NL8601635A - HEAT-RESISTANT AMORF PHERROMAGNETIC POWDER AND A METHOD AND APPARATUS FOR PREPARING IT. - Google Patents

Description

NL 33607-Kp/dJ/cs s iNL 33607-Kp / dJ / cs s i

Hittebestendig amorf ferromagnetisch poeder alsmede een werkwijze en een inrichting voor de bereiding ervan.Heat resistant amorphous ferromagnetic powder as well as a method and an apparatus for its preparation.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een hittebestendig amorf ferromagnetisch poeder, alsmede op een werkwijze en een inrichting voor de bereiding ervan. Dit poeder vindt toepassing bij de vervaardiging van magnetische 5 media voor het optekenen op schijven, banden, kaarten en dergelijke, voor analoog- en digitaaloptekeningen, alsmede ook als magnetisch materiaal voor andere gebruiksdoeleinden.The present invention relates to a heat-resistant amorphous ferromagnetic powder, as well as a method and an apparatus for its preparation. This powder finds use in the manufacture of magnetic media for recording on discs, tapes, cards and the like, for analog and digital recording, as well as magnetic material for other uses.

Er is een magnetisch poeder van gamma-diferrotrioxide, chroomdioxide, diferrotrioxide, gelegeerd met kobalt en andere 10 bekend. Het nadeel van het oxidepoeder en de op basis daarvan vervaardigde magnetische media is, dat deze. begrensde mogelijkheden bezitten ten aanzien van de dichtheid van de magnetische optekening.A magnetic powder of gamma-diferrotrioxide, chromium dioxide, diferrotrioxide, alloyed with cobalt and others is known. The drawback of the oxide powder and the magnetic media produced on the basis thereof is that it. have limited possibilities with regard to the density of the magnetic recording.

Ook zijn er magnetische metaalpoeders bekend die voor 15 hetzelfde gebruiksdoel worden benut, met welke men een hoge optekeningsdichtheid kan verkrijgen.Magnetic metal powders are also known which are used for the same purpose of use, with which a high recording density can be obtained.

Het nadeel van deze metaalpoeders is, dat deze gemakkelijk oxideren en dat hun magnetische kengetallen verslechteren, als gevolg waarvan extra behandelingsstappen nood-20 zakelijk zijn voor de bewerking van het te bereiden metaal-poeder met verschillende bekledingen, verbindingen en grens-vlak-actieve stoffen.The disadvantage of these metal powders is that they oxidize easily and that their magnetic characteristics deteriorate, as a result of which additional treatment steps are necessary for the processing of the metal powder to be prepared with different coatings, compounds and surfactants. .

Voorts is een werkwijze voor de bereiding van een magnetisch metaalpoeder bekend door het reduceren van oxide-25 en hydrooxideverbindingen van ijzer in een waterstofstroom.Furthermore, a method of preparing a magnetic metal powder is known by reducing oxide-25 and hydrooxide compounds of iron in a hydrogen stream.

Ook zijn werkwijzen bekend zonder een wezenlijk praktische waarde, welke omvatten een ontleding van de ijzer-organische verbindingen onder verhitting, elektroafzetting van ferromag-netische metalen op een kwikkathode en een daarop volgende 30 afscheiding van het kwik, de bereiding van een magnetisch metaalpoeder door middel van verdamping in een stroom van inert gas. Een verdere werkwijze, die zich in de praktijk bewezen heeft, is de reductie van een ferromagnetisch zout of van zouten in oplossing onder gebruikmaking van reduceermid-35 delen gekozen uit hypofosfieten, boorhydriden, aminoboranen, 360 1 335 - 2 - hydrazinert en andere.Methods of no practical value are also known, which include a decomposition of the iron-organic compounds under heating, electro-deposition of ferrous magnetic metals on a mercury cathode, and subsequent separation of the mercury, preparation of a magnetic metal powder by of evaporation in a stream of inert gas. A further method, which has proven itself in practice, is the reduction of a ferromagnetic salt or of salts in solution using reducing agents selected from hypophosphites, borohydrides, amino boranes, 360 1 335 - 2 hydrazines and others.

