JPS5919165B2 - 金属磁性粉末の製造方法 - Google Patents

金属磁性粉末の製造方法

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JPS5919165B2
JPS5919165B2 JP55073012A JP7301280A JPS5919165B2 JP S5919165 B2 JPS5919165 B2 JP S5919165B2 JP 55073012 A JP55073012 A JP 55073012A JP 7301280 A JP7301280 A JP 7301280A JP S5919165 B2 JPS5919165 B2 JP S5919165B2
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iron
magnetic powder
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zinc
aluminum
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茂雄 平井
俊信 末吉
政博 雨宮
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Maxell Ltd
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Hitachi Maxell Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属鉄を主体とする磁性粉末の製造方法に関
するものであサ、粒度調整が容易であり、かつ熱処理工
程における粒子の焼結や形崩れが抑制されて緻密で優れ
た磁気特性を有する磁性粉末を得る上記製造方法を提供
することを目的とする。
一般的に、金属鉄を主体とする磁性粉末は、Fe3o4
やγ−Fe2O3などの酸化鉄系磁性粉末に比較して保
磁力(Hc)などの磁性特性に優れる利点を有しておわ
、磁気テープを始めとする種種の磁気記録媒体用の記録
素子として脚光を浴びているが、通常は湿式反応工程か
ら裏山される針状粒子からなるα−オキシ水酸化鉄やこ
れを加熱脱水して得られるα−Fe2O3を原料として
加熱還元して製造されるため、粒子径や粒子の形状など
の性状は上記原料自体の性状に大きく依存し、またこれ
らの性状によつて磁気特性ならびに磁気記録媒体用とし
ての適性が大きく左右される。一方、熱処理工程すなわ
ち上記の加熱還元時およびα−Fe2O3を経る場合の
加熱脱水時において、粒子間の焼結、個々の粒子の部分
的な溶融、脱水および脱酸素による粒子の多孔化が起こ
わ易く、粒度の不均一化や粒子の斜状形状および緻密性
が損なわれることにより、得られる金属鉄を主体とする
磁性粉末の磁気特性が著しく低下する傾向がある。した
がつて、優れた磁性粉末を得るためには、前記のα−オ
キシ水酸化鉄そのものを良好な性状のものとすること、
ならびに熱処理工程における上記欠点を改善して原料の
α−オキシ水酸化鉄のシャープな針状形状と均一性を金
属鉄を主体とする磁性粉末粒子に継承させる必要がある
が、現状ではまだ十分に満足できる方法は知られていな
い。
この発明者らは、上述の事情に照らし鋭意研究を重ねる
過程で、α−オキシ水酸化鉄を生成させる反応、すなわ
ち第1鉄塩にアルカリを作用させる方法などによつて得
られた水酸化第1鉄の懸濁液中に酸素含有ガスを導入し
て酸化を行なう方法において、懸濁液をアルカリ領域に
維持して反応を行なえば、生成したα−オキシ水酸化鉄
もしくはこれを加熱脱水したα−Fe2O3を原料とし
て加熱還元して製造した金属鉄を主体とする磁性粉末が
非常に緻密な粒子となることを既に究明している。この
発明は、さらに継続する研究過程で、上記のα−オキシ
水酸化鉄の生成反応をアルカリ領域で行なう反応におい
て、水酸化第1鉄の懸濁液中に亜鉛化合物とアルミニウ
ム化合物から選ばれる少なくとも1種を溶存させ、かつ
生成したα−オキシ酸化鉄もしくはこれを加熱脱水した
酸化鉄を加熱還元して金属鉄を主体とする磁性粉末とす
るに当たつて被処理物の粒子表面にケイ素化合物を被着
させて加熱脱水または/および加熱還元を行なえば、溶
解させる亜鉛化合物およびアルミニウム化合物の量の加
減によつて生成するα−オキシ水酸化鉄ひいては最終的
に得られる金属鉄を主体とする磁性粉末の粒度を調整で
き、しかも熱処理工程における粒子の焼結や形崩れが抑
制され、さらにアルカリ領域の反応による既述した粒子
の緻密性が失なわれないことを見い出して到達したもの
である。
図面は、後述する実施例1および3の方法において亜鉛
化合物(ZuSq)とアルミニウム化合物〔A4(SO
