專(zhuān)利名稱(chēng)：具有較高矯頑力的鐵系磁性粉末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)明涉及用于高記錄密度磁記錄介質(zhì)的鐵系磁性粉末，特別涉及具有高矯頑力Hc的粉末，并涉及使用該鐵系磁性粉末的磁記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)前磁記錄介質(zhì)要求的越來(lái)越高的記錄密度，記錄波長(zhǎng)正在被縮短。但是，這要求磁性顆粒的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于用于記錄短波長(zhǎng)信號(hào)的區(qū)域的長(zhǎng)度。如果不這樣，則不能產(chǎn)生明顯的磁轉(zhuǎn)變，使得不可能進(jìn)行實(shí)際記錄。磁性粉末的顆粒尺寸因此必須充分小于記錄波長(zhǎng)。
要實(shí)現(xiàn)更高的記錄密度，還必須提高記錄信號(hào)的分辨能力，因此減少磁記錄介質(zhì)的噪聲也十分重要。顆粒尺寸是噪聲中的主要因素，因此，可以通過(guò)減小顆粒的尺寸減少噪聲。這也使得用于高密度記錄的磁性粉末必須具有充分小的顆粒尺寸。
目前，減小用于更高記錄密度的磁性粉末的顆粒尺寸的問(wèn)題還在于同時(shí)降低了矯頑力Hc。因此，用于更高密度磁記錄介質(zhì)的磁性粉末必須具有更高的矯頑力Hc以便在高密度介質(zhì)中保留磁性并保證輸出。
即使可以獲得這種磁性粉末，然而當(dāng)使用常規(guī)的長(zhǎng)記錄波長(zhǎng)時(shí)不是主要問(wèn)題的現(xiàn)象卻在最短波長(zhǎng)記錄區(qū)的情況下成為主要問(wèn)題。當(dāng)通過(guò)施加厚的磁性粉末涂層形成磁性層時(shí)，特定的問(wèn)題包括自去磁損失和可歸因于磁性層厚度的厚度損失的顯著作用，使得不能獲得足夠的分辨能力。僅通過(guò)改善磁性粉末的磁性能或通過(guò)使用介質(zhì)制造技術(shù)以改進(jìn)表面性能無(wú)法消除這些現(xiàn)象，還要求減小磁性層的厚度。當(dāng)使用顆粒尺寸為100nm量級(jí)的常規(guī)磁性粉末時(shí)，可減小磁性層厚度的程度受到限制，因此，從這種觀點(diǎn)看，也需要小的顆粒尺寸。
但是，當(dāng)顆粒細(xì)化達(dá)到顆粒體積的減少超過(guò)某一程度的點(diǎn)時(shí)，熱起伏導(dǎo)致磁性能的明顯劣化，并且顆粒尺寸的進(jìn)一步減小引起超順磁性，在該點(diǎn)上停止表現(xiàn)出磁性。另一問(wèn)題在于，伴隨顆粒尺寸的細(xì)化比表面積的增加使抗氧化性劣化。因此，適用于高密度記錄介質(zhì)的磁性粉末需要即使當(dāng)顆粒尺寸減小時(shí)也可抵抗超順磁性的熱穩(wěn)定性。即，該粉末必須能夠?qū)崿F(xiàn)大的各向異性常量、高的Hc(矯頑力)、高的σs、低的反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分布(SFD)和高的抗氧化性，并且必須由足夠細(xì)以致能夠?qū)崿F(xiàn)非常薄的涂層的顆粒構(gòu)成。
JP2001-6147(參考文獻(xiàn)1)說(shuō)明了用于高密度記錄介質(zhì)的具有優(yōu)異磁性能的磁性粉末，該磁性粉末包含長(zhǎng)軸直徑為30～120nm、軸比為3～8、Hc為79.6～318.5kA/m且σs為100～180Am2/kg的鐵磁性金屬顆粒。
