説明

フェライト磁石及びフェライト焼結磁石の製造方法

【課題】 飽和磁化(σs)を低下させることなく保磁力(HcJ)が向上されたW型フェライト磁石を提供する。
【解決手段】 A(Sr、Ba及びPbから選択される少なくとも1種の元素)及びFeそれぞれの金属元素の総計の構成比率を、AFe2+Fe3+の式で表したとき、1.1≦a≦2.4、12.3≦b≦16.1である組成を有する酸化物であって、Kが炭酸塩(KCO)換算で0.01〜0.8wt%含まれているフェライト磁石。Kは炭酸塩換算で0.05〜0.6wt%含まれることが好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は六方晶W型フェライト磁石に関し、特に保磁力(HcJ)が向上された六方晶W型フェライト磁石に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、SrO・6Feに代表されるマグネトプランバイト型六方晶フェライト、つまりM型フェライトがフェライト焼結磁石の主流をなしてきた。このM型フェライト磁石については、フェライト結晶粒径を単磁区粒径に近づけること、フェライト結晶粒を磁気異方性方向に揃えること及び高密度化することを主眼に高性能化の努力が続けられてきた。その努力の結果、M型フェライト磁石の特性はその上限に近づいており、飛躍的な磁気特性の向上を望むのは難しい状況にある。
【0003】
M型フェライト磁石を凌駕する磁気特性を示す可能性をもつフェライト磁石として、W型のフェライト磁石が知られている。W型フェライト磁石はM型フェライト磁石より飽和磁化(σs)が10%程度高く、異方性磁界が同程度である。特許文献1(特表2000−501893号公報)には、主成分がSrO・2(FeO)・n(Fe)であり、nが7.2〜7.7を満足する組成からなるW型フェライト磁石が開示されている。ところが、特許文献1に開示されるW型フェライト磁石の保磁力(HcJ)は、2.5kOe程度であり、保磁力(HcJ)が不足している。
また、特許文献2(特開平11−251127号公報)には、主成分が原子比率でMO・xFeO・(y−x/2)Fe(MはBa、Sr、Pb、Laの内の1種または2種以上)、1.7≦x≦2.1,8.8≦y≦9.3で表されるW型フェライト磁石が開示されている。特許文献2に開示されたW型フェライト磁石は、3kOeの保磁力(iHc)が得られている。
【0004】
【特許文献1】特表2000−501893号公報
【特許文献2】特開平11−251127号公報
【特許文献3】特開2005−72186号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者等は高い保磁力(HcJ)を得るために、仮焼工程を2段階に分けて行うことを特許文献3にて提案している。特許文献3によれば、3kOe以上の保磁力(HcJ)を得ることができるが、W型フェライト磁石の実用化に対してはさらなる保磁力(HcJ)の向上が要求される。ただし、この際、飽和磁化(σs)の低下を伴うことを避けることが必要である。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、飽和磁化(σs)を低下させることなく保磁力(HcJ)が向上されたW型フェライト磁石を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
かかる目的のもと、本発明者らは添加元素について検討を行ったところ、アルカリ金属の中でK(カリウム)が保磁力(HcJ)のみならず飽和磁化(σs)をも向上できる特異な性質を有することを知見した。本発明はこの知見に基づくものであり、A(Sr、Ba及びPbから選択される少なくとも1種の元素)及びFeそれぞれの金属元素の総計の構成比率を、AFe2+Fe3+の式で表したとき、1.1≦a≦2.4、12.3≦b≦16.1である組成を有する酸化物であって、Kが炭酸塩(KCO)換算で0.01〜0.8wt%含まれていることを特徴とするフェライト磁石である。このフェライト磁石において、Kは炭酸塩(KCO)換算で0.05〜0.6wt%含まれることが好ましい。
