JPH02167810A - ε’炭化鉄からなる磁性超微粒子及びその製造法 - Google Patents

ε’炭化鉄からなる磁性超微粒子及びその製造法

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JPH02167810A
JPH02167810A JP1222650A JP22265089A JPH02167810A JP H02167810 A JPH02167810 A JP H02167810A JP 1222650 A JP1222650 A JP 1222650A JP 22265089 A JP22265089 A JP 22265089A JP H02167810 A JPH02167810 A JP H02167810A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ε’炭化鉄からなる磁性超微粒子及びその製
造法に関するものである。
〔従来の技術〕
磁気記録用材料としては、針状の1−Fe2O3、Cr
O□及びα−Feなどが使用されている。
しかしながら7−Fe3O3はその保磁力が低く、その
為、針状比を高めて形状異方性を発現させたり、Coの
酸化物を表面に被着させて結晶異方性を発現させるなど
の工夫がされている。
CrO□は磁性も粒子形態(針状性)も良好な材料であ
るが、キュリー点が低く特性がかなり温度に依存するた
め使用条件が制限されたり、ヘッド摩耗も大きく、また
Cr(Vl)の出現による環境汚染の点から現在はとん
ど使用されていない。
また、α−F ePA末はγ−Fez03粉末に比べ保
磁力が高く、磁化の強さも倍以上と大きいため、高密度
化への要望を十分溝たすと期待されるが、金属の微粉末
は極めて化学的活性が高いため、その製造工程はやや複
雑で慎重な取り扱いが必要であり、塗布膜形成後も酸化
による劣化防Ihや軟らかさに起因する摩耗防止のため
の対策がとられている。更に現在8Mテープなどに使用
されているα−Fe針状微粒子の比表面積も増大させる
ことが必要になってくるが、この方法であればα−Fe
針状微粒子の比表面積増加に伴う磁化の低下が起こり、
ついには80〜Loom/gのところでただの酸化鉄の
微粒子になってしまいかねず、これを改善していかなけ
ればならないことが指摘されている(北本達冶、化学総
説 No、48  ”超微粒子−科学と応用゛′日本化
学会編、学会出版センター(1985) )。
従って、M、Camrasの発明(特公昭26−776
号公報)に始まるといわれる形状磁気異方性を利用した
磁気記録用の針状微粒子について言えば、上述の問題や
超常磁性や転写の問題等が有り、現状では超微粒子化に
限界が存在しているといえる。
また、磁気記録用の炭化鉄には、球状の炭化鉄(米国特
許明細書筒3.572,993号)とz −FesCz
を主成分とする炭化鉄(特開昭61−111923号公
報等)がある。これらはともにχ−FesCzを主成分
とするものであり、他の炭化鉄としてε−FezC+ε
’ −Fe2. zC+  θ−Fe3C等を含む混合
物テアッテ、FexC(2≦X≦3)として表されてい
る。
球状の炭化鉄は、その平均粒径が0.005〜0.1μ
mと超微粒子化されている一方、保磁力は500〜70
00e程度であり、文献(J、Phys、Chem、、
vol、64、1720(1960) )に報告された
炭化鉄の保磁力よりも低い。また、その製法も鉄カルボ
ニルの蒸気凝集体をCD又はCOとH2との混合ガスと
反応させるというもので、空気中で発火しやすく爆発の
危険をはらむ鉄カルボニルを使用しなければならないと
いう問題がある。
一方、χ−FesCzを主成分とする炭化鉄は、その平
均粒径が0.1〜5μm、平均軸比が1.0〜3゜0及
び3.0以上と超微粒子を一部含むものではあるが、多
くは超微粒子とは言えないものからなっており、その磁
気特性も飽和磁化50〜90 emu/ g程度、保磁
