JPS6018609B2 - 強磁性粉末およびその製造方法 - Google Patents

強磁性粉末およびその製造方法

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JPS6018609B2
JPS6018609B2 JP56157138A JP15713881A JPS6018609B2 JP S6018609 B2 JPS6018609 B2 JP S6018609B2 JP 56157138 A JP56157138 A JP 56157138A JP 15713881 A JP15713881 A JP 15713881A JP S6018609 B2 JPS6018609 B2 JP S6018609B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は強磁性粉末およびその製造方法に関し、その
目的とするところは保磁力分布が良好で熱的安定性に優
れたコバルト含有酸化鉄強磁性粉末を堤共することにあ
る。
コバルト含有酸化鉄強磁性粉末は高保磁力を有するなど
優れた磁気特性を有しているため、高性熊磁気記録媒体
の記録素子として広く使用され、また磁石材料等として
も使用されている。
このようなコバルト含有酸化鉄強磁性粉末の製造方法は
、これまで種々のものが提案されており、そのなかでも
有用な方法の一つとして、y−Fe203粉末を核晶と
し、これをコバルト塩と第一鉄塩とを含有する溶液に分
散させた後、これにアルカリ溶液を加え、核晶上にコバ
ルトを主体的に含む酸化鉄層を形成させる方法が提案さ
れている。
ところが、この方法で使用されるy−Fe203粉末は
、通常、第一鉄塩とアルカリ水溶溶液とを30〜600
0の温度で混合し反応させるとともにこれを酸化して得
られるQーオキシ水酸化鉄粉末を原料とし、これを加熱
還元しさらに酸化して得られるものである。
しかしながら、このようなy一Fe203粉末は、鞠比
が大きく、かつ粒度分布が不均一であるために、保磁力
分布も広く、微細なものを得ようとする場合、転写、加
熱減磁等の熱的安定性に欠け、これを核晶として使用し
たコバルト含有酸化鉄の特性を満足し得るものではなか
った。この発明者らはかかる欠点を改善するため種々検
討を行なった結果、コバルトを主体的に含有する表面層
を形成する前のy一Fe203強磁性粉末を製造するに
当たり、3価の鉄イオンを含有する水溶液を前記鉄イオ
ンに対し当量以上のアルカリ水溶液中に3び0以下の温
度で添加し反応させて水酸化第二鉄を生成し、これを熟
成した後、オートクレープ中で水熱反応させてQ−オキ
シ水酸化鉄粉末を生成し、ろ過、乾燥後この生成粉末を
加熱還元、さらに酸化してy−Fe203強磁性粉末と
すると、微細で軸比の小さなかつ粒度分布の均一なy−
Fe208強磁性粉末が得られ、このy−Fe203強
磁性粉末をコバルト塩を含む溶液中に分散させ、さらに
これにアルカリ水溶液を加えてy−Fe203粉末の表
面にコバルトを主体的に含む表面層を形成させると、最
軸径が30皿m以下、軸比が5以下で、かつBET法に
よる比表面積が40〆/タ以下、保磁力が23.歌A/
m以上の粒度分布が均一で保磁力分布が狭く、熱安定性
も良好で転写および加熱減磁の少ないコバルト含有酸化
鉄強磁性粉末が得られることを見いだし、この発明をな
すに女ごつた。
この発明において3価の鉄イオンを含有する水溶液をア
ルカリ水溶液中に加えて水酸化第二鉄を生成する際の反
応温度は、3000以上で行なうと水酸化第二鉄の成長
を適度に調整できず粒度分布が均一で、微細なQ−オキ
シ水酸化鉄が得られにくいため3000以下の温度で行
なうの好ましく、低温になるほど水酸化第二鉄の成長の
調整が容易であるため20q○以下の温度で行なうのが
より好ましい。
また熟成は100oo以下で10分以上、通常は常温で
3び分以上好ましくは3〜7加持間行なうのがよく、熟
成時間が短かすぎると水酸化第二鉄の成長が不充分であ
り、長すぎると成長が過度に進み、粒度分布の均一なも
のが得られにくい額向にある。3価の鉄イオンを含有す