Een algemeen nadeel, dat geldt voor alle genoemde werkwijzen, inclusief de laatstgenoemde, is dat de bereiding van een metaalpoeder met een weerstandsvermogen tot een tempe-5 ratuur van 220-250°C voor de vervaardiging van een magnetische bekleding op niet-buigzame schijven niet gegarandeerd is. In alle gevallen worden extra werkwijzetrappen voor de bewerking van het metaalpoeder aanbevolen. Dit leidt tot een wezenlijke vermindering van het specifieke oppervlak ervan. De volgens 10 deze werkwijzen bereide metaalpoeders kunnen niet worden toegepast voor hoge temperatuur-laksystemen, en het verminderde poederoppervlak leidt tot een vermindering van de optekenings-dichtheid op de uit dit poeder vervaardigde bekledingen.A general disadvantage, which applies to all said processes, including the latter, is that the preparation of a metal powder with a resistivity up to a temperature of 220-250 ° C for the production of a magnetic coating on rigid discs does not is guaranteed. In all cases, additional process steps for processing the metal powder are recommended. This leads to a substantial reduction in its specific surface. The metal powders prepared according to these methods cannot be used for high temperature lacquer systems, and the reduced powder surface leads to a decrease in the recording density on the coatings made from this powder.

Er is een inrichting bekend, waarmee het reductie-15 proces van het ferrozout met boorhydride kan worden uitge-vperd, welke op continue wijze werkt. Deze wordt gekenmerkt door de toepassing van loodrechte reactoren (buizen), waarbij de reagerende oplossingen onder druk worden toegevoerd en de chemische reactie in het bovenste gedeelte van de reactor tot 20 stand komt bij een vrije val van de bereide deeltjes. Het magneetveld wordt aangebracht bij het mengpunt van de reagerende oplossingen en is langs de reactiebuis verdeeld, waardoor een verblijftijd van de bereide deeltjes van ca. 5 sec of minder wordt verzekerd.A device is known with which the reduction process of the ferrous salt with borohydride can be carried out, which works continuously. It is characterized by the use of perpendicular reactors (tubes), in which the reacting solutions are supplied under pressure and the chemical reaction in the upper part of the reactor is effected upon free fall of the prepared particles. The magnetic field is applied at the mixing point of the reacting solutions and is distributed along the reaction tube, ensuring a residence time of the prepared particles of about 5 seconds or less.

25 Het voornaamste nadeel van deze inrichting is daarin gelegen, dat het proces verloopt in een niet van de lucht af-geschermd medium en dat het gevaar voor een gedeeltelijke oxidering van het poeder bestaat. De meest belangrijke technologische voorwaarden voor het doorvoeren van de werkwijze kun-30 nen niet worden veranderd zonder de afmetingen van de reactor en de lengte van het werkende magneetveld te veranderen. Dit is een constructief nadeel, dat de flexibiliteit van het technologische proces beperkt.The main disadvantage of this device lies in the fact that the process proceeds in a non-air-shielded medium and that there is a risk of partial oxidation of the powder. The most important technological conditions for carrying out the process cannot be changed without changing the dimensions of the reactor and the length of the operating magnetic field. This is a constructional disadvantage, which limits the flexibility of the technological process.

De onderhavige uitvinding beoogt derhalve een hitte-35 bestendig amorf ferromagnetisch poeder alsmede een werkwijze en een inrichting voor de bereiding ervan te verschaffen, waarbij het poeder een goede hittebestendigheid, een oxidatiesta-biliteit voor temperaturen tot aan 250°C bij het opbrengen en een specifiek oppervlak tot aan 160 m2/g bezit, waarbij de 860 1 83 i - 3 - * * werkwijze automatisch wordt uitgevoerd en het poeder in industriële hoeveelheden wordt bereid.The present invention therefore aims to provide a heat-resistant amorphous ferromagnetic powder as well as a method and an apparatus for its preparation, wherein the powder has good heat resistance, an oxidation stability for temperatures up to 250 ° C upon application and a specific surface up to 160 m2 / g, the 860 1 83 i - 3 - * * process being carried out automatically and the powder being prepared in industrial quantities.

