JPS6036603A - 比表面積の小さな微小金属磁性粉およびその製造方法 - 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】 この発明は高密度磁気記録用の金属磁性粉末およびその
製造方法に関するものであり、比表面積が小さい微小金
属磁性粉を堤イ１（することを目的としたものである。

ｊ１１年、オーテ゛イオのディジタル化や８ｎビデオ等
の開発に伴い、磁気記録媒体は益々高密度記録の要求が
大きくなってきた。

そこで、これら磁気記録媒体に用いられる磁性粉は、高
保磁力（１００００ｅ以」−）を持つ金属磁性粉が採用
され始めているが、テープのノイズレヘルの低減および
短波長領域での高出力化を目ざして、益々粒子ザイスが
小さく、精度分布の狭いかつ分散化にすくれ、飽和磁化
量の大きい磁性粉が要求されるようになった（特開昭５
７−１５４６１８号参照）。

８重曹ビデオの場合、金属磁性粉の保磁力Ｈｃは１４０
０〜１５０００ｅに選ばれている。Ｈｃがこれより小さ
いと、再律時の出力が不十分であり、大きすぎると記録
ヘッドに飽和がおきるとともに消去が困難になることに
よる。金属磁性粉としては、材料の価格の低い点からＰ
ｅ、およびＦｅ　−Ｎｉ−Ｃｏ合金系のものが用いられ
るが、これら各金属は、立方晶結晶のため高保磁力をＩ
Ｉローには、粒子形状を剣状として、−軸異方性を賄与
しなければならない。針状粒子の長径と短径の比、すな
わち軸比は２〜１５の範囲であれば良い。保磁力は、軸
比が大きいほど大きくなるが、一方、保磁力は、粒子サ
イズによって影響され、超常磁性が現れる粒１条以１−
の大きさでＣ：１゛粒子ザイズが小さくなるほど大きく
なる。従って、目的とする保磁力は、粒子サイズとその
軸比を適当に選ぶことＧこよって得られる。

他方、金属磁性粉ば、粒子サイズを小さくしてゆけばゆ
くほど表面エネルギーが大きくなり、化学的に活性とな
る。

そこで、これを大気中で燃焼しないように安定化するた
めに、被睦厚さ３０〜５０人の耐酸化保護換が必要であ
る。

従って、金属磁性粉としての特性を保持するためには粒
子の短軸（￥が０．０１μｍ以トー必要である。また、
長軸径の大きさは、保留力をどの程度にするかによって
軸比を決めるので、自ずと定まる。従って例えば保磁）
月ＴＣ＞１４０００ｅとするには軸比３以１１、好まし
くば４以ｉ−必要とすることから、長軸径は０．０５μ
ｍ　１ｉｔ（ｉＲが一ト限となる。

しかしながら、金属磁性粉を小粒径化すると、比表面積
が大きくなり、凝集性が高まるとともに、吸油量が大き
くなる。従って、塗料化に際して粘度が大きくなり、分
散が困難になってくる。そこで、粒子を微小化しても低
粘度で、かつ高度に分散した磁性塗料をつくるためには
、比表面積が小さく、表面平滑性の良い、粒度の揃った
金属磁性粉を得ることが必要である。

そこで、本発明者ら（３［種々の検討を行った結果、従
来紡錘型ゲーサイトと呼ばれてきたゲーサイトの針伏性
を改善し、かつ、微粒子化したものを還元することによ
り、上記要求を満たず金属磁性粉が得られるであろうこ
とに気イー１き、本発明をなした。

すなわち、従来紡錘型ゲーサイトは、特開昭５（＋−８
０９９９号公報に記載されているように、枝がなく精度
が揃っているという特徴をもつことから、これを原料と
して製造した酸化鉄や金属また４；１合金の粉末も同様
に粒度が均質である。

