JPS63241903A - 磁気記録用強磁性合金粉 - 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】 童呈上■丑ユ分互 本発明は、磁気記録用強磁性合金粉に関する。

詳しくは、鉄を主体とし、しかも抗磁力と比表面積の関
係が従来のものと異なる、新規な磁気記録−用強磁性合
金粉に関する。

ｌ米抜逝 磁気記録用強磁性粉としては、従来針状形の酸化鉄から
なるものと、針状形の金属鉄を主体とする強磁性粉が知
られており、金属鉄を主体とするものは高い抗磁力（以
下ｌｌｃと略記）と高い飽和磁束密度（以下σｓと略記
）で、又磁気テープとして評価すれば同じく高いＩｌｃ
と高い残留磁束密度（以下Ｂｒと略記）で特徴ずけられ
る。

この金属鉄を主体とする強磁性粉は、従来大きく分けて
２種のものが知られており、　１つはオーディオ用の金
属鉄強磁性粉であり、他の１つは８ｍａｔビデオ用の金
属鉄である。

前者は比較的小さいＨｃ（例えば１２００〜１３０００
ｅ）と小さな比表面積（以下ＳＳＡと略記、２５〜４３
ＩＴ？／ｇ）で特徴ずけられ、後者は、比較的大きなｌ
１ｃ（例えば１４２０〜１６０００ｅ）と大きなＳＳＡ
　（例えば４５〜６０ｒｒｒ／ｇ）で特徴ずけられる。

口が１　しようとする。ｒ占 従来知られているこれらの金属鉄強磁性わ）は、添付第
１図に示すようにＩｌｃとＳＳＡが一定の関係にあり、
金属鉄強磁性粉の一個、−個の大きさを粒形を保った侭
で小さく微小粒子化（すなわちＳＳＡを大きく　）する
ことで磁気テープの出力対ノイズの比を大きくしようと
すると（例えば、土用、巾鉢：日本応用磁気学会誌Ｖ０
１７、ＮＯ３（１９８３）　２０２−２０７）金属鉄強
磁性粉の測定値としてはＳＳＡが大きくなると必然的に
Ｈｃも変化することになる。しかしながら、Ｈｃは、磁
気テープを用いる各種の機器の基本設計と対応している
ため、機器の対応性、互換性の点からは、ＳＳＡを大き
くしても、ｔｌｃの変化は好ましくない。すなわち、Ｈ
ｃと粒子の大きさ、いいかえれば、ＨｃとＳＳＡの関係
が従来と相異するものを見出すことが、より優れた磁気
記録用強磁性合金を開発する上で重要なことは論を待た
ないが、これを達成することは上記のごとき原理的な困
難性があるため、きわめて難しかった。

この点に関し、さらに敷１）テすると、従来の技術によ
り強磁性金属粉末を用いてｔｌｃを酸化鉄系の磁性粉の
レベルまで低く制御しようとすると、必然的に粒子サイ
ズを大きくすること、すなわちＳＳＡを低下させざるを
得なかった。しかるにＳＳＡを低下させると必然的に出
力対ノイズの比が小さくなって仕舞うのである。このよ
うに、従来の技術では、酸化鉄系並みのＩｌｃを保持し
つつ、これを変化させること無く、しかも出力対ノイズ
の比をｔＲなうこと無しに、金属粉末の特徴である高い
σｓを得ることは出来なかったのである。

さらに加えるに、従来技術によりＨｃを制御した強磁性
合金粉を用いて磁気テープを作製した場合、得られたテ
ープ表面が平滑にならなかったり、磁性層での磁性粉の
充填率が向上しない等の原因により、出力が充分向上し
ないという問題があっ問−６占を”°するための 本発明者らは、上記問題点を解決して問いσｓを有する
という金属鉄本来の特性を存し、新しい１１ｃとＳＳＡ
との関係を示す強磁性合金鉄について鋭意探索し、特定
の合金がそのような特性を示す事を見出し本発明を完成
した。

即ち、本発明の磁気記録用強磁性合金粉は、測定磁場：
　１０ＫＯｅ、測定時の試料密度：　１．２ｇ１ｃｒ＆
の条件下で測定した抗Ｃ〃力（Ｈｃ）が、下記式〇に示
すような範囲であり、飽和磁化力（σｓ）が１０１００
ｅ／ｇ以上であり、かつ、ＢＥＴ法による比表面積（Ｓ
ＳＡ）が２０ｒｒｒ／ｇ以上の針状形であるニッケルお
よびアルミニウムを含有することを特徴とする鉄を主体
とした磁気記録用強磁性合金粉である。

