Verfahren zur Herstellung von dauermagnetisierbare Teilchen enthaltenden Formkörpern zur magnetischen Speicherung von Informationen und Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von flächenartigen Gebilden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dauermagnetisierbare Teilchen enthaltenden Formkörpern, z. B. Platten oder Bändern, zur magnetischen Speicherung von Informationen, bei dem die dauermagnetisierbaren Teilchen durch Ausfällen aus einer wässrigen Lösung und Niederschlagen in feindisperser Form an einen in der Lösung suspendierten Trägerstoff hergestellt werden.
Obwohl die Sättigungsmagnetisierung ferromagnetischer Metalle bedeutend höher liegt als die von ferrimagnetischen Oxyden (z. B. um den Faktor 4), ist gegenwärtig nur eine grosstechnische Verwendung der Ferrioxyde möglich. Die Eignung als Substanz zur magnetischen Speicherung und Wiedergabe von Informationen setzt nämlich eine sehr homogene Verteilung in einem Bindemittel voraus, das anschliessend in die gewünschte Form gebracht werden kann.
Die Abmessungen der zu dispergierenden dauermagnetisierbaren Teilchen und die Konzentration dieser Teilchen im Kunststoff kann nur innerhalb eines beschränkten Bereichs variiert werden. Einerseits ist es zur Erhaltung einer ausreichend hohen Koerzitivkraft erforderlich, die Abmessungen der Teilchen gering zu halten, anderseits dürfen die Teilchen nicht so klein werden, dass ihre Anisotropie der thermischen Energie entspricht und eine rasche Entmagnetisierung auftritt. Eine Verringerung der Abmessungen der dauermagnetisierbaren Teilchen verbessert die mit der so erhaltenen Substanz erreichbare Informationsdichte.
Bei zu hoher Konzentration von dauermagnetisierbarem Material im Bindemittel ist die Wechselwirkung zwischen den notwendigerweise zusammengeballten, dauermagnetisierbaren Teilchen zu stark, um mit einem äusseren Magnetfeld ausreichend schnell eine von Null abweichende Magnetisierung zu erzeugen. Bei niedriger Konzentration des dauermagnetisierbaren Materials ist die Empfindlichkeit der resultierenden Substanz gering, während eine genügend homogene Verteilung des Materials grosse Schwierigkeiten bereitet. Eine solche homogene Verteilung ist besonders für digitale Informationen unbedingt erforderlich, weil Inhomogenitäten von kleinstem Umfang, etwa von gleicher Grössenordnung wie die Spaltbreite der Aufnahme- und Wiedergabeköpfe, d. h. 1 M oder weniger, die Bildung sehr lästiger Störsignale veranlassen können.
Die Herstellung von ferromagnetischen Metallteilchen mit Abmessungen im Bereich von unter etwa 1000 Ä ist nur mit Hilfe von Oxyden oder Salzen der entsprechenden Metalle möglich. Die Oxyde oder Salze müssen durch Erhitzen unter reduzierenden Bedingungen in die Metalle oder Legierungen umgesetzt werden. Eine starke Anhäufung der Metallteilchen ist dabei unumgänglich, wenn lediglich reduzierbare Metallverbindungen vorliegen. Abgesehen von der starken Wechselwirkung zwischen den Metallteilchen - sie ist durch die hohe Sättigungsmagnetisierung bei Metallen sehr ausgeprägt - ist es unmöglich, solche Präparate mit ausreichender Homogenität in einem Bindemittel zu verteilen.
Schliesslich wird der Anwendungsbereich auch durch die hohe elektrische Leitfähigkeit stark eingeschränkt.