力400〜9000e程度で磁気特性のばらつきも大き
い。
このχ−Fe、C2を主成分とする炭化鉄の製法はオキ
シ水酸化鉄又は酸化鉄を11□で還元した後、炭素を含
有する還元炭化剤又はこれと11□を用いて)妾触反応
させるものであるが、H2還元工程の還元温度が200
〜700℃と幅があり、高い温度領域においては個々の
粒子間で焼結が起こったり、また炭化工程の反応温度も
250〜400℃と割合高い為、粒度分布にばらつきを
生じたり、あるいは沈積炭素の沈積速度が大きく生成物
の組成制御を困難にしており磁気特性のばらつきを生し
、沈積炭素による磁気特性の低下も起こる。更にまた、
生成物にFe3O4+ Cをかなり含んでおり、−層組
成の制御を難しくしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、前述したように磁気記録用材料のうちでも、
単相物としては実質的に提供することが困難とされてい
た、ε’炭化鉄からなる磁性超微粒子を提供せんとする
ものである。
即ち、前述した通り、炭化鉄の製法は提案されていたが
、従来の製法ではχ−Fe5C2を主成分とする炭化鉄
を製造しうるのみであり、副生ずるεFezC,e ’
 Fez−ZC% θ−Fe、C等の炭化鉄も、多くは
主成分であるχ−FesCzと単離不可能な混和として
χ−FesC2中に生成するに過ぎなかった。
文献(J、Amer、Chem、Soc、、vol、8
1.1576(1959))によれば、炭化物相の飽和
磁化の大小は、ε”−Fe2、 zC>θ−Fe3C>
 z −Fe、Cz とされており、ε炭化鉄は磁気記
録用材料として極めて有望である。
本発明は、この様に有望視される、実質的にε炭化鉄の
単相物からなる磁性超微粒子を提供せんとして研究の結
果列理したものである。
〔課題を解決するための手段と作用〕
即ち、本発明は、下記の(1) 、(2)の磁性超微粒
子及び(3) 、(4)の磁性針状超微粒子とこれら磁
性超微粒子を製造するための(5)〜(13)の方法で
ある。
(X)、弐e ’ −Fe2. zcで表される平均粒
径が0.01〜0.2μmのε’炭化鉄からなる磁性超
微粒子。
(2)、Fe中に他の金属が一部固溶してなる(1)記
載のε’炭化鉄からなる磁性超微粒子。
(3)9式ε’ −Fe2. Zcで表される長軸の長
さが0.5μm以下で平均軸比が4以上のε’炭化鉄か
らなる磁性針状超微粒子。
(4)、Fe中に他の金属が一部固溶してなる(3)記
載のε’炭化鉄からなる磁性針状超微粒子。
(5)、平均粒径が0.01〜0.2 a mのa−F
eを、炭素を含有する還元炭化剤又はこれと炭素を含有
しない還元剤との混合物と250℃以下で接触反応させ
ることを特徴とする、(1)記載のε’炭化鉄からなる
磁性超微粒子の製造法。
(6)、平均粒径が0.01〜1.0μmの針状オキシ
水酸化鉄を、炭素を含有しない還元剤を用いてαFe又
はこれとFe:+t)4 との混合物まで還元し、その
後炭素を含有する還元炭化剤又はこれと炭素を含有しな
い還元剤との混合物と250 ”C以下で接触反応させ
ることを特徴とする、(1)記載のε’炭化鉄からなる
磁性超微粒子の製造法。
(7)、平均粒径が0.Ol〜1.0μmの酸化鉄を、
炭素を含有しない還元剤を用いてα−Fe又はこれとF
e3O4との混合物まで還元し、その後炭素を含有する
還元炭化剤又はこれと炭素を含有しない還元剤との混合
物と250℃以下で接触反応させることを特徴とする、
(1)記載のε’炭化鉄からなる磁性超微粒子の製造法
(8)、第一鉄塩の溶液とアルカリ溶液との中和反応に
よって得た水酸化第一鉄超微粒子を酸化剤により急速に
酸化してδ−FeO(DH)を得るとともに、これに焼
結防止剤を施し、そのままあるいは加熱脱水し、炭素を
含有しない還元剤を用いてα−FeまたはこれとFe1
04との混合物まで還元し、その後炭素を含有する還元
炭化剤又はこれと炭素を含有しない還元剤との混合物と
250℃以下の温度で接触反応させることを特徴とする
