JP4051451B2 - 磁気記録媒体用磁性材料 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，高密度記録に適した磁気記録媒体用磁性材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオ用，ビデオ用，コンピュータ用などの磁気テープや磁気ディスク等の磁気記録媒体は，記録容量の高密度化による小型化，高性能化が一段と進み，それに伴って磁気記録媒体用の磁性粉も微粒子化が進んでいる。
【０００３】
記録密度の上昇のためには記録単位のサイズ低下が必要であるが，従来型の磁性粉を用いた媒体では高記録密度化の限界に近づいている。このようなことから，近年では，高密度磁気記録媒体として，高い結晶磁気異方性を有し且つ大きな保磁力を示す磁性金属ナノ粒子が注目されている。
【０００４】
遷移金属と白金族金属の一部の合金は高温熱処理による規則格子化により高い磁気異方性を発現することが知られており、特にＦｅＰｔ規則格子化合金はＫｕ＝７×１０⁷ｅｒｇ／ｃｃと大きな結晶磁気異方性エネルギーを有し、熱揺らぎの問題を解決する有力な磁性材料として注目を集めている。ＦｅＰｔナノ粒子の合成に関する技術として、例えば以下のものが報告された。
【０００５】
（１）ショウヘン・スンらにより，化学的手法を用いたＦｅＰｔナノ粒子の合成法がScience, 2000, Vol.287, p.1989に報告された。この方法によると，非親水性溶媒であるジオクチルエーテル中において, Pt(acac)₂をアルコールにより還元し，Fe(CO)₅を熱分解することにより，ＦｅＰｔナノ粒子が合成される。作製されたＦｅＰｔナノ粒子は組成制御が可能で，そのサイズも３〜１０ｎｍの間で制御できるとされている。
【０００６】
（２）城後らは，２００１年度第２５回応用磁気学会学術講演会において，逆ミセル法を用いたＦｅＰｔナノ粒子の合成法を発表した（該講演概要集2001, 26aC-6, P.155)。この方法によると，非親水性溶媒であるイソオクタンを溶媒に使用し，界面活性剤にビス（2-エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウムを使用してミセル場を形成し，このミセル内の水溶液中においてＦｅおよびＰｔの塩化物をＮａＢＨ₄により還元することによりＦｅＰｔナノ粒子を合成している。この方法では，反応場に逆ミセルを使用することにより分散性の良いナノ粒子が得られる。
【０００７】
（３）黒部らは，同じく２００１年度第２５回応用磁気学会学術講演会において，アルコール還元法によるＦｅＰｔナノ粒子の合成法を発表した（該講演概要集2001, 26aC-5, P.154)。この方法によると，Ｆｅ供給源にFe(acac)₃を，Ｐｔ供給源にPt(acac)₂を使用し，粒子表面を保護する保護高分子としてポリ（N-ビニル-2-ピロリドン）を使用し，溶媒と還元剤の作用を併せ持つエチレングリコールによるアルコール還元法によりＦｅＰｔナノ粒子を合成している。
【０００８】
このようにして得られるナノ粒子（ＦｅＰｔ）を基盤上に自己配列させた記録媒体では，Ｔbit/in²オーダーまで記録密度を上げられるポテンシャルを有することが知られている (前掲のScience, 2000, Vol.287, p.1989，およびJournal of the Magnetics Society of Japan, 2001, V.25, No.8, p.1434)。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記のようなナノ粒子からなる強磁性合金で記録媒体を作成する場合には，ナノ粒子を規則格子化させるための熱処理が必要である。そのさい，規則格子化を基盤上で行う場合には，その熱処理温度に耐える基盤が必要となる。従来のハードディスクの基盤は主にガラス基盤やＡｌ基盤が用いられているが，これらを用いたのでは，該熱処理温度で変形するおそれがある。
【００１０】
他方，基盤を用いずに熱処理すると，すなわち，基盤上に塗布することなく分離・乾燥した粒子の状態で熱処理する場合には，前述の基盤変形の問題はないものの，粒子同士の焼結（ランダムに粒子が融着し合う現象）が起こり，ナノスケールサイズが保持できなくなって，高密度記録媒体用の磁性粉としては不適当なものになりかねない。
【００１１】