Es überrascht daher nicht, dass fast ausschliesslich kleine Eisenoxydteilchen zur Aufnahme und Wiedergabe von Daten benutzt werden. Wenn die Präzipitation von dreiwertigem Eisen auf eine bestimmte Weise durchgeführt wird, bilden sich nadelförmige Eisenhydroxydteilchen. Die Länge dieser Nadeln schwankt von 0,3 bis zur das Länge-Durchmesser Verhältnis liegt zwischen 15:1 und 5 : 1. Durch eine vorsichtige Reduktion mit anschliessender Oxydation können diese Teilchen in dauermagnetisierbares y-FezOP umgesetzt werden. Dieses Material mit einer verhältnismässig niedrigen Sättigungsmagnetisierung, nämlich 400 Gauss gegenüber 1700 Gauss für metallisches Eisen, zeigt eine Koerzitivkraft von etwa 250 Oe. Dieser hohe Wert ist der stark anisotropen Form der Teilchen zuzuschreiben.
Ausser der relativ niedrigen Sättigungsmagnetisierung gibt es noch andere Nachteile, die mit der Anwendung von nadelförmigem y-Fe2Os verbunden sind. Dazu gehört, dass die Teilchen nur in Längsrichtung der Nadel dauermagnetisiert werden können. Das bedeutet, dass zur Erhaltung einer hohen Remanenz eine Orientierung der Nadeln im Bindemittel erforderlich ist. Hierdurch wird der resultierende Körper nur in einer Richtung stark magnetisierbar, was sowohl für Bänder wie auch für Platten nachteilig ist. Zweitens haben die Teilchen relativ grosse Abmessungen. Hierdurch lassen sich in Anbetracht der genannten Einschränkung in der Konzentration der Teilchen im Bindemittel Inhomogenitäten nur mit grosser Mühe vermeiden. Ausserdem sind dadurch auch der je Ob erflächen einheit zu speichernden Informationsmenge Grenzen gesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden. Zuerst wird durch homogene und allmähliche Bildung von Hydroxylionen in der Lösung erreicht, dass sich die Präzipitationskerne ausschliesslich an der Oberfläche eines Fremd- oder Trägerstoffes bilden, wo sie mit merklicher Energie gebunden werden. Eine homogene Bildung von Hydroxylionen bedeutet, dass die Konzentration, auch wenn beliebig kleine Volumelemente betrachtet werden, stets denselben Wert hat. Unter allmählicher Bildung von Hydroxylionen wird eine solche Steigerung der Hydroxylionenkonzentration je Zeiteinheit verstanden, dass die Migrationsgeschwindigkeit des zu fällenden Stoffes zur Oberfläche des Trägerstoffes hin dazu ausreicht, die Bildung von Präzipitationskernen in der Lösung zu vermeiden.
Die Migration des zu fällenden Materials durch die Flüssigkeit wird durch die Rührintensität und den Verteilungsgrad des festen Trägerstoffes in der Suspension bedingt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch das Verfahren, bei dem man die dauermagnetisierbaren Teilchen herstellt, indem man eines oder mehrere dauermagnetisierbare Elemente, insbesondere Eisen, aus wässriger Lösung ausfällt und in feindisperser Form auf einem in der Lösung suspendierten Trägerstoff aus nicht oder nur schwach magnetisierbarem Material niederschlägt, wobei man in der Lösung homogen und so langsam Hydroxylionen erzeugt, dass die Migrationsgeschwindigkeit des zu fällenden Stoffes zur Trägeroberfläche hin dazu ausreicht, die Bildung von Präzipitationskernen in der Lösung zu vermeiden, wodurch sich die zu fällenden Elemente ausschliesslich in Form eines Hydroxyds, hydratisierten Oxyds oder eines unlöslichen Salzes auf dem suspendierten Trägerstoff niederschlagen,
und wonach man den auf diese Weise beladenen Träger von der Lösung abtrennt und bei erhöhter Temperatur dehydratisiert.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die Bildung des Präzipitats homogen auf der gesamten Oberfläche des Trägerstoffes erfolgt.