、(1)記載のε’炭化鉄からなる磁性超微粒子の製造
法。
(9> 、 (5)乃至(8)のいずれかに記載の製造
法において、Fe系出発原料又はFe系中間生成物に、
Fe元素とは異なる金属を一部固溶させる工程を含むこ
とを特徴とする、(2)記載のε’炭化鉄からなる磁性
超微粒子の製造法。
(10) 、長軸の長さが0.5μm以下で平均軸比が
4以上の焼結防止剤が施されたα−Feを、炭素を含有
する還元炭化剤又はこれと炭素を含有しない還元剤との
混合物と250℃以下で接触反応させることを特徴とす
る、(3)記載のε”炭化鉄からなる磁性針状超微粒子
の製造法。
(11)、長軸の長さが0.5μm以下で平均軸比が4
以上の針状オキシ水酸化鉄に焼結防止剤を施した後、こ
れを炭素を含有しない還元剤でα−FeまたはこれとF
e3O4 との混合物まで還元し、その後炭素を含有す
る還元炭化剤又はこれと炭素を含有しない還元剤との混
合物と250 ’C以下で接触反応させることを特徴と
する、(3)記載のε’炭化鉄からなる磁性針状超微粒
子の製造法。
(12) 、長軸の長さが0.5μm以下で平均軸比が
4以上の酸化鉄に焼結防止剤を施した後、これを炭素を
含有しない還元剤でα−FeまたはこれとFe3O4と
の混合物まで還元し、その後炭素を含有する還元炭化剤
又はこれと炭素を含有しない還元剤との混合物と250
℃以下で接触反応させることを特徴とする、(3)記載
のε″炭化鉄からなる磁性針状超微粒子の製造法。
(13) 、 (10)乃至(12)のいずれかに記載
の製造法において、Fe系出発原料又はFe系中間生成
物に、Fe元素とは異なる金属を一部固溶させる工程を
含むことを特徴とする、(4)記載のε’炭化鉄からな
る磁性超微粒子の製造法。
上記において、方法(6)及び(7)における前半の工
程は、方法(5)で出発物とした平均粒径が0゜01〜
0.2μmのα−Feを製造する為の工程である。
この工程で生成するα−Feは、時間の経過に従いその
粒子表面にFeJ4の薄膜を形成するが、このFe3O
4の存在はε″炭化鉄の生成に全く支障がない。
方法(6)又は(7)の前半の工程において、平均粒径
がo、oi〜0.2μmのα−Feを製造するためには
、出発原料であるオキシ水酸化鉄や酸化鉄として上記所
定の平均粒径のものを用いる必要があるが、温度条件も
重要であり望ましくは200〜300℃とする。この温
度が高すぎると反応系内の粒子同志の焼結が生じて、平
均粒径が0.Ol〜0.2μmのα−Feの製造が望め
なくなり、逆に温度が低すぎると還元反応が望めなくな
るからである。
方法(8)は、水酸(1,第一鉄を用いるε″炭化鉄の
製造方法である。
水酸化第一鉄は、第一鉄塩の溶液とアルカリ溶液の中和
反応によって得られるが、非常に酸化されやすく空気中
で非常に不安定である。しかしながら、文献(岡本祥−
2工業化学雑誌、 vol、67.1845(1964
) )によれば、過酸化水素水により50℃以下の温度
範囲で水酸化第一鉄はトポタフティックに急速に酸化さ
れ、δ−FeO(OH)が生成する。
そしてこの反応では酸化の前後で超微粒子の粒子形態が
変化せず、生成するδ−FeO(Of()が空気中で安
定であることが確かめられている。更にアルカリ過剰の
範囲でのみ単相のδ−FeO(OH)が生成し、各種金
属を固溶することが述べられている。
方法(8)は、上記報告に着目してその追試研究をおこ
ない、同報告に間違いがなく、第一鉄塩の溶液とアルカ
リ溶液との中和反応によって、水酸化第一鉄が平均粒径
約0.01〜0.2μmの超微粒子として得られ、その
粒度も容易に制御することが可能であること:量水酸化
第−鉄の超微粒子が酸化剤による急速な酸化でδ−Fe
O(OH)となしうること;等を確認し、更に研究の結
果到達したものである。
この方法(8)で焼結防止剤を用いることとしたのは、
水酸化第一鉄の形骸粒子であるδ−FeO(0)1)は
、その後の工程において各粒子間の焼結や粒子成長を起
