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JPS6239202B2 - - Google Patents
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JPS6239202B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6239202B2
JPS6239202B2 JP59018130A JP1813084A JPS6239202B2 JP S6239202 B2 JPS6239202 B2 JP S6239202B2 JP 59018130 A JP59018130 A JP 59018130A JP 1813084 A JP1813084 A JP 1813084A JP S6239202 B2 JPS6239202 B2 JP S6239202B2
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JP
Japan
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particles
acicular
feooh
water
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP59018130A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60162706A (en
Inventor
Hiroo Mishima
Yoshiro Okuda
Toshiharu Harada
Akira Mukozaka
Tomoyuki Imai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toda Kogyo Corp
Original Assignee
Toda Kogyo Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toda Kogyo Corp filed Critical Toda Kogyo Corp
Priority to JP59018130A priority Critical patent/JPS60162706A/en
Publication of JPS60162706A publication Critical patent/JPS60162706A/en
Publication of JPS6239202B2 publication Critical patent/JPS6239202B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、オーデイオ、ビデオ等の磁気記録用
磁性材料、特に、ビデオ用の磁性材料として最適
である針状晶を有し、粒度が均斉であり、樹枝状
粒子が混在しておらず、その結果、かさ密度が大
きく、且つ、微粒子で比表面積が大きく、粒子表
面並びに粒子内部の結晶性の度合が高められた実
質的に高密度なものであり、高い保磁力Hcと大
きな飽和磁化σsとを有し、しかも、酸化安定性
の優れたP化合物及びSi化合物で被覆されたSi、
Cr及びNiを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末
の製造法に関するものである。 磁気記録媒体の製造に対して、本発明により得
られるP化合物及びSi化合物で被覆されたSi、Cr
及びNiを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末を
用いた場合には、針状晶を有し、粒度が均斉であ
り、樹枝状粒子が混在しておらず、その結果、か
さ密度が大きく、且つ、微粒子で比表面積が大き
く、粒子表面並びに粒子内部の結晶性の度合が高
められた実質的に高密度なものであり、高い保磁
力Hcと大きな飽和磁化σsとを有し、しかも、
酸化安定性の優れていることに起因して、磁性粒
子のビークル中での分散性、塗膜中での配向性及
び充填性が極めて優れており、磁気テープの記録
再生時に生じるノイズレベルが低く、且つ、高出
力特性が得られる優れた磁気記録媒体を得ること
ができる。 近年、ビデオ用、オーデイオ用磁気記録再生用
機器の長時間記録化、小型軽量化が激化してお
り、特に、昨今におけるVTR(ビデオ・テー
プ・レコーダー)の普及は目覚ましく、長時間記
録化並びに小型軽量化を目指したVTRの開発が
盛んに行われており、一方においては、磁気記録
媒体である磁気テープに対する高性能化、高密度
記録化の要求が益々高まつてきている。 即ち、磁気記録媒体の高画像画質、高出力特
性、殊に周波数特性の向上及びノイズレベルの低
下が要求され、その為には、残留磁束密度Brの
向上、高保磁力Hc化並びに、分散性、充填性、
テープ表面の平滑性の向上が必要であり、益々
S/N比の向上が要求されてきている。 磁気記録媒体のこれら諸特性は磁気記録媒体に
使用される磁性材料と密接な関係を持つており、
例えば、日経エレクトロニクス(1976年)5月3
日号第82頁〜105頁に掲載されている「ビデオ及
びオーデイオ用磁気テープの最近の進歩」という
文献中、第83頁〜84頁に記載の「ビデオ テープ
レコーダの画質の内テープによつて変化する特性
で主要なものは、S/N比、クロマ・ノイ
ズ、ビデオ周波数特性―である。 ………これら画質を表す量は、テープ、ヘツド
系の電磁変換特性によつて決まり、電磁変換特性
はテープの物理特性と相関を持つている。更にテ
ープの物理特性は磁性材料によつて決る要素が大
きい。」という記載等から明らかである。 上述した通り、磁気記録媒体の高画像画質等の
諸特性は、使用される磁性材料と密接な関係を有
するものであり、磁性材料の特性改善が強く望ま
れている。 今、磁気記録媒体の諸特性と使用される磁性材
料の特性との関係について詳述すれば次の通りで
ある。 ビデオ用磁気記録媒体として高画像画質を得る
為には、前出の日経エレクトロニクスの記載から
も明らかな通り、ビデオS/N比、クロマ・
ノイズ、ビデオ周波数特性の向上が要求され
る。ビデオS/N比の向上をはかる為には、磁性
粒子粉末の微粒子化及びそのビークル中での分散
性、塗膜中での配向性及び充填性を向上させるこ
と、並びに、磁気記録媒体の表面の平滑性を改良
することが重要である。 この事実は、前出日経エレクトロニクス第85頁
の「輝度信号のSN比(CN比)に関係しているテ
ープの物理量としては、単位体積当りの平均粒子
数とその分散状態(分散性)及び表面の平滑性が
ある。表面性、分散性が一定なら平均粒子数の平
方根に比例してSNは良くなるので、粒子体積が
小さく、かつ充てん度の高くできる磁性粉ほど有
利である。」等の記載からも明らかである。 即ち、ビデオS/Nの向上をはかる一つの方法
としては磁気記録媒体に起因するノイズレベルを
低下させることが重要であり、そのためには、上
記記載から明らかなように使用される磁性材料で
ある針状晶磁性粒子粉末の粒子サイズを微細化す
る方法が有効であることが知られている。 磁性粒子粉末の粒子サイズを表す一般的な方法
として粒子粉末の比表面積の値がしばしば用いら
れるが磁気記録媒体に起因するノイズレベルが磁
性粒子粉末の比表面積が大きくなる程、低くなる
傾向にあることも一般的に知られているところで
ある。 この現象は、例えば電子通信学会技術研究報告
MR81―11第27頁23―9の「Fig3」等に示されて
いる。「Fig3」はCo被着針状晶マグヘマイト粒子
粉末における粒子の比表面積とノイズレベルとの
関係を示す図であり、粒子の比表面積が大きくな
る程ノイズレベルは直線的に低下している。 この関係は、針状晶鉄磁性粒子粉末及び針状晶
鉄合金磁性粒子粉末についても同様に言えること
である。 磁性粒子粉末のビークル中での分散性、塗膜中
での配向性及び充填性を向上させる為には、ビー
クル中に分散させる磁性粒子粉末が針状晶を有
し、粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在してお
らず、その結果、かさ密度が大きいことが要求さ
れる。 次にクロマ・ノイズの向上をはかる為には、磁
気記録媒体の表面性の改良が重要であり、そのた
めには分散性、配向性のよい磁性粒子粉末がよ
く、そのような磁性粒子粉末としては針状晶を有
し、粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在してお
らず、その結果、かさ密度が大きいことが要求さ
れる。 この事実は、前出日経エレクトロニクス第85頁
の「クロマ・ノイズはテープ表面の比較的長周期
の粗さに起因しており、塗布技術との関係が深
い。分散性、配向性の良い粉の方が表面性を良く
しやすい。」等の記載からも明らかである。 更に、ビデオ周波数特性の向上をはかる為に
は、磁気記録媒体の保磁力Hcが高く、飽和残留
磁束密度Brが大きいことが必要である。 磁気記録媒体の保磁力Hcを高める為には、磁
性粒子粉末の保磁力Hcができるだけ高いことが
要求される。 飽和残留磁束密度Brは、磁性粒子粉末の飽和
磁化σsができるだけ大きく、磁性粒子粉末のビ
ークル中での分散性、塗膜中での配向性及び充填
性に依存している。 この事実は、前出日経エレクトロニクス第84〜
85頁の「最大出力は、テープの飽和残留磁束密度
BrとHc、及び実効間隔によつて決る。Brが大き
ければ再生ヘツドに入る磁束が多くなり出力は増
加する。………。Hcを増加させると自己減磁は
少なくなり、出力は増加する。………。テープの
Brを大きくするには、磁性体が完全な状態(例
えば単結晶の状態)で持つている飽和磁化量Is
(σs)が大きいことがまず基本となる。……
…。同じ材質でも、………磁性粉の割合を示す充
填度などによつてもBrは変わる。また、角形比
(残留磁化量/飽和磁化量)に比例するので、こ
れが大きいことが要求される。………、角形比を
高くするには、粒子の大きさが揃つており、針状
比が大きく、磁場配向性に優れている磁性粉が有
利である。………」等の記載からも明らかであ
る。 上記に詳述した通り、磁気記録媒体の高画像画
質、高出力特性、殊に周波数特性の向上、及び、
ノイズレベルの低下等の高性能化の要求を満たす
為には、使用される磁性粒子粉末の特性として
は、針状晶を有し、粒度が均斉であり樹枝状粒子
が混在しておらず、且つ、比表面積が大きく、し
かも、高い保磁力Hcと大きな飽和磁化σsを有
することが必要である。 ところで、従来から磁気記録媒体に用いられて
いる磁性材料は、マグネタイト、マグヘマイト、
二酸化クロム等の磁性粉末であり、これらの磁性
粉末は飽和磁化σs70〜85emu/g、保磁力
Hc250〜500Oeを有するものである。 殊に、上記酸化物磁性粒子粉末のσsは最大
85emu/g程度であり、一般にはσs70〜
80emu/gであることが再生出力並びに記録密度
に限度を与えている主因となつている。 更にCoを含有しているCo―マグネタイトやCo
―マグヘマイト磁性粉末も使用されているが、こ
れらの磁性粒子粉末は保磁力Hcが400〜800Oeと
高いという特徴を有するが、これに反して飽和磁
化σsが60〜80emu/gと低いものである。 最近、高出力並びに高密度記録に適する特性を
備えた磁性粒子粉末すなわち、飽和磁化σsが大
きく、且つ、高い保磁力を有する磁性粒子粉末の
開発が盛んであり、そのような特性を有する磁性
粒子粉末は、一般に、針状晶含水酸化鉄粒子、針
状晶酸化鉄粒子若しくは、これらに鉄以外の異種
金属を含むものを還元性ガス中350℃程度で加熱
還元することにより得られる針状晶鉄磁性粒子粉
末若しくは針状晶鉄合金磁性粒子粉末である。 これら針状晶鉄磁性粒子粉末若しくは針状晶鉄
合金磁性粒子粉末は、従来用いられている磁性酸
化鉄粒子粉末並びにCo含有磁性酸化鉄粒子粉末
に比較して飽和磁化σsが著しく大きく、保磁力
Hcが高いという特徴を有しており、磁気記録媒
体として塗布した場合、大きい残留磁束密度Br
と高い保磁力Hcを有する為に高密度記録、高出
力特性が得られるので注目をあびており近年実用
化がなされている。 前記針状晶鉄磁性粒子粉末若しくは針状晶鉄合
金磁性粒子粉末の製造法において、還元性ガス中
で加熱還元する温度が高ければ高い程、大きな飽
和磁化を有する針状晶鉄磁性粒子粉末若しくは針
状晶鉄合金磁性粒子粉末が得られることが知られ
ている。 一方、還元性ガス中で加熱還元する温度が高け
れば高い程大きな飽和磁化を有する針状晶鉄磁性
粒子粉末若しくは針状晶鉄合金磁性粒子粉末を得
ることができるが、加熱還元温度が高くなると、
この針状晶鉄磁性粒子粉末若しくは針状晶鉄合金
磁性粒子粉末の針状晶粒子の変形と粒子及び粒子
相互間の焼結が著しくなり、得られた針状晶鉄磁
性粒子粉末若しくは針状晶鉄合金磁性粒子粉末の
保磁力は極度に低下することになる。即ち、針状
晶鉄磁性粒子粉末若しくは針状晶鉄合金磁性粒子
粉末の保磁力は形状異方性に大きく依存するもの
であり、針状晶鉄磁性粒子粉末若しくは針状晶鉄
合金磁性粒子粉末の針状性は重要な特性の一つで
ある。 また、磁気記録媒体用に使用される磁性粒子粉
末は1μm以下の非常に微細な粒子であり、前記
の方法によりこのような微細な針状晶鉄磁性粒子
粉末又は針状晶鉄合金磁性粒子粉末を得ようとす
れば、粒子の表面活性が非常に大きい為、還元後
空気中に取り出すと、空気中の酸素と急激に反応
し、発熱発火するという極めて不安定なものであ
る。同時に上記酸化反応により酸化物になつてし
まう為大幅な磁気特性の低下をきたし、目的とす
る高保磁力、高飽和磁化の磁性粒子粉末を得るこ
とができない。 高い保磁力Hcと大きな飽和磁化σsを有する
針状晶鉄磁性粒子粉末若しくは針状晶鉄合金磁性
粒子粉末は、前述した通り、針状晶を有し、粒度
が均斉であり、樹枝状粒子が混在していないこと
が必要であり、このような特性を備えた磁性粒子
粉末を得る為には、出発原料である針状晶α―
FeOOH粒子が粒度が均斉であり、樹枝状粒子が
混在していないことが必要であり、次に、いかに
してこの粒子形態、殊に針状晶を保持継承させな
がら加熱還元して針状晶鉄磁性粒子粉末若しくは
針状晶鉄合金磁性粒子粉末とするか、更に、加熱
還元後の針状晶鉄磁性粒子粉末又は針状晶鉄合金
磁性粒子粉末を空気中に取り出した後の酸化によ
る飽和磁化σsの減少をいかにして防止するかが
大きな課題となる。 先ず、出発原料である針状晶α―FeOOH粒子
粉末の製造について述べる。 従来、PH11以上のアルカリ領域で針状晶α―
FeOOH粒子を製造する方法として最も代表的な
公知方法は、第一鉄塩水溶液に当量以上のアルカ
リ溶液を加えて得られるFe(OH)2を含む水溶液
をPH11以上にて80℃以下の温度で酸化反応を行う
ことにより、針状晶α―FeOOH粒子を得るもの
である。この方法により得られた針状晶α―
FeOOH粒子粉末は長さ0.5〜1.5μm程度の針状
形態を呈した粒子であるが、樹枝状粒子が混在し
ており、また粒度から言えば、均斉な粒度を有し
た粒子であるとは言い難い。このように粒度が不
均斉であり、また樹枝状粒子が混在している針状
晶α―FeOOH粒子が生成する原因について以下
に考察する。 一般に、針状晶α―FeOOH粒子の生成は、針
状晶α―FeOOH核の発生と該針状晶α―
FeOOH核の成長の二段階からなる。そして、針
状晶α―FeOOH核は、第一鉄塩水溶液とアルカ
リとを反応して得られるFe(OH)2と溶存酸素と
の反応により生成するが、溶存酸素との接触反応
が部分的、且つ、不均一である為、針状晶α―
FeOOH核の発生と該針状晶α―FeOOH核の成
