專利名稱：用于磁記錄介質(zhì)的鐵磁粉,該粉末的制備方法以及使用該粉末的磁記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有良好抗氧化性的用于磁記錄介質(zhì)的鐵磁粉。
背景技術(shù)：
近年來，針對提高磁記錄介質(zhì)如用于家用視聽設(shè)備的磁帶和數(shù)據(jù)備份應(yīng)用的存儲磁帶的密度和圖像質(zhì)量，進行了廣泛研究。
正被研究的應(yīng)用中的一個具體例子是計算機數(shù)據(jù)存儲磁帶。一直以來都在努力提高此類存儲器的容量，這意味著將更多的信息寫進在小記錄區(qū)中。為實現(xiàn)更高的密度，必需制備更小的用來構(gòu)成磁帶的金屬系鐵磁粉顆粒。
這種尺寸細化的金屬系鐵磁顆粒最大問題之一涉及顆粒的氧化穩(wěn)定性。正如已被廣泛證明的，當(dāng)在磁記錄介質(zhì)中使用氧化穩(wěn)定性差的顆粒時，對介質(zhì)保留存儲數(shù)據(jù)的能力有顯著不利的影響。因此，研究一直致力于找到提高磁性顆粒氧化穩(wěn)定性的方法。
可以引用的例子包括如JP04-230004A(參考文件1)描述的用弱酸性氣體或氧氣在惰性氣體中氧化顆粒的方法；如JP10-017901A(參考文件2)描述的在還原之后在惰性氣氛中進行氧化處理和退火的方法；如JPS61-154112A(參考文件3)描述的在惰性氣體中于100至500℃加熱顆粒；如JP02-046642B(參考文件4)描述的方法，其中，在氧化處理之后，顆粒通過在惰性氣體中于80至600℃溫度下退火5至24小時而再次被氧化；以及如JP03-169001A(參考文件5)描述的方法，其中，使用流化床進行溫和的氧化處理后，在惰性氣體中于150至600℃熱處理0.2至24小時，隨后再次進行氧化處理。
涉及顆粒表面的研究也包括如JP06-213560A(參考文件6)中使用化學(xué)分析電子能譜(ESCA)來確定組分；表面組分在提高抗氧化性上有重要作用這一狀況已廣為人知。但是，正如廣泛涉及隨著顆粒尺寸的減小提高抗氧化性的研究所顯示的，還需要建立這方面的技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容
因此，由于現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)明沒有徹底解決涉及抗氧化性的問題，因而尋求進一步的改進。因此本發(fā)明的目的是提供用于磁記錄介質(zhì)的具有良好氧化穩(wěn)定性的金屬系磁粉。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明人對如何提高主要含鐵和其它添加元素的針狀鐵磁金屬粉顆粒的抗氧化性而同時又保持其磁性能進行了各種的研究。發(fā)明人關(guān)注于如何在還原之后操作或處理粉末。
特別地，在還原過程后用氧氣形成氧化物薄膜之后，在活性氣體中，使用如CO或H2或其它具備還原性的此類氣體通過使用中度氣相活化處理改變氧化物薄膜的狀態(tài)。
使用基于ESCA的測量，出現(xiàn)結(jié)合能峰值的點在比不用上述處理時更偏低能量一側(cè)，這表明獲得的氧化物薄膜具有不同于用常規(guī)方法獲得的氧化物薄膜的結(jié)構(gòu)。不能明確認定獲得的氧化物薄膜的結(jié)構(gòu)，但可以假定經(jīng)歷了一些變化而形成了不易被氧化的物質(zhì)。
