DE1906531C3 - A method for producing a metal powder essentially composed of iron for magnetic recording - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen aus Eisen bestehenden Metallpulver für magnetische Aufzeichnung durch Reduktion von Metalioxid(en) und/oder Metallhydroxiden) mit Hilfe eines gasförmigen Reduktionsmittels.The invention relates to a method for producing a material consisting essentially of iron Metal powder for magnetic recording by reducing metal oxide (s) and / or metal hydroxides) with the help of a gaseous reducing agent.

Es ist bekannt. Metalloxide mittels gasförmiger Reduktionsmittel, wie Wasserstoff un Kohlenmonoxid, bei Drücken höher als 1 atm zu Metallen zu reduzieren (J. Tu ma rev und L. Λ. Panyushin, Trud\ Soveshchaniya Sozvannogo Instilutom Metallurgii Ural'skogo Filialu Akademii Nauk SSSR i Magnitogorskim Metallurgicheskim Kombinatom. 1955, Seiten 111 - 127; dieselben Autoren. Stal '18, Seiten 769-77b (1958), und Yu. P. S ν i η l s ο ν , Trudy L.eningradskogo Politekhnicheskogo lnstituta imeni M. I. Kalininu. 1960. Nr. 12, Seiten 81—91). Dabei werden jedoch keine Drücke höher als 7 atm angewandt, während eine etwaige Brauchbarkeit der erhaltenen Reduktionspro dukte als Material für magnetische Aufzeichnung ebenfalls nicht erwähnt ist.It is known. Metal oxides by means of gaseous reducing agents, such as hydrogen and carbon monoxide, reduced to metals at pressures higher than 1 atm (J. Tu ma rev and L. Λ. Panyushin, Trud \ Soveshchaniya Sozvannogo Instilutom Metallurgii Ural'skogo Filialu Akademii Nauk SSSR i Magnitogorskim Metallurgicheskim combinatome. 1955, pages 111-127; same authors. Stal '18, pages 769-77b (1958), and Yu. P. S ν i η l s ο ν, Trudy L.eningradskogo Politekhnicheskogo lnstituta imeni M. I. Kalininu. 1960. No. 12, pages 81-91). However, no pressures higher than 7 atm are used, while a any usefulness of the reduction products obtained as a material for magnetic recording is also not mentioned.

In der US-PS 33 47 659 ist ferner ein Reduktionsverfahren beschrieben, bei dem Eisenoxide bei Mindesttemperauiren von 316°C und unter einem Druck von mehr als 14 atm mittels Wasserstoff gases reduziert werden. Nach diesem Verfahren werden jedoch Metallpulver für d^;e Pulvermetallurgie hergestellt. Das zu reduzierende Pulver wird zunächst gemahlen. Nachdem das Pulver chemisch reduziert worden ist, wird es wiederum gemahlen. Bei dieser Verfahrensweise wird eine eventuell vorhanden gewesene nadelförmige Struktur der Teilchen derart gründlich zerstört, daß das Material für magnetische Aufzeichnungszwecke völlig unbrauchbar wird.In US-PS 33 47 659 a reduction process is also described in which iron oxides are reduced at minimum temperatures of 316 ° C and under a pressure of more than 14 atm by means of hydrogen gases. However, according to this method, metal powder for d ^; e powder metallurgy manufactured. The powder to be reduced is first ground. After the powder has been chemically reduced, it is ground again. In this procedure, any needle-shaped structure of the particles that may have been present is so thoroughly destroyed that the material is completely unusable for magnetic recording purposes.