従って、磁性塗膜中の充填密度を晶くすることができる
ことから、高密度の磁気記録を可能にする。しかしなが
ら、紡錘型ゲーサイトは、長袖径に比較して短軸径が大
きく、かつ高分解能電子顕微鏡観察によると、１ケの粒
子は大きさ数１０人の六角板状微粒子の簗合でてきてい
ることから、これを還元したときに粒子内部に空孔がで
きやすく、多孔質粒子となる。従って、磁気特性におけ
る保磁力が一トがらないと同時に、空孔から発４１゛す
る漏洩磁界のために粒子間の相Ｕ作用が大きくて凝築し
やすく、塗料分散性が悪いという欠点を持っていた。例
えば保磁力については特開昭５５＝−８５６０５号でみ
られるように紡錘型ゲーサイトを用いて製造した金属磁
性粉の保磁力は高々１２０００ｅにしがならない。

そこで、発明者ら番、を気泡塔を用いて剣状性の良い紡
錘型ゲーサイトの合成を行うとともに、これを還元して
金属磁性粉としての堵特牲を検バ・ｌした結果、ゲーサ
イトの短軸径を０．　（１４／７　ｍｌべ下、好ましく
は０．０２　ｔ！ｍ以下にすると空孔が消滅して牢、′
Ｉ子内部の均一性が良くなることを見出した。

また、長軸径はゲーサイト合成時の空気Ｉや温度を調整
することによって自由にコントロールでき、最小０．０
２μｍまで短かくすることが可能となった。そこで、金
属磁性粉の保磁力１４０００ｅ以１−の条件を検討した
ところ、ゲーサイトの平均短軸径０．０２μｍの場合、
軸比３１ｕ−ｈ、すなわち、長軸径０．０６μｍ以上あ
れば良いことが判った。また、このようなゲーサイＩ・
は、ケイ酸カリウム等で焼結防ＩＬ被覆処理を施した後
還元して１＃た鉄粉は、短軸１￥０．０１５士０．００
５μｍ、軸比３以上、すなわち長軸ｉ革０．０５．ｃｒ
ｍ以上となることが判った。

以にの点から、本発明における金属磁性粉の製造に当っ
ては、長軸径が０．０５〜０．３．ｃ＋ｍ、短軸径が０
．ＯＩ５〜０、０４　ｐ　ｒｎで、軸比が３〜１５の紡
錘型ゲーサイトが必要とされる。

一方、このような金属磁性粉のＢＥＴ法でＮ２ガスを吸
着させてめた比表面積は、長軸径０，１μｍ、短軸径０
．０２μｍ、軸比５、かつ飽和磁化ｉ１１２０　ｅｍｔ
＋　／　ｇ以−ヒに還元した金属磁性粉で約５０ｒｒｒ
／ｇである。この値は、アルカリとしてカセイソーダを
用いて合成したゲーサイトを還元５− して得た、同体積で軸比１０の金属磁性粉の比表面積が
約６４Ｍ／ｇであるから、それと比較して相当率さいと
云える。

従って、本金属磁性粉を’ｆｆＩＩ化した場合には、塗
料化が容易であり、塗料粘度がイ１（いので粒子の充填
度を高めることができ、粒子サイズの徹小骨と相俟って
高記録密度の磁気テープを作製することができる。

本発明における金属磁性粉末を構成する金属は、鉄、コ
バルト、および鉄−：１ハルト−ニッケル合金系等の各
種強磁性金属および強磁性合金である。

本金属＆ｆ４Ｉｔ粉末を製造するのに用いるゲーサイト
は、気泡塔反応槽を用いて用酸アルカリ水溶液と第一鉄
塩水溶液とを反応せしめ、引続き空気を導入して（通気
線速度０．１〜２．０ＣＩＩＩ／ｓｅｃ程度）スラリー
の攪拌を気泡塔で行いつつ常温以トの反応温度で酸化反
応をせしめ、所望により熟成して得た、微小で且つ軸比
の大きな紡錘型ゲーサイトである。この様なゲーサイト
を製造する方法については、先行の特願昭５８−’１０
５９１１号の明細壜に詳細に開示されている。

また、−■−記ゲーザイＩ・を還元するにあたって、ゲ
ーサイトの剣状性を損２ｒわないようにするＦ」的で粒
子表面を被覆する焼結防止処理剤としては、通常、ケイ
酸カリ、ゲイ酸−〇− ソータ′等のゲイ酸ｆｆＪ、、またはアルミニウム塩、
−ングネシウム塩、カルシカム塩等が用いられる。夫々
の処理量はゲーサイトに対して５〜１０市量％となる量
が好ましい。