Im Falle einer grossen spezifischen Oberfläche des Trägermaterials lagert sich das Präzipitat in homogener Verteilung auf einer sehr grossen Fläche ab. Die Kerne bilden sich ausschliesslich an der Oberfläche des Trägerstoffes, so dass in der Lösung keine Kerne zu einem unerwünscht groben Präzipitat zusammenwachsen.
Als feinverteilter Trägerstoff wird ein nicht oder nur schwach magnetisierbarer Stoff benutzt, z. B. Siliziumdioxyd, Aluminiumoxyd oder Titanoxyd. Es können auch andere Trägerstoffe, wie Asbestfasern, Papierbrei oder bestimmte Kunststoffe verwendet werden. Sehr eeignet ist ein Siliziumdioxydpräparat, das durch Pyrolyse von Siliziumtetrachlorid (Warenzeichen Aerosil ) erhalten wird. Seine Teilchengrösse ist 140 Ä, die spezifische Oberfläche 150 m2/g.
Werden Legierungen verlangt, so werden zweckmässig ausser Eisen, Kobalt, Nickel, Mangan, Kupfer, Blei, Quecksilber, Zink, Zinn oder andere Elemente hintereinander als unlösliche Verbindungen auf den Trägerstoff in Abhängigkeit von der Löslichkeit der betreffenden Salze aufgebracht.
Erfindungsgemäss erfolgt die Überführung des Präzipitats in die entsprechenden Metalle bzw. Metallegierungen, indem man das auf den Trägerstoff aufgebrachte Präzipitat zu Metall bzw. zu einer Legierung reduziert. Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass auf dem Trägerstoff gebildetes Oxyd, gegebenenfalls Mischoxyd, bei erhöhter Temperatur in einer Wasserstoffatmosphäre zu Metall bzw. einer Legierung reduziert wird. Es empfiehlt sich, das Präzipitat, wenn es hauptsächlich aus hydratisiertem Eisenoxyd besteht, im voraus bei einer erhöhten Temperatur von z. B. 8000 C an der Luft zu calcinieren. Bei diesem Verfahren wird das Eisenoxyd dehydratisiert, ohne dass sich die Abmessungen der Eisenoxydteilchen ändern.
Das anschliessende Reduktionsverfahren führt dann bei Temperaturen bis etwa 500 C zu einer fast vollständigen Reduktion des Eisens.
Die Abmessungen der so erhaltenen Metall- und Legierungsteilchen lassen sich innerhalb eines sehr weiten Bereichs variieren. Dies kann zunächst dadurch erfolgen, dass man die Abmessungen der Oxydteilchen durch Wahl einer bestimmten spezifischen Oberfläche des Trägerstoffs und einer bestimmten Konzentration der zu reduzierenden Metalloxyde auf einen bestimmten Werte einstellt. Daneben können die Reduktionsverhältnisse für eine reproduzierbare Einstellung der Abmessungen der anfallenden Metallteilchen benutzt werden. Bei höherem Reduktionsgrad der Metalloxyde und höherer Reduktionstemperatur nehmen die Abmessungen der Metallteilchen zu. Steigerung der Wasserdampfspannung während der Reduktion führt gleichfalls zu grösseren Metallteilchen.
Die mit Metallteilchen beladenen Trägerstoffe können nach Evakuierung vollständig mit einem polymerisierbaren Monomeren oder geschmolzenen Polymeren getränkt werden. Nach der Tränkung sind die Metallteilchen, auch bei Weiterverarbeitung zu Körpern gegen Oxydationswirkung geschützt. Ein grosser Vorteil des auf diese Weise erhaltenen Materials ist die geringe elektrische Leitfähigkeit. Da die Metallteilchen auf dem Trägerstoff gegenseitig isoliert sind, ist ein elektrischer Kontakt zwischen ihnen ausgeschlossen.
Weiter ist bekannt, dass die Sättigungsmagnetisierung kleiner Teilchen nicht.von der des massiven Materials abweicht; dahingegen ist durch die Wechselwirkung von Leitungselektroden und der Oberfläche der Metallteilchen der spezifische Widerstand von sehr feinverteilten Metallen verhältnismässig hoch. Hierdurch treten fast keine unerwünschten Wirbelströmt im Material auf.
