JP2889354B2 - 針状バリウムフェライト磁性粉及びその製造法 - Google Patents

針状バリウムフェライト磁性粉及びその製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高密度磁気記録方式用垂直磁気記録方式の
塗布型媒体に使用する針状バリウムフェライト磁性粉及
びその製造法、詳しくは、針状で、焼結がきわめて少な
く、且つ飽和磁化の高いバリウムフェライト磁性粉及び
その製造法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、バリウムフェライト磁性粉には板状のものと針
状のものが知られている。板状のものの製造法として
は、例えば、共沈法、ガラス結晶化法、水熱合成法等、
種々の方法が知られている。また、針状のものの製造法
としては、例えば、針状のオキシ水酸化鉄等を炭酸バリ
ウム等で被覆した後、焼成する方法(特開昭61−104602
号公報参照)が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、針状のものは、原料鉄化合物の鉄状形状を焼
成時に保持するのが難しく、焼成温度が低ければ、針状
を保持できるが、飽和磁化が低くなり、また焼成温度が
高ければ、飽和磁化を高くできるが、焼結してしまい針
状が保持できなくなるという問題があった。焼成温度を
低くして時間を長くする方法もあるが、やはり焼結も時
間と共に進行するし、生産効率からも好ましい方法とは
いえない。
また、特開昭61−104602号公報に記載されている製造
法においては、炭酸バリウムによるオキシ水酸化鉄の被
覆を、塩化バリウムに重炭酸ソーダ又は炭酸ソーダを反
応させる方法により行っているが、この方法では、炭酸
バリウムを充分に微細なコロイド粒子としてオキシ水酸
化鉄に被覆することができず、得られるバリウムフェラ
イト磁性粉の磁気特性が不充分であった。これは、生成
する炭酸バリウムが充分に微細でないこと、及びバリウ
ムの一部が溶出してしまうためである。
従って、本発明の目的は、前記問題点を解決し、針状
で、焼結しておらず、且つ飽和磁化が従来のものと比較
して飛躍的に向上したバリウムフェライト磁性粉及びそ
の製造法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結
果、バリウム化合物で被覆した針状のオキシ水酸化鉄又
は酸化鉄を焼成して針状バリウムフェライト磁性粉を製
造する際に、予め、上記オキシ水酸化鉄又は酸化鉄の粒
子表面をSi及びAlの少なくとも1種の元素の酸化物及び
/又は水酸化物で被覆しておくことにより、焼結が少な
くなり、更に、リン酸を添加しておくことにより、焼結
が更に少なくなり、しかも、飽和磁化が向上した針状バ
リウムフェライト磁性粉が得られることを知見した。
また、本発明者等は、針状のオキシ水酸化鉄又は酸化
鉄をバリウム化合物で被覆する際に、塩化バリウム等の
水溶性バリウム化合物を含む針状のオキシ水酸化鉄又は
酸化鉄のスラリーに、水酸化アルカリを添加してpHを8
以上にし、このスラリーに炭酸ガス又は炭酸塩の炭酸源
を添加し、pH8〜12の範囲で炭酸バリウムを析出させる
ことにより、微細な炭酸バリウムのコロイド粒子を生成
させることができ、上記オキシ水酸化鉄又は酸化鉄を炭
酸バリウムで均一に被覆でき、磁気特性の優れた針状バ
リウムフェライト磁性粉が得られることを知見した。
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、粒子
表面がSi及びAlの少なくとも一種の元素の酸化物で被覆
され、Pを含有し、針状であり、飽和磁化が50emu/g以
上であることを特徴とするバリウムフェライト磁性粉を
提供するものである。
また、本発明は、本発明の上記バリウムフェライト磁
性粉の製造法として、針状のオキシ水酸化鉄又は酸化
鉄、及び水溶性バリウム化合物を含む水分散スラリー
に、水酸化アルカリを添加し、次いで、炭酸ガス及び/
又は炭酸塩を添加するか或いは添加せずにpH8〜12とし
て上記オキシ水酸化鉄又は酸化鉄の表面をバリウム化合
物で被覆し、次いで、バリウム化合物で被覆されたオキ
シ水酸化鉄又は酸化鉄を、Si及びAlの少なくとも一種の
元素の酸化物及び/又は水酸化物で更に被覆し、次い
で、リン酸を添加し、濾過、水洗、乾燥した後、700〜1
000℃で焼成することを特徴とする針状バリウムフェラ
イト磁性粉の製造法を提供するものである。
以下、本発明のバリウムフェライト磁性粉を、その本
発明の製造法に基づいて詳述する。
本発明で用いられる針状のオキシ水酸化鉄及び酸化鉄
としては、α−FeOOH、β−FeOOH、γ−FeOOH、α−Fe2
O3、及びγ−Fe2O3の何れであっても良いが、良好な針
状バリウムフェライトを得るためには、枝分かれのない
もの、粒度分布の揃ったものが好ましく、平均長軸長0.
