專利名稱：氮化鐵磁粉和制造該磁粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于構(gòu)成高記錄密度媒介的磁層的氮化鐵磁粉，以及制造該磁粉的方法。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)今磁記錄媒介所需的越來越高的記錄密度，正努力使能夠使用更短的記錄波長。因此，有必要使磁顆粒大小比用于記錄短波長信號的區(qū)域的長度小得多。如果不是這樣，差別的磁性轉(zhuǎn)變不會產(chǎn)生，使得實(shí)際記錄變得不可能。因此，磁粉的顆粒大小必須足夠小。
為了實(shí)現(xiàn)更高的記錄密度，記錄信號的分辨率必須增加。因此，磁記錄媒介噪聲的減少是重要的。噪聲很大程度可歸因于顆粒大小。顆粒越細(xì)，噪聲變得越低。這也使得用于高密度記錄的磁粉需要具有足夠小的顆粒大小。
此外，在允許高密度記錄的磁記錄媒介中使用的磁粉需要高的矯頑力(Hc)，以便保持高密度媒介中的磁性，以及保證輸出。另外，矯頑力分布(稱作開關(guān)磁場分布SFD)必須做得盡可能窄，因?yàn)檩^小的矯頑力分布范圍對實(shí)現(xiàn)高密度記錄是不可缺少的。
即使這種磁粉被獲得，各種問題仍然出現(xiàn)，如果通過涂敷涂料形式的粉末而獲得的磁層的厚度太厚的話。這是因?yàn)樽匀ゴ艙p耗、可歸因于磁層厚度的厚度損耗，以及當(dāng)使用常規(guī)的長記錄波長時(shí)不是較大問題的其他問題變得具有顯著影響，并且導(dǎo)致例如使實(shí)現(xiàn)足夠的分辨率變得不可能的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象不能僅通過增強(qiáng)磁粉的磁性質(zhì)或通過應(yīng)用媒介制造技術(shù)改進(jìn)表面性質(zhì)來消除。磁層厚度減小是基本的。當(dāng)具有大約100nm顆粒大小的常規(guī)粉末被使用時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)的磁層厚度減小的程度是有限的，所以小的顆粒大小在這方面也是基本的。
但是，當(dāng)顆粒細(xì)化達(dá)到顆粒體積的減小超過某個程度時(shí)，磁性質(zhì)的顯著退化由于熱漲落而出現(xiàn)，并且當(dāng)顆粒大小更進(jìn)一步減小時(shí)，超順磁性顯現(xiàn)，而磁性不再顯現(xiàn)。另一個問題是，隨著顆粒大小細(xì)化的增加，比表面積的增加使抗氧化力降低。由此可見，適合于高密度記錄媒介中使用的磁粉需要熱穩(wěn)定性，使其即使當(dāng)被細(xì)化時(shí)也能夠抵抗超順磁化，也就是必須能夠獲得大的各向異性常數(shù)、高的Hc、高的σs、低的SFD，以及良好的抗氧化力，并且必須由足夠細(xì)以允許非常薄的涂敷的顆粒構(gòu)成。在此之前，還沒有把具有這些性質(zhì)的磁性材料付諸實(shí)踐。
JP2000-277311A(Ref.No.1)描述一種具有大的比表面積的氮化鐵磁性材料，其表現(xiàn)出高的矯頑力Hc和高的飽和磁化強(qiáng)度σs；并講授了由于Fe16N2相的晶體磁各向異性和粉末比表面積增大之間的協(xié)同效應(yīng)，優(yōu)異的磁性質(zhì)可以獲得，而不管形狀如何。
JP2001-176715A(Ref.NO.2)把一種表現(xiàn)出高的飽和磁化強(qiáng)度σs的低成本磁性材料描述為其中Fe16N2相的10-90％被產(chǎn)生的磁粉；并且特別地講授了當(dāng)Fe16N2相的產(chǎn)生率是60％時(shí)，飽和磁化強(qiáng)度最大。
如同Ref.No.1的磁粉的改進(jìn)，WO03/079332 A1(Ref.No.3)提出了由基本上球形或橢球形顆粒構(gòu)成的稀土元素-鐵-硼系統(tǒng)、稀土元素-鐵系統(tǒng)，以及稀土元素-氮化鐵系統(tǒng)磁粉；并且講述了使用這種粉末制造的磁帶媒介具有優(yōu)異的性質(zhì)，特別地，主相是Fe16N2的稀土元素-氮化鐵系統(tǒng)磁粉的飽和磁化強(qiáng)度是高的，盡管由20nm顆粒構(gòu)成，以及良好的存儲穩(wěn)定性，因?yàn)樗哂?00KA/m或更大的高矯頑力以及小的BET比表面積，并且使用該稀土元素-氮化鐵系統(tǒng)磁粉使得涂敷型磁記錄媒介的記錄密度能夠顯著增加。