Die Reduktion des auf den Trägerstoff aufgebrachten Präzipitats kann auch ganz oder zum Teil in der Flüssigkeitsphase erfolgen, z. B. unter Anwendung von Hydrazin.
Die Erfindung wird an Hand von zwei Beispielen erläutert:
Beispiel I
955 ml einer 7,8 g Fe++ enthaltenden FeCl2-Lösung wurden in 2 Liter destilliertes und gekochtes Wasser eingebracht.
Anschliessend wurden 23,4 g Aerosil und 25,6 g Harnstoff hinzugefügt. Die Suspension wurde dann in einer Stickstoffatmosphäre unter intensivem Rühren auf etwa 700 C erhitzt.
Der pH-Wert betrug anfangs 3,9. Nach 72stündigem Erhitzen war dieser pH-Wert auf 6,3 angestiegen. Die Temperatur wurde auf 1000 C erhöht Der pH-Wert betrug nach weiteren 16 Stunden 8,2. Nach Abkühlung wurde ein grauer Feststoff mit einem normalen Papierfilter an der Luft filtriert; der Feststoff wurde dabei gleichmässig braun. Nach Auswaschen mit Wasser wurde der Niederschlag 80 Stunden lang bei 1200 C getrocknet. Das Material enthielt 22,5 Gew. % dreiwertiges Eisen, 57,3 Gew. % SiO2 und 0,8 Gew. % Cl-. Eine röntgenographische und elektronenmikroskopische Prüfung ergab, dass das Eisen in Form von Teilchen mit Abmessungen von im wesentlichen zwischen 30 und 40 Ä auf dem Aerosil anwesend war.
Die Prüfung in einer Thermowaage ergab, dass die letzten Wasserreste erst bei Erhitzung auf 8500 C zu entfernen waren. Die Abmessungen der Eisenoxydteilchen änderten sich dabei nicht. Nach Erhitzung an der Luft auf die Temperatur von 8500 C wurde das Material bei Temperaturen zwischen 400 und 5000 C mit Wasserstoff reduziert. Es zeigt sich, dass die Abmessungen der Eisenteilchen von der Reduktions temperatur und der Geschwindigkeit, mit der die Probe auf die Behandlungstemperatur gebracht wurde, abhängig waren.
Je nach Durchführung der Reduktion bildeten sich homogen über die Oberfläche des Trägers verteilte Eisenteilchen mit Abmessungen von 40 bis 100 Ä.
Beispiel II
90,2 g Harnstoff, 25 g CoCl2 ¯ 6 aq und 10 g NiCl2 ¯ 6 aq wurden in 2 Liter destilliertes und gekochtes Wasser eingebracht. Dann wurden 3,1 g AEROSIL (Fabr. Degussa, spez. Oberfläche 180 m2 g-t) hinzugefügt. Diese Suspension wurde anschliessend unter eingehendem Rühren 30 Stunden lang auf etwa 1000 C erhitzt. Während dieser Zeit veränderte sich die Farbe der Suspension von rosa in blau. Nach Abkühlung wurde das beladene Trägermaterial mit einem normalen Papierfilter an der Luft filtriert. Nach Auswaschen mit Wasser wurde der Niederschlag 16 Stunden bei 1200 C getrocknet. Das Material enthielt 13,8 Gew. % Nickel, 33,0 Gew. % Kobalt, 20,3 Gew.% Sitz, 3,3 Gew.% CO2 und Wasser.