JP2000-277311 A和WO 03/079333(參考文獻(xiàn)2和3)說(shuō)明了由作為主要相的Fe16N2構(gòu)成的氮化鐵磁性材料。在參考文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了表現(xiàn)出高矯頑力和高飽和磁化強(qiáng)度的高比表面積的氮化鐵磁性材料，同時(shí)，由于Fe16N2相的晶體磁各向異性和磁性粉末的比表面積的增大之間的協(xié)同效應(yīng)，不管形狀如何都可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的磁性能。參考文獻(xiàn)3也說(shuō)明了由大致為球形或橢球形的顆粒構(gòu)成的稀土金屬-鐵氮化物系的磁性粉末，并說(shuō)明了，盡管它由20nm量級(jí)的微細(xì)顆粒(平均顆粒體積為4187nm3)構(gòu)成，但是，由于其小的BET比表面積，它具有200kA/m(2512Oe)或更大的高矯頑力和高的飽和磁化強(qiáng)度，并且同樣地，使用稀土元素-鐵氮化物系磁性粉末可使得涂層型磁性記錄介質(zhì)的記錄密度大大提高。

發(fā)明內(nèi)容
如參考文獻(xiàn)2和3所述，主要相是表現(xiàn)出大的晶體磁各向異性的Fe16N2的磁性粉末具有作為磁性材料的高潛力。但是，最近趨于具有更高記錄密度的磁帶介質(zhì)的趨勢(shì)已產(chǎn)生為此目的開(kāi)發(fā)微細(xì)顆粒的需要。
隨著開(kāi)發(fā)出更小的顆粒，更小的顆粒尺寸伴隨磁性能的劣化。特別地，矯頑力Hc的降低使顆粒易受熱起伏效應(yīng)的影響。熱起伏的效應(yīng)在于磁性粉末不能保持其磁性，意味著它不能保持記錄在記錄介質(zhì)上的信息，這在最壞的情況下可導(dǎo)致記錄信息的喪失。
本發(fā)明的目的在于，提供用于高密度記錄介質(zhì)的由顆粒構(gòu)成的磁性粉末，即使當(dāng)顆粒尺寸減小時(shí)該磁性粉末仍可表現(xiàn)出優(yōu)異的磁性能，特別是高的矯頑力，并且提供使用該粉末的磁記錄介質(zhì)。
基于各種研究，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)還原包含諸如W元素的羥基氧化鐵或氧化鐵，所述諸如W的元素固溶于或附著于所述羥基氧化鐵或氧化鐵上，并然后在需要的情況下氮化，可以獲得具有良好的磁性能特別是矯頑力Hc的磁性粉末，該磁性粉末在用于形成磁帶時(shí)不易受熱起伏的影響。
本發(fā)明人的進(jìn)一步研究揭示，通過(guò)添加W以外的諸如Mo的元素，可大大提高矯頑力。即，通過(guò)使用包含在固溶體中或粘附于其上的特定元素的羥基氧化鐵或氧化鐵作為開(kāi)始材料，可以獲得具有前所未見(jiàn)的優(yōu)異矯頑力的磁性粉末。
本發(fā)明提供按Fe的原子比包含總量為0.01～10原子百分比(原子％)的選自W和Mo的一種或多種的鐵系磁性粉末，特別是主要包含F(xiàn)16N2的磁性粉末。本發(fā)明還提供如上所述的鐵系磁性粉末，該鐵系磁性粉末按Fe的原子比還包含總量最高為25原子％的選自Al和稀土元素(限定為包含Y)的一種或多種。這里，元素X(W、Mo、Al和稀土元素等)的該原子比是以原子％表示的粉末中元素X與Fe的量的比。特別地，使用從粉末的定量分析計(jì)算的X的量(原子％)和Fe的量(原子％)，使用由下式(1)確定的值。