こし易く、ひいては超微粒子の粒子形態の変化や粒径の
拡大が起こるため、これを防くためである。一方、施さ
れた焼結防止剤はε”炭化鉄の生成に支障がない。
焼結防止剤としては、例えば珪素化合物、アルミニウム
化合物、リン化合物、チタン化合物、ホウ素化合物、脂
肪族カルボン酸もしくはその塩、又はこれらの属音物を
使用することができる。この焼結防止剤の被覆処理は、
例えば焼結防止剤の適宜濃度の溶液中にδ−FeO(O
H)粒子を分散させた後、または必要により、更にその
懸濁液のρI(を変化させた後、水洗・濾過・乾燥・粉
砕すれば良い。
加熱脱水工程の温度は250〜700℃の範囲が望まし
く、400〜600℃の範囲が更に望ましい。この範囲
より低い温度では、δ−FeO(OH) 、a −Fe
O(OH)及びα−Fe3O3の混相となり、引き続く
還元工程での反応性が悪く、逆にこの範囲より高い温度
では焼結や粒子成長が著しくなる。
還元工程の温度は300〜700℃の範囲が望ましく、
450〜600℃の範囲が更に望ましい。この範囲より
低い温度では、還元が不十分でα−FezO□が残った
りFe3O4が残ったりし、引き続く炭化工程での反応
性が悪く、逆にこの範囲より高い温度では焼結や粒子成
長が著しくなり、目的とする平均粒径0.01〜0.2
μmのα−Feの生成が望めなくなる。
方法(11)及び(12)における前半の工程は、方法
(10)で出発物とした長軸の長さが0.5μm以下で
平均軸比が4以上のα−Feを製造する為の工程である
。これらの関係は、前述した方法(6)及び(7)にお
ける前半の工程と、方法(5)の出発物との関係と同じ
であり、次の点が異なるのみである。
即ち、長軸の長さが0.5μm以下で平均軸比が4以上
のα−Feを製造する為の望ましい温度範囲は、200
〜700℃、更に望ましくは400〜600℃であると
いう点である。
尚、方法(6)又は(11)の還元工程で用いられる針
状オキシ水酸化鉄としては、α−FeO(Oil) 、
β−FeO(OH)、 r−FeO(OH)を挙げるこ
とができ、また方法(7)又は(12)の還元工程で用
いられる酸化鉄としては、a  FezO3+ γFe
zO:+、Fex04を挙げることができる。
下記は、炭化鉄生成相の温度による依存性を検討した一
例である。
実験例1 硫酸第一鉄FeSO4・711□0水溶液とこれを中和
するのに過剰なNaOH水溶液を加えて水酸化第一鉄F
e(OH)z懸濁液を得た。これに水酸化第一鉄を酸化
するに十分な過酸化水素H20□水溶液を一度に加えて
、茶褐色沈澱を得た。沈澱をPHがほぼ7になるまで水
洗し、ケイ酸ナトリウム水溶液を加え十分に攪拌ののち
濾過し、室温で乾燥して、試料とした。この試料のX線
回折パターンは、ASTM X−rayPowder 
Data File 13−87のδ−FeO(OH)
に一致した。また、電子顕微鏡写真の結果から平均粒径
はおよそ0.02μmであった。
この試料をいったん空気中で加熱脱水し、H2気流中で
α−Feまで還元した後引き続いて、CDとH2の混合
ガス(容量比1:1)を用いて種々の温度条件の下に炭
化反応を行った。生成物はX線回折によって同定した。
その結果を表1に示す。
表1.炭化鉄生戒相の温度依存(Co/H2= 1/1
)*  bcc; α−Fe  、   e   ; 
 e  −Fe2.2C。
Z  ;  z −Fe、Cz  、  θ ; θ−
Fe、C炭化反応によって生成する炭化鉄粒子に占める
炭化用は、炭化反応に用いるガス組成や炭化反応の出発
原料等によって変化するため、上記実験例がすべての場
合に妥当するわけではなく、また各種の条件を臨界的に
決めることも困難である。
しかしながら、少なくともε’炭化鉄からなる磁性超微
粒子の製造にあたっては、炭化反応開始時点においてα
−Fe超微粒子を主原料として在在せしめ、250℃以
Fの比較的低温域で炭化反応を進行させる必要がある。
実験例2 出発原料として平均粒径0.5μmのα−Fe203を