Metallpulver für magnetische Aufzeichnung, die im wesentlichen aus Eisen, gegebenenfalls aus einer Legierung von Eisen mit Nickel und/oder Kobalt bestehen, werden bekanntlich durch Reduktion der Metalloxide und/oder Metallhydroxide mit Hilfe von Wasserstoff oder einem anderen gasförmigen Reduktionsmittel bei einem Druck von 1 atm hergestellt. Die Reduktion verläuft dabei jedoch sehr langsam. Damit die Reduktion mit einer für die Praxis akzeptablen Geschwindigkeit verläuft, muß diese bei Temperaturen über 300°C durchgeführt werden. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß die Metallteilen sintern, wodurch sich ein Produkt bildet, daß sich als Material für magnetische Aufzeichnung nicht oder weniger gut eignet.Metal powder for magnetic recording, consisting essentially of iron, optionally of a Alloy of iron with nickel and / or cobalt are known to be made by reducing the Metal oxides and / or metal hydroxides with the aid of hydrogen or another gaseous reducing agent produced at a pressure of 1 atm. However, the reduction is very slow. In order to the reduction proceeds at a rate that is acceptable in practice, it must be at temperatures above 300 ° C. However, this has the disadvantage that the metal parts sinter, thereby forming a product that is not or less good as a magnetic recording material suitable.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, bei dem das Sintern der Metallteilchen vermieden wird.The invention has the object to provide a method in which the sintering of the metal particles is avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Reduktion bei einer Temperatur unter 300⁰C und einem Druck des gasförmigen Reduktionsmittels von mindestens 10 atm, gegebenenfalls in Anwesenheit , eines Wasserbindemitiels im Reaktionsraum, erfolgt.This object is achieved according to the invention by a method of the type mentioned at the outset, in which the reduction takes place at a temperature below 300 ^° C. and a pressure of the gaseous reducing agent of at least 10 atm, optionally in the presence of a water binding agent in the reaction space.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine für die Praxis durchaus akzeptable Reduktionsgeschwindigkeit erreicht, während dennoch die Temperatur, bei der sich die Reduktion vollzieht, das Niveau nicht ι überschreitet, bei dem die obengenannte Sinterung der gebildeten Metallteilchen beginnt. Die Reduktion wird dadurch gefördert, daß bei der Reaktion gebildetes Wasser der Gasatmosphäre im Reaktionsraum entzogen wird. Ein geeignetes Wasserbindemittel ist beiis spielsweise Calciumoxid, CaO. Ebenfalls verwendbar sind andere Wasserbindemittel. beispielsweise Phosphorpentoxid, P>O>With the method according to the invention, a reduction rate which is entirely acceptable in practice is achieved reaches, while the temperature at which the reduction takes place does not reach the level ι exceeds, at which the above-mentioned sintering of the metal particles formed begins. The reduction will promoted by the fact that water formed during the reaction is withdrawn from the gas atmosphere in the reaction chamber will. A suitable water binding agent is beiis for example calcium oxide, CaO. Other water-binding agents can also be used. for example phosphorus pentoxide, P> O>

Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of a few exemplary embodiments.

■° B e i s ρ ι e I 1■ ° B e i s ρ ι e I 1

In einen Autoklav mit einem Inhalt von 500 cm^J werden zwei Porzellantiegel gestellt. Im unteren Tiegel befinden sich 30 g CaO, während der obere Tiegel 2_s v-FeiOj in Form von nadeiförmigen Teilchen mit einer größten Abmessung, die kleiner ist als 1 um. und mit einem Verhältnis Länge : Dicke von etwa 5 enthält. Der Autoklav wird dreimal mit Wasserstoff gespült, danach mit der gewünschten Menge Wasserstoff gefüllt undTwo porcelain crucibles are placed in an autoclave with a capacity of 500 cm ^J. In the lower crucible there are 30 g of CaO, while the upper crucible 2_s v-FeiOj in the form of needle-shaped particles with a largest dimension that is smaller than 1 μm. and with a length: thickness ratio of about 5. The autoclave is flushed three times with hydrogen, then filled with the desired amount of hydrogen and

ίο dann auf eine Temperatur von höchstens 300 "C erhitzt, welche Temperatur 4 Stunden lang aufrechterhallen wird. Nach dem Abkühlen wird der Autoklav evakuiert, wonach in den Tiegel, in dem sich das gebildete Eisen befindet, soviel Äthanol gebracht wird, daß dieses Eisenίο then heated to a temperature not exceeding 300 "C, what temperature will be maintained for 4 hours. After cooling, the autoclave is evacuated, whereupon enough ethanol is brought into the crucible, in which the iron is formed, that this iron

.15 völlig darin untertaucht. Dann wird dieser """iegel aus dem Autoklav entfernt. Das Äthanol wird dann aus dem Tiegel abgegossen, wonach das Eisen an der Luf; getrocknet wird..15 completely immersed in it. Then this "" "is off removed from the autoclave. The ethanol is then from the The crucible is poured off, after which the iron in the air; is dried.

Die nachfolgende Tabelle A gibt eine Übersicht der an den erhaltenen Eisenpulverpräparaten gemessenen Werte der Sättigungsmagnetisierung (J_s), unter der in diesem Zusammenhang das magnetische Moment je kg in einem Feld von 1O⁶AAn, ausgedrückt in Vollsekunden Metei je kg, verstanden wird, und des Produktes (/<ox 1H₁) der magnetischen Permabilität μο (das ist das Verhältnis B/H der magnetischen Flußdichte in Voltsekunden je Quadratmeter zu der magnetischen Feldstärke im A/m, dies alles im Vakuum) und der magnetischen Koerzitivkraft //Y₁,Table A below gives an overview of the saturation magnetization values (J _s ) measured on the iron powder preparations obtained, which in this context means the magnetic moment per kg in a field of 10 ⁶ AAn, expressed in full seconds Metei per kg, and of the product (/ <ox 1H ₁ ) of the magnetic permeability μο (that is the ratio B / H of the magnetic flux density in volt seconds per square meter to the magnetic field strength in A / m, all in a vacuum) and the magnetic coercive force // Y ₁ ,

so Es sei bemerkt, daß die zu reduzierenden Eisenoxidmengen einigermaßen an den angewandten Wassersioffdruck in dem Sinne angepaßt sind, daß diese Mengen größer sind, je höher der Wasserstoffdruck ist, damit das Verhältnis zwischen den Eisenoxid- und Wasserstoffmengen nicht allzusehr variiert.It should be noted that the amount of iron oxide to be reduced is somewhat dependent on the hydrogen pressure used are adjusted in the sense that these quantities are larger, the higher the hydrogen pressure, so that the ratio between the amounts of iron oxide and hydrogen does not vary too much.