長が同時に生起し、しかも、α―FeOOH生成反
応が終了するまで幾重にも新しい核が発生するの
で、得られた針状晶α―FeOOH粒子は粒度が不
均斉であり、また樹枝状粒子が混在したものにな
る。 また、前記方法における反応水溶液中の反応鉄
(Fe2+)濃度は、通常、0.2mol/程度であり、
かつ、針状晶α―FeOOH粒子の生成に、長時間
を必要とする。 即ち、前記方法によれば、0.2mol/程度の薄
い反応鉄濃度においてさえも、粒度が不均斉であ
り、樹枝状粒子が混在している針状晶α―
FeOOH粒子粉末が生成しやすかつたのである。 次に、いかにして、針状晶α―FeOOH粒子の
粒子形態、殊に、針状晶を保持継承させながら加
熱還元して針状晶鉄磁性粒子粉末若しくは針状晶
鉄合金磁性粒子粉末とするかが問題となる。 加熱還元過程において針状晶粒子の変形と粒子
及び粒子相互間の焼結が生起する原因について以
下に説明する。 一般に、針状晶α―FeOOH粒子を300℃付近
の温度で加熱脱水して得られる針状晶α―Fe2O3
粒子は、針状晶を保持継承したものであるが、一
方、その粒子表面並びに粒子内部には脱水により
発生する多数の空孔が存在し、単一粒子の粒子成
長が十分ではなく、従つて、結晶性の度合が非常
に小さいものである。 このような針状晶α―Fe2O3粒子を用いて加熱
還元した場合、単一粒子の粒子成長、即ち、物理
的変化が急激であるため単一粒子の均一な粒子成
長が生起し難く、従つて、単一粒子の粒子成長が
急激に生起した部分では粒子及び粒子相互間の焼
結が生起し、粒子形状がくずれやすくなると考え
られる。 また、加熱還元過程においては、酸化物から金
属への急激な体積収縮が生起することにより粒子
形状は一層くずれやすいものとなる。 従つて、加熱還元過程において粒子形状の変形
と粒子及び粒子相互間の焼結を防止するために
は、加熱還元過程に先立つて、予め針状晶α―
Fe2O3粒子の単一粒子を充分、且つ、均一な粒子
成長を図ることにより結晶性の度合が高められた
実質的に高密度であり、且つ、針状晶α―
FeOOH粒子の針状晶を保持継承している針状晶
α―Fe2O3粒子としておく必要がある。 このような結晶性の度合が高められた実質的に
高密度な針状晶α−Fe2O3粒子を得る方法として
針状晶α―FeOOH粒子を非還元性雰囲気中で加
熱処理する方法が知られている。 一般に、針状晶α―FeOOH粒子を加熱脱水し
て得られる針状晶α―Fe2O3粒子は、非還元性雰
囲気中で加熱処理する温度が高ければ高い程、効
果的に単一粒子の粒子成長をはかることができ、
従つて、結晶性の度合も高めることができるが、
一方、加熱処理温度が650℃を超えて高くなると
焼結が進んで針状晶粒子がくずれることが知られ
ている。 従つて、結晶性の度合が高められた実質的に高
密度であり、且つ、針状晶α―FeOOH粒子の針
状晶を保持継承している針状晶α―Fe2O3粒子を
得る為には、非還元性雰囲気中で加熱処理するに
先立つて、あらかじめ、焼結防止効果を有する有
機化合物、無機化合物で針状晶α―FeOOH粒子
の粒子表面を被覆する方法が知られている。 本発明者は、長年に亘り、針状晶磁性粒子粉末
の製造及び開発にたずさわつているものである
が、その研究過程において、焼結防止効果を有す
るSi化合物で被覆された針状晶α―FeOOH粒子
を製造する方法を既に開発している。 例えば、次に述べるようである。 即ち、P化合物及びSi化合物で被覆された針状
晶α―FeOOH粒子粉末は、第一鉄塩水溶液とア
ルカリ水溶液との湿式反応により生成した針状晶
α―FeOOH粒子を母液から分離した後、水中に
懸濁させ、該懸濁液のPH値8以上の状態で針状晶
α―FeOOH粒子に対し0.1〜2wt%(PO3に換
算)のリン酸塩を添加し、次いで0.1〜7.0wt%
(SiO2に換算)の水可溶性ケイ酸塩を添加した
後、PH値を3〜7に調整することにより、得るこ
とができる。 上記の方法について説明すれば次のようであ
る。 一般に、針状晶α―FeOOH粒子は、湿式反応
時における反応母液中の結晶成長の過程でかなり
強固にからみ合い、結合し合つた粒子群を形成し
ており、該からみ合い、結合し合つている針状晶
α―FeOOH粒子の粒子群をそのまま焼結防止剤
で被覆した場合には、それ以上の焼結を防止する
だけで、反応母液中の結晶成長の過程で発生した
からみ合い、結合はそのままの状態である為、上
記からみ合い、結合し合つている針状晶α―
FeOOH粒子を非還元性雰囲気中で加熱処理した
後、加熱還元して得られた針状晶鉄合金磁性粒子
粉末がからみ合い、結合し合つたものとなる。こ
のような粒子は、ビークル中での分散性、塗膜中
での配向性及び充填性が十分であるとは言い難
い。 従つて、針状晶α―FeOOH粒子をSi化合物で
被覆するに先立つて、あらかじめ、反応母液中の
結晶成長の過程で発生したからみ合い、結合を解
きほぐしておく必要がある。 針状晶α―FeOOH粒子を母液から分離した
後、水中に懸濁させ、該懸濁液のPH値8以上の状
態で針状晶α―FeOOH粒子に対し、0.1〜2wt%
(PO3に換算)のリン酸塩を添加することによ
り、針状晶α―FeOOH粒子のからみ合い、結合
を解きほぐすことが可能である。 針状晶α―FeOOH粒子は、針状晶α―
FeOOH粒子の生成後、常法により反応母液より
濾別、水洗したものを用いれば良い。 懸濁液の濃度は、水に対して20wt%以下であ
るのが望ましい。20wt%以上の場合には懸濁液
の粘度が高すぎて、リン酸塩の添加によるからみ
合い等を解きほぐす効果が不十分となる。 リン酸塩の添加量は、懸濁液中の針状晶α―
FeOOH粒子に対し、PO3に換算して0.1〜2wt%
であれば、該粒子のからみ合い等を解きほぐし、
粒子を均一に分散させることができる。 添加したリン酸塩は、針状晶α―FeOOH粒子
表面に吸着され、ほぼ全量が生成針状晶α―
FeOOH粒子中に含有される。 添加量が0.1wt%以下の場合には添加効果が十
分でない。 一方、添加量が2wt%以上の場合には粒子を分
散させることはできるが、粒子が液中に均一に強
分散している為、液中からの濾別分離が困難とな
り適当ではない。 添加するリン酸塩としては、例えば、メタリン
酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム等が挙げら
れる。 リン酸塩を添加する懸濁液のPH値は8以上でな
ければならない。 PH値が8以下である場合には、粒子を分散させ
ようとするとリン酸塩を2wt%以上添加しなけれ
ばならず、リン酸塩を2wt%以上添加すると前述
した通り、濾別分離において弊害が生ずる為、好
ましくない。 次に、針状晶α―FeOOH粒子の粒子表面に形
成させるSi化合物被膜について述べると、該Si化
合物被膜の形成は、必ず、リン酸塩により針状晶
α―FeOOH粒子のからみ合い等を解きほぐした
後でなければならない。 水可溶性ケイ酸塩を添加する際の懸濁液のPH値
は8以上の状態であることが望ましい。 水可溶性ケイ酸塩を添加する際の懸濁液のPH値
が8以下の状態で水可溶性ケイ酸塩を添加する
と、添加と同時に固体であるSiO2として単独に
析出してしまい、粒子表面に効率良く薄膜として
形成させることができない。 従つて、懸濁液のPH値が8以上の状態で水可溶
性ケイ酸塩を添加し、該懸濁中に均一に混合した
後にPH値をSiO2の析出する範囲、即ち、PH値を
3〜7に調整すれば、SiO2は粒子の表面上に析
出して被膜を形成する。 添加する水可溶性ケイ酸塩の量は、SiO2に換
算して針状晶α―FeOOH粒子に対し0.1〜7.0wt
%である。 添加した水可溶性ケイ酸塩は、針状晶α―
FeOOH粒子表面に析出吸着され、ほぼ全量が生
成針状晶α―FeOOH粒子中に含有される。 0.1wt%以下の場合には、添加の効果が顕著に
現れず、7.0wt%以上である場合には、優れた針
状晶を有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末を得るこ
とができるが純度の低下により、飽和磁束密度が
減少し好ましくない。 尚、添加する水可溶性ケイ酸塩としては、ケイ
酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等が挙げられる。 次に、Si、Cr及びNiを含有する針状晶α―
FeOOH粒子にP化合物及びSi化合物で被膜を形
成させた後、懸濁液中から該粒子を濾別分離する
条件について述べる。 通常の濾別手段を用いる場合には、粒子が均一
に液中に強分散していると、例えば濾布漏れ、あ
るいは濾布の目づまり、その他種々の濾過効率も
悪化させる要因となる。 濾過効率を高める為には、前記したリン酸塩の
添加により分散させた粒子が適度に凝集している
必要がある。 リン酸塩の添加量を0.1〜2wt%の範囲内とした
場合、懸濁液のPH値を3〜7に調整すれば懸濁液
の粘度は上昇し、粒子の凝集が起き、濾別を容易
に行うことができる。 また、懸濁液のPH値を3以下とした場合にも針
状晶α―FeOOH粒子の凝集及びリン酸塩の吸
着、さらには前述したSiO2被膜の形成は可能と
なるが、設備上の問題及び品質上の問題(溶解
等)が発生する為、好ましくない。 尚、PH3〜7に調整する為には、酢酸、硫酸、
リン酸等を使用することができる。 以上、説明したところによつて得られるP化合
物及びSi化合物で被覆された針状晶α―FeOOH
粒子を非還元性雰囲気中で加熱処理して得られた
針状晶α―Fe2O3粒子は、結晶性の度合が高めら
れた実質的に高密度なものであり、且つ、粒子の
からみ合いや結合のない優れた針状晶を保持継承
したものである。 非還元性雰囲気中における加熱処理の温度範囲
は500〜900℃であることが好ましい。 非還元性雰囲気中の加熱処理温度が500℃以下
である場合は、P化合物及びSi化合物で被覆され
た針状晶α―Fe2O3粒子の結晶性の度合が高めら
れた実質的に高密度な粒子とは言い難く、900℃
以上である場合は、針状晶粒子の変形と粒子及び
粒子相互間の焼結をひき起こしてしまう。また、
精度の高い設備、高度な技術を必要とし工業的、
経済的ではない。 更に、加熱還元後の針状晶鉄磁性粒子粉末又は
針状晶鉄合金磁性粒子粉末を空気中に取り出した
後の酸化による飽和磁化σsの減少をいかにして
防止するかが問題となる。 本発明者は、長年に亘り、針状晶磁性粒子粉末
の製造及び開発にたずさわつているものである
が、その研究過程において、酸化安定性に優れた
針状晶鉄磁性粒子粉末又は針状晶鉄合金磁性粒子
粉末を得る方法を既に開発している。 即ち、酸化安定性に優れた針状晶鉄磁性粒子粉
末又は針状晶鉄合金磁性粒子粉末は、加熱還元し
て得られた針状晶鉄磁性粒子粉末又は針状晶鉄合
金磁性粒子粉末を水素及び水蒸気の混合ガス雰囲
気中において150〜700℃の温度範囲、雰囲気中の
水蒸気分圧(P H2O/P H2)10%以上100%
未満に保持して粒子表面にFe3O4層を形成し、次
いで100℃以下の温度で酸素含有ガスを作用させ
ることにより上記Fe3O4層の表面をFe2O3層とす
ることにより得ることができる。(特公昭58−
5241号、特公昭58−52522号)。 先ず、上記の方法において、金属粒子の表面を
Fe3O4とする条件について説明する。そのための
条件としては、処理雰囲気、処理温度が最も重要
である。先ず雰囲気について述べると、雰囲気は
水素ガスと水蒸気の混合ガス雰囲気でなければな
らない。雰囲気中に還元性ガスである水素ガスが
存在しない場合には他の条件をいかに制御しても
Fe3O4の生成は見られない。また、雰囲気中の水
蒸気分圧(P H2O/P H2)は10%以上100%
未満でなければならない。 10%未満又は、100%の場合にはFe3O4が生成
し難い。尚、工業的見地からすると50〜90%の水
蒸気分圧が好ましい。 次に温度について述べると、150〜700℃の温度
範囲でなければならない。 150℃未満の温度ではFe3O4の生成が極めて遅
く、必要量のFe3O4を生成させるのに長時間を要
する為工業的でない。一方700℃を超える場合に
は、得られる金属粒子の形状がくずれ、保磁力及
び角型比が減少する為に好ましくない。尚、工業
的見地からすると、150〜550℃の温度範囲が好ま
しい。 次に金属粒子の表面に生成させたFe3O4層の表
面を更にFe2O3とする場合の条件について説明す
る。 金属粒子の表面にFe3O4を形成させた後、該
Fe3O4の表面をFe2O3とする際においても、一旦
水素ガスと水蒸気の混合ガス雰囲気を不活性ガス
雰囲気とし、所定の温度まで冷却した後、酸化性
ガスを通気することが必要である。Fe3O4層の表
面をFe2O3とするには、100℃以下の温度におい
て酸化性ガスを作用させればよい。 100℃以上の温度においては酸化反応の進行が
速く、Fe3O4の表面部分のみをFe2O3とするのが
むつかしく、Fe3O4層のすべて、更には内部の金
属部分にまで酸化が進む可能性が生ずる為好まし
くない。100℃以下の温度であつても、50℃以上
においては、酸化反応が過度に進み易いので酸化
性ガスの供給を制御することが望ましい。例え
ば、酸化性ガス(空気等)と不活性ガス(窒素
等)との混合ガスを通気する方法、あるいは酸化
性ガスの通気を断続的に行う方法等が使用でき
る。 上記した通り、針状晶鉄磁性粒子又は針状晶鉄
合金磁性粒子の粒子表面にFe3O4及びFe2O3層を
形成させた後、常法により有機溶剤中に浸漬して
取り出してもよい。 有機溶剤中への取り出しは、例えば、トルエ
ン、アセトン、ベンゼン、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、キシレン、シクロヘキ
サノン等の有機溶剤中に、室温付近まで冷却され
た上記金属粒子を空気になるべく接触しないよう
な状態で(例えば窒素等の不活性ガス雰囲気中)
浸漬するという方法でよい。 本発明者は、上述したところに鑑み、針状晶を
有し、粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在して
おらず、且つ、比表面積が大きく、粒子表面並び
に粒子内部の結晶性の度合が高められた実質的に
高密度なものであり、高い保磁力Hcと大きな飽
和磁化σsとを有し、しかも酸化安定性の優れた
針状晶鉄合金磁性粒子を得るべく、種々検討を重
ねてきた。そして、本発明者は、第一鉄塩水溶液
とアルカリ水溶液とを反応させて得られたFe
(OH)2を含むPH11以上の懸濁液に酸素含有ガスを
通気して酸化することにより針状晶α―FeOOH
粒子を生成させるにあたり、前記アルカリ水溶液
及び酸素含有ガスを通気して酸化反応を行わせる
前の前記懸濁液のいずれかの液中に、水可溶性ケ
イ酸塩をFeに対しSi換算で0.1〜1.7原子%添加し
ておき、且つ、前記第一鉄塩水溶液、前記アルカ
リ水溶液、酸素含有ガスを通気して酸化反応を行
わせる前の前記懸濁液及び酸素含有ガスを通気し
て酸化反応を行わせている前記反応溶液のいずれ
かの液中に水可溶性クロム塩をFeに対しCr換算
で0.1〜5.0原子%、水可溶性ニツケル塩をFeに対
しNi換算で0.1〜7.0原子%添加しておくことによ
り、Si、Cr及びNiを含有する針状晶α―FeOOH
粒子を生成させ、該Si、Cr及びNiを含有する針
状晶α―FeOOH粒子をP化合物及びSi化合物で
被覆処理し、次いで非還元性雰囲気中で加熱処理
することにより高密度化されたP化合物及びSi化
合物で被覆されたSi、Cr及びNiを含有する針状
晶α―Fe2O3粒子とした後、該粒子を還元性ガス
中で加熱還元することにより得られたP化合物及
びSi化合物で被覆されたSi、Cr及びNiを含有する