X量(原子％)/Fe量(原子％)X100……(1)元素X可以存在于固溶體的磁性相中或附著于顆粒的表面上。
本發(fā)明的鐵系磁性粉末是諸如α-Fe、Fe-Co合金、氮化鐵(特別是Fe16N2為主要成分的粉末)的以Fe為其主要成分的磁性粉末，或通過(guò)氧化這些顆粒的表面處理得到的這種磁性粉末，特別是矯頑力Hc為238kA/m(3000Oe)或更大的磁性粉末。除了選自W和Mo的一種或多種之外，本發(fā)明的磁性粉末可包含選自N、Co、Al和稀土元素(限定為包含Y)的一種或多種?？赏ㄟ^(guò)元素分析檢測(cè)到的另一種元素是氧化膜中的氧。剩余部分基本上是Fe。這里，“基本上”表示可能以不妨礙本發(fā)明目的的程度伴隨其它元素。同樣，“剩余部分基本上是Fe”包括余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)的情況。
這里，“Fe16N2是主要成分”是指表現(xiàn)出Co-KαX射線衍射圖樣的磁性粉末，在該Co-KαX射線衍射圖樣中，在2θ＝50.0°附近檢測(cè)的峰值強(qiáng)度I1與在2θ＝52.4°附近檢測(cè)的峰值強(qiáng)度I2之間的強(qiáng)度比I1/I2在1～2的范圍中。這里，I1是Fe16N2相的(202)面的峰值強(qiáng)度，I2是Fe16N2相的(220)面的峰值強(qiáng)度與Fe相的(110)面的峰值強(qiáng)度重疊處的峰值強(qiáng)度。
理想情況下，本發(fā)明的磁性粉末由平均顆粒尺寸(由下述的方法確定)不大于20nm的納米顆粒構(gòu)成。
本發(fā)明還提供具有使用上述磁性粉末的磁性層的磁記錄介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，提供用于高密度磁記錄介質(zhì)的磁性粉末，該磁性粉末可顯著改善由磁性粉末的顆粒尺寸的細(xì)化增加導(dǎo)致的磁性能特別是矯頑力Hc的降低。因此，本發(fā)明有助于實(shí)現(xiàn)磁記錄介質(zhì)的記錄密度的較大提高，以及具有這種介質(zhì)的電子設(shè)備的性能的提高。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的磁性粉末提供了針對(duì)如上所述由磁性粉末的顆粒尺寸的細(xì)化導(dǎo)致的磁性能特別是矯頑力Hc降低的重大改良。提高矯頑力的方法包括在鐵系磁性顆粒中添加W和Mo中的一種或多種。如下所述，這些元素可在形成構(gòu)成起始粉末的羥基氧化鐵或氧化鐵的階段被加入固溶體中，或者可以附著到顆粒上。通過(guò)還原并在需要的情況下氮化由此構(gòu)成的起始粉末，能夠獲得具有納米尺寸此外具有高矯頑力的磁性顆粒。目前，通過(guò)添加W和Mo中的一種或多種來(lái)提高矯頑力的機(jī)制還不清楚。但是，基于與不包含這些元素的常規(guī)磁性粉末相比的明顯的矯頑力差別，可以推斷W和/或Mo有助于在具有形狀磁各向異性的磁性顆粒內(nèi)的微晶磁矩的非常有序的排列，或者，W和/或Mo具有顯著減少具有晶體磁各向異性的磁性粉末顆粒的晶體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)變的效果。
當(dāng)表達(dá)為Fe的原子比的W和Mo在最終磁性粉末中的總含量為0.01原子％或更大時(shí)，表現(xiàn)出W和Mo具有的提高矯頑力的效果。當(dāng)含量為0.5原子％或更大時(shí)，實(shí)現(xiàn)更大的效果。但是，當(dāng)含量超過(guò)10原子％時(shí)，矯頑力提高效果下降，這可能是由于非磁性成分增加的影響。因此，W和Mo中的一種或多種的總量被設(shè)定在0.01～10原子％的范圍內(nèi)，并優(yōu)選在0.05～3原子％的范圍內(nèi)。