1〜1.0μm及び平均短軸長0.01〜0.1μmの範囲のもの
を使用するのが好ましい。
而して、本発明のバリウムフェライト磁性粉を製造す
るには、先ず、上記オキシ水酸化鉄又は酸化鉄(以下、
原料鉄化合物という)を次のようにしてバリウム化合物
で被覆する。
原料鉄化合物及び塩化バリウム等の水溶性バリウム化
合物を水に加えて、原料鉄化合物の水分散スラリーを調
製する。この際、スラリー濃度は、原料鉄化合物5〜7g
/程度とするのが好ましい。
次いで、上記スラリーに水酸化アルカリを添加して、
スラリーのpHを8以上にした後、炭酸ガス及び/又は炭
酸塩を添加し、pH8〜12の範囲で炭酸バリウムを析出さ
せて、炭酸バリウムで被覆された原料鉄化合物を得る。
即ち、例えば、水溶性バリウム化合物として塩化バリウ
ムを用いた場合、水酸化アルカリの添加によりスラリー
中の塩化バリウムは水酸化バリウムとなるが、pH8以上
では水酸化バリウムの水に対する溶解度はBaO換算で3.8
4g/100g(20℃)であるから、溶解度以下の濃度にして
おけば水酸化バリウムは溶解している。この状態で炭酸
源を添加すると、速やかに微細な炭酸バリウムが析出
し、原料鉄化合物に被着するのである。この際、スラリ
ーのpHを8〜12の範囲に保持するのは、pHを7以下とす
ると炭酸バリウムが溶解し始め、またpHを12超とすると
充分に微細な炭酸バリウムが得られないからである。
また、上記水酸化アルカリとしては、水酸化ナトリウ
ムが好ましく、また、上記炭酸塩としては、炭酸ナトリ
ウム、炭酸水素ナトリウム等が好ましい。
また、バリウム化合物による原料鉄化合物の被覆は、
次のようにして行うこともできる。
上記と同様にして調製した原料鉄化合物の水分散スラ
リーに水酸化アルカリを添加して水酸化バリウムを生成
させ、スラリーを充分に攪拌して、バリウム化合物で被
覆された原料鉄化合物を得る。
次に、上記の如くしてバリウム化合物で被覆された原
料鉄化合物を、次のようにしてSi及びAlの少なくとも一
種の元素の酸化物及び/又は水酸化物で更に被覆する。
バリウム化合物で被覆された原料鉄化合物に、水ガラ
ス、ケイ酸ソーダ等のSi化合物及び/又はアルミン酸ソ
ーダ、塩化アルミニウム等のAl化合物を添加し、Si,Al
の酸化物及び/又は水酸化物を付着させる。
この際、Siとして水ガラスやケイ酸ソーダ、Alとして
アルミン酸ソーダのようなアルカリ性のものを使用する
場合は、塩酸や炭酸ガス等を添加することにより、また
塩化アルミニウム等のような酸性のものを使用する場合
は、アルカリを添加することにより、それぞれpHを8〜
12に調整することが好ましい。
Si,Alの酸化物及び/又は水酸化物の被着量は、Feに
対して、Siは好ましくは0.1〜2.0モル%、より好ましく
は0.5〜10モル%、Alは好ましくは0.1〜4.0モル%、よ
り好ましくは0.5〜2.0モル%である。
次いで、上記の如くしてSi,Alの酸化物及び/又は水
酸化物で更に被覆された原料鉄化合物に、リン酸を添加
する。
リン酸の添加方法は特に制限はなく、リン酸を水に希
釈して一度に加えても良く、滴下ロート等で徐々に加え
ても良い。
リン酸の添加後、充分に攪拌し、次いで濾過、水洗、
乾燥を行い、粉末を得る。この粉末にリンが含有されて
いることは蛍光X線分析で確認できる。リンがどのよう
な形でとり込まれるかは明確ではない。しかし、Ba3(P
O4がBaCO3の飽和溶液とリン酸との反応により生成
することが化学大辞典(共立出版社、昭和37年発行)に
記載されており、本反応条件はまさにそれに該当するの
で、BaCO3の一部がBa3(PO4に置き換わるのと考え
られる。リン酸の添加により飽和磁化を高くできること
は、本発明者等が鋭意検討の結果、発見したものであ
り、リン酸の添加量は、Feに対して0.1〜1.5モル%程度
が好ましい。0.5モル%程度で飽和磁化が最高となる。
一般に、リン酸はγ−Fe2O3の製造などにおいても、分
散剤又は焼結防止剤として知られているが、飽和磁化を
向上させる効果があることは知られていない。このよう