針状晶鉄合金磁性粒子の粒子表面にFe3O4及び
Fe2O3層を形成させた場合には、針状晶を有し、
粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在しておら
ず、粒子のからみ合い等がなく、且つ、比表面積
が大きく、粒子表面並びに粒子内部の結晶性の度
合が高められた実質的に高密度なものであり、高
い保磁力Hcと大きな飽和磁化σsとを有し、し
かも酸化安定性の優れた磁気記録用針状晶鉄合金
磁性粒子粉末が得られることを見出し本発明を完
成したものである。 即ち、本発明は、第一鉄塩水溶液とアルカリ水
溶液とを反応させて得られたFe(OH)2を含むPH
11以上の懸濁液に酸素含有ガスを通気して酸化す
ることにより針状晶α―FeOOH粒子を生成させ
るにあたり、前記アルカリ水溶液及び酸素含有ガ
スを通気して酸化反応を行わせる前の前記懸濁液
のいずれかの液中に、水可溶性ケイ酸塩をFeに
対しSi換算で0.1〜1.7原子%添加しておき、且
つ、前記第一鉄塩水溶液、前記アルカリ水溶液、
酸素含有ガスを通気して酸化反応を行わせる前の
前記懸濁液及び酸素含有ガスを通気して酸化反応
を行わせている前記反応溶液のいずれかの液中に
水可溶性クロム塩をFeに対しCr換算で0.1〜5.0
原子%、水可溶性ニツケル塩をFeに対しNi換算
で0.1〜7.0原子%添加しておくことにより、Si、
Cr及びNiを含有する針状晶α―FeOOH粒子を生
成させ、該Si、Cr及びNiを含有する針状晶α―
FeOOH粒子を水中に懸濁させ、該懸濁液のPH値
8以上の状態でSi、Cr及びNiを含有する針状晶
α―FeOOH粒子に対し、0.1〜2wt%(PO3に換
算)のリン酸塩を添加して分散液とし、次いで、
該分散液にSi、Cr及びNiを含有する針状晶α―
FeOOH粒子に対し0.1〜7.0wt%(SiO2に換算)
の水可溶性ケイ酸塩を添加することにより、P化
合物及びSi化合物で被覆されたSi、Cr及びNiを含
有する針状晶α―FeOOH粒子を得、該粒子を非
還元性雰囲気中500〜900℃の温度範囲で加熱処理
することにより高密度化されたP化合物及びSi化
合物で被覆されたSi、Cr及びNiを含有する針状
晶α―Fe2O3粒子とした後、還元性ガス中で加熱
還元してP化合物及びSi化合物で被覆されたSi、
Cr及びNiを含有する針状晶鉄合金磁性粒子を
得、該粒子を水素及び水蒸気の混合ガス雰囲気中
において150〜700℃の温度範囲、雰囲気中の水蒸
気分圧(P H2O/P H2)を10%以上100%未
満に保持して粒子表面にFe3O4層を形成し、次い
で100℃以下の温度で酸素含有ガスを作用させる
ことにより前記Fe3O4層の表面をFe2O3層とする
ことよりなる磁気記録用針状晶鉄合金磁性粒子粉
末の製造法である。 次に、本発明を完成するに至つた技術的背景及
び本発明の構成について述べる。 PH11以上のアルカリ領域で、従来法により生成
した針状晶α―FeOOH粒子は前述した通り、粒
度が不均斉であり、また樹枝状粒子が混在したも
のである。 本発明者は、長年にわたり針状晶α―FeOOH
粒子粉末の製造及び開発にたずさわつているもの
であるが、その過程において、粒度が均斉であ
り、樹枝状粒子が混在していない針状晶α―
FeOOH粒子を得ることができるという技術を既
に確立している。 即ち、粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在し
ていない針状晶α―FeOOH粒子は、第一鉄塩水
溶液とアルカリ水溶液とを反応させて得られた
Fe(OH)2 を含む懸濁液に酸素含有ガスを通気して酸化する
ことにより針状晶α―FeOOH粒子を生成させる
方法において、前記アルカリ水溶液及び酸素含有
ガスを通気して酸化反応を行わせる前の前記懸濁
液のいずれかの液中に、水可溶性ケイ酸塩をFe
に対しSi換算で0.1〜1.7原子%添加しておくこと
により得ることができる(特公昭55−8461号公
報、特公昭55−32652号公報)。 従来、PH11以上のアルカリ領域で得られた針状
晶α―FeOOH粒子は、一般に粒度が不均斉で樹
枝状粒子が混在しているが、これは、針状晶α―
FeOOH粒子の前駆体であるFe(OH)2のフロツ
クが不均斉であると同時に、Fe(OH)2のフロツ
クを構成しているFe(OH)2の粒子そのものが不
均斉であること、更にFe(OH)2を含む水溶液か
ら針状晶α―FeOOH核粒子の発生と該針状晶α
―FeOOH核粒子の成長が同時に生起し、しかも
α―FeOOH生成反応が終了するまで幾重にも新
しい核が発生することに起因する。 前述した様に、第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶
液とを反応させて得られたFe(OH)2を含む懸濁
液に酸素含有ガスを通気して酸化することにより
針状晶α―FeOOH粒子を生成するにあたり、前
記アルカリ水溶液及び酸素含有ガスを通気して酸
化反応を行わせる前の前記懸濁液のいずれかの液
中に水可溶性ケイ酸塩をFeに対しSi換算で0.1〜
1.7原子%となるように添加した場合には、Fe
(OH)2のフロツクを十分微細で均斉なフロツクに
し、また、Fe(OH)2のフロツクを構成している
Fe(OH)2の粒子そのものを十分微細で均斉な粒
子とすることができ、更に、水可溶性ケイ酸塩が
Fe(OH)2を含む水溶液から針状晶α―FeOOH
粒子を生成する際の酸化反応を抑制する効果を有
することに起因して、針状晶α―FeOOH核粒子
の発生と該針状晶α―FeOOH核粒子の成長を段
階的に行うことができるため、粒度が均斉であ
り、また、樹枝状粒子が混在しない針状晶α―
FeOOH粒子を得ることができるのである。 上記の方法において使用される水可溶性ケイ酸
塩としてはナトリウム、カリウムのケイ酸塩があ
る。 アルカリ水溶液への水可溶性ケイ酸塩の添加量
は、Feに対しSi換算で0.1〜1.7原子%である。添
加した水可溶性ケイ酸塩はほぼ全量が生成針状晶
α―FeOOH粒子中に含有される。水可溶性ケイ
酸塩の添加量がFeに対しSi換算で0.1原子%以下
である場合には、粒度が均斉で樹枝状粒子が混在
していない針状晶粒子を得る効果が十分ではな
く、1.7原子%以上である場合は粒状のマグネタ
イト粒子が混入してくる。 上述した粒度が均斉であり、樹枝状粒子が混在
していない針状晶α―FeOOH粒子をP化合物及
びSi化合物で被覆処理した後、非還元性雰囲気中
で加熱処理することにより得られた高密度化され
た針状晶α―Fe2O3粒子を出発原料とし、該出発
原料を加熱還元することにより得られた針状晶鉄
合金磁性粒子粉末もまた粒度が均斉であり、樹枝
状粒子が混在していないものであり、その結果、
かさ密度が大きく、塗料化の際の分散性がよく、
且つ、塗膜中での充填性が高く、残留磁束密度
Brが大きくなるという特徴を有するものである
が、比表面積について言えば高々20m2/g程度で
ある。 そこで、本発明者は、粒度が均斉であり、樹枝
状粒子が混在していないSiを含有する針状晶鉄合
金磁性粒子粉末の比表面積を向上させる方法につ
いて種々検討を重ねた結果、粒度が均斉であり、
樹枝状粒子が混在していないSiを含有する針状晶
α―FeOOH粒子の生成にあたり、第一鉄塩水溶
液、アルカリ水溶液、酸素含有ガスを通気して酸
化反応を行わせる前のFe(OH)2懸濁液及び酸素
含有ガスを通気して酸化反応を行わせている反応
溶液のいずれかの液中に水可溶性クロム塩を添加
し、得られたSi及びCrを含有する針状晶α―
FeOOH粒子を加熱還元した場合には、Siを含有
する針状晶鉄合金磁性粒子粉末の比表面積を向上
させることができるという知見を得た。 この現象について、本発明者が行つた数多くの
実験例から、その一部を抽出して説明すれば、次
の通りである。 図1は、水可溶性クロム塩の添加量とP化合物
及びSi化合物で被覆されたSi及びCrを含有する針
状晶鉄合金磁性粒子粉末及びP化合粉及びSi化合
物で被覆されたCrを含有する針状晶鉄合金磁性
粒子粉末の比表面積の関係図である。 即ち、Fe2+1.2mol/を含む硫酸第一鉄水溶
液300を、あらかじめ、反応器中に準備された
ケイ酸ソーダをFeに対しSi換算で0〜1.0原子
%、硫酸クロムをFeに対しCr換算で0〜5.0原子
%を添加して得られたNaOH水溶液400に加
え、PH13.8においてFe(OH)2を含む懸濁液を
得、該懸濁液に温度45℃において毎分1000の空
気を通気して酸化反応を行わせることによりSi及
びCrを含有する針状晶α―FeOOH粒子を生成
し、該粒子をP化合物及びSi化合物で被覆処理
し、次いで空気中700℃で加熱処理することによ
り高密度化されたP化合物及びSi化合物で被覆さ
れたSi及びCrを含有する針状晶α―Fe2O3粒子と
した後、該粒子を450℃で5.0時間加熱還元するこ
とにより得られたP化合物及びSi化合物で被覆さ
れたSi及びCrを含有する針状晶鉄合金磁性粒子
粉末及びCrを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉
末を該粒子の粒子表面にFe3O4及びFe2O3層を形
成することにより空気中に安定して取り出した時
の比表面積と硫酸クロムの添加量の関係を示した
ものである。 図中、曲線aはSi無添加の場合、曲線b,c
は、それぞれSi添加量が0.35原子%、1.0原子%
の場合である。 曲線b,cに示されるようにSi及びCrを併用
して添加した場合には得られるSi及びCrを含有
する針状晶鉄合金磁性粒子粉末の比表面積を著し
く向上させることができ、この場合、硫酸クロム
の添加量の増加に伴つて比表面積が大きくなる傾
向を示す。 この現象は、図1の曲線aに示されるCrを単
独で添加した場合よりも一層顕著に現れることか
ら本発明者はSiとCrとの相乗効果によるものと
考えている。 上述したようにSiおよびCrを含有する針状晶
鉄合金磁性粒子粉末は粒度が均斉であり、樹枝状
粒子が混在しておらず、且つ、比表面積が大きい
ものであるが、一方、Crの添加量の増加に伴つ
て保磁力が低下するという傾向があつた。 そこで、本発明者は、Si及びCrを含有する針
状晶鉄合金磁性粒子粉末の保磁力を向上させる方
法について、種々検討を重ねた結果、Si及びCr
を含有する針状晶α―FeOOH粒子の生成にあた
り、第一鉄塩水溶液、アルカリ水溶液、酸素含有
ガスを通気して酸化反応を行わせる前のFe
(OH)2懸濁液及び酸素含有ガスを通気して酸化反
応を行わせている反応溶液のいずれかの液中に水
可溶性ニツケル塩を添加し、得られたSi、Cr及
びNiを含有する針状晶α―FeOOH粒子を加熱還
元した場合には、大きな比表面積を維持したまま
でSi及びCrを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉
末の保磁力を向上させることができるという知見
を得た。 この現象について、本発明者が行つた数多くの
実験例から、その一部を抽出して説明すれば、次
の通りである。 図2は、水可溶性ニツケル塩の添加量とP化合
物及びSi化合物で被覆されたSi、Cr及びNiを含有
する針状晶鉄合金磁性粒子粉末の保磁力の関係図
である。 即ち、Fe2+1.2mol/を含む硫酸第一鉄水溶
液300を、あらかじめ、反応器中に準備された
ケイ酸ソーダをFeに対しSi換算で0.35原子%、硫
酸クロムをFeに対しCr換算で0.5原子%、硫酸ニ
ツケルをFeに対しNi換算で0〜7.0原子%を含む
ように添加して得られたNaOH水溶液400に加
え、PH14.0においてFe(OH)2を含む懸濁液を
得、該懸濁液に温度45℃において毎分1000の空
気を通気して酸化反応を行わせることによりSi、
Cr及びNiを含有する針状晶α―FeOOH粒子を生
成し、該粒子を出発原料として図1の場合と同様
にして得られたP化合物及びSi化合物で被覆され
たSi、Cr及びNiを含有する針状晶鉄合金磁性粒
子粉末の保磁力と硫酸ニツケルの添加量の関係を
示したものである。 図2に示されるように硫酸ニツケルの添加量の
増加に伴つてSi、Cr及びNiを含有する針状晶鉄
合金磁性粒子粉末の保磁力が高くなる傾向を示
す。 このような大きな比表面積を維持したままで保
磁力を向上させるという現象は、Si、Cr、Niの
いずれを除去した場合にも得られないことから、
本発明者はSi及びCrとNiとの相乗効果によるも
のと考えている。 上記の方法により得られるP化合物及びSi化合
物で被覆されたSi、Cr及びNiを含有する針状晶
鉄合金磁性粒子粉末は、飽和磁化が非常に高いも
のであるが、常法により有機溶剤中に取り出した
場合には、酸化安定性が十分ではなく、空気等に
よる酸化を受け、飽和磁化が急速に低下してしま
う。殊に、粒子サイズが小さくなり、比表面積が
大きくなるにつれて、この現象は増大する。 そこで、本発明者は、大きな飽和磁化を有する
P化合物及びSi化合物で被覆されたSi、Cr及びNi
を含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末の酸化安定
性について検討を重ね、粒子表面にFe3O4及び
Fe2O3層を形成する方法により、酸化安定性を改
良することができた。 図3は、P化合物及びSi化合物で被覆された
Si、Cr及びNiを含有する針状晶鉄合金磁性粒子
粉末を空気中に取り出した時の飽和磁化σsの経
時による変化を示したものであり、横軸は日数、
縦軸は飽和磁化の減少率を、温度50℃、相対湿度
80%の条件下において飽和磁化の変化する前後に
おける差(△σs)を変化前の飽和磁化で除した
値を百分率で示したものである。 図3中、曲線aは、針状晶鉄合金磁性粒子粉末
の粒子表面にFe3O4及びFe2O3層を形成させ、次
いで有機溶剤に浸漬した後、空気中に取り出した
場合、曲線bは、粒子表面にFe3O4及びFe2O3
を形成させた後、空気中に取り出した場合、曲線
cは、直接有機溶剤中に浸漬した後、空気中に取
り出した場合である。 図3から明らかな通り、P化合物及びSi化合物
で被覆されたSi、Cr及びNiを含有する針状晶鉄
合金磁性粒子粉末の粒子表面にFe3O4及びFe2O3
層を形成した場合には、非常に酸化安定性に優れ
たものが得られる。 次に、本発明実施にあたつての諸条件について
述べる。 本発明において使用される水可溶性クロム塩と
しては、硫酸クロム、塩化クロムを使用すること
ができる。 水可溶性クロム塩の添加時期については、本発
明では針状晶α―FeOOH粒子の生成反応時にク
ロムを存在させておくことが必要であり、このた
めには第一鉄塩水溶液中、アルカリ水溶液中、
Fe(OH)2を含む懸濁液中、又は、酸素含有ガス
の通気開始後針状晶α―FeOOH粒子が生成中の
反応溶液中のいずれかに添加しておけばよい。 尚、針状晶α―FeOOH粒子の生成が完全に完
了してしまつている段階で水可溶性クロム塩を添
加してもクロムが粒子中に入らないから本発明に
おけるクロム添加の効果は得られない。 本発明における水可溶性クロム塩の添加量は
Feに対しCr換算で0.1〜5.0原子%である。添加
した水可溶性クロム塩はほぼ全量が生成針状晶α
―FeOOH粒子中に含有される。 水可溶性クロム塩の添加量がFeに対しCr換算
で0.1原子%以下である場合には、得られる針状
晶鉄合金磁性粒子粉末の比表面積を大きくする効
果が得られない。 5.0原子%以上である場合にも、得られる針状
晶鉄合金磁性粒子粉末の比表面積を大きくすると
いう効果は得られるが保磁力及び飽和磁化が低下
し好ましくない。 本発明において使用される水可溶性ニツケル塩
としては、硫酸ニツケル、塩化ニツケル、硝酸ニ
