Brevet FR2482945A1 — publié le 19811127

La présente invention concerne un procédé pour préparer des particules de fer très orientables. Les particules magnétiques que l'on utilise pour préparer des élé- ments d'enregistrement magnétique tels que les bandes magnétiques, sont généralement constituées d'oxyde ferrique y aciculaire. On sait depuis longtemps que le fer lui-même est supérieur à l'oxyde ferrique X en ce qui concerne le rapport signal-bruit, le moment magnétique et la force coercitive. On n'a pas beaucoup utilisé les particules de fer pour l'enregistrement magnétique, malgré les avantages évidents du fer, car, lorsqu'on prépare des particules de fer selon les procédés connus, les particules obtenues n'ont pas la forme aciculaire désirée et sont donc difficiles a orienter. On a utilisé des procédés de réduction chimique pour préparer des particules de fer pur, mais le produit peut ne pas avoir la forme aciculaire désirée et de plus le procédé est extrêmement couteux à mettre en oeuvre. Les particules de fer s'adaptent mal aux opérations ordinaires de mise en oeuvre des pigments et de préparation des bandes ou d'autres milieux d'enregistrement magnétique. On a proposé des procédés de réduction gazeuse de particules d'oxyde de fer mais généralement ces procédés forment un alliage métallique pigmentaire qui se prête mal à l'orien- tation magnétique. Vraisemblablement ces procédés de réduction gazeuse provoquent un frittage et une destruction de la forme aciculaire désirée des particules de fer. L'invention concerne un procédé pour rendre un oxyde de fer magnétique approprié à la réduction gazeuse à l'état so- lide en un alliage métallique magnétique pigmentaire de grande énergie que l'on peut incorporer à une composition de revêtement pour bandes magnétiques et qui a un degré élevé d'orientabilité magnétique. L'invention concerne un procédé dans lequel on revêt des particules d'oxydes de fer ayant la forme désirée d'une couche d'un agent tensio-actif minéral, le tripolyphosphate de sodium et on sèche. Ce procédé présente les avantages suivants (a) il maintient les particules séparées (b) il évite le frittage mutuel des particules par dif fusion en masse, et (c) il établit une matrice. Après la réduction gazeuse classique à l'état solide, cette matière est sous forme d'un alliage métallique magnétique qui présente et/ou possède (a) un degré d'orientation magnétique lorsqu'on l'incorpore à un milieu d'enregistrement magnétique supérieur à celui de la matière non traitée ou de la matière traitée avec d'autres substances organiques ; (b) une intégrité mécanique sous forme d'une matrice alors qu'il est encore à l'état pigmentaire juste après la réduction (c) un résidu de phosphate qui est compatible avec la composition utilisée pour incorporer les pigments magnétiques à divers milieux de mise en mémoire de l'information, et (d) un degré élevé de stabilité sous la forme pigmentaire ou sous la forme du milieu finai de mise en mémoire. I1 semble qu'une telle couche tensio-active soit produite par une certaine-union entre les ions phosphore et fer par l'intermédiaire des ions oxygène, bien que l'invention ne soit liée à aucune théorie de fonctionnement. On peut ensuite soumettre la matière ainsi revêtue à une réduction gazeuse à 1' état solide en présence d'un agent réducteur tel que l'hydrogène pour obtenir un alliage métallique magnétique possédant un degré élevé d'orientation magnétique et d'intégrité mécanique. On peut facilement broyer cette matrice pour libérer les particules et en pratique le broyage normal du pigment lors de la fabrication des bandes magnétiques convient à cet effet. La réduction proprement dite des particules d'oxyde de fer ne fait pas partie de l'invention mais de façon générale, les matières de départ peuvent être de l'oxyde ferrique aciculaire rouge ou jaune ou de l'oxyde ferrique y aciculaire que l'on réduit en fer métallique dans un courant d'hydrogène gazeux. De préférence on opère à une température relativement basse pour éviter le frittage et conserver aux particules leur forme aciculaire. Normalement la température ne doit pas dépasser 4500C, de préférence 3400C. I1 n'y a pas de limite inférieure à la température si ce n'est qu'elle doit être suffisamment élevée pour que la réaction soit suffisamment rapide pour être économique. Normalement la température pratique minimale de la conversion est d'environ 2750C. Dans la mise