強磁性粒子粉末及びその製造法、異方性磁石及びボンド磁石
【課題】 本発明は、工業的に生産可能で、大きなＢＨｍａｘを有する異種金属元素を含んだＦｅ１６Ｎ２粒子粉末の提供を目的とする。
【解決手段】 金属元素Ｘ（ここで、Ｘ＝Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉである。）を含んだ、酸化鉄又はオキシ水酸化鉄、及び／又は、これら酸化鉄又はオキシ水酸化鉄粒子、必要により、前記酸化鉄又はオキシ水酸化鉄の粒子表面を少なくともアルミナやシリカによって被覆した出発原料を還元処理及び窒化処理を行って得られるＦｅ１６Ｎ２化合物相がメスバウアー測定より７０％以上で構成される強磁性粒子粉末であり、該強磁性粒子粉末を磁気的配向させた異方性磁石又はボンド磁石である。
【解決手段】 金属元素Ｘ（ここで、Ｘ＝Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉである。）を含んだ、酸化鉄又はオキシ水酸化鉄、及び／又は、これら酸化鉄又はオキシ水酸化鉄粒子、必要により、前記酸化鉄又はオキシ水酸化鉄の粒子表面を少なくともアルミナやシリカによって被覆した出発原料を還元処理及び窒化処理を行って得られるＦｅ１６Ｎ２化合物相がメスバウアー測定より７０％以上で構成される強磁性粒子粉末であり、該強磁性粒子粉末を磁気的配向させた異方性磁石又はボンド磁石である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きなＢＨｍａｘを有するＦｅ１６Ｎ２系化合物が主相である強磁性粒子粉末及びその製造法に関する。また、該強磁性粒子粉末を用いた異方性磁石又はボンド磁石を提供する。
【背景技術】
【０００２】
現在、Ｓｒ系フェライト磁性粉末、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末など種々の磁性材料が実用化されている。しかしながら、更なる特性の向上を目的として改良が加えられるとともに、新規材料の探索が行われている。その中でも、Ｆｅ１６Ｎ２などのＦｅ−Ｎ系の化合物が注目されている。
【０００３】
Ｆｅ−Ｎ系の化合物のうちα”−Ｆｅ１６Ｎ２は窒素を固溶するマルテンサイトやフェライトを長時間アニールした場合に晶出する準安定化合物として知られている。このα”−Ｆｅ１６Ｎ２の結晶はｂｃｔ構造であり、大きな飽和磁化を持つ巨大磁気物質として期待されている。しかしながら、準安定化合物と言われるように、この化合物を単離した粉末として化学的に合成された例は極めて少ない。
【０００４】
これまで、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単相を得ようと、蒸着法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）、イオン注入法、スパッタ法、アンモニア窒化法などの様々な方法が試みられた。しかし、より安定なγ‘−Ｆｅ４Ｎやε−Ｆｅ２〜３Ｎの生成とともに、マルテンサイト（α’−Ｆｅ）やフェライト（α−Ｆｅ）様金属の共晶が起き、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単一化合物を単離して製造することに困難を伴う。一部、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単一化合物を薄膜として得ているが、薄膜では磁性材料への適用に限界があり、より幅の広い用途展開には不向きである。
【０００５】
α”−Ｆｅ１６Ｎ２に関する既存技術として、下記技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４００２３号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７３１１号公報
【特許文献３】特開２００９−８４１１５号公報
【特許文献４】特開２００８−１０８９４３号公報
【特許文献５】特開２００８−１０３５１０号公報
【特許文献６】特開２００７−３３５５９２号公報
【特許文献７】特開２００７−２５８４２７号公報
【特許文献８】特開２００７−１３４６１４号公報
【特許文献９】特開２００７−３６０２７号公報
【特許文献１０】特開２００９−２４９６８２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｍ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｈ．Ｓｈｏｊｉ，Ｈ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｈ．Ｎａｓｈｉ，Ｔ．Ｗａｋｉｙａｍａ，Ｍ．Ｄｏｉ，ａｎｄ Ｍ．Ｍａｔｓｕｉ， Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．， Ｖｏｌ．７６， ｐｐ．６６４２−６６４７，１９９４．
【非特許文献２】Ｙ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｍ．Ｋａｔｏｕ，Ｈ．Ｓｈｏｊｉ，ａｎｄ Ｍ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ， Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｍａｇｎ．Ｍａｔｅｒ．， Ｖｏｌ．２３２， ｐ．１８−２６， ２００１．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１〜１０及び非特許文献１及び２記載の技術では、未だ十分とは言い難いものである。
【０００９】
即ち、特許文献１には、表面酸化被膜が存在する鉄粒子を還元処理した後、窒化処理してＦｅ１６Ｎ２を得ることが記載されているが、最大エネルギー積を高くすることは考慮されていない。また、窒化反応が長時間にわたるものであり、工業的とは言い難い。
【００１０】
また、特許文献２には、酸化鉄粉末を還元処理して金属鉄粉末を生成し、得られた金属鉄粉末を窒化処理してＦｅ１６Ｎ２を得ることが記載されているが、磁気記録媒体用磁性粒子粉末として用いられるものであり、高い最大エネルギー積ＢＨｍａｘを有すべく硬磁性材料として好適とは言い難いものである。
【００１１】
また、特許文献３〜９では、フェライトに変わる磁気記録材料用の極大磁気物質として記載されているが、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単相は得られておらず、より安定なγ‘−Ｆｅ４Ｎやε−Ｆｅ２〜３Ｎ、マルテンサイト（α’−Ｆｅ）やフェライト（α−Ｆｅ）様金属が混相として生成している。
【００１２】
また、特許文献１０では、添加元素が必須としながらも、その必要性について細かく議論されておらず、且つ、得られる生成物の磁気特性について、高い最大エネルギー積ＢＨｍａｘを有すべく硬磁性材料として好適とは言い難いものである。
【００１３】
非特許文献１〜２には、薄膜でのα”−Ｆｅ１６Ｎ２単相を得ることに成功していて学術的には面白いが、薄膜では適用に限界があり、より幅の広い用途展開には不向きである。また、汎用の磁性材料とするには生産性や経済性に問題がある。
【００１４】
そこで、本発明では、工業的生産可能な短時間において、大きなＢＨｍａｘを持つＦｅ１６Ｎ２単相粉末及びその製造方法、該粉末を用いた異方性磁石及びボンド磁石の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下の本発明によって解決することができる。
【００１６】
即ち、本発明は、メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末であって、且つ、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含んだ該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末である。ここで、金属元素Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉである（本発明１）。
【００１７】
本発明は、メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末であって、且つ、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含んだ該強磁性粒子粉末の粒子表面がＳｉ及び／又はＡｌ化合物で被覆され、該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末である。ここで、金属元素Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉである（本発明２）。
【００１８】
また、本発明は、本発明１又は２記載の強磁性粒子粉末の飽和磁化値σｓが１３０ｅｍｕ／ｇ以上であって、保磁力Ｈｃが６００Ｏｅ以上である強磁性粒子粉末である（本発明３）。
【００１９】
また、本発明は、本発明１〜３のいずれかに記載の強磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積が３〜８０ｍ２／ｇである強磁性粒子粉末（本発明４）。
【００２０】
本発明は、予め２５０μｍ以下のメッシュを通した鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末として、ＢＥＴ比表面積が５０〜２５０ｍ２／ｇ、平均長軸径が５０〜４５０ｎｍ、アスペクト比（長軸径／短軸径）が３〜２５であって金属元素Ｘ（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である）をＦｅモル対比０．０４〜２５％含有する酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる本発明１、３、４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法である（本発明５）。
【００２１】
本発明は、鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆した後、２００μｍのメッシュを通した鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末として、ＢＥＴ比表面積が５０〜２５０ｍ２／ｇ、平均長軸径が５０〜４５０ｎｍ、アスペクト比（長軸径／短軸径）が３〜２５であって金属元素Ｘ（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である。）をＦｅモル対比０．０４〜２５％含有する酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる本発明２〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法である（本発明６）。
【００２２】
また、本発明は、本発明１〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末からなる異方性磁石である（本発明７）。
【００２３】
また、本発明は、本発明１〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末を含有するボンド磁石である（本発明８）。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、大きな最大エネルギー積ＢＨｍａｘを有するので、磁性材料として好適である。
【００２５】
また、本発明に係る強磁性粒子粉末の製造法は、大きな最大エネルギー積ＢＨｍａｘを有するＦｅ１６Ｎ２化合物が主相の粉末を容易に得ることができるので、強磁性粒子粉末の製造法として好適である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される。メスバウアーでは、Ｆｅ１６Ｎ２が生成される場合、内部磁場が３３０ｋＯｅ以上の鉄サイトのピークが確認され、特に特徴的なのは、３９５ｋＯｅ近傍のピークが現れることである。
一般には他相が多いと、ソフト磁石としての特性が強く表れてしまうために、強磁性ハード磁石材料としては不向きとなる。しかしながら、本発明では、強磁性ハード磁石材料として十分な特性を発揮できる。
【００２７】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含んでいる。金属元素Ｘの含有量がＦｅに対して０．０４ｍｏｌ％未満では、最大エネルギー積ＢＨｍａｘは５ＭＧＯｅを超えない。逆に、金属元素Ｘの含有量がＦｅに対して２５ｍｏｌ％を超えると、生成するＦｅ１６Ｎ２の相対量が見かけ減るためＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ未満となってしまう。より好ましい金属元素Ｘの含有量はＦｅモル対比０．５〜２３％である。
【００２８】
ここで、金属元素Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉである。