Hiertoe wordt het hittebestendige amorfe ferromag-netische poeder op basis van ijzer, kobalt, nikkel, chroom en 5 boor gekenmerkt, doordat het bovendien 0,2-10 vol.% xyleen en 0,01-0,2 gew.%, betrokken op het poeder, lithium of magnesium bevat. Het hittebestendige amorfe ferromagnetische poeder wordt door reductie van een oplossing, die zouten van ijzer, kobalt, nikkel, chroom, complexvormers, metaalzouten of meer-10 waardige alcoholen^met een natrium-boorhydride reductiemiddel in aanwezigheid van natronloog bereid. Deze werkwijze wordt gekenmerkt doordat de oplossing met een organische vloeibare in water onoplosbare stof xyleen gedurende S sec tot 10 min in aanwezigheid van een permanente magneet wordt gezekerd.To this end, the heat-resistant amorphous ferromagnetic powder based on iron, cobalt, nickel, chromium and boron is characterized in that it additionally contains 0.2-10% by volume of xylene and 0.01-0.2% by weight, based on it contains powder, lithium or magnesium. The heat-resistant amorphous ferromagnetic powder is prepared by reduction of a solution containing salts of iron, cobalt, nickel, chromium, complexing agents, metal salts or polyvalent alcohols with a sodium borohydride reducing agent in the presence of caustic soda. This method is characterized in that the solution is secured with an organic liquid water-insoluble substance xylene for S sec to 10 min in the presence of a permanent magnet.

15 De inrichting voor de bereiding van een hittebesten dig amorf ferromagnetisch poeder bestaat uit een loodrechte reactor met een roerder en een elektromagneet voor het magneetveld en wordt gekenmerkt doordat deze voorzien is van een reactievat met drie inlaatbuizen voor de reactieoplossingen, 20 die via elektromagnetische ventielen met doseervaten en met een houder verbonden zijn; ringen met openingen voor een bruiswas, overloopbuizen verbonden met een verwijde houder alsmede een beweeglijke bodem welke door een elektromagneet wordt geopend. Het reactievat is via twee overloopbuizen met 25 een verwijd verzamelvat verbonden. Beide vaten hebben ringen (zones) voor bruiswassen met water voorafgaande en na het instellen van de reactie.The apparatus for the preparation of a heat-resistant dig amorphous ferromagnetic powder consists of a perpendicular reactor with a stirrer and an electromagnet for the magnetic field and is characterized in that it is provided with a reaction vessel with three inlet tubes for the reaction solutions, which are connected via electromagnetic valves with dosing vessels and are connected to a container; rings with openings for effervescent wax, overflow pipes connected to a widened holder and a movable bottom which is opened by an electromagnet. The reaction vessel is connected via two overflow tubes to a widened collection vessel. Both vessels have rings (zones) for effervescent washing with water before and after the reaction has been set.

De voordelen van de uitvinding zijn de volgende: er wordt een amorf ferromagnetisch poeder met een hittebestendig-30 heid tot 250°C en een specifiek oppervlak tot 160 m2/g bereid, waarbij geen extra werkwijzetrappen voor het zekeren van het poederoppervlak vereist zijn; de inrichting biedt mogelijkheden voor veranderingen in de technologische bedrijfsvoeringen in verloop van tijd, van de verschillende 35 volumina, toevoersnelheid van de reactieoplossingen, het instellen en het effectieve wassen van de reactor zonder veranderingen in de afmetingen van de reactor.The advantages of the invention are as follows: an amorphous ferromagnetic powder with a heat resistance up to 250 ° C and a specific surface area up to 160 m2 / g is prepared, whereby no additional process steps for securing the powder surface are required; the device provides opportunities for changes in technological operations over time, from the different volumes, feed rate of the reaction solutions, setting and effective washing of the reactor without changes in the size of the reactor.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van een voorbeeldsgewijze uitvoering van de inrichting, getoond in de SS01635 , -¾ - 4 - enige bijgevoegde figuur, die een schema voorstelt van de inrichting voor het bereiden van een hittebestendig amorf ferro-magnetisch poeder.The invention is further elucidated on the basis of an exemplary embodiment of the device, shown in SS01635, -¾ - 4 - only attached figure, which shows a diagram of the device for preparing a heat-resistant amorphous ferromagnetic powder.

