JPH02111804A - 金属磁性粉の製造法 - 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】 〔発明の背景〕 （産業上の利用分野） 本発明は、高密度記録用に好適な金属磁性粉に、詳しく
は金属中に炭化金属として炭素を一定量含有した高保磁
力の金属磁性粉に、関する。

（従来の技術） 近年、磁気記録の高密度化の要求に伴い、記録媒体用途
に従来用いられていたγ−Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ被被着−Ｆ
ｅ２０３などの酸化鉄に代り、高保磁力と高残留磁化を
有する鉄または鉄を主体とする合金の磁性粉が実用化さ
れている。

現在使用されている金属磁性粉の大部分は、出発物質で
ある針状ゲータイトまたは針状ヘマタイトを酸化した後
に水素気流中で還元することにより得られる。これは、
原料であるオキシ水酸化鉄の粒子形態を利用したもので
あって、還元後もその針状性を保つことによって、磁気
的には形状異方性による保磁力の向上をはかっている。

しかし、還元中の微粒子生成機構は複雑であり、記録媒
体の電磁変換特性に要求される特性、すなわち単一粒子
の大きさが３００オングストローム（入）以下、という
特性を持たすべく粒径を制御するには、還元過程で粒子
同士の焼結が起り易いので反応条件の設定が極めて困難
である。また、生成する金属微粒子は、長時間の還元と
、オキシ水酸化鉄などの原料の脱水反応などが重なって
、表面構造の粗雑な、活性の強い、従って、空気中の酸
化を受は易い不安定な微粒子となり易く、これが高分子
バインダー中に分散され塗膜になった後でも耐候性に問
題を生じる等の欠点となっている。

従って、このような欠点のない金属磁性粉が望まれると
ころである。

そのような金属磁性粉の製法の一つとして、遷移金属カ
ルボニル化合物を気相分解する方法も公知であり、例え
ば特公昭４３−２４３１６号、同４４−１１５２９号お
よび同５２−３１８０９号各公報、並びに米国特許２，
９８３，９９７号および同２，８８４．３１９号明細書
等が知られている。この方法によれば、金属カルボニル
の分解により直接金属粒子を形成することより、上記の
水素還元法の金属粒子に比較すると平滑で安定な表面を
有する粒子が得られ、この粒子は塗膜には好ましいもの
である。しかし、上記の公知技術で得られる粒子は、粒
子径が大きすぎ、また炭素含量も高すぎるため、高密度
記録に要求される１２００エルステド（Ｏｅ）以上の高
保磁力の磁気特性を有するものとなっていない。

〔発明の概要〕

（要　旨） 本発明者等は、以上の状況に鑑み、高密度記録用金属磁
性粉について鋭意検討の結果、本発明をなし得た。

すなわち、本発明による金属磁性粉の製造法は、遷移金
属カルボニル化合物を気相熱分解反応に付して該遷移金
属の粉末を製造する方法において、該カルボニル化合物
を、その０．０５〜０．０００１モル比の含窒素化合物
の存在下に不活性ガスまたは水素で希釈して気相熱分解
することによって、炭素を実質的に炭化金属の形で０、
　２〜２．５重量％含有し、短軸径が３００Ａ以下の針
状形を呈し、かつ１２００エルステド以上の保磁力を有
する金属磁性粉を得ること、を特徴とするものである。

（効　果） 本発明方法によれば、微細な針状形を有し、かつ炭素を
特定量含有し、その炭素が実質的に炭化金属として金属
中に均一に存在することによって高密度記録に要求され
る高保磁力を有する金属磁性粉末が得られる。

本発明による改良効果は、所定量の窒素含有化合物を混
入することにより、金属磁性粉中の炭化金属含有量を調
整し得たことによるものと思われる（ただし、この推定
によって、本発明は何らの制約を受けるものではない）
。

〔発明の詳細な説明〕

本発明において使用される遷移金属カルボニル化合物は
、Ｆ　ｅ　ｓ　Ｎ　ｔ　ＳＣｏ　１Ｗ　ｓ　Ｍ　ｏ等の
カルボニル化合物およびこれらの混合物であり、好まし
くは低沸点のＦ　ｅ　（ＣＯ）　ｓ、ＣｏＨ（Ｃｏ）　
　およびＮ　ｉ（ＣＯ）　４である。