Ｈａ≦１０ＸＳＳＡ＋７５０　−・−−−−一〇（ここ
でＨｃの単位はＯｅ　（エルステンド〕、ＳＳＡの単位
はｍ２／ｇ） 以下、本発明をより詳細に説明する。

本発明の合金鉄粉は、まず、σｓが１０１００ｅ／ｇ以
上であることで特徴ずけられる。これが１０１００ｅ／
ｇ未満では、これを磁性塗料としてベースフィルムに塗
布し、磁気テープとした時高いＢｒを得ることができず
金属鉄本来の高密度磁気記録という特徴を表現できずに
好ましくない。また、本発明の合金鉄粉の比表面積は、
２０ｒｒｒ／ｇ以上、より好ましくは特にノイズ低減の
観点から３０ｍ／ｇ以上であることで特徴ずけられる。

これが２Ｏｎ（／ｇ未満では、金属鉄の粒子の粒子径が
大きすぎて、テープの特性において、特にノイズが高く
なりノイズの低減が図れなくなるため、好ましくない。

本発明の、合金鉄を従来のものと区別するもっとも大き
な特徴は、ＭｃとＳＳＡが Ｈｃ≦ｌ０ＸＳＳＡ　＋７５０−−−−−−■なる特定
の関係にあることである。この特徴はすなわち、従来と
同じＨｃを有する合金鉄であればより大きなＳＳＡを有
するという特性を示すことになり、これが例えばテープ
として評価した時、低いノイズレベルの特性を有するこ
とを意味するのである。

以下本発明の合金鉄の一例について説明する。

本発明の従来知られていない特定のＨｃとＳＳＡの関係
を有するものは、例えば組成的には、鉄を主体とし、こ
れにアルミニウムが含有されているような合金粉、すな
わち、ニッケルと鉄の組成比がたとえば、Ｎｉ／Ｆｅ＝
１４〜６０ｗｔ％の範囲にあるような、ニッケルと鉄と
の合金鉄とすることで実現される。ここで好ましい組成
としては、Ｎｉ／Ｆｅが１４［％に満だない場合は、Ｈ
ｃがＳＳＡ　との関係において式■を満足するものが得
られない。一方、Ｎｉ／Ｆｅが６０訂％を越える場合は
、σｓが１０１００ｅ／ｇより低くなったり、針状形が
保持できなくなったりするため、本発明が目的とする磁
気記録用として不適当である。

さらに、本発明の合金鉄の特徴としては、アルミニウム
が含有されていることである。アルミニウム含有量の好
ましい範囲は、Ａｌ／Ｆｅ＝Ｏ，１〜２０−１％の範囲
である。アルミニウムの含有量をこの組成範囲の合金鉄
とすることにより、これから作製される磁気テープの出
力対ノイズの比を従来より−ｉ向上せしめることが可能
である。

当然ながら、単に上述の組成を有する合金鉄であれば、
どのようなものでも特許請求の範囲に定義した本発明の
特性を示すのではない。例えば、従来の技ｆネｉでは、
ニッケルと鉄との合金鉄は、ニッケル含有層を増加して
ゆくとニッケルが母体粒子に導入されずに偏析する現象
が発生し、そのために針状形の保持が出来なくなる等の
不都合があった。本発明においては、上述のような組成
の合金鉄を、例えば以下に示すような製法によって製造
することによって、はじめて本発明に規定する合金鉄が
得ら九るのである。

まず、長袖の平均径が、０．４５〜０．０５μ、より好
ましくは０．２５〜０．０５μであり、長軸に対する短
軸の比が６〜１Ｂの範囲にあるような針状形を有する含
水酸化鉄、例えば、ゲーサイト（α−ＦｅＯＯ）ｔ）粒
子を用意する。このゲーサイトを水中に分散させ、若し
くは水と混練したのち、硅素化合物、例えば、硅酸ソー
ダを添加する。ついで、ニッケル化合物、例えば、硝酸
ニッケルとおよび、リン化合物、例えば、ヘキサメタリ
ン酸ソーダを同時に添加する。該添加時のＰ／ＮｉＯ比
が０．０１（［比）を下回らないようにする。被着され
るニッケルの組成比は、旧／Ｆｅ　＝１４〜６０訂％、
より好ましくは２０〜６０訂％程度となるようにする。