ツケル等を使用することができる。 水可溶性ニツケル塩の添加時期については、本
発明では針状晶α―FeOOH粒子の生成反応時に
ニツケルを存在させておくことが必要であり、こ
のためには第一鉄塩水溶液中、アルカリ水溶液
中、Fe(OH)2を含む懸濁液中、又は、酸素含有
ガスの通気開始後針状晶α―FeOOH粒子が生成
中の反応溶液中のいずれかに添加しておけばよ
い。 尚、針状晶α―FeOOH粒子の生成が完全に完
了してしまつている段階で水可溶性ニツケル塩を
添加してもニツケルが粒子中に入らないから本発
明におけるニツケル添加の効果は得られない。 本発明における水可溶性ニツケル塩の添加量は
Feに対しNi換算で0.1〜7.0原子%である。添加し
た水可溶性ニツケル塩はほぼ全量が生成針状晶α
―FeOOH粒子中に含有される。 水可溶性ニツケル塩の添加量がFeに対しNi換
算で0.1原子%以下である場合には、得られる針
状晶鉄合金磁性粒子粉末の保磁力を大きくする効
果が得られない。 7.0原子%以上である場合にも、本発明の目的
を達成することができるが、α―FeOOH粒子生
成の際に針状晶以外の異物が混在するので好まし
くない。 以上の通りの構成の本発明は、次の通りの効果
を奏するものである。 即ち、本発明によれば、針状晶を有し、粒度が
均斉であり、樹枝状粒子を含まず、かさ密度が大
きく、且つ、比表面積が大きく、粒子表面並びに
粒子内部の結晶性の度合が高められた実質的に高
密度なものであり、高い保磁力Hcと大きな飽和
磁化σsとを有し、しかも酸化安定性の優れたP
化合物及びSi化合物で被覆されたSi、Cr及びNiを
含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末を得ることが
できるので、現在最も要求されている高画像画
質、高出力、高感度、高記録密度用磁性粒子粉末
として使用することができる。 更に、磁性塗料の製造に際して、上記のP化合
物及びSi化合物で被覆されたSi、Cr及びNiを含有
する針状晶鉄合金磁性粒子粉末を用いた場合に
は、ノイズレベルが低く、且つ、ビークル中での
分散性、塗膜中での配向性及び充填性が極めて優
れ、好ましい磁気記録媒体を得ることができる。 次に、実施例並びに比較例により本発明を説明
する。 尚、前出の実験例及び以下の実施例並びに比較
例における粒子の比表面積は、BET法により測
定したものであり、粒子の軸比(長軸:短軸)、
長軸は、いずれも電子顕微鏡写真から測定した数
値の平均値で示した。 また、かさ密度はJIS K 5101―1978「顔料試
験方法」に従つて測定した。 粒子中のP量、Si量、Cr量及びNi量は、「螢光
X線分析装置3063M型」(理学電機工業製)を使
用し、JIS K 0119―1979の「けい光X線分析通
則」に従つて、けい光X線分析を行うことにより
測定した。 磁気特性の値は、試料振動型磁力計を用いて、
外部磁場10KOeの下で測定した結果である。 また、酸化安定性は、温度50℃、相対湿度80%
雰囲気で2日間放置した後の飽和磁化の減少率
(%)で示した。 <針状晶α―FeOOH粒子粉末の製造> 実施例1〜5、比較例1; 実施例 1 Fe2+1.2mol/を含む硫酸第一鉄水溶液300
を、あらかじめ、反応器中に準備されたFeに対
しSi換算で0.20原子%を含むようにケイ酸ソーダ
(3号)(SiO228.55wt%)152g、Feに対しCr換
算で0.50原子%を含むように硫酸クロム644g、
Feに対しNi換算で3.0原子%を含むように硫酸ニ
ツケル2884gを添加して得られた5.45―Nの
NaOH水溶液400に加え、PH14.0、温度45℃に
おいてSi、Cr及びNiを含むFe(OH)2懸濁液の生
成反応を行つた。 上記Si、Cr及びNiを含むFe(OH)2懸濁液に、
温度50℃において毎分1000の空気を6.3時間通
気してSi、Cr及びNiを含有する針状晶α―
FeOOH粒子を生成した。 酸化反応終点は、反応液の一部を抜き取り塩酸
酸性に調節した後、赤血塩溶液を用いてFe2+
青色呈色反応の有無で判定した。 生成粒子は、常法により、濾別、水洗、乾燥、
粉砕した。 得られたSi、Cr及びNiを含有する針状晶α―
FeOOH粒子は、X線回折の結果、α―FeOOH
粒子の結晶構造と同じ回折図形が得られた。 また、螢光X線分析の結果、SiをFeに対し
0.204原子%、CrをFeに対し0.496原子%、Niを
Feに対し3.02原子%含有するものであつた。 従つて、Si、Cr及びNiが針状晶α―FeOOH粒
子中に固溶していると考えられる。 このSi、Cr及びNiを含有する針状晶α―
FeOOH粒子は、電子顕微鏡観察の結果、平均値
で長軸0.50μm、軸比(長軸:短軸)28:1であ
つた。 実施例 2〜5 第一鉄塩水溶液の種類、濃度、NaOH水溶液の
濃度、及び水可溶性ケイ酸塩、水可溶性クロム
塩、水可溶性ニツケル塩の種類、添加量、添加時
期を種々変化させた以外は実施例1と同様にして
Si、Cr及びNiを含有する針状晶α―FeOOH粒子
を生成した。 この時の主要製造条件を表1に、特性を表2に
示す。 比較例 1 ケイ酸ソーダ、硫酸クロム及び硫酸ニツケルを
添加しないで、NaOH水溶液の濃度を変化させた
以外は実施例1と同様にして針状晶α―FeOOH
粒子粉末を生成した。 この時の主要製造条件を表1に、特性を表2に
示す。 得られた針状晶α―FeOOH粒子粉末は、電子
顕微鏡観察の結果、平均値で長軸0.45μm、軸比
(長軸:短軸)9:1であり、粒度が不均斉で、
樹枝状粒子が混在しているものであつた。 <高密度化されたP化合物及びSi化合物で被覆さ
れた針状晶α―Fe2O3粒子粉末の製造> 実施例6〜13、比較例2; 実施例 6 実施例1で得られた濾別、水洗したSi、Cr及
びNiを含有する針状晶α―FeOOH粒子のペース
ト6000g(Si、Cr及びNiを含有する針状晶α―
FeOOH粒子約2000gに相当する。)を100の水
中に懸濁させた。この時の懸濁液のPH値は9.7で
あつた。 次いで、上記懸濁液にヘキサメタリン酸ナトリ
ウム16gを含む水溶液500ml(Si、Cr及びNiを含
有する針状晶α―FeOOH粒子に対しPO3として
0.56wt%に相当する。)を添加して30分撹拌し
た。 次いで、上記懸濁液にケイ酸ナトリウム(3号
水ガラス)296g(Si、Cr及びNiを含有する針状
晶α―FeOOH粒子に対しSiO2として4.2wt%に
相当する。)を添加し30分間撹拌した後、懸濁液
のPH値が6.0となるように10%の酢酸を添加した
後、プレスフイルターによりSi、Cr及びNiを含
有する針状晶α―FeOOH粒子を濾別、乾燥して
P化合物及びSi化合物で被覆されたSi、Cr及びNi
を含有する針状晶α―FeOOH粒子粉末を得た。 上記P化合物及びSi化合物で被覆されたSi、Cr
及びNiを含有する針状晶α―FeOOH粒子粉末
1500gを空気中780℃で加熱処理して、高密度化
されたP化合物及びSi化合物で被覆されたSi、Cr
及びNiを含有する針状晶α―Fe2O3粒子粉末を得
た。得られた針状晶α―Fe2O3粒子粉末の粉体特
性を表3に示す。 実施例7〜13、比較例2 被処理粒子の種類、懸濁液のPH、P化合物の添
加量、Si化合物の添加量及びPHの調整、加熱処理
温度及び非還元性雰囲気の種類を種々変化させた
以外は実施例6と同様にして高密度化されたP化
合物及びSi化合物で被覆されたSi、Cr及びNiを含
有する針状晶α―Fe2O3粒子粉末及び針状晶α―
Fe2O3粒子粉末を得た。この時の主要製造条件を
表3に示す。 <針状晶鉄又は鉄合金磁性粒子粉末の製造> 実施例14〜21、比較例3; 実施例 14 実施例6で得られたP化合物及びSi化合物で被
覆されたSi、Cr及びNiを含有する針状晶α―
Fe2O3粒子粉末120gを3の容積の回転型レト
ルト容器中に投入し、駆動回転させながらH2
スを毎分50の割合で通気し、還元温度420℃で
還元して、P化合物及びSi化合物で被覆された
Si、Cr及びNiを含有する針状晶鉄合金磁性粒子
粉末とした。 次いで、温度を150℃とし、水素ガスに水蒸気
を含ませて通気し(水蒸気分圧85%)、30分間保
持した。次いで、窒素ガスを通気しながら室温ま
で冷却後、窒素ガスを2.0/min通気しなが
ら、空気を0.5/minの割合で通気し、酸化に
よる発熱で温度が40℃を超えたら、空気の通気を
停止して窒素ガスのみ通気するという操作を60分
間施した。上記操作終了後、針状晶鉄合金磁性粒
子粉末をトルエン中に浸漬して、表面に酸化皮膜
が形成されたP化合物及びSi化合物で被覆された
Si、Cr及びNiを含有する針状晶鉄合金磁性粒子
粉末を得た。得られた針状晶鉄合金磁性粒子粉末
の諸特性を表4に示す。 実施例 15〜21 出発原料の種類、還元温度、水素及び水蒸気雰
囲気中の酸化処理における温度、水蒸気分圧、処
理時間、酸素含有ガス中での酸化処理における温
度、通気量、処理時間及び有機溶剤中への取り出
しの有無、有機溶剤の種類を種々変化させた以外
は実施例14と同様にして表面に酸化被膜が形成さ
れたP化合物及びSi化合物で被覆された針状晶鉄
合金磁性粒子粉末を得た。この時の主要製造条件
及び諸特性を表4に示す。 比較例 3 比較例2で得られた高密度化されたP化合物及
びSi化合物で被覆された針状晶α―Fe2O3粒子粉
末を還元温度460℃にした以外は実施例14と同様
にして還元し、P化合物及びSi化合物で被覆され
た針状晶鉄合金磁性粒子粉末とした。 還元して得られたP化合物及びSi化合物で被覆
された針状晶鉄合金磁性粒子粉末は、空気中に取
り出したとき急激な酸化を起こさないように、一
旦、トルエン液中に浸漬して、これを蒸気させる
ことにより、粒子表面に安定な酸化被覆を施し
た。 このP化合物及びSi化合物で被覆された針状晶
鉄磁性粒子粉末の諸特性を表4に示す。
The present invention provides a magnetic material for magnetic recording such as audio and video, and in particular, has acicular crystals that are optimal as a magnetic material for video, has uniform particle size, does not contain dendritic particles, and has As a result, the particles have a large bulk density, are fine particles, have a large specific surface area, have a high degree of crystallinity on the particle surface and inside the particle, and are substantially dense, with a high coercive force Hc and a large saturation magnetization σs. Si coated with a P compound and a Si compound that have excellent oxidation stability,
The present invention relates to a method for producing acicular iron alloy magnetic particles containing Cr and Ni. For the production of magnetic recording media, Si, Cr coated with P compounds and Si compounds obtained according to the present invention
When acicular iron alloy magnetic particles containing Ni and Ni are used, they have acicular crystals, uniform particle size, and no dendritic particles, resulting in a large bulk density. , and are fine particles with a large specific surface area, substantially high density with an increased degree of crystallinity on the particle surface and inside the particle, and have a high coercive force Hc and a large saturation magnetization σs, and,
Due to its excellent oxidation stability, the dispersibility of the magnetic particles in the vehicle, orientation and filling properties in the coating film are extremely excellent, and the noise level generated during recording and reproduction of magnetic tape is low. , and an excellent magnetic recording medium with high output characteristics can be obtained. In recent years, magnetic recording and reproducing devices for video and audio have become increasingly compact and lightweight. VTRs are being actively developed with the aim of reducing their weight, and on the other hand, demands for higher performance and higher density recording of magnetic tape, which is a magnetic recording medium, are increasing. In other words, magnetic recording media are required to have high image quality, high output characteristics, especially improved frequency characteristics, and lower noise levels. filling property,
It is necessary to improve the smoothness of the tape surface, and there is an increasing demand for an improvement in the S/N ratio. These characteristics of magnetic recording media are closely related to the magnetic materials used in magnetic recording media.