Al和稀土元素(限定為包含Y)防止在起始粉末的還原過(guò)程中出現(xiàn)燒結(jié)，因此在本發(fā)明中，希望利用其防燒結(jié)效果。因此，這些防燒結(jié)元素中的一種或多種被加入起始粉末的固溶體中，或附著于其上。對(duì)于Fe在最終磁性粉末中的原子比，Al和稀土元素在起始粉末中的總量應(yīng)最高為25原子％。如果含量太低，則效果將不充分，因此優(yōu)選總量不小于5.0原子％。對(duì)相對(duì)于Fe的原子比，希望的Al的含量最高為20原子％，并且稀土元素(限定為包含Y)的期望含量最高為5原子％，更優(yōu)選最高為3原子％。
必須評(píng)估磁性粉末的磁性能和平均顆粒直徑之間的關(guān)系。對(duì)于磁記錄介質(zhì)應(yīng)用，平均顆粒直徑超過(guò)20nm且矯頑力小于238kA/m(3000Oe)的粉末相比常規(guī)的磁性粉末不具有很多優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明的目的是由于包含W和/或Mo而將矯頑力提高到238kA/m或更大的磁性粉末。表現(xiàn)出238kA/m或更大的矯頑力的、由平均顆粒直徑為20nm或更小的納米顆粒構(gòu)成的磁性粉末具有常規(guī)磁性粉末所沒(méi)有的優(yōu)異磁性能，并可被描述為特別適于高密度磁記錄介質(zhì)應(yīng)用的磁性粉末。顆粒直徑取決于起始粉末的顆粒尺寸，因此可通過(guò)合成和使用具有小的顆粒尺寸的起始粉末，將最終磁性粉末的平均顆粒直徑控制為不大于20nm。如所述的那樣，可以通過(guò)使用特定含量的W和/或Mo控制矯頑力。
以下說(shuō)明的是用于獲得具有較高矯頑力的本發(fā)明的鐵系磁性粉末的制造方法。
首先，作為要進(jìn)行還原處理的起始粉末，制備包含W和Mo中的一種或多種的羥基氧化鐵或同樣包含M和Mo中的一種或多種的諸如赤鐵礦、磁鐵礦或方鐵礦等的氧化鐵。這里，包含W和Mo中的一種或多種”包括W和Mo以固溶體存在于起始粉末的顆粒中的情況、W和Mo附著于顆粒的表面的情況、和W和Mo既以固溶體存在又附著于顆粒表面的情況。
通過(guò)使用用于獲得羥基氧化鐵的濕法制造包含固溶的W和Mo中的至少一種的羥基氧化鐵，其中W和Mo中的一種或多種與用于制造羥基氧化鐵的還原有關(guān)。例如，在通過(guò)用堿金屬氫氧化物(NaOH或KOH的水溶液)中和亞鐵鹽的水溶液(諸如FeSO4、FeCl2或Fe(NO3)2的水溶液)并在隨后用空氣等進(jìn)行氧化制造羥基氧化鐵的方法中，所有要做的是在包含W和Mo的一種或多種的氧化物鹽、硝酸鹽、硫酸鹽或氯化物的存在下實(shí)施羥基氧化鐵的生成反應(yīng)。作為替代方案，能夠使用首先通過(guò)用堿金屬碳酸鹽中和亞鐵鹽的水溶液并通過(guò)使用空氣等氧化得到的產(chǎn)物制造羥基氧化鐵的方法，并在包含W和Mo的一種或多種的氧化物鹽、硫酸鹽或氯化物的存在下實(shí)施羥基氧化鐵的生成反應(yīng)。另一方法是用NaOH等中和鐵鹽的水溶液(諸如FeCl3等的水溶液)，并在包含W和Mo的一種或多種的氧化物鹽、硫酸鹽或氯化物的存在下實(shí)施羥基氧化鐵的生成反應(yīng)。