Ｐ／Ｆｅは少なくとも０．０５％、より好ましくは２％
以上である。

なお、ニッケル化合物はリン化合物と同時に添加するこ
とが好ましい。もし、ニッケル化合物添加の時点に於い
てリン化合物が実質的に存在しない場合には、添加した
ニッケル化合物が粒子の表面に均一に被着されず、偏析
を起こし、そのために後の加熱還元工程で焼結が起こっ
たり、もしくは該合金粉を用いて磁気テープを作成した
とき、配向性、充填性が劣る等の問題が生ずるからであ
る。

次いで、この被着ケーキを水洗、′濾過、乾燥し、還元
性ガス、例えば、Ｈ２により３５０〜５００°Ｃで還元
して還元鉄粉を得るのである。

ニッケル化合物とリン化合物を同時に添加した後に、硅
素化合物を添加する方法もあり、それぞれ添加する時の
ゲーサイト含有懸濁液のＰＨ、ゲーサイトの分散、混練
の条件等により添加方法が選ばれる。

ＨｃとＳＳＡの関係を制御するにあたり、必要に応し被
着工程と水洗工程の間に被着ケーキの水熱処理を加える
ことも出来る。

一方、アルミニウムの導入は、上記の如くして得られた
還元鉄粉に対して行われる。かかる目的に使用されるア
ルミニウム化合物としては、例えばアルミニウムイソプ
ロポキシドＡｌ（ｉｓｏ−ＯＣｚｌ１７）　３のような
有機金属化合物があり、これを例えばトルエン等の有機
溶媒に溶解し、該溶液中に上記して還元鉄粉を浸漬する
。ついで、この状態で、該有機金属化合物を加水分解す
ることにより、浸漬している還元鉄粉の表面にアルミニ
ウムを被着することが出来るのである。

該被着後、必要に応じ、窒素、アルゴンなどの不活性ガ
スまたは水素などの還元性ガス雰囲気下で熱処理するこ
とにより、本発明の強磁性合金粉が得られるのである。

昨月一 本発明による新規な強磁性金属粉が、いかなる作用によ
り、まず、比表面積ＳＳＡと抗磁力ｔｉｃとの関係にお
いて従来のものと最も異なる特性が実現出来たかは、現
在においては必ずしも明確にはなし得ない。

しかしながら、単にニッケルと鉄の組成比を調整するこ
とにより、本発明の特定の合金粉が得られるわけでは無
いことから考えて、おそらく、鉄を主体とする母体粒子
に、いかにしてニッケル成分を均一に被着導入させるか
の点に本発明実現の要旨があると推察される。

本発明者らは、かかる推察にもとすき、ニッケル成分が
少なくとも母体粒子に均一に導入され、ニッケル成分の
偏析が無いようにすることを、例えば上記したごとき、
リン化合物の存在下にニッケルを被着せしめる等の手段
により実施することにより、本発明に規定する特定の特
性を有する磁気記録用強磁性合金粉を実現することが出
来たものである。

また本発明においては、さらにアルミニウムを併用する
ことにより、より高い出力が実現出来るのである。

実Ｊ１匹 以下実施例により更に詳細に説明する。

実施例１ （還元鉄粉の合成） 長軸の平均径が０．２５μ、長袖に対する短軸の比が１
１のゲーサイト（α−ＦｅＯＯＨ）粒子を用意した。

Ｐ）１が１１のアルカリ性水溶液１００ｊ２に、上記ゲ
ーサイトを７．５ｋｇ分散させた。次いでｐＨｌｌにて
ケイ酸ソーダを添加した、被着されたケイ素の組成比は
Ｓｉ／Ｆｅ＝　５訂％であった。

次いで硝酸二ンケルとへキサメタリン酸ソーダをＰ／Ｎ
ｉの重量比が０．０５を下回らないように同時に２時間
かけて添加した。被着されたニッケルとリンの組成比は
、Ｎｉ／Ｆｅ＝３０．Ｐ／Ｆｅ　＝５ｗｔ％であった。

この被着ケーキをオートクレーブに仕込み、次いで２８
０°ｃ、６５ｋｇ／ａｆｌの飽和スチームを注入し、該
温度、圧力のもとて３時間保持したのち冷却し次いで１
１０°Ｃで乾燥した。