For example, Nikkei Electronics (1976) May 3
In the document ``Recent Advances in Video and Audio Magnetic Tapes,'' published on pages 82 to 105 of the Japanese issue, ``The image quality of video tape recorders is The main characteristics that change are the S/N ratio, chroma noise, and video frequency characteristics. ...These quantities that represent image quality are determined by the electromagnetic conversion characteristics of the tape and head system, and the electromagnetic conversion It is clear from the statement, "The characteristics have a correlation with the physical properties of the tape. Furthermore, the physical properties of the tape are largely determined by the magnetic material." As described above, the various characteristics of magnetic recording media, such as high image quality, are closely related to the magnetic materials used, and there is a strong desire to improve the characteristics of magnetic materials. The relationship between the various characteristics of the magnetic recording medium and the characteristics of the magnetic material used will now be detailed as follows. In order to obtain high image quality as a magnetic recording medium for video, it is clear from the Nikkei Electronics article mentioned above that the video S/N ratio, chroma,
Improvements in noise and video frequency characteristics are required. In order to improve the video S/N ratio, it is necessary to make the magnetic particles finer, improve their dispersibility in the vehicle, improve their orientation and filling properties in the coating film, and improve the surface of the magnetic recording medium. It is important to improve the smoothness of the surface. This fact is based on the aforementioned Nikkei Electronics, p. 85, ``The physical quantities of the tape that are related to the SN ratio (CN ratio) of the luminance signal are the average number of particles per unit volume, their dispersion state (dispersibility), and the surface If the surface properties and dispersibility are constant, the SN will improve in proportion to the square root of the average number of particles, so the smaller the particle volume and the higher the degree of filling, the more advantageous is the magnetic powder. It is clear from the description. That is, as one method for improving the video S/N, it is important to reduce the noise level caused by the magnetic recording medium, and for this purpose, as is clear from the above description, it is necessary to reduce the noise level caused by the magnetic recording medium. It is known that a method of reducing the particle size of acicular magnetic particles is effective. The value of the specific surface area of the magnetic particles is often used as a general method of expressing the particle size of the magnetic particles, but the noise level caused by the magnetic recording medium tends to decrease as the specific surface area of the magnetic particles increases. This is also generally known. This phenomenon can be seen, for example, in the Technical Research Report of the Institute of Electronics and Communication Engineers.
This is shown in "Fig 3" on page 27, 23-9 of MR81-11. "Fig. 3" is a diagram showing the relationship between the specific surface area of particles and the noise level in Co-coated acicular maghemite particle powder, and the noise level decreases linearly as the specific surface area of the particles increases. This relationship also applies to the acicular iron magnetic particles and the acicular iron alloy magnetic particles. In order to improve the dispersibility of the magnetic particles in the vehicle, the orientation and filling properties in the coating film, it is necessary that the magnetic particles dispersed in the vehicle have acicular crystals and have a uniform particle size. It is required that dendritic particles are not mixed therein, and as a result, the bulk density is high. Next, in order to improve chroma noise, it is important to improve the surface properties of magnetic recording media, and for this purpose, magnetic particle powder with good dispersibility and orientation is recommended. It is required to have acicular crystals, uniform particle size, no dendritic particles, and, as a result, a high bulk density. This fact is based on the above-mentioned Nikkei Electronics, page 85, which states, ``Chroma noise is caused by relatively long-period roughness on the tape surface and is closely related to coating technology. It is clear from the statement, "It is easier to improve the surface properties." Furthermore, in order to improve the video frequency characteristics, it is necessary that the magnetic recording medium has a high coercive force Hc and a high saturation residual magnetic flux density Br. In order to increase the coercive force Hc of the magnetic recording medium, it is required that the coercive force Hc of the magnetic particles be as high as possible. The saturated residual magnetic flux density Br is determined by the saturation magnetization σs of the magnetic particles as large as possible, and depends on the dispersibility of the magnetic particles in the vehicle, the orientation and filling properties in the coating film. This fact is based on Nikkei Electronics No. 84~
On page 85, "The maximum output is the saturation residual magnetic flux density of the tape.
Determined by Br and Hc and effective spacing. If Br is large, more magnetic flux will enter the reproducing head and the output will increase. ……. Increasing Hc reduces self-demagnetization and increases output. ……. of tape
To increase Br, the saturation magnetization Is that the magnetic material has in a perfect state (for example, in a single crystal state)
First of all, it is basic that (σs) is large. ……
…. Even if the material is the same, Br changes depending on the degree of filling, which indicates the proportion of magnetic powder. Furthermore, since it is proportional to the squareness ratio (amount of residual magnetization/amount of saturation magnetization), this is required to be large. ......, in order to increase the squareness ratio, it is advantageous to use magnetic powder that has uniform particle sizes, a high acicularity ratio, and excellent magnetic field orientation. It is clear from the statements such as "...". As detailed above, improvements in high image quality and high output characteristics, especially frequency characteristics, of magnetic recording media, and
In order to meet the demands for higher performance such as lower noise levels, the magnetic particles used must have acicular crystals, uniform particle size, and no dendritic particles. In addition, it is necessary to have a large specific surface area, a high coercive force Hc, and a large saturation magnetization σs. By the way, magnetic materials conventionally used in magnetic recording media include magnetite, maghemite,
Magnetic powder such as chromium dioxide, these magnetic powders have a saturation magnetization σs70~85emu/g and a coercive force.
It has a Hc of 250 to 500 Oe. In particular, the σs of the oxide magnetic particles is the maximum
It is about 85emu/g, and generally σs70~
80 emu/g is the main reason for limiting the reproduction output and recording density. Furthermore, Co-magnetite and Co containing Co
-Maghemite magnetic powder is also used, but these magnetic particles have a high coercive force Hc of 400 to 800 Oe, but on the other hand, their saturation magnetization σs is low at 60 to 80 emu/g. . Recently, there has been active development of magnetic particles with characteristics suitable for high output and high density recording, that is, magnetic particles with large saturation magnetization σs and high coercive force. The powder is generally acicular crystals obtained by heating and reducing acicular crystal hydrated iron oxide particles, acicular iron oxide particles, or particles containing a different metal other than iron in a reducing gas at about 350°C. It is iron magnetic particle powder or acicular iron alloy magnetic particle powder. These acicular iron magnetic particles or acicular iron alloy magnetic particles have significantly larger saturation magnetization σs than conventionally used magnetic iron oxide particles and Co-containing magnetic iron oxide particles, and have a coercive force.
It is characterized by high Hc, and when coated as a magnetic recording medium, it has a large residual magnetic flux density Br.
Because it has a high coercive force Hc, it can achieve high density recording and high output characteristics, so it has attracted attention and has been put into practical use in recent years. In the method for producing the acicular ferromagnetic particles or acicular ferroalloy magnetic particles, the higher the temperature of heating and reduction in the reducing gas, the higher the saturation magnetization of the acicular ferromagnetic particles or the acicular ferromagnetic particles. It is known that acicular iron alloy magnetic particle powders can be obtained. On the other hand, the higher the heating reduction temperature in a reducing gas, the higher the saturation magnetization of acicular iron magnetic particles or acicular iron alloy magnetic particles can be obtained. ,
The deformation of the acicular grains of the acicular ferromagnetic particles or the acicular ferromagnetic particles and the sintering between particles and particles become significant, resulting in the acicular ferromagnetic particles or acicular iron alloy magnetic particles. The coercive force of the crystalline iron alloy magnetic particles will be extremely reduced. That is, the coercive force of the acicular iron magnetic particles or the acicular iron alloy magnetic particles largely depends on the shape anisotropy. Acicularity is one of the important properties. In addition, the magnetic particles used for magnetic recording media are very fine particles of 1 μm or less, and the above-mentioned method produces such fine acicular iron magnetic particles or acicular iron alloy magnetic particles. However, since the surface activity of the particles is extremely high, when they are taken out into the air after reduction, they rapidly react with oxygen in the air, causing heat generation and ignition, making them extremely unstable. At the same time, the above-mentioned oxidation reaction causes the particles to become oxides, resulting in a significant drop in magnetic properties, making it impossible to obtain the desired magnetic particles with high coercive force and high saturation magnetization. As described above, the acicular iron magnetic particles or the acicular iron alloy magnetic particles having a high coercive force Hc and a large saturation magnetization σs have acicular crystals, uniform particle size, and dendritic particles. In order to obtain magnetic particle powder with such characteristics, it is necessary that the starting material acicular crystal α-
It is necessary that the FeOOH particles have a uniform particle size and do not contain dendritic particles, and then how to maintain and inherit this particle morphology, especially needle-like crystals, by heating and reducing them to produce needle-like crystals. The ferromagnetic particles or the acicular iron alloy magnetic particles are prepared, or the acicular ferromagnetic particles or the acicular iron alloy magnetic particles after thermal reduction are taken out into the air and then saturated by oxidation. A major issue is how to prevent a decrease in magnetization σs. First, the production of acicular α-FeOOH particle powder, which is a starting material, will be described. Conventionally, acicular crystal α-
The most typical known method for producing FeOOH particles is to add an equivalent or more alkaline solution to a ferrous salt aqueous solution to obtain an aqueous solution containing Fe(OH) 2 at a pH of 11 or higher and a temperature of 80°C or lower. Acicular α-FeOOH particles are obtained by performing an oxidation reaction. Acicular crystals α- obtained by this method
FeOOH particles have a needle-like shape with a length of about 0.5 to 1.5 μm, but there are dendritic particles mixed in, and in terms of particle size, it cannot be said that the particles have a uniform particle size. hard. The reason for the formation of acicular α-FeOOH particles with asymmetric particle sizes and a mixture of dendritic particles will be discussed below. Generally, the generation of acicular α-FeOOH particles involves the generation of acicular α-FeOOH nuclei and the acicular α-FeOOH particles.
It consists of two stages of FeOOH nucleus growth. Acicular α-FeOOH nuclei are generated by the reaction between dissolved oxygen and Fe(OH) 2 obtained by reacting a ferrous salt aqueous solution with an alkali, but the contact reaction with dissolved oxygen is partially , and because it is non-uniform, the acicular crystal α-
The generation of FeOOH nuclei and the growth of the acicular α-FeOOH nuclei occur simultaneously, and many new nuclei are generated until the α-FeOOH production reaction is completed, so that the resulting acicular α-FeOOH The particles are asymmetric in particle size and contain a mixture of dendritic particles. Further, the reaction iron (Fe 2+ ) concentration in the reaction aqueous solution in the above method is usually about 0.2 mol/,
Moreover, it takes a long time to generate acicular α-FeOOH particles. That is, according to the above method, even at a low reaction iron concentration of about 0.2 mol/min, the particle size is asymmetric and acicular α-
FeOOH particles were easily generated. Next, how to reduce the shape of the acicular α-FeOOH particles by heating while retaining and inheriting the acicular crystals to form acicular ferromagnetic particles or acicular iron alloy magnetic particles. The question is whether to do so. The causes of deformation of the acicular crystal particles and sintering of the particles and their mutual particles during the thermal reduction process will be explained below. Generally, acicular α-FeOOH particles are obtained by heating and dehydrating acicular α-FeOOH particles at a temperature around 300.
The particles retain and inherit acicular crystals, but on the other hand, there are many pores generated on the particle surface and inside the particles due to dehydration, and the growth of single particles is not sufficient. , the degree of crystallinity is very small. When thermal reduction is performed using such acicular α-Fe 2 O 3 particles, uniform particle growth of a single particle is difficult to occur because the physical change is rapid. Therefore, it is considered that sintering of the particles and the particles among themselves occurs in the portion where the particle growth of a single particle occurs rapidly, and the particle shape becomes easily distorted. Furthermore, in the thermal reduction process, rapid volumetric contraction from the oxide to the metal occurs, making the particle shape more likely to collapse. Therefore, in order to prevent particle shape deformation and sintering between particles and particles during the thermal reduction process, acicular crystals α-
By achieving sufficient and uniform particle growth of single Fe 2 O 3 particles, the degree of crystallinity is increased, resulting in substantially high density and acicular α-
It is necessary to use needle-like α-Fe 2 O 3 particles that retain and inherit the needle-like crystals of FeOOH particles. A method for obtaining substantially high-density acicular α-Fe 2 O 3 particles with an increased degree of crystallinity is to heat-treat acicular α-FeOOH particles in a non-reducing atmosphere. Are known. In general, the higher the heat treatment temperature in a non-reducing atmosphere, the more effectively the acicular α-Fe 2 O 3 particles obtained by heating and dehydrating acicular α-FeOOH particles become single particles. It is possible to measure the particle growth of
Therefore, the degree of crystallinity can also be increased, but
On the other hand, it is known that when the heat treatment temperature exceeds 650°C, sintering progresses and the acicular crystal grains break down. Therefore, acicular α-Fe 2 O 3 particles are obtained which have an increased degree of crystallinity, have a substantially high density, and retain and inherit the acicular structure of the acicular α-FeOOH particles. A known method for this purpose is to coat the surface of acicular α-FeOOH particles with an organic or inorganic compound that has an anti-sintering effect prior to heat treatment in a non-reducing atmosphere. . The present inventor has been involved in the production and development of acicular crystal magnetic particles for many years, and in the course of his research, he discovered acicular crystals coated with a Si compound that has a sintering prevention effect. We have already developed a method to produce α-FeOOH particles. For example, as described below. That is, the acicular α-FeOOH particles coated with the P compound and the Si compound are obtained by separating the acicular α-FeOOH particles produced by a wet reaction between a ferrous salt aqueous solution and an alkaline aqueous solution from the mother liquor. Suspend in water, add 0.1 to 2 wt% (calculated as PO 3 ) of phosphate to the acicular α-FeOOH particles while the suspension has a pH value of 8 or higher, and then add 0.1 to 7.0 wt % of phosphate to the acicular α-FeOOH particles. %
It can be obtained by adding a water-soluble silicate (in terms of SiO 2 ) and then adjusting the PH value to 3-7. The above method will be explained as follows. Generally, acicular α-FeOOH particles form a group of particles that are quite tightly entangled and bonded together during the crystal growth process in the reaction mother liquor during wet reaction. If the particles of acicular α-FeOOH particles are coated with an anti-sintering agent, further sintering will be prevented, and the entanglement and bonding that occurred during the crystal growth process in the reaction mother liquid will be prevented. remains as it is, so the intertwined and bonded needle crystals α-
After the FeOOH particles are heat-treated in a non-reducing atmosphere, the acicular iron alloy magnetic particles obtained by thermal reduction become entangled and bonded together. It cannot be said that such particles have sufficient dispersibility in a vehicle, orientation in a coating film, and filling properties. Therefore, before coating the acicular α-FeOOH particles with a Si compound, it is necessary to disentangle the entanglements and bonds generated during the crystal growth process in the reaction mother liquor. After separating the acicular α-FeOOH particles from the mother liquor, suspend them in water and add 0.1 to 2 wt% to the acicular α-FeOOH particles in a state where the pH value of the suspension is 8 or higher.