De inrichting volgens de uitvinding bestaat uit een 5 cilindrisch reactievat 17 dat verbonden is via overloopbuizen 15 met een verwijde houder 19, een beweeglijke bodem 20 met middelen voor het regelen van de aandrukkracht en een mengin-richting 12, aangedreven door een motor met regelbaar toerental 13. Het reactievat 17 is voorzien van drie inlaatbuizen 10 voor de toevoer van de reactieoplossingen, die via een elektromagnetisch ventiel 4 met een doseervat 3 zijn verbonden, dat via een pomp 2 met een oplossing.uit vat 1 wordt gevoed; een elektromagnetisch ventiel 9 dat verbonden is met een doseervat 6, gevoed met een oplossing uit houder 8 via een 15 pomp 7 alsmede een elektromagnetisch ventiel 11, verbonden met houder 10; ringen met openingen voor bruiswassen met water 14 en 18, die via éen elektromagnetisch ventiel 5 verbonden zijn met een waterbron; openingen voor het afvoeren van de tijdens de reactie gevormde gassen 23; terwijl het magneet-20 veld door elektromagneet 16 wordt gezekerd. Het uitstromen van het gerede product vindt plaats via opening 22.The device according to the invention consists of a cylindrical reaction vessel 17 which is connected via overflow pipes 15 to a flared holder 19, a movable bottom 20 with means for controlling the pressing force and a mixing device 12, driven by an adjustable speed motor 13. The reaction vessel 17 is provided with three inlet tubes 10 for the supply of the reaction solutions, which are connected via an electromagnetic valve 4 to a dosing vessel 3, which is supplied with a solution from vessel 1 via a pump 2; an electromagnetic valve 9 connected to a dosing vessel 6, fed with a solution from container 8 via a pump 7, as well as an electromagnetic valve 11, connected to container 10; rings with openings for effervescent washing with water 14 and 18, which are connected via a solenoid valve 5 to a water source; openings for discharging the gases 23 formed during the reaction; while the magnetic-20 field is fused by electromagnet 16. The finished product flows out through opening 22.

De inrichting werkt automatisch op de volgende manier.The device operates automatically in the following manner.

In de uitgangstoestand is het reactievat leeg, zuiver en is de bodem afgesloten. De elektromagnëtische ventielen 4, 25 5, 9 en 11 zijn gesloten. De doseervaten 3 en 6 zijn via de pompen 2 en 7 uit de houders 1 en 8 gevuld. Door een signaal op een geschikt moment worden de elektromagnetische ventielen 4 en 11 geopend, waardoor de inhoud van het doseervat 3 en een bepaald volume uit houder 10 in het reactievat 17 worden ge-30 goten. De roerder wordt aangesloten, aangedreven door motor 13 en het magneetveld van de elektromagneet 16 wordt aangebracht. Het elektromagnetische ventiel 9 wordt geopend en de inhoud van het doseervat 6 wordt met een bepaalde snelheid in vat 17 gegoten, waar de chemische reactie aanvangt. De gevorm-35 de gassen van de reactie treden door de openingen 23 naar buiten. De verhoging van het niveau, als gevolg van de grote schuimvorming, wordt door buizen 15 begrensd, die als overloopbuizen dienen. Het overloopproduct wordt in de houder 19 verzameld. Na afloop van de voorafbepaalde tijd worden het 8801 635 - 5 - magneetveld en de roerder uitgeschakeld, waarna elektromagneet 21 de bodem 20 opent en het bereide product in de houder 19 stroomt, van waar het via opening 22 uitstroomt voor de daaropvolgende bewerking. Tegelijkertijd wordt het elektromagne-5 tische ventiel 5 geopend en via de ringen 15 en 18 vindt een bruiswas van het reactievat 17, de buizen 15 en de houder 19 plaats. Na de wasbehandeling wordt de beweegbare bodem 20 gesloten en wordt dit proces herhaald.In the initial state, the reaction vessel is empty, clean and the bottom is closed. The electromagnetic valves 4, 25, 5, 9 and 11 are closed. The dosing vessels 3 and 6 are filled via the pumps 2 and 7 from the holders 1 and 8. The solenoid valves 4 and 11 are opened by a signal at a suitable time, so that the contents of the dosing vessel 3 and a certain volume are poured from container 10 into the reaction vessel 17. The stirrer is connected, driven by motor 13 and the magnetic field of the electromagnet 16 is applied. The electromagnetic valve 9 is opened and the contents of the dosing vessel 6 are poured into vessel 17 at a certain speed, where the chemical reaction starts. The gases formed from the reaction exit through the openings 23. The elevation of the level, due to the high foaming, is limited by pipes 15 which serve as overflow pipes. The overflow product is collected in the container 19. At the end of the predetermined time, the 8801 635-5 magnetic field and the stirrer are turned off, after which electromagnet 21 opens the bottom 20 and the prepared product flows into the container 19, from where it flows out through opening 22 for subsequent processing. At the same time, the electromagnetic valve 5 is opened and an effervescent wash of the reaction vessel 17, the tubes 15 and the container 19 takes place via the rings 15 and 18. After the washing treatment, the movable bottom 20 is closed and this process is repeated.