在這些制造方法中，除了W和/或Mo以外，可以在羥基氧化鐵顆粒中添加諸如Al和稀土元素(限定為包含Y)的防燒結(jié)元素。在這種情況下，可以在合成顆粒的步驟中將防燒結(jié)元素加入羥基氧化鐵顆粒的固溶體中或附著于其上，這是通過(guò)添加水溶性Al鹽或稀土元素或釔等的水溶液實(shí)現(xiàn)的。
另一可使用的方法是在制造羥基氧化鐵后將W和/或Mo附著于顆粒的表面上。在上述制造羥基氧化鐵的方法中，可通過(guò)在固溶體中加入Al和稀土元素而不實(shí)施在固溶體中加入W和/或Mo的操作、或通過(guò)制造羥基氧化鐵而不實(shí)施任何固溶操作，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。然后，可以將包含W和Mo的一種或多種的氧化物鹽、硝酸鹽、硫酸鹽或氯化物添加到分散有羥基氧化鐵的溶液中，隨后用堿中和或使水從分散體中蒸發(fā)，由此將W和Mo的一種或多種附著于顆粒的表面上。這種方法可包括向顆粒中的固溶體中加入所述元素后附著W和/或Mo。
諸如Al和稀土元素(限定為包含Y)的防燒結(jié)元素可以與W和Mo一起附著。同樣可以通過(guò)將水溶性Al鹽或稀土元素或釔等的水溶液添加到已分散有羥基氧化鐵的溶液中。
可使用的W和Mo的氧化物鹽、氯化物和硫酸鹽包括二水合鎢酸鈉、無(wú)水鎢酸鈉、鎢酸鉀、鎢酸鈣、鎢酸鋇、氯化鎢、乙醇鎢、二水合鉬酸鈉、鉬酸銨、鉬酸鉀、鉬酸鈣、鉬酸鈷、鉬酸鉛、鉬酸鎂、鉬酸鋰、氯化鉬(III)、氯化鉬(V)、硫化鉬(IV)和硫化鉬(VI)。
由此獲得的包含W和Mo中的一種的羥基氧化鐵被過(guò)濾并沖洗，在最高為200℃的溫度下干燥，然后可將其用作起始粉末。作為替代方案，可以在200～600℃的溫度下對(duì)羥基氧化鐵進(jìn)行脫水處理，或在水濃度為5～20質(zhì)量百分比的氫氣氣氛中還原，以將羥基氧化鐵轉(zhuǎn)變成構(gòu)成起始粉末的氧化鐵系顆粒。除了是包含鐵和氧/氫的氧化物外，對(duì)起始粉末沒(méi)有特殊的限制。羥基氧化鐵(針鐵礦)以外的可用材料的實(shí)例包含赤鐵礦、磁赤鐵礦、磁鐵礦或方鐵礦。這里，將這些羥基氧化鐵或氧化物稱(chēng)為起始粉末。
然后，將起始粉末還原為α-Fe或Fe-Co合金?？梢允褂脤⑵鹗挤勰┻€原為α-Fe等的任何還原方法。使用氫氣(H2)的干法一般是合適的。通過(guò)干法執(zhí)行還原的優(yōu)選溫度為300～700℃，更優(yōu)選350～650℃?？梢允褂枚喽芜€原過(guò)程，在該多段還原過(guò)程中，在上述溫度下進(jìn)行還原后，升高溫度以提高材料的結(jié)晶度。
當(dāng)還原之后進(jìn)行氮化時(shí)，可以使用JP Hei 11-340023A中所述的氨氮化法進(jìn)行該氮化處理。該方法包括通過(guò)在典型為氨氣的含氮?dú)怏w的氣流中、或在包含不小于50體積％的含氮?dú)怏w的混合氣體的氣流中、將通過(guò)上述還原方法獲得的材料保持在最高為200℃的溫度下持續(xù)幾十個(gè)小時(shí)，獲得主要包含F(xiàn)e16N2相的氮化鐵顆粒。可以在0.1MPa或更高的內(nèi)反應(yīng)器壓力下實(shí)施該步驟。并且，氮化處理中使用的氣體中的氧氣量?jī)?yōu)選為百萬(wàn)分之幾或更少。氮化處理反應(yīng)器中的氧氣、氫氣的濃度或水含量?jī)?yōu)選不大于0.1體積％，且更優(yōu)選不大于百萬(wàn)分之幾百。