By adding phosphate (in terms of PO 3 ), it is possible to loosen the entanglements and bonds of the acicular α-FeOOH particles. Acicular α-FeOOH particles are acicular α-
After FeOOH particles are produced, they may be filtered from the reaction mother liquor and washed with water using a conventional method. The concentration of the suspension is preferably 20 wt% or less based on water. If it is more than 20 wt%, the viscosity of the suspension will be too high, and the effect of disentangling entanglements caused by the addition of phosphate will be insufficient. The amount of phosphate added is determined by the amount of acicular crystals α-
0.1-2wt% in terms of PO 3 based on FeOOH particles
If so, disentangle the particles,
Particles can be uniformly dispersed. The added phosphate is adsorbed on the surface of the needle-like α-FeOOH particles, and almost all of it is absorbed into the formed needle-like α-FeOOH particles.
Contained in FeOOH particles. If the amount added is less than 0.1 wt%, the effect of addition is not sufficient. On the other hand, when the amount added is 2 wt% or more, the particles can be dispersed, but since the particles are uniformly and strongly dispersed in the liquid, it is difficult to separate them by filtration from the liquid, which is not appropriate. Examples of the phosphate to be added include sodium metaphosphate and sodium pyrophosphate. The pH value of the suspension to which phosphate is added must be 8 or higher. If the PH value is 8 or less, it is necessary to add 2wt% or more of phosphate to disperse the particles, and as mentioned above, adding phosphate of 2wt% or more may cause adverse effects in filtration separation. This is not desirable because it causes Next, regarding the Si compound film formed on the particle surface of the acicular α-FeOOH particles, the formation of the Si compound film must be done by disentangling the acicular α-FeOOH particles using a phosphate. must be done after When adding the water-soluble silicate, the pH value of the suspension is preferably 8 or higher. If water-soluble silicate is added when the pH value of the suspension is 8 or less, it will precipitate as solid SiO 2 at the same time it is added, and it will form on the particle surface. It cannot be efficiently formed as a thin film. Therefore, water-soluble silicate is added when the pH value of the suspension is 8 or more, and after uniformly mixing into the suspension, the pH value is adjusted to the range where SiO 2 precipitates, that is, the pH value is 3. When adjusted to ˜7, SiO 2 precipitates on the surface of the particles to form a film. The amount of water-soluble silicate to be added is 0.1 to 7.0wt in terms of SiO 2 based on the acicular α-FeOOH particles.
%. The added water-soluble silicate is acicular crystal α-
It is precipitated and adsorbed on the FeOOH particle surface, and almost the entire amount is contained in the produced acicular α-FeOOH particles. If the amount is less than 0.1wt%, the effect of addition will not be noticeable, and if it is more than 7.0wt%, it is possible to obtain acicular iron alloy magnetic particles with excellent acicular crystals, but the purity is low. As a result, the saturation magnetic flux density decreases, which is undesirable. Note that examples of the water-soluble silicate to be added include sodium silicate and potassium silicate. Next, acicular crystal α- containing Si, Cr and Ni
The conditions for forming a film on FeOOH particles with a P compound and a Si compound and then separating the particles from the suspension by filtration will be described. When using ordinary filtration means, if the particles are uniformly and strongly dispersed in the liquid, this may cause leakage of the filter cloth, clogging of the filter cloth, and other factors that may deteriorate the filtration efficiency. In order to increase the filtration efficiency, it is necessary that the particles dispersed by the addition of the phosphate described above are appropriately aggregated. When the amount of phosphate added is within the range of 0.1 to 2 wt%, adjusting the PH value of the suspension to 3 to 7 will increase the viscosity of the suspension, causing particle aggregation and making it difficult to separate by filtration. It can be done easily. Furthermore, even if the pH value of the suspension is set to 3 or less, agglomeration of acicular α-FeOOH particles and adsorption of phosphates, as well as the formation of the SiO 2 film described above, are possible, but due to the equipment This is not desirable as it may cause problems and quality problems (dissolution, etc.). In addition, in order to adjust the pH to 3-7, use acetic acid, sulfuric acid,
Phosphoric acid etc. can be used. Acicular α-FeOOH coated with P compound and Si compound obtained as explained above
The acicular α-Fe 2 O 3 particles obtained by heat-treating the particles in a non-reducing atmosphere have a substantially high density with an increased degree of crystallinity, and are free from particle entanglement. It retains and inherited excellent needle-like crystals with no interlocking or bonding. The temperature range of the heat treatment in a non-reducing atmosphere is preferably 500 to 900°C. When the heat treatment temperature in a non-reducing atmosphere is 500℃ or less, the degree of crystallinity of the acicular α-Fe 2 O 3 particles coated with P and Si compounds is increased. It is hard to say that it is a dense particle, and the temperature is 900℃.
If this is the case, deformation of the acicular crystal grains and sintering of the grains and the grains may occur. Also,
Industrial, requiring highly accurate equipment and advanced technology,
It's not economical. A further problem is how to prevent the saturation magnetization σs from decreasing due to oxidation after the acicular iron magnetic particles or the acicular iron alloy magnetic particles after thermal reduction are taken out into the air. The present inventor has been involved in the production and development of acicular crystal magnetic particles for many years, and in the course of his research, he has developed acicular crystal iron magnetic particles or needles with excellent oxidation stability. A method for obtaining crystalline iron alloy magnetic particles has already been developed. In other words, the acicular iron magnetic particles or the acicular iron alloy magnetic particles with excellent oxidation stability are obtained by heating and reducing the acicular iron magnetic particles or the acicular iron alloy magnetic particles. Temperature range of 150 to 700°C in a mixed gas atmosphere of hydrogen and water vapor, partial pressure of water vapor in the atmosphere (PH 2 O / PH 2 ) 10% or more 100%
By keeping the Fe 3 O 4 layer at a temperature of less than Obtainable. (Tokuko Showa 58-
5241, Special Publication No. 58-52522). First, in the above method, the surface of metal particles is
The conditions for obtaining Fe 3 O 4 will be explained. The most important conditions for this are the processing atmosphere and processing temperature. First, regarding the atmosphere, the atmosphere must be a mixed gas atmosphere of hydrogen gas and water vapor. If there is no hydrogen gas, which is a reducing gas, in the atmosphere, no matter how you control other conditions,
No formation of Fe 3 O 4 was observed. In addition, the water vapor partial pressure (PH 2 O/PH 2 ) in the atmosphere is 10% or more and 100%.
Must be less than If it is less than 10% or 100%, it is difficult to generate Fe 3 O 4 . Note that from an industrial standpoint, a water vapor partial pressure of 50 to 90% is preferable. Next, regarding the temperature, it must be in the temperature range of 150 to 700°C. At temperatures below 150°C, the production of Fe 3 O 4 is extremely slow and it takes a long time to produce the necessary amount of Fe 3 O 4 , which is not industrially practical. On the other hand, if it exceeds 700°C, the shape of the obtained metal particles will be distorted and the coercive force and squareness ratio will decrease, which is not preferable. Note that from an industrial standpoint, a temperature range of 150 to 550°C is preferable. Next, the conditions when the surface of the Fe 3 O 4 layer formed on the surface of the metal particles is further made Fe 2 O 3 will be explained. After forming Fe 3 O 4 on the surface of metal particles,
Even when converting the surface of Fe 3 O 4 to Fe 2 O 3 , it is necessary to first turn the mixed gas atmosphere of hydrogen gas and water vapor into an inert gas atmosphere, cool it to a predetermined temperature, and then ventilate the oxidizing gas. It is. In order to make the surface of the Fe 3 O 4 layer Fe 2 O 3 , an oxidizing gas may be applied at a temperature of 100° C. or lower. At temperatures above 100°C, the oxidation reaction progresses rapidly, making it difficult to convert only the surface portion of Fe 3 O 4 to Fe 2 O 3 , and oxidizing all of the Fe 3 O 4 layers and even the internal metal parts. This is not preferable because there is a possibility that the problem will progress. Even if the temperature is below 100°C, the oxidation reaction tends to proceed excessively at temperatures above 50°C, so it is desirable to control the supply of the oxidizing gas. For example, a method of aerating a mixed gas of an oxidizing gas (air, etc.) and an inert gas (nitrogen, etc.), a method of intermittently aerating an oxidizing gas, etc. can be used. As mentioned above, after forming Fe 3 O 4 and Fe 2 O 3 layers on the particle surface of the acicular iron magnetic particles or the acicular iron alloy magnetic particles, they are immersed in an organic solvent and taken out by a conventional method. Good too. For example, toluene, acetone, benzene, methyl ethyl ketone,
The above-mentioned metal particles are cooled to around room temperature in an organic solvent such as methyl isobutyl ketone, xylene, or cyclohexanone in a state that minimizes contact with air (for example, in an inert gas atmosphere such as nitrogen).
You can use the method of immersion. In view of the above, the present inventor has developed a material that has acicular crystals, uniform particle size, no dendritic particles, large specific surface area, and low crystallinity on the particle surface and inside the particle. Various studies were conducted in order to obtain acicular iron alloy magnetic particles with an increased degree of oxidation stability, substantially high density, high coercive force Hc, large saturation magnetization σs, and excellent oxidation stability. I've been piling it up. Then, the present inventors discovered Fe obtained by reacting a ferrous salt aqueous solution and an alkaline aqueous solution.
Acicular crystal α-FeOOH is produced by oxidizing a suspension containing (OH) 2 with a pH of 11 or higher by passing oxygen-containing gas through it.
In producing the particles, water-soluble silicate is added to the aqueous alkali solution and the suspension before the oxidation reaction is carried out by passing the aqueous alkali solution and oxygen-containing gas through the aqueous alkali solution and the oxygen-containing gas, at a concentration of 0.1 to 0.1 to Si in terms of Fe. 1.7 atomic % is added, and the ferrous salt aqueous solution, the alkaline aqueous solution, and the oxygen-containing gas are aerated to perform the oxidation reaction.The suspension and the oxygen-containing gas are aerated to perform the oxidation reaction. A water-soluble chromium salt is added in an amount of 0.1 to 5.0 atomic % based on Fe in terms of Cr, and a water-soluble nickel salt is added in an amount of 0.1 to 7.0 atomic % based on Fe in terms of Ni to any of the reaction solutions being carried out. Acicular crystal α-FeOOH containing Si, Cr and Ni
The acicular α-FeOOH particles containing Si, Cr and Ni are coated with a P compound and a Si compound, and then heated in a non-reducing atmosphere to obtain densified P. P compound and Si obtained by forming acicular α-Fe 2 O 3 particles containing Si, Cr and Ni coated with a compound and a Si compound, and then reducing the particles by heating in a reducing gas. Fe 3 O 4 and
When three layers of Fe 2 O are formed, it has acicular crystals,
Substantially high density with uniform particle size, no intermingling of dendritic particles, no intertwining of particles, large specific surface area, and increased degree of crystallinity on the particle surface and inside the particle. The inventors have completed the present invention by discovering that it is possible to obtain acicular iron alloy magnetic particles for magnetic recording which have a high coercive force Hc and a large saturation magnetization σs and have excellent oxidation stability. be. That is, the present invention provides a PH containing Fe(OH) 2 obtained by reacting a ferrous salt aqueous solution with an alkaline aqueous solution.
In producing acicular α-FeOOH particles by passing an oxygen-containing gas through the suspension of 11 or more to oxidize, A water-soluble silicate is added in an amount of 0.1 to 1.7 atomic % based on Fe in terms of Si, and the ferrous salt aqueous solution, the alkaline aqueous solution,
Adding a water-soluble chromium salt to Fe in either the suspension before an oxidation reaction is carried out by passing an oxygen-containing gas through it, or the reaction solution before an oxidation reaction is carried out by passing an oxygen-containing gas through the solution. 0.1 to 5.0 in Cr conversion
Si,
Acicular α-FeOOH particles containing Cr and Ni are generated, and acicular α-FeOOH particles containing Si, Cr and Ni are generated.
FeOOH particles are suspended in water, and when the pH value of the suspension is 8 or higher, 0.1 to 2 wt% (in terms of PO 3 ) is added to the acicular α-FeOOH particles containing Si, Cr, and Ni. Add phosphate to form a dispersion, then
Acicular crystal α- containing Si, Cr and Ni in the dispersion
0.1 to 7.0wt% to FeOOH particles (converted to SiO 2 )
Acicular α-FeOOH particles containing Si, Cr and Ni coated with P and Si compounds are obtained by adding water-soluble silicate of Acicular α-Fe 2 O 3 particles containing Si, Cr, and Ni coated with densified P and Si compounds are formed by heat treatment in the temperature range of ℃, and then heated in a reducing gas. Si coated with P compound and Si compound by heating reduction with
Acicular iron alloy magnetic particles containing Cr and Ni are obtained, and the particles are placed in a mixed gas atmosphere of hydrogen and water vapor at a temperature range of 150 to 700°C and subjected to water vapor partial pressure (P H 2 O / P H 2 ) is maintained at 10% or more and less than 100% to form 4 Fe 3 O layers on the particle surface, and then the surface of the 4 Fe 3 O layers is converted to Fe by applying an oxygen-containing gas at a temperature of 100°C or less. This is a method for producing acicular iron alloy magnetic particles for magnetic recording by forming a 2 O 3 layer. Next, the technical background that led to the completion of the present invention and the structure of the present invention will be described. As mentioned above, the acicular α-FeOOH particles produced by the conventional method in the alkaline region of pH 11 or higher have asymmetric particle sizes and contain dendritic particles. The present inventor has been developing needle-shaped α-FeOOH for many years.