上記粉末をＨ２ガスにより４７０°Ｃで還元して還元鉄
粉を得た。

（アルミニウム化合物の導入） 得られた還元鉄粉を、アルミニウム化合物としてアルミ
ニウムイソプロキシドＡｌ　（ｉｓｏ−ＯＣＪ、）　ｙ
を溶解したトルエン中に投入した後、−晩装置浸漬した
。その後メタノールを添加し次いでニーグーにより４時
間混練を行い、空気中で自然乾燥した。該処理金属粉末
を窒素ガス雰囲気下で５００　’Ｃ２時間熱処理を加え
た。以上のごと（して、Ｐ／Ｆｅ＝　２ｗｔ％、Ｎｉ／
Ｆｅ＝２５ｗｔ％、Ａｌ／Ｆｅ＝　ｌ　ｉｙｔ％、Ｓｉ
／Ｆｅ＝１ｗｔ％を含む、鉄を主体とした強磁性金属粉
が得られた。

（強磁性合金粉のテープ化） 試料振動型磁気測定装置（以下ＶＳＭと記す）を用い測
定磁場１０ＫＯｅ、試料の充填密度１．２ｇ／ｃ＋ｆｌ
にて該強磁性合金粉の磁気特性を測定したところ、１１
ｃ＝１２１００ｅ、　σｓ＝１２０ｅｍｕ／ｇ、５ＳＡ
＝５４　ｍ１ｇが得られた。

該強磁性合金粉を電子顕微鏡写真で観察したところ、針
状形の保持が良好であることがわかった。

又、平均軸比は９であった。更に、咳強磁性合金粉を塩
ビ酢ピコポリマーの樹脂、及びトルエンとＭＥＫの混合
溶媒とよく混合し、ステンレス製ビーズを分散メディア
として、よく分散させて得られた磁気塗料をテープに塗
布し、次いで磁場配向させカレンダーによりテープ表面
の平滑化処理を施し、乾燥、裁断して磁気テープを得た
。この磁気テープを前述ＶＳＭにより磁気特性を測定し
たところ、 ＩＩｃ＝１１６００ｅ、Ｂｒ＝２７２０　Ｇ、Ｒｓ＝０
．７８が得られた。尚ここでＲｓとは残留磁束密度Ｂｒ
の飽和磁束密度Ｂｍに対する比を表す。

表１に実験条件および評価結果を示す。

この結果より本発明による強磁性合金粉を用いることに
より磁気素材としての基本特性を保持しつつ、Ｉｌｃを
現行の酸化鉄を用いたビデオテープのｌｌｃ相当に制御
しなからＢｒの向上をはかれることがわかった。

実施例２〜９ 実施例１において、ゲーサイト粒子の平均長軸径、ゲー
サイト表面に被着させる化合物の組成比および還元鉄粉
表面に導入するアルミニウム化合物の量を変化させた以
外は、実施例１と同一の条件により実施した。本実施例
を実施例２〜９とし、表１に条件及び評価結果を示す。

各々の実施例で得られた強磁性合金粉は実施例１と同じ
く、磁気素材としての基本特性を保持しつつ、Ｈｃを現
行の酸化鉄を用いたビデオテープのｔｉｃ相当に制御し
なからＢｒの向上をはかれることが分かった。

比較例１ 実施例１において、還元鉄粉表面にアルミニウム化合物
を導入する工程を行わなかった以外は、実施例１と同一
の条件により実験を行った。条件および評価結果を表１
に示す。

比較例２ 実施例１において、ゲーサイト粒子の平均長軸径を変更
し、ゲーサイト表面に被着させるニッケ表−１ ル化合物の組成比をＮｉ／Ｆｅ・５％に減少させた以外
は、同一の実験を行った０条件および評価結果を表１に
示す。

比較例３ 実施例４において、還元鉄粉表面にアルミニウム化合物
を導入する工程を行わなかった以外は、実施例１と同一
の条件により実験を行った。条件および評価結果を表１
に示す。

比較例４ 実施例１において、ゲーサイト粒子の平均長軸径をさら
に変更し、ゲーサイト表面に被着させるニッケル化合物
の組成比をＮｉ／Ｆｅ・５％に減少させた以外は、同一
の実験を行った。条件および評価結果を表１に示す。

比較例５〜６ 実施例１において、ゲーサイト粒子の平均長軸径をそれ
ぞれ変更し、ゲーサイト表面に被着させるニッケル化合
物の組成比をＮｉ／Ｆｅ・５％に減少させ、さらに還元
鉄粉表面にアルミニウム化合物を導入する工程を行わな
かった以外は、同一の実験を行った。条件および評価結
果を表１に示す。

（電磁変換特性の評価） 以上の実施例、比較例により得られた磁気テープを用い
て出力対ノイズの比を測定した。実施例１〜３、比較例
１〜２で得た磁気テープを、市販オーディオ用デツキに
セットし、３１５１１２の入力信号を入れ出力信号とノ
イズのレベル比（以下Ｓ／Ｎと記す）を測定した。比較
例１のＳ／Ｎを対比として表した場合のデータを表２に
示す。これより実施例１〜３は十分なるＳ／Ｎの向上が
認められる。

