PLATINUM POWDER FOR MAGNETIC MATERIAL TARGET, METHOD FOR PRODUCING THE POWDER, METHOD FOR PRODUCING MAGNETIC MATERIAL TARGET COMPOSED OF PLATINUM SINTERED COMPACT, AND THE SINTERED MAGNETIC MATERIAL TARGET

Title:

Document Type and Number:

WIPO Patent Application WO/2009/119196

Kind Code:

A1

Abstract:

Disclosed is a platinum powder for magnetic material targets, which has a particle size distribution of 0.1-5 μm. The impurities contained in the platinum powder for magnetic material targets are limited as follows: sodium, potassium and calcium contents are all less than 20 wt ppm; hydrogen and chlorine contents are respectively less than 500 wt ppm; carbon, nitrogen and oxygen contents are respectively less than 1000 wt ppm; and the other impurities are respectively less than 10 ppm, and less than 100 ppm in total. The platinum powder contains little impurities and can be obtained at low cost. A material suitable for production of a magnetic recording medium can be obtained by using a high-purity sputtering target produced from the platinum powder.

Inventors:

SATO JIN (JP)

Application Number:

PCT/JP2009/052844

Publication Date:

October 01, 2009

Filing Date:

February 19, 2009

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Assignee:

NIPPON MINING CO (JP)
SATO JIN (JP)

International Classes:

B22F1/12; B22F3/14; B22F9/24; C22C5/04; C23C14/34; C25C1/20; C25C5/02

Domestic Patent References:

WO2005083138A1

2005-09-09

Foreign References:

JP2005154814A	2005-06-16
JPH0867974A	1996-03-12
JPH01180961A	1989-07-18
JP2003313659A	2003-11-06

Attorney, Agent or Firm:

OGOSHI, Isamu (JP)
Isamu Ogoshi (JP)

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Claims:

0.1~5μmの粒径分布を持つ白金の粉末であって、不純物であるナトリウム、カリウム、カルシウム含有量が全て20wtppm未満、水素、塩素がそれぞれ500wtppm未満、炭素、窒素、酸素がそれぞれ1000wtppm未満、その他の不純物が、それぞれ単独で10ppm未満、合計で100ppm未満であることを特徴とする磁性材ターゲット用白金粉末。

白金イオン含有水溶液の電解還元により、0.1~5μmの粒径分布を持つ白金の粉末であって、不純物であるナトリウム、カリウム、カルシウム含有量が全て20wtppm未満、水素、塩素がそれぞれ500wtppm未満、炭素、窒素、酸素がそれぞれ1000wtppm未満、その他の不純物が、それぞれ単独で10ppm未満、合計で100ppm未満であることを特徴とする磁性材ターゲット用白金粉末の製造方法。

白金イオン含有水溶液として、塩化白金水溶液を使用することを特徴とする請求項1記載の磁性材ターゲット用白金粉末の製造方法。

白金粉の微細化のために、0.1~1mlのヒドラジン、ホルマリン、ギ酸、アスコルビン酸から選択した1成分又は2成分以上を還元剤として添加することを特徴とする請求項2又は3記載の磁性材ターゲット用白金粉末の製造方法。

電流密度を1~5A/dm ² 、溶解電圧を5~30Vとして、電解することを特徴とする請求項2~4のいずれか一項に記載の磁性材ターゲット用白金粉末の製造方法。

不純物であるナトリウム、カリウム、カルシウム含有量が全て20wtppm未満、水素、塩素がそれぞれ500wtppm未満、炭素、窒素、酸素がそれぞれ1000wtppm未満、その他の不純物が、それぞれ単独で10ppm未満、合計で100ppm未満であり、0.1~5μmの粒径分布を持つ白金の粉末を、1000~1200°C、プレス圧力300~600kg/cm ² で、ホットプレスすることを特徴とする白金焼結体からなる磁性材ターゲットの製造方法。

不純物であるナトリウム、カリウム、カルシウム含有量が全て20wtppm未満、水素、塩素がそれぞれ500wtppm未満、炭素、窒素、酸素がそれぞれ1000wtppm未満、その他の不純物が、それぞれ単独で10ppm未満、合計で100ppm未満であることを特徴とする白金焼結体からなる焼結磁性材ターゲット。