【００２９】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、最大エネルギー積ＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上である。最大エネルギー積ＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ未満では、硬磁性材料として磁気特性が十分とは言い難い。最大エネルギー積ＢＨｍａｘの値は好ましくは６ＭＧＯｅ以上、より好ましくは６．５ＭＧＯｅ以上である。
【００３０】
本発明に係る強磁性粒子粉末は飽和磁化値σｓが１３０ｅｍｕ／ｇ以上が好ましく、保磁力Ｈｃが６００Ｏｅ以上が好ましい。飽和磁化値σｓ及び保磁力Ｈｃが前記範囲未満の場合、硬磁性材料として磁気特性が十分とは言い難い。より好ましくは飽和磁化値σｓが１３５ｅｍｕ／ｇ以上、保磁力Ｈｃが６３０Ｏｅ以上、更により好ましくは保磁力Ｈｃが６５０Ｏｅ以上である。
【００３１】
本発明に係る強磁性粒子粉末の比表面積は３〜８０ｍ２／ｇであることが好ましい。比表面積が３ｍ２／ｇ未満あるいは８０ｍ２／ｇを超える場合には、メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難になるばかりではなく、ＢＨｍａｘやＨｃも所望の特性が得られなくなってしまう。より好ましい比表面積は４〜７５ｍ２／ｇ、更により好ましくは５〜７０ｍ２／ｇである。
【００３２】
次に、本発明に係る強磁性粒子粉末の製造法について述べる。
【００３３】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、ＢＥＴ比表面積が５０〜２５０ｍ２／ｇ、平均長軸径が５０〜４５０ｎｍ、アスペクト比（長軸径／短軸径）が３〜２５であって金属元素Ｘ（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である）をＦｅモル対比０．０４〜２５％含有する酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いて、２５０μｍ以下のメッシュを通した鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行って得ることができる。
【００３４】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、必要により、鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆した後、還元処理を行い、次いで、窒化処理を行って得ることができる。
【００３５】
本発明における鉄化合物粒子粉末は、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含んでいる。金属元素Ｘの添加方法は特に限定されない。例えば、合成原料に用いる鉄化合物粒子としての酸化鉄やオキシ水酸化鉄を湿式反応等により合成する際に添加して中和により沈澱させてもよく、また、鉄化合物粒子粉末やペーストなどにアルコールなどで溶解させた金属元素Ｘ原料塩を混合し、乾燥させる手法をとってもよい。
金属元素Ｘの原料は、特に限定されないが、脱水、還元、窒化などの熱処理を行っても不純物として残りにくい化合物がよく、例えば、シュウ酸塩、酢酸塩、酸化物、金属、硝酸塩、窒化物などがよい。原料鉄化合物粒子と金属元素Ｘの混在状態として、特に限定されないが、例えば、酸化物、窒化物、硝酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、金属、あるいは、原料鉄化合物への固溶でもよい。また、原料鉄化合物への固溶以外であれば、できるだけ細かく分散した状態で原料鉄化合物粒子表面に存在することが理想である。
【００３６】
出発原料である鉄化合物粒子粉末としては、酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を用いることができ、特に限定されないが、マグネタイト、γ−Ｆｅ２Ｏ３、α−Ｆｅ２Ｏ３、α−ＦｅＯＯＨ、β−ＦｅＯＯＨ、γ−ＦｅＯＯＨ、ＦｅＯなどが挙げられる。また、出発原料は単相でも不純物を含んでいてもよく、不純物としては主相以外の酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を含んでいてもよい。
【００３７】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄の粒子形状には特に限定はないが、針状、粒状、紡錘状、直方体状などいずれでもよい。
【００３８】
出発原料である鉄化合物粒子粉末の比表面積は５０〜２５０ｍ２／ｇであることが好ましい。５０ｍ２／ｇ未満では、窒化が進みにくく、目的とするメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。２５０ｍ２／ｇを超える場合は、窒化が過剰に起きるためメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。より好ましい比表面積は５５〜２３０ｍ２／ｇ、更により好ましくは６０〜２００ｍ２／ｇである。
【００３９】
本発明における鉄化合物粒子粉末の平均長軸径は５０〜４５０ｎｍであることが好ましい。平均長軸径が４５０ｎｍを超えると目的とするメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。さらには平均長軸径が５０ｎｍ未満の小さな粒子では超常磁性成分が増加するため強磁性ハード磁石材料としての特性が劣る。より好ましい平均長軸径は７０〜４００ｎｍ、更により好ましくは８０〜３５０ｎｍである。
【００４０】
本発明における鉄化合物粒子粉末のアスペクト比（長軸径／短軸径）は３〜２５であることが好ましい。この範囲を超えると目的とするメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。より好ましいアスペクト比は３〜２４、さらにより好ましくは３〜２３である。
【００４１】
本発明においては、必要により、鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物を被覆してもよい。鉄化合物粒子粉末が、窒化処理前の原料である鉄金属を得るための加熱還元処理によって、粒子同士の焼結を抑制するために鉄化合物粒子粉末の粒子表面を被覆する。Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物を被覆することによって、熱処理（還元処理、窒化処理）の温度を低減することができ、局所的に過剰に窒化が進行することを抑制することができる。
【００４２】
Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物による被覆は、鉄化合物粒子粉末を分散して得られる水懸濁液のｐＨを調整した後、Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物を添加して混合攪拌することにより、又は、必要により、混合攪拌後にｐＨ値を調整することにより、前記鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆し、次いで、濾別、水洗、乾燥、粉砕する。
【００４３】
Ｓｉ化合物としては、３号水ガラス、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、コロイダルシリカ、シランカップリング剤等が使用できる。
【００４４】
Ａｌ化合物としては、酢酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等のアルミニウム塩や、アルミン酸ナトリウム等のアルミン酸アルカリ塩及びアルミナゾル、アルミニウムカップリング剤等が使用できる。
【００４５】
Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物の被覆量は、鉄化合物粒子粉末に対しＳｉ換算又はＡｌ換算で１０００〜２００００ｐｐｍが好ましい。１０００ｐｐｍ未満の場合には熱処理時に粒子間の焼結を抑制する効果が十分とは言い難い。２００００ｐｐｍを超える場合には、非磁性成分が増加することとなり好ましくない。より好ましい表面被覆量は１５００〜１５０００ｐｐｍ、更により好ましくは１５００〜１３０００ｐｐｍである。
【００４６】
Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物によって被覆される酸化鉄又はオキシ水酸化鉄粒子粉末の比表面積は５０〜２５０ｍ２／ｇが好ましい。比表面積が５０ｍ２／ｇ未満では、窒化が進みにくく、メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。２５０ｍ２／ｇを超える場合は、窒化が過剰に起きるためメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。より好ましい比表面積は５５〜２３０ｍ２／ｇ、さらにより好ましくは６０〜２００ｍ２／ｇである。
【００４７】
本発明においては、Ｓｉ化合物、Ａｌ化合物とともに、ＹやＬａなどの希土類化合物等やＣｏやＮｉなどの遷移金属化合物を被覆させても良い。
【００４８】
本発明における鉄化合物粒子粉末は、熱処理前に予め２５０μｍ以下のメッシュを通すことが望ましい。これ以上のメッシュサイズでは、所望とする磁気特性を発揮する強磁性粒子粉末が得られにくい。より好ましくは２３６μｍ以下である。
【００４９】
次に、オキシ水酸化鉄粒子粉末又は粒子表面がＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物によって被覆されたオキシ水酸化鉄粒子粉末について脱水処理を行う。脱水処理をせずに次の還元処理を行ってもよい。
【００５０】
脱水処理の温度は８０〜３５０℃である。８０℃未満では脱水はほとんど進行しない。３５０℃を超える場合、次の還元処理において、低温で鉄金属粒子粉末を得ることが難しくなる。より好ましい脱水処理温度は８５〜３００℃である。
【００５１】
脱水処理は空気若しくは窒素雰囲気が好ましい。
【００５２】
次に、鉄化合物粒子粉末又は粒子表面がＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物によって被覆された鉄化合物粒子粉末について還元処理を行う。
【００５３】
還元処理の温度は２８０〜６５０℃が好ましい。還元処理の温度が２８０℃未満の場合には鉄化合物粒子粉末が十分に金属鉄に還元されない。還元処理の温度が６５０℃を超える場合には鉄化合物粒子粉末は十分に還元されるが、粒子間の焼結も進行することになり、好ましくない。より好ましい還元温度は３００〜６００℃である。
【００５４】
還元処理の時間は特に限定されないが、１〜２４ｈが好ましい。２４ｈを超えると還元温度によっては焼結が進み後段の窒化処理が進みにくくなってしまう。１ｈ未満では十分な還元ができない場合が多い。より好ましくは１．５〜１５ｈである。
【００５５】
還元処理の雰囲気は、水素雰囲気が好ましい。
【００５６】
還元処理を行った後、窒化処理を行う。
【００５７】
窒化処理の温度は１００〜２００℃である。窒化処理の温度が１００℃未満の場合には窒化処理が十分に進行しない。窒化処理の温度が２００℃を超える場合には、γ‘−Ｆｅ４Ｎやε−Ｆｅ２〜３Ｎが生成するため、目的とするメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末は得られない。より好ましい還元温度は１０５〜１８０℃である。
【００５８】
窒化処理の時間は５０ｈ以内であることが望ましい。工業的に生産するにはできる回切りの短い時間で工程を完了させることで時間当たりの収量が増え、工業的な生産性に優れる。より好ましくは３６ｈ以内である。
【００５９】
窒化処理の雰囲気は、ＮＨ３雰囲気が望ましく、ＮＨ３の他、Ｎ２、Ｈ２や、これらに過熱水蒸気などを混合させてもよい。
【００６０】
次に、本発明に係る異方性磁石について述べる。
【００６１】
本発明に係る強磁性磁石の磁気特性は目的とする用途に応じて所望の磁気特性（保磁力、残留磁束密度、最大エネルギー積）となるように調整すればよい。
【００６２】
磁気的な配向をさせる方法は特に限定されない。例えばガラス転移温度以上温度においてＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合）樹脂にメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末、あるいは、Ｓｉ及び／又はＡｌ化合物で被覆されたメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を分散剤などとともに混練して成形し、ガラス転移温度を超えた付近の温度で所望の外部磁場をかけて、磁気的配向を促せばよい。または、ウレタン等の樹脂と有機溶剤と該強磁性粒子粉末をペイントシェーカーなどで強く混合・粉砕したインクをブレードやＲｏｌｌ−ｔｏ−Ｒｏｌｌ法によって樹脂フィルムに塗布印刷し、素早く磁場中を通して、磁気的な配向をさせればよい。
【００６３】
次に、本発明におけるボンド磁石用樹脂組成物について述べる。
【００６４】
本発明におけるボンド磁石用樹脂組成物は、本発明に係る強磁性粒子粉末を結合剤樹脂中に分散してなるものであって、該強磁性粒子粉末を８５〜９９重量％含有し、残部が結合剤樹脂とその他添加剤とからなる。