該稀土元素-氮化鐵系統(tǒng)磁粉通過氨氮化來制造，其中稀土元素-鐵系統(tǒng)磁粉通過還原磁鐵礦顆粒并且表面粘附的稀土元素使用氨氣來氮化而獲得。雖然Ref.No.3據(jù)說能夠用另一種過渡金屬元素替換稀土元素-氮化鐵中的一部分鐵，有人指出當(dāng)添加大量的鈷時(shí)，氮化反應(yīng)需要很長時(shí)間。
JP-Hei11-340023A(Ref.No.4)公開通過使用氨氣的低溫氮化方法來獲得Fe16N2相的氮化鐵磁粉的基本發(fā)明。
雖然Ref.No.1-3說當(dāng)具有大的晶體磁各向異性的Fe16N2相被產(chǎn)生時(shí)，具有良好磁性質(zhì)的細(xì)磁粉被獲得，但它們沒有說更高比率的Fe16N2相總是更好的。例如，Ref.No.2陳述當(dāng)Fe16N2相比率是大約60％時(shí)，最高σs被獲得。此外，關(guān)于磁粉內(nèi)層(核心部分)的Fe16N2相和α-Fe相之間的比率，Ref.No.3說核心部分不需要全部都是Fe16N2，而可以是包含α-Fe的混合相，并且還說期望的矯頑力可以通過調(diào)節(jié)氮化條件來容易地設(shè)置。此外，雖然當(dāng)僅考慮矯頑力和飽和磁化強(qiáng)度時(shí)，這些常規(guī)技術(shù)不存在較大問題，但是當(dāng)它們從粉末矯頑力分布(稱作體開關(guān)磁場分布BSFD)和磁帶定向方向上(定義為“x方向”)磁帶矯頑力分布(稱作開關(guān)磁場分布SFDx)的觀點(diǎn)考慮時(shí)，F(xiàn)e16N2相跟α-Fe相和Fe4N相(其包含比Fe16N2更多的氮)的每個之間矯頑力大的差異導(dǎo)致這種混合相具有包含兩個或三個最大值的寬SFD分布。
磁粉具有寬的體開關(guān)磁場分布的事實(shí)意味著高和低Hc顆粒被混合。因此，當(dāng)這種磁粉在用于制備用作高密度記錄媒介的磁帶的涂料中使用時(shí)，噪聲容易出現(xiàn)。此外，當(dāng)?shù)虷c成分存在時(shí)，這些顆粒易于發(fā)生所記錄內(nèi)容的消磁，因?yàn)橛捎跓釢q落它們不能保持磁性，使得可靠性問題出現(xiàn)。因此，基本上是Fe16N2相而沒有混入α-Fe相，F(xiàn)e4N相等的磁粉優(yōu)選地作為高記錄密度磁媒介的磁粉。雖然JP-Hei-11-340023A(Ref.No.4)陳述一種通過低溫氮化來制造Fe16N2相顆粒的方法，但是它沒有關(guān)于產(chǎn)物的晶體狀態(tài)、矯頑力Hc以及開關(guān)磁場分布的敘述。
關(guān)于包含F(xiàn)e16N2的氮化鐵磁粉的抗氧化力，Ref.No.3中描述的稀土元素-鐵系統(tǒng)磁粉，在包含F(xiàn)e16N2和α-Fe相的混合物并包含例如5.3at.％的Y的20nm平均顆粒直徑磁粉中，獲得例如12.6％的Δσs。但是，該抗氧化力很可能需要增加到更高的水平，因?yàn)楫?dāng)執(zhí)行進(jìn)一步的顆粒細(xì)化時(shí)比表面積顯著增加。因此，還不知道有一種方法，能夠有效地提高包含F(xiàn)e16N2的氮化鐵磁粉的抗氧化力，同時(shí)保持其高的Hc、高的σs，以及低的SFF不變。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種Fe16N2系統(tǒng)氮化鐵粉末，其獲得能夠在高記錄密度磁媒介中使用的優(yōu)異磁性質(zhì)，尤其是高的Hc和低的BSFD，以及良好的抗氧化力。