【0007】
以上のフェライト磁石が焼結磁石である場合に、仮焼きが施されたA(Sr、Ba及びPbから選択される少なくとも1種の元素)及びFeを含む粉末と、K組成物とを含む成形用組成物を磁場中で成形する成形工程、成形工程で得られた成形体を焼成して六方晶W型フェライトを磁性相とする焼結体を得る焼成工程と、を備える製造方法を採用することが好ましい。すなわち、K組成物が仮焼き工程で蒸発するのを防止するため、K組成物を所謂仮焼き工程後に添加することを規定するものである。仮焼き工程後は、粗粉砕工程、微粉砕工程等一般的な工程を実施することができ、それらのいずれかの工程でK組成物を添加することができる。また、Kは水溶性であるため、成形用組成物を湿式で成形するに際し、非水系溶媒でスラリを作製することが推奨される。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、飽和磁化(σs)を低下させることなく保磁力(HcJ)が向上されたW型フェライト磁石を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
<組成>
本発明のフェライト磁石は、A(Sr、Ba及びPbから選択される少なくとも1種の元素)及びFeそれぞれの金属元素の総計の構成比率を、AFe2+Fe3+の式で表したとき、1.1≦a≦2.4、12.3≦b≦16.1である組成を有する酸化物を主成分とする。この酸化物は、O(酸素)をも考慮に入れると以下の式(1)で示すことができる。ここで、酸素Oの原子数は27となっているが、実際の酸素の原子数は、これから多少偏倚した値を示すことがあり、そのような場合をも本願発明は包含する。
AFe2+Fe3+27・・・式(1)
式(1)中、1.1≦a≦2.4、12.3≦b≦16.1である。また、Aは、Sr、Ba及びPbから選択される少なくとも1種の元素である。
【0010】
Aとしては、Sr及びBaの少なくとも1種が好ましい。なお、上記式(1)においてa及びbはそれぞれモル比を表す。
【0011】
次に、上記式(1)におけるa及びbの限定理由を説明する。
上記式(1)において、Fe2+の割合を示すaは、1.1≦a≦2.4とする。aが1.1未満になると、W相よりも飽和磁化(σs)が低いM相、Fe(ヘマタイト)相が生成して、飽和磁化(σs)が低下してしまう。一方、aが2.4を超えると、スピネル相が生成して、保磁力(HcJ)が低下してしまう。よって、aを1.1≦a≦2.4の範囲とする。aの好ましい範囲は1.5≦a≦2.4、より好ましい範囲は1.6≦a≦2.1、より一層好ましい範囲は1.6≦a≦2.0である。
また、Fe2+及びFe3+の割合を示すbは、12.3≦b≦16.1の範囲とする。1.1≦a≦2.4の範囲のとき、bが12.3未満になると、スピネル相が生成して保磁力(HcJ)が低下する。一方、bが16.1を超えると、M相、Fe(ヘマタイト)相が生成して、飽和磁化(σs)が低下してしまう。よって、bを12.3≦b≦16.1の範囲とする。bの好ましい範囲は13.0≦b≦15.8、より好ましい範囲は14.4≦b≦15.0である。
【0012】
本発明のフェライト磁石において、AとしてSr及びBaの両者を含むことが好ましい、つまり、本発明のフェライト磁石は主成分として、下記式(2)の組成を有することが好ましい。
Sr(1−x)BaFe2+Fe3+27・・・式(2)
ただし、0.03≦x≦0.8、1.1≦a≦2.4、12.3≦a+b≦16.1である。
上記式(2)において、xが0.03未満又は0.8を超えると磁気特性向上効果を享受することができなくなる。そこで本発明では、xを0.03≦x≦0.8の範囲とすることが好ましい。
【0013】
本発明のフェライト磁石は、Kを炭酸塩(KCO)換算で0.01〜0.8wt%含有する。Kは、保磁力(HcJ)とともに飽和磁化(σs)を向上できる特異な効果を有する元素である。しかし、0.01wt%未満ではこの効果を十分に発揮することができない。また、0.8wt%を超えて添加すると逆に保磁力(HcJ)が低下する傾向にある。したがって、本発明のフェライト磁石ではKを炭酸塩(KCO)換算で0.01〜0.8wt%含有する。好ましいKの含有量は炭酸塩(KCO)換算で0.05〜0.6wt%、さらに好ましいKの含有量は炭酸塩(KCO)換算で0.05〜0.4wt%である。