由于能夠消除存在于通過添加不同金屬及類似物的常規(guī)技術(shù)中的對磁性能有不利影響的因素，這種方法提供的鐵磁粉是理想的。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過用于磁記錄介質(zhì)的主要含鐵的針狀顆粒鐵磁金屬粉而實現(xiàn)，特征在于所述粉末具有ESCA測量的結(jié)合能峰值在525至532電子伏特(eV)。針狀顆粒具有不超過100nm的長軸長度，優(yōu)選小于80nm，更優(yōu)選不超過60nm。該目的還通過所述用于磁記錄介質(zhì)的鐵磁粉在60℃的恒溫和90％的恒定相對濕度下保存一周后，表現(xiàn)出飽和磁化強度降低百分比Δσs小于15％而實現(xiàn)(在此，以σs(i)表示在恒溫和恒定濕度保存前的飽和磁化強度，并以σs(ii)表示所述一周后的飽和磁化強度，ΔHc＝100×(σs(i)-σs(ii))/σs(i))。
本發(fā)明還包括具有以Co/Fe原子百分比計不超過50％的Co成份、以Al/Fe原子百分比計Al含量不超過50％的Al成份、和/或以R/(Fe+Co)原子百分比計不超過25％包含Y的稀土元素(以R表示)成份的上述鐵磁粉。鐵磁粉顆粒表面可具有鐵系氧化物。該上述目的還通過對由還原獲得的金屬鐵粉進行氧化處理，在還原性氣體中還原粉末顆粒的表面，以及時粉末顆粒再次進行氧化處理，從而獲得的用于磁記錄介質(zhì)的鐵磁粉而實現(xiàn)。該上述目的還通過制備用于磁記錄介質(zhì)的磁粉的方法而實現(xiàn)，該方法包括使用還原處理以獲得金屬鐵粉，對粉末進行氧化處理，在還原性氣體中對粉末顆粒表面進行還原，和對粉末顆粒再次進行氧化處理。用制備粉末的方法還原的物質(zhì)可為羥基氧化鐵或α-氧化鐵。該上述目的還可以通過用鐵磁粉構(gòu)成磁性層的磁記錄介質(zhì)而實現(xiàn)。
相據(jù)本發(fā)明用于磁記錄介質(zhì)的鐵磁粉具有小于15％的低Δσs，顯著地改善了其抗氧化性。


圖1為用ESCA測量的實施例1和對比例1的結(jié)合能峰圖。
具體實施例方式
使用化學(xué)分析電子能譜(ESCA)測量，本發(fā)明的鐵磁金屬粉顆粒的氧化物薄膜具有在相對較低能量范圍的結(jié)合能峰值。特別地，峰值出現(xiàn)在525至532電子伏特(eV)的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在525至531eV的范圍內(nèi)。與本發(fā)明相比具有較低氧化穩(wěn)定性的常規(guī)氧化物薄膜中，峰值約為533eV，因此所述顆粒具有不同的氧結(jié)合態(tài)。
對鐵磁粉顆粒的形狀和形態(tài)沒有特別的限制，其可以具有與通常金屬系磁粉相同的形狀，例如針狀、紡錘狀、平板針狀、顆粒、棒狀或者橢圓狀。
可用來制備本發(fā)明磁粉方法的例子包括還原羥基氧化鐵顆粒以形成金屬鐵的磁性顆粒，以及用還原劑還原溶液中的金屬離子以獲得金屬鐵粉。本文所描述的是從羥基氧化鐵顆粒制備金屬鐵的磁性顆粒的方法，這是目前最廣泛使用的方法。
首先，形成構(gòu)成初始材料的羥基氧化鐵?？捎脕碇苽淞u基氧化鐵的方法包括向碳酸鹽水溶液中加入亞鐵鹽水溶液以形成碳酸亞鐵(也可以加入苛性堿)，加入含氧氣體以生成粒子核，并使其生長以形成羥基氧化鐵，或者向亞鐵鹽水溶液中加入苛性堿并通過反應(yīng)以形成羥基氧化鐵。本發(fā)明對羥基氧化鐵顆粒的形狀或制備它們的方法沒有特別的限制。
磁性顆粒前體可具有含鈷的組成，或者具有被鈷化合物包覆的外表面。如果鈷被包含在氫氧化鐵的組成中，其可以在加入碳酸鹽之前被結(jié)合或者在氧化反應(yīng)過程中被加入。當(dāng)用鈷化合物包覆顆粒表面時，可以通過在反應(yīng)完成后以與乙二胺四乙酸(EDTA)化合物的形式加入鈷而實現(xiàn)，或者可在將反應(yīng)溶液的pH值適當(dāng)調(diào)節(jié)后以水合離子的形式加入鈷。