通過針對實(shí)現(xiàn)上述目的的廣泛的研究和試驗(yàn)，本發(fā)明者揭示基本上由Fe16N2構(gòu)成的氮化鐵磁粉能夠穩(wěn)定地制造，這是通過發(fā)生Fe顆粒與含氮?dú)怏w典型地氨氣的氮化反應(yīng)，以制造主要是Fe16N2相的氮化顆粒，以在0.1MPa或更大的、優(yōu)選地0.3MPa或更大的增加壓力下繼續(xù)進(jìn)行。也就是，發(fā)現(xiàn)了在增加壓力下進(jìn)行氮化反應(yīng)抑制其他相例如α-Fe相和Fe4N相的產(chǎn)生，以能夠制造基本上由Fe16N2構(gòu)成的粉末。因此，本發(fā)明可以提供特征在于其矯頑力Hc是200KA/m或更大以及體開關(guān)磁場分布(BSFD)是2或更小的氮化鐵磁粉。該氮化鐵磁粉優(yōu)選地由這樣的氮化鐵顆粒構(gòu)成，其中80％或更多是由XRD峰積分所確定的Fe16N2相，以及15％或更少具有體開關(guān)磁場分布中的120KA/m或更少的Hc。其平均顆粒直徑優(yōu)選地是50nm或更小。
本發(fā)明的磁粉是基本上由Fe16N2相構(gòu)成的高Hc、低SFD細(xì)粉，其可以應(yīng)用于涂敷型磁記錄媒介中，以獲得具有高記錄密度的磁記錄媒介。因此，能夠響應(yīng)于需要備份的數(shù)據(jù)量的期望增加，而提高數(shù)據(jù)存儲容量。


圖1顯示為根據(jù)本發(fā)明(實(shí)例1)的氮化鐵磁粉而獲得的磁滯曲線和微分曲線。
圖2顯示為根據(jù)比較實(shí)例(比較實(shí)例1)的氮化鐵磁粉而獲得的磁滯曲線和微分曲線。
具體實(shí)施例方式
在研發(fā)出通過Ref.No.4中陳述的低溫氮化來制造Fe16N2相顆粒的方法之后，發(fā)明者繼續(xù)探究該類型氮化鐵磁粉在高記錄密度磁記錄媒介中的應(yīng)用。發(fā)現(xiàn)了，當(dāng)Fe顆粒氮化反應(yīng)被允許在0.1MPa或更大的、優(yōu)選地0.3MPa或更大的增加壓力條件下進(jìn)行時(shí)，相對于壓力沒有增加時(shí)，粉末的矯頑力Hc被提高了，使能夠制造表現(xiàn)出120KA/m或更大的Hc以及2或更小的體開關(guān)磁場分布BSFD的高矯頑力粉末。發(fā)明者相信，在增加壓力下進(jìn)行的氮化有可能促進(jìn)有良好結(jié)晶性的Fe16N2單相顆粒的產(chǎn)生。也就是認(rèn)為增加的壓力比之前更好地抑制其他相的產(chǎn)生，從而使得產(chǎn)生Fe16N2相更加容易。還發(fā)現(xiàn)了，在增加壓力下進(jìn)行氮化使氮化反應(yīng)能夠進(jìn)行，并且不需要長時(shí)間氮化，即使Co、Ni或其他這種過渡金屬元素被添加，以及主要由Fe16N2構(gòu)成的、還包含Co、Ni等的磁粉表現(xiàn)出良好的抗氧化力。如Ref.No.4中所陳述的，氮化反應(yīng)溫度不需要非常高。不高于200℃的溫度就足夠了。
當(dāng)?shù)幚碓诓辉黾訅毫Χ鴪?zhí)行時(shí)，當(dāng)反應(yīng)溫度低時(shí)，α-Fe相仍然存在，而當(dāng)反應(yīng)溫度高時(shí)，F(xiàn)e4N相容易產(chǎn)生，使得難以實(shí)施溫度控制來獲得Fe16N2單相顆粒。結(jié)果，同時(shí)具有高Hc和低BSFD的粉末材料的制造不能容易地實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明通過將氮化期間的壓力設(shè)置于0.1MPa或更大，優(yōu)選地0.3MPa或更大，來實(shí)現(xiàn)同時(shí)表現(xiàn)出高Hc和低BSFD的氮化鐵磁粉的制造。為了使所獲得的主要是Fe16N2相的磁粉表現(xiàn)出120KA/m或更大的Hc以及2或更小的BSFD，它應(yīng)當(dāng)包括由XRD峰積分確定的、80％或更多的、優(yōu)選地90％或更多的Fe16N2相。
作為在增加壓力下受到氮化的起始物料，可以使用Fe(α-Fe)顆粒(粉末)。所使用的Fe粉末可以是通過還原或分解針鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、方鐵礦、α-Fe、羰基鐵、乙酰丙酮化鐵等獲得的鐵。具體的形狀并不特別地限制，可以是針狀、梭形、球形、橢球形等任何一種，但是平均顆粒直徑優(yōu)選地是50nm或更小，更優(yōu)選地20nm或更小。使用直徑為50nm或更小的Fe顆粒能夠制造由直徑為50nm或更小的Fe16N2單相顆粒構(gòu)成的磁粉，這種磁粉是適合于短波長記錄的磁性材料。此外，直徑為50nm或更小的細(xì)顆粒使得有可能獲得高記錄密度磁媒介，其表面平滑度是優(yōu)異的并且噪聲是低的。