Auf röntgenographischem und elektronenmikroskopischem Wege konnte festgestellt werden, dass sich Teilchen von 50 Ä auf dem Aerosil befanden. Die Prüfung in einer Thermowaage ergab, dass die Oxyde durch eine 30stündige Behandlung in einem Wasserstoffstrom bei 3000 C zu etwa 70% zu Metall reduziert werden konnten. Eine vollständige Reduktion setzte eine Temperatur von 6000 C und höher voraus; die Anwendung von Temperaturen in diesem Bereich verursachte eine Vergrösserung der Teilchenabmessungen bis zu etwa 100 Ä, eine für bestimmte magnetische Anwendungen sehr günstige Grösse. Das Vorliegen einer Legierung konnte im Röntgenbeugungsbild nachgewiesen werden.
Das auf 1200 C getrocknete Material wurde zu Zylindern von 3 mm Höhe und 2,5 mm Durchmesser verpresst. Nach 42stündiger Reduktion in Wasserstoff bei 5000 C wurden die Tabletten zu einer Säule von 15 cm Länge vereint. An dieser Säule wurde die Hysteresisschleife des Materials ermittelt.
Diese ist in der Zeichnung dargestellt. Die eingezeichnete Feldstärke auf der Ordinate hat nur relative Bedeutung.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung von dauermagnetisierbare Teilchen enthaltenden Formkörpern zur magnetischen Speicherung von Informationen, wobei man die dauermagnetisierbaren Teilchen herstellt, indem man eines oder mehrere dauermagnetisierbare Elemente aus wässriger Lösung ausfällt und in feindisperser Form auf einem in der Lösung suspendierten Trägerstoff aus nicht oder nur schwach magnetisierbarem Material niederschlägt, wobei man in der Lösung homogen und so langsam Hydroxylionen erzeugt, dass die Migrationsgeschwindigkeit des zu fällenden Stoffes zur Trägeroberfläche hin dazu ausreicht, die Bildung von Präzipitätionskernen in der Lösung zu vermeiden, wodurch sich die zu fällenden Elemente ausschliesslich in Form eines Hydroxyds, hydratisierten Oxyds oder eines unlöslichen Salzes auf dem suspendierten Trägerstoff niederschlagen,
und wonach man den auf diese Weise beladenen Träger von der Lösung abtrennt und bei erhöhter Temperatur dehydratisiert, dadurch gekennzeichnet, dass man das auf den Trägerstoff aufgebrachte Präzipitat zu Metall bzw. zu einer Legierung reduziert.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das dauermagnetisierbare Element Eisen ist oder die dauermagnetisierbaren Elemente in Form einer Legierung vorliegen.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man auf dem Trägerstoff gebildetes Oxyd bzw.
Mischoxyd, bei erhöhter Temperatur in einer Wasserstoffatmosphäre zu Metall bzw. zu einer Legierung, reduziert.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man das auf dem Träger niedergeschlagene Präzipitat vor der Reduktionsbehandlung an der Luft calciniert.
4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man während der Reduktion Wasserdampf zuführt.
5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeich- net, dass man das auf den Trägerstoff aufgebrachte Präzipitat in der flüssigen Phase zu Metall bzw. zu einer Legierung reduziert.
PATENTANSPRUCH II
Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I zur Herstellung von flächenartigen Gebilden.
UNTERANSPRÜCHE
6. Anwendung nach Patentanspruch II zur Herstellung von Platten zur magnetischen Speicherung von Informationen.
7. Anwendung nach Patentanspruch II zur Herstellung von Bändern zur Speicherung magnetischer Informationen.
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Process for the production of molded bodies containing permanently magnetizable particles for the magnetic storage of information and application of the process for the production of sheet-like structures
The invention relates to a process for the production of moldings containing permanently magnetizable particles, e.g. B. disks or tapes, for the magnetic storage of information, in which the permanently magnetizable particles are produced by precipitation from an aqueous solution and precipitation in finely dispersed form on a carrier substance suspended in the solution.
Although the saturation magnetization of ferromagnetic metals is significantly higher than that of ferrimagnetic oxides (e.g. by a factor of 4), ferric oxides can only be used on an industrial scale at the moment. The suitability as a substance for magnetic storage and reproduction of information requires a very homogeneous distribution in a binding agent, which can then be brought into the desired shape.