以Co/Fe原子百分比計，鈷的加入量為0至50％，優(yōu)選為0至40％，更優(yōu)選為0至35％。加入量以基于如矯頑力、飽和磁化強度、氧化穩(wěn)定性等因素得到最佳比例而選擇。由于會降低每單位體積的飽和磁化強度和抗氧化性能之間的平衡，Co/Fe的比不應(yīng)當(dāng)超過50％。
為提高其耐磨性、賦予其適當(dāng)?shù)挠捕?、防止燒結(jié)以及改善在粘結(jié)劑中的分散性而向磁性顆粒中加入鋁是希望的。以Al/(Fe+Co)原子百分比計，鋁的加入量為0至50％，優(yōu)選為1至30％，更優(yōu)選為2至15％。由于顆粒變得過硬，并增加了其磨損以及導(dǎo)致飽和磁化強度顯著下降，加入超過50％的鋁是不希望的。不在粒子核形成的起始階段加入鋁。如果不遵守這一點，顆粒就不保持其針狀，從而不能獲得足夠的來自顆粒形狀磁各向異性的磁性能。加入鋁的適當(dāng)時機是從顆粒形狀已形成了一定程度的生長期到氧化剛好完成前。
磁性顆粒中也需要加入稀土元素。稀土元素的加入幫助顆粒保持其形狀，防止燒結(jié)，并且改善顆粒尺寸分布。以R/(Fe+Co)原子百分比計，稀土元素(包括Y)R的加入量為0至25％，優(yōu)選為1至20％，更優(yōu)選為2至15％。由于導(dǎo)致磁性能顯著下降，加入超過25％的稀土元素是不希望的。稀土元素可在羥基氧化鐵的生長期、或者在生長完成后加入。
除了在用于制備磁性顆粒的方法中必須加入的組分外，還需要加入關(guān)乎磁性能以及改善顆粒在粘結(jié)劑中分散性的組分。
將由上述方法獲得的含鈷羥基氧化鐵按常規(guī)方法過濾、洗滌并干燥。干燥在80至300℃，優(yōu)選為100至250℃，更優(yōu)選為120至220℃的溫度下進行。由于會導(dǎo)致赤鐵礦形成的非均勻性，超過300℃的干燥是不希望的，而低于80℃的干燥溫度則不能除去足夠的水含量，這會導(dǎo)致非均勻的還原。
可用常規(guī)方法將如此獲得的干燥產(chǎn)物由羥基氧化鐵轉(zhuǎn)化為如α-赤鐵礦的鐵氧化物。此時，保持顆粒在這種情況下的方法包括將顆粒置于氣體能夠通過的桶中，并在顆粒轉(zhuǎn)化時中通入N2氣，或者將顆粒置于在轉(zhuǎn)化顆粒時旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)爐中；這些方法中的任一方法都可以使用。煅燒在250至750℃，優(yōu)選300至600℃，更優(yōu)選350至550℃的溫度下進行。煅燒氣氛不應(yīng)當(dāng)包括水蒸氣或含碳酸氣體。由于會導(dǎo)致向α-氧化鐵(赤鐵礦)的非均勻相轉(zhuǎn)化，低于250℃的干燥溫度是不合適的。由于會引起顆粒的燒結(jié)，超過750℃的煅燒溫度也是不希望的。
可對羥基氧化鐵或者氧化鐵系顆粒進行氣相還原?？捎玫倪€原氣體包括一氧化碳、氫氣和乙炔?？墒褂枚嗖竭€原法，其中，溫度從第一階段溫度改變?yōu)榈诙A段溫度。在這種多步還原中，在第一階段還原中保持相對低的溫度，然后將溫度升高到第二階段還原所保持的相對高的溫度。在此，低溫還原發(fā)生在300至600℃，優(yōu)選300至550℃；高溫還原發(fā)生在350至700℃，優(yōu)選350至650℃。
如此獲得的磁性金屬顆?；钚愿?，因此必需在顆粒表面形成穩(wěn)定氧化物薄膜。氧化物薄膜在含氧氣氛中于不高于200℃，優(yōu)選不高于180℃，更優(yōu)選不高于150℃的溫度下形成。高于200℃也能形成氧化物薄膜，但這是不希望的，因為如此形成的薄膜過厚。