為了防止起始物料的燒結(jié)，顆?？梢跃哂邪谄渲械墓倘荏w中的，或者以不會顯著地阻礙氮化的量附著于其表面上的防燒結(jié)劑。可用的防燒結(jié)劑包括這樣的材料，其包含Al，Si，Cr，V，Mn，Mo，Ni，P，B，Zr，稀土元素(定義為包括Y)等。但是，當(dāng)針鐵礦用作起始物料時(shí)，容易進(jìn)入固溶體的Al-系統(tǒng)劑是合適的，而當(dāng)磁鐵礦等被使用時(shí)，容易進(jìn)入固溶體或者附著于顆粒上的Si-系統(tǒng)劑是合適的。此外，因?yàn)锳l和Si具有氮化促進(jìn)效應(yīng)，從進(jìn)一步增強(qiáng)磁性質(zhì)和提高生產(chǎn)量的觀點(diǎn)看，它們的添加是更加優(yōu)選的。
作為防燒結(jié)劑，Al和稀土元素(定義為包括Y)的組合或者Si和稀土元素(定義為包括Y)的組合可以優(yōu)選地采用以增強(qiáng)上面的效果。當(dāng)它們在組合中使用時(shí)，Al含量可以在基于Fe的5-30at.％的范圍內(nèi)，Si含量可以在基于Fe的1-10at.％的范圍內(nèi)，而稀土元素(定義為包括Y)可以在基于Fe的0.5-10at.％的范圍內(nèi)。如果它們的含量低于上面的各自下限，那么難以獲得防燒結(jié)效果，而當(dāng)它們的含量高于上面的各自上限時(shí)，非磁性成分過多地增加，從而使得飽和磁化強(qiáng)度不夠。
包含F(xiàn)e16N2相的氮化鐵磁粉的抗氧化力可以通過向起始物料添加Co和Ni的一種或兩者來提高。用基于Fe的原子百分?jǐn)?shù)來表示的、所添加Co和/或Ni的總量優(yōu)選地是0.1-30at.％，更優(yōu)選地是10-30at.％，當(dāng)總添加量小于0.1at.％時(shí)，觀測不到抗氧化力改善效果，而當(dāng)它超過30at.％時(shí)，氮化反應(yīng)需要長時(shí)間，這是不希望的。以0.1-30at.％、優(yōu)選地10-30at.％的總量添加Co和Ni的一種或兩者，從抗氧化力和氮化反應(yīng)雙方面來看是適當(dāng)?shù)摹１景l(fā)明使能夠制造抗氧化力指數(shù)Δσs是15％或更小的氮化鐵磁粉。
在還原處理中使用以獲得α-Fe的還原劑不特別地規(guī)定，而可以是能夠?qū)⑵鹗嘉锪戏勰┓纸饣蜻€原成α-Fe的任何類型。但是，在使用干法的還原中，氫(H2)可以使用。在該情況下，導(dǎo)致剩余氧的不充分的還原是不希望的，因?yàn)樗蟠蟮販p緩氮化速度。還原過程中過度的高溫引起顆粒之間的燒結(jié)，從而增加平均顆粒直徑并使分散性降低。因此，還原應(yīng)當(dāng)在500℃或更低的溫度下，例如在300-500℃范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的Fe顆粒(粉末)的氮化優(yōu)選地使用含氮?dú)怏w、典型地氨氣，在0.1MPa或更大的、優(yōu)選地0.3MPa或更大的增加壓力下，在200℃或更低的溫度下，執(zhí)行幾個小時(shí)到幾十個小時(shí)之間。增壓方法不特別地規(guī)定。一種方便的方法是把氨氣或含氨氣的混合氣體吹入高爐中，高爐能夠承受壓力增加并控制高爐上游和下游側(cè)的壓力以調(diào)節(jié)高爐中的壓力。流過高爐的氣體中的氧量優(yōu)選地少于幾個ppm。
因此，本發(fā)明可以制造一種基本上由Fe16N2相構(gòu)成的氮化鐵磁粉，所獲得的該磁粉適合于用作高密度磁記錄媒介的磁性材料。換句話說，本發(fā)明可以制造一種基本上由Fe16N2相構(gòu)成的磁粉，其具有50nm或更小的平均顆粒直徑，表現(xiàn)出120KA/m或更大的Hc以及2或更小的BSFD，并且BSFD中Hc 120KA/m以下的比率為15％或更少。因而，磁粉可以用作高密度磁記錄媒介的磁性材料，沒有熱漲落的問題也沒有當(dāng)做成磁帶時(shí)噪聲產(chǎn)生的問題。此外，當(dāng)磁粉是包含Co和Ni的一種或兩者的粉末時(shí)，所得到的優(yōu)異抗氧化力給予其高的實(shí)用價(jià)值。