4)3〕の添加量を種々変化させたときの生成するα−
オキシ水酸化鉄の平均長径を示す。
図中、曲線Aは亜鉛化合物、曲線Bはアルミニウム化合
物であり、いずれも添加量が大きいほど生成するα−オ
キシ水酸化鉄の粒子が小さくなる。したがつて、これら
の添加量の増減により、加熱置元を経て最終的に得られ
る金属鉄を主体とする磁性粉末の粒度を容易に調整する
ことが可能となる。使用する亜鉛化合物としては硫酸亜
鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛など、アルミニウム化合物では
硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウ
ムなどが挙げられ、これらは水酸化第1鉄の懸濁液中に
加えてもよいし、水酸化第1鉄を生成させる反応の原液
中ないし反応途上の系内に添加してもよい。
その添加量は亜鉛およびアルミニウムの原子をMeで示
したとき、Me/Feの原子比で0.001〜0.1と
なる量が好適であり1過少では実質な効果が認められず
、過多では生成する粒子の微細化が進み過ぎて磁気特性
面でも問題がある。亜鉛およびアルミニウムはアルカリ
溶液中では水酸化物の沈殿を生成せずに溶解しているが
、α.一オキシ水酸化鉄が生成する過程でその粒子中に
イオン状態で捕捉されたり、あるいは粒子表面に強固に
付着して、水洗によつても除去されずに残留する。
このため、この発明の方法では、亜鉛化合物およびアル
ミニウム化合物は上述の粒度調整効果と共に加熱還元な
どの熱処理工程における粒子の焼結や形崩れを抑制する
機能をも発揮する。この発明では水酸化第1鉄の懸濁液
中に空気などの酸素含有ガスを導入してα−オキシ水酸
化鉄を生成する反応をアルカリ領域下で行なうが、上記
懸濁液をアルカリ性とする手段は種々存在する。たとえ
ば、普通には硫酸第1鉄などの第1鉄塩の水溶液と水酸
化ナトリウムなどのアルカリ水溶液とを反応させて水酸
化第1鉄を生成させる一般的な方法において過剰量のア
ルカリを使用することによつて容易に行なえ、また種々
の方法によつて得られた水酸化第1鉄の懸濁液中に後か
らアルカリを添加してもよい。いずれにおいても酸素含
有ガスの導入前のPHが11以上の高アルカリ領域であ
ればよく、このようなアルカリ領域での反応によつて最
終的に得られる金属鉄を主体とする磁性粉末粒子が緻密
性に富むものとなる。生成したα−オキシ水酸化鉄は、
水洗および乾燥後、直接もしくは加熱脱水してα−Fe
2O3としたのち、還元性雰囲気中で加熱することによ
り、金属鉄を主体とする粉末となるが、この発明では上
記の加熱脱水または/および加熱還元に供する被処理物
の粒子表面にケイ素化合物を被着させる。
上記ケイ素化合物としては、種々のケイ酸ナトリウム、
ケイ酸カリウムなどの無機ケイ酸塩、ならびに各種のシ
リコンオイルなどの有機ケイ素化合物を使用でき、これ
らは前記の亜鉛およびアルミニウムと相乗的に作用して
熱処理工程における粒子の焼結や形崩れを極めて効果的
に抑制する機能を持つている。ケイ素化合物による被着
処理は、これらを溶解した液中、たとえばケイ酸アルカ
リではアルカリ水溶液、シリコンオイルでは種々の有機
溶媒に溶かした液中に被処理物粉末を単に浸漬してその
粒子表面に付着させてもよいが、ケイ酸アルカリを使用
する場合には上記浸漬状態下で炭酸ガスを吹き込むか酸
を添加して中和し、ケイ酸ゾルの形で粒子表面に沈着さ
せる方法が推奨される。
また加熱脱水を経て加熱還元を行なう場合は、加熱脱水
または加熱還元のどちらかの工程の前処理として上記被
着処理を行なえばよいが、両工程の前処理として重複し
て行なつても差しつかえない。ケイ素化合物の被着量は
総量でSi/Feの原子比が0.001〜0.06の範
囲内となる量が好ましく、より少ないときは実質的な効
果が期待できず、より多い場合は磁気特性面での問題が
ある。加熱還元は、被還元物の上記種類と粒度な.どに
よつて最適条件が異なるが、通常は水素気流中で300
〜500℃の温度下で行なう。得られた金属鉄を主体と
する粉末は、粒子表面ないし粒子内部に亜鉛または/お
よびアルミニウムとケイ素とを含有するものであり、α
−オキシ水酸化鉄のシヤープな針状形状と均一性を継承
しておジ、保磁力(Hc)や角型比(σr/σs)など
の磁気特性に優れたものである。
以下、実施例によつてこの発明を具体的に示す。
実施例 1200y/t濃度のNaOH水溶液1.5t
中に、撹拌しつつ200v/t(7)FesO4・7H
20と1.17t/t(7)At2(SO4)3 ・1
7H20を溶解した水溶液1.5tを添加混合し、Fe
(0H)2の懸濁液を得た。
この時、PHは12以上であつた。続いて液温を40℃