接著，將爐中氣氛改變?yōu)榛钚詺怏w，如像CO或H2一類的具有還原性的氣體，用來對顆粒進行溫和的氣相活化處理以改變氧化物薄膜的狀態(tài)。然后，再次引入含氧氣體，以實現(xiàn)氧化物薄膜的進一步形成。由于會降低退火處理改善氧化物薄膜的效果，降低Δσs的改善效果，使用低于100℃的氣相活化(退火)溫度是不希望的。另一方面，由于會降低退火處理效果，降低Δσs的改善效果，超過500℃的溫度也是不希望的。因此，退火溫度范圍設(shè)定為100至500℃，優(yōu)選為150至450℃，更優(yōu)選為200至400℃。
實施例根據(jù)本發(fā)明所獲得的材料的組成及磁性能分析如下。
組成分析在表面分析中，廣泛使用ESCA和俄歇電子能譜(AES)。通過基于ESCA的測量獲得了本發(fā)明所示的結(jié)果。測量采用Ulvac-Phi公司制造的ESCA-5800，接收(take-off)角設(shè)定為45度，樣品置于支架上。掃描速率為5eV/min，以2nm/循環(huán)進行蝕刻，并根據(jù)10個循環(huán)(即20nm)的讀數(shù)計算顆粒表面組成。在525至545eV量程內(nèi)測量氧O(1S)的出現(xiàn)點。
Co、Al和R(實際為Y)的含量用Jarrell Ash Japan制造的Iris/AP感應(yīng)耦合等離子體能譜儀確定，F(xiàn)e含量用Hiranuma Sangyo Co.，Ltd制造的COMTIME-980 Hiranuma自動滴定儀確定。這些測定為重量百分比，在計算中轉(zhuǎn)化為原子百分比。
顆粒長軸和短軸的長度用將透射電子顯微鏡的視場放大174000倍的透射電子顯微照片測量500個顆粒的長軸和短軸，并將測量值平均。由于重疊而不能清楚分辨或其被顯微照片的邊界部分切除的顆粒不包括在內(nèi)；只測量單個的、分布很好的顆粒。磁性能和抗氧化性的評估在10kOe(796kA/m)的外加磁場中，用Toei Kogyo Co，.Ltd制造的VSM-7P型振動樣品磁強計(VSM)測量磁性能。
抗氧化性通過將顆粒在60℃的恒溫和90％的恒定相對濕度下存放一周，然后計算存放期間飽和磁化強度降低百分比來測量，所用公式為Δσs＝100×(σs(i)-σs(ii))/σs(i)其中σs(i)為存放前測量的飽和磁化強度，σs(ii)為存放后測量的飽和磁化強度，Δσs為存放期間飽和磁化強度降低百分比。
介質(zhì)的存儲穩(wěn)定性通過用顆粒制造磁帶，將磁帶樣品在60℃的恒溫和90％的恒定相對濕度下存放一周，然后計算存放期間最大磁通密度Bm降低百分比來測量，所用公式為ΔBm＝100×(Bm(i)-Bm(ii))/Bm(i)其中Bm(i)為存放前測量的最大磁通密度，Bm(ii)為存放后測量的最大磁通密度，ΔBm為存放期間最大磁通密度降低百分比。
磁帶評估為評估磁帶，將100重量份的鐵磁鐵合金粉與下面給出的物質(zhì)按所示重量份混合，將混合物在球磨機中分散1小時，以制備磁性涂覆材料。用涂布機在聚對苯二甲酸乙二酯基底薄膜上涂布磁性涂覆材料以形成磁帶。測量磁帶的矯頑力Hcx，然后用它的磁滯回線計算介質(zhì)的轉(zhuǎn)換場分布(SFDx)。
鐵磁鐵合金粉100重量份聚氨酯樹脂(Toyobo制備的UR8200)30重量份甲基乙基酮190重量份環(huán)己酮80重量份甲苯110重量份硬脂酸1重量份乙酰丙酮1重量份氧化鋁3重量份碳黑2重量份比表面積使用Yuasa Ionics Incs制造的4-Sorb US通過BET方法計算。
Dx(微晶尺寸)測定用Rigaku Denki Co.，Ltd制造的RAD-2C型X-射線衍射儀得到Fe(110)面衍射峰的半寬值，根據(jù)D(110)＝Kλ/βcosθ由2θ得到Dx(其中，K為Sierra常數(shù)0.9，λ為X-射線輻射波長，β為衍射峰的半寬值(校正為弧度直徑)，θ為衍射角)。
實施例1.