超過2的BSFD，也就是粉末中使得高Hc成分和低Hc成分的比率很大的寬Hc分布，在使用該磁粉制造的磁帶中引起噪聲，同時(shí)，低Hc磁粉由于熱漲落而容易發(fā)生所記錄內(nèi)容的消磁，使得可靠性問題出現(xiàn)。因此，BSFD優(yōu)選地是2或更小。
雖然根據(jù)本發(fā)明的氮化鐵磁粉的實(shí)例將在下面陳述，但是用來評估氮化鐵磁粉性質(zhì)的測試方法將首先說明。在包括但不限于那些實(shí)例的本說明書中陳述的所有屬性值根據(jù)下面的測試方法來評估。
粉末性質(zhì)評估方法·顆粒大小測量許多透射電子顯微鏡照片以100,000或更大放大倍數(shù)來取得，400或更多的顆粒圖像的最長部分對每個顆粒分別地測量，并且所測量長度的平均值被計(jì)算。
·粉末磁性的測量VSM(振動樣品磁強(qiáng)計(jì)，數(shù)字測量系統(tǒng)(Digital Measurement System)產(chǎn)品)用來在最大值796KAm的外加磁場中實(shí)施測量。
·體開關(guān)磁場分布(BSFD)的測量使用上述VSM，796KA/m的外部磁場首先施加在某個方向上(定義為正向)，接著外部磁場以7.96KA/m的減量減少，然后以7.96KA/m的增量施加在反方向上(反向)以產(chǎn)生磁滯曲線，在反向上畫出的磁滯曲線的微分曲線(矯頑力分布曲線)的峰的半值寬度定義為BHa，并且BSFD使用下面的方程來計(jì)算BSFD＝BHa/Hc·BSFD中Hc 120KA/m以下比率的計(jì)算將通過在0到-796KA/m的范圍上積分上述矯頑力分布曲線而獲得的面積定義為總矯頑力分布的100％，Hc 120KA/m以下的比率計(jì)算為通過將120KA/m以下的范圍積分而獲得的面積所占的比率。換句話說，計(jì)算如下執(zhí)行120KA/m以下的比率＝100×(120KA/m以下的矯頑力分布曲線的面積)/(整個矯頑力分布曲線的面積)·磁粉抗氧化力(Δσs)的測量在磁粉于恒溫恒濕器中在60℃、90％RH下存放一個星期之后，存放期間飽和磁化強(qiáng)度值σs改變的百分比使用下面方程來計(jì)算100×{(存放前的飽和磁化強(qiáng)度值)}-(存放后的飽和磁化強(qiáng)度值)}/(存放前的飽和磁化強(qiáng)度值)·比表面積測量用BET方法測量。
磁帶性質(zhì)評估方法(1)磁性涂料制備稱出0.500g的磁粉，并放入坩鍋(內(nèi)徑45mm，深度13mm)中，允許開蓋靜立10分鐘。接下來，0.700mL的載體[氯乙烯樹脂MR-100(22wt％)，環(huán)己酮(38.7wt％)，乙酰丙酮(0.3wt％)、n-硬脂酸丁酯(0.3wt％)和乙基甲酮(MEK，38.7wt％)的混合液]使用微量吸液管加入坩鍋。一個鋼珠(2)30g和十個尼龍珠(8)立刻加入坩鍋，坩鍋被蓋上并允許靜立10分鐘。然后，坩鍋放入離心球磨機(jī)(Fritsch P-6)中并逐漸上升到600rpm的最終轉(zhuǎn)速，在該轉(zhuǎn)速下離散被持續(xù)60分鐘。停止離心球磨機(jī)并移走坩鍋。使用微細(xì)吸液管，坩鍋中加入通過以1∶1的比例混合MEK和甲苯而預(yù)先制備的1.800mL的液態(tài)調(diào)節(jié)劑。坩鍋再次放入離心球磨機(jī)中，并以600rpm旋轉(zhuǎn)5分鐘。這完成離散。
(2)磁帶制備在前述離散完成之后，坩鍋蓋被打開，并且尼龍球被移走。涂料同鋼珠一起放入敷料器(55μm)中，并涂敷到支撐膜(Toray企業(yè)銷售的15μm聚乙烯膜，產(chǎn)品牌號15C-B500)上。涂膜迅速地放在5.5KG磁性定向裝置的線圈的中心處，以定向其磁場，然后干燥。
(3)磁帶性質(zhì)評估·磁性質(zhì)測量所獲得的磁帶的矯頑力Hcx，SFDx和SQx使用VSM在最大值796KA/m的外加磁場下測量。
