JPH05275224A - 粒径の整った(Zn,Mn,Ni)フェライト粒子の製造方法 - Google Patents

粒径の整った(Zn,Mn,Ni)フェライト粒子の製造方法

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JPH05275224A
JPH05275224A JP4066426A JP6642692A JPH05275224A JP H05275224 A JPH05275224 A JP H05275224A JP 4066426 A JP4066426 A JP 4066426A JP 6642692 A JP6642692 A JP 6642692A JP H05275224 A JPH05275224 A JP H05275224A
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JP
Japan
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ferrite particles
ions
particle size
ferrous
aqueous solution
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Withdrawn
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JP4066426A
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English (en)
Inventor
Fumihiko Hasegawa
史彦 長谷川
Katsuto Nakatsuka
勝人 中塚
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 粒径の整った(Zn,Mn,Ni)フェライ
ト粒子を提供する。 【構成】 第一鉄イオンおよび他の二価金属イオンの混
合水酸化物懸濁液の高圧容器内での高温加水分解反応に
より、粒径の整った(Zn,Mn,Ni)フェライト粒
子の製造を可能とした。また、酸化剤の添加、アルカリ
濃度の制御により組成と粒径の制御を可能とした。 【効果】 スイッチング電源等の電子部品に使用するソ
フトフェライトコアの原料およびトナー等の磁性材料に
広範に利用できる粒径の整った(Zn,Mn,Ni)フ
ェライト粒子を用途に応じ、0.3〜8μmで任意の粒
径、組成に整え、製造することを可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源等の
電子部品に使用するソフトフェライトコアの原料および
トナー等の磁性材料に広範に利用できるMn−Zn,N
i−Zn等の複合フェライト粒子およびZn,Mn,N
i等の単元フェライト粒子の湿式製造法における粒径制
御および組成制御技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】Mn−Zn,Ni−Zn等の複合フェラ
イト粒子の一般的な製造法である乾式法あるいはその粒
子の粉砕では粒度の均一な粒子は得られ難く、粒度の揃
った粒子を得たい場合には湿式法が用いられる。フェラ
イト粒子の湿式製造法としては、共沈法、湿式酸化法が
知られている。しかし、従来の技術では、粒径の整った
0.3μm以上の大粒子を安定的に製造することはでき
ていない。
【0003】共沈法は、70℃以下のアルカリ溶液中で
二価金属イオンと第二鉄イオンを1:2の割合で混合
し、加熱することによってフェライト粒子を製造する方
法であるが、この方法で得られるフェライト粒子は粒径
は整っているが、粒径制御範囲は概ね0.01〜0.3
μmであり、大粒子は得られない。湿式酸化法は、60
〜90℃のアルカリ溶液中で二価金属イオンと共存する
第一鉄イオンを空気などの酸化性ガスで酸化することに
よってフェライト粒子を製造する方法であるが、この方
法で得られるフェライト粒子は粒径は整っているが、粒
径制御範囲は概ね0.05〜0.3μmであり、大粒子
を得ようとすると、反応所要時間が極端に長く必要であ
り、粒度分布も悪化する。また、高濃度溶液の使用にお
いても反応所要時間の長さと粒度分布の悪化から適当で
ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の方法では製造できない粒径の整った、かつ任意に大き
さ・組成を制御した分散性の良い0.3μm以上の(Z
n,Mn,Ni)フェライト粒子を効率よく製造する方
法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は0.1〜1.5
mol/l の第一鉄イオンと0.01〜1.5mol/l のM
n,Zn,Ni等の金属イオンを単独あるいは混合して
含むpH8以上の水溶液を第一鉄イオンの酸化防止ある
いは還元操作を加え、第一鉄イオンに対する第二鉄イオ
ンの混入割合を1%以下に制御し、160〜300℃に
加熱することによる加水分解反応により、粒径の整った
フェライト粒子を製造する方法である。
【0006】また、硝酸ナトリウムまたは硝酸カリウム
等の酸化剤を、加水分解反応によってフェライト粒子の
生成が開始される温度以下で第一鉄イオンの等量の1〜
3倍添加することによって、成分組成の制御された粒径
の整ったフェライト粒子を製造する方法である。更に、
溶液中のアルカリ濃度を変えることにより、得られるフ
ェライト粒子の大きさを制御する方法である。
【0007】本製造法の基本反応は、160〜300℃
のアルカリ溶液中で(1)式に示す第一鉄イオンのSc
hikorr反応と呼ばれる酸化加水分解反応によって
マグネタイト粒子が生成するものであり、(2)式のよ
うにMn,Zn等の水酸化物がFe(OH)2 と共存す
ることによりSchikorr反応の際にMn,Znが
取り込まれてフェライト粒子が生成する。 3Fe2++ 6OH- →Fe3 4 +2H2 O ………………………………………(1) xMn2++ yZn2++(3-x-y)Fe2++ 6OH- →(Mnx Zny Fe1-x-y )O・Fe2 O3 + H2 +2H2 O …(2) x+y ≦1
【0008】
【作用】アルカリ溶液中における第一鉄イオンは、酸化
性ガスまたは酸化剤によって極めて酸化されやすいた
め、取扱いに注意を要する。原料に含まれる第二鉄イオ
ンは全て第一鉄イオンに還元されていることが望まし
く、例えば酸性溶液中における鋳片等との共存による還
元操作を加える。使用水、アルカリ溶液は窒素等の不活
性ガスにより完全に脱酸素する。
【0009】第二鉄イオンの混入、残留はフェロシアン
化カリウムまたはチオシアン化カリウムにより検出され
る。pH8以上、0.1〜1.5mol/l に調整された第
一鉄溶液を大気の接触、混入を防ぎながら、不活性ガス
を満たしたオートクレーブ中で昇温すると160℃以上
の温度において系内で均一にSchikorr反応と呼
ばれる水酸化第一鉄の加水分解反応が起こり、まずマグ
ネタイトの核が生成し、その核が続いて起こるSchi
korr反応により均一に成長する際にMn,Zn等の
金属成分が取り込まれることにより、粒径の整った0.