可以有效控制氮化處理的溫度、時(shí)間和氣氛，以便按Fe的原子比將磁性粉末中的N量控制為5～30原子％，且優(yōu)選為約10～30原子％。如果N/Fe原子比小于5原子％，那么氮化的提高效果也就是說(shuō)由于晶體的磁各向異性導(dǎo)致的提高將不能得到充分體現(xiàn)。相反，超過(guò)30原子％的比值產(chǎn)生的過(guò)度氮化將產(chǎn)生不同于所希望的Fe16N2的相，從而使磁性能劣化。在此之后，在包含0.01～2體積％氧氣的包含氮?dú)獾幕旌蠚怏w中將顆粒的表面緩慢氧化，以獲得可在大氣中穩(wěn)定操作的鐵系磁性粉末。
在繼續(xù)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例之前，對(duì)用于評(píng)估性能的試驗(yàn)方法等進(jìn)行如下說(shuō)明。
(組成分析)使用由Hiranuma Sangyo Co.，Ltd.制造的COMTIME-980Hiranuma Automatic Titrator測(cè)定磁性粉末中的Fe量。使用由JarrellAsh Japan制造的Iris/AP Inductively Coupled Plasma Spectrometer測(cè)定Al、稀土元素(限定為包含Y)、W和Mo的量。這些測(cè)定以重量百分比為單位，將這些重量百分比轉(zhuǎn)換為元素的原子百分比，根據(jù)式(1)從這些原子百分比計(jì)算元素X與Fe的原子比(X/Fe原子比)。
(松散粉末(bulk powder)性能的評(píng)估)平均顆粒直徑(nm)使用放大倍數(shù)為100000倍或更大的透射電子顯微鏡(TEM)測(cè)量照片中顯示的1000個(gè)顆粒每一個(gè)的最長(zhǎng)直徑。然后對(duì)這些單個(gè)顆粒直徑(nm)求平均值，以獲得平均顆粒直徑。在選擇照片中的顆粒圖像時(shí)，將交迭的兩個(gè)或多個(gè)顆粒排除，因?yàn)椴磺宄鼈兪欠駸Y(jié)；只有當(dāng)顆粒之間具有可清楚區(qū)分的邊界時(shí)才計(jì)算這些顆粒。
磁性能(矯頑力Hc、飽和磁化強(qiáng)度σs和矩形比(square ratio)SQ)使用由Toei Kogyo Co.，Ltd.制造的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)在沿一個(gè)方向(取作正方向)施加的796kA/m的最大外部磁場(chǎng)中執(zhí)行測(cè)量。然后以7.96kA/m的增量將外部磁場(chǎng)減小為零，并以7.96kA/m的增量沿相反的方向(負(fù)方向)施加以產(chǎn)生滯后曲線，從該滯后曲線獲得Hc、σs和SQ。這里，矩形比SQ＝剩余磁化強(qiáng)度σr/飽和磁化強(qiáng)度σs。
比表面積通過(guò)BET法測(cè)量。
(Fe16N2產(chǎn)生率(generation ratio))使用由Rigaku Co.，Ltd.制造的使用Co-Kα的RINT-2100 X射線衍射儀，通過(guò)掃描磁性粉末獲得X射線衍射圖樣，2θ＝20～60°，40kV、30mA，掃描速度為0.80°/min，采樣寬度為0.040°，以獲得在2θ＝50.0°附近檢測(cè)的峰值強(qiáng)度I1和在2θ＝52.4°附近檢測(cè)的峰值強(qiáng)度I2之間的上述強(qiáng)度比I1/I2，并使用該比值評(píng)估Fe16N2相的產(chǎn)生率。取I1/I2為2以表示顆粒中的Fe16N2的產(chǎn)生率為100％。取I1/I2為1以表示顆粒中的Fe16N2的產(chǎn)生率為50％。因此，以Fe16N2為主要成分的本發(fā)明的粉末是其中I1/I2在1～2的范圍內(nèi)即Fe16N2相產(chǎn)生率為50～100％的粉末。