密度が95%~100%であることを特徴とする請求項7記載の白金焼結体からなる焼結磁性材ターゲット。

Description:

磁性材ターゲット用白金粉末、� ��粉末の製造方法、白金焼結体からなる磁性� ��ターゲットの製造方法及び同焼結磁性材タ� ��ゲット

本発明は、白金-酸化物系の垂直磁気記録媒体用ターゲット材に使用される白金粉末、同粉末の製造方法、白金焼結体からなる磁性材ターゲットの製造方法及び同焼結磁性材ターゲットに関するものである。

磁気記録媒体の記録面素材の一つとして、� ��般に白金が用いられる。近年磁気記録方式� ��平面方向から垂直方向へと移り変わってお� ��、記録面へのスパッタリングターゲット材� ��従来の溶解品から金属粉末と酸化物の混合� ��結品へとシフトしてきた。
金属粉末として必要とされる白金粉末は0.1~ 5μm程度の粒径分布を持つが、他に要求され� �要素として不純物としてナトリウム、カリ� �ム、カルシウムがほとんど含まれないこと� �要求される。

これは、成膜操作中又は成膜後にこれらの� ��純物が酸化し易いために記録面に読み書き� ��きないスポットを形成したり、成膜後にこ� ��ら不純物が酸化又は潮解して膜を浮き上が� ��せたりなど、膜の耐久性に問題を生じやす� ��なるためである。
また、他の不純物については成膜材質の磁� ��特性を保つためにもできる限り低いことが� ��求される。こういった課題を解決するため� ��、前述の不純物が含まれない白金粉末が必� ��となる。

従来の白金粉末の製造には、一般的には塩� ��白金酸アンモニウムの焙焼による方法や、� ��金イオンを含む水溶液をヒドラジンで還元� ��る方法が取られてきた。
前者では、白金の粒径が粗い為に粉砕の必� ��があり、粉砕機からの不純物混入や粉砕・� ��別といった工程によるコスト高につながる� ��いう問題があった。

また、後者では、塩素や窒素といった成� ��が残留しやすいため更にCa化合物と混合し� �の高温焙焼で除去する必要があり、結局Caが残留し、また焙焼による熔結を改善するために粉砕や篩別といった工程をはさむ必要があり、不純物による耐久性悪化の問題は解決できていなかった。前述の課題点を解決するためには従来の技術では難しく、新たな方法を用いて不純物の低減を図る必要があった。

具体的な従来技術としては、例えば特許� ��献1がある。これは白金ブラックとアルカリ塩またはアルカリ土類金属塩から選んだ塩とを、湿式混合し、乾燥後、粉砕する工程を伴い、さらにその粉砕体を焼成してガス除去を行い、さらに希酸によって塩を溶解し、水洗除去した後、乾燥して白金粉末を得る技術に関する。

また、下記特許文献2については、白金の水溶性化合物をpH4以下に調整する工程、この溶液に、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等を混合して、反応させる工程、反応させた後、不溶解固体を分別、乾燥する分別工程、これをさらに800°C以上で加熱処理する工程、これによって得た固体を、酸処理し、酸処理後の金属粒子を分別する工程からなっている。

これらの特許文献は、上記の問題点を含む� ��術の流れにあり、処理工程中に不純物が混� ��するという大きな問題を有している。さら� ��、工程も複雑なので、コストも高くなり、� ��本的な解決手段とは言えない。

特開平10-102103号公報

特開2006-199982公報

本発明は、上記の問題点に鑑み、不純物� ��少ない白金粉末を得ることを目的とし、コ� ��トを低減し、これによって得られた高純度� ��パッタリングターゲットを用いて、磁気記� ��媒体の製造に好適な材料を提供することを� ��題とする。

上記の課題を解決するために、本発明者� ��は鋭意研究を行った結果、白金イオン含有� ��溶液について、高電流密度で電解還元を行� ��ことにより、高純度の白金粉末を得ること� ��できるとの知見を得た。