る水溶液は、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硝酸第二鉄など
の各種可溶性の第二鉄塩の内から1種もしくは2種以上
を水に熔解するか、あるいは塩化第一鉄、硫酸第一鉄、
硝酸第一鉄などの各種可溶性の第一鉄塩の内から1種も
しくは2種以上を水に落籍した後酸化剤等で酸化して調
製され、3価の鉄イオンが含有された状態で使用される
これらの鉄塩は濃度0.5モル/そ以下の水溶液で使用
するのがよい。この3価の鉄イオンを含有する水溶液を
添加するアルカリ水溶液は、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム等の苛性アルカリ水溶液が好適なものとして使
用され、使用量は水酸化第二鉄を良好に生成させ、かつ
水酸化第二鉄の粒径を適度なものとするため3価の鉄イ
オンに対して当量以上であれば充分であり、反対にアル
カリ濃度が所定濃度以上で反応させると、生成物が不均
質となり、粒度分布を拡げるので、遊離のアルカリ濃度
が1モル/そ以下となるような範囲で使用するのが好ま
しい。
このように3価の鉄イオンを含有する水溶液を当量以上
のアルカリ水溶液中に30q0以下の温度で添加し反応
させて水酸化第二鉄を生成し、さらに常温で熟成を行な
うと水酸化第二鉄の成長が適度に調整された懸濁液が得
られ、この懸濁液をオートクレープ中に入れて水熱反応
を行なうと粒度分布が均一でかつ鞠比の小さい微細なQ
−オキシ水酸化鉄粉末が得られる。
そして次いでこのQーオキシ水酸化鉄粉末を水洗、ろ過
、乾燥した後、還元ガス、たとえば水素気流中で250
〜400ooの温度で加熱還元し、さらにたとえば空気
中で20000以上の温度で酸化すると軸比が小さくか
つ粒度分布が均一で微細な針状のy−Fe203強磁性
粉末が得られる。Q−オキシ水酸化鉄粉末を生成する際
のオートクレープ中での水熱反応は、12000以下の
温度で行なうと結晶化に長時間を要し、25000以上
の温度で行なうとQ−Fe203粉末が混在してくるた
め120〜25000の範囲の温度で行なうのが好まし
く、150〜220ごCの範囲内で行なうのがより好ま
しい。
また加熱還元する際の温度は250℃以上で行なうと有
効な磁気特性を有するものが得られ、加熱温度の上昇と
ともに還元が促進されるが、40000以上に加熱する
と暁結が起り保磁力が低下するため250〜400q○
の範囲内で行なうのが好ましい。また加熱還元後酸化す
る際の温度は低温では酸化が不充分となったり、長時間
を要するなどのため20ぴ0以上の温度で行なうのが好
ましい。このようにして得られたy−Fe203強磁性
粉末は、次にコバルト塩と第一鉄塩を含む溶液中に分散
させ、さらにこれにアルカリ水溶液を加えて反応させる
と長軸径が30仇m以下、鞄比が5以下でかつBET法
による比表面積が40で/タ以下、保磁力が23.鰍A
/m以上の粒度分布の均一なコバルト含有酸化鉄強磁性
粉末が得られる。コバルト塩としては硫酸第一コバルト
、塩化第一コバルト、硝酸第一コバルト等がまた第一鉄
塩としては硫酸第一鉄、塩化第一鉄、硝酸第一鉄等が好
適なものとして使用され、アルカリ水溶液としては水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム等の苛′性アルカリ水溶
液が好適なものとして使用される。
アルカリ水溶液の濃度は少なくともコバルトおよび第一
鉄の水酸化物が沈澱する濃度であることが必要で、反応
温度は反応を均一に進行させるため、50qo以下であ
ることが好ましい。以上のようにして得られるコバルト
含有酸化鉄強磁性粉末は、長軸径が30仇m以下、鞠比
が5以下でかつBET法による比表面積が40〆/多以
下、保磁力が23.眺A/m以上で、粒度分布が均一な
ため保磁力分布が狭く熱安定性もよくて転写特性に優れ
、加熱減磁が少ない。次に、この発明の実施例について
説明する。
実施例 1塩化第二鉄(FeC131細20)10モル
を水30〆に熔解した塩化第二鉄水溶液と、水酸化ナト
リウム60モルを水60夕に溶解した水酸化ナトリウム
水溶液を調製し、温度loo○で塩化第二鉄水溶液を水
