満であると、形状保持効果が小さ
く、２０重量％を超えると、上記鉄と上記希土類元素と
が均一に存在できず、また、不純物として飽和磁化を低
下させるので、上記範囲に限定される。上記希土類元素
としては特に限定されず、例えば、ランタン、ネオジ
ム、セリウム、プラセオジム等が挙げられる。

【００１０】上記アルミニウムの含有量は、０〜０．１
重量％である。０．１重量％を超えると、難燃性のコバ
ルト−アルミニウム−鉄スピネルが生成して上記コバル
トと上記鉄とが合金化されるのを阻害し、製造時の還元
過程の後も粒子内に残存して上記磁気エネルギーの向上
を妨げるので、上記範囲に限定される。

【００１１】本発明の磁気記録用金属粉は、粒子サイズ
が、長径０．０３〜０．１３μｍ、短径０．００３〜
０．０５μｍであることが好ましい。上記範囲を逸脱す
ると、塗膜の薄膜化が難しくなる。上記磁気記録用金属
粉は、抗磁力が、１９００Ｏｅ以上であることが好まし
い。抗磁力が１９００Ｏｅ未満であると、自己減磁が大
きく、出力の低い媒体しか得ることができず、本発明の
目的を達成できない。上記磁気記録用金属粉は、温度６
０℃、相対湿度９０％で７日間静置した後の飽和磁化の
変化率が、１５％以内であることが好ましい。１５％を
超えると、媒体自体も経時安定性の悪いものとなり、保
存により残留磁化が減少し記録信号の出力が低下及び劣
化を引き起こすこととなる。上記磁気記録用金属粉に
は、必要に応じて、他の金属を０〜１重量％含有させて
もよい。上記他の金属としては、特に限定されず、例え
ば、けい素、チタン、カルシウム等が挙げられる。

【００１２】本発明の磁気記録用金属粉は、ゲーサイト
を、２５０〜６００℃で加熱脱水してα−酸化第二鉄と
し、次いで、上記α−酸化第二鉄を、２００〜５００℃
で還元することよりなる磁気記録用金属粉の製造方法に
おいて、上記ゲーサイトが、コバルト及び希土類元素を
共沈させて得られたものであり、粒子サイズが、長径
０．０３〜０．１５μｍであり、金属換算で０〜０．１
重量％のアルミニウムを含有するものである磁気記録用
金属粉の製造方法により得られる。

【００１３】上記ゲーサイトは、コバルト及び希土類元
素を共沈させて得られる。上記ゲーサイトを得る方法と
しては特に限定されず、例えば、第一鉄塩を含有する溶
液と、コバルト及び希土類元素を含有する溶液とからな
る溶液に過剰のアルカリを加えて中和し、その後、空気
を用いて酸化する方法等が挙げられる。

【００１４】上記第一鉄塩としては、例えば、塩化第一
鉄、硫酸第一鉄、硝酸第一鉄等を挙げることができる。
上記アルカリとしては、アルカリ金属の水酸化物、アル
カリ金属炭酸塩、アンモニア等を使用することができる
が、より好ましくは、炭酸ナトリウムである。炭酸ナト
リウムを用いると、微細で均一な粒子が得られやすい。

【００１５】上記コバルト及び希土類元素を含有する溶
液は、上記第一鉄塩を含有する溶液に過剰のアルカリを
加えて中和し、その後、空気酸化をする過程において加
えてもよい。上記ゲーサイト調製の初期に、多量の上記
コバルト及び希土類元素を含有する溶液を加えると、ゲ
ーサイトの核制御に支障をきたし、粒子分布、針状性等
が損なわれる。上記ゲーサイト調製の後期に、上記コバ
ルト及び希土類元素を含有する溶液を加えると、粒子内
部へのコバルトの拡散が不充分となり、所望するコバル
ト−鉄合金が得られず、必要な磁気特性が発現しない。