We are involved in the production and development of particulate powder, and in the process, we produce acicular α- crystals with uniform particle size and no dendritic particles.
We have already established a technology that allows us to obtain FeOOH particles. That is, acicular α-FeOOH particles with uniform particle size and no dendritic particles were obtained by reacting a ferrous salt aqueous solution with an alkaline aqueous solution.
In a method of generating acicular α-FeOOH particles by passing an oxygen-containing gas through a suspension containing Fe(OH) 2 for oxidation, the oxidation reaction is carried out by passing the alkaline aqueous solution and the oxygen-containing gas through the suspension. Water-soluble silicate is added to any of the above suspensions before
It can be obtained by adding 0.1 to 1.7 at. Conventionally, acicular α-FeOOH particles obtained in the alkaline region with a pH of 11 or higher generally have asymmetric particle sizes and contain dendritic particles;
The Fe(OH) 2 floc, which is the precursor of FeOOH particles, is asymmetric, and at the same time, the Fe(OH) 2 particles themselves that make up the Fe(OH) 2 floc are asymmetric. Generation of acicular α-FeOOH core particles from an aqueous solution containing Fe(OH) 2 and the acicular α
-This is caused by the simultaneous growth of FeOOH core particles and the generation of new nuclei over and over again until the α-FeOOH production reaction is completed. As mentioned above, acicular α-FeOOH particles are produced by passing an oxygen-containing gas through a suspension containing Fe(OH) 2 obtained by reacting a ferrous salt aqueous solution with an alkaline aqueous solution to oxidize it. In producing the aqueous alkaline solution and oxygen-containing gas, water-soluble silicate is added to any of the suspensions before the oxidation reaction is carried out by passing the aqueous alkali solution and oxygen-containing gas through the aqueous alkali solution and the oxygen-containing gas.
When added to 1.7 at%, Fe
The (OH) 2 flocs are made into sufficiently fine and uniform flocs, and the Fe(OH) 2 flocs are also formed.
The Fe(OH) 2 particles themselves can be made into sufficiently fine and uniform particles, and furthermore, water-soluble silicate
Needle-shaped α-FeOOH from aqueous solution containing Fe(OH) 2
Due to the effect of suppressing the oxidation reaction during particle generation, generation of acicular α-FeOOH core particles and growth of the acicular α-FeOOH core particles can be performed in stages. Therefore, the particle size is uniform, and the acicular α-
FeOOH particles can be obtained. The water-soluble silicates used in the above method include sodium and potassium silicates. The amount of water-soluble silicate added to the alkaline aqueous solution is 0.1 to 1.7 atomic % based on Fe in terms of Si. Almost all of the added water-soluble silicate is contained in the produced acicular α-FeOOH particles. If the amount of water-soluble silicate added is less than 0.1 atomic % based on Fe in terms of Si, the effect of obtaining acicular grains with uniform grain size and no dendritic grains will not be sufficient; If it is more than atomic %, granular magnetite particles will be mixed in. The above-mentioned acicular α-FeOOH particles with uniform particle size and no dendritic particles are coated with a P compound and a Si compound, and then heated in a non-reducing atmosphere. The acicular iron alloy magnetic particle powder obtained by using densified acicular α-Fe 2 O 3 particles as a starting material and heating and reducing the starting material also has uniform particle size and has dendritic particles. are not mixed, and as a result,
It has a high bulk density and has good dispersibility when made into paint.
In addition, it has high filling properties in the coating film and has a low residual magnetic flux density.
Although it is characterized by a large Br, the specific surface area is about 20 m 2 /g at most. Therefore, as a result of various studies on methods for improving the specific surface area of Si-containing acicular iron alloy magnetic particles with uniform particle size and no dendritic particles, the inventors have found that the particle size is uniform. It is symmetrical,
To generate acicular α-FeOOH particles containing Si without dendritic particles, Fe(OH) is prepared before the oxidation reaction is carried out by passing through a ferrous salt aqueous solution, an alkaline aqueous solution, and an oxygen-containing gas. 2 A water-soluble chromium salt is added to either the suspension or the reaction solution in which an oxidation reaction is carried out by passing oxygen-containing gas through the suspension, and the resulting acicular crystals containing Si and Cr α-
We have found that when FeOOH particles are thermally reduced, the specific surface area of Si-containing acicular iron alloy magnetic particles can be improved. This phenomenon will be explained as follows by extracting some of the many experimental examples conducted by the present inventor. Figure 1 shows the amount of water-soluble chromium salt added, acicular iron alloy magnetic particle powder containing Si and Cr coated with P compound and Si compound, and Cr coated with P compound powder and Si compound. FIG. 2 is a relationship diagram of the specific surface area of acicular iron alloy magnetic particles. That is, 300% of an aqueous ferrous sulfate solution containing 1.2 mol of Fe 2+ was added, sodium silicate prepared in advance in a reactor was mixed with 0 to 1.0 atomic % of Si in terms of Fe, and chromium sulfate was mixed with Cr in terms of Fe. In addition to the NaOH aqueous solution 400 obtained by adding 0 to 5.0 atom% in terms of Fe(OH)2, a suspension containing Fe(OH) 2 at pH 13.8 was obtained, and the suspension was heated at a rate of 1000 NaOH per minute at a temperature of 45°C. Acicular α-FeOOH particles containing Si and Cr are produced by aeration of air and an oxidation reaction, and the particles are coated with a P compound and a Si compound, and then heated in air at 700°C. After forming acicular α-Fe 2 O 3 particles containing Si and Cr coated with densified P and Si compounds by heating and reducing the particles at 450°C for 5.0 hours, The obtained acicular iron alloy magnetic particles containing Si and Cr coated with the P compound and Si compound and the acicular iron alloy magnetic particles containing Cr were coated with Fe 3 O 4 on the particle surface of the particles. This figure shows the relationship between the specific surface area and the amount of chromium sulfate added when stably taken out into the air by forming a Fe 2 O 3 layer. In the figure, curve a is for the case without Si addition, curves b and c
The Si addition amount is 0.35 at% and 1.0 at%, respectively.
This is the case. As shown in curves b and c, when Si and Cr are added together, the specific surface area of the resulting acicular iron alloy magnetic particles containing Si and Cr can be significantly improved; , the specific surface area tends to increase as the amount of chromium sulfate added increases. Since this phenomenon appears more markedly than when Cr is added alone, as shown by curve a in FIG. 1, the present inventor believes that it is due to the synergistic effect of Si and Cr. As mentioned above, the acicular iron alloy magnetic particles containing Si and Cr have uniform particle size, do not contain dendritic particles, and have a large specific surface area. There was a tendency for the coercive force to decrease as the amount added increased. Therefore, as a result of various studies on methods for improving the coercive force of acicular iron alloy magnetic particles containing Si and Cr, the inventors found that Si and Cr
In the production of acicular α-FeOOH particles containing Fe
A water-soluble nickel salt is added to either the (OH) 2 suspension or the reaction solution in which an oxidation reaction is carried out by passing an oxygen-containing gas through the solution, and the resulting mixture contains Si, Cr, and Ni. We obtained the knowledge that when acicular α-FeOOH particles are thermally reduced, the coercive force of acicular iron alloy magnetic particles containing Si and Cr can be improved while maintaining a large specific surface area. Ta. This phenomenon will be explained as follows by extracting some of the many experimental examples conducted by the present inventor. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the amount of water-soluble nickel salt added and the coercive force of acicular iron alloy magnetic particles containing Si, Cr, and Ni coated with a P compound and a Si compound. That is, 300% of an aqueous ferrous sulfate solution containing 1.2 mol of Fe 2+ was mixed with sodium silicate, prepared in advance, in a reactor at 0.35 atomic % relative to Fe in terms of Si, and chromium sulfate in an amount equivalent to Cr relative to Fe. A suspension containing Fe(OH) 2 was obtained at pH 14.0 by adding 0.5 at% nickel sulfate to an aqueous NaOH solution 400 obtained by adding 0 to 7.0 at% nickel based on Fe. , Si,
Acicular α-FeOOH particles containing Cr and Ni are produced, and the particles containing Si, Cr and Ni are coated with a P compound and a Si compound obtained in the same manner as in Figure 1 using the particles as a starting material. This figure shows the relationship between the coercive force of the acicular iron alloy magnetic particles and the amount of nickel sulfate added. As shown in FIG. 2, as the amount of nickel sulfate added increases, the coercive force of the acicular iron alloy magnetic particles containing Si, Cr, and Ni tends to increase. The phenomenon of improving coercive force while maintaining such a large specific surface area cannot be achieved by removing Si, Cr, or Ni.
The present inventor believes that this is due to the synergistic effect of Si, Cr, and Ni. The acicular iron alloy magnetic particles containing Si, Cr and Ni coated with a P compound and a Si compound obtained by the above method have extremely high saturation magnetization. If it is taken out at a later date, its oxidation stability is insufficient, and it is oxidized by air etc., resulting in a rapid decrease in saturation magnetization. In particular, this phenomenon increases as the particle size decreases and the specific surface area increases. Therefore, the present inventors developed a method for using Si, Cr, and Ni coated with P and Si compounds that have large saturation magnetization.
We have repeatedly investigated the oxidation stability of acicular iron alloy magnetic particles containing Fe 3 O 4 and Fe 3 O 4 on the particle surface.
The oxidation stability could be improved by the method of forming three Fe 2 O layers. Figure 3: Coated with P compound and Si compound
It shows the change over time in the saturation magnetization σs when acicular iron alloy magnetic particles containing Si, Cr, and Ni are taken out into the air, and the horizontal axis is the number of days;
The vertical axis represents the rate of decrease in saturation magnetization at a temperature of 50°C and relative humidity.
The value obtained by dividing the difference (Δσs) before and after the saturation magnetization changes by the saturation magnetization before the change under the 80% condition is expressed as a percentage. In FIG. 3, curve a shows the curve a when Fe 3 O 4 and Fe 2 O 3 layers are formed on the particle surface of acicular iron alloy magnetic particles, which are then immersed in an organic solvent and then taken out into the air. Curve b is the case when Fe 3 O 4 and Fe 2 O 3 layers are formed on the particle surface and then taken out into the air. Curve c is the case when the particles are directly immersed in an organic solvent and then taken out into the air. . As is clear from FIG. 3, Fe 3 O 4 and Fe 2 O 3 are present on the particle surface of the acicular iron alloy magnetic particle powder containing Si, Cr, and Ni coated with a P compound and a Si compound.
When a layer is formed, a product with excellent oxidation stability can be obtained. Next, various conditions for implementing the present invention will be described. As the water-soluble chromium salt used in the present invention, chromium sulfate and chromium chloride can be used. Regarding the timing of addition of the water-soluble chromium salt, in the present invention, it is necessary to make chromium present during the formation reaction of acicular α-FeOOH particles, and for this purpose, it is necessary to add chromium in the ferrous salt aqueous solution or in the alkaline aqueous solution. ,
It may be added either to a suspension containing Fe(OH) 2 or to a reaction solution in which acicular α-FeOOH particles are being generated after the start of aeration of oxygen-containing gas. Furthermore, even if water-soluble chromium salt is added at a stage when the formation of acicular α-FeOOH particles has been completely completed, chromium will not enter the particles, so the effect of chromium addition in the present invention cannot be obtained. . The amount of water-soluble chromium salt added in the present invention is
It is 0.1 to 5.0 atomic % in terms of Cr relative to Fe. Almost all of the added water-soluble chromium salt is formed into needle-shaped α crystals.
-Contained in FeOOH particles. If the amount of the water-soluble chromium salt added is 0.1 atomic % or less in terms of Cr based on Fe, the effect of increasing the specific surface area of the obtained acicular iron alloy magnetic particles cannot be obtained. If the content is 5.0 atomic % or more, the effect of increasing the specific surface area of the obtained acicular iron alloy magnetic particles can be obtained, but the coercive force and saturation magnetization decrease, which is not preferable. As the water-soluble nickel salt used in the present invention, nickel sulfate, nickel chloride, nickel nitrate, etc. can be used. Regarding the timing of addition of the water-soluble nickel salt, in the present invention, it is necessary to make nickel present during the formation reaction of acicular α-FeOOH particles, and for this purpose, it is necessary to add the water-soluble nickel salt to the ferrous salt aqueous solution or the alkaline aqueous solution. , into a suspension containing Fe(OH) 2 , or into a reaction solution in which acicular α-FeOOH particles are being formed after the start of aeration of oxygen-containing gas. Furthermore, even if water-soluble nickel salt is added at a stage when the formation of acicular α-FeOOH particles has been completely completed, the effect of nickel addition in the present invention cannot be obtained because nickel does not enter the particles. . The amount of water-soluble nickel salt added in the present invention is
It is 0.1 to 7.0 atomic % based on Ni in terms of Ni. Almost all of the added water-soluble nickel salt is formed into needle-shaped crystals α.
-Contained in FeOOH particles. If the amount of water-soluble nickel salt added is less than 0.1 atomic % based on Fe in terms of Ni, the effect of increasing the coercive force of the obtained acicular iron alloy magnetic particles cannot be obtained. Although it is possible to achieve the object of the present invention when the content is 7.0 atomic % or more, it is not preferable because foreign substances other than needle crystals are mixed during the production of α-FeOOH particles. The present invention configured as described above has the following effects. That is, according to the present invention, the particles have acicular crystals, have a uniform particle size, do not contain dendritic particles, have a large bulk density, have a large specific surface area, and have a high degree of crystallinity on the particle surface and inside the particle. It has a substantially high density, high coercive force Hc, large saturation magnetization σs, and excellent oxidation stability.