112気流中でα−Feまで還元した後引き続いて、C
Oと11.の混合ガス(容量比l:1)を用いて種々の
温度条件の下に炭化反応を行った。生成物はX線回折に
よって同定した。
以上の結果は、上記実験例1の場合とほぼ同様であった
尚、Fe系出発原料又はFe系中間生成物にFeと異な
る金属を固溶させるには共沈法等の既知の手段によれば
良い。これら固溶させる金属としては、例えばNi、C
o、Cu、Cr、Zn等を挙げることができる。
(実施例〕 実施例1 平均粒径0.5μm、軸比10のa−FeO(OH) 
2gを磁製ボートに入れ管状炉に挿入し、280℃で2
時間加熱脱水処理を施してα−Fe20.とした。
N2置換した後、このa  FezO3を300℃に昇
温し、その温度で11□還元を4時間おこなった。
ここで得た生成物は、X線回折及びメスバウアーの測定
結果から、殆どがα−Feからなっていることを確認し
た。また、その平均粒径は、X線回折および電子顕微鏡
写真の結果からおよそ0.02μmであることを確認し
た。
上記で得た生成物を、引き続き210”Cまで降温し、
CO/ !1□(容量比1/l)の混合ガスと3時間反
応させた。その後室温まで放冷して平均粒径0.02μ
mの黒色粉末を得た。
生成物をX線回折により分析したところ、面間隔は2.
37.2.16.2.08.1.60. 1.37.1
.24.1.16人であった。これはホフ7−(Hof
er)ら(J、Amer、Chem、Soc、、 vo
l、81.1576(1959))によって得られてい
るε’ −Fe2.2Cの面間隔2.38.2.16.
2゜08、1.60.1.37.1.24.1.16A
と非常によく一致している。また、この生成物の磁気特
性を振動試料型磁力計にて測定したところ、飽和磁化1
12.Oemu/g、残留磁化57.lemu/g、保
磁力10360eという結果を得た。
比較例1 実施例1で用いたα−FeO(OH)を磁製ボートに入
れ管状炉に挿入し、N2置換した後、340℃まで昇温
し、その温度でCO/H2(1/1)と5時間反応させ
た。
この生成物のX線回折パターンはFe3O4 とχFe
、C2であり、平均粒径は0.04μmであった。また
、この生成物の飽和磁化、残留磁化および保磁力はそれ
ぞれ68.3emu/ g 、 25.6emu / 
gおよび5300cであった。
比較例2 実施例1で用いたcr −FeO(Off)をCo/H
2(1/i)と反応させる温度を340℃とした以外は
、実施例1と同様にして実験した。
得られた生成物のX線回折パターンはχ−FesC2の
ものであり、平均粒径は0.02μmであった。
また、この生成物の飽和磁化、残留磁化および保磁力は
それぞれ92.3emu/ g 、 42.5emu 
/ gおよび8100eであった。
実施例2 CO/H2のガス組成を1/4にする以外は、実施例1
と同様にして実験をおこなった。
この生成物の飽和磁化、残留磁化および保磁力はそれぞ
れ116.6emu/ g 、 58.2e+++u 
/ gおよび10500eであった。その他、中間生成
物(αFe) 、最終生成物(ε”−Fe2. zC)
の両者についての平均粒径等の結果は、実施例1の場合
と略同様であった。
実施例3〜6 出発原料のFe5On・7H20とNaOHの中和反応
において、Fe元素に対しそれぞれ2,6,10.20
0101%をNiに置換して水酸化鉄(II)を懸濁さ
せ、これらを空気酸化させα−FeO(OH)を得た。
X線回折の結果、生成物はすべてα−FeO(OH)で
あった、このα−FeO(Oilの平均粒径は実施例1
で用いたα−FeO(OH)と略同様であり、軸比はN
iの固溶度が増加するにつれて大きくなり、20mo1
%Ni置換の場合で約2倍の値となっていることを確認
した。
上記で得たα−Fen(OH)を用いて、実施例1と全
く同様にして生成物を得た。これらの生成物の飽和磁化
、残留磁化および保磁力を表2に示す。
表   2 この実施例では、実施例1の場合に比較し、中間生成物
