166141. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szintetikus lepidokrokit /gamma-vasoxid-monohidrát/ előállítására
3 166141 4 teke 1000 oersted mágneses térben legalább 0,84, az orientációs hányada vagy anizotrópia konstans pedig legalább 2,4 ugyancsak 1000 oersted erősségű mágneses térben. A találmány továbbfejlődést jelent a mágneses jelhordozó elemek területén elsősorban a mágnesszalagok vonatkozásában, de vonatkozik a mágneses lemezekre, rétegekre, képrögzítő elemekre, komputer alkatrészekre ós távközlési berendezésekre. Az itt közölt eljárás szerint készített szintetikus lepidokrokitnak a maga nemében páratlan tulajdonságai és a továbbfejlesztett mágneses y-ferrioxid gyártási eljárás kiváló elektroakusztikai tulajdonságokkal rendelkező jelhordozó elemek előállítását teszik lehetővé. A szintetikus lepidokrokitra jellemző, hogy nagyon finom tűalakú kristályai vannak, mely szemcsék 70%-ának 10:1 vagy jobb a hosszúságszélesség aránya és körülbelül 2 mikronig terjed a szemcsék átlaghosszúsága. Az ilyen tulajdonságú kristályszemcsék előállítása céljából először kolloid lepidokrokit szemcsékből álló pépet készítünk. Itt kell megemlítenünk, hogy ezzel az új eljárással akár 20:1-től 50: l-ig terjedő hosszúság-szélesség arányú lepidokrokit kristályszemcséket is elő lehet állítani. A ferrokloridból alkálihidroxid oldat hozzáadásával kaphatunk ferrohidroxid csapadékot, amit azután erőteljes keverés közben oxidálunk kolloid lepidokrokit kristályszemcsékké. Az oxidáció az oxigéntartalmú gáznak a csapadékos elegybe való bevezetésével történik. Ez az oxigén adagolás addig tart, amíg az elegy pH-ja el nem éri a 2,9—4,1 közötti értéket (általában 0,5—2 óra a szükséges időtartam). Természetesen nemcsak ferrokloridot használhatunk, hanem más ferrosókat is (például ferroszulfátot vagy ferronitrátot). Vizes alkalikus oldatként legelőnyösebbek a NaOH, NH4 OH vagy Ca(OH) 2 . A kezdeti ferroklorid koncentráció 30—60 gramm/liter. A ferrokloridot adagolhatjuk az alkálihidroxid oldatba, de eljárhatunk fordítva is. Általában 24—120 gramm/liter NaOH felhasználása szükséges, illetve ezzel egyenértékű más alkálihidroxid. Az NH4 OH helyett alkalmaztunk NH 3 gázt is, amit ammóniát és oxigént tartalmazó gázkeverék formájában erőteljes keverés közben buborékoltathatunk az oldatba. Egyéb bázikus anyagok használatát sem zárhatjuk ki, mint például a KOH, Ba(OH)2 , Mg(OH) 2 , piridin vagy anilin. Bármilyen oxigéntartalmú gáz használható a buborékoltatáshoz, ami ráadásul elősegíti az elegy élénk keveredését, de természetesen legalkalmasabb a levegő, esetleg a tiszta oxigén. Amikor az elegy pH-ja eléri a 2,9—4,1 közötti értéket (még jobb a 3,0— 3,5-ös érték), ez jelzi, hogy elegendő kristálygóc képződött a szemcsenövelési szakasz elkezdéséhez, ami addig folytatódik, amíg a lepidokrokit összmennyisége per a kezdeti szemcsemennyiség arány el nem' éri az 1,2—5 értéket (legjobb, ha ez az arány 2:1). Ez az össz-szemcsemennyiség per kezdeti szemcsemennyiség fontos gyártási paraméter, aminek az adott intervallumon belül való tartására kell törekedni. A kívánt minőségű finom kristályszemcsék nagy hosszúság