【0014】
フェライト磁石の組成は、蛍光X線定量分析などにより測定することができる。また、本発明のフェライト磁石は、A元素(Sr、Ba及びPbから選択される少なくとも1種の元素)、Fe以外の元素の含有を排除するものではない。例えば、FeW型フェライトにおいてFe2+サイト又はFe3+サイトの一部を他の元素で置換することもできる。
【0015】
本発明のフェライト磁石において、副成分としてSi成分、Ca成分を、SiO、CaCO換算で、SiO:0.2〜1.4wt%、CaCO:0〜3.0wt%の範囲で含むことが好ましい。
SiOが0.2wt%未満では、SiOの添加効果が不十分である。また、CaCOが3.0wt%を超えると磁気特性低下の要因となるCaフェライトを生成するおそれがある。さらに、SiOが1.4wt%を超えると、残留磁束密度(Br)が低下する傾向にある。以上より、本発明におけるSi成分、Ca成分の量はSiO、CaCO換算で、SiO:0.2〜1.4wt%、CaCO:0〜3.0wt%とする。SiO及びCaCOは、各々、SiO:0.2〜1.0wt%、CaCO:0.2〜1.5wt%の範囲で含むことが望ましく、さらにはSiO:0.3〜0.8wt%、CaCO:0.3〜1.2wt%の範囲で含むことが好ましい。
また、以上の他、例えばAl、W、Ce、Mo、Ga、Cr等が酸化物として含有されていてもよい。これらの含有量は、化学量論組成に換算して、Al成分(Al換算で0.01〜1.5wt%)、W成分(WO換算で0.01〜0.6wt%)、Ce成分(CeO換算で0.001〜0.6wt%)、Mo成分(MoO換算で0.001〜0.16wt%)、Ga成分(Ga換算で0.001〜15wt%)、Cr成分(Cr換算で0.01〜3.5wt%)であることが好ましい。
【0016】
本発明によるフェライト磁石は、種々の形態で実用に供することができる。具体的には、本発明によるフェライト磁石は、フェライト焼結磁石に適用することができる。また、本発明によるフェライト磁石は、フェライト磁石粉末に適用することができる。このフェライト磁石粉末は、ボンド磁石に用いることができる。つまり、本発明によるフェライト磁石は、樹脂中に分散されるフェライト磁石粉末としてボンド磁石を構成することができる。
【0017】
本発明によるW型フェライト磁石は所定の形状に加工され、以下に示すような幅広い用途に使用される。例えば、フュエールポンプ用、パワーウインド用、ABS(アンチロック・ブレーキ・システム)用、ファン用、ワイパ用、パワーステアリング用、アクティブサスペンション用、スタータ用、ドアロック用、電動ミラー用等の自動車用モータとして用いることができる。また、FDDスピンドル用、VTRキャプスタン用、VTR回転ヘッド用、VTRリール用、VTRローディング用、VTRカメラキャプスタン用、VTRカメラ回転ヘッド用、VTRカメラズーム用、VTRカメラフォーカス用、ラジカセ等キャプスタン用、CD,LD,MDスピンドル用、CD,LD,MDローディング用、CD,LD光ピックアップ用等のOA、AV機器用モータとして用いることができる。また、エアコンコンプレッサー用、冷蔵庫コンプレッサー用、電動工具駆動用、扇風機用、電子レンジファン用、電子レンジプレート回転用、ミキサ駆動用、ドライヤーファン用、シェーバー駆動用、電動歯ブラシ用等の家電機器用モータとしても用いることができる。さらにまた、ロボット軸、関節駆動用、ロボット主駆動用、工作機器テーブル駆動用、工作機器ベルト駆動用等のFA機器用モータとして用いることも可能である。その他の用途としては、オートバイ用発電器、スピーカ・ヘッドホン用マグネット、マグネトロン管、MRI用磁場発生装置、CD−ROM用クランパ、ディストリビュータ用センサ、ABS用センサ、燃料・オイルレベルセンサ、マグネットラッチ、アイソレータ等に好適に使用される。
【0018】