還元温度は３００　’ｃ〜５０（１℃の範囲が好ましく
、これより低いと還元時間が長すぎたり、還元不足とな
る。また高すぎると粒子間の焼結が著しくなり、分散性
を損なうことになる。

次に、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ 炭酸ソーダ（Ｎａ２ＣＯ３）　５　ｋｇを６１．２　ｋ
ｇの水に溶解した後、気泡塔方式反応槽にＮ２ガスを流
しながら入れた。次に、硫酸第一鉄（Ｆ８ＳＣ１４・７
１ｔｚ　Ｏ）　５　ｋｇを２８ｋｇの水に溶解した後、
この反応槽に加えて第一鉄イオンを沈殿させた。

スラリー温度を４０℃にした後、Ｎ？ガスを空気に切換
え、１００β／分の空気量を流して２時間反応を行った
。次いで、スラリーを濾過し、洗液が中性になるまで十
分水洗を行って、長軸径０．２５μｍ、軸比７、比表面
積１１０ｎ（７ｇの紡錘型ゲーサイトを得た。

次に、このゲーサイトを固形分として１００ｇをとり、
蒸留水１７２８ｍｊ！および濃度４６５０　ｐｐｌｎ　
、ケイ酸カリウム水溶液２７２ｍ６　（Ｓｉ／Ｐｅ＝４
ａｔ％相当）を加えて十分攪拌した後、濾過、乾燥した
。得られたにλＳｉＯ３被榎ゲーリ・イト５０ｇをとり
、固定床式管状還元炉に入れ、窒素ガスで空気をＷ換し
た１多、流量３０β／ｍｉｎの水素ガス中で温度を十昇
し、３８０℃で５時間の還元を行って金属鉄粉末とした
。これを室温に下げ、再び窒素ガスで水素ガスを置換し
た。この金属粉末をトルエン中に浸漬し、２０時間放置
し表面を徐酸化させた後、風乾して空気中に取出した。

このようにして得た金１ホ鉄粉末の大きさは長軸径０．
２μｍ、軸比７，５であり、ＢＥＴ法でＮ２ガスを吸着
させて測定した比表面積は３９ｎｆ／ｇであうた。また
、東英工業製振動試料型磁力針を用いて、最大測定磁界
１０ＫＯｅで測定した磁気特性は、保磁ノ月１ｃ＝１５
０００ｅ、飽和磁化量σｍ＝１３１ｅｍｕ／ｇ、角型比
０．５０であった。

この金属磁性粉末１５ｇをとり、ポリウレタン樹脂（Ｐ
＾ＮＤＥＸ−Ｂ　大日本インキ化学ン１商品名）５ｇ１
メチルイソブチルケトンとトルエンの１：１の混合液を
６５ｇ３およびレシチン０．４５　ｇと混合してペイン
トシェーカーで４時間攪拌して磁性塗料を作製した。こ
の塗料をＥ型粘度針を用いて回転速度１００　ｒｐｍで
粘度測定を行った結果４．５　ｐｏｉｓｅであった（表
１参照）。

実施例２〜６ 実施例Ｉのゲー・シイＩ−製造法ζこおいて空気量およ
び温度を変えた以外は同様な方法で得たゲーサイトを実
施例１と同様にして金属磁性わ）をＩｌ！Ｉ造し７た。

これらの金属磁性粉の大きさと比表面積および磁気特性
を塗料粘度とともに表１に示す。

実施例７ 実施例６において還元温度を４００℃と高くした以外は
、実施例６と同様にして金属磁性粉を製造した。この場
合の金属磁性粉の大きさと比表面積および磁気特性を表
１に示した。実施例６と比較して粒径にあまり差異はみ
られないが、比表面積がわずか減少している。また、実
施例１と同様にして磁性塗料を調整し、粘度測定を行っ
た結果を表１に示したが、実施例６と比較してわずか粘
度が高くなる。