(磁帶(tape)性能的評(píng)價(jià))(1)磁性涂層材料的制備稱(chēng)出0.500g的磁性粉末并將其放入罐(內(nèi)徑45mm，深度13mm)中，并在蓋子打開(kāi)的情況下使其保持10min。然后，使用微量移液管將0.700ml的介質(zhì)[MR-110氯乙烯樹(shù)脂(22質(zhì)量百分比)、環(huán)己酮(38.7質(zhì)量百分比)、乙酰丙酮(0.3質(zhì)量百分比)、硬脂酸正丁酯(0.3質(zhì)量百分比)和甲基乙基酮(MEK)(38.7質(zhì)量百分比)的混合溶液]添加到罐中。然后立即向罐中加入30g的鋼球(2_)和十個(gè)尼龍球(8_)封蓋該罐并使其保持10分鐘。然后將罐子放入離心球磨機(jī)(FritschP-6)中，并且將球磨機(jī)的速度逐漸升高到600rpm，在該速度下持續(xù)分散60分鐘。然后停止球磨機(jī)，取出罐子，并用微量移液管向該分散體中添加1.800ml的事先通過(guò)以1∶1的比例混合MEK和甲苯制備的調(diào)整溶液。為了完成分散過(guò)程，再次將罐子放入離心球磨機(jī)中并以600rpm的速度旋轉(zhuǎn)5分鐘。
(2)磁帶的制備在完成分散后，打開(kāi)罐子并取出尼龍球。然后將涂層材料與鋼球一起放入涂覆器(55μm)中并涂敷到支撐膜(由Toray Industries制造的15μm厚的聚乙烯膜(產(chǎn)品名稱(chēng)15C-B500)上。然后迅速將帶涂層膜放在5.5kG的磁取向裝置的線圈中心，以使顆粒沿磁場(chǎng)方向取向，然后進(jìn)行干燥。
(3)磁帶性能的試驗(yàn)評(píng)價(jià)磁性能測(cè)量在796kA/m的最大外加磁場(chǎng)下通過(guò)VSM測(cè)量所得磁帶的矯頑力Hcx、SFDx和SQx。
(實(shí)施例)(實(shí)施例1)向4升的FeSO4的0.2mol/l水溶液中添加0.5升NaOH的12mol/l水溶液和一定量的二水合鎢酸鈉，由此W/Fe(這里以及以下，為W與Fe的原子比)＝1.0原子％，以及一定量的鋁酸鈉，由此Al/Fe＝20原子％。然后，在以300ml/min的流速對(duì)其吹風(fēng)的條件下在40℃的溫度下保持該混合物2.5小時(shí)的時(shí)期，由此析出固溶體中包含W和Al的羥基氧化鐵。該氧化處理完成時(shí)，將析出的羥基氧化鐵過(guò)濾并沖洗，并再次分散到水中。向分散體中添加一定量的硝酸釔由此使Y/Fe＝1.0原子％，并使用NaOH的12mol/l水溶液在40℃的溫度下將pH調(diào)整為7～8，由此將釔附著于顆粒的表面上，這些顆粒然后被過(guò)濾、沖洗并在110℃的溫度下在空氣中干燥。
由此獲得的粉末的組成分析表明，W、Al和Y與Fe的原子比為W/Fe＝0.51原子％；Al/Fe＝18.5原子％；Y/Fe＝1.0原子％。
通過(guò)在氫氣中在650℃溫度下還原處理3小時(shí)然后冷卻到100℃，將粉末制成開(kāi)始材料。在該溫度下，將氫氣變?yōu)榘睔獠囟壬叩?30℃進(jìn)行20小時(shí)的氮化處理。在氮化之后，將氣體變?yōu)榈獨(dú)獠⒗鋮s到80℃。然后，添加空氣，以便使氮?dú)饩哂?體積％的氧氣濃度，以使顆粒的表面發(fā)生緩慢氧化，由此在顆粒的表面上形成氧化膜。