【００６５】
前記結合剤樹脂としては、成形法によって種々選択することができ、射出成形、押し出し成形及びカレンダー成形の場合には熱可塑性樹脂が使用でき、圧縮成形の場合には、熱硬化性樹脂が使用できる。前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ナイロン（ＰＡ）系、ポリプロピレン（ＰＰ）系、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）系、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）系、液晶樹脂（ＬＣＰ）系、エラストマー系、ゴム系等の樹脂が使用でき、前記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ系、フェノール系等の樹脂を使用することができる。
【００６６】
なお、ボンド磁石用樹脂組成物を製造するに際して、成形を容易にしたり、磁気特性を十分に引き出したりするために、必要により、結合剤樹脂の他に可塑剤、滑剤、カップリング剤など周知の添加物を使用してもよい。また、フェライト磁石粉末などの他種の磁石粉末を混合することもできる。
【００６７】
これらの添加物は、目的に応じて適切なものを選択すればよく、可塑剤としては、それぞれの使用樹脂に応じた市販品を使用することができ、その合計量は使用する結合剤樹脂に対して０．０１〜５．０重量％程度が使用できる。
【００６８】
前記滑剤としては、ステアリン酸とその誘導体、無機滑剤、オイル系等が使用でき、ボンド磁石全体に対して０．０１〜１．０重量％程度が使用できる。
【００６９】
前記カップリング剤としては、使用樹脂とフィラーに応じた市販品が使用でき、使用する結合剤樹脂に対して０．０１〜３．０重量％程度が使用できる。
【００７０】
本発明におけるボンド磁石用樹脂組成物は、強磁性粒子粉末を結合剤樹脂と混合、混練してボンド磁石用樹脂組成物を得る。
【００７１】
前記混合は、ヘンシェルミキサー、Ｖ字ミキサー、ナウター等の混合機などで行うことができ、混練は一軸混練機、二軸混練機、臼型混練機、押し出し混練機などで行うことができる。
【００７２】
次に、本発明に係るボンド磁石について述べる。
【００７３】
ボンド磁石の磁気特性は目的とする用途に応じて所望の磁気特性（保磁力、残留磁束密度、最大エネルギー積）となるように調整すればよい。
【００７４】
本発明におけるボンド磁石は、前記ボンド磁石用樹脂組成物を用いて、射出成形、押出成形、圧縮成形又はカレンダー成形等の周知の成形法で成形加工した後、常法に従って電磁石着磁やパルス着磁することにより、ボンド磁石とすることができる。
【実施例】
【００７５】
本発明の代表的な実施の形態は次の通りである。
【００７６】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄や得られた強磁性粒子粉末の比表面積値は、窒素によるＢ．Ｅ．Ｔ．法により測定した。
【００７７】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄や得られた強磁性粒子粉末の一次粒子サイズは透過型電子顕微鏡（日本電子（株）、ＪＥＭ−１２００ＥＸＩＩ）を用いて測定した。粒子１２０個をランダマイズに選び粒子サイズを計測して平均値を求めた。
【００７８】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄や、得られた強磁性粒子粉末試料の組成分析は、加熱した試料を酸で溶解し、プラズマ発光分光分析装置（セイコー電子工業（株）、ＳＰＳ４０００）を用い分析して求めた。Ｓｉ及び／又はＡｌ被覆された試料は、濃苛性ソーダ溶液にてＳｉ及び／又はＡｌを溶解させ、濾過・水洗後、６０℃にて乾燥させて重量の増減を秤ることでＳｉ及び／又はＡｌ量を分析し、その後、上記のように酸で溶解してプラズマ発光分光分析装置にて分析を行った。
【００７９】
出発原料及び得られた強磁性粒子粉末の構成相は、粉末Ｘ線回折装置（ＸＲＤ、（株）リガク製、ＲＩＮＴ−２５００）による同定と、透過型電子顕微鏡（日本電子（株）、ＪＥＭ−２０００ＥＸ）、電子線分光型超高分解能電子顕微鏡（ＨＲＥＭ、日立ハイテク、ＨＦ−２０００）を用いた電子線回折（ＥＤ）、電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ）、エネルギー分散Ｘ線分光法（ＥＤＳ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）分析・評価を行い決定した。ＥＤやＥＥＬＳ、ＳＴＥＭ、ＥＤＳによる分析・評価は、ＸＲＤでは分からない、不純物相としてのα−Ｆｅ、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ３−ｘＮや、添加した金属元素Ｘがミクロに局在しているかを確認できる。
【００８０】
得られた強磁性粒子粉末の磁気特性は、物理特性測定システム（ＰＰＭＳ＋ＶＳＭ、日本カンタム・デザイン（株））を用いて室温（３００Ｋ）にて、０〜９Ｔの磁場中で測定した。別に５Ｋ〜３００Ｋまでの磁化率の温度依存性の評価も行った。
【００８１】
得られた強磁性粒子粉末のメスバウアー測定は、アルゴン雰囲気のグローブボックス中で強磁性粒子粉末をシリコングリースによく混ぜてアルミホイールに包み、液体ヘリウム温度〜室温の範囲で３〜４日間かけて行い、さらにデータを解析することで、得られた強磁性粒子粉末のＦｅ１６Ｎ２の生成比率（体積割合）を求めた。解析時の不純物総としては、α−Ｆｅ、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ３−ｘＮや、酸化鉄等のパラ成分を検討した。
【００８２】
実施例１
＜出発原料の調整＞
短軸径１７ｎｍ、長軸径１１０ｎｍ、アスペクト比６．４７、比表面積１２３ｍ２／ｇのゲータイト粒子を硫酸第二鉄、苛性ソーダ、炭酸ソーダを用いて作製した。これをヌッチェで濾別分離して、試料５ｇに対して純水１５０ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。続いて、６０℃の真空乾燥機で乾燥し、アトマイザー粉砕機と振動篩で１００μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。このゲータイト粒子粉末に含まれるＦｅに対するモル対比０．０６％相当のＴｉ原料のオキシ硫酸第二チタン水溶液をゲータイト粒子粉末全体に馴染ませながら混合した。これを空気中で３℃／ｍｉｎにて２５０℃まで昇温させて脱水及びＴｉ原料の分解を行った。
【００８３】
＜出発原料の還元処理及び窒化処理＞
上記で得られた試料粉末５０ｇをアルミナ製甲鉢（１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×深さ３０ｍｍ）に入れ、熱処理炉に静置させた。炉内を真空引きした後、アルゴンガスを充填し、再び真空引きする操作を３回繰り返した。その後、水素ガスを５Ｌ／ｍｉｎの流量で流しながら、５℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃まで昇温し、３ｈ保持して還元処理を行った。その後、１４０℃まで降温して水素ガスの供給を止めた。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は５７ｍ２／ｇであった。続いて、アンモニアガスを１０Ｌ／ｍｉｎにて流しながら、１３５℃で１２ｈ窒化処理を行った。その後、アルゴンガスを流通させて室温まで降温し、アルゴンガス供給を止めて、空気置換を３ｈかけて行った。
【００８４】
＜得られた試料の分析・評価＞
得られた粒子粉末の主相はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアースペクトル測定により、Ｆｅ１６Ｎ２化合物相は８３％であった。また、平均一次粒子サイズは粒径４０ｎｍであって不定形粒子であり、比表面積は５８ｍ２／ｇであった。Ｔｉ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比０．０６％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１８３ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝１２３０Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝７．５ＭＧＯｅであった。
【００８５】
実施例２
実施例１と同様にして、短軸径１２ｎｍ、長軸径２７６ｎｍ、アスペクト比２３．００、比表面積１０１ｍ２／ｇのゲータイト粒子を塩化第二鉄、苛性ソーダ、炭酸ソーダを用いて得た。これをヌッチェで濾別分離し、純水中５ｇ／Ｌとなるようディスパーミキサーを用いてリパルプした。これを攪拌しながら、ｐＨを希硝酸で７．０保持となるようにして、ゲータイト粒子中のＦｅモル対比２０％のＧａ相当の硝酸ガリウム水溶液を室温で滴下した。５ｈ後、５ｗｔ％−ＳｉＯ２とした水ガラス溶液を、ＳｉＯ２被覆ゲータイト粒子としてＳｉが１ｗｔ％となるよう、４０℃にて５ｈかけて滴下した。再びヌッチェで濾別分離して、試料５ｇに対して純水２００ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。続いて、５５℃の真空乾燥機で乾燥した。得られた試料のＳｉ含有量は１．０２ｗｔ％であった。さらにアトマイザー粉砕機と振動篩で１８０μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。次に１２０℃にて脱水処理してヘマタイトを得た。
【００８６】
次に、実施例１同様に還元処理と窒化処理を行った。還元処理は４２０℃にて３ｈ行った。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は７６ｍ２／ｇであった。窒化処理時のガスは、アンモニアガスと窒素ガスと水素ガスの混合比が７：２．９：０．１の混合ガスとして、全量で１０Ｌ／ｍｉｎを流しながら、１５５℃で７ｈ窒化処理を行った。
【００８７】
得られた粒子粉末の主相はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は７２％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径１１ｎｍ、長軸径１９４ｎｍであり、比表面積は７７ｍ２／ｇであった。Ｇａ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比２０％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１７９ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２８１０Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝６．９ＭＧＯｅであった。
【００８８】
実施例３
実施例２と同様にして試料を得た。ただしｐＨは８．５として、ゲータイトのスラリーに、まず、ゲータイト粒子中のＦｅに対するモル対比０．８％のＡｌ原料の硝酸アルミニウム水溶液を滴下し、その後、イットリウムをＹ換算で７００ｗｔ−ｐｐｍを被覆し、さらにその上にアルミニウムをＡｌ換算で３０００ｗｔ−ｐｐｍとなるように表面被覆した。アトマイザー粉砕機と振動篩で１５０μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。還元処理は実施例１同様に行った。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は８８ｍ２／ｇであった。また、窒化処理はアンモニアガス５Ｌ／ｍｉｎ気流中１４２℃にて１５ｈ行った。Ｙ，Ａｌ含有量はＩＣＰ分析の結果、それぞれＦｅモル対比６８９ｗｔ−ｐｐｍ、１．０７ｗｔ％であった。
【００８９】
得られた粒子粉末は主相がＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は８６％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径１１ｎｍ、長軸径１９３ｎｍであり、比表面積は８５ｍ２／ｇであった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１９２ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２８８０Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝７．５ＭＧＯｅであった。
【００９０】
実施例４