であるα−Fe、最終生成物であるε’炭化鉄共、−N
iの固溶度の増加に伴い、平均粒径が少しずつ小さくな
っていることを’611認した。
実施例7 0.4 rnol/j2硫酸第一鉄Fe’SO,−7H
20水溶液lI!。
に、1.6 mol/f水酸化ナトリウムNaOH水溶
液11を加えて水酸化第一鉄Fe(OH)2懸濁液を得
た。これに10%過酸化水素水100ij!を一度に加
えて茶褐色沈澱を得た。これに水ガラス3号0.5gを
添加して攪拌の後、pHがほぼ7になるまで水洗・濾過
し、室温で乾燥して粉砕し試料とした。
この試料を、X線回折によって分析したところδ−Fe
O(OH)のX線回折パターンに一致した。また、電子
顕微鏡写真の結果によると、平均粒径はおよそ0.03
μmであった。
この試料を磁製ボートに入れ管状炉に挿入し、600℃
で3時間加熱脱水処理を施してα−Fez03とした。
N2で置換した後、450℃まで降温し、その温度でH
2還元を1時間おこなった。
ここで得た生成物は、X線回折の結果からαFe単相で
あることを確認した。また、その平均粒径は電子顕微鏡
写真によるとおよそ0.03μmであった。
上記で得た生成物を、引き続き210℃まで降温し、C
o/+12 (容量比1/1)の混合ガスと5時間反応
させた。その後室温まで放冷して平均粒径0゜03μm
の黒色粉末を得た。
生成物をX線回折により分析したところ、面間隔は、2
.38.2.17.2.08.1.60.1.38.1
.24.116入であった。また、この生成物の磁気特
性を振動試料型磁力計にて測定したところ飽和磁化65
.2Cmu/g、残留磁化31.4 emu/ g、保
磁力12400eという結果を得た。
実施例8〜10 実施例7で用いたδ−FeO(Oll)を加熱脱水する
際の温度を、400”C(実施例8)及び500“C(
実施例9)にする以外は、実施例1と同様にして実施し
た。
得られた生成物のX線回折パターンはともにεFc2.
2Cのものであり、平均粒径はともにほぼ0.03μm
であった・ また、実施例7で用いたδ−FeO(OH)をH2還元
工程の温度を500℃(実施例10)とする以外は実施
例7と同様にして実験をおこなった。
得られた生成物のX線回折パターンはε’−Fez。
2Cのものであり、平均粒径はほぼ0.03μmであっ
た。
実施例11 0.4 mol/f硫酸第一鉄Fe5O−・78zO水
溶液11に、4.0 mol/f!水酸化ナトリウムN
aOH水溶液11を加えて水酸化第一鉄Fe(OH)z
懸濁液を得た。これに10%過酸化水素水100IId
lを一度に加えて茶褐色沈澱を得た。これに水ガラス3
号0.5gを添加して攪拌の後、pHがほぼ7になるま
で水洗・濾過し、室温で乾燥して粉砕し試料とした。
この試料を、X線回折によって分析したところδ−Fe
O(01()のX線回折パターンに一致した。また、電
子顕微鏡写真の結果では、平均粒径はおよそ0.05μ
mであった。
この試料を磁製ボートに入れ管状炉に挿入し、600℃
で3時間加熱脱水処理を施し゛てα−FezD:+とし
た。N2で置換した後、500’Cまで降温し、その温
度でH2還元を1時間おこなった。引き続き21O℃ま
で降温し、(1,1〕/Hz (容量比l/1)の混合
ガスと5時間反応させた。その後室温まで放冷して平均
粒径0.05μmの黒色粉末を得た。
これらの生成物の磁気特性を表3にまとめて示す。
表   3 実施例12 長軸の長さ0.5μm、平均軸比lOのa −FeO(
OH)をケイ酸ナトリウム水溶液中に分散させ、piが
ほぼ5になるように調整し、水洗・濾過・乾燥・粉砕の
後、磁製ボートに入れ管状炉に挿入し、600℃で3時
間加熱脱水処理を施してα−FezO,、とした。N2
で置換した後、このα−FezO3を450”Cに降温
し、その温度でH2還元を1特問おこなった。
ここで得た生成物はX線回折の結果からα−Fp単相で
あることを確認した。また、その長軸の長さは、電子顕