3μm以上のフェライト粒子が得られる。
【0010】加水分解反応が開始する以前の温度におけ
る第一鉄イオンに対する第二鉄イオンの混入割合は1%
以下、好ましくは0.5%以下であることが望ましく、
1%を超えると粒度分布の悪化が認められる。
【0011】第一鉄濃度は0.1mol/l 以下では経済的
ではなく1.5mol/l 以上では溶液の粘度が高く撹拌が
困難となり均一反応が生じにくい。溶液中の鉄以外のフ
ェライト組成の他の金属イオン濃度は0.01〜1.5
mol/l が適当であり、粒子に取り込まれなかったものは
pH4程度の中和洗浄で分離することができる。
【0012】水酸化第一鉄の加水分解反応は160℃以
上で開始され、温度の上昇は酸化速度を大きくするが核
生成反応は160℃で一様に起こるため粒子の大きさに
は影響しない。300℃を超えると高強度の容器が必要
になり経済的でない。また、pH7未満ではSchik
orr反応は進行せずpH7以上に保つことが必要であ
り反応速度が高くなるpH8以上に保つことが望まし
い。以上の方法によると中和点であるpH10で2μ
m、過剰アルカリ濃度が4mol/l では約8μmの粒径の
整ったフェライト粒子が得られる。アルカリ濃度を高く
すると大きな粒子が得られることがわかり、粒径は溶液
中のアルカリ濃度で制御することができる。上記製造法
において、硝酸ナトリウムまたは硝酸カリウム等の酸化
剤を、加水分解反応によってフェライト粒子の生成が開
始される温度以下で第一鉄イオンの等量の1〜3倍量添
加することによって、α−Feの混成を防ぐことができ
ると共に他の金属イオンの固溶量も増え、成分組成の制
御された粒径の整ったフェライト粒子を製造することが
できる。
【0013】酸化剤を添加した場合には、中和点である
pH10で0.3μm、過剰アルカリ濃度が4mol/l で
は約2μmの粒径の整ったフェライト粒子が得られる。
この場合にもアルカリ濃度を高くすると大きな粒子が得
られることがわかり、粒径は溶液中のアルカリ濃度で制
御することができる。また、酸化剤の量が増えるほど反
応所要時間が短くてすむことが確認された。本発明で得
られた粒子は、乾式法に比べると粒子間の焼結がないこ
と、従来の湿式法に比べると粒径が大きいことから、分
散性に優れていることが確認された。
【0014】
【実施例】図1は、0.25mol/l のMnイオン、0.
25mol/l のZnイオンおよび1mol/l の第一鉄イオン
を含むpH10の水溶液を常温から2.5℃/min で昇
温し、250℃で1時間保持した際に得られたMnZn
フェライト粒子の粒度分布を示す。フェライト粒子が生
成する加水分解反応が開始する以前の温度における第一
鉄イオンに対する第二鉄イオンの混入割合が増えると得
られるフェライト粒子は広い粒度分布を示す。混入割合
を3%としたものは小粒子の混成が見られるが、混入割
合を1%以下に制御したものは均一な粒度分布を有する
約2μmのフェライト粒子が得られている。
【0015】図2は、アルカリ濃度を変えて0.25mo
l/l のMnイオン、0.25mol/lのZnイオンおよび
1mol/l の第一鉄イオンを含む水溶液を常温から2.5
℃/min で昇温し、250℃で1時間保持した際に得ら
れたMnZnフェライト粒子の粒径を示す。粒径はアル
カリ濃度を高くすることによって大きなものを得ること
ができる。この傾向は他の二価金属イオンの場合も同様
であった。尚、過剰アルカリ濃度0(中和点)のpHは
ほぼ10である。
【0016】図3は、アルカリ濃度を変えて0.25mo
l/l のMnイオン、0.25mol/lのZnイオンおよび
1mol/l の第一鉄イオンを含む水溶液を常温から2.5
℃/min で昇温し、60℃で硝酸ナトリウムを第一鉄イ
オンに対して1.5等量添加した後、250℃で1時間
保持した際に得られたMnZnフェライト粒子の粒径を
示す。pH10(過剰アルカリ濃度0)における粒径は
約0.3μmと酸化剤を添加しない場合に比べ小さくな
っているが、アルカリ濃度が増すにつれて粒径は大きく
なり過剰アルカリ濃度4mol/l では約2μmであった。
他の二価金属イオンの場合も同様の値が得られた。
【0017】図4は、Znイオンの添加量を変えて、1
mol/l の第一鉄イオンを含むpH10の水溶液を常温か
ら2.5℃/min で昇温し、250℃で24時間保持し
た際に得られたZnフェライト粒子のZn固溶量を示
す。添加するZnイオンの量に応じてZnの固溶量が増
し、Znx Fe3-x 4 としてx=0.75程度まで固
溶することが認められた。同様にして、Mnの場合には
x=0.5程度まで、Niの場合にはx=0.25程度
まで固溶することが認められた。これらの単元フェライ
ト粒子の粒径はZn,Mnの場合には図2のpH10の
場合と同様の約2μmであったが、Niの場合にはNi
添加量とともに大きくなる傾向がみられたが1μm以下