en pratique du procédé de l'invention, on agite l'oxyde de fer utilisé comme matière de départ avec une solution aqueuse de tripolyphosphate de sodium puis on sèche. La proportion du tripolyphosphate de sodium à l'oxyde de fer peut varier entre 0,5 et 10% en poids et de préférence elle est d'environ 4%. Dans de nombreux cas, on préfère répé- ter le traitement avant la réduction. On peut donc traiter avec la solution, sécher le produit puis traiter à nouveau avec la solution et effectuer un second séchage puis une reduction. L'exemple non limitatif suivant illustre un mode de réalisation préféré de l'invention. EXEMPLE La matière de départ est du y-Fe203 dont les particules mesurent en moyenne 1,0 pm x 0,15 ym. A 300 g de l'oxyde ferrique on ajoute une solution constituée de 7 litres d'eau pure dans lesquels sont dissous 12 g de tripolyphosphate de sodium. On place dans un mélangeur et on mélange pendant une nuit. On filtre ensuite le mélange obtenu pour obtenir un gâteau de filtre humide que l'on sèche dans une étuve de séchage à 100 OC pendant une nuit. On place ensuite la matière séchée dans une nacelle de porcelaine dans un four électrique et on introduit de l'hydrogène gazeux dans le tube à un débit de 56 1/h.Après avoir purgé le tube avec de l'hydrogène gazeux pendant 10 minutes, on le chauffe à une température de 3400C pendant 2 à 20 heures Ensuite on laisse le produit refroidir à la température ordinaire et on introduit lentement de l'oxygène en présence d'un gaz inerte ; ceci stabilise la matière. Pour obtenir un témoin, on réduit un second échantillon du même oxyde magnétique exactement dans les mêmes conditions si ce n'est qu'on ne traite pas avec le tripolyphosphate de sodium. La préparation de milieu d'enregistrement magnétique tel que des bandes ou des disques est bien connue de l'homme de l'art. On trouvera une description typique dans le brevet US nO 3 320 090 dans lequel un mélange de deux résines, une ré sine phénoxylique et une résine de polyuréthane, sert à lier les particules magnétiques à la matière support Dans une opération typique de fabrication on broie tout d'abord le pigment magnétique, par exemple un broyeur à billes ou un broyeur à sable, avec des solvants pour produire-une dispersion de pigment.La matrice de l'invention est facile à diviser et à disperser dans des solvants lors de l'opération préliminaire habituelle de dispersion du pigment si bien que l'on peut utiliser les particules réduites dans l'opération habituelle de préparation d'une bande des qu'elles ont été retirées du réacteur sous la forme stabilisée sans aucun traitement additionnel. La quantité de la matière de la-matrice est si faible qu'elle n'altère pas les propriétés de la bande. On incorpore les deux échantillons à une composition de revêtement pour bandes magnétiques avec la composition de résine standard précédemment décrite. Le premier stade de préparation de la bande consiste à broyer les particules stabilisées dans un solvant pour produire une dispersion On orienté les deux échantillons de bande fraichement revêtus en les plaçant dans un champ magnétique. L'analyse des propriétés magnétiques des bandes obtenues donne les résultats suivants Traité avec le tripolyphosphate Témoin Valeur d'orientation (Mr/Ms) 0,80 0,68 Coercitivité (Hc) 960 Oe- 960 Oe Moment de saturation 140 unité 135 unité cgs/g cgs/g Somme d'orientation magnétique 1,16 1,13 REVENDICATIONS 1. Procédé de réduction d'oxyde de fer aciculaire pour produire des particules métalliques aciculaires convenant à l'enregistrement magnétique, caractérisé en ce qutil consiste à traiter les particules d'oxyde avec une solution aqueuse de tripolyphosphate de sodium, sécher l'oxyde ainsi revêtu pour produire une matrice et réduire l'oxyde par mise en contact de la matrice avec un gaz reducteur à une température élevée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion de tripolyphosphate à l'oxyde de fer est comprise entre 0,2 et 10% en poids. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxyde de fer est de l'oxyde ferrique y. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les stades additionnels suivants (a) refroidissement de la matrice à la température ambiante, (b) mise en contact de la matrice pour produire des particules de fer stabilisées et (c) broyage des particules de fer ainsi stabilisées dans un solvant pour produire une dispersion de particules de fer dans un milieu solvant.