微鏡写真の結果からおよそ0.・1μmであることを確
認した。
上記で得た生成物を、引き続き210”Cまで降益し、
CO/H,(容量比1/1)の?発音ガスと5時間反応
させた。その後室温まで放冷して長軸の長さがおよそ0
.4μm、軸比が8の黒色粉末を得た。
生成物をX線回折により分析したところ、面間隔は、2
.38.2.17.2.08.1.60.1.38.1
.24.1゜16λであった。また、この生成物の磁気
特性を振動試料型磁力計にて測定したところ、飽和磁化
117.6 emu/ g、残留磁化57.3 emu
/ g、保磁力I4100eという結果を得た。
比較例3 実施例12で用いたa−FeO(OH)をCO/H2(
1/1)と反応させる温度を340℃とした以外は、実
施例■2と同様にして実験をおこなった。
得られた生成物のX線回折パターンはχ−FesCzO
ものであり、長軸の長さは0.4μm、軸比は8であっ
た。また、この生成物の飽和磁化、残留磁化及び保磁力
はそれぞれ101.5 e111u/ g 、 46.
8 emu/g及び8900eであった。
実施例13 Co/H2のガス組成を1/4にする以外は実施例12
と同様にして実験をおこなった。この生成物の飽和磁化
、残留磁化及び保磁力はそれぞれ121.8 emu/
 g、58./I emu/ g及び11600eであ
った。
実施例14〜15 実施例12で用いたα−FeO(011)を加熱脱水す
る際の温度を400℃(実施例14)及び500℃(実
施例15)にする以外は、実施例12と同様にして実験
をおこなった。
得られた生成物のX線回折パターンはともにεFe2.
2Cのものであり、長軸の長さはほぼ0.4μm、軸比
はほぼ8であった。
実施例16 実施例12で用いたα−FeO(0)i)を長軸の長さ
が0.25μm、軸比が10のものにする以外は、実施
例12と同様にして実験をおこなった。
得られた生成物のX線回折パターンはε’ −Fe2.
2Cのものであり、長軸の長さはほぼ0,2μm、軸比
はほぼ8であった。
これらの生成物の磁気特性を表4にまとめて示す。
表   4 〔発明の効果〕 本発明の方法によれば、いずれも炭化工程の反底温度が
約250℃以下という低温であるため、沈積する自由炭
素の皐を制御することが容易で且つその温度域において
のみε’ −Fe2,2C相の生成が可能となる。また
、この低い温度域のために焼結や結晶成長が抑えられ粒
度のばらつきも少なく、出発原料の粒度にのみ生成物の
粒度が依存し、磁気特性のすぐれたε −Fe2.2c
単相よりなる磁1生超微粒子の製造が可能となる。ε’
  −Fe2.zC単相よりなる磁性超微粒子は出発原
料の粒度分布にのみ、その粒度分布が依存しており、結
晶磁気異方性により高保磁力が出現するものであると考
えられ、出発原料の形状(針状性)は問わない。本発明
の超微粒子は、磁気記録用材料の高密度化にも対応する
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1.実施例3.実施例4.実施例5及び
実施例6で得たε’炭化鉄のX線回折図を示す。 第2図は実施例7及び実施例11で得たε”炭化鉄のX
線回折図を示す。 第3図は実施例12.実施例13.実施例14実施例1
5及び実施例16で得たε’炭化鉄のX線回折図を示す

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)式ε’−Fe_2_._2Cで表される平均粒径
    が0.01〜0.2μmのε’炭化鉄からなる磁性超微
    粒子。
  2. (2)Fe中に他の金属が一部固溶してなる請求項(1
    )記載のε’炭化鉄からなる磁性超微粒子。
  3. (3)式ε’−Fe_2_._2Cで表される長軸の長
    さが0.5μm以下で平均軸比が4以上のε’炭化鉄か
    らなる磁性針状超微粒子。
  4. (4)Fe中に他の金属が一部固溶してなる請求項(3
    )記載のε’炭化鉄からなる磁性針状超微粒子。