The dimensions of the permanently magnetizable particles to be dispersed and the concentration of these particles in the plastic can only be varied within a limited range. On the one hand, to maintain a sufficiently high coercive force, it is necessary to keep the dimensions of the particles small; on the other hand, the particles must not become so small that their anisotropy corresponds to the thermal energy and rapid demagnetization occurs. A reduction in the dimensions of the permanently magnetizable particles improves the information density that can be achieved with the substance obtained in this way.
If the concentration of permanently magnetizable material in the binder is too high, the interaction between the permanently agglomerated particles is too strong to generate a magnetization deviating from zero sufficiently quickly with an external magnetic field. If the concentration of the permanently magnetizable material is low, the sensitivity of the resulting substance is low, while a sufficiently homogeneous distribution of the material causes great difficulties. Such a homogeneous distribution is absolutely necessary, especially for digital information, because inhomogeneities of the smallest extent, approximately of the same order of magnitude as the gap width of the recording and playback heads, i.e. H. 1 M or less, which can cause very annoying noise to be generated.
The production of ferromagnetic metal particles with dimensions in the range of less than about 1000 Å is only possible with the help of oxides or salts of the corresponding metals. The oxides or salts must be converted into the metals or alloys by heating under reducing conditions. A strong accumulation of the metal particles is inevitable if only reducible metal compounds are present. Apart from the strong interaction between the metal particles - it is very pronounced due to the high saturation magnetization in metals - it is impossible to distribute such preparations with sufficient homogeneity in a binder.
Finally, the area of application is also severely limited by the high electrical conductivity.
It is therefore not surprising that small iron oxide particles are used almost exclusively to record and display data. When trivalent iron precipitation is carried out in a certain way, acicular iron hydroxide particles are formed. The length of these needles varies from 0.3 to the length-diameter ratio between 15: 1 and 5: 1. Through a careful reduction and subsequent oxidation, these particles can be converted into permanently magnetizable y-FezOP. This material with a relatively low saturation magnetization, namely 400 Gauss compared to 1700 Gauss for metallic iron, shows a coercive force of about 250 Oe. This high value is due to the strongly anisotropic shape of the particles.
In addition to the relatively low saturation magnetization, there are other disadvantages associated with the use of acicular y-Fe2Os. This includes that the particles can only be permanently magnetized in the longitudinal direction of the needle. This means that the needles in the binder must be oriented in order to maintain a high level of remanence. As a result, the resulting body can only be magnetized strongly in one direction, which is disadvantageous for both tapes and disks. Second, the particles are relatively large in size. In view of the aforementioned restriction in the concentration of the particles in the binder, inhomogeneities can only be avoided with great difficulty. In addition, there are limits to the amount of information that can be stored per surface unit.
The object of the invention is therefore to avoid these disadvantages. First, the homogeneous and gradual formation of hydroxyl ions in the solution ensures that the precipitation nuclei form exclusively on the surface of a foreign substance or carrier, where they are bound with noticeable energy. A homogeneous formation of hydroxyl ions means that the concentration, even if arbitrarily small volume elements are considered, always has the same value. The gradual formation of hydroxyl ions is understood to mean such an increase in the hydroxyl ion concentration per unit of time that the migration speed of the substance to be precipitated to the surface of the carrier substance is sufficient to avoid the formation of precipitation nuclei in the solution.
The migration of the material to be precipitated through the liquid is caused by the intensity of the stirring and the degree of distribution of the solid carrier in the suspension.
This object is achieved by the process in which the permanently magnetizable particles are produced by precipitating one or more permanently magnetizable elements, in particular iron, from aqueous solution and in finely divided form on a carrier made of non-magnetizable or only weakly magnetizable material suspended in the solution precipitates, whereby hydroxyl ions are generated homogeneously and so slowly in the solution that the migration speed of the substance to be precipitated to the carrier surface is sufficient to avoid the formation of precipitation nuclei in the solution, whereby the elements to be precipitated are hydrated exclusively in the form of a hydroxide Precipitate oxide or an insoluble salt on the suspended carrier,
and after which the carrier loaded in this way is separated from the solution and dehydrated at elevated temperature.