Bij een praktische uitvoering van de inrichting vol-10 gens de uitvinding en bij het multipliceren ervan kan een metaalpoeder worden bereid in hoeveelheden tot aan 200 en meer gram per uur.In a practical embodiment of the device according to the invention and in multiplying it, a metal powder can be prepared in amounts up to 200 and more grams per hour.

In het hierna volgende voorbeeld wordt het poeder met een inrichting volgens de uitvinding bereid.In the following example, the powder is prepared with a device according to the invention.

15 VOORBEELD IEXAMPLE I

In de reactor worden 15 g/1 ijzerchloride, 3 g/1 kobaltchloride, 0,25 g/1 chroomchloride, 5 ml/1 melkzuur (80%-ig) en 0,2 g/1 magnesiumsulfaat gebracht, waarna een magneetveld met een intensiteit van 1000 Oe wordt doorgelaten, 20 gevolgd door toevoeging van xyleen in een hoeveelheid van ten hoogste 25 gew.% van de inhoud van de algemene werkoplossing, en daarna wordt de mechanische propellerroerder aangezet. Op een gezet tijdstip wordt via het elektromagnetische ventiel 9 de reductoroplossing, 10 g/1 natriumboorchloride met 2,4 g/1 25 natronloog alsmede water automatisch toegevoegd.15 g / l ferric chloride, 3 g / l cobalt chloride, 0.25 g / l chromium chloride, 5 ml / l lactic acid (80% strength) and 0.2 g / l magnesium sulfate are introduced into the reactor, after which a magnetic field with a 1000 Oe intensity is passed, followed by addition of xylene in an amount of up to 25% by weight of the content of the general working solution, and then the mechanical propeller stirrer is turned on. The gear unit solution, 10 g / l sodium boron chloride with 2.4 g / l sodium hydroxide solution and water are automatically added via the electromagnetic valve 9 at a set time.

Na een bepaalde tijd, in dit geval na 1 min, wordt de reactie ingezet en het bereide poeder wordt in de houder 19 getransporteerd en van daaruit weggevoerd voor een was- en droogbehandeling.After a certain time, in this case after 1 min, the reaction is started and the prepared powder is transported in the container 19 and removed from there for a washing and drying treatment.

30 Het bereide amorfe metaalpoeder heeft een coërcivi- teitkracht van 800 Oe en een specifiek oppervlak van 125 m2/g en is hittebestendig tot een temperatuur van 250°C bij de vervaardiging van een magneetmedium voor optekeningsdoeleinden.The prepared amorphous metal powder has a coercivity of 800 Oe and a specific surface area of 125 m2 / g and is heat resistant up to a temperature of 250 ° C in the manufacture of a magnetic medium for recording purposes.

