JPS5877505A - メタル磁性粉の製造方法 - Google Patents

メタル磁性粉の製造方法

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JPS5877505A
JPS5877505A JP56175744A JP17574481A JPS5877505A JP S5877505 A JPS5877505 A JP S5877505A JP 56175744 A JP56175744 A JP 56175744A JP 17574481 A JP17574481 A JP 17574481A JP S5877505 A JPS5877505 A JP S5877505A
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JP
Japan
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particles
iron
coated
polymer resin
sio2
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JP56175744A
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English (en)
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Keizo Okuno
奥「野」 計造
Keizo Nakamoto
中本 啓三
Izumi Hoshihara
星原 泉
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JFE Steel Corp
Kawatetsu Kagaku KK
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Kawasaki Steel Corp
Kawatetsu Kagaku KK
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
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    • H01F1/06Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/061Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder with a protective layer

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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
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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】 本発明は磁気記録用媒体であるメタル磁性粉の製造方法
に関するものである。
現在、実用に供されているメタル磁性粉のなかで、針状
のオキシ水酸化鉄または針状の酸化鉄を還元性ガス雰囲
気中で、加熱還元処理して製造されるものは、加熱処理
工程で粒子の変形空孔の発生あるいは、粒子同志の焼結
が起り易い。そのためにメタル磁性粉末の磁気特性が低
下するばかりでなく、塗料化に際しての粉末の分散性や
磁場配向に際しての粒子の配向性を悪くする原因となつ
ている。
本発明は従来の方法を改善することによつて、非常に焼
結が少なく、極めて粒子の配向性のすぐれた、メタル磁
性粉の製造方法を提供することを目的とするものである
針状のオキシ水酸化秩または針状の酸化鉄(以下原料粒
子という)を水素ガス等の還元性ガス雰囲気中て熱処理
すれば、容易に針状の金属鉄を得ることは可能であるが
、粒子の変形が著しく、しかも焼結が多いために、高密
度記録用とされている磁気特性を満足させることは困難
である。
空孔と焼結がなく、出発原料の形状を継承したまま、い
かに金属粒子まで還元するかが、特性のすぐれたメタル
磁性粉を得るための最も重要な課題である。
粒子同志の焼結を防止するためには原料粒子の表面に均
一な薄膜を形成させ、その薄膜によつて焼結防止の役割
を果せれば艮いわけであるが、1μm以下の針状結晶は
、粒子がからまつて凝集し易いため、水中に分散させた
としても、1個1個がばらけた分散状態にするのは極め
て困難である。粒子が凝集した状態で焼結防止のための
表面処理を行つたとしても、原料粒子1個1個の表面に
薄膜を形成したことにはならず、以後の熱処理工程で凝
集体内の粒子同志が焼結するので表面処理効果十分発揮
できない。したがつて、焼結防止の表面処理の前に原料
粒子を完全に1個1個分散させる必要がある。本発明者
らはそのため種々の界面活性剤を使用して、鋭意研究を