次に、本発明のフェライト焼結磁石の好適な製造方法について説明する。本発明のフェライト焼結磁石の製造方法は、配合工程、仮焼き工程、粗粉砕工程、微粉砕工程、K(カリウム)添加工程、磁場中成形工程、成形体熱処理工程及び焼成工程を含む。ここで、微粉砕工程は、第1の微粉砕工程と第2の微粉砕工程に分かれ、かつ第1の微粉砕工程と第2の微粉砕工程の間に粉末熱処理工程を行う。ただし、このような微粉砕工程は本発明において必須ではなく、粉末熱処理工程を行わずに一度の微粉砕の処理で行うことも勿論できる。
【0019】
<配合工程>
各原料を秤量後、湿式アトライタ、ボールミル等で1〜16時間程度混合、粉砕処理する。原料粉末としては酸化物、または焼結により酸化物となる化合物を用いることができる。なお、以下ではSrCO粉末、BaCO粉末及びFe(ヘマタイト)粉末を用いる例を説明するが、SrCO粉末、BaCO粉末は炭酸塩として添加する形態のほかに酸化物として添加することもできる。Feについても同様でFe以外の化合物として添加することもできる。さらに、Sr、Ba及びFeを含む化合物を用いることも可能である。また、この配合工程において、副成分、つまりCaCO粉末、SiO粉末を添加することもできる。
各原料の配合比は、最終的に得たい組成に対応させることができるが、本発明はこの形態に限定されない。例えば、SrCO粉末、BaCO粉末及びFe粉末のいずれかを、仮焼き後に添加して最終組成になるように調整してもよい。
本発明の特徴であるK(カリウム)は、この配合工程で添加することもできる。しかし、Kは仮焼温度によっては、次の仮焼き工程で蒸発してしまう場合がある。添加量を多くすれば、仮焼きを経た後にもKは残留するが、仮焼き工程を経た後に添加することが好ましい。
【0020】
<仮焼き工程>
配合工程で得られた混合粉末材料を1100〜1400℃で仮焼きする。この仮焼きを窒素ガスやアルゴンガスなどの非酸化性雰囲気中で行うことにより、Fe(ヘマタイト)粉末中のFe3+が還元されることによりFe2+が発生し、W型フェライトが生成される。但し、この段階でFe2+の量を十分に確保できなければ、W相の他にM相またはヘマタイト相が存在することになる。なお、W単相のフェライトを得るためには、酸素分圧を調整することが有効である。酸素分圧を下げると、Fe3+が還元されてFe2+が生成しやすくなるからである。
【0021】
<粗粉砕工程>
仮焼体は一般に顆粒状なので、これを粗粉砕することが好ましい。粗粉砕工程では、振動ミル等を用い、平均粒径が0.5〜10μmになるまで処理する。ここで得られた粉末を粗粉ということにする。
【0022】
<第1の微粉砕工程>
第1の微粉砕工程では粗粉末をアトライタやボールミル、或いはジェットミルなどによって、湿式或いは乾式粉砕して平均粒径で0.08〜0.8μm、好ましくは0.1〜0.4μm、より好ましくは0.1〜0.2μmに粉砕する。この第1の微粉砕工程は、粗粉末をなくすこと、さらには磁気特性向上のために焼結後の組織を微細にすることを目的として行うものであり、比表面積(BET法による)としては20〜25m/gの範囲とするのが好ましい。
粉砕方法にもよるが、粗粉末をボールミルで湿式粉砕する場合には、粗粉末200gあたり60〜100時間処理すればよい。湿式粉砕に用いる分散媒は特に限定されず、水、その他の液体を用いることができる。ただし、粉砕効率の点では水が最も好ましい。
なお、保磁力の向上や結晶粒径の調整のために、第1の微粉砕工程に先立ってCaCOとSiO、或いはさらにSrCOやBaCO等の粉末を添加してもよい。
【0023】
<粉末熱処理工程>
粉末熱処理工程では、第1の微粉砕で得られた微粉末を600〜1200℃、より好ましくは700〜1000℃で、1秒〜100時間保持する熱処理を行う。
第1の微粉砕を経ることにより0.1μm未満の粉末である超微粉が不可避的に生じてしまう。超微粉が存在すると後続の磁場中成形工程で不具合が生じることがある。例えば、湿式成形時に超微粉が多いと水抜けが悪く成形できない等の不具合が生じる。そこで、本実施の形態では磁場中成形工程に先立ち熱処理を行う。つまり、この熱処理は、第1の微粉砕で生じた0.1μm未満の超微粉をそれ以上の粒径の微粉末(例えば0.1〜0.2μmの微粉末)と反応させることにより、超微粉の量を減少させることを目的として行うものである。この熱処理により超微粉が減少し、成形性を向上させることができる。