VOORBEELD IIEXAMPLE II

35 In een inrichting volgens voorbeeld I wordt een mag- neetpoeder bereid uit de volgende componenten: 15 g/1 ijzerchloride, 3 g/1 kobalt(II)chloride, 0,25 g/1 chroomchloride, 3601 835 -J- ^ - 6 - 5 ml/1 melkzuur (80%-ig), 5 ml/1 glycerine en 0,1 g/1 lithium-chloride. De volgorde van de diverse werkwijzetrappen voor de bereiding van het poeder is zoals in voorbeeld I.In a device according to example I, a magnet powder is prepared from the following components: 15 g / 1 ferric chloride, 3 g / 1 cobalt (II) chloride, 0.25 g / 1 chromium chloride, 3601 835 -6- 6 - 5 ml / 1 lactic acid (80% -ig), 5 ml / 1 glycerine and 0.1 g / 1 lithium chloride. The order of the various process steps for the preparation of the powder is as in Example I.

Het poeder bezit een coërciviteitkracht van 650 Oe 5 en een specifiek oppervlak van 95 m2/g en is hittebestendig tot 250°C bij de vervaardiging van een magneetmedium voor op-tekeningsdoeleinden.The powder has a coercivity of 650 Oe 5 and a specific surface area of 95 m2 / g and is heat resistant up to 250 ° C in the manufacture of a magnetic medium for recording purposes.

·> 8601635> 8601635

Claims (3)

1. Hittebestendig amorf ferromagnetisch poeder, dat ijzer, kobalt, nikkel, chroom en boor bevat, met het kenmerk, dat het ook 0,2-10 vol.% xyleen, 0,01-0,2 gew.%, betrokken op het poeder, lithium of magnesium bevat.1. Heat resistant amorphous ferromagnetic powder containing iron, cobalt, nickel, chromium and boron, characterized in that it also contains 0.2-10% by volume xylene, 0.01-0.2% by weight, based on the powder, lithium or magnesium. 52. Werkwijze voor de bereiding van een hittebestendig amorf ferromagnetisch poeder volgens conclusie 1, waarbij het poeder door reductie van een oplossing wordt bereid, die zouten van ijzer, kobalt, nikkel, chroom, complexvormers, metaal-zouten of meerwaardige alcoholen bevat met een natriumboor-10 hydridereductor in aanwezigheid van natronloog, m e t h e t kenmerk, dat voor het inbrengen van de reductor de oplossing met een organische vloeibare, niet in water oplosbare stof xyleen wordt gezekerd, waarna een reductie wordt uitgevoerd bij kamertemperatuur gedurende 5 sec tot 10 min.The process for preparing a heat-resistant amorphous ferromagnetic powder according to claim 1, wherein the powder is prepared by reduction of a solution containing salts of iron, cobalt, nickel, chromium, complexing agents, metal salts or polyhydric alcohols with a sodium boron -10 hydride reducer in the presence of caustic soda, characterized in that before introducing the gear unit, the solution is secured with an organic liquid, water-insoluble substance xylene, after which a reduction is carried out at room temperature for 5 seconds to 10 minutes. 3. Inrichting voor de bereiding van een hittebestendig amorf ferromagnetisch poeder volgens conclusies 1 en 2, bestaande uit een loodrechte reactor met een roerder en een elektromagneet voor het magneetveld, met het kenmerk, dat de inrichting voorzien is van een reactievat (17) 20 met drie inlaatbuizen voor de reactieoplossingen, die via elektromagnetische ventielen (4, 9 en 11) met doseervaten (3 en 6) en met een houder (10) zijn verbonden; ringen met ope-ningen voor bruiswassen (14 en 18), overloopbuizen (15), verbonden met een verwijde houder (19) alsmede een beweeglijke 25 bodem (20), die door een elektromagneet wordt geopend. 2801 S3 3Device for the preparation of a heat-resistant amorphous ferromagnetic powder according to claims 1 and 2, consisting of a perpendicular reactor with a stirrer and an electromagnet for the magnetic field, characterized in that the device is provided with a reaction vessel (17) with three inlet tubes for the reaction solutions, which are connected via solenoid valves (4, 9 and 11) to dosing vessels (3 and 6) and to a container (10); rings with openings for effervescent waxes (14 and 18), overflow pipes (15), connected to a flared holder (19) as well as a movable bottom (20), which is opened by an electromagnet. 2801 S3 3