【００１６】上記ゲーサイトは、粒子サイズが、長径
０．０３〜０．１５μｍである。０．０３μｍ未満であ
ると、粒子の針状性の保持が難しく、また得られる磁気
記録用金属粉の体積に対する表面の寄与が大きくなるの
で、表面の超常磁性により磁気特性が低下し、０．１５
μｍを超えると、所望の微細な粒子が得られず、高密度
磁気記録用の金属粉としての用途には不適となるので、
上記範囲に限定される。

【００１７】上記ゲーサイトは、金属換算で０〜０．１
重量％のアルミニウムを含有する。上記アルミニウム
は、高温での加熱脱水、還元時の形状保持、粒子間融着
防止に大きな効果を示すが、コバルトが多く含まれる
と、上記アルミニウムは、難還元性のコバルト−アルミ
ニウム−鉄スピネルを生成させるので、上記範囲に限定
される。

【００１８】上記ゲーサイトは、２５０〜６００℃で加
熱脱水される。２５０℃未満であると、上記ゲーサイト
を脱水するために長時間が必要となるので、工業的でな
く、脱水物の粒子内部に多数の空孔が残存するので、次
の還元過程において著しく粒子がメルトし、形状が崩れ
る。また、上記ゲーサイトは、コバルト含有量が大きい
ので、高温での加熱脱水時にＸ線回折により確認される
コバルト−フェライトと思われるスピネルの生成によ
り、従来のコバルト含有量が少ないゲーサイトに比べて
高温でのメルトが著しく、６００℃以上での加熱脱水に
は耐えられないので、上記範囲に限定される。

【００１９】上記ゲーサイトは、２００〜５００℃で還
元される。２００℃未満であると、還元に長時間が必要
となるので、工業的でなく、５００℃を超えると、粒子
間融着による分散性の劣化等が起こるので、上記範囲に
限定される。上記ゲーサイトは、コバルト含有量が１０
〜５０重量％と大きく、比較的低温でも充分に還元が進
行するので、還元温度は、４００℃未満がより好まし
い。

【００２０】上記ゲーサイトから本発明の磁気記録用金
属粉を得る方法としては、例えば、従来から用いられて
いる方法等が挙げられ、例えば、上記ゲーサイトを、３
００〜６００℃で０．５〜１０時間加熱脱水し、２００
〜５００℃、水素気流中で還元した後、２００℃未満で
徐々に空気に接触させて本発明の磁気記録用金属粉が得
られる。

【００２１】本発明の製造方法では、上記還元が終わり
コバルト−鉄合金化が終了した後に、これを溶媒中に分
散し、アルミニウムを表面にコートしてもよい。この製
造方法では、コバルト−アルミニウム−鉄スピネルが生
成せず、磁気特性の低下は起こらない。また、この場合
には、本発明の磁気記録用金属粉と樹脂との馴染みがよ
くなる等の効果が期待できる。

【００２２】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００２３】実施例１炭酸ソーダ１９０ｇに純水約１．２Ｌを加え溶解し、窒
素ガスを吹き込んで系内の酸素を追い出した後、Ｆｅ²⁺
濃度８０ｇ／Ｌの硫酸第一鉄溶液５００ｍｌを加え、攪
拌混合した。この懸濁液を攪拌下にて３００ｍｌ／ｍｉ
ｎの空気を吹き込んで酸化しつつ、３０分後１０％ミッ
シュメタル（セリウム約５０％、ランタン約３０％、ネ
オジム約１５％、プラセオジム約４％、他の合金）塩酸
溶液４４ｇ、塩化コバルト溶液（塩化第一コバルト六水
塩として５０％）８０ｇを添加し、計４時間酸化反応
後、ろ過し、残渣を水洗、箱型乾燥器で１２０℃、１晩
乾燥し、含水酸化鉄の乾燥ケーキを得た。