  5. (5)平均粒径が0.01〜0.2μmのα−Feを、
    炭素を含有する還元炭化剤又はこれと炭素を含有しない
    還元剤との混合物と250℃以下で接触反応させること
    を特徴とする、請求項(1)記載のε’炭化鉄からなる
    磁性超微粒子の製造法。
  6. (6)平均粒径が0.01〜1.0μmの針状オキシ水
    酸化鉄を、炭素を含有しない還元剤を用いてα−Fe又
    はこれとFe_3O_4との混合物まで還元し、その後
    炭素を含有する還元炭化剤又はこれと炭素を含有しない
    還元剤との混合物と250℃以下で接触反応させること
    を特徴とする、請求項(1)記載のε’炭化鉄からなる
    磁性超微粒子の製造法。
  7. (7)平均粒径が0.01〜1.0μmの酸化鉄を、炭
    素を含有しない還元剤を用いてα−Fe又はこれとFe
    _3O_4との混合物まで還元し、その後炭素を含有す
    る還元炭化剤又はこれと炭素を含有しない還元剤との混
    合物と250℃以下で接触反応させることを特徴とする
    、請求項(1)記載のε’炭化鉄からなる磁性超微粒子
    の製造法。
  8. (8)第一鉄塩の溶液とアルカリ溶液との中和反応によ
    って得た水酸化第一鉄超微粒子を酸化剤により急速に酸
    化してδ−FeO(OH)を得るとともに、これに焼結
    防止剤を施し、そのままあるいは加熱脱水し、炭素を含
    有しない還元剤を用いてα−FeまたはこれとFe_3
    O_4との混合物まで還元し、その後炭素を含有する還
    元炭化剤又はこれと炭素を含有しない還元剤との混合物
    と250℃以下の温度で接触反応させることを特徴とす
    る、請求項(1)記載のε’炭化鉄からなる磁性超微粒
    子の製造法。
  9. (9)請求項(5)乃至請求項(8)のいずれかに記載
    の製造法において、Fe系出発原料又はFe系中間生成
    物に、Fe元素とは異なる金属を一部固溶させる工程を
    含むことを特徴とする、請求項(2)記載のε’炭化鉄
    からなる磁性超微粒子の製造法。
  10. (10)長軸の長さが0.5μm以下で平均軸比が4以
    上の焼結防止剤が施されたα−Feを、炭素を含有する
    還元炭化剤又はこれと炭素を含有しない還元剤との混合
    物と250℃以下で接触反応させることを特徴とする、
    請求項(3)記載のε’炭化鉄からなる磁性針状超微粒
    子の製造法。
  11. (11)長軸の長さが0.5μm以下で平均軸比が4以
    上の針状オキシ水酸化鉄に焼結防止剤を施した後、これ
    を炭素を含有しない還元剤でα−FeまたはこれとFe
    _3O_4との混合物まで還元し、その後炭素を含有す
    る還元炭化剤又はこれと炭素を含有しない還元剤との混
    合物と250℃以下で接触反応させることを特徴とする
    、請求項(3)記載のε’炭化鉄からなる磁性針状超微
    粒子の製造法。
  12. (12)長軸の長さが0.5μm以下で平均軸比が4以
    上の酸化鉄に焼結防止剤を施した後、これを炭素を含有
    しない還元剤でα−FeまたはこれとFe_3O_4と
    の混合物まで還元し、その後炭素を含有する還元炭化剤
    又はこれと炭素を含有しない還元剤との混合物と250
    ℃以下で接触反応させることを特徴とする、請求項(3
    )記載のε’炭化鉄からなる磁性針状超微粒子の製造法
  13. (13)請求項(10)乃至請求項(12)のいずれか
    に記載の製造法において、Fe系出発原料又はFe系中
    間生成物に、Fe元素とは異なる金属を一部固溶させる
    工程を含むことを特徴とする、請求項(4)記載のε’
    炭化鉄からなる磁性超微粒子の製造法。
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