に加温し、液中に2t/分の割合で空気を8時間吹き込
み、α一FeOOHの針状粒子を析出させた。得られた
α−FeOOHを水洗、乾燥の後、その10Vを採取し
て47/t濃度のNa4・SiO4溶液0.5t中に分
散させ、液中にCO2ガスを1.5t/分の割合で30
分間吹き込み、粒子表面にケイ酸ゾルが沈着したα−F
eOOHを得た。このα一FeOOHを水洗、乾燥後、
その17を採取して電気炉中で450℃の温度下、水素
ガス流量1t/分にて2時間還元し、アルミニウムとケ
イ素とを含む金属鉄粉末を得た。実施例 2 200y/TOFeSO4・7H20を溶解した水溶液
1.4t中に、撹拌しつつ200v/t濃度のNaOH
水溶液1.5tを添加してFe(0H)2の懸濁液を得
た。
次いでこの懸濁液中に、23.4f/t<7)At2(
SO4)3 ・17H20を溶解した水溶液0.1tを
添加混合してPHl2以上の懸濁液とし、続いて液温を
30℃に加温して2t/分の割合で空気を30分間吹き
込み、α一F′EOOHの種晶を生成させ、さらに液温
を50℃に昇温して2t/分の割合で空気を10時間吹
き込んでα−FeOOHの針状粒子を析出させた。
得られたα−FeOOHを水洗、乾燥の後、その10t
を採取してマツフル炉中で600℃の温度下、空気を1
.5t/分の割合で通して3時間の酸化を行なつてα−
Fe2O3とした。このα−Fe2O3を2v/t濃度
のNa4siO4水溶液0,5t中に分散させ、0.1
N−HCt水溶液を添加してPH7となるまで中和し、
粒子表面にケイ酸ゾルが沈着したα−Fe2O3粒子を
得た。このα−Fe2O3を水洗、乾燥の後、その1t
を採取して電気炉中で450℃の温度下、水素ガス流量
]t/分にて2時間還元し、アルミニウムとケイ素とを
含む金属粉末を得た。実施例 3 実施例1における硫酸第1鉄一硫酸アルミニウム混合水
溶液の代わ勺に、200f/tのFeSO4・7H20
と2,07t/t<7)ZnSO4・7H20とを溶解
した水溶液1.5tを使用し、他は全て実施例1と同一
条件として、亜鉛およびケイ素を含む金属鉄粉末を得た
比較例 1 実施例1における硫酸第1鉄一硫酸アルミニウム混合水
溶液の代わシに、200v/tのFeSO4・7H20
のみを溶解した水溶液1.5tを使用し、他は全て実施
例1と同一条件として、ケイ素を含む金属鉄粉末を得た
比較例 2 実施例1の方法においてNa4siO4による処理を行
なわなかつた以外は、全て実施例1と同一条件として、
アルミニウムを含む金属磁性粉末を得た。
比較例 3 実施例3の方法においてNa4siO4による処理を行
なわなかつた以外は、全て実施例1と同一条件として、
亜鉛を含む金属磁性粉末を得た。
以上の実施例および比較例にて得られた金属鉄粉末につ
いて、それぞれ飽和磁化(σs)、保磁力(Hc)およ
び角型比(σr/σs)を測定した結果を下表に示す。
上表にて示すように、 この発明の方法によれば 加熱還元などの熱処理工程での粒子間の焼結や粒子の形
崩れが抑制されて優れた磁気特性を有する金属鉄を主体
とする磁性粉末が得られ、かつ図面で明らかなように亜
鉛化合物およびアルミニウム化合物の添加量を増減する
ことによつて容易に粒度調整を行ない得る。
【図面の簡単な説明】
図面は、この発明の方法における亜鉛化合物とアルミニ
ウム化合物のそれぞれの添加量と生成するα−オキシ水
酸化鉄の平均長径との関係を示す図である。 A・・・亜鉛化合物、B・・・アルミニウム化合物。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 PH11以上に調整した水酸化第1鉄のアルカリ性
    懸濁液中に酸素含有ガスを導入してα−オキシ水酸化鉄
    を生成させ、このα−オキシ水酸化鉄もしくはこれを加
    熱脱水した酸化鉄を気相中で加熱還元して金属鉄を主体
    とする磁性粉末を製造するに当たり、上記懸濁液中に亜
    鉛化合物とアルミニウム化合物から選ばれる少なくとも
    1種を溶存させ、かつ前記の加熱脱水および加熱還元の
    少なくとも1つの工程の前処理として前記α−オキシ水
    酸化鉄もしくは酸化鉄の粒子表面にケイ素化合物を被着
    させる工程を含むことを特徴とする金属磁性粉末の製造
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63120669U (ja) * 1987-01-29 1988-08-04
WO2015030045A1 (ja) * 2013-08-30 2015-03-05 国立大学法人東北大学 多孔質金属ワイヤー、それを含有する膜、及びそれらの製造方法

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