·磁帶抗氧化力(ΔBm)的測量在磁帶于恒溫恒濕器中在60℃、90％RH下存放一個星期之后，存放期間Bm改變的百分比被計(jì)算。
實(shí)例實(shí)例1使用由具有Si和Y氧化物表面層(表示成基于Fe的原子百分?jǐn)?shù)的Si和Y含量分別為4.7at.％和1.0at.％)的27nm平均直徑磁鐵礦顆粒構(gòu)成的粉末作為起始物料。粉末放入高爐中，加熱并在氫氣流中在500℃下還原一小時(shí)。然后冷卻到100℃，在該溫度下，氣流的氣體從氫氣改變成氨氣，其后加熱到165℃。在這一溫度下，排出氣體的出口壓力被調(diào)節(jié)，以使高爐處于0.1MPa的受控的增壓條件下。氮化在這一增壓條件下進(jìn)行11小時(shí)。
在氮化處理之后，排出氣體的出口壓力回到大氣壓力以停止增壓，隨后溫度降低到80℃，并且氣流的氣體改變成氮?dú)?，其中加入少量的空氣，以便給予0.01-2vol.％的氧濃度，并使處理中的粉末的表面受到緩慢氧化。然后，粉末被取出到空氣中。
所獲得的粉末具有25nm的平均顆粒直徑和43m2/g的BET比表面積。磁性質(zhì)評估的結(jié)果是Hc＝224KA/m，σs＝111Am2/Kg，以及BSFD＝1.41。粉末抗氧化力Δσs是19.8％，并且BSFD中Hc120KAm以下的比率是11.6％。圖1顯示為該實(shí)例的氮化鐵磁粉獲得的磁滯曲線和微分曲線。
使用該實(shí)例的磁粉制備的磁帶的性質(zhì)被評估。結(jié)果是Hcx＝251KA/m，SFDx＝0.66，SQx＝0.73，以及磁帶抗氧化力ΔBm為9.8％。
實(shí)例2重復(fù)實(shí)例1，除了排出氣體的出口壓力被調(diào)節(jié)以使高爐處于0.3MPa的受控的增壓條件下之外。
所獲得的粉末具有25nm的平均顆粒直徑和44m2/g的BET比表面積。磁性質(zhì)評估的結(jié)果是Hc＝239KA/m，σs＝97Am2/Kg，以及BSFD＝1.31。粉末抗氧化力Δσs為23.7％，并且BSFD中Hc120KAm以下的比率是9.3％。評估的磁帶性質(zhì)是Hcx＝265KA/m，SFDx＝0.56，SQx＝0.75，以及磁帶抗氧化力ΔBm為11.8％。
實(shí)例3實(shí)例1被重復(fù)，除了所使用的起始物料是分別以9.4at.％和1.9at.％的基于Fe的原子百分?jǐn)?shù)含有Al和Y作為防燒結(jié)劑的20nm平均直徑針鐵礦顆粒之外。
所獲得的粉末具有15nm的平均顆粒直徑和69m2/g的BET比表面積。磁性質(zhì)評估的結(jié)果是Hc＝214KA/m，σs＝67Am2/Kg，以及BSFD＝1.77。粉末抗氧化力Δσs為35.3％，并且BSFD中Hc120KAm以下的比率是13.2％。評估的磁帶性質(zhì)是Hcx＝233KA/m，SFDx＝0.71，SQx＝0.70，以及磁帶抗氧化力ΔBm為16.8％。
實(shí)例4實(shí)例1被重復(fù)，除了所使用的起始物料是以3.0at.％的基于Fe的原子百分?jǐn)?shù)含有Co(并且也分別以9.1at.％和1.0at.％含有Al和Y作為防燒結(jié)劑)的20nm平均直徑針鐵礦顆粒之外。
所獲得的粉末具有15nm的平均顆粒直徑和66m2/g的BET比表面積。磁性質(zhì)評估的結(jié)果是Hc＝210KA/m，σs＝71Am2/Kg，以及BSFD＝1.80。粉末抗氧化力Δσs為14.5％，并且BSFD中Hc120KAm以下的比率是13.5％。評估的磁帶性質(zhì)是Hcx＝228KA/m，SFDx＝0.73，SQx＝0.70，以及磁帶抗氧化力ΔBm為8.0％。
實(shí)例5實(shí)例1被重復(fù)，除了所使用的起始物料是以20at.％的基于Fe的原子百分?jǐn)?shù)含有Co(并且也分別以9.1at.％和1.0at.％含有Al和Y作為防燒結(jié)劑)的25nm平均直徑針鐵礦顆粒之外。
所獲得的粉末具有21nm的平均顆粒直徑和55m2/g的BET比表面積。磁性質(zhì)評估的結(jié)果是Hc＝221KA/m，σs＝104Am2/Kg，以及BSFD＝1.52。粉末抗氧化力Δσs為8.7％，并且BSFD中Hc120KAm以下的比率是11.8％。評估的磁帶性質(zhì)是Hcx＝244KA/m，SFDx＝0.68，SQx＝0.71，以及磁帶抗氧化力ΔBm為4.6％。