【００２４】さらに、このケーキを、空気中５５０℃に
て２時間熱処理し、次いで水素気流中で、４００℃にて
還元後、常温まで冷却した後、窒素ガス中で空気を徐々
に導入し安定化処理して金属磁性粉を得た。該金属粉を
乳鉢にて軽く粉砕後、ＶＳＭ磁力計を用いて、掃引磁場
１０ｋＯｅにて磁気特性を、またＸ線回折を、銅−Ｋ
α、４０ｋＶ、３０ｍＡにて測定した。表１に磁気特性
を示した。表１中、「飽和磁化変化率」は、温度６０
℃、相対湿度９０％で７日間静置した後の変化率を表
す。

【００２５】粒子形状、分布は、透過型電子顕微鏡にて
８０ｋＶで撮影した。図１に加熱脱水品のＸ線回折チャ
ートを示した。図２に金属粉のＸ線回折チャートを示し
た。図３に金属粉の電子顕微鏡写真を示した。

【００２６】実施例２空気中の熱処理条件を、６００℃としたこと以外は、実
施例１と同様にして行った。実施例３ミッシュメタル溶液を加える代わりに、塩化ランタン七
水塩（試薬）９．６ｇを純水約１００ｍｌに溶解した液
全量を加えたこと以外は、実施例１と同様にして行っ
た。実施例４ミッシュメタル溶液を加える代わりに、塩化ネオジム六
水塩（試薬）８．９ｇを純水約１００ｍｌに溶解した液
全量を加えたこと以外は、実施例１と同様にして行っ
た。

【００２７】比較例１ミッシュメタル溶液を加えなかったこと以外は、実施例
１と同様にして行った。図４に得られた金属粉の電子顕
微鏡写真を示した。写真で判るようにメルトが激しく、
ほぼ球状の粒子となった。

【００２８】比較例２ミッシュメタル溶液を加えずに、代わりに、硫酸アルミ
ニウム（硫酸アルミニウム１４〜１８水塩、試薬、アル
ミニウム含有量９．２重量％）４７．８ｇを約１００ｍ
ｌの水に溶解したものを加えたこと以外は、実施例２と
同様にして行った。図５に加熱脱水品のＸ線回折チャー
トを示した。図６に金属粉のＸ線回折チャートを示し
た。加熱脱水品のチャートにおいて、α−酸化第二鉄の
ピーク以外にスピネルのピークが認められ、このピーク
は、金属粉のチャートでも認められ、金属粉中にもスピ
ネルが残存していることがわかる。ピークの位置と考え
合わせると、加熱脱水（熱処理）時に難還元性のコバル
ト−アルミニウム−鉄スピネルが生成しており、これ
が、コバルト−鉄合金化を阻害していると考えらた。そ
の結果、抗磁力、飽和磁化の低いサンプルとなった。

【００２９】比較例３塩化コバルトの溶液の添加量及びミッシュメタル溶液の
量を減らし、各々１２ｇ、２８ｇとし、さらに硫酸アル
ミニウム（硫酸アルミニウム１４〜１８水塩、試薬、ア
ルミニウム含有量９．２重量％）１７．４ｇを約１００
ｍｌの水に溶解したものを加えたことと、加熱脱水を６
５０℃で行ったこと以外は、実施例２と同様にして行っ
た。比較例３の磁性粉は、従来のタイプ（コバルト量４
％）のもので、実施例と比較することで、本発明の効果
が理解される。即ち実施例の磁性粉は、高磁気エネルギ
ー（高い抗磁力、高い飽和磁化）を持ち、かつ、酸化安
定性に優れていた。

【００３０】比較例４塩化コバルト溶液の量を増し、実施例と同じ８０ｇとし
たことと、加熱脱水を６００℃で行ったこと以外は、比
較例３と同様にして行った。本磁性粉は、従来の方法
で、単にコバルトの量だけを増した時のサンプル例であ
る。コバルトを増したことにより、磁気エネルギーの増
加がほとんど見られず、形状がくずれたために、むしろ
抗磁力は低下した。