【0024】
このときの熱処理雰囲気は、仮焼きで生成したFe2+が酸化によりFe3+となることを避けるために、非酸化性雰囲気とする。本発明における非酸化性雰囲気とは、窒素ガス、Arガス等の不活性ガス雰囲気を含む。また本発明の非酸化性雰囲気は、10vol%以下の酸素の含有を許容する。この程度の酸素の含有であれば、上記温度での保持においてFe2+の酸化は無視できる程度である。熱処理雰囲気の酸素含有量は、1vol%以下、さらには0.1vol%以下であることが望ましい。
【0025】
<第2の微粉砕工程>
続く第2の微粉砕工程では熱処理された微粉末をアトライタやボールミルなどによって、湿式にて0.8μm以下、好ましくは0.1〜0.4μm、より好ましくは0.1〜0.2μmに粉砕する。この第2の微粉砕工程は、粒度調整やネッキングの除去、添加物の分散性向上を目的として行うものであり、比表面積(BET法による)としては10〜25m/g、さらには10〜20m/gの範囲とするのが好ましい。この範囲に比表面積が調整されると、超微粒子が存在していたとしてもその量は少なく、成形性に悪影響を与えない。つまり、第1の微粉砕工程、粉末熱処理工程及び第2の微粉砕工程を経ることにより、成形性に悪影響を与えることなく、かつ焼結後の組織を微細化するという要求を満足することができる。
粉砕方法にもよるが、ボールミルで湿式粉砕する場合には、微粉末200gあたり10〜70時間処理すればよい。第2の微粉砕工程を第1の微粉砕工程と同程度の条件で行うと超微粉が再度生成されることになることと、第1の微粉砕工程ですでに所望する粒径がほとんど得られていることから、第2の微粉砕工程は、通常、第1の微粉砕工程よりも粉砕条件が軽減されたものとする。ここで、粉砕条件が軽減されているか否かは、粉砕時間に限らず、粉砕時に投入される機械的なエネルギを基準にして判断すればよい。
なお、保磁力の向上や結晶粒径の調整のために、第2の微粉砕工程に先立ってCaCOとSiO、或いはさらにSrCOやBaCO等の粉末を添加してもよい。
【0026】
焼成工程において還元効果を発揮するカーボン粉末を、この第2の微粉砕工程に先立って添加することができる。カーボン粉末の添加は、W型フェライトを単相に近い状態(または単相)で生成させる上で有効である。ここで、カーボン粉末の添加量(以下、「カーボン量」という)は原料粉末に対して0.05〜0.7wt%の範囲とする。カーボン量をこの範囲とすることで、後述する焼成工程におけるカーボン粉末の還元剤としての効果を十分に享受することができるとともに、カーボン粉末添加なしの場合よりも高い飽和磁化(σs)を得ることができる。本発明における好ましいカーボン量は0.1〜0.65wt%、より好ましいカーボン量は0.15〜0.6wt%である。なお、添加するカーボン粉末としては、カーボンブラック等の公知の物質を用いることができる。
【0027】
本発明においては、添加されたカーボン粉末が成形体中で偏析するのを抑制するために、一般式C(OH)n+2で表される多価アルコールを添加することが好ましい。ここで、上記一般式において、炭素数nは4以上とする。炭素数nが3以下であると、カーボン粉末の偏析抑制効果が不十分となる。炭素数nの好ましい値は4〜100、より好ましくは4〜30、さらに好ましくは4〜20、より一層好ましくは4〜12である。多価アルコールとしてはソルビトールが望ましいが、2種類以上の多価アルコールを併用してもよい。また、本発明で用いる多価アルコールに加えて、他の公知の分散剤をさらに使用してもよい。
【0028】