実施例２と同様にして、短軸径１４ｎｍ、長軸径１５０ｎｍ、アスペクト比１０．７１、比表面積１１５ｍ２／ｇのゲータイト粒子を塩化第二鉄、塩化マンガン、苛性ソーダ、炭酸ソーダを用いて得た。このときのマンガン量は、ゲータイト粒子中のＦｅに対するモル比１．５％のＭｎとした。これをヌッチェで濾別分離し、試料５ｇに対して純水２００ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。さらに実施例２同様にしてＳｉＯ２被覆をＳｉ換算３０００ｐｐｍとなるように行った。続いて、５５℃の真空乾燥機で乾燥し、アトマイザー粉砕機と振動篩で９０μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。続いて実施例２と同様に還元処理及び窒化処理を行った。なお、還元処理後の状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は８２ｍ２／ｇであった。
【００９１】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤより主相はＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は７４％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径１３ｎｍ、長軸径１３５ｎｍであり、比表面積は８２ｍ２／ｇであった。Ｍｎ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比１．５％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１９７ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝８８０Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝６．３ＭＧＯｅであった。
【００９２】
実施例５
実施例１と同様にして、短軸径１７ｎｍ、長軸径１１０ｎｍ、アスペクト比６．４７、比表面積１２３ｍ２／ｇのゲータイト粒子を得た。これを空気中で３００℃にて１ｈ熱処理することでヘマタイト粒子粉末とした。続けて、アトマイザー粉砕機と振動篩で９０μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。このヘマタイト粒子粉末に含まれるＦｅに対するモル対比６．２％相当のＧｅ原料である四塩化ゲルマニウム水溶液を全体に馴染ませながら混合した。これを空気中で３℃／ｍｉｎにて２５０℃まで昇温させて脱水及び硝酸分解させた。これを水素１００％気流中で５５０℃にて３ｈの還元処理を行った。１００℃まで水素を流通させながら炉冷した。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は２５．６ｍ２／ｇであった。流通ガスをアンモニアガス１００％に切換え、４Ｌ／ｍｉｎにてガスを流した。１５５℃まで５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温し、１５５℃にて１３ｈ窒化処理を行った。
【００９３】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤより主相がＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は７７％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径３２ｎｍ、長軸径５３ｎｍであり、比表面積は２５．３ｍ２／ｇであった。Ｇｅ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比６．２％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１５６ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝１８１９Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝９．１ＭＧＯｅであった。
【００９４】
実施例６
実施例４のＭｎの替わりにＮｉを用いた。Ｎｉ原料は硝酸ニッケル水溶液を用いた。ニッケル量は、Ｆｅモル対比１．５％のＮｉとした。ただし、ＳｉＯ２被覆は行わなかった。得られた試料は、短軸径１４ｎｍ、長軸径１４６ｎｍ、アスペクト比１０．４３、比表面積１１６ｍ２／ｇのゲータイトであった。これをヌッチェで濾別分離し、試料５ｇに対して純水２００ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。続いて、５５℃の真空乾燥機で乾燥し、アトマイザー粉砕機と振動篩で１００μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。続いて実施例５と同様に、水素１００％気流中で４９０℃にて３ｈの還元処理を行った。１００℃まで水素を流通させながら炉冷した。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は３６．４ｍ２／ｇであった。流通ガスをアンモニアガス１００％に切換え、４Ｌ／ｍｉｎにてガスを流した。１５５℃まで５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温し、１５５℃にて１３ｈ窒化処理を行った。
【００９５】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤより主相はＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は８４％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径２９ｎｍ、長軸径４６ｎｍであり、比表面積は３６．２ｍ２／ｇであった。Ｎｉ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比１．５％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１９７ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２４７８Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝７．８ＭＧＯｅであった。
【００９６】
実施例７
短軸径２２ｎｍ、長軸径１４５ｎｍ、アスペクト比６．５９、比表面積１０９ｍ２／ｇのゲータイト粒子を硫酸第二鉄、苛性ソーダ、炭酸ソーダを用いて作製した。これをヌッチェで濾別分離して、試料５ｇに対して純水１２０ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。続いて、６０℃の真空乾燥機で乾燥し、アトマイザー粉砕機と振動篩で１２５μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。さらにこれを３００℃にて脱水し、ヘマタイトを得た。このヘマタイト粒子粉末に含まれるＦｅに対するモル対比０．０７％相当のＰｔ原料のジニトロジアンミン白金溶液を粉末全体に馴染ませながら混合した。これを空気中で３℃／ｍｉｎにて２２０℃まで昇温させて脱水及び分解させた。その後、ＰＶＡ（重合度８００）を固形分として粉末重量対比７％加えて直径１０ｍｍ、高さ２．５ｍｍのディスクペレット状に成形した。これを実施例１同様に還元処理および窒化処理を行った。
【００９７】
得られた粒子粉末の主相はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は８２％であった。また、ディスクペレットの一部を粉砕し得られた粉末より、平均一次粒子サイズは、短軸径９４ｎｍ、長軸径１３０ｎｍであり、比表面積は１６．３ｍ２／ｇであった。Ｐｔ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比０．０７％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１７９ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２３１５Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝７．８ＭＧＯｅであった。
【００９８】
実施例８
実施例２と同様にして試料を得た。試料は、短軸径１２ｎｍ、長軸径２７６ｎｍ、アスペクト比２３．００、比表面積１０１ｍ２／ｇのゲータイトであった。これを実施例２同様にリパルプし、ｐＨは７．５にてゲータイトのスラリーに、まず、ゲータイト中のＦｅに対するモル対比３％のＺｎ原料の硝酸亜鉛水溶液を滴下した。その後、実施例２同様にＳｉＯ２が１ｗｔ％となるように水ガラスを滴下した。得られた試料のＳｉ含有量は１．０２ｗｔ％であった。アトマイザー粉砕機と振動篩で１２５μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。還元処理は実施例１同様に行った。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は７５ｍ２／ｇであった。また、窒化処理はアンモニアガス５Ｌ／ｍｉｎ気流中１４８℃にて１５ｈ行った。
【００９９】
得られた粒子粉末は主相がＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は８７％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径１１ｎｍ、長軸径１９２ｎｍであり、比表面積は７３ｍ２／ｇであった。Ｚｎ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比８．０％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１７５ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２５７３Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝８．０ＭＧＯｅであった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きなＢＨｍａｘを有するＦｅ１６Ｎ２系化合物が主相である強磁性粒子粉末及びその製造法に関する。また、該強磁性粒子粉末を用いた異方性磁石又はボンド磁石を提供する。
【背景技術】
【０００２】
現在、Ｓｒ系フェライト磁性粉末、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末など種々の磁性材料が実用化されている。しかしながら、更なる特性の向上を目的として改良が加えられるとともに、新規材料の探索が行われている。その中でも、Ｆｅ１６Ｎ２などのＦｅ−Ｎ系の化合物が注目されている。
【０００３】
Ｆｅ−Ｎ系の化合物のうちα”−Ｆｅ１６Ｎ２は窒素を固溶するマルテンサイトやフェライトを長時間アニールした場合に晶出する準安定化合物として知られている。このα”−Ｆｅ１６Ｎ２の結晶はｂｃｔ構造であり、大きな飽和磁化を持つ巨大磁気物質として期待されている。しかしながら、準安定化合物と言われるように、この化合物を単離した粉末として化学的に合成された例は極めて少ない。
【０００４】
これまで、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単相を得ようと、蒸着法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）、イオン注入法、スパッタ法、アンモニア窒化法などの様々な方法が試みられた。しかし、より安定なγ‘−Ｆｅ４Ｎやε−Ｆｅ２〜３Ｎの生成とともに、マルテンサイト（α’−Ｆｅ）やフェライト（α−Ｆｅ）様金属の共晶が起き、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単一化合物を単離して製造することに困難を伴う。一部、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単一化合物を薄膜として得ているが、薄膜では磁性材料への適用に限界があり、より幅の広い用途展開には不向きである。
【０００５】
α”−Ｆｅ１６Ｎ２に関する既存技術として、下記技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４００２３号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７３１１号公報
【特許文献３】特開２００９−８４１１５号公報
【特許文献４】特開２００８−１０８９４３号公報
【特許文献５】特開２００８−１０３５１０号公報
【特許文献６】特開２００７−３３５５９２号公報
【特許文献７】特開２００７−２５８４２７号公報
【特許文献８】特開２００７−１３４６１４号公報
【特許文献９】特開２００７−３６０２７号公報
【特許文献１０】特開２００９−２４９６８２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｍ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｈ．Ｓｈｏｊｉ，Ｈ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｈ．Ｎａｓｈｉ，Ｔ．Ｗａｋｉｙａｍａ，Ｍ．Ｄｏｉ，ａｎｄ Ｍ．Ｍａｔｓｕｉ， Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．， Ｖｏｌ．７６， ｐｐ．６６４２−６６４７，１９９４．