【００３１】比較例５塩化コバルト溶液を加えず、加熱脱水（熱処理）を５５
０℃で行ったこと以外は、比較例２と同様にして行っ
た。図７に加熱脱水品のＸ線回折チャートを示した。図
８に金属粉のＸ線回折チャートを示した。コバルトの多
い系とは異なり（比較、図１、図２参照）加熱脱水品中
には、スピネルのピークは認められず、還元した後の金
属粉でスピネルピークが認められる。これは、コバルト
がなければ、加熱脱水によってアルミニウムはα−酸化
第二鉄の同結晶型のアルミナとなって固溶しており、還
元時に生じた２価の鉄イオンによって初めてＦｅＡｌ₂
Ｏ₄のアルミスピネルを生じたものであって、明らかに
コバルトのある系とは異なる。

【００３２】比較例６塩化コバルト溶液を加えなかったこと以外は、実施例１
と同様にして行った。図９に金属粉の透過型電動写真を
示した。比較例１ほどではないが、粒子のメルトが激し
く、著しく針状比が低下しているのがわかる。実施例と
合わせて考えると、コバルトの存在するときに希土類の
添加効果はより発揮され、コバルトのリッチな系で特に
有用といえる。

【００３３】以上のように、粒子内にコバルトを多く導
入するにあたっては、アルミニウムを除くことにより、
加熱脱水時の難還元性コバルト−アルミニウム−鉄スピ
ネルの生成を防止し、引き続いての還元におけるコバル
ト−鉄合金化を充分に進行させることが可能になった。

【００３４】また、粒子内にコバルトと共に希土類をド
ープさせることで、加熱脱水還元時の粒子形状の劣化を
抑制できた。かかる手法により、従来にない高磁気エネ
ルギーを持つ金属粉を得ることができた。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】本発明の磁気記録用金属粉及びその製造
方法は上述の構成よりなるので、従来の磁気記録用金属
粉で見られた粒子の微粒子化に伴う磁気特性の低下は認
められず、磁気テープ、磁気ディスク等の塗布型磁気記
録媒体の高出力化に好適に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の加熱脱水品のＸ線回折チャート。

【図２】実施例１の金属粉のＸ線回折チャート。

【図３】実施例１の金属粉の粒子形状、粒子分布を示す
電子顕微鏡写真。

【図４】比較例１の金属粉の粒子形状、粒子分布を示す
電子顕微鏡写真。

【図５】比較例２の加熱脱水品のＸ線回折チャート。

【図６】比較例２の金属粉のＸ線回折チャート。

【図７】比較例５の加熱脱水品のＸ線回折チャート。

【図８】比較例５の金属粉のＸ線回折チャート。

【図９】比較例６の金属粉の粒子形状、粒子分布を示す
電子顕微鏡写真。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｆ 1/06 Ｈ０１Ｆ 1/06 Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属として、コバルト、希土類元素、ア
ルミニウム、及び、鉄を含有してなる磁気記録用金属粉
であって、前記コバルトの含有量が、１０〜５０重量％
であり、前記希土類元素の含有量が、５〜２０重量％で
あり、前記アルミニウムの含有量が、０〜０．１重量％
であり、前記鉄の含有量が、２９．９〜８０重量％であ
ることを特徴とする磁気記録用金属粉。
【請求項２】粒子サイズが、長径０．０３〜０．１３
μｍ、短径０．００３〜０．０５μｍであり、抗磁力
が、１９００Ｏｅ以上である請求項１記載の磁気記録用
金属粉。
【請求項３】温度６０℃、相対湿度９０％で７日間静
置した後の飽和磁化の変化率が、１５％以内である請求
項２記載の磁気記録用金属粉。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の磁気記録用金
属粉を製造するにあたって、ゲーサイトを、２５０〜６
００℃で加熱脱水してα−酸化第二鉄とし、次いで、前
記α−酸化第二鉄を、２００〜５００℃で還元すること
よりなる磁気記録用金属粉の製造方法であって、前記ゲ
ーサイトが、コバルト及び希土類元素を共沈させて得ら
れたものであり、粒子サイズが、長径０．０３〜０．１
５μｍであり、金属換算で０〜０．１重量％のアルミニ
ウムを含有するものであることを特徴とする磁気記録用
金属粉の製造方法。