實(shí)例6實(shí)例1被重復(fù)，除了所使用的起始物料是以10at.％的基于Fe的原子百分?jǐn)?shù)含有Ni(并且也分別以9.1at.％和1.0at.％含有Al和Y作為防燒結(jié)劑)的25nm平均直徑的針鐵礦顆粒之外。
所獲得的粉末具有20nm的平均顆粒直徑和57m2/g的BET比表面積。磁性質(zhì)評估的結(jié)果是Hc＝218KA/m，σs＝102Am2/Kg，以及BSFD＝1.62。粉末抗氧化力Δσs為9.0％，并且BSFD中Hc120KAm以下的比率是12.1％。評估的磁帶性質(zhì)是Hcx＝230KA/m，SFDx＝0.69，SQx＝0.71，以及磁帶抗氧化力ΔBm為4.9％。
比較實(shí)例1實(shí)例1被重復(fù)，除了排出氣體的出口壓力釋放到大氣中以不使高爐內(nèi)部增壓(高爐壓力不高于0.01MPa)之外。
所獲得的粉末具有25nm的平均顆粒直徑和45m2/g的BET比表面積。磁性質(zhì)評估的結(jié)果是Hc＝158KA/m，σs＝117Am2/Kg，以及BSFD＝2.71。粉末抗氧化力Δσs為25.2％，并且BSFD中Hc120KAm以下的比率是21.1％。圖2顯示為該實(shí)例的磁粉獲得的磁滯曲線和微分曲線。評估的磁帶性質(zhì)是Hcx＝172KA/m，SFDx＝1.65，SQx＝0.63，以及磁帶抗氧化力ΔBm為13.0％。
上述實(shí)例和比較實(shí)例的制造條件、所獲得粉末的體性質(zhì)和磁性質(zhì)，以及對應(yīng)的磁帶性質(zhì)概括在表1中。
表格1

可以從這些實(shí)例中看到，當(dāng)?shù)谌鐚?shí)例1和2中的壓力下執(zhí)行時(shí)，平均顆粒直徑和比表面積與其中高爐沒有增壓的比較實(shí)例1中那些值大約相同，然而磁性質(zhì)包括高的矯頑力Hc以及2或更小的BSFD。這些性質(zhì)以高Hcx和低SFDx反映在磁帶性質(zhì)中。特別值得注意的一點(diǎn)是低Hc成分的比率在實(shí)例1和2中比在比較實(shí)例1中要低得很多。這表明除了Fe16N2相以外的相在實(shí)例1和2中幾乎完全不存在，也就是，基本上由Fe16N2相構(gòu)成的粉末材料被獲得。此外，當(dāng)適當(dāng)量的Co或Ni被包含時(shí)，如實(shí)例4和5中，粉末材料的Δσs減小，使得磁帶的ΔBm減小從而其抗氧化力提高實(shí)例7實(shí)例1中獲得的氮化鐵磁粉用來制作具有由磁層和非磁層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的測試磁帶。磁轉(zhuǎn)變測量和存儲穩(wěn)定性評估被執(zhí)行。在制備磁性涂料時(shí)，按重量的100份氮化鐵磁粉與以按重量的指示份數(shù)在下面陳列的材料混合。在制備非磁性粉末時(shí)，按重量的85份非磁粉與以按重量的指示份數(shù)在下面陳列的材料混和。兩種混合都使用捏和機(jī)和砂磨機(jī)來捏和以及分散。所獲得的用于磁層形成的涂料和用于非磁層(襯層)形成的涂料被涂敷到由芳香族聚酰胺支撐構(gòu)成的基膜上，以獲得所希望的2.0μm的襯層厚度以及0.20μm的磁層厚度。磁層還是潮濕時(shí)通過暴露于磁場中來定向，隨后進(jìn)行烘干和砑光以獲得雙層結(jié)構(gòu)磁帶。
磁性涂料成分氮化鐵磁粉按重量100份碳黑 按重量5份氧化鋁按重量3份氯乙烯樹脂(MR110) 按重量15份氨基甲酸酯樹脂(UR8200)按重量15份硬脂酸按重量1份乙酰丙酮 按重量1份乙基甲酮 按重量190份環(huán)己酮按重量80份甲苯 按重量110份非磁性涂料成分非磁粉(α-Fe2O2)按重量85份碳黑 按重量20份氧化鋁按重量3份氯乙烯樹脂(MR110) 按重量15份氨基甲酸酯樹脂(UR8200)按重量15份乙基甲酮 按重量190份環(huán)己酮按重量80份甲苯 按重量110份所獲得磁帶的磁性質(zhì)即磁轉(zhuǎn)變性質(zhì)(C/N，輸出)被測量。在C/N比率測量中，磁鼓測試器連上記錄頭，并且數(shù)字信號以0.35μm的記錄波長來記錄。此時(shí)，MR頭用來測量再現(xiàn)信號，并且噪聲被測量為解調(diào)噪聲。在評估中，在使用比較實(shí)例1的氮化鐵磁粉的情況下的輸出和C/N定義為0dB。評估結(jié)果在表2中顯示。