高沸点のＣ０１Ｗ等のカルボニル化合物は、それ自身の
熱分解に加えて、これをＦｅ　（Ｃｏ）　５、ＣｏＨ（
Ｃｏ）　　あるいはＮ　ｉ　（ＣＯ）４に少量溶解させ
て、反応系に供給することでＦｅ、Ｃ。

またはＮｉとの合金粒子を得ることもできる。

含窒素化合物 本発明で用いる含窒素化合物は、反応系でガス状である
、好ましくは水素または酸素との化合物、たとえばＮＨ
ＮｏおよびＮ　２０３である。

３ゝ このような無機含窒素化合物が代表的であるが、有機化
合物、たとえばアミン類、有機ニトロ化合物、有機アミ
ド類、その他も必要に応じて使用せることができる。有
機含窒素化合物を使用するときは、金属炭化物形成に対
する炭素分の影響について配慮すべきである。

これらの含窒素化合物の添加量は、遷移金属カルボニル
化合物に対してモル比で０．０５〜０．０００１、好ま
しくは０．０２〜０．００１、の割合である。この添加
−により、金属粉中の炭素含有量を０．２〜２，５重量
％の範囲に調節できる。このモル比が、０．０００１未
満では効果が現れず、０．０５超温では反応物中に窒化
物が生成して磁気特性が低下する。

熱分解 本発明による熱分解は、反応系に含窒素素化合物および
不活性ガスまたは水素を存在させるといことを除けば、
従来の遷移金属カルボニルの気相熱分解と本質的には異
ならない（従来の熱分解も、原料カルボニル化合物を不
活性ガスまたは水素で希釈して行なわれよう）。

好ましい熱分解は、本発明者らの既に提案した磁場の印
加下に熱分解を行なう方法である（特願昭６２−１０２
５６７号明細書参照）。また、気相熱分解を複数段、た
とえば二段で実施して、前段で原料カルボニル化合物の
部分分解物である金属クラスター化合物を形成させ、後
段でこのクラスター化合物を完全に分解して金属磁性粉
とする方法によることも好ましい実施態様である。

この磁場の印加下に熱分解する方法は、操作上は、特定
の磁場を熱分解帯域に印加するという点を除けば、従来
のそれと本質的には異ならない。

第１図は、そのような磁場印加下の熱分解の要旨を説明
するものである。

第１図において、金属カルボニル化合物を導入管１より
混合室２に装入する。これに、希釈ガス導入管３より希
釈ガスを導入して、所定濃度の金属カルボニル化合物混
合ガスを得る。一方、導入管１または３あるいは混合室
に別途設けた導入管３′（図示せず）から、含窒素化合
物を導入する。

稀釈ガスとしては、窒素、アルゴン等の不活性ガスまた
は水素およびそれらの混合気体が使用される。稀釈ガス
中の遷移金属カルボニル化合物の濃度は、好ましくは３
体積％以下、より好ましくは１．５〜０．０１体積％の
範囲、である。稀釈濃度が、３体積％超過では粒径が大
きく成長するので、本発明が目的とする高保磁力を有す
る磁性金属超微粒は得られ難い。

混合ガスは、管路７を経て反応管４へ送る。反応管内で
の滞留時間は、５秒以下、好ましくは２秒以下、が適当
である。滞留時間が５秒超過となると粒子径が大きくな
って、本発明の目的とする磁性金属超微粒は得られ難い
。本発明でいう「滞留」はこのような短時間であるから
、熱分解は実質的には混合ガスを反応帯域を連続的に通
過させて行なうということもできる。

反応系への磁場の印加は、永久磁石、電磁石、ソレノイ
ドコイル等の装置８のいずれもが使用可能である。印加
する磁場は、好ましくは１００ガウス以上、より好まし
くは３００〜１５００ガウスの範囲、である。磁場を印
加することで、保磁力を大きくし、しかも生成する金属
超微粒の粒子径を制御することもてきる。

分解温度は、３００℃以上、就中４００℃〜７００℃、
が好ましい。３００℃未満の条件に於いても金属超微粒
は得られるが、目的とする高保磁力の磁性金属超微粒は
得られ難い。炭素を炭素金属の形で金属磁性粉中に含有
させるためには、４００℃以上の熱分解温度が好ましい
ことが多い。