It is possible to obtain acicular iron alloy magnetic particles containing Si, Cr, and Ni coated with compounds and Si compounds, which are currently most required for high image quality, high output, high sensitivity, and high recording density. It can be used as magnetic particle powder. Furthermore, when manufacturing a magnetic paint, the acicular iron alloy magnetic particle powder containing Si, Cr, and Ni coated with the above-mentioned P compound and Si compound is used, the noise level is low, and the vehicle It is possible to obtain a preferred magnetic recording medium with excellent dispersibility in the film, orientation in the coating film, and filling property. Next, the present invention will be explained with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, the specific surface area of the particles in the above experimental examples and the following examples and comparative examples was measured by the BET method, and the axial ratio of the particles (long axis: short axis),
The long axes are all shown as average values of numerical values measured from electron micrographs. Moreover, the bulk density was measured according to JIS K 5101-1978 "Pigment test method". The amounts of P, Si, Cr, and Ni in the particles were measured using a Fluorescent X-ray Analyzer Model 3063M (manufactured by Rigaku Denki Kogyo) in accordance with JIS K 0119-1979, "General Rules for Fluorescent X-ray Analysis." It was measured by performing fluorescence X-ray analysis according to the above. The values of magnetic properties are determined using a sample vibrating magnetometer.
These are the results measured under an external magnetic field of 10 KOe. In addition, oxidation stability is measured at a temperature of 50°C and a relative humidity of 80%.
It is expressed as a decrease rate (%) of saturation magnetization after being left in an atmosphere for 2 days. <Production of needle-like α-FeOOH particles> Examples 1 to 5, Comparative Example 1; Example 1 Ferrous sulfate aqueous solution containing 1.2 mol/Fe 2+ 300
Sodium silicate (No. 3) (SiO 2 28.55wt%) 152g was prepared in advance in a reactor to contain 0.20 at% in terms of Si, and 0.50 at% in terms of Cr was added to Fe. Contains 644g of chromium sulfate,
5.45-N obtained by adding 2884g of nickel sulfate to contain 3.0 at% of Ni in terms of Fe.
In addition to NaOH aqueous solution 400, a reaction was performed to produce a Fe(OH) 2 suspension containing Si, Cr, and Ni at pH 14.0 and temperature 45°C. Into the Fe(OH) 2 suspension containing Si, Cr and Ni,
Acicular crystal α- containing Si, Cr and Ni was produced by aerating 1000 air per minute for 6.3 hours at a temperature of 50℃.
FeOOH particles were produced. The end point of the oxidation reaction was determined by extracting a portion of the reaction solution and acidifying it with hydrochloric acid, and then using a red blood salt solution to determine the presence or absence of a blue coloring reaction of Fe 2+ . The generated particles are separated by filtration, washed with water, dried, and
Shattered. The obtained acicular crystal α- containing Si, Cr and Ni
As a result of X-ray diffraction, FeOOH particles were found to be α-FeOOH
A diffraction pattern identical to the crystal structure of the particles was obtained. In addition, as a result of fluorescent X-ray analysis, Si was compared to Fe.
0.204 atomic%, Cr to Fe 0.496 atomic%, Ni
The content was 3.02 atomic % based on Fe. Therefore, it is considered that Si, Cr and Ni are dissolved in solid solution in the acicular α-FeOOH particles. This acicular crystal α- containing Si, Cr and Ni
As a result of electron microscopic observation, the FeOOH particles had an average long axis of 0.50 μm and an axial ratio (long axis: short axis) of 28:1. Examples 2 to 5 The type and concentration of the ferrous salt aqueous solution, the concentration of the NaOH aqueous solution, and the type, amount, and time of addition of the water-soluble silicate, water-soluble chromium salt, and water-soluble nickel salt were varied. is the same as in Example 1.
Acicular α-FeOOH particles containing Si, Cr and Ni were produced. The main manufacturing conditions at this time are shown in Table 1, and the characteristics are shown in Table 2. Comparative Example 1 Acicular α-FeOOH was produced in the same manner as in Example 1, except that sodium silicate, chromium sulfate, and nickel sulfate were not added, and the concentration of the NaOH aqueous solution was changed.
A particulate powder was produced. The main manufacturing conditions at this time are shown in Table 1, and the characteristics are shown in Table 2. As a result of electron microscopic observation, the obtained acicular α-FeOOH particles had an average long axis of 0.45 μm and an axial ratio (long axis: short axis) of 9:1, and the particle size was asymmetric.
It contained a mixture of dendritic particles. <Production of acicular α-Fe 2 O 3 particle powder coated with densified P compound and Si compound> Examples 6 to 13, Comparative Example 2; Example 6 The filter obtained in Example 1 Separately, 6000 g of water-washed paste of acicular α-FeOOH particles containing Si, Cr, and Ni (acicular α-FeOOH particles containing Si, Cr, and Ni)
This corresponds to approximately 2000g of FeOOH particles. ) was suspended in 100% water. The pH value of the suspension at this time was 9.7. Next, 500 ml of an aqueous solution containing 16 g of sodium hexametaphosphate (as PO 3 for acicular α-FeOOH particles containing Si, Cr and Ni) was added to the above suspension.
This corresponds to 0.56wt%. ) was added and stirred for 30 minutes. Next, 296 g of sodium silicate (No. 3 water glass) (corresponding to 4.2 wt% as SiO 2 based on the acicular α-FeOOH particles containing Si, Cr, and Ni) was added to the above suspension. After stirring for a minute, 10% acetic acid was added so that the pH value of the suspension was 6.0, and the acicular α-FeOOH particles containing Si, Cr and Ni were filtered out using a press filter and dried. Si, Cr and Ni coated with P and Si compounds
Acicular α-FeOOH particles containing α-FeOOH were obtained. Si, Cr coated with the above P compound and Si compound
Acicular crystal α-FeOOH particle powder containing and Ni
1500g was heat treated in air at 780℃ to produce Si, Cr coated with densified P compound and Si compound.
Acicular crystal α-Fe 2 O 3 particle powder containing Ni and Ni was obtained. Table 3 shows the powder characteristics of the obtained acicular α-Fe 2 O 3 particle powder. Examples 7 to 13, Comparative Example 2 The type of particles to be treated, the pH of the suspension, the amount of P compound added, the amount of Si compound added and adjustment of PH, the heat treatment temperature and the type of non-reducing atmosphere were varied. Acicular crystal α-Fe 2 O 3 particle powder and acicular crystal α- containing Si, Cr and Ni coated with densified P compound and Si compound in the same manner as in Example 6 except that
Fe 2 O 3 particle powder was obtained. Table 3 shows the main manufacturing conditions at this time. <Manufacture of acicular iron or iron alloy magnetic particles> Examples 14 to 21, Comparative Example 3; Example 14 Contains Si, Cr and Ni coated with the P compound and Si compound obtained in Example 6 Acicular crystal α-
P compound and coated with Si compound
Acicular iron alloy magnetic particles containing Si, Cr and Ni were prepared. Next, the temperature was set to 150°C, hydrogen gas was aerated with water vapor (partial pressure of water vapor 85%), and the temperature was maintained for 30 minutes. Next, after cooling to room temperature while blowing nitrogen gas, blow air at a rate of 0.5/min while blowing nitrogen gas at 2.0/min, and when the temperature exceeds 40°C due to heat generation due to oxidation, turn off the air ventilation. The operation was performed for 60 minutes by stopping and only nitrogen gas was vented. After the above operation was completed, the acicular iron alloy magnetic particles were immersed in toluene to coat the surface with a P compound and a Si compound with an oxide film formed on the surface.
Acicular iron alloy magnetic particles containing Si, Cr and Ni were obtained. Table 4 shows various properties of the obtained acicular iron alloy magnetic particles. Examples 15 to 21 Types of starting materials, reduction temperature, temperature in oxidation treatment in hydrogen and steam atmosphere, steam partial pressure, treatment time, temperature in oxidation treatment in oxygen-containing gas, aeration amount, treatment time, and organic solvent Acicular crystal iron alloy magnetic particle powder coated with a P compound and a Si compound with an oxide film formed on the surface in the same manner as in Example 14, except that whether or not it was taken out into the interior and the type of organic solvent was varied. I got it. Table 4 shows the main manufacturing conditions and various characteristics at this time. Comparative Example 3 The same procedure as in Example 14 was carried out except that the acicular α-Fe 2 O 3 particle powder coated with the densified P compound and Si compound obtained in Comparative Example 2 was brought to a reduction temperature of 460°C. The powder was reduced to obtain acicular iron alloy magnetic particles coated with a P compound and a Si compound. The acicular iron alloy magnetic particle powder coated with the P compound and Si compound obtained by reduction is once immersed in a toluene solution to prevent rapid oxidation when taken out into the air. By steaming this, a stable oxidized coating was applied to the particle surface. Table 4 shows various properties of the acicular iron magnetic particles coated with the P compound and the Si compound.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

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【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図1は、水可溶性クロム塩の添加量と、P化合
物及びSi化合物で被覆されたSi及びCrを含有する
針状晶鉄合金磁性粒子粉末及びP化合物及びSi化
合物で被覆されたCrを含有する針状晶鉄合金磁
性粒子粉末の比表面積の関係図である。図2は、
水可溶性ニツケル塩の添加量とP化合物及びSi化
合物で被覆されたSi、Cr及びNiを含有する針状
晶鉄合金磁性粒子粉末の保磁力の関係図である。
図3は、P化合物及びSi化合物で被覆されたSi、
Cr及びNiを含有する針状晶鉄合金磁性粒子粉末
を空気中に取り出した時の飽和磁化σsの経時に
よる変化を示したものである。
Figure 1 shows the amount of water-soluble chromium salt added, acicular iron alloy magnetic particle powder containing Si and Cr coated with P compound and Si compound, and Cr coated with P compound and Si compound. FIG. 2 is a relationship diagram of the specific surface area of acicular iron alloy magnetic particles. Figure 2 shows
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the amount of water-soluble nickel salt added and the coercive force of acicular iron alloy magnetic particles containing Si, Cr, and Ni coated with a P compound and a Si compound.
Figure 3 shows Si coated with P compound and Si compound,
This figure shows the change over time in the saturation magnetization σs when acicular iron alloy magnetic particles containing Cr and Ni are taken out into the air.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とを反応さ
せて得られたFe(OH)2を含むPH11以上の懸濁液
に酸素含有ガスを通気して酸化することにより針
状晶α―FeOOH粒子を生成させるにあたり、前
記アルカリ水溶液及び酸素含有ガスを通気して酸
化反応を行わせる前の前記懸濁液のいずれかの液
中に、水可溶性ケイ酸塩をFeに対しSi換算で0.1
〜1.7原子%添加しておき、且つ、前記第一鉄塩
水溶液、前記アルカリ水溶液、酸素含有ガスを通
気して酸化反応を行わせる前の前記懸濁液及び酸
素含有ガスを通気して酸化反応を行わせている前
記反応溶液のいずれかの液中に水可溶性クロム塩
をFeに対しCr換算で0.1〜5.0原子%、水可溶性
ニツケル塩をFeに対しNi換算で0.1〜7.0原子%添
加しておくことにより、Si、Cr及びNiを含有す
る針状晶α―FeOOH粒子を生成させ、該Si、Cr
及びNiを含有する針状晶α―FeOOH粒子を水中
に懸濁させ、該懸濁液のPH値8以上の状態でSi、
Cr及びNiを含有する針状晶α―FeOO粒子に対
し、0.1〜2wt%(PO3に換算)のリン酸塩を添加
して分散液とし、次いで該分散液にSi、Cr及び
Niを含有する針状晶α―FeOOH粒子に対し0.1〜
7.0wt%(SiO2に換算)の水可溶性ケイ酸塩を添
加することにより、P化合物及びSi化合物で被覆
されたSi、Cr及びNiを含有する針状晶α―
FeOOH粒子を得、該粒子を非還元性雰囲気中
500〜900℃の温度範囲で加熱処理することにより
高密度化されたP化合物及びSi化合物で被覆され
たSi、Cr及びNiを含有する針状晶α―Fe2O3粒子
とした後、還元性ガス中で加熱還元してP化合物
及びSi化合物で被覆されたSi、Cr及びNiを含有す
る針状晶鉄合金磁性粒子を得、該粒子を水素及び
水蒸気の混合ガス雰囲気中において、150〜700℃
の温度範囲、雰囲気中の水蒸気分圧(P H2O/
P H2)を10%以上 100%未満に保持して粒子表面にFe3O4層を形
成し、次いで100℃以下の温度で酸素含有ガスを
作用させることにより前記Fe3O4層の表面を
Fe2O3層とすることを特徴とする磁気記録用針状
晶鉄合金磁性粒子粉末の製造法。
[Scope of Claims] 1. A suspension containing Fe(OH) 2 obtained by reacting a ferrous salt aqueous solution with an alkaline aqueous solution and having a pH of 11 or above is oxidized by passing an oxygen-containing gas through it to form a acicular shape. In producing crystalline α-FeOOH particles, a water-soluble silicate is added to Fe to Si in any of the suspensions before the alkali aqueous solution and oxygen-containing gas are passed through to perform the oxidation reaction. 0.1 in conversion
~1.7 atomic % is added, and the suspension and oxygen-containing gas before the ferrous salt aqueous solution, the alkaline aqueous solution, and the oxygen-containing gas are aerated to perform the oxidation reaction, and the oxidation reaction is carried out by aerating the suspension and the oxygen-containing gas. A water-soluble chromium salt is added in an amount of 0.1 to 5.0 atomic % based on Fe in terms of Cr, and a water-soluble nickel salt is added in an amount of 0.1 to 7.0 atomic % based on Fe in terms of Ni to any of the reaction solutions in which the reaction is carried out. By keeping it for a long time, acicular α-FeOOH particles containing Si, Cr and Ni are generated, and the Si, Cr
and Ni-containing acicular α-FeOOH particles are suspended in water, and when the pH value of the suspension is 8 or higher, Si,
0.1 to 2 wt% (calculated as PO 3 ) of phosphate is added to acicular α-FeOO particles containing Cr and Ni to form a dispersion, and then Si, Cr and
0.1 to acicular α-FeOOH particles containing Ni
By adding 7.0 wt% (calculated as SiO 2 ) of water-soluble silicate, acicular α-
Obtain FeOOH particles and place the particles in a non-reducing atmosphere.
Acicular α-Fe 2 O 3 particles containing Si, Cr and Ni coated with densified P and Si compounds by heat treatment in the temperature range of 500 to 900°C are then reduced. Acicular iron alloy magnetic particles containing Si, Cr and Ni coated with a P compound and a Si compound are obtained by thermal reduction in a neutral gas, and the particles are heated in a mixed gas atmosphere of hydrogen and water vapor to 700℃
temperature range, water vapor partial pressure in the atmosphere (P H 2 O/
P H 2 ) is maintained at 10% or more and less than 100% to form a Fe 3 O 4 layer on the particle surface, and then the surface of the Fe 3 O 4 layer is treated with an oxygen-containing gas at a temperature of 100° C. or less. of
A method for producing acicular iron alloy magnetic particles for magnetic recording, characterized by having three layers of Fe 2 O.
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