上記した一般式は、骨格がすべて鎖式であってかつ不飽和結合を含んでいない場合の式である。多価アルコール中の水酸基数、水素数は一般式で表される数よりも多少少なくてもよい。上記一般式において、飽和結合に限らず不飽和結合を含んでいてもよい。また基本骨格は鎖式であっても環式であってもよいが、鎖式であることが好ましい。また水酸基数が炭素数nの50%以上であれば、本発明の効果は実現するが、水酸基数は多い方が好ましく、水酸基数と炭素数とが一致することが最も好ましい。この多価アルコールの添加量としては、添加される粉末に対して0.05〜5.0wt%、好ましくは0.1〜3.0wt%、より好ましくは0.3〜2.0wt%とすればよい。なお、添加した多価アルコールのほとんどは磁場中成形工程後に行われる成形体熱処理工程で分解除去される。成形体熱処理工程において分解除去されずに残存した多価アルコールについても、続く焼成工程で分解除去される。
【0029】
<K添加工程>
第2の微粉砕工程の終了後にK(カリウム)を添加する。
本発明において、Kを仮焼き工程以降に添加することが好ましいことは上述の通りである。また、Kは水溶性であるため、第1の微粉砕工程及び第2の微粉砕工程を、水を用いた湿式粉砕で行う場合には、第1の微粉砕工程及び第2の微粉砕工程の前に添加することも避ける必要がある。特に、前述したように粉砕効率を考慮すると、第1の微粉砕工程及び第2の微粉砕工程の分散媒に水を用いることが推奨されるため、第1の微粉砕工程及び第2の微粉砕工程以降にKを添加することが好ましい。
【0030】
第2の微粉砕工程が、水を用いた湿式粉砕で行われた場合には、粉砕物を乾燥した後にKを添加する。例えば、Kは炭酸塩(KCO)の形態として添加することができる。
【0031】
Kが添加された微粉末は、Kの分散状態を向上することが好ましい。そのために、混合・分散処理をすることが好ましい。つまり、所謂有機溶媒を添加して、例えばボールミルを用いて湿式処理することが推奨される。なお、この際に水を用いるべきでないことは上述の通りである。このとき、Kの分散状態を向上するために、分散剤を添加することができる。有機溶剤としては、トルエン、キシレン等の公知の物質を用いることができる。また、分散剤としてもステアリン酸、オレイン酸等の公知の分散剤を用いることができる。
【0032】
<磁場中成形工程>
磁場中成形工程は、磁気的配向度を高くするためには、湿式成形で行うことが好ましい。よって、K添加工程で得られたスラリを濃縮して湿式成形用スラリを調製する。濃縮は、遠心分離やフィルタープレス等によって行えばよい。この際、微粉末が湿式成形用スラリ中の30〜80wt%を占めることが好ましい。磁場中成形における成形圧力は、0.1〜0.5ton/cm程度、印加磁場は5〜15kOe程度とすればよい。
【0033】
<成形体熱処理工程>
本工程では、成形体を100〜450℃、より好ましくは200〜350℃の低温で、1〜4時間保持する熱処理を行う。この熱処理を大気中で行うことにより、Fe2+の一部が酸化されてFe3+になる。つまり、本工程では、Fe2+からFe3+への反応をある程度進行させることにより、Fe2+量を所定量に制御するのである。
【0034】
<焼成工程>
続く焼成工程では、成形体を1100〜1270℃、より好ましくは1160〜1240℃の温度で0.5〜3時間保持して焼成する。焼成雰囲気は、仮焼き工程と同様の理由により、非酸化性雰囲気中にて行う。本工程において、第2の微粉砕工程に先立って添加したカーボン粉末が消失する。また、添加されたKは、成形体の場合は上記の焼成温度程度では蒸発はほとんど起こらない。
【実施例1】
【0035】
原料粉末として、Fe粉末(1次粒子径:0.3μm)、SrCO粉末(1次粒子径:2μm)及びBaCO粉末(1次粒子径:0.05μm)を準備した。この原料粉末を湿式アトライタで2時間混合、粉砕した。
次いで、仮焼きを行った。仮焼きは管状炉を用い、Nガス雰囲気中で1時間保持する条件で行った。なお、加熱保持温度は、1300℃とし、加熱保持温度までの昇温及び加熱保持温度からの降温の速度は5℃/分とした。
次いで、振動ミルにより解砕を行った。振動ミルによる解砕は、仮焼体220gについて10分間処理するというものであった。
【0036】
次の微粉砕はボールミルにより2段階で行った。第1の微粉砕は粗粉末210gに対して水400mlを添加して88時間処理するというものである。
第1の微粉砕後に、微粉末をNガス雰囲気中、800℃で10分、1時間保持する条件で熱処理を行った。なお、加熱保持温度までの昇温及び加熱保持温度からの降温の速度は5℃/分とした。