實(shí)例8到12實(shí)例7被重復(fù)，除了使用實(shí)例2到6中所獲得的氮化鐵磁粉之外。與實(shí)例7中相同的評估被執(zhí)行。結(jié)果在表2中顯示。
比較實(shí)例2實(shí)例7被重復(fù)，除了使用比較實(shí)例1中所獲得的氮化鐵磁粉之外。與實(shí)例7中相同的評估被執(zhí)行，結(jié)果在表2中顯示。
表2

從表2中的結(jié)果可以看到，使用實(shí)例1到6的氮化鐵磁粉制造的實(shí)例7到12的雙層結(jié)構(gòu)磁帶是優(yōu)異的磁記錄媒介，其表現(xiàn)處比比較實(shí)例2更好的輸出、噪聲和C/N性質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種主要由Fe16N2相構(gòu)成的氮化鐵磁粉，其特征在于其矯頑力Hc是200KA/m或更大，以及體開關(guān)磁場分布BSFD是2或更小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化鐵磁粉，其中體開關(guān)磁場分布中Hc120KA/m以下的比率是15％或更小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化鐵磁粉，其中平均顆粒直徑是50nm或更小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一個的氮化鐵磁粉，還包括以基于Fe的原子百分?jǐn)?shù)表示的總量為0.1-30at.％的Co和Ni的一種或兩者。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的氮化鐵磁粉，其抗氧化力指數(shù)Δσs為15％或更小，其中Δσs是從氮化鐵磁粉于恒溫恒濕器中在60℃和90％RH下存放一個星期之前和之后的飽和磁化強(qiáng)度值σs，使用下面的公式計(jì)算的百分比100×{(存放之前的飽和磁化強(qiáng)度值)}-(存放之后的飽和磁化強(qiáng)度值)}/(存放之前的飽和磁化強(qiáng)度值)
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一個的氮化鐵磁粉，F(xiàn)e16N2相的比率是由XRD峰積分確定的80％或更大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一個的氮化鐵磁粉，還包括防燒結(jié)劑，其包括Al和定義為包括Y的稀土元素的組合，其中Al含量在基于Fe的5-30at.％的范圍內(nèi)，并且稀土元素含量在基于Fe的0.5-10at.％的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一個的氮化鐵磁粉還包括防燒結(jié)劑，其包括Si和定義為包括Y的稀土元素的組合，其中Si含量在基于Fe的1-10at.％的范圍內(nèi)，并且稀土元素含量在基于Fe的0.5-10at.％的范圍內(nèi)。
9.一種制造氮化鐵磁粉的方法，包括使發(fā)生Fe顆粒和含氮?dú)怏w的氮化反應(yīng)，以制造主要是Fe16N2相的氮化顆粒，以在0.1MPa或更大的增加壓力下繼續(xù)進(jìn)行。
10.一種制造氮化鐵磁粉的方法，包括使發(fā)生Fe顆粒和氨氣的氮化反應(yīng)，以制造主要是Fe16N2相的氮化顆粒，以在0.3MPa或更大的氨氣增加壓力下繼續(xù)進(jìn)行。
全文摘要
一種主要由Fe
文檔編號H01F1/047GK1621549SQ200410095850
公開日2005年6月1日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者正田憲司, 綱野岳文, 永富晶 申請人:同和礦業(yè)株式會社