酸化ナトリウム水溶液中に加え褐色の沈澱を得た。次い
でこれを常温で1鞘時間熟成した後、この懸濁液をオー
トクレープ中に入れ180q0で1時間水熱反応を行な
った。反応終了後生成した黄色の沈澱物を水洗、ろ過、
乾燥して以−オキシ水酸化鉄粉末を得た。次に、得られ
たQ−オキシ水酸化鉄粉末を空気中、60000で1時
間加熱してQ−Fe203粉末を生成し、このQ−Fe
203粉末80雌を石英ボード中に展開し、管状気炉内
に軟遣して水素ガスを5そ/分の速度で通気し、300
00で還元してFe304粉末を得、さらにこれを空気
中で250ooの温度で酸化し長軸径20仇m、軸比4
、BET法による比表面積25め/夕、保磁力23眺A
/m、飽和磁化量(〇s)9.11×10‐3Kb・m
/k9のy−Fe203粉末を得た。
次いでこのy−Fe20〆分末80雌を硫酸コバルト0
.4モルと硫酸第一鉄1.2モルとが溶解された水溶液
3そ中に分散させ、これに16モルの水酸化ナトリウム
を溶解させた水酸化ナトリウム水溶液3〆を加えた。
この分散液の温度を45℃まで昇温し、この温度を保持
したままで6時間損拝を続けた。次いで、磁性粉末を取
り出し、充分に水洗して反応溶液を除去した後、乾燥し
、コバルト含有酸化鉄強磁性粉末を得た。このようにし
て得られたコバルト含有酸化鉄強磁性粉末は、最軸径が
20仇m、短軸径が5仇m、軸比が4、BET法による
比表面積22.1で/夕、保磁力が51.7KA/mで
コバルト原子の含有量は2.5り重量%であった。
このようにして得られたコバルト含有y−Fe203粉
末を使用し、 Co含有y−Fe203粉末 8の重量部
VAGH(米国U.C.C社製、塩化 11″ビ
ニルー酢酸ビニルービニルアルコール共重合体) パンデツクスT−5250(大日本 7″インキ
社製、ウレタンェラストマー)コロネートL(日本ポリ
ウレタン工 2重量部業社製、三官能性低分子量ィソシ
アネート化合物) シクロヘキサノン 60″トルエ
ン 60″の組成から
なる組成物をボールミル中で7湖寺間混合分散して磁性
塗料を調製した。
この磁性塗料を厚さ12仏mのポリエステルベースフィ
ルム上に乾燥厚が4仏mとなるように塗布、乾燥し、表
面処理を行なった後所定の中に裁断して磁気テープをつ
くった。実施例 2 実施例1において塩化第二鉄水溶液を水酸化ナトリウム
水溶液中に加える時の温度を0℃として、褐色の沈澱を
得、この懸濁液をオートクレープ中に入れ180ご○で
1時間水熱反応を行なって、Q−オキシ水酸化鉄を得た
化外は実施例1と同様にして、長軸蚤12仇m、短軸径
3仇m、軸比4、BET法による比表面積28.7で/
夕、保磁力50.1KA/mでコバルト原子の含有量5
.90重量%のコバルト含有y−Fe203粉末を得、
さらにこのコバルト含有y−Fe203粉末を使用して
実施例1と同様にして磁気テープをつくった。
実施例 3 実施例2においてコバルト含有酸化鉄粉末を得る過程に
おいて、硫酸コバルトの使用量を0.8モル、硫酸第一
鉄の使用量を2.4モルとした以外は実施例2と同様に
して、長軸径12肌血、短軸径3仇m、鼠比4、BET
法による比表面積28.1の/夕、保磁力75.舷A/
mでコバルト源子の含有量4.50重量%のコバルト含
有y−Fe2Q粉末を得、さらにこのコバルト含有y一
Fe203粉末を使用して実施例2と同様にして磁気テ
ープをつくった。
比較例硫酸第一鉄(FeS04.740)10モルを水
40そに溶解した硫酸第1鉄水溶液と、水酸化トリウム
70モルを水40れこ溶解した水酸化ナトリウム水溶液
を調製し、温度25qoで硫酸第一鉄水溶液中に水酸化
ナトリウム水溶液を加え淡緑色の沈澱を得た。
次いでこの懸濁液を恒温水槽中で4ぴCに加溢しながら
毎分10その空気を懸濁液中に吹き込み、6時間酸化反
応を行なって黄色沈澱物を得、水洗、ろ過、乾燥してQ
−オキシ水酸化鉄粉末を得た。次に、このQ−オキシ水
酸化鉄を実施例1と同様にして加熱還元しさらに酸化し
てy−Fe203粉末を得、次いでコバルト被着処理を
行なって長磁径20仇m、短麹径3伽m、麹比6.7、
BET法による比表面積39.5〆/夕、保磁力39.