【非特許文献２】Ｙ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｍ．Ｋａｔｏｕ，Ｈ．Ｓｈｏｊｉ，ａｎｄ Ｍ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ， Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｍａｇｎ．Ｍａｔｅｒ．， Ｖｏｌ．２３２， ｐ．１８−２６， ２００１．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１〜１０及び非特許文献１及び２記載の技術では、未だ十分とは言い難いものである。
【０００９】
即ち、特許文献１には、表面酸化被膜が存在する鉄粒子を還元処理した後、窒化処理してＦｅ１６Ｎ２を得ることが記載されているが、最大エネルギー積を高くすることは考慮されていない。また、窒化反応が長時間にわたるものであり、工業的とは言い難い。
【００１０】
また、特許文献２には、酸化鉄粉末を還元処理して金属鉄粉末を生成し、得られた金属鉄粉末を窒化処理してＦｅ１６Ｎ２を得ることが記載されているが、磁気記録媒体用磁性粒子粉末として用いられるものであり、高い最大エネルギー積ＢＨｍａｘを有すべく硬磁性材料として好適とは言い難いものである。
【００１１】
また、特許文献３〜９では、フェライトに変わる磁気記録材料用の極大磁気物質として記載されているが、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単相は得られておらず、より安定なγ‘−Ｆｅ４Ｎやε−Ｆｅ２〜３Ｎ、マルテンサイト（α’−Ｆｅ）やフェライト（α−Ｆｅ）様金属が混相として生成している。
【００１２】
また、特許文献１０では、添加元素が必須としながらも、その必要性について細かく議論されておらず、且つ、得られる生成物の磁気特性について、高い最大エネルギー積ＢＨｍａｘを有すべく硬磁性材料として好適とは言い難いものである。
【００１３】
非特許文献１〜２には、薄膜でのα”−Ｆｅ１６Ｎ２単相を得ることに成功していて学術的には面白いが、薄膜では適用に限界があり、より幅の広い用途展開には不向きである。また、汎用の磁性材料とするには生産性や経済性に問題がある。
【００１４】
そこで、本発明では、工業的生産可能な短時間において、大きなＢＨｍａｘを持つＦｅ１６Ｎ２単相粉末及びその製造方法、該粉末を用いた異方性磁石及びボンド磁石の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下の本発明によって解決することができる。
【００１６】
即ち、本発明は、メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末であって、且つ、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含んだ該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末である。ここで、金属元素Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉである（本発明１）。
【００１７】
本発明は、メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末であって、且つ、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含んだ該強磁性粒子粉末の粒子表面がＳｉ及び／又はＡｌ化合物で被覆され、該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末である。ここで、金属元素Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉである（本発明２）。
【００１８】
また、本発明は、本発明１又は２記載の強磁性粒子粉末の飽和磁化値σｓが１３０ｅｍｕ／ｇ以上であって、保磁力Ｈｃが６００Ｏｅ以上である強磁性粒子粉末である（本発明３）。
【００１９】
また、本発明は、本発明１〜３のいずれかに記載の強磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積が３〜８０ｍ２／ｇである強磁性粒子粉末（本発明４）。
【００２０】
本発明は、予め２５０μｍ以下のメッシュを通した鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末として、ＢＥＴ比表面積が５０〜２５０ｍ２／ｇ、平均長軸径が５０〜４５０ｎｍ、アスペクト比（長軸径／短軸径）が３〜２５であって金属元素Ｘ（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である）をＦｅモル対比０．０４〜２５％含有する酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる本発明１、３、４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法である（本発明５）。
【００２１】
本発明は、鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆した後、２００μｍのメッシュを通した鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末として、ＢＥＴ比表面積が５０〜２５０ｍ２／ｇ、平均長軸径が５０〜４５０ｎｍ、アスペクト比（長軸径／短軸径）が３〜２５であって金属元素Ｘ（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である。）をＦｅモル対比０．０４〜２５％含有する酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる本発明２〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法である（本発明６）。
【００２２】
また、本発明は、本発明１〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末からなる異方性磁石である（本発明７）。
【００２３】
また、本発明は、本発明１〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末を含有するボンド磁石である（本発明８）。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、大きな最大エネルギー積ＢＨｍａｘを有するので、磁性材料として好適である。
【００２５】
また、本発明に係る強磁性粒子粉末の製造法は、大きな最大エネルギー積ＢＨｍａｘを有するＦｅ１６Ｎ２化合物が主相の粉末を容易に得ることができるので、強磁性粒子粉末の製造法として好適である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される。メスバウアーでは、Ｆｅ１６Ｎ２が生成される場合、内部磁場が３３０ｋＯｅ以上の鉄サイトのピークが確認され、特に特徴的なのは、３９５ｋＯｅ近傍のピークが現れることである。
一般には他相が多いと、ソフト磁石としての特性が強く表れてしまうために、強磁性ハード磁石材料としては不向きとなる。しかしながら、本発明では、強磁性ハード磁石材料として十分な特性を発揮できる。
【００２７】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含んでいる。金属元素Ｘの含有量がＦｅに対して０．０４ｍｏｌ％未満では、最大エネルギー積ＢＨｍａｘは５ＭＧＯｅを超えない。逆に、金属元素Ｘの含有量がＦｅに対して２５ｍｏｌ％を超えると、生成するＦｅ１６Ｎ２の相対量が見かけ減るためＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ未満となってしまう。より好ましい金属元素Ｘの含有量はＦｅモル対比０．５〜２３％である。
【００２８】
ここで、金属元素Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉである。
【００２９】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、最大エネルギー積ＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上である。最大エネルギー積ＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ未満では、硬磁性材料として磁気特性が十分とは言い難い。最大エネルギー積ＢＨｍａｘの値は好ましくは６ＭＧＯｅ以上、より好ましくは６．５ＭＧＯｅ以上である。
【００３０】
本発明に係る強磁性粒子粉末は飽和磁化値σｓが１３０ｅｍｕ／ｇ以上が好ましく、保磁力Ｈｃが６００Ｏｅ以上が好ましい。飽和磁化値σｓ及び保磁力Ｈｃが前記範囲未満の場合、硬磁性材料として磁気特性が十分とは言い難い。より好ましくは飽和磁化値σｓが１３５ｅｍｕ／ｇ以上、保磁力Ｈｃが６３０Ｏｅ以上、更により好ましくは保磁力Ｈｃが６５０Ｏｅ以上である。
【００３１】
本発明に係る強磁性粒子粉末の比表面積は３〜８０ｍ２／ｇであることが好ましい。比表面積が３ｍ２／ｇ未満あるいは８０ｍ２／ｇを超える場合には、メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難になるばかりではなく、ＢＨｍａｘやＨｃも所望の特性が得られなくなってしまう。より好ましい比表面積は４〜７５ｍ２／ｇ、更により好ましくは５〜７０ｍ２／ｇである。
【００３２】
次に、本発明に係る強磁性粒子粉末の製造法について述べる。
【００３３】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、ＢＥＴ比表面積が５０〜２５０ｍ２／ｇ、平均長軸径が５０〜４５０ｎｍ、アスペクト比（長軸径／短軸径）が３〜２５であって金属元素Ｘ（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である）をＦｅモル対比０．０４〜２５％含有する酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いて、２５０μｍ以下のメッシュを通した鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行って得ることができる。
【００３４】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、必要により、鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆した後、還元処理を行い、次いで、窒化処理を行って得ることができる。
【００３５】
本発明における鉄化合物粒子粉末は、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含んでいる。金属元素Ｘの添加方法は特に限定されない。例えば、合成原料に用いる鉄化合物粒子としての酸化鉄やオキシ水酸化鉄を湿式反応等により合成する際に添加して中和により沈澱させてもよく、また、鉄化合物粒子粉末やペーストなどにアルコールなどで溶解させた金属元素Ｘ原料塩を混合し、乾燥させる手法をとってもよい。
金属元素Ｘの原料は、特に限定されないが、脱水、還元、窒化などの熱処理を行っても不純物として残りにくい化合物がよく、例えば、シュウ酸塩、酢酸塩、酸化物、金属、硝酸塩、窒化物などがよい。原料鉄化合物粒子と金属元素Ｘの混在状態として、特に限定されないが、例えば、酸化物、窒化物、硝酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、金属、あるいは、原料鉄化合物への固溶でもよい。また、原料鉄化合物への固溶以外であれば、できるだけ細かく分散した状態で原料鉄化合物粒子表面に存在することが理想である。
【００３６】
出発原料である鉄化合物粒子粉末としては、酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を用いることができ、特に限定されないが、マグネタイト、γ−Ｆｅ２Ｏ３、α−Ｆｅ２Ｏ３、α−ＦｅＯＯＨ、β−ＦｅＯＯＨ、γ−ＦｅＯＯＨ、ＦｅＯなどが挙げられる。また、出発原料は単相でも不純物を含んでいてもよく、不純物としては主相以外の酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を含んでいてもよい。
【００３７】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄の粒子形状には特に限定はないが、針状、粒状、紡錘状、直方体状などいずれでもよい。
【００３８】
出発原料である鉄化合物粒子粉末の比表面積は５０〜２５０ｍ２／ｇであることが好ましい。５０ｍ２／ｇ未満では、窒化が進みにくく、目的とするメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。２５０ｍ２／ｇを超える場合は、窒化が過剰に起きるためメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。より好ましい比表面積は５５〜２３０ｍ２／ｇ、更により好ましくは６０〜２００ｍ２／ｇである。
