[論文レビュー] Preparation and Characterization of Nano-particle Substituted Barium Hexaferrite

Yomen Atassi, Iyad Seyd Darwich+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 6, 2014

Magnetic Properties and Synthesis of Ferrites被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ナノサイズのBaFe12O19および亜鉛・スズ置換バリウムヘキサフェライトを合成するための化学的共沈法を提示しており、従来の方法と比較して粒子径を低減することに成功している。XRD分析により、亜鉛・スズ置換が粒子径を顕著に減少させることを確認し、高密度磁気記録応用における高い coercivityの可能性が高まった。

ABSTRACT

High density magnetic recording requires high coercivity magnetic media and small particle size. Barium hexaferrite has been considered as a leading candidate material because of its chemical stability, fairly large crystal anisotropy and suitable magnetic characteristics. In this work, we present the preparation of the hexagonal ferrite BaFe12O19 and one of its derivative; the Zn-Sn substituted hexaferrite by the chemical co-precipitation method. The main advantage of this method on the conventional glass-ceramic one, resides in providing a small enough particle size for magnetic recording. We demonstrate using the X-ray diffraction patterns that the particle size decreases when substituting the hexaferrite by the Zn-Sn combination. This may improve the magnetic properties of the hexaferrite as a medium for HD magnetic recording

研究の動機と目的

• 高密度磁気記録に適したナノサイズのヘキサフェライトを低温度でスケーラブルに合成するためのプロセスを開発すること。
• 従来のガラスセラミックス法では、現代の高密度記録に不適切な大きな粒子径が生じるという制限を解決すること。
• 亜鉛・スズの共置換がBaFe12O19の構造的特性および粒子径に与える影響を調査すること。
• 置換による粒子径の低減を通じて、向上した磁気的性能の可能性を実証すること。

提案手法

• 低温度でBaFe12O19および亜鉛・スズ置換バリウムヘキサフェライトを合成するために、化学的共沈法が用いられた。
• 金属硝酸塩の溶液にアルカリを制御して添加することで共沈を達成し、その後中温で焼成処理を行った。
• 合成されたヘキサフェライトの相純度および結晶性を確認するためにX線回折（XRD）が用いられた。
• 粒子径は、シュレル方程式を用いてXRDピークの広がりから推定された。
• 化学分析および構造リファインメントにより、Fe3+がZn2+およびSn4+に置換されていることが確認された。
• 粒子径制御における優位性を強調するために、従来のガラスセラミックス処理と本手法を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 化学的共沈法は、従来の方法と比較して、ナノサイズのバリウムヘキサフェライトをより優れたサイズ制御で合成可能か？
• RQ2 亜鉛・スズの共置換は、BaFe12O19の粒子径にどのように影響するか？
• RQ3 置換による粒子径低減が、高密度磁気記録に向けたコーエリビティの向上と相関するか？
• RQ4 合成後の置換ヘキサフェライトの構造的整合性および相純度はいかがなっているか？
• RQ5 共沈ルートは、実用的な磁気的応用に十分な結晶性および相安定性を達成できるか？

主な発見

• 化学的共沈法により、従来のガラスセラミックス法と比較して顕著に粒子径が低減されたナノサイズのBaFe12O19粒子が成功裏に合成された。
• 亜鉛・スズの共置換により、XRDピークの広がり分析により粒子径の明確な低減が確認された。
• XRDパターンにより、未置換および置換両サンプルで単相の六方晶フェライト構造が形成されていることが確認された。
• 平均粒子径はナノスケールにまで低減され、高密度磁気記録メディアへの適性が示された。
• 本手法は、小さな均一な粒子を高化学的安定性および磁気アニュリスティピーを有する形で生成可能であることを示した。
• 結果から、亜鉛・スズ置換は、ナノ構造ヘキサフェライト材料における高コーエリビティの可能性を高めると示唆された。