この知見に基づき、次の発明を提供するも� ��である。
1.0.1~5μmの粒径分布を持つ白金の粉末であっ� �、不純物であるナトリウム、カリウム、カ� �シウム含有量が全て20wtppm未満、水素、塩素� ��それぞれ500wtppm未満、炭素、窒素、酸素が� �れぞれ1000wtppm未満、その他の不純物が、そ� �ぞれ単独で10ppm未満、合計で100ppm未満であることを特徴とする磁性材ターゲット用白金粉末

2.白金イオン含有水溶液の電解還元により、0 .1~5μmの粒径分布を持つ白金の粉末であって� �不純物であるナトリウム、カリウム、カル� �ウム含有量が全て20wtppm未満、水素、塩素が� ��れぞれ500wtppm未満、炭素、窒素、酸素がそ� �ぞれ1000wtppm未満、その他の不純物が、それ� �れ単独で10ppm未満、合計で100ppm未満であることを特徴とする磁性材ターゲット用白金粉末の製造方法。
3.白金イオン含有水溶液として、塩化白金水� ��液を使用することを特徴とする上記1記載の磁性材ターゲット用白金粉末の製造方法
4.白金粉の微細化のために、0.1~1mlのヒドラジン、ホルマリン、ギ酸、アスコルビン酸から選択した1成分又は2成分以上を還元剤として� ��加することを特徴とする上記2又は3記載の� �性材ターゲット用白金粉末の製造方法

5.電流密度を1~5A/dm ² 、電解電圧を5~30Vとして、電解することを特� ��とする上記2~4のいずれか一項に記載の磁性� ��ターゲット用白金粉末の製造方法
6.不純物であるナトリウム、カリウム、カル� ��ウム含有量が全て20wtppm未満、水素、塩素がそれぞれ500wtppm未満、炭素、窒素、酸素がそ� ��ぞれ1000wtppm未満、その他の不純物が、それ� ��れ単独で10ppm未満、合計で100ppm未満であり� �0.1~5μmの粒径分布を持つ白金の粉末を、1000~1 200°C、プレス圧力300~600kg/cm ² で、でホットプレスすることを特徴とする白金焼結体からなる磁性材ターゲットの製造方法
7.不純物であるナトリウム、カリウム、カル� ��ウム含有量が全て20wtppm未満、水素、塩素がそれぞれ500wtppm未満、炭素、窒素、酸素がそ� ��ぞれ1000wtppm未満、その他の不純物が、それ� ��れ単独で10ppm未満、合計で100ppm未満である� �とを特徴とする白金焼結体からなる焼結磁� �材ターゲット
8.密度が95%~100%であることを特徴とする上記7� ��載の白金焼結体からなる焼結磁性材ターゲ� ��ト

以上の本願発明の白金イオンを含む不純� ��濃度の低い水溶液を過電圧で電解還元する� ��とで得られる高純度の白金粉末は、不純物� ��極めて少なく、垂直磁気記録媒体の耐久性� ��大きく高める効果を有する。また、製造工� ��で混入する不純物が極めて少なく、かつ工� ��が簡単で、低コストで製造できる優れた効� ��を有する。

本発明は、不純物の少ない白金粉末を得る� ��段としては物理的な粉砕を用いずに比較的� ��一な粒径粉末が得られる湿式還元法で、同� ��に液成分からの不純物も比較的少なくてす� ��電解還元法について検討を行った。
その結果、高電流密度で水素ガスを発生さ� ��ながら白金の電解を行うことにより、不純� ��の少ない白金粉末を得ることが可能となっ� ��。このように、不純物の少ない白金の水溶� ��を用い、不純物の混入源として水溶液の成� ��のみに限定することで、不純物の少ない白� ��粉末が得られた。

すなわち、本発明の磁性材ターゲット用� ��金粉末は、0.1~5μmの粒径分布を持つ白金の� �末であり、不純物のナトリウム、カリウム� �カルシウム含有量を、全て20wtppm未満とし、� ��素、塩素がそれぞれ500wtppm未満、炭素、窒� �、酸素がそれぞれ1000wtppm未満、その他の不� �物が、それぞれ単独で10ppm未満、合計で100ppm 未満とすることが可能となった。このような高純度の白金は、従来技術に見ることはできない。