重ねた結果陰イオン界面活性剤を添加すると非常に効果
的なことを見出した。陰イオン界面活性剤としてヘキサ
メタリン酸ソーダ、ポリカルボン酸ナトリウム塩、ナフ
タレンスルホン酸ホレマリン縮合物などが特に有効で水
サスペンジヨン中の原料粒子に対して0.1〜3.0w
t%添加すると良い。
その関係を第1図に示す。第1図はα−FeO(OH)
サスペンジヨン濃度をα−FeO(0H)/水=50g
/500mlとし、陰イオン界面活性剤としてポリカル
ボン酸ソーダ塩(日本ゼオン社製Quin flow 
540)を使用し、ポリカルボン酸ソーダ塩も添加量に
よるα−FeO(OH)の粘度変化を示したものである
。添加量0.5%付近で著しく低下することが認められ
る。
分散性の評価として、一般に広く知られているように界
面活性剤の添加量に対するサスペンジヨンの粘度で表わ
され、粘度の最小値を与えるところが最適添加量である
。界面活性剤の添加量が0.1wt%以下では、分散効
果がなく、逆に3.0wt%以上でも効果は認められる
が、分散性がさらに向上することは期待できない。従つ
て好ましくは0.5〜1.5wt%の範囲が特に良好な
結果を与えた。
メタル磁性粉の焼結防止手段としては、原料粒子の表面
に高分子樹脂、ケイ素化合物、アルミニウム化合物の被
膜を形成させるのが最も好適である、被覆の順序として
は1番内側に高分子樹脂、次にケイ素化合物外側にアル
ミニウム化合物が良い。高分子樹脂は熱処理により分解
し、わずかの炭素分が粒子表面に残るため粒子同志のか
らまり或いは焼結がおこらない。また、ケイ素化合物、
アルミニウド化合物は熱処理過程で最終的にはSiO2
,Al2O3となり、耐熱性を有する化合物となる。以
下ケイ素化合物をSiO2,アルミニウム化合物をAl
2O3という。Al2O3の方がより耐熱性に富むため
、アルミニウム化合物の被膜を最後に施した方がより効
果が大きい。
それにより粒子を外熱より保護し、針状性を保持、粒子
同志の焼結を防止するものである。
高分子樹脂被膜を形成させる方法は原料粒子を水中に分
散させた後、この中に水溶性高分子樹脂を添加溶解させ
、塩酸等の酸を適下させることによつて系のpHを酸性
側にし、高分子樹脂をコアセルベートすることにより原
料粒子の表面に高分子樹脂で被覆された粒子が得られる
上述の高分子樹脂は後で行なう熱処理により分解し、残
留炭素分が粒子同志のすべりを良くし、又焼結防止に効
果を発揮する。水溶性の高分子樹脂としては、レゾール
型フエノール樹脂(昭和ユニオン合成製「BRL−12
0」)、アクリル酸エステル共重合樹脂(中央理化「リ
カボンドFK−10」)、アルキツド樹脂(大日本イン
キ「ウォーターゾルS−126」)、エボキシ樹脂(油
化シエル「エビコートDX−255」)等の1種又は2
種以上を組合わして使用しても艮い。水溶性高分子樹脂
の原料粒子に対する添加量が0.5wt%下では残炭量
が少ないため、期待されるだけの効果が得られない。又
、添加量が10wt%以上では、炭素被膜が厚く、又非
磁性成分が増加することから好ましくない。
良好な結果を与える添加量は0.5〜10wt%の範囲
である。
SiO2被膜の形成は高分子被覆処理を施したオキシ水
酸化鉄あるい酸化鉄粒子を水中に分敢させた後に、ケイ
酸ナトリウムを添加し、塩酸等の酸を加えて中相処理し
て、SiO2微粒子を折出させることによつて行な。オ
キシ水酸化鉄および酸化鉄の等電点はほぼ同じで約6.
5であることから、水サスペンジヨン中ではpH>6.
5の範囲で負に帯電し、pH<6.5の範囲で正に帯電
している。
またSiO2の等電点は3.2でpH>3.2の範囲で
負に帯電することから、pH=3.2〜6.5の範囲で
はお互い反対の荷電を有するという観点に着目し、本発
明者らは加水分解によつて生じたSiO2は原料粒子表
面上に電気的に吸着されSiO2微粒子からなる極めて
均一な薄膜を形成することができることを見出した。
このようにSiO2被膜処理された粒子の等電点はほぼ
SiO2と等しくなつた。SiO2の添加量は鉄原子に
対して0.5wt%以下では、焼結防止効果がなく、熱
処理により粒子が崩れてしまう。一方3wt%以上では
、粒子の変形防止には効果あるが、還元の際還元しにく
く、又非磁性であるのであまり多く添加することは好ま
しくなく、好適な値として0.5wt%〜3wt%であ
つた。
次にAl2O3被膜の形成方法について述べる。
SiO2微粒子の被着処理と同様の考え方で、アルミニ
ウム化合物(AlO3)の等電点は8.8で、pH<8
.8の範囲で正に帯電するのでSiO2被膜形成処理し
た原料粒子にAl2O3被膜をつけるためには、pH=
3.2〜8.8の範囲ならば互いに逆電荷を持つので容
易にAl2O3粒子が吸着される。Al2O3微粒子は
塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の水溶液(pH
<3.0)をNH4OH等のアルカリで中相処理するこ
とによつて得られる。pHが5以下だとAlO3の析出
が少なく歩止りが悪く、好適な範囲としてはpH=6.