制備主要含羥基氧化鐵的顆粒濾餅，羥基氧化鐵通過碳酸鹽，由亞鐵鹽和鈷鹽的混合溶液制備而得。濾餅中顆粒的長軸為0.062μm，軸比為8.5，BET值為129.7m2/g，Co/Fe原子百分比為20.3％，Al/(Fe+Co)原子百分比為8.7％，Y/(Fe+Co)原子百分比為6.0％，在表1中示為材料A。然后，將濾餅在130℃下干燥以獲得干燥羥基氧化鐵固體。將7.6g此固體材料置于桶中，在空氣中于350℃煅燒，同時以對應(yīng)總氣體流量10體積％(1.13L/min.cm2)的流速加入水蒸氣，從而獲得主要含α-赤鐵礦的鐵系氧化物。
表1

將由此獲得的主要含氧化鐵的α-赤鐵礦放入氣體能夠通過的桶中，將該桶置于流通還原爐中，在爐中，通過在以對應(yīng)總氣體流量10體積％(1.13L/min.cm2)的流速加入水蒸氣的同時在氫氣流(11.32L/min.cm2)中于400℃加熱5分鐘而將其還原。還原結(jié)束后，停止供應(yīng)水蒸氣，以10℃/min的升溫速率將氫氣氣氛中的溫度升至600℃。之后，再次以對應(yīng)總氣體流量10體積％(1.13L/min.cm2)的流速加入水蒸氣，同時進行10分鐘的高溫還原處理，從而獲得還原的鐵合金粉。
接著，以19.66L/min.cm2的流速將爐中的氣氛由氫氣轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨?，并?0℃/min的降溫速率將溫度降至90℃。然后，在氧化物薄膜形成的起始階段，向爐中加入包含16.90L/min.cm2的氮氣和0.08L/min.cm2的空氣的混合物的氣體，并且以對應(yīng)總氣體流量10體積％(1.70L/min.cm2)的流速加入水蒸氣，同時在這樣包含水蒸氣、空氣和氮氣混合物的氣體氣氛中形成氧化物薄膜。在表面氧化產(chǎn)生熱量的點，逐漸提高空氣的流速以增大爐氣氛中的氧氣濃度。空氣的最終流速為0.78L/min.cm2。通過調(diào)整進入爐子的空氣總量而調(diào)整氮氣的量來保持流動通過爐子的氣體總流量恒定。
然后在氮氣氣氛下以10℃/min的速率將溫度升至350℃，并且以對應(yīng)總氣體流量10體積％(1.13L/min.cm2)的流速加入水蒸氣的同時在氫氣流(11.32L/min.cm2)中還原(稱為退火處理或工藝)30分鐘。
接著，再次將爐中的氣氛由氫氣轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨?，并且在停止水蒸氣流之后，將爐體的內(nèi)部溫度降至80℃。然后向爐中加入包含16.90L/min.cm2的氮氣和0.08L/min.cm2的空氣的混合物的氣體，并且以對應(yīng)總氣體流量10體積％(1.70L/min.cm2)的流速加入水蒸氣，同時，在這樣包含水蒸氣、空氣和氮氣的混合物的氣氛中形成氧化物薄膜。此步驟開始10分鐘后，將空氣的流速升至0.16L/min.cm2，20分鐘后升至0.78L/min.cm2。此狀態(tài)保持10分鐘，從而獲得金屬磁粉。通過控制引入爐中的空氣總量而調(diào)整氮氣流速獲得具有改善的氧化物薄膜的磁粉。
表2顯示了如比獲得的磁粉的磁性能，以及使用該粉末的磁帶的評估性能。圖1顯示了該粉末的結(jié)合能峰。正如所示，該粉末具有531.0eV的結(jié)合能峰值和8.2％的低Δσs值，并且使用該粉末的磁帶也具有2.4％的低ΔBm值。因此，粉末和磁帶均表現(xiàn)出良好的抗氧化性。

實施例2至4除將材料A改為材料B、C或D作為濾餅顆粒外，以與實施例1相同的過程獲得磁粉，其組成和性能示于表1。表2顯示了磁粉的性能以及使用這些粉末的磁帶的評估性能。
實施例2粉末的結(jié)合能峰值為531.3eV，實施例3粉末為531.9eV，實施例4粉末為528.9eV。同樣，如表2所示，實施例2至4的粉末具有5.3至10.2％的低Δσs值，并且使用這些粉末的磁帶也具有1.7至3.2％的低ΔBm值。因此，所述粉末和使用這些粉末的磁帶有良好的抗氧化性。