本発明の磁性材ターゲット用白金粉末を製� ��するには、白金イオン含有水溶液の電解還� ��により行うことができる。白金イオン含有� ��溶液としては、塩化白金水溶液を使用する� ��とができるが、他に、塩化白金酸アンモニ� ��ム水溶液を使用することができる。
さらに、白金粉の微細化のために、0.1~1mlのヒドラジン、ホルマリン、ギ酸、アスコルビン酸から選択した1成分又は2成分以上を還元� ��として添加することができる。しかし、こ� ��らは不純物の発生源となる可能性があるの� ��、上記のように微量添加とすることが必要� ��ある。
電解による製造に際しては、電流密度を1~5A /dm ² 、溶解電圧を5~30Vとして、比較的高電流密度� ��電解することが好適である。なお、この電� ��条件は、効率的な製造条件を示すもので、� ��の範囲を超える条件で製造することは、特� ��問題となるものではなく、本願これらを全� ��包含するものである。

このように、不純物であるナトリウム、カ� ��ウム、カルシウム含有量が全て20wtppm未満、水素、塩素がそれぞれ500wtppm未満、炭素、窒� ��、酸素がそれぞれ1000wtppm未満、その他の不� ��物が、それぞれ単独で10ppm未満、合計で100pp m未満であり、0.1~5μmの粒径分布を持つ白金の粉末を、1000~1200°C、プレス圧力300~600kg/cm ² で、ホットプレスすることにより、白金焼結体からなる磁性材ターゲットを製造することが可能である。
このようにして製造したターゲットは、上� ��の通り高純度を達成できると共に、密度を9 5%~100%とすることが可能となる。上記ホット� �レスの条件は、高密度を達成するための好� �な条件を示すものであって、これらの条件� �範囲外でも、ターゲットを製造することは� �能である。ターゲットの製造目的に合わせ� �、プレス条件を任意に設定することは、特� �問題となるものではない。本願発明は、こ� �らを包含する。

以下、実施例および比較例に基づいて説� ��する。なお、本実施例はあくまで好適な例� ��示すものであり、この例によって本願発明� ��制限されるものではない。すなわち、本発� ��は特許請求の範囲によってのみ制限される� ��のであり、本発明に含まれる実施例以外の� ��々の変形を包含するものである。

(実施例1)
10g/Lの塩化白金酸水溶液1Lを電解槽に入れ、マグネチックスターラーで攪拌しながら、板状のDSE陽極板、Ti陰極板を用いて、並行板電� ��を実施した。
電解時の極間電圧は25■、極間距離は5cmに� �定した。液温は恒温槽で35°Cを保持した。この電解操作により槽底に沈殿した白金の粉末を得た。この白金について粒度分布測定を実施したところ、最小径が0.259μm、最大径が4.47 2μmであった。得られた粒度分布を表1に示す� ��また、本粉末についてGD-MSによる不純物分� �、ガス成分分析を実施し、表2に示されるよ� ��な不純物分析値を得た。

表1に示すように、粉末の殆どは0.5~2.5μm� �範囲に存在していることが分かる。本発明� �おいては、0.1~5μmの粒径分布を持つ粉末を使用するが、いずれも適合する粉末であった。製造条件によっては、稀に少量の規格外の粉末が混入することもあるが、それら極めて少量のため、無視することすら可能である。上記から、極めて微細な、白金粉末を製造することが可能であることが分かった。

また、表2から明らかなように、不純物としての水素が300wtppm、塩素が290wtppm、炭素が850wt ppm、酸素が980wtppmであった。これらは、いず� ��も本願発明の、水素、塩素がそれぞれ500wtpp m未満、炭素、窒素、酸素がそれぞれ1000wtppm� �満の条件を満たしていた。
表2では、分析が可能である不純物元素を示しているが、表示していない不純物元素は、いずれも1wtppm以下である。これらの不純物も、同様に本願発明の条件、すなわちナトリウム、カリウム、カルシウム含有量が全て20wtpp m未満、その他の不純物が、それぞれ単独で10 ppm未満、合計で100ppm未満の条件を満たしていた。従来技術において、混入され易いナトリウム、カリウム、カルシウムについては、分析すら困難である程度に、少量であった。