In this way it is achieved that the formation of the precipitate takes place homogeneously over the entire surface of the carrier material.
In the case of a large specific surface of the carrier material, the precipitate is deposited in a homogeneous distribution over a very large area. The cores are formed exclusively on the surface of the carrier material, so that no cores grow together to form an undesirably coarse precipitate in the solution.
A non-magnetizable or only weakly magnetizable material is used as a finely divided carrier material, e.g. B. silicon dioxide, aluminum oxide or titanium oxide. Other carrier materials, such as asbestos fibers, paper pulp or certain plastics, can also be used. A silicon dioxide preparation obtained by pyrolysis of silicon tetrachloride (trademark Aerosil) is very suitable. Its particle size is 140 Å, the specific surface 150 m2 / g.
If alloys are required, besides iron, cobalt, nickel, manganese, copper, lead, mercury, zinc, tin or other elements, one after the other as insoluble compounds, depending on the solubility of the salts concerned, are applied to the carrier.
According to the invention, the precipitate is converted into the corresponding metals or metal alloys by reducing the precipitate applied to the carrier material to metal or to an alloy. This can be done, for example, in such a way that the oxide formed on the carrier material, optionally mixed oxide, is reduced to metal or an alloy at an elevated temperature in a hydrogen atmosphere. It is advisable, if the precipitate consists mainly of hydrated iron oxide, in advance at an elevated temperature of e.g. B. to calcine 8000 C in air. In this process, the iron oxide is dehydrated without changing the dimensions of the iron oxide particles.
The subsequent reduction process then leads to an almost complete reduction of the iron at temperatures of up to about 500 C.
The dimensions of the metal and alloy particles thus obtained can be varied within a very wide range. This can initially be done by setting the dimensions of the oxide particles to a certain value by selecting a certain specific surface area of the carrier and a certain concentration of the metal oxides to be reduced. In addition, the reduction ratios can be used for a reproducible setting of the dimensions of the metal particles produced. With a higher degree of reduction of the metal oxides and a higher reduction temperature, the dimensions of the metal particles increase. An increase in the water vapor tension during the reduction also leads to larger metal particles.
The carrier materials loaded with metal particles can be completely impregnated with a polymerizable monomer or molten polymer after evacuation. After the impregnation, the metal particles are protected against oxidation, even when they are further processed into bodies. A great advantage of the material obtained in this way is its low electrical conductivity. Since the metal particles are mutually insulated on the carrier material, electrical contact between them is impossible.
It is also known that the saturation magnetization of small particles does not differ from that of the solid material; on the other hand, due to the interaction of line electrodes and the surface of the metal particles, the specific resistance of very finely divided metals is relatively high. As a result, there are almost no undesirable eddy currents in the material.
The reduction of the precipitate applied to the carrier substance can also take place wholly or partly in the liquid phase, e.g. B. using hydrazine.
The invention is illustrated using two examples:
Example I.
955 ml of an FeCl2 solution containing 7.8 g of Fe ++ were placed in 2 liters of distilled and boiled water.
Then 23.4 g of Aerosil and 25.6 g of urea were added. The suspension was then heated to about 700 ° C. in a nitrogen atmosphere with vigorous stirring.
The pH was initially 3.9. After 72 hours of heating, this pH had risen to 6.3. The temperature was increased to 1000 ° C. The pH value was 8.2 after a further 16 hours. After cooling, a gray solid was filtered in air with a normal paper filter; the solid turned evenly brown. After washing with water, the precipitate was dried at 1200 ° C. for 80 hours. The material contained 22.5 wt.% Trivalent iron, 57.3 wt.% SiO2 and 0.8 wt.% Cl-. An X-ray and electron microscopic examination showed that the iron was present in the form of particles with dimensions of essentially between 30 and 40 Å on the Aerosil.