0〜8.0であつた。
つぎに、焼結防止処理を施した原料粒子の熱処理方法に
ついて述べる。脱水処理工程では脱水孔が又、還元工程
では脱酸素孔が生じる。このような′空孔か多いとロー
レノツ磁界の発生による磁気特性の低下ばかりでなく、
塗料化に際して分散性などの阻害要因とか、粒子自身が
折れ易くなるなど好ましくない原因となり、できる限り
取除いてやる必要がある。
原料粒子を高温で熱処理して焼き締めることによつて空
孔を取除く方法が知られているが、大気中では600℃
以下の温度範囲では、その効果が少なく、700℃以上
の温度範囲では空孔は少なくなるか、粒子の形状が変形
したり粒子同志の焼結が起るので好しくない。
本発明者らは、原料粒子の熱処理過程において、N2あ
るいはAr等の不活性ガス雰囲気中で脱水処理をするこ
とにより、大気中よりも低温で空孔の低減を計ることが
出来ることを見出した。
すなわち粒子同志の焼結が起こり難い700℃以下の温
度範囲において、原料粒子を不活性ガス雰囲気中で熱処
理することによつて、第2図脱水処理品のX線回析図に
示すようにマグネタイトFe3O4の回析ピークが現わ
れているところからその大部分がFe3O4に還元され
る。また550℃で加熱した場合でも第2図と同じよう
に大部分がマグネタイトに還元される傾向があり、化学
変化に伴う原子の円配列と粒子内の結晶化が促進される
ために空孔が粒子外部へ拡散し易くなる。α−Fe2O
3からFe3O4への還元反応は上述の不活性雰囲気下
においては500℃以上で起り難いので、500℃以上
の温度範囲で熱処理しないと空孔低減の効果は少ない。
かかる表面処理と熱処理を施したα−Fe2O3粒子を
水素等の還元性ガス雰囲気中で加熱還元処理すると焼結
と空孔が極めて少なく、出発原料の形状を良く継承した
メタル磁性粉が得られた。
以下実施例によつてその製造方法を詳しく説明する。
実施例1 長軸O.6μm、軸比(長軸/短軸)=15のα−Fe
O(OH)粒子粉末20gを、水1lに分散し、陰イオ
ン系界面活性剤ポリカルボン酸ソーダ塩(日本ゼオン社
製Quinflow540)をα−FeO(0H)に対
して1.0wt%加え十分に分散させた。ついでこのサ
スペンジヨン中に鉄原子に対して水可溶性高分子レゾー
ル型フエノール樹脂(「BRL−120」昭和ユニオン
製)を3.0wt%加え、十分に攪拌したのち、サスペ
ンジヨンのpHを4に調整し高分子を析出させた。
ついでこのサスペンジヨン中に鉄原子に対して1.0w
t%相当量のSiO2となるようにケイ酸ナトリウム水
溶液を添加し、十分攪拌したのちサスペンジヨンのpH
を4.0となるまで希塩酸を添加し、中和処理を行つた
。つぎに、高分子−SiO2被覆粒子からなるサスペン
ジヨン中に鉄原子に対して0.5wt%相当量のAl2
O3となるように塩化アルミニウム水溶液を添加し十分
に攪拌したのち、サスペンジヨンのpHを7.0となる
までアンモニア水を添加して中和処理を行つた。
ろ過、水洗処理後、70〜80℃で乾燥し、メノウ乳鉢
で解砕して高分子樹脂SiO2とAl2O3で被覆処理
したα−FeO(0H)粒子粉末20gを得た。
つぎにこの粉末5gを石英製管状雰囲気炉でAr気流中
550℃で3時間熱処理したのち、管状炉内雰囲気をH
2ガスに置換し、H2ガス流量を5l/minに保ちな
がら、400℃で3時間還元処理を行い黒色のメタル磁
性粉を得た。
このメタル磁性粉の磁気特性は保持力(Hc)1385
Oe、飽和磁化(σs)151ewu/g、角形比0.