したがって，本発明の課題は，このようなナノ粒子を粉状のままで熱処理しても粒子同士の焼結が起きがたいものに変性することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＦｅＰｔ規則格子化合金に、元素Ａが、Ａ／（Ｆｅ＋Ｐｔ）の原子百分率で１〜１００（ａｔ．％）の範囲で含まれ、４５０℃以上で熱処理されてなる磁気記録媒体用強磁性粒子を提供する。ただし、元素Ａは、Ｓｉ、ＡｌおよびＲ（ＲはＹを含む希土類元素の１種または２種以上を表す）からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、を表す。前記ＦｅＰｔ規則格子化合金の粒子は表面部に元素Ａが偏在している粒子であるのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
成分組成がＦ_xＭ_100-xで表される合金のナノ粒子それ自身（ただし，ＦはＦｅまたはＣｏの１種以上，ＭはＰｔまたはＰｄの１種以上で，３０≦ｘ≦７０）は，前述(1) 〜(3) の製法やその他の製法によって得ることができるが，このものをＣｕＡｕ型構造の規則格子をもつ強磁性合金とするには前記のように熱処理するのが好ましい。適正な熱処理温度は，ナノ粒子の粒径，形状，成分組成等によって異なるが少なくとも４５０℃以上を必要とする。そのさい，Ｆ_xＭ_100-x合金ナノ粒子の表面部に適正な元素Ａが適量存在していると，粒子同士が融着（焼結）する現象を抑制することができ，ナノスケールサイズを保持したまま規則格子化を達成しやすくなる。
【００１４】
元素Ａとしては，Ｓｉ，ＡｌおよびＲ（ＲはＹを含む希土類元素の１種または２種以上を表す）からなる群から選ばれた少なくとも１種であるのがよい。Ｒのうちで，好ましいのはＹまたはＮｄである。
【００１５】
本発明に従う磁性材料を得るには，まずＦ_xＭ_100-x合金ナノ粒子を製造してから，このナノ粒子に元素Ａを含有させる処理を施すのがよい。Ｆ_xＭ_100-x合金ナノ粒子の製造には，非親水性溶媒中で有機金属を熱分解・還元する方法（前記(1) の方法），非親水性溶媒中で界面活性剤を用いてミセルを成形して還元する逆ミセル法（前記(2) の方法），親水性のアルコール溶媒中で還元を行うアルコール還元法（前記(3) の方法），親水性溶媒中でＦの塩化物，硫酸塩等とＭの塩化物とを溶存させて還元剤で還元する方法（同一出願人に係る特願２００１−４００２１６号に記載の方法），そのほかの湿式還元法，気相法などあらゆる製法が適用できるが，非親水性溶媒を用いてＦ_xＭ_100-x合金ナノ粒子を製造した場合には，その合金ナノ粒子が生成している非親水性溶媒に，元素Ａのアルコシド類，例えばテトラエチルオルトシリケート，アルミニウムトリイソプロポキシドなど添加して，該合金ナノ粒子表面部に元素Ａを含有させるのがよい。他方，親水性溶媒を用いてＦ_xＭ_100-x合金ナノ粒子を製造した場合には，その合金ナノ粒子が生成している親水性溶媒に，元素Ａの硫酸塩や，ケイ酸塩，アルミン酸塩などの金属塩を添加して，該合金ナノ粒子表面部に元素Ａを含有させるのがよい。
【００１６】
Ｆ_xＭ_100-x合金ナノ粒子に元素Ａを含有させる量としては，Ａ／（Ｆ＋Ｍ）の原子百分率が１〜２００（at.%），好ましくは１〜１５０（at.%），さらに好ましくは１〜１００（at.%）となる量とするのがよい。この原子百分率が１未満では焼結を抑制する効果が現れず，２００を超える場合には，ナノ粒子の分散性が低下するようになる。
【００１７】
【実施例】
〔実施例１〕
４０ミリＬ（Ｌはリットルを表す）のジオクチルエーテル中に１ミリモルのＰｔ(acac)₂を混合し，エチレングリコールを３ミリモル添加した。次いで，この混合液を１００℃で３０分間保持した後，オレイン酸を１ミリモル，オレイルアミンを１ミリモルおよびＦｅ(ＣＯ)₅を１.６ミリモル添加し，２５０℃に昇温して３０分保持することにより，ＦｅＰｔ微粒子を合成した。
【００１８】
このＦｅＰｔ微粒子を含有したままの液をヘキサンで１０倍に希釈し，この希釈液に対し，アルミニウムトリイソプロポシキドを２−プロパノールに溶解した含アルミニウム溶液を，Ａｌ／（Ｆｅ＋Ｐｔ）の原子百分率が４６.５at.%に相当する割合で添加し，３０℃で６０分攪拌した。次いで，液から粒子を分離し，２−プロパノールで洗浄し，窒素ガス中で乾燥して微粉を得た。得られた微粉の平均粒径はほぼ４ｎｍであった。
【００１９】
この微粉をＮ₂雰囲気中で５５０℃に３０分間保持する熱処理を施し，焼結が殆んど起きていない平均粒径がほぼ４ｎｍのＦｅＰｔ強磁性粒子を得た。この粒子の電子顕微鏡写真を図１に示した。また，このＦｅＰｔ強磁性粒子から，保磁力（Ｈｃ）＝２９２７（Ｏe ），飽和磁化（σｓ）＝３０.９（emu/g ）の磁気特性が得られた。
【００２０】
〔実施例２〕