ついで、実施例４〜６と比較例３〜４で得た磁気テープ
を市販ＶＩＩＳ用ビデオ用デツキにセットし、３．２５
ＭＩ＋□の入力信号を入れ、出力信号のうち３．２５Ｈ
Ｈ２と２．２５Ｍ１１２の出力の比（以下Ｃ／Ｎ（ｉ）
と記す）を測定した。実施例３のＣ／Ｎを対比として表
した場合のデータをＣ／Ｎ（１）として表１に示す。こ
れより実施例４〜Ｇは充分なるＣ／Ｎの向上が認められ
る。

さらに、実施例７のＣ／Ｎを比較例５を対比とし、実施
例８のＣ／Ｎを比較例６を対比とし、実施例表−２ ４〜６、比較例３〜４における方法と同一の方法で測定
しなＣ／ＮをそれぞれＣ／Ｎ　（２）、Ｃ／Ｎ　（３）
とし、表２に示す。これより、実施例７〜Ｂは充分なる
Ｃ／Ｎの向上が認められる。

衾所二カ来 以上実施例に示すように、本発明の合金鉄は、従来にな
いＨｃとＳＳＡの関係を示し、従来と同様のＨｃ、　　
σｓとした時より大きなＳＳＡを有するものであり、テ
ープ等に利用した時より低いノイズレベルのものとなる
等の点で、極めて価値のあるものである。すなわち、本
発明の合金粉によれば、得られるビデオテープが、高Ｓ
ＳＡ粉のため、高画質が確保出来ると共に、一方特にそ
の合金粉のＨｃが、従来の酸化鉄系の磁性粉末並に保持
されているので、ビデオ装置のハードの部分が従来のヘ
ッドでそのまま対応出来ることになり、その産業上の意
義は極めて大きいのである。

また、本発明の合金粉には、さらにアルミニウムが含有
されていることにより、磁気テープ作製用バインダー樹
脂との結合力が強化されること、および磁気テープ表面
の平滑性が向上すること等により、さらに高い出力が実
現出来る。かかる点もあいまって、本発明の合金粉は、
出力対ノイズ（Ｓ／ＮまたはＣ／Ｎ　）の特性が従来の
ものより遥かにすぐれた磁気テープを提供するこのが可
能であり、この点からもその産業上の利用可能性は極め
て大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＳＳＡとｔｉｃの関係において本発明の強磁
性合金粉と従来の代表的な強磁性鉄粉２種との占める位
置関係を示すグラフである。 図において、 （１）領域■は、本発明合金粉の０式による範囲、（２
）領域■は、現在実用化されている３ｍｍビデオ用メタ
ルテープに用いられている金属粉のおおよその範囲、 （３）領域■は、現在実用化されているオーディオ用メ
タルテープに用いられている金属粉のおおよその範囲、
をそれぞれ示す。 特許出願人　三井東圧化学株式会社 図面 第１図 比表面積ＳＳ八　（ポ／ｇ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定磁場：１０ＫＯｅ、測定時の試料密度：１．
   ２ｇ／ｃｍ＾３の条件下で測定した抗磁力（Ｈｃ）が、
   下記式１に示すような範囲であり、飽和磁化力（σｓ）
   が１００ｅｍｕ／ｇ以上であり、かつ、ＢＥＴ法による
   比表面積（ＳＳＡ）が２０ｍ＾２／ｇ以上の針状形であ
   るニッケルおよびアルミニウムを含有することを特徴と
   する鉄を主体とした磁気記録用強磁性合金粉。 Ｈｃ≦１０×ＳＳＡ＋７５０・・・・・・１（ここでＨ
   ｃの単位はＯｅ〔エルステッド〕、ＳＳＡの単位はｍ＾
   ２／ｇ）
2. （２）ニッケルと鉄の組成比がＮｉ／Ｆｅ＝１４〜６０
   ｗｔ％の範囲にある特許請求範囲第１項記載の磁気記録
   用強磁性合金粉。
3. （３）アルミニウムと鉄の組成比がＡｌ／Ｆｅ＝０．１
   〜２０ｗｔ％の範囲にある特許請求の範囲第１項記載の
   磁気記録用強磁性合金粉。
4. （４）針状形の平均軸比が６〜１８の範囲にある特許請
   求範囲第１項記載の磁気記録用強磁性合金粉。