な効果が奏される理由としては、リンがBaCO3の分解及
びBaのフェライト内拡散を促進する触媒として寄与する
のではないかと考えられる。
然る後、上記の如くして得られた粉末を700〜1000℃
で焼成し、本発明の針状バリウムフェライト磁性粉を得
る。
焼成温度が700℃のように低い場合は、100時間のよう
な長時間の焼成により充分な飽和磁化を得ることができ
る。また、焼成が1000℃のような高温の場合は、数分〜
数10分で充分な飽和磁化が得られる。更に好ましくは、
800℃で5時間、又は900℃で1時間のような焼成条件で
ある。即ち、焼成温度800〜900℃、焼成時間1〜5時間
が現実的な範囲として推奨できるが、本発明において
は、Si又はAlの酸化物及び/又は水酸化物の添加によ
り、900〜1000℃で焼結の少ないバリウムフェライト磁
性粉を得ることができる。
この様にして得られる本発明のバリウムフェライト磁
性粉は、長さ0.1〜1.0μm及び幅0.01〜0.1μmの針状
粉末であり、焼結がきわめて少なく且つ飽和磁化が50em
u/g以上と高いものである。
尚、本発明においては、焼成する前に酸化硼素(B
2O3)や酸化ビスマス(Bi2O3)等の融剤を加えても良
い。B2O3は750℃以上で飽和磁化を向上させる効果があ
るが、焼結も促進する。また、Bi2O3は850℃付近、即ち
Bi2O3の融点付近で飽和磁化を向上させる効果がある。
これらの融剤は、バリウムフェライトに対して1重量%
程度の添加では焼結はほとんど進まない。従って、融剤
を添加する場合、その好ましい添加量は1〜5重量%で
ある。
また、本発明においては、保磁力制御剤としてのCo及
びTiを添加することもでき、これらの添加は、バリウム
化合物被着と同時あるいはその前後に行えば良い。
〔実施例〕
以下に実施例を比較例と共に挙げ、本発明を更に具体
的に説明する。
実施例1〜4 針状ゲーサイト(α−FeOOH)66.6g及び塩化バリウム
(BaCl2・2H2O)16.8gを脱イオン水に加えて10の分散
スラリーとし、これを攪拌しながら、水酸化ナトリウム
(NaOH)11gを脱イオン水に溶解して加え、スラリーのp
Hを12にする。これに炭酸ガスを3/分で8分間通
じ、スラリーのpHを10.5とする。これに水ガラスをSiと
して下記表1に示す割合で添加し、更にリン酸溶液を下
記表1に示す割合で加え、良く攪拌する。得られたスラ
リーを濾過、水洗、乾燥して固型物を得る。得られた固
型物を空気雰囲気下で900℃で1時間焼成して、針状バ
リムウフェライト磁性粉をそれぞれ得た。
得られたバリウムフェライト磁性粉は、何れも、X線
回析スペクトルによりマグネトプランバイト型であるこ
とを確認した。また、これらのバリウムフェライト磁性
粉それぞれについて、振動試料型磁力計で磁気特性を、
透過型電子顕微鏡で焼結状態をそれぞれ測定した。その
結果を下記表1に示す。
実施例5〜8 実施例1〜4において、水ガラスを添加する代わり
に、塩化アルミニウム(AlCl3・6H2O)を水に溶解した
ものをAlとして下記表1に示す割合で添加する以外は、
実施例1〜4と同様にして針状バリウムフェライト磁性
粉をそれぞれ得た。
得られたバリウムフェライト磁性粉それぞれの磁気特
性及び焼結状態を実施例1〜4と同様の方法で測定し
た。その結果を下記表1に示す。
実施例9 実施例1〜4において、炭酸ガスを3/分で8分間
通じる代わりに、炭酸ナトリウム(Na2CO3)14.57gを脱
イオン水に溶解して加える(スラリーのpH10.5)以外
は、実施例1〜4と同様にして針状バリウムフェライト
磁性粉を得た。
得られたバリウムフェライト磁性粉の磁気特性及び焼
結状態を実施例1〜4と同様の方法で測定した。その結
果を下記表1に示す。
実施例10 針状ゲーサイト(α−FeOOH)55.5g、塩化バリウム
(BaCl2・2H2O)16.8g、塩化コバルト(CoCl2・2H2O)1
0.4g及び塩化チタン(TiCl4)11.9gを脱イオン水に加え
て10の分散スラリーとし、これを攪拌しながら、水酸