實施例5至8除沒有轉(zhuǎn)化為α-氧化鐵而直接由羥基氧化鐵狀態(tài)還原外，以與實施例1至4相同的過程獲得實施例5至8的磁粉。表2顯示了磁粉的性能以使用這些粉末的磁帶的評估性能。實施例5粉末具有529.2eV的結(jié)合能峰值，實施例6粉末為527.3eV，實施例7粉末為525.4eV，實施例8粉末為526.9eV。同樣，如表2所示，實施例5至8的粉末具有4.7至7.0％的低Δσs值，并且使用這些粉末的磁帶也具有1.8至2.5％的低ΔBm值。因此，所述粉末和使用這些粉末的磁帶具有良好的抗氧化性。
實施例9至12除如表2所示改變了退火處理溫度外，以與實施例1相同的過程獲得實施例9至12的磁粉。表2顯示了磁粉的性能以及使用這些粉末的磁帶的評估性能。實施例9粉末具有531.5eV的結(jié)合能峰值，實施例10為528.3eV，實施例11粉末為531.4eV，實施例12為532.0eV。同樣，如表2所示，實施例9至12的粉末具有10.3至14.7％的略低的Δσs值，并且使用這些粉末的磁帶也具有3.2至4.5％的略低的ΔBm值。因此，所述粉末和使用這些粉末的磁帶具有良好的抗氧化性。
實施例13至16除如表2所示改變了退火處理時間外，以與實施例1相同的過程獲得實施例13至16的磁粉。表2顯示了磁粉的性能以及使用這些粉末的磁帶的評估性能。實施例13粉末具有531.8eV的結(jié)合能峰值，實施例14為529.4eV，實施例15為530.2eV，實施例16為527.2eV。同樣，如表2所示，實施例13至16的粉末具有5.5至10.8％的略低的Δσs值，并且使用這些粉末的磁帶也具有1.6至7.6％的略低的ΔBm值。因此，所述粉末和使用這些粉末的磁帶具有良好的抗氧化性。
實施例17除了將用于退火處理的活化氣體改為一氧化碳外，以與實施例1相同的過程獲得實施例17的磁粉。表2顯示了磁粉的性能以及使用這些粉末的磁帶的評估性能。該粉末具有526.2eV的結(jié)合能峰值和10.4的略低的Δσs值，使用該粉末的磁帶也具有6.4％的略低的ΔBm值。因此，該粉末和使用該粉末的磁帶具有良好的抗氧化性。
實施例18除將用于退火處理的活化氣體改為乙炔外，以與實施例1相同的過程獲得實施例18的磁粉。表2顯示了磁粉的性能以及使用該粉末的磁帶的評估性能。該粉末具有531.3eV的結(jié)合能峰值和12.3的略低的Δσs值，使用該粉末的磁帶也具有7.4％的略低的ΔBm值。因此，該粉末和使用該粉末的磁帶具有良好的抗氧化性。
實施例19除將用于退火處理的活化氣體改為一氧化碳外，以與實施例5相同的過程獲得實施例19的磁粉。表2顯示了磁粉的性能以及使用該粉末的磁帶的評估性能。該粉末具有529.4eV的結(jié)合能峰值和11.5的略低的Δσs值，使用該粉末的磁帶也具有7.9％的略低的ΔBm值。因此，該粉末和使用該粉末的磁帶具有良好的抗氧化性。
實施例20除將用于退火處理的活化氣體改為乙炔外，以與實施例5相同的過程獲得實施例20的磁粉。表2顯示了磁粉的性能以及使用該粉末的磁帶的評估性能。該粉末具有531.8eV的結(jié)合能峰值和12.8的略低的Δσs值，使用該粉末的磁帶也具有7.6％的略低的ΔBm值。因此，該粉末和使用該粉末的磁帶具有良好的抗氧化性。
對比例1除退火處理為在氮氣中于350℃進行30分鐘外，以與實施例1相同的過程獲得對比例1的磁粉。表2的對比例1給出了該磁粉的性能以及使用該粉末的磁帶的評估性能，且圖1給出了該粉末的結(jié)合能峰。該粉末具有532.5eV的結(jié)合能峰值和17.3的高Δσs值，使用該粉末的磁帶也具有8.9％的高ΔBm值。因此，該粉末和使用該粉末的磁帶具有較差的抗氧化性。
對比例2至4除將材料A變?yōu)椴牧螧、C或D作為濾餅顆粒外，以與對比例1相同的過程獲樹比例2至4的磁粉，表1給出了組成及性能。表2給出了磁粉的性能以及使用這些粉末的磁帶的評估性能。對比例2粉末具有534.5eV的結(jié)合能峰值，對比例3為534.8eV，對比例4為533.7eV。同樣，如表2所示，對比例2至4的粉末具有15.8至17.3％的高Δσs值，并且使用該粉末的磁帶也具有8.1至9.3％的高ΔBm值。因此，粉末和使用這些粉末的磁帶具有較差的抗氧化性。