桃A/mでコバルト原子の含有量2.55重量%のコバ
ルト含有y−Fe203粉末を得た。さらにこのコバル
ト含有y−Fe203粉末を使用して実施例1と同様に
して磁気テープをつくった。実施例1および比較例で得
られたコバルト含有酸化鉄強磁性粉末の保磁力分布を調
べるため試料振動型磁力計を使って異方性磁界分布を測
定した。
第1図はこの結果をグラフで表わしたもので、グラフA
は実施例1で得られた磁性粉末の異方性磁界分布を示し
、グラフBは比較例で得られた磁性粉末の異万性磁界分
布を示す。このグラフから明らかなようにこの発明で得
られたコバルト含有酸化鉄強磁性粉末は比較例で得られ
たものよりも異方性磁界分布が狭く、このことからこの
発明によって得られるコバルト含有酸化鉄強磁性粉末は
保磁力分布が良好なことがわかる。また、各実施例およ
び比較例で得られたコバルト含有酸化鉄強磁性粉末につ
いて熱的安定性を調べるため、加熱減磁を測定し、転写
特性を試験した。
加熱減磁は直径6柳、高さ3側の容器に得られた磁性粉
末を充填し、これを室温で79舷A/m磁界で飽和磁化
し、飽和残留磁化量lrsを測定した後、次いでこの飽
和磁化した試料を60午○で2時間保持し、室温で取り
出して残留磁化量lrを頚。定し、竿;xlo。力柳鰍
減蝿を百分率計算して測定した。
また転写特性試験は直径6肌、高さ3仇の容器に得られ
た磁性粉末を充填し、これを6ぴ0で3.がAノmの磁
界中に1時間保持した後室糧で残留磁化量lr概を測定
し、次いで79腿A/mの磁界で飽和磁化し飽和残留磁
化量,rSを順して‐2。10よ麓も)らデシ小対算し
て行なった。
下記第1表はその結果である。
第1表 上表から明らかなように、この発明で得られたコバルト
含有酸化鉄強磁性粉末(実施例1〜3)は従釆のコバル
ト含有酸化鉄強磁性粉末(比較例)に比し、いずれも加
熱減磁および転写が少なく、このことからこの発明によ
って得られるコバルト含有酸化鉄強磁性粉末は熱的安定
性に優れていることがわかる。
さらに各実施例および比較例で得られた磁気テープにつ
いて、保磁力(Hc)、残留磁束密度(Br)、角型(
Br/&)、DCS/NおよびACS/Nを測定し、消
去特性を試験した。
消去特性試験は磁気テープに十母Bの入力でIKEzの
信号を記録し、基準テープ(BASFC401R)の消
去特性が0.&旧となる消去電流の20%増の消去電流
で消去した時の消去前後の再生出力信号の差を測定し、
dBで示した。下記第2表はその結果である。
第2表 上表から明らかなように、この発明のコバルト含有酸化
鉄強磁性粉末を使用して得られる磁気テープ(実施例1
〜3)は従来の磁気テープ(比較例)に比し、いずれも
保磁力、残留磁束密度、角型が高くてDCS/Nおよび
ACS/Nが低く、また消去特性が良好で、このことか
らこの発明のコバルト含有酸化鉄強磁性粉末を使用して
得られる磁気記録媒体は磁気特性に優れ、またノイズが
少なくて消去特性も改善されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明で得られたコバルト含有酸化鉄強磁性
粉末の異万性磁界と、粉末粒子の体積パーセントとの関
係図である。 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 酸化鉄強磁性粉末を核晶とし、この核晶上にコバル
    トを主体的に含有する表面層を有する長軸径が300n
    m以下、軸比が5以下でかつBET法による比表面積が
    40m^2/g以下、保磁力が23.9KA/m以上の
    強磁性粉末2,3価の鉄イオンを含有する水溶液を当量
    以上のアルカリ水溶液中に30℃以下の温度で添加し反
    応させて水酸化第二鉄を生成し、さらに熟成した後、こ
    の水酸化第二鉄をオートクレーブ中で水熱反応させてα
    −オキシ水酸化鉄粉末を生成し、ろ過、乾燥後この生成
    粉末を加熱還元しさらに酸化してγ‐Fe_2O_3粉
    末とした後、このγ−Fe_2O_3粉末をコバルト塩
    と第一鉄塩を含む溶液中に分散させ、さらにこれにアル
    カリ水溶液を加えてγ−Fe_2O_3粉末の表面にコ
    バルトを主体的に含む表面層を形成させることを特徴と
    する強磁性粉岬の製造方法。
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