−１０ 比較例１ 水酸化すｌ−１）ラム３．２４　ｋｇを４７ｋｇの水に
溶解した後、気泡塔方式反応槽にＮ２ガスを流しながら
入れ、次いで、う−イ酸カリウム（Ｋユ５ｉ０３）の１
．３８重量％水溶液２３７ｍβを加えた。次に、硫酸第
一鉄（ＦｅＳＯ５＋　・７８２０　）　７．５１ｋｇを
１３ｋｇの水に熔解した後、第一鉄イオンを沈殿させた
。

スラリー温度を４０℃にした後、１００ｊ！／ｍｉｎの
空気を流して２時間反応を行った。スラリーを濾過し、
洗浄後、平均長軸径０．２５１１　ｍ、軸比８、比表面
積８５％／ｇの針状ゲーサイトを得た。このゲーザイＩ
・を実施例１と同様にして還元したところ、平均長軸径
０．２μｍ、軸比１０、比表面積５０　ｎ？　／　ｇの
金属鉄粉を得た。また、この金属磁性杯粉の粉体磁気特
性はＨｃ　＝　］　７０００ｅ、σａａ　＝　１３２　
ｅｍｕ／ｇ、σｒ／σｍ−０，５２であった。一方、実
施例１と同様にして調整し７た磁性塗料の粘度は、回転
数］　００　ｒｐｎ＋で約３０　ｐｏｉｓｅであった。

比較例２ 比較例１のゲーサイト合成において、ケイ酸カリウム水
溶液を５５１ｍＩＶ、（Ｓｉ／Ｆｅ＝１ａｔ％相当）加
えた以外は比較例１と同様にして得たゲージ・イトを、
実施例１と同様に還元して金属磁性粉を得た。この金属
磁性粉の大きさと［［、表面積を表１に示したが、全体
的に枝分れが多く、実施例１１− のものに比較して粒度も不均一であった。また、実施例
１と同様にして調整した磁性塗料の粘度は１００　ｐｏ
ｉｓｅ以−１−となり、測定できなかった。

比較例３ 実施例Ｉにおいて気泡塔の代りに攪拌槽を用い、攪拌速
度１６５　ｒｐｍで攪拌し、３０Ｉｌ／ｍｉｎの空気量
を流した以外は実施例１と同様に反応させて合成したゲ
ーサイトは、紡錘形状が顕著であり、長軸径０．２μｍ
、短軸径０゜０８μｍ、軸比２，５、比表面積６３Ｊ／
ｇであった。このゲーサイトを実施例１と同様に還元し
て得た金属磁性粉は、長軸径０．０１８μｍ、軸比３．
５、比表面積２５ｒｒｆ／ｇであって、粉体磁気特性は
Ｈｃ＝１１７００ｅ、　σｍ＝１３０ｅｍｕ／ｇ、σｅ
／σｍ＝０．４７であり、保磁力Ｉ（ｃを１４０００ｅ
以上にすることができなかった。一方、実施例１と同様
にして調整した磁性塗料の粘度は３　ｐｏｉｓｅと小さ
な値を示した。

（各比較例の結果を表１に併記する。）代理人　弁理士
　高　橋　勝　利 １２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長軸径が０．０５〜０．２　μｍ、軸比が４〜１０
   の金属磁性粉で、ＢＥＴ法でＮ？ガスを吸着させて測定
   した比表面積が３０〜５５ｎ（／ｇであることを特徴と
   した金属磁性粉・ ２、磁気特性が保磁力１（ｃ　１３０００ｅ以」二、飽
   和磁化量１２０ｅｍｕ／ｇ以上であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の金属磁性粉。 ３、長軸径が０．０５〜０．３μｍ、短軸径が０．０１
   ５〜０．０４μｍで軸比が３〜１５の紡錘型ゲーサイト
   またはそれを熱処理により脱水して酸化鉄としたものを
   、還元性ガスで還元することを特徴とする、長軸径が０
   ．０５〜（）、２μｍ１軸比が４〜１０、ＢＥＴ法でＮ
   ２ガスを吸着させて測定した比表面積が３０〜５５　ｎ
   ｉ　／　ｇである金属磁性粉の製造方法。