熱分解によって生成した金属微粉は、管路５を得て捕収
室６へ送って回収する。

図示の装置は各種の改変が可能であることはいうまでも
ない。従って、たとえば、混合ガスの反応室への送入を
下向きに行なうこともできる。

生成金属磁性粉 上記の条件により得られる金属磁性粉の好ましい形状は
、短軸径が３００Å以下、好ましくは１００〜２５０へ
の範囲の針状のもの、すなわち具体的には軸比（長軸：
短軸比）は通常５以上、好ましくは１０〜２５の範囲、
のちのである。なお、ここで短軸径および長軸径とは、
所与の粉末について観察される平均径を意味する。

そして、本発明による金属磁性粉が含有する炭素は、実
質的に炭化金属、たとえばＦ　ｅ　３　ＣあるいはＦｅ
５Ｃ２等、として金属中に均一に分散して存在するもの
であって、微量散在するかも知れない単なる付着炭素や
金属格子中の炭素が仮にあっても金属と遊離して存在す
る炭素とは異なるものである。この炭化金属は、カルボ
ニル基の一部が熱分解過程で金属と反応して形成するも
のと推定される。

これら炭化金属の形成は、Ｘ線回折あるいはメスバウア
スペクトルにより、その存在を確認することができる。

前記の条件により得られる金属磁性粉は、保磁力１２０
０エルステド以上、たとえば１２００〜２５００エルス
テド、飽和磁化１２０〜２００ｅｍｕ／ｇ、の磁気特性
を有するものである。

本発明で得られる金属超微粉は高密度記録媒体として好
ましいものであるが、金属超微粉を要する分野は、これ
に限るものではないし、本発明による超微粉の用途もそ
れに限られるものではない。

実　　験　　例 実施例−１ 第１図に示すような反応装置において、内径２７開、長
さ１ｍの反応管に４５０ガウスの磁場を印加し、窒素で
希釈した０、　８体積％のＦ　ｅ　（ＣＯ）　５および
０．０１１体積のＮ　Ｈ３の混合気体を反応温度５００
℃／滞留時間０，８秒の条件で供給して、気相熱分解反
応を行った。

生成物の転化率は、供給Ｆｅ　（Ｃｏ）　５に対して７
５％であった。

得られた磁性粉の炭素含有量、形状および磁気特性は下
記の通りであった。

炭素含有量＝１．６重瓜％ 保磁カニ１６０００ｅ 飽和磁化：１３５　　ｅａ＋ｕ／ｇ 形　　　状：短軸径２００人（軸比１２）比較例−１ 実施例１における金属磁性粉の製造において、ＮＨ３を
添加しない他は、実施例−１と気相熱分解反応を行った
。

得られた磁性粉の炭素含有量は、形状および磁気特性は
下記の通りであった。

炭素含有ｍ：３．０重量％ 保磁カニ１０８００ｅ 飽和磁化：１４５　　ｅｍｕ／ｇ 形　　　状：短軸径２６ＯＡ　（軸比１３）実施例−２ 実施例１における磁性金属粉の製造において、ＮＨ３に
代えてＮｏを用いた他は実施例−１と同様にして反応を
行った。

得られた磁性粉の炭素含有量は、形状および磁気特性は
下記の通りであった。

炭素含有量二１．２重量％ 保磁カニ１４８００ｅ 飽和磁化：１４０　　ｅｍｕ／ｇ 形　　　状：短軸径２２ＯＡ　（軸比１０）

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の方法を実施する装置の一具体例を示す
説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 遷移金属カルボニル化合物を気相熱分解反応に付して該
   遷移金属の粉末を製造する方法において、該カルボニル
   化合物を、その０．０５〜 ０．０００１モル比の含窒素化合物の存在下に不活性ガ
   スまたは水素で希釈して気相熱分解することによって、
   炭素を実質的に炭化金属の形で０．２〜２．５重量％含
   有し、短軸径が３００Å以下の針状形を呈し、かつ１２
   ００エルステド以上の保磁力を有する金属性粉を得るこ
   とを特徴とする、金属磁性粉の製造法。