【００３９】
本発明における鉄化合物粒子粉末の平均長軸径は５０〜４５０ｎｍであることが好ましい。平均長軸径が４５０ｎｍを超えると目的とするメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。さらには平均長軸径が５０ｎｍ未満の小さな粒子では超常磁性成分が増加するため強磁性ハード磁石材料としての特性が劣る。より好ましい平均長軸径は７０〜４００ｎｍ、更により好ましくは８０〜３５０ｎｍである。
【００４０】
本発明における鉄化合物粒子粉末のアスペクト比（長軸径／短軸径）は３〜２５であることが好ましい。この範囲を超えると目的とするメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。より好ましいアスペクト比は３〜２４、さらにより好ましくは３〜２３である。
【００４１】
本発明においては、必要により、鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物を被覆してもよい。鉄化合物粒子粉末が、窒化処理前の原料である鉄金属を得るための加熱還元処理によって、粒子同士の焼結を抑制するために鉄化合物粒子粉末の粒子表面を被覆する。Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物を被覆することによって、熱処理（還元処理、窒化処理）の温度を低減することができ、局所的に過剰に窒化が進行することを抑制することができる。
【００４２】
Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物による被覆は、鉄化合物粒子粉末を分散して得られる水懸濁液のｐＨを調整した後、Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物を添加して混合攪拌することにより、又は、必要により、混合攪拌後にｐＨ値を調整することにより、前記鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆し、次いで、濾別、水洗、乾燥、粉砕する。
【００４３】
Ｓｉ化合物としては、３号水ガラス、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、コロイダルシリカ、シランカップリング剤等が使用できる。
【００４４】
Ａｌ化合物としては、酢酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等のアルミニウム塩や、アルミン酸ナトリウム等のアルミン酸アルカリ塩及びアルミナゾル、アルミニウムカップリング剤等が使用できる。
【００４５】
Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物の被覆量は、鉄化合物粒子粉末に対しＳｉ換算又はＡｌ換算で１０００〜２００００ｐｐｍが好ましい。１０００ｐｐｍ未満の場合には熱処理時に粒子間の焼結を抑制する効果が十分とは言い難い。２００００ｐｐｍを超える場合には、非磁性成分が増加することとなり好ましくない。より好ましい表面被覆量は１５００〜１５０００ｐｐｍ、更により好ましくは１５００〜１３０００ｐｐｍである。
【００４６】
Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物によって被覆される酸化鉄又はオキシ水酸化鉄粒子粉末の比表面積は５０〜２５０ｍ２／ｇが好ましい。比表面積が５０ｍ２／ｇ未満では、窒化が進みにくく、メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。２５０ｍ２／ｇを超える場合は、窒化が過剰に起きるためメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を得ることが困難となる。より好ましい比表面積は５５〜２３０ｍ２／ｇ、さらにより好ましくは６０〜２００ｍ２／ｇである。
【００４７】
本発明においては、Ｓｉ化合物、Ａｌ化合物とともに、ＹやＬａなどの希土類化合物等やＣｏやＮｉなどの遷移金属化合物を被覆させても良い。
【００４８】
本発明における鉄化合物粒子粉末は、熱処理前に予め２５０μｍ以下のメッシュを通すことが望ましい。これ以上のメッシュサイズでは、所望とする磁気特性を発揮する強磁性粒子粉末が得られにくい。より好ましくは２３６μｍ以下である。
【００４９】
次に、オキシ水酸化鉄粒子粉末又は粒子表面がＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物によって被覆されたオキシ水酸化鉄粒子粉末について脱水処理を行う。脱水処理をせずに次の還元処理を行ってもよい。
【００５０】
脱水処理の温度は８０〜３５０℃である。８０℃未満では脱水はほとんど進行しない。３５０℃を超える場合、次の還元処理において、低温で鉄金属粒子粉末を得ることが難しくなる。より好ましい脱水処理温度は８５〜３００℃である。
【００５１】
脱水処理は空気若しくは窒素雰囲気が好ましい。
【００５２】
次に、鉄化合物粒子粉末又は粒子表面がＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物によって被覆された鉄化合物粒子粉末について還元処理を行う。
【００５３】
還元処理の温度は２８０〜６５０℃が好ましい。還元処理の温度が２８０℃未満の場合には鉄化合物粒子粉末が十分に金属鉄に還元されない。還元処理の温度が６５０℃を超える場合には鉄化合物粒子粉末は十分に還元されるが、粒子間の焼結も進行することになり、好ましくない。より好ましい還元温度は３００〜６００℃である。
【００５４】
還元処理の時間は特に限定されないが、１〜２４ｈが好ましい。２４ｈを超えると還元温度によっては焼結が進み後段の窒化処理が進みにくくなってしまう。１ｈ未満では十分な還元ができない場合が多い。より好ましくは１．５〜１５ｈである。
【００５５】
還元処理の雰囲気は、水素雰囲気が好ましい。
【００５６】
還元処理を行った後、窒化処理を行う。
【００５７】
窒化処理の温度は１００〜２００℃である。窒化処理の温度が１００℃未満の場合には窒化処理が十分に進行しない。窒化処理の温度が２００℃を超える場合には、γ‘−Ｆｅ４Ｎやε−Ｆｅ２〜３Ｎが生成するため、目的とするメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末は得られない。より好ましい還元温度は１０５〜１８０℃である。
【００５８】
窒化処理の時間は５０ｈ以内であることが望ましい。工業的に生産するにはできる回切りの短い時間で工程を完了させることで時間当たりの収量が増え、工業的な生産性に優れる。より好ましくは３６ｈ以内である。
【００５９】
窒化処理の雰囲気は、ＮＨ３雰囲気が望ましく、ＮＨ３の他、Ｎ２、Ｈ２や、これらに過熱水蒸気などを混合させてもよい。
【００６０】
次に、本発明に係る異方性磁石について述べる。
【００６１】
本発明に係る強磁性磁石の磁気特性は目的とする用途に応じて所望の磁気特性（保磁力、残留磁束密度、最大エネルギー積）となるように調整すればよい。
【００６２】
磁気的な配向をさせる方法は特に限定されない。例えばガラス転移温度以上温度においてＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合）樹脂にメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末、あるいは、Ｓｉ及び／又はＡｌ化合物で被覆されたメスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末を分散剤などとともに混練して成形し、ガラス転移温度を超えた付近の温度で所望の外部磁場をかけて、磁気的配向を促せばよい。または、ウレタン等の樹脂と有機溶剤と該強磁性粒子粉末をペイントシェーカーなどで強く混合・粉砕したインクをブレードやＲｏｌｌ−ｔｏ−Ｒｏｌｌ法によって樹脂フィルムに塗布印刷し、素早く磁場中を通して、磁気的な配向をさせればよい。
【００６３】
次に、本発明におけるボンド磁石用樹脂組成物について述べる。
【００６４】
本発明におけるボンド磁石用樹脂組成物は、本発明に係る強磁性粒子粉末を結合剤樹脂中に分散してなるものであって、該強磁性粒子粉末を８５〜９９重量％含有し、残部が結合剤樹脂とその他添加剤とからなる。
【００６５】
前記結合剤樹脂としては、成形法によって種々選択することができ、射出成形、押し出し成形及びカレンダー成形の場合には熱可塑性樹脂が使用でき、圧縮成形の場合には、熱硬化性樹脂が使用できる。前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ナイロン（ＰＡ）系、ポリプロピレン（ＰＰ）系、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）系、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）系、液晶樹脂（ＬＣＰ）系、エラストマー系、ゴム系等の樹脂が使用でき、前記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ系、フェノール系等の樹脂を使用することができる。
【００６６】
なお、ボンド磁石用樹脂組成物を製造するに際して、成形を容易にしたり、磁気特性を十分に引き出したりするために、必要により、結合剤樹脂の他に可塑剤、滑剤、カップリング剤など周知の添加物を使用してもよい。また、フェライト磁石粉末などの他種の磁石粉末を混合することもできる。
【００６７】
これらの添加物は、目的に応じて適切なものを選択すればよく、可塑剤としては、それぞれの使用樹脂に応じた市販品を使用することができ、その合計量は使用する結合剤樹脂に対して０．０１〜５．０重量％程度が使用できる。
【００６８】
前記滑剤としては、ステアリン酸とその誘導体、無機滑剤、オイル系等が使用でき、ボンド磁石全体に対して０．０１〜１．０重量％程度が使用できる。
【００６９】
前記カップリング剤としては、使用樹脂とフィラーに応じた市販品が使用でき、使用する結合剤樹脂に対して０．０１〜３．０重量％程度が使用できる。
【００７０】
本発明におけるボンド磁石用樹脂組成物は、強磁性粒子粉末を結合剤樹脂と混合、混練してボンド磁石用樹脂組成物を得る。
【００７１】
前記混合は、ヘンシェルミキサー、Ｖ字ミキサー、ナウター等の混合機などで行うことができ、混練は一軸混練機、二軸混練機、臼型混練機、押し出し混練機などで行うことができる。
【００７２】
次に、本発明に係るボンド磁石について述べる。
【００７３】
ボンド磁石の磁気特性は目的とする用途に応じて所望の磁気特性（保磁力、残留磁束密度、最大エネルギー積）となるように調整すればよい。
【００７４】
本発明におけるボンド磁石は、前記ボンド磁石用樹脂組成物を用いて、射出成形、押出成形、圧縮成形又はカレンダー成形等の周知の成形法で成形加工した後、常法に従って電磁石着磁やパルス着磁することにより、ボンド磁石とすることができる。
【実施例】
【００７５】
本発明の代表的な実施の形態は次の通りである。
【００７６】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄や得られた強磁性粒子粉末の比表面積値は、窒素によるＢ．Ｅ．Ｔ．法により測定した。
【００７７】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄や得られた強磁性粒子粉末の一次粒子サイズは透過型電子顕微鏡（日本電子（株）、ＪＥＭ−１２００ＥＸＩＩ）を用いて測定した。粒子１２０個をランダマイズに選び粒子サイズを計測して平均値を求めた。
【００７８】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄や、得られた強磁性粒子粉末試料の組成分析は、加熱した試料を酸で溶解し、プラズマ発光分光分析装置（セイコー電子工業（株）、ＳＰＳ４０００）を用い分析して求めた。Ｓｉ及び／又はＡｌ被覆された試料は、濃苛性ソーダ溶液にてＳｉ及び／又はＡｌを溶解させ、濾過・水洗後、６０℃にて乾燥させて重量の増減を秤ることでＳｉ及び／又はＡｌ量を分析し、その後、上記のように酸で溶解してプラズマ発光分光分析装置にて分析を行った。
【００７９】
出発原料及び得られた強磁性粒子粉末の構成相は、粉末Ｘ線回折装置（ＸＲＤ、（株）リガク製、ＲＩＮＴ−２５００）による同定と、透過型電子顕微鏡（日本電子（株）、ＪＥＭ−２０００ＥＸ）、電子線分光型超高分解能電子顕微鏡（ＨＲＥＭ、日立ハイテク、ＨＦ−２０００）を用いた電子線回折（ＥＤ）、電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ）、エネルギー分散Ｘ線分光法（ＥＤＳ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）分析・評価を行い決定した。ＥＤやＥＥＬＳ、ＳＴＥＭ、ＥＤＳによる分析・評価は、ＸＲＤでは分からない、不純物相としてのα−Ｆｅ、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ３−ｘＮや、添加した金属元素Ｘがミクロに局在しているかを確認できる。
