[发明专利]羟基氧化铁粒子的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合作为用于高密度高容量磁记录带的磁性粒子的前体来使用的羟基氧化铁(Iron Oxyhydroxide)粒子，尤其涉及微细的、轴比大且粒度分布窄的羟基氧化铁粒子的制造方法。

背景技术

要求日益提高的高密度高容量磁记录带随着记录密度的提高，位(bit)长或磁道(track)宽度变小。即，通过记录密度和磁道密度的提高，可以实现高密度化。然而，位长和磁道宽度变小时，每位的磁性体数减小，SN比降低。进而，若粒径产生不均，则磁性体的分布状态变得不均匀，噪音增加。因此，要达到高密度化的目的，就需要形成微细且粒度整齐的粒子。

作为得到针状磁性粒子的前体即羟基氧化铁粒子的方法，已知的有湿式合成法。该湿式合成法是通过将铁原料水溶液和中和剂混合搅拌得到的氢氧化亚铁进行氧化处理来制作羟基氧化铁粒子。之后，将该羟基氧化铁粒子进行还原处理，从而得到以铁为构成元素的针状磁性粒子。为了得到所要求的微细的针状磁性粒子，氢氧化亚铁的核生成工序中的氧化条件的控制变得重要。为了满足这个要求，至今为止，例如提出了使氧化性气体的氧分压在0.2atm以上来控制氧化速度的方法(例如专利文献1)、将氧化工序分为两个阶段并改变氧化速度的方法(例如专利文献2)、控制氧化温度的方法(例如专利文献3)等方案。

然而，上述专利文献1记载了使用搅拌槽型反应器或气泡塔型反应器难以稳定地得到微细的针铁矿(Goethite)，其并不是使用搅拌槽型反应器的制造方法。因此，由于在没有搅拌的情况下吹入氧分压在0.2atm以上的氧化性气体，因此得到的羟基氧化铁粒子的粒径可能产生不均。另外，上述专利文献2中，在氧化亚铁的氧化工序中，由于使氧化速度上升直至变为规定的氧化速度，因此羟基氧化铁粒子的粒径可能产生不均。另外，得到的针铁矿的长轴长为0.05～0.25μm左右，并没有充分细微化。进而，上述专利文献3以排除树枝状粒子的生成为主要目的，同时也考虑到制造微细的粒子。虽然将氧化温度设为10℃以上，但该温度下的氧化可能会使羟基氧化铁的核即绿锈(green rust)容易生长，从而羟基氧化铁可能变得过大。

【专利文献1】特开平3-228829号公报

【专利文献2】特开平10-182162号公报

【专利文献3】特开平6-24750号公报

发明内容

本发明基于这些技术问题而完成，其目的在于提供微细的、具体来说具有75nm以下的平均长轴长、轴比大、具体来说轴比在3以上且粒度分布窄的羟基氧化铁粒子。

本发明人等从与现有观点完全不同的观点出发重新研究了羟基氧化铁粒子的制造条件。结果发现，在湿式合成法中，若要使羟基氧化铁粒子微细化、轴比增大、粒度分布变窄，可以使一部分亚铁原料在低温下氧化而生成羟基氧化铁粒子的前体，在高温下氧化该前体，并用剩余的亚铁原料使羟基氧化铁粒子成长。即，本发明为羟基氧化铁粒子的制造方法，其特征在于，该方法包括：工序A，将亚铁盐水溶液和含有选自碳酸碱和氢氧化碱中的1种或2种的碱性水溶液进行混合而获得含有亚铁的悬浊液；工序B，将工序A中得到的悬浊液控制在-5℃以上但小于10℃的温度范围内，并向悬浊液内吹入氧成分比为0.5～0.8的含氧气体，从而将悬浊液中的亚铁以30～65％的氧化率进行氧化，得到羟基氧化铁粒子前体；工序C，在工序B之后将含有羟基氧化铁粒子前体的悬浊液控制在大于等于20℃但小于45℃的温度范围内，并向悬浊液内吹入含氧气体，从而由羟基氧化铁粒子前体生成羟基氧化铁粒子。

另外，本发明中的羟基氧化铁指的是α-羟基氧化铁(α-FeOOH，Goethite(针铁矿))。氧成分比指的是单位体积中含有的氧的体积比例。另外，亚铁是指Fe²⁺。

本发明优选工序A中含有亚铁的悬浊液中Fe浓度为0.001～0.1mol/L。这是为了确保羟基氧化铁粒子的产额以及为了得到微细的粒子。

本发明优选在工序A中碱性水溶液的氢离子指数pH(以下仅称为“pH”)为9～11。这是为了确保羟基氧化铁粒子的产额以及为了减少磁赤铁矿(日文原文为：マグヘマイト)和磁铁矿(magnetite)等异相粒子的混存。

本发明优选在工序B中含氧气体的气泡直径小于2.0mm。这是为了增加亚铁和含氧气体的接触面积以确保羟基氧化铁粒子的产额，以及为了得到微细的粒子。

本发明优选在工序C中含氧气体的氧成分比为0.2～0.8。这是为了确保羟基氧化铁粒子的产额以及为了得到微细的粒子。