(実施例2)
10gの塩化白金酸水溶液1Lについて、あらか� �め0.1mlの98%ヒドラジン1水和物を添加したも� �を電解槽に入れ、マグネチックスターラー� �攪拌しながら、板状のDSE陽極板、Ti陰極板を用いて、並行板電解を実施した。
電解時の極間電圧は25■、極間距離は5cmに� �定した。液温は恒温槽で35°Cを保持した。この電解操作により槽底に沈殿した白金の粉末について粒度分布測定を実施したところ最小径0.259μm、最大径1.981μmであった。
得られた粒度分布を表3に示す。また、実施例2で得た粉末について、GD-MSによる不純物分析、ガス成分分析を実施し、表4に示す不純� �分析値を得た。

表3に示すように、粉末の殆どは0.5未満と1.0 ~2.5μmの範囲に存在していることが分かる。� �のような微細化は、少量のヒドラジンの添� �によるものであるが、ホルマリン、ギ酸、� �スコルビン酸を添加しても同様の微細化を� �成することができる。
本発明においては、0.1~5μmの粒径分布を持� �粉末を使用するが、いずれも適合する粉末� �あった。製造条件によっては、稀に少量の� �格外の粉末が混入することもあるが、それ� �極めて少量のため、無視することすら可能� �ある。上記から、極めて微細な、白金粉末� �製造することが可能であることが分かった� �

また、表4から明らかなように、不純物としての水素が320wtppm、塩素が270wtppm、炭素が840wt ppm、窒素が790wtppm、酸素が890wtppmであった。� �れらは、いずれも本願発明の、水素、塩素� �それぞれ500wtppm未満、炭素、窒素、酸素がそれぞれ1000wtppm未満の条件を満たしていた。
この中で、窒素が790wtppmというのは、実施� �1に比べて増加している。これはヒドラジン� ��添加によるものである。しかし、少量の添� ��であるため、基準値以下であり、特に問題� ��なるレベルであることは、容易に理解でき� ��。

表4では、分析が可能である不純物元素を示しているが、表示していない不純物元素は、いずれも1wtppm以下である。これらの不純物も、同様に本願発明の条件、すなわちナトリウム、カリウム、カルシウム含有量が全て20w tppm未満、その他の不純物が、それぞれ単独� �10ppm未満、合計で100ppm未満の条件を満たしていた。従来技術において、混入され易いナトリウム、カリウム、カルシウムについては、分析すら困難である程度に、少量であった。

本願発明において、これらの高純度粉末を� ��用して、1000~1200°C、プレス圧力300~600kg/cm ² で、ホットプレスすることにより白金焼結体からなる磁性材ターゲットを製造することができる。そして、これにより密度が95%~100%で� ��り、不純物であるナトリウム、カリウム、� ��ルシウム含有量が全て20wtppm未満、水素、塩素がそれぞれ500wtppm未満、炭素、窒素、酸素� ��それぞれ1000wtppm未満、その他の不純物が、� ��れぞれ単独で10ppm未満、合計で100ppm未満で� �る白金焼結体からなる焼結磁性材ターゲッ� �を得ることができる。

この例に示す高純度白金ターゲットは、白� ��-酸化物系の垂直磁気記録媒体用ターゲット材として極めて有用である。この例では、白金ターゲットとしての例を示したが、他の元素との合金ターゲット又は白金と酸化物との複合ターゲットとしても有用である。
このような合金又は複合材においても、前� ��高純度白金としての特性は、そのまま活用� ��ることが可能であることは、容易に理解さ� ��るものである。

本発明によって得られる白金粉末は、従� ��技術にない純度のものであり、これを用い� ��製造されるターゲット材および磁気記録媒� ��の耐久性が、磁気記録媒体用ターゲット材� ��して、より信頼のおけるものになる。また� ��著しい効率化が可能となり、製造コストの� ��からも大きな利点を得ることが可能であり� ��資源の長寿命化に役立つものである。以上� ��ら、磁気記録媒体用材料として極めて有用� ��ある。

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