51であつた。
このメタル磁性粉を用いて以下の組成でインク化し、テ
ープを試作した。インク組成は次のとおりである。
メタル磁性粉      80部 塩ビ−酢ビコボリマー  20部 トルエン/MIBK<  120部/120部流動パラ
フイン     0.5部 ラウリン酸       1部 混合時間は70時間、アプリケーターによりポリエステ
ルフイルムに塗布、磁場配向後、磁気特性を測定した結
果、 保磁力(HC)     1290Oe残留磁束密度(
Br)  3150G 角形比(Br/Bm)  0.80 の値を示した。
実施例2〜5 高分子の種類および添加量、析出pH値、SiO2およ
びAl2O3の被着置中相処理のpH、加熱処哩条件を
変えた以外は実施例1と同様の処理を施してメタル磁性
粉を得た。
比較例1 実施例と同じα−FeO(0H)粒子粉末を用い、原料
粒子の分散時に界面活性剤を添加せず、SiO2および
Al2O3被着処理を施し実施例と同じ熱処理条件でメ
タル粉を得た。
メタル粉の磁気特性は保持力(HC)1110Oe飽和
磁化(σs)154ewu/g角形比(σr/σs)0
.45であつた。
得られたメダル粉を実施例と同条件でテープ化した結果
、 保磁力(HC)1020Oe,残留磁束密度(Br)2
400G,角形比(Br/Bm)0.71であつた。
比較例2、3 比較例1で熱処理状条件を大気中で行つた以外は全く同
様の処理を施してメタル磁性粉を得た。
実施例および比較例の処理条件および磁気特性を表1に
まとめ、それらの電子顕微鏡写真を第5図、第6図に示
した。又、脱水処理品の電子顕微鏡写頁を第3図、第4
図に又、それらのX線回析図の例を第2図に示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は界面活性剤の添加量に対するα−FeO(OH
)サスペンジヨンの粘度変化を示した図である。第2図
は脱水処理品のX線解析図である。第3図は実施例によ
る脱水処理品の、第4図は比較例による脱水処理品の電
子顕微鏡写真である。第5図は実施例によるメタル粉の
、第6図は比較例によるメタル粉の電子顕微鏡写真であ
る。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)針状のオキシ水酸化鉄または/および針状の酸化
    鉄からなる粒子を陰イオン界面活性剤を添加した水中に
    分散せしめ、これに水可溶性高分子樹脂を、鉄原子に対
    して0.5〜10wt%添加して原料粒子表面に均一な
    高分子樹脂被膜を形成せしめてから、鉄原子に対して0
    、5〜5.0wt%の微粒子SiO2を被覆し、更に鉄
    原子に対して0.1〜3.0wt%のAlO3となるよ
    う水酸化アルミニウムを被覆して後、不活性ガス雰囲気
    中で500〜700℃の温度範囲で加熱処理した後、還
    元性ガス雰囲気中で、加熱還元処理することを特徴にす
    るメタル磁性粉の吸造方法。
  2. (2)陰イオン界面活性剤として、ヘキサメタリン酸ソ
    ーダ、ポリカルボン酸ソーダ、ナフタレンスルホン酸ホ
    ルマリン縮合物を使用しその添加量は、鉄原子に対して
    0.1〜3.Owt%であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の製造方法。
  3. (3)水可溶性高分子樹脂として、フェノール樹脂、ア
    クリル酸エステル、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂の1
    種又は2種以上を組合せて鉄原子に対して0.5〜10
    wt%の割合で原料粒子分散液に添加し、次に塩酸等を
    攪拌しながら添加し、pH範囲を4.0〜6.0に調整
    し、もつて前記高分子樹脂でオキシ水酸化鉄および/ま
    たは酸化鉄粒子を被覆することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項ないし第2項記載の製造方法。
  4. (4)高分子樹脂被覆を有するオキシ水酸化鉄または/
    および酸化鉄粒子の分散液にしてケイ酸ナトリウム水溶
    液を微粒子SiO2として、鉄原子に対して0.5〜5
    .0wt%となるように添加し、攪拌しなから塩酸等で
    中和し、pH3.0〜6.0の範囲に調整することによ
    り、高分子樹脂被覆を有する原料粒子上に、微粒子Si
    O2を析出被覆させることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項ないし第3項記載の製造方法。
  5. (5)オキシ水酸化鉄粒子を中心に、高分子樹脂、微粒
    子SiO2の順に被覆を形成させたオキシ水酸化鉄およ
    び/または酸化鉄粒子の分散液に塩化アルミニウム、硫
    酸アルミニウム等の水溶性アルミニウム塩を鉄原子に対
    して0.5〜3.Owt%のAl2O3となるよう添加
    し、更に攪拌しながらNH40HあるいはNaOH等の
    アルカリで中和し、pH範囲を6.0〜8.0に調整す
    ることによつて微粒子SiO2被覆上に水酸化アルミニ
    ウムを折出被覆させることを特徴とする特許請求の第1
    項ないし第4項記載の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61160905A (ja) * 1985-01-09 1986-07-21 Hitachi Maxell Ltd 金属磁性粉末
JPH03116414A (ja) * 1990-08-31 1991-05-17 Konica Corp 磁気記録媒体
US5340395A (en) * 1990-11-22 1994-08-23 Giat Industries Material for efficient masking in the infrared region
CN106216706A (zh) * 2016-09-08 2016-12-14 苏州大学 一种金属微粉的制备方法

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