【００８０】
得られた強磁性粒子粉末の磁気特性は、物理特性測定システム（ＰＰＭＳ＋ＶＳＭ、日本カンタム・デザイン（株））を用いて室温（３００Ｋ）にて、０〜９Ｔの磁場中で測定した。別に５Ｋ〜３００Ｋまでの磁化率の温度依存性の評価も行った。
【００８１】
得られた強磁性粒子粉末のメスバウアー測定は、アルゴン雰囲気のグローブボックス中で強磁性粒子粉末をシリコングリースによく混ぜてアルミホイールに包み、液体ヘリウム温度〜室温の範囲で３〜４日間かけて行い、さらにデータを解析することで、得られた強磁性粒子粉末のＦｅ１６Ｎ２の生成比率（体積割合）を求めた。解析時の不純物総としては、α−Ｆｅ、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ３−ｘＮや、酸化鉄等のパラ成分を検討した。
【００８２】
実施例１
＜出発原料の調整＞
短軸径１７ｎｍ、長軸径１１０ｎｍ、アスペクト比６．４７、比表面積１２３ｍ２／ｇのゲータイト粒子を硫酸第二鉄、苛性ソーダ、炭酸ソーダを用いて作製した。これをヌッチェで濾別分離して、試料５ｇに対して純水１５０ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。続いて、６０℃の真空乾燥機で乾燥し、アトマイザー粉砕機と振動篩で１００μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。このゲータイト粒子粉末に含まれるＦｅに対するモル対比０．０６％相当のＴｉ原料のオキシ硫酸第二チタン水溶液をゲータイト粒子粉末全体に馴染ませながら混合した。これを空気中で３℃／ｍｉｎにて２５０℃まで昇温させて脱水及びＴｉ原料の分解を行った。
【００８３】
＜出発原料の還元処理及び窒化処理＞
上記で得られた試料粉末５０ｇをアルミナ製甲鉢（１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×深さ３０ｍｍ）に入れ、熱処理炉に静置させた。炉内を真空引きした後、アルゴンガスを充填し、再び真空引きする操作を３回繰り返した。その後、水素ガスを５Ｌ／ｍｉｎの流量で流しながら、５℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃まで昇温し、３ｈ保持して還元処理を行った。その後、１４０℃まで降温して水素ガスの供給を止めた。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は５７ｍ２／ｇであった。続いて、アンモニアガスを１０Ｌ／ｍｉｎにて流しながら、１３５℃で１２ｈ窒化処理を行った。その後、アルゴンガスを流通させて室温まで降温し、アルゴンガス供給を止めて、空気置換を３ｈかけて行った。
【００８４】
＜得られた試料の分析・評価＞
得られた粒子粉末の主相はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアースペクトル測定により、Ｆｅ１６Ｎ２化合物相は８３％であった。また、平均一次粒子サイズは粒径４０ｎｍであって不定形粒子であり、比表面積は５８ｍ２／ｇであった。Ｔｉ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比０．０６％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１８３ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝１２３０Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝７．５ＭＧＯｅであった。
【００８５】
実施例２
実施例１と同様にして、短軸径１２ｎｍ、長軸径２７６ｎｍ、アスペクト比２３．００、比表面積１０１ｍ２／ｇのゲータイト粒子を塩化第二鉄、苛性ソーダ、炭酸ソーダを用いて得た。これをヌッチェで濾別分離し、純水中５ｇ／Ｌとなるようディスパーミキサーを用いてリパルプした。これを攪拌しながら、ｐＨを希硝酸で７．０保持となるようにして、ゲータイト粒子中のＦｅモル対比２０％のＧａ相当の硝酸ガリウム水溶液を室温で滴下した。５ｈ後、５ｗｔ％−ＳｉＯ２とした水ガラス溶液を、ＳｉＯ２被覆ゲータイト粒子としてＳｉが１ｗｔ％となるよう、４０℃にて５ｈかけて滴下した。再びヌッチェで濾別分離して、試料５ｇに対して純水２００ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。続いて、５５℃の真空乾燥機で乾燥した。得られた試料のＳｉ含有量は１．０２ｗｔ％であった。さらにアトマイザー粉砕機と振動篩で１８０μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。次に１２０℃にて脱水処理してヘマタイトを得た。
【００８６】
次に、実施例１同様に還元処理と窒化処理を行った。還元処理は４２０℃にて３ｈ行った。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は７６ｍ２／ｇであった。窒化処理時のガスは、アンモニアガスと窒素ガスと水素ガスの混合比が７：２．９：０．１の混合ガスとして、全量で１０Ｌ／ｍｉｎを流しながら、１５５℃で７ｈ窒化処理を行った。
【００８７】
得られた粒子粉末の主相はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は７２％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径１１ｎｍ、長軸径１９４ｎｍであり、比表面積は７７ｍ２／ｇであった。Ｇａ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比２０％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１７９ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２８１０Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝６．９ＭＧＯｅであった。
【００８８】
実施例３
実施例２と同様にして試料を得た。ただしｐＨは８．５として、ゲータイトのスラリーに、まず、ゲータイト粒子中のＦｅに対するモル対比０．８％のＡｌ原料の硝酸アルミニウム水溶液を滴下し、その後、イットリウムをＹ換算で７００ｗｔ−ｐｐｍを被覆し、さらにその上にアルミニウムをＡｌ換算で３０００ｗｔ−ｐｐｍとなるように表面被覆した。アトマイザー粉砕機と振動篩で１５０μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。還元処理は実施例１同様に行った。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は８８ｍ２／ｇであった。また、窒化処理はアンモニアガス５Ｌ／ｍｉｎ気流中１４２℃にて１５ｈ行った。Ｙ，Ａｌ含有量はＩＣＰ分析の結果、それぞれＦｅモル対比６８９ｗｔ−ｐｐｍ、１．０７ｗｔ％であった。
【００８９】
得られた粒子粉末は主相がＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は８６％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径１１ｎｍ、長軸径１９３ｎｍであり、比表面積は８５ｍ２／ｇであった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１９２ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２８８０Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝７．５ＭＧＯｅであった。
【００９０】
実施例４
実施例２と同様にして、短軸径１４ｎｍ、長軸径１５０ｎｍ、アスペクト比１０．７１、比表面積１１５ｍ２／ｇのゲータイト粒子を塩化第二鉄、塩化マンガン、苛性ソーダ、炭酸ソーダを用いて得た。このときのマンガン量は、ゲータイト粒子中のＦｅに対するモル比１．５％のＭｎとした。これをヌッチェで濾別分離し、試料５ｇに対して純水２００ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。さらに実施例２同様にしてＳｉＯ２被覆をＳｉ換算３０００ｐｐｍとなるように行った。続いて、５５℃の真空乾燥機で乾燥し、アトマイザー粉砕機と振動篩で９０μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。続いて実施例２と同様に還元処理及び窒化処理を行った。なお、還元処理後の状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は８２ｍ２／ｇであった。
【００９１】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤより主相はＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は７４％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径１３ｎｍ、長軸径１３５ｎｍであり、比表面積は８２ｍ２／ｇであった。Ｍｎ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比１．５％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１９７ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝８８０Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝６．３ＭＧＯｅであった。
【００９２】
実施例５
実施例１と同様にして、短軸径１７ｎｍ、長軸径１１０ｎｍ、アスペクト比６．４７、比表面積１２３ｍ２／ｇのゲータイト粒子を得た。これを空気中で３００℃にて１ｈ熱処理することでヘマタイト粒子粉末とした。続けて、アトマイザー粉砕機と振動篩で９０μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。このヘマタイト粒子粉末に含まれるＦｅに対するモル対比６．２％相当のＧｅ原料である四塩化ゲルマニウム水溶液を全体に馴染ませながら混合した。これを空気中で３℃／ｍｉｎにて２５０℃まで昇温させて脱水及び硝酸分解させた。これを水素１００％気流中で５５０℃にて３ｈの還元処理を行った。１００℃まで水素を流通させながら炉冷した。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は２５．６ｍ２／ｇであった。流通ガスをアンモニアガス１００％に切換え、４Ｌ／ｍｉｎにてガスを流した。１５５℃まで５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温し、１５５℃にて１３ｈ窒化処理を行った。
【００９３】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤより主相がＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は７７％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径３２ｎｍ、長軸径５３ｎｍであり、比表面積は２５．３ｍ２／ｇであった。Ｇｅ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比６．２％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１５６ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝１８１９Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝９．１ＭＧＯｅであった。
【００９４】
実施例６
実施例４のＭｎの替わりにＮｉを用いた。Ｎｉ原料は硝酸ニッケル水溶液を用いた。ニッケル量は、Ｆｅモル対比１．５％のＮｉとした。ただし、ＳｉＯ２被覆は行わなかった。得られた試料は、短軸径１４ｎｍ、長軸径１４６ｎｍ、アスペクト比１０．４３、比表面積１１６ｍ２／ｇのゲータイトであった。これをヌッチェで濾別分離し、試料５ｇに対して純水２００ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。続いて、５５℃の真空乾燥機で乾燥し、アトマイザー粉砕機と振動篩で１００μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。続いて実施例５と同様に、水素１００％気流中で４９０℃にて３ｈの還元処理を行った。１００℃まで水素を流通させながら炉冷した。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は３６．４ｍ２／ｇであった。流通ガスをアンモニアガス１００％に切換え、４Ｌ／ｍｉｎにてガスを流した。１５５℃まで５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温し、１５５℃にて１３ｈ窒化処理を行った。