對比例5至8除省略了前面的退火步驟外，以與實施例1至4相同的過程獲得對比例5至8的磁粉。表2給出了磁粉的性能以及使用該粉末的磁帶的評估性能。對比例5粉末具有535.8eV的結(jié)合能峰值，對比例6粉末為535.4eV，對比例7粉末為536.1eV，對比例8為535.2eV。對比例5粉末的Δσs值高達19.3％，并且對比例6至8的粉末也為16.0至20.5％的高Δσs值。使用該粉末的磁帶的ΔBm值也很高對比例5為8.7％，對比例6至8為6.2至10.3％。因此，這些粉末和使用這些粉末的磁帶的具有較差的抗氧化性。
對比例9至12除將退火處理溫度改為表2所示的以外，以與對比例1相同的過程獲得對比例9至12的磁粉。表2給出了磁粉的性能以及使用這些粉末的磁帶的評估性能。對比例9粉末具有532.9eV的結(jié)合能峰值，對比例10粉末為532.1eV，對比例11粉末為532.7eV，對比例12粉末為533.8eV。每種粉末都表現(xiàn)出高的Δσs值對比例9為15.9％，對比例10至12為15.4至16.2％。使用這些粉末的磁帶的ΔBm值也很高對比例9為6.1％，對比例10至12為5.8至7.3％。因此，這些粉末和使用這些粉末的磁帶具有較差的抗氧化性。
對比例13至16除將羥基氧化鐵直接還原而不轉(zhuǎn)化(煅燒)為α-氧化鐵，隨后經(jīng)過穩(wěn)定化處理，之后在氮氣中于表2所示的溫度下退火處理以外，以與對比例1相同的過程獲得對比例13至16的磁粉。表2給出了磁粉的性能以及使用這些粉末的磁帶的評估性能。對比例13粉末具有535.6eV的結(jié)合能峰值，對比例14粉末為533.4eV，對比例15粉末為534.8eV，對比例16粉末為535.4eV。每種粉末都表現(xiàn)出高的Δσs值對比例13為19.4％，對比例14至16為16.4至18.6％。使用這些粉末的磁帶的ΔBm值也很高對比例13為9.8％，對比例14至16為7.2至8.1％。因此，這些粉末和使用這些粉末的磁帶具有較差的抗氧化性。
對比例17至20除將羥基氧化鐵直接還原而不轉(zhuǎn)化(煅燒)為α-氧化鐵，然后進行穩(wěn)定化處理，之后在氮氣中按表2所示的溫度和持續(xù)時間進行退火處理以外，以與對比例1相同的過程獲得對比例17至20的磁粉。表2給出了磁粉的性能以及使用這些粉末的磁帶的評估性能。對比例17粉末具有534.2eV的結(jié)合能峰值，對比例18粉末為532.9eV，對比例19粉末為535.8eV，對比例20粉末為535.3eV。每種粉末都表現(xiàn)出高的Δσs值對比例17為17.8％，對比例18至20為15.8至23.2％。使用這些粉末的磁帶的ΔBm值也很高對比例17為7.6％，對比例18至20為5.7至11.3％。因此，這些粉末和使用這些粉末的磁帶具有較差的抗氧化性較差。
對比例21至24除在氮氣中按表2所示的溫度和持續(xù)時間進行退火處理以外，以與對比例1相同的過程獲得對比例21至24的磁粉。表2給出了磁粉的性能以使用這些粉末的磁帶的評估性能。對比例21粉末具有539.9eV的結(jié)合能峰值，對比例22粉末為534.8eV，對比例23粉末為536.7eV，對比例24粉末為537.0eV。每種粉末都表現(xiàn)出高的Δσs值對比例21為17.4％，對比例22至24為15.9至20.3％。使用這些粉末的磁帶的ΔBm值也很高對比例21為7.4％，對比例22至24為5.9至12.9％。因此，這些粉末和使用這些粉末的磁帶具有較差的抗氧化性。
圖1顯示了實施例1和對比例1的結(jié)合能峰值之間明確的不同，表明氧化物薄膜的形式有一些改變。同時，表征抗氧化性的Δσs值也有顯著改善。
考慮由實施例2、對比例2和對比例3構(gòu)成的組，由實施例3、對比例3和對比例7構(gòu)成的組，和由實施例4、對比例4和對比例8構(gòu)成的組，每組中的成員都使用相同的粒子核，這使得能夠研究依賴于顆粒的鈷含量的本發(fā)明的效果是否喪失。結(jié)果顯示，在每種情形下，通過使用本發(fā)明的手段抗氧化性都得到了提高。
對比例1至4和實施例5至8的比較使得能夠確定經(jīng)過煅燒和不經(jīng)過煅燒之間的區(qū)別；即，當(dāng)還原開始時由顆粒的狀態(tài)產(chǎn)生的差別?；诖耍l(fā)現(xiàn)應(yīng)用本發(fā)明的手段時，以羥基氧化鐵作為還原的初始物質(zhì)比用赤鐵礦在性能上有更大的改善。