per szélesség aránya az itt alkalmazott lassú kristálynövesztésnek köszönhető. Más eddig ismert és általánosan alkalmazott módszerek 6:1 vagy még nagyobb végtermék per kristálygóc mennyiség arányt eredményeztek, ami végül kisebb hosszúság per szé-5 lesség arányhoz vezetett a végtermékben. A lepidokrokit kristálygóc képződés végén a hőmérséklet rendszerint 27 °C fölé emelkedik, és 30—60 gramm/liter kezdeti ferroklorid koncentráció esetén elegendő mennyiségű fölös ferro-10 klorid marad az elegyben ahhoz, hogy a kívánt minőségű szintetikus lepidokrokit képződjön a kristálynövesztési szakasz folyamán. (5—50 óra időtartam). A kívánt minőségű végtermék feltételezi az előírt hőmérséklet is pH intervallum 15 szigorú betartását. Ha a pH kisebb például 2,9-nél, a ferrivas (FeOOH) leválása nem tökéletes, 4, I-nél nagyobb pH a kristályforma megváltozását okozza. Hasonlóképpen, ha a hőmérséklet az előírt 27—60 °C hőmérséklet intervallumon kívül 20 van, a termék nem a kívánt minőségű lesz. Az érlelési szakaszban alkalmazhatunk fémes vasat is az alkalikus oldat adagolás helyett, mivel a vas biztosítja a szükséges bázikus reakciófeltételeket. Ha a gyártási folyamatban nem használunk fémes 25 vasat, akkor a folyamatot le lehet vezetni 27 és 49 °C között, míg ha a folyamatban fémes vasat használunk fel, a reakciót magasabb hőmérsékleten kell lefolytatni. Meg kell itt jegyezni, hogy a felhasznált levegő mennyisége és a reakcióidő 30 nem kritikus mennyiségek, hanem főleg a reaktortípustól függnek. Mindazonáltal az erőteljes keverés szükségesnek tűnik a lepidokrokit érlelési szakasza alatt azért, hogy a kívánt minőségű lepidokrokit szemcsék képződjenek. Az élénk keverés 35 biztosítja a kellő érintkezést az oxigént tartalmazó gázzal, hogy elősegítse a kívánt morfológiájú termék keletkezését és leválását. Ez alkalmas módon mechanikai kavarással és az oxigén tartalmú gáznak a reakcióelegyen keresztül tör-40 ténő buborékoltatásával történhet. Persze más alkalmas eszközök használata, amelyek a kellő hatást nyújtják, nincs kizárva. Az előzőleg leírt módon gyártott lepidokrokit-45 ból olyan kitűnő mágneses tulajdonságokkal rendelkező szintetikus mágneses y-ferrioxid állítható elő, ami az eddigieknél jobb mágneses jelrögzítő elemek előállítását teszi lehetővé. Az ilymódon előállítható mágneses y-ferrioxid szemcsék 50 hosszúság-szélesség aránya 9:1-től 20:1-ig terjed kb. 2 mikronig terjedő hosszúsággal, hasonlóan, mint a készítéshez felhasznált pelidokrokit szemcséknek. Tény, hogy ezzel az eljárással előállított mágneses y-ferrioxid nagyobb hosszúság-szélesség 55 arányt mutat, mint ami az eddig ismert gyártási eljárásokkal elérhető volt. Az elért jobb mágneses tulajdonságok közvetlenül az így előállított lepidokrokit előnyös tulajdonságaira vezethetők vissza. A mágneses y-ferrioxid a szintetikus lepidokrokit-60 ból állítható elő, első lépésként hidrogénnel 310— 430 °C között történő redukcióval ferro-ferrioxiddá, azután levegő jelenlétében 230—380 °C között történő oxidációval, és végül a termék golyósmalomban történő mechanikai tömörítésével. Ez utóbbi 65 az előállítandó jelhordozó frekvenciaátvitelének 2