【００９５】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤより主相はＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は８４％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径２９ｎｍ、長軸径４６ｎｍであり、比表面積は３６．２ｍ２／ｇであった。Ｎｉ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比１．５％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１９７ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２４７８Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝７．８ＭＧＯｅであった。
【００９６】
実施例７
短軸径２２ｎｍ、長軸径１４５ｎｍ、アスペクト比６．５９、比表面積１０９ｍ２／ｇのゲータイト粒子を硫酸第二鉄、苛性ソーダ、炭酸ソーダを用いて作製した。これをヌッチェで濾別分離して、試料５ｇに対して純水１２０ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。続いて、６０℃の真空乾燥機で乾燥し、アトマイザー粉砕機と振動篩で１２５μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。さらにこれを３００℃にて脱水し、ヘマタイトを得た。このヘマタイト粒子粉末に含まれるＦｅに対するモル対比０．０７％相当のＰｔ原料のジニトロジアンミン白金溶液を粉末全体に馴染ませながら混合した。これを空気中で３℃／ｍｉｎにて２２０℃まで昇温させて脱水及び分解させた。その後、ＰＶＡ（重合度８００）を固形分として粉末重量対比７％加えて直径１０ｍｍ、高さ２．５ｍｍのディスクペレット状に成形した。これを実施例１同様に還元処理および窒化処理を行った。
【００９７】
得られた粒子粉末の主相はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は８２％であった。また、ディスクペレットの一部を粉砕し得られた粉末より、平均一次粒子サイズは、短軸径９４ｎｍ、長軸径１３０ｎｍであり、比表面積は１６．３ｍ２／ｇであった。Ｐｔ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比０．０７％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１７９ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２３１５Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝７．８ＭＧＯｅであった。
【００９８】
実施例８
実施例２と同様にして試料を得た。試料は、短軸径１２ｎｍ、長軸径２７６ｎｍ、アスペクト比２３．００、比表面積１０１ｍ２／ｇのゲータイトであった。これを実施例２同様にリパルプし、ｐＨは７．５にてゲータイトのスラリーに、まず、ゲータイト中のＦｅに対するモル対比３％のＺｎ原料の硝酸亜鉛水溶液を滴下した。その後、実施例２同様にＳｉＯ２が１ｗｔ％となるように水ガラスを滴下した。得られた試料のＳｉ含有量は１．０２ｗｔ％であった。アトマイザー粉砕機と振動篩で１２５μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。還元処理は実施例１同様に行った。なお、この状態で取り出した試料は、α−Ｆｅ単相で、比表面積は７５ｍ２／ｇであった。また、窒化処理はアンモニアガス５Ｌ／ｍｉｎ気流中１４８℃にて１５ｈ行った。
【００９９】
得られた粒子粉末は主相がＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２であり、メスバウアー測定よりＦｅ１６Ｎ２化合物相は８７％であった。また、平均一次粒子サイズは、短軸径１１ｎｍ、長軸径１９２ｎｍであり、比表面積は７３ｍ２／ｇであった。Ｚｎ含有量はＩＣＰ分析の結果、Ｆｅモル対比８．０％であった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１７５ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２５７３Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝８．０ＭＧＯｅであった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末であり、且つ、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含有しており、該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末。ここで、金属元素Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である。
【請求項２】
メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末であり、且つ、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含有するとともに、粒子表面がＳｉ及び／又はＡｌ化合物で被覆されており、該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末。ここで、金属元素Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である。
【請求項３】
請求項１又は２記載の強磁性粒子粉末の飽和磁化値σｓが１３０ｅｍｕ／ｇ以上であって、保磁力Ｈｃが６００Ｏｅ以上である強磁性粒子粉末。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の強磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積が３〜８０ｍ２／ｇである強磁性粒子粉末。
【請求項５】
予め２５０μｍ以下のメッシュを通した鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末として、ＢＥＴ比表面積が５０〜２５０ｍ２／ｇ、平均長軸径が５０〜４５０ｎｍ、アスペクト比（長軸径／短軸径）が３〜２５であって金属元素Ｘ（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である）をＦｅモル対比０．０４〜２５％含有する酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる請求項１、３、４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法。
【請求項６】
鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆した後、２００μｍのメッシュを通した鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末として、ＢＥＴ比表面積が５０〜２５０ｍ２／ｇ、平均長軸径が５０〜４５０ｎｍ、アスペクト比（長軸径／短軸径）が３〜２５であって金属元素Ｘ（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である。）をＦｅモル対比０．０４〜２５％含有する酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる請求項２〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末からなる異方性磁石。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末を含有するボンド磁石。
【請求項１】
メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末であり、且つ、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含有しており、該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末。ここで、金属元素Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である。
【請求項２】
メスバウアースペクトルよりＦｅ１６Ｎ２化合物相が７０％以上で構成される強磁性粒子粉末であり、且つ、金属元素ＸをＦｅモル対比０．０４〜２５％含有するとともに、粒子表面がＳｉ及び／又はＡｌ化合物で被覆されており、該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末。ここで、金属元素Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である。
【請求項３】
請求項１又は２記載の強磁性粒子粉末の飽和磁化値σｓが１３０ｅｍｕ／ｇ以上であって、保磁力Ｈｃが６００Ｏｅ以上である強磁性粒子粉末。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の強磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積が３〜８０ｍ２／ｇである強磁性粒子粉末。
【請求項５】
予め２５０μｍ以下のメッシュを通した鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末として、ＢＥＴ比表面積が５０〜２５０ｍ２／ｇ、平均長軸径が５０〜４５０ｎｍ、アスペクト比（長軸径／短軸径）が３〜２５であって金属元素Ｘ（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である）をＦｅモル対比０．０４〜２５％含有する酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる請求項１、３、４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法。
【請求項６】
鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆した後、２００μｍのメッシュを通した鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末として、ＢＥＴ比表面積が５０〜２５０ｍ２／ｇ、平均長軸径が５０〜４５０ｎｍ、アスペクト比（長軸径／短軸径）が３〜２５であって金属元素Ｘ（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｓｉから選ばれる一種又は二種以上である。）をＦｅモル対比０．０４〜２５％含有する酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる請求項２〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末からなる異方性磁石。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末を含有するボンド磁石。
【公開番号】特開２０１２−６９８１１（Ｐ２０１２−６９８１１Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１４３６６（Ｐ２０１０−２１４３６６）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構希少金属代替材料開発プロジェクト／Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を代替する新規永久磁石の研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００１６６４４３）戸田工業株式会社 (406)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構希少金属代替材料開発プロジェクト／Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を代替する新規永久磁石の研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００１６６４４３）戸田工業株式会社 (406)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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