實施例1所獲結(jié)果和實施例13至16所獲得的結(jié)果的比較，使得能夠確定基于在還原性氣氛中退火處理的持續(xù)時間的性能和抗氧化性上的差異。這表明，較長的處理時間并非必然更有效，設(shè)定合適的退火處理的持續(xù)時間反而能更有效的改善性能。
通過實施例1與實施例17和18的比較能夠確定所用還原氣體的影響。該比較顯示出不同的還原氣體能帶來磁粉性能上的不同，并且氫氣是最適當(dāng)?shù)倪€原氣體。
通過實施捌1和實施例9至12的比較，可以考察在還原氣氛中進行的退火處理的合適的還原溫度。結(jié)果顯示，稍低的溫度是優(yōu)選的，300至400℃之間的溫度尤為有益。
對比例9至24顯示了磁粉的性能是如何通過氮氣中進行的退火處理所用的退火條件而改變的。具體地，在以α-氧化鐵為初始材料的對比例9至12和以羥基氧化鐵為初始材料的對比例13至16中，退火溫度不同而使用了相同的退火時間，接著在以羥基氧化鐵為初始材料的對比例17至20和以α-氧化鐵為初始材料的對比例21至24中，退火時間不同而使用了相同的退火處理溫度，這揭示了這種變化時磁粉性能的影響。比較這些例子與實施例1顯示出在退火過程中，用氫氣氣氛實施較弱的還原優(yōu)于用惰性氣體氮氣。
實施例還顯示出發(fā)現(xiàn)通過在常規(guī)的還原和氧化穩(wěn)定化處理后再次向體系中引入氫氣并且使磁粉再次進行退火處理，能夠得到具有本文所描述的用ESCA測定的特性的磁粉，并且該磁粉具有良好的抗氧化性。同樣，也能夠獲得性能比用常規(guī)方法獲得的磁粉性能更優(yōu)越的磁粉。本發(fā)明還適用于要求更高容量、密度和圖象品質(zhì)的磁記錄介質(zhì)，如家用視所設(shè)備所用的磁帶以及數(shù)據(jù)備份應(yīng)用中的存儲磁帶。
權(quán)利要求
1.一種用于磁記錄介質(zhì)的主要含鐵的針狀顆粒的鐵磁金屬粉，其特征在于該粉末具有以ESCA測量的525至532電子伏特(eV)的結(jié)合能峰植。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵磁金屬粉，其在60℃的恒溫和90％的恒定相對濕度下保存一周后，表現(xiàn)出飽和磁化強度下降百分比Δσs小于15％，在此，σs(i)為在恒溫和恒定濕度保存前的飽和磁化強度，σs(ii)為所述一周后的飽和磁化強度，Δσs＝100×(σs(i)-σs(ii))/σs(i)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵磁金屬粉，其中針狀顆粒具有不超過100nm的長軸長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵磁金屬粉，其中磁粉具有以Co/Fe原子百分比計不超過50％的鉆含量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的鐵磁粉，其中磁粉顆粒表面具有鐵系氧化物。
6.一種用于磁記錄介質(zhì)的的鐵磁金屬粉，通過對還原得到的金屬鐵粉進行氧化處理，在還原氣體中還原磁粉顆粒表面，及對磁粉顆粒再次進行氧化處理而獲得。
7.一種制備用于磁記錄介質(zhì)的的鐵磁金屬粉的方法，包括對還原得到的金屬鐵粉進行氧化處理，在還原氣體中還原磁粉顆粒表面，及對磁粉顆粒再次進行氧化處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中被還原的材料為羥基氧化鐵。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中被還原的材料為α-氧化鐵。
10.一種磁記錄介質(zhì)，其中磁性層由根據(jù)權(quán)利要求1的磁粉構(gòu)成。
全文摘要
結(jié)合良好磁性能及氧化穩(wěn)定性的用于磁記錄介質(zhì)的鐵磁金屬粉，以及使用該粉末的磁記錄介質(zhì)。制備磁粉的方法包括用氧氣形成氧化物薄膜，然后在活性氣體如CO或H
文檔編號B22F9/16GK1971718SQ20051012169
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月23日
發(fā)明者紺野慎一, 井上健一, 上山俊彥 申請人:同和礦業(yè)株式會社