続いて、ボールミルを用いて湿式粉砕する第2の微粉砕を行った。なお、第2の微粉砕前に、上記熱処理がなされた微粉末に対しSiO粉末(1次粒子径:0.01μm)を1.2wt%、CaCO粉末(1次粒子径:1μm)を0.7wt%、SrCO粉末(1次粒子径:2μm)を1.4wt%、Al粉末を0.6wt%(添加しない場合もあり)、カーボン粉末(1次粒子径:0.05μm)を0.4wt%それぞれ添加するとともに、多価アルコールとしてソルビトール(1次粒子径:10μm)を1.2wt%添加した。また、第2の微粉砕は、第1の微粉砕で得られた微粉末210gに対して水400mlを添加して50時間処理するというものである。第2の微粉砕で得られた微粉末の比表面積(BET法による)は17m/gである。
【0037】
第2の微粉砕を施して得られたスラリを100℃に加熱して乾燥した後に、副成分として、LiCO、NaCO、KCO、RbCOを表1に示す量だけ添加した。さらに、分散媒としてキシレン、分散剤としてオレイン酸を添加した後に、ボールミルで混合・分散処理を5時間施した。混合・分散処理は、第2の微粉砕で得られた微粉末210gに対してキシレン400mlを添加して5時間処理するというものである。混合・分散処理された微粉末の比表面積(BET法による)は18m/gである。
【0038】
【表1】

【0039】
混合・分散処理により得られたスラリを遠心分離器で濃縮し、濃縮された湿式成形用スラリを用いて磁場中成形を行った。なお、印加した磁界(縦磁場)は12kOe(1000kA/m)であり、成形体は直径30mm、高さ15mmの円柱状である。なお、いずれの成形においても不具合が生じなかった。この成形体を大気中にて300℃で3時間熱処理した後、窒素中で昇温速度5℃/分、最高温度1190℃で1時間焼成して焼結体を得た。得られた焼結体の主成分組成を理学電機(株)の蛍光X線定量分析装置SIMULTIX3550を用いて測定した。その結果、Sr(1−x)BaFe2+Fe3+27・・・式(2)において、a=1.7、b=13.9、x=0.3であった。また、副成分であるLiCO、NaCO、KCO及びRbCOは、添加量とほぼ同等の量の含有が確認された。
【0040】
得られた焼結体について、保磁力(HcJ)及び飽和磁化(σs)を測定した。その結果を表1に併せて示す。なお、保磁力(HcJ)及び飽和磁化(σs)は、得られた焼結体の上下面を加工した後、最大印加磁場25kOeのB−Hトレーサを用いて評価した。測定結果を表1に示す。
【0041】
また、得られた焼結体(No.1〜3)の平均結晶粒径を測定した。その結果を表1に併せて示す。平均結晶粒径の測定は以下の通りとした。焼結体A面(a軸とc軸が含まれる面)を鏡面研磨後酸エッチングし、SEM(走査型電子顕微鏡)写真を撮影し、個々の粒子を認識した後、画像解析により個々の粒子の重心を通る最大径を求め、それを焼結体粒径とした。そして、平均結晶粒径は1試料あたり100個程度の結晶粒について計測を行い、全測定粒子の結晶粒径の平均値とした。測定結果を表1に示す。なお、No.1〜3の結晶粒径の粒度分布を図1〜図3に示しておく。図1〜図3において、粒径の数値は、例えば0.3μmであれば0.2〜0.3μmの範囲を示し、0.5μmであれば0.4〜0.5μmの範囲を示している。
【0042】
得られた焼結体の相状態をX線回折により同定した。その結果を表1に併せて示す。すべての焼結体はM相を含んでいたが、モル比で5〜20%程度であった(表1の「W+M」)。ここで、本実施の形態におけるモル比は、W型フェライト、M型フェライト、ヘマタイト、スピネルそれぞれの粉末試料を所定比率で混合し、それらのX線回折強度から比較算定することにより算出した。なお、X線回折の条件は以下の通りである。
X線発生装置:3kW
管電圧:45kV
管電流:40mA
サンプリング幅:0.02deg
走査速度:4.00deg/min
発散スリット:1.00deg
散乱スリット:1.00deg
受光スリット:0.30mm
【0043】