化ナトリウム(NaOH)26gを脱イオン水に溶解して加
え、スラリーのpHを12にする。これに炭酸ガスを3/
分で8分間通じ、スラリーのpHを10.5とする。これに水
ガラスをSiとして下記表1に示す割合で添加し、更にリ
ン酸溶液を下記表1に示す割合で加え、良く攪拌する。
得られたスラリーを濾過、水洗、乾燥して固型物を得
る。得られた固型物を空気雰囲気下で900℃で5時間焼
成して、針状バリウムフェライト磁性粉を得た。
得られたバリウムフェライト磁性粉は、X線回析スペ
クトルによりマグネトプランバイト型であることを確認
した。また、このバリウムフェライト磁性粉の磁気特性
及び焼結状態を実施例1〜4と同様の方法で測定した。
その結果を下記表1に示す。
比較例1 針状ゲーサイト(α−FeOOH)66.6g及び塩化バリウム
(BaCl2・2H2O)16.8gを脱イオン水に加えて10の分散
スラリーとした。
これに炭酸ナトリウム(Na2CO3)14.57gを脱イオン水に
溶解して加る。これに水ガラスをSiとして下記表1に示
す割合で添加し、更にリン酸水溶液を下記表1に示す割
合で加え、良く攪拌する。得られたスラリーを濾過、水
洗、乾燥して固型物を得る。得られた固型物を空気雰囲
気下で900℃で1時間焼成して、針状バリウムフェライ
ト磁性粉を得た。
得られたバリウムフェライト磁性粉の磁気特性及び焼
結状態を実施例1〜4と同様の方法で測定した。その結
果を下記表1に示す。
比較例2 比較例1において、炭酸ナトリウム(Na2CO3)を加え
る代わりに、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)11.55gを加
え、且つ、水ガラスの代わりに、塩化アルミニウム(Al
Cl3・6H2O)を加える以外は、比較例1と同様にして針
状バリウムフェライト磁性粉を得た。
得られたバリウムフェライト磁性粉の磁気特性及び焼
結状態を実施例1〜4と同様の方法で測定した。その結
果を下記表1に示す。
〔発明の効果〕 本発明のバリウムフェライト磁性粉は、針状で、焼結
がきわめて少なく、且つ飽和磁化が従来のものと比較し
て飛躍的に向上したものである。
また、本発明のバリウムフェライト磁性粉の製造法に
よれば、上記の本発明のバリウムフェライト磁性粉を得
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 明 群馬県渋川市金井425番地 関東電化工 業株式会社研究開発センター内 (72)発明者 杉本 光男 東京都練馬区氷川台4―56―5 (56)参考文献 特開 昭61−104602(JP,A) 特開 昭56−114833(JP,A) 特開 平2−97429(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01G 49/00 - 49/08 H01F 1/11

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒子表面がSi及びAlの少なくとも一種の元
    素の酸化物で被覆され、Pを含有し、針状であり、飽和
    磁化が50emu/g以上であることを特徴とするバリウムフ
    ェライト磁性粉。
  2. 【請求項2】針状のオキシ水酸化鉄又は酸化鉄、及び水
    溶性バリウム化合物を含む水分散スラリーに、水酸化ア
    ルカリを添加し、次いで、炭酸ガス及び/又は炭酸塩を
    添加するか或いは添加せずにpH8〜12として上記オキシ
    水酸化鉄又は酸化鉄の表面をバリウム化合物で被覆し、
    次いで、バリウム化合物で被覆されたオキシ水酸化鉄又
    は酸化鉄を、Si及びAlの少なくとも一種の元素の酸化物
    及び/又は水酸化物で更に被覆し、次いで、リン酸を添
    加し、濾過、水洗、乾燥した後、700〜1000℃で焼成す
    ることを特徴とする針状バリウムフェライト磁性粉の製
    造法。
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