X射線衍射分析證實(shí)，由此獲得的磁性粉末的主要成分是Fe16N2(在下述的其它實(shí)施例以及比較例的情況下也是如此)。使用上述方法，用放大174000倍的粉末顆粒的TEM圖像獲得平均顆粒直徑，發(fā)現(xiàn)該平均顆粒直徑為18.8nm。還使用上述方法獲得BET比表面積、Hc、σs、SQ、Δσs和ΔHc。另外，利用上述方法，使用磁性粉末制造具有磁性涂層材料的磁帶，并獲得磁帶的Hcx、SFDx和SQx。結(jié)果(以及關(guān)于下述的其它實(shí)施例和比較例的結(jié)果)示于表1中。
(實(shí)施例2)除了在羥基氧化鐵析出步驟中添加一定量二水合鎢酸鈉使得W/Fe＝0.1原子％外，在與實(shí)施例1相同的條件下制備磁性粉末。實(shí)施與實(shí)施例1相同的測(cè)量。
(實(shí)施例3)除了在羥基氧化鐵析出步驟中添加一定量二水合鎢酸鈉使得W/Fe＝5.0原子％外，在與實(shí)施例1相同的條件下制備磁性粉末。實(shí)施與實(shí)施例1相同的測(cè)量。
(實(shí)施例4)除了在羥基氧化鐵析出步驟中添加一定量的二水合鉬酸鈉代替二水合鎢酸鈉以使Mo/Fe＝1.0原子％外，在與實(shí)施例1相同的條件下制備磁性粉末。實(shí)施與實(shí)施例1相同的測(cè)量。
(比較例1)除了在羥基氧化鐵析出步驟中不添加二水合鎢酸鈉外，使用與實(shí)施例1相同的方法以制備磁性粉末。
表1

從表1可以看出，包含規(guī)定量的W或Mo的本發(fā)明實(shí)施例的鐵系磁性粉末分別表現(xiàn)出比不含這些元素的比較例高得多的矯頑力Hc。并且，雖然本發(fā)明實(shí)施例的粉末由平均顆粒直徑不大于20nm的納米顆粒構(gòu)成，但每一種的矯頑力Hc都可容易地超過(guò)238kA/m(3000Oe)的所述水平。另外，磁帶特性顯示了矯頑力Hcx的較大提高。
權(quán)利要求
1.一種鐵系磁性粉末，按Fe的原子比包含總量為0.01～10原子百分比的選自W和Mo的一種或多種。
2.一種鐵系磁性粉末，主要包含F(xiàn)e16N2，按Fe的原子比包含總量為0.01～10原子百分比的選自W和Mo的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的鐵系磁性粉末，按Fe的原子比包含總量最高為25原子百分比的選自Al和稀土元素(限定為包含Y在內(nèi))的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任一項(xiàng)的鐵系磁性粉末，其中，其矯頑力Hc為238kA/m或更大
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任一項(xiàng)的鐵系磁性粉末，其中，其平均顆粒直徑不大于20nm。
6.一種磁記錄介質(zhì)，具有根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)的鐵系磁性粉末形成的磁性層。
全文摘要
提供了一種用于高密度記錄介質(zhì)的由顆粒構(gòu)成的磁性粉末，即使當(dāng)細(xì)化顆粒尺寸時(shí)該磁性粉體也表現(xiàn)出優(yōu)異的磁性能，特別是高的矯頑力。本發(fā)明還提供了使用該粉末的磁記錄介質(zhì)。該粉末是按Fe的原子比包含總量為0.01～10原子百分比的選自W和Mo的一種或多種的鐵系磁性粉末，特別是主要由F
文檔編號(hào)G11B5/714GK1975941SQ20061014469
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者石川雄三, 正田憲司 申請(qǐng)人:同和電子科技有限公司