図4に副成分であるLiCO、NaCO、KCO及びRbCO(表1のNo.1〜9)の添加量と保磁力(HcJ)、図5に副成分であるLiCO、NaCO、KCO及びRbCO(表1のNo.1〜9)の添加量と飽和磁化(σs)の関係を示す。図4に示すように、NaCO、KCO及びRbCOを添加することにより保磁力(HcJ)が向上することがわかる。このように保磁力(HcJ)が向上した焼結体は、表1に示すように、平均結晶粒径が微細化しており、これが保磁力(HcJ)向上の原因と解される。一方で、図5に示すように、LiCO、NaCO及びRbCOを添加した焼結体は飽和磁化(σs)が低下しているのに対して、KCOを添加した焼結体は飽和磁化(σs)が向上している。したがって、本発明は副成分としてKを添加することとした。
【0044】
表1のNo.10〜14について、KCOの添加量と保磁力(HcJ)の関係を図6に示す。
図6に示すように、K(KCO)の添加量を増やしていくと逆に保磁力(HcJ)が低下し、添加量が0.8wt%を超えるとKを添加しない焼結体よりも保磁力(HcJ)が低下してしまう。そこで本発明は、Kの量を炭酸塩(KCO)換算で0.8wt%以下に限定した。
また、表1のNo.10〜14について、KCOの添加量と飽和磁化(σs)の関係を図7に示すが、K(KCO)の添加により飽和磁化(σs)を向上できることがわかる。
【実施例2】
【0045】
第2の微粉砕前に添加するSiO(CaCO)及びSrCOを表2に示す量とする以外は、実施例1と同様にして焼結体を作製するとともに保磁力(HcJ)及び飽和磁化(σs)を測定した。その結果を表2に併せて示す。なお、SiOとCaCOはCaCo/SiO=0.35で一定とした。
【0046】
【表2】

【0047】
表2に示すように、第2の微粉砕時の添加物を調整することにより、保磁力(HcJ)及び飽和磁化(σs)を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】実施例1のNo.1の結晶粒径の粒度分布を示すグラフである。
【図2】実施例1のNo.2の結晶粒径の粒度分布を示すグラフである。
【図3】実施例1のNo.3の結晶粒径の粒度分布を示すグラフである。
【図4】LiCO、NaCO、KCO及びRbCOの添加量と保磁力(HcJ)の関係を示すグラフである。
【図5】LiCO、NaCO、KCO及びRbCOの添加量と飽和磁化(σs)の関係を示すグラフである。
【図6】KCOの添加量と保磁力(HcJ)の関係を示すグラフである。
【図7】KCOの添加量と飽和磁化(σs)の関係を示すグラフである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
A(Sr、Ba及びPbから選択される少なくとも1種の元素)及びFeそれぞれの金属元素の総計の構成比率を、
AFe2+Fe3+の式で表したとき、
1.1≦a≦2.4、12.3≦b≦16.1である組成を有する酸化物であって、
Kが炭酸塩(KCO)換算で0.01〜0.8wt%含まれていることを特徴とするフェライト磁石。
【請求項2】
Kが炭酸塩換算で0.05〜0.6wt%含まれることを特徴とする請求項1に記載のフェライト磁石。
【請求項3】
仮焼きが施されたA(Sr、Ba及びPbから選択される少なくとも1種の元素)及びFeを含む粉末と、K組成物とを含む成形用組成物を磁場中で成形する成形工程と、
前記成形工程で得られた成形体を焼成して六方晶W型フェライトを磁性相とする焼結体を得る焼成工程と、
を備えることを特徴とするフェライト焼結磁石の製造方法。
【請求項4】
前記成形用組成物を湿式で成形するに際し、非水系溶媒でスラリを作製することを特徴とする請求項3に記載のフェライト焼結磁石の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2006−327883(P2006−327883A)
【公開日】平成18年12月7日(2006.12.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−154834(P2005−154834)
【出願日】平成17年5月27日(2005.5.27)
【出願人】(000003067)TDK株式会社 (7,238)
【Fターム(参考)】