Tabelle ATable A.

Eisenoxid-Iron oxide Rcaktions-Feedback Anfangs-At first- Js χ ΙΟ·⁴ Js χ ΙΟ ⁴ μο χ ιΗ μο χ ιΗ mengecrowd temperaturtemperature driickpress χ 10"χ 10 " ho (g)ho (g) ( C)(C) (atm)(atm) (Vsm/kg)(Vsm / kg) (Vs/ni·')(Vs / ni · ') 0,200.20 200200 11 0.990.99 356356 0,60.6 200200 1010 0,980.98 358358 3.03.0 200200 5050 1,011.01 364364 os 0.20os 0.20 300300 II. 1.11.1 374374 0.60.6 300300 1010 1,51.5 385385 3,03.0 300300 5050 1.81.8 452452 3.03.0 300300 100100 2.02.0 488488

/um Vergleich sei erwähnl, thill der theoretische Wert von (Λ χ H)⁴) für reines Eisen 2,7S Vs ni/kg betrügt.For comparison it should be mentioned that the theoretical value of (Λ χ H) ⁴ ) for pure iron is 2.7S Vs ni / kg.

IJ c i s ρ i e I 2IJ c i s ρ i e I 2

Die Durchführung der Versuche weicht nur in der Hinsicht von den in Beispiel 1 beschriebenen ab, daß nur von einem Eiscnoxidpräparat aus rx-FejOj-Teilchen in Form von hexagonalen ßipyramiden mi*, einer langen Achse von etwa 800 Ä ausgegangen wird. Die nachfolgende Tabelle B gibt eine Übersicht der an den erhaltenen Eisenpulverpräparaten gemessenen Werte der Säaigurigsmagnetisierun.g /,, des Produktes (//üX/M) der magnetischen Permeabilität μ₍> und der magnetischen Koerzitivkraft /f/_t*The execution of the experiments only differs from that described in Example 1 in that only an ice-oxide preparation made of rx-FejOj particles in the form of hexagonal ßipyramiden mi *, a long axis of about 800 Å, is assumed. The following table B gives an overview of the values of the acidic magnetization / ,, of the product (// üX / M) of the magnetic permeability μ ₍ > and the magnetic coercive force / f / _t * measured on the iron powder preparations obtained

Tabelle ÜTable Ü Kciiktions-Conditional Anliiiigs-Annually h χ 10' h χ 10 ' μο χ ;//μο χ; // FisemiOil-FisemiOil- icmpcraliiricmpcraliir (Irui'k(Irui'k χ Κ/χ Κ / IIK'ügCIIK'ügC ( η ( η (ami)(ami) (Vs m/kg)(Vs m / kg) (Vs/in·)(Vs / in) (μ)(μ) 1 501 50 5050 0,230.23 309309 3,03.0 250250 11 1,421.42 320320 0,200.20 250250 1010 2.372.37 430430 0,60.6 300300 11 1,631.63 323323 0,200.20 300300 11 1,801.80 270270 0,200.20 300300 1010 2,502.50 370370 0.60.6 300300 5050 2,552.55 308308 3,03.0 1)001) 00 100100 2,482.48 392392 3,03.0

Auf gleiche Weise können nickel- und/oder kobalthaltige Eisenpulver mit analogen Eigenschaften erhalten werden.In the same way, iron powders containing nickel and / or cobalt can be obtained with analogous properties will.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen aus Eisen bestehenden f-.ietullpulvers für magnetische Aufzeichnung durch Reduktion von Metalloxid(en) und/oder Metallhydroxid(en) mit Hilfe eines gasförmigen Reduktionsmittels, dadu r c h gekennzeichnet, daß die Reduktion bei einer Temperatur unter 300^üC und einem Druck des gasförmigen Reduktionsmittels von mindestens 10 atm, gegebenenfalls in Anwesenheit eines Wasserbindemittels im Reaktionsraum, erfolgt.A method of preparing an essentially iron f-.ietullpulvers for magnetic recording by the reduction of metal oxide (s) and / or metal hydroxide (s) by means of a gaseous reducing agent, dadu rch in that the reduction at a temperature below 300 ^u C and a pressure of the gaseous reducing agent of at least 10 atm, optionally in the presence of a water binding agent in the reaction space.