フェライトナノ微粒子を分散した酸化鉄および鉄微粒子の合成とその磁性

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650831
• Research Institution: Konan University
• Principal Investigator: 重松 利彦 甲南大学, 理工学部, 教授 (80109058)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 町田 信也 甲南大学, 理工学部, 助教授 (10190381)
• Keywords: スピネルフェライト / ナノコンポジット / 硬磁性材料 / 形状磁気異方性 / 相分離

Research Abstract

(1)湿式法で得た、Znフェライト-マグネタイト固溶体(立方体、粒子径約100nm)あるいは、Coフェライト-マグネタイト固溶体(立方体、粒子径約勺100nm)微粒子を、空気中300〜600℃で酸化し、その際の相分離、析出挙動を検討した。得られた結果を以下に示す。
1-A Znフェライト-マグネタイト固溶体微粒子を空気中300℃で酸化した場合、Znフェライトとγ-Fe_2O_3に相分離した。また、この相分離のサイズは約1nmであった。これに対し、空気中400℃以上の酸化ではヘマタイトの析出が見られた。このヘマタイトの析出過程は、酸化初期は300℃酸化の場合と同様であるが、更なる酸化でγ-Fe_2O_3がヘマタイトに相変態した。以上より、スピネルフェライト-マグネタイト固溶体の酸化に伴う総分離、析出挙動はバルク試料特有の現象でなく、微粒子にも起こっていることを見出した。
1-B 1-Aで得られた知見をもとに、高保磁力を得られる可能性の高いCoフェライト-マグネタイト固溶体微粒子の酸化相分離、析出に伴う磁性の変化を検討した。その結果、ヘマタイトの析出しない300℃で酸化した際、磁化80emu/g、保持力1500Oe、600℃でヘマタイトの析出しない短時間酸化した際、磁化70emu/g、保持力2200Oe(as-received試料では90emu/g、1100Oe)となった。磁化の減少は見られるものの、高保持力であり、新規な硬磁性体合成の可能性を示唆している。特に600℃酸化で高保持力が得られたのは、析出相が板状であり形状異方性が効いているためである。
(2)メタル/スピネルフェライトナノコンポジット作製の前段階として、固相法で作製したCoZnフェライト-マグネタイト固溶体の酸化相分離、析出挙動と、これに伴う磁性の変化を検討した。この場合も(1)で述べたと同様の酸化相分離、析出挙動を示し、磁化は低いものの高保持力を持つことから、還元条件を最適化することで高い磁化、高い保持力を持つメタル/スピネルフェライトナノコンポジットの作製が可能と考えられる。