の小粒子であった。
【0018】図5は、Znイオンの添加量を変えて、1
mol/l の第一鉄イオンを含むpH10の水溶液を常温か
ら2.5℃/min で昇温し、60℃で硝酸ナトリウムを
第一鉄イオンに対して1.5等量添加した後、250℃
で1時間保持した際に得られたZnフェライト粒子のZ
n固溶量を示す。添加するZnイオンの量とZnの固溶
量が1:1の関係になっており、添加するZnイオンの
量によってフェライト成分が制御されることが示され
る。Mn,Niについても同様の結果が得られた。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、スイッチング電源等の
電子部品に使用するソフトフェライトコアの原料および
トナー等の磁性材料に広範に利用できる均一な粒度を持
ち、かつ任意に大きさ・組成を制御された分散性の良い
0.3μm以上のMn−Zn,Ni−Zn等の複合フェ
ライト粒子およびZn,Mn,Ni等の単元フェライト
粒子を高濃度の溶液から効率よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】MnZnフェライトの粒度分布への第一鉄イオ
ンに対する第二鉄イオンの混入割合の効果を示す図表で
ある。
【図2】MnZnフェライトの粒径へのアルカリ濃度の
効果を示す図表である。
【図3】酸化剤を添加した場合のMnZnフェライトの
粒径へのアルカリ濃度の効果を示す図表である。
【図4】ZnフェライトのZn固溶量に対するZn添加
量の効果を示す図表である。
【図5】酸化剤を添加した場合のZnフェライトのZn
固溶量に対するZn添加量の効果を示す図表である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年5月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【作用】アルカリ溶液中における第一鉄イオンは、酸化
性ガスまたは酸化剤によって極めて酸化されやすいた
め、取扱いに注意を要する。原料に含まれる第二鉄イオ
ンは全て第一鉄イオンに還元されていることが望まし
く、例えば酸性溶液中における片等との共存による還
元操作を加える。使用水、アルカリ溶液は窒素等の不活
性ガスにより完全に脱酸素する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 0.1〜1.5mol/l の第一鉄イオンを
    含む水溶液に0.01〜1.5mol/l のZn,Mn,N
    i等の二価金属イオンを単独あるいは混合して添加し、
    pH8以上で160〜300℃に加熱して加水分解反応
    により粒径の整った(Zn,Mn,Ni)フェライト粒
    子を製造する方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、加熱前に第一鉄イオ
    ンの酸化防止あるいは還元操作を加え、第一鉄イオンに
    対する第二鉄イオンの混入割合を1%以下に制御するこ
    とにより、粒径の整った(Zn,Mn,Ni)フェライ
    ト粒子を製造する方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の製造法におい
    て、硝酸ナトリウムまたは硝酸カリウム等の酸化剤を、
    加水分解反応によってフェライト粒子の生成が開始され
    る温度以下で第一鉄イオンの等量の1〜3倍量添加する
    ことによって、成分組成の制御された粒径の整った(Z
    n,Mn,Ni)フェライト粒子を製造する方法。
  4. 【請求項4】 請求項1または2、または3記載の製造
    法において、水溶液中のアルカリ濃度を変えることによ
    り、得られる粒径の整った(Zn,Mn,Ni)フェラ
    イト粒子の大きさを制御する方法。
JP4066426A 1992-03-24 1992-03-24 粒径の整った(Zn,Mn,Ni)フェライト粒子の製造方法 Withdrawn JPH05275224A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018043943A1 (ko) * 2016-08-31 2018-03-08 주식회사 이엠따블유 복합 자성 입자 및 그의 제조 방법
WO2020217982A1 (ja) 2019-04-25 2020-10-29 日鉄鉱業株式会社 コバルトフェライト粒子の製造方法とそれにより製造されたコバルトフェライト粒子
WO2020241065A1 (ja) 2019-05-24 2020-12-03 日鉄鉱業株式会社 コバルトフェライト粒子の製造方法とそれにより製造されたコバルトフェライト粒子

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