４０ミリＬのジオクチルエーテル中に１ミリモルのＰｔ(acac)₂を混合し，エチレングリコールを３ミリモル添加した。次いで，この混合液を１００℃で３０分間保持した後，オレイン酸を１ミリモル，オレイルアミンを１ミリモルおよびＦｅ(ＣＯ)₅を１.６ミリモル添加し，２５０℃に昇温して３０分保持することにより，ＦｅＰｔ微粒子を合成した。
【００２１】
このＦｅＰｔ微粒子を含有したままの液をヘキサンで１０倍に希釈し，この希釈液に対し，テトラエチルオルトシリケートをエタノールに溶解した含Ｓｉ溶液を，Ｓｉ／（Ｆｅ＋Ｐｔ）の原子百分率が１００at.%に相当する割合で添加した。次いで，この混合液にナトリウムエチラートをｐＨ１２となるまで添加した後，水蒸気を含む Airでバブリングしながら３０℃で１８０分攪拌した。次いで，液から粒子を分離し，エタノールで洗浄し，窒素ガス中で乾燥して微粉を得た。得られた微粉の平均粒径はほぼ４ｎｍであった。
【００２２】
この微粉をＮ₂雰囲気中で５５０℃に３０分間保持する熱処理を施し，焼結が殆んど起きていない平均粒径がほぼ４ｎｍのＦｅＰｔ強磁性粒子を得た。このＦｅＰｔ強磁性粒子から，保磁力（Ｈｃ）＝２５６６（Ｏe ），飽和磁化（σｓ）＝２３.０（emu/g ）の磁気特性が得られた。
【００２３】
〔実施例３〕
４０ミリＬのジオクチルエーテル中に１ミリモルのＰｔ(acac)₂を混合し，エチレングリコールを３ミリモル添加した。次いで，この混合液を１００℃で３０分間保持した後，オレイン酸を１ミリモル，オレイルアミンを１ミリモルおよびＦｅ(ＣＯ)₅を１.６ミリモル添加し，２５０℃に昇温して３０分保持することにより，ＦｅＰｔ微粒子を合成した。
【００２４】
このＦｅＰｔ微粒子を含有したままの液をヘキサンで１０倍に希釈し，この希釈液に対し，イットリウムイソプロポキシドをトルエンに溶解した含Ｙ溶液を，Ｙ／（Ｆｅ＋Ｐｔ）の原子百分率が２０at.%に相当する割合で添加し，３０℃で６０分攪拌した。次いで，液から粒子を分離し，トルエンで洗浄し，窒素ガス中で乾燥して微粉を得た。得られた微粉の平均粒径はほぼ４ｎｍであった。
【００２５】
この微粉をＮ₂雰囲気中で５５０℃に３０分間保持する熱処理を施し，焼結が殆んど起きていない平均粒径がほぼ４ｎｍのＦｅＰｔ強磁性粒子を得た。このＦｅＰｔ強磁性粒子から，保磁力（Ｈｃ）＝２７３２（Ｏe ），飽和磁化（σｓ）＝２７.３（emu/g ）の磁気特性が得られた。
【００２６】
〔比較例〕
４０ミリＬのジオクチルエーテル中に１ミリモルのＰｔ(acac)₂を混合し，エチレングリコールを３ミリモル添加した。次いで，この混合液を１００℃で３０分間保持した後，オレイン酸を１ミリモル，オレイルアミンを１ミリモルおよびＦｅ(ＣＯ)₅を１.６ミリモル添加し，２５０℃に昇温して３０分保持することにより，ＦｅＰｔ微粒子を合成した。
【００２７】
このＦｅＰｔ微粒子を含有する液にエタノールを添加してＦｅＰｔ微粒子を凝集させたあと，遠心分離によって液から粒子を分離し，窒素ガス中で乾燥して微粉を得た。得られた微粉の平均粒径はほぼ４ｎｍであった。
【００２８】
この微粉をＮ₂雰囲気中で５５０℃に３０分間保持する熱処理を施したところ，１０〜２５０ｎｍの大きさに焼結したＦｅＰｔ強磁性粒子を得た。このＦｅＰｔ強磁性粒子から，保磁力（Ｈｃ）＝３４０９（Ｏe ），飽和磁化（σｓ）＝３６.５（emu/g ）の磁気特性が得られた。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，Ｆ_xＭ_100-x合金ナノ粒子を規則格子化して強磁性材料とする場合の熱処理において，ナノ粒子同士のランダムな焼結の進行を抑制することができる。したがって，Ｆ_xＭ_100-x合金ナノ粒子を用いた磁気記録媒体用の強磁性材料を歩留りよく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従うＦｅＰｔ合金強磁性ナノ粒子の透過電子顕微鏡写真である。

Claims (2)

1. ＦｅＰｔ規則格子化合金に、元素Ａが、Ａ／（Ｆｅ＋Ｐｔ）の原子百分率で１〜１００（ａｔ．％）の範囲で含まれ、４５０℃以上で熱処理されてなる磁気記録媒体用強磁性粒子。
   ただし、元素Ａは、Ｓｉ、ＡｌおよびＲ（ＲはＹを含む希土類元素の１種または２種以上を表す）からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、を表す。
2. 前記ＦｅＰｔ規則格子化合金の粒子の表面部に元素Ａが偏在している請求項１に記載の磁気記録媒体用強磁性粒子。

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