The test in a thermobalance showed that the last remaining water could only be removed when heated to 8500 C. The dimensions of the iron oxide particles did not change. After heating in air to a temperature of 8500 C, the material was reduced with hydrogen at temperatures between 400 and 5000 C. It turns out that the dimensions of the iron particles were dependent on the reduction temperature and the speed with which the sample was brought to the treatment temperature.
Depending on how the reduction was carried out, iron particles with dimensions of 40 to 100 Å were formed, distributed homogeneously over the surface of the support.
Example II
90.2 g urea, 25 g CoCl2 ¯ 6 aq and 10 g NiCl2 ¯ 6 aq were placed in 2 liters of distilled and boiled water. Then 3.1 g of AEROSIL (manufactured by Degussa, specific surface area 180 m2 g-t) were added. This suspension was then heated to about 1000 ° C. for 30 hours with thorough stirring. During this time the color of the suspension changed from pink to blue. After cooling, the loaded carrier material was filtered in air with a normal paper filter. After washing with water, the precipitate was dried at 1200 ° C. for 16 hours. The material contained 13.8% by weight nickel, 33.0% by weight cobalt, 20.3% by weight seat, 3.3% by weight CO2 and water.
By means of X-ray and electron microscopy, it was possible to determine that particles of 50 Å were on the Aerosil. The test in a thermobalance showed that the oxides could be reduced to about 70% to metal by treating them in a hydrogen stream at 3000 C for 30 hours. A complete reduction required a temperature of 6000 C and higher; the use of temperatures in this range caused the particle dimensions to increase by up to about 100 Å, a size which is very favorable for certain magnetic applications. The presence of an alloy could be demonstrated in the X-ray diffraction pattern.
The material, dried to 1200 ° C., was pressed into cylinders 3 mm high and 2.5 mm in diameter. After 42 hours of reduction in hydrogen at 5000 ° C., the tablets were combined to form a column 15 cm in length. The hysteresis loop of the material was determined on this column.
This is shown in the drawing. The field strength drawn on the ordinate is only of relative importance.
PATENT CLAIM 1
Process for the production of molded bodies containing permanently magnetisable particles for the magnetic storage of information, wherein the permanently magnetisable particles are produced by precipitating one or more permanently magnetisable elements from aqueous solution and in finely dispersed form on a carrier made of non-magnetisable or only weakly magnetisable material suspended in the solution precipitates, whereby hydroxyl ions are generated homogeneously and so slowly in the solution that the migration speed of the substance to be precipitated to the carrier surface is sufficient to avoid the formation of precipitation nuclei in the solution, whereby the elements to be precipitated are hydrated exclusively in the form of a hydroxide Precipitate oxide or an insoluble salt on the suspended carrier,
and after which the carrier loaded in this way is separated from the solution and dehydrated at elevated temperature, characterized in that the precipitate applied to the carrier is reduced to metal or to an alloy.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the permanently magnetizable element is iron or the permanently magnetizable elements are in the form of an alloy.
2. The method according to claim I, characterized in that one formed on the carrier oxide or
Mixed oxide, reduced to metal or an alloy at elevated temperature in a hydrogen atmosphere.
3. The method according to claim I, characterized in that the precipitate deposited on the support is calcined in air before the reduction treatment.
4. The method according to dependent claim 2, characterized in that water vapor is supplied during the reduction.
5. The method according to claim I, characterized in that the precipitate applied to the carrier material is reduced in the liquid phase to metal or to an alloy.
PATENT CLAIM II
Application of the method according to claim I for the production of sheet-like structures.
SUBCLAIMS
6. Application according to claim II for the production of disks for the magnetic storage of information.
7. Application according to claim II for the production of tapes for storing magnetic information.
** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.