CN104428855A - Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法、以及马达和发电机 - Google Patents

Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法、以及马达和发电机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，其中，具备：预烧工序，在1100～1450℃下对包含铁化合物粉末以及锶化合物粉末的混合粉末进行预烧，从而得到包含Sr铁氧体的预烧物；粉碎工序，将预烧物粉碎从而得到预烧粉末；烧成工序，在磁场中对预烧粉末进行成型得到成型体，在1100～1300℃下烧成该成型体，从而得到烧结体，在预烧粉末中添加具有K和Na的至少一种元素的碱金属化合物，得到K和Na的合计含量以K2O和Na2O换算为0.004～0.31质量％并且满足下述式(1)的烧结体。1.3≤(SrF+Ba+Ca+2Na+2K)≤5.7(1)。

Description

Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法、以及马达和发电机
技术领域
本发明涉及Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法、以及马达和发电机。
背景技术
作为用于铁氧体烧结磁铁的磁性材料，已知有具有六方晶系结晶结构的Ba铁氧体、Sr铁氧体以及Ca铁氧体。近年来，这些铁氧体中，作为马达用等的磁铁材料主要采用磁铅石型(M型)的Sr铁氧体。M型铁氧体以例如AFe12O19的通式来表示。Sr铁氧体在结晶结构的A位点具有Sr。
为了改善Sr铁氧体烧结磁铁的磁特性，尝试着通过分别用La等稀土元素以及Co置换A位点的元素以及B位点的元素的一部分，从而改善磁特性。例如，在专利文献1中公开有通过用特定量的稀土元素以及Co置换A位点以及B位点的一部分从而提高剩余磁通密度(Br)以及矫顽力(HcJ)的技术。
作为Sr铁氧体烧结磁铁的代表性的用途，可以列举马达以及发电机。被用于马达以及发电机的Sr铁氧体烧结磁铁虽然要求在Br和HcJ两种特性方面表现优异，但是通常已知Br和HcJ处于消长(trade off)的关系。为此，寻求确立能够进一步提高Br以及HcJ两种特性的技术。
作为表示考虑了Br以及HcJ两种特性的磁特性的指标，已知有Br(kG)+1/3HcJ(kOe)的计算式(例如，参照专利文献1)。该值越高，则可以说是越适合于马达等要求高磁特性的用途的Sr铁氧体烧结磁铁。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-154604号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如上述专利文献1所示，控制构成Sr铁氧体烧结磁铁的主要晶粒的组成来改善磁特性是有效的。但是，只控制晶粒的组成难以较大地改善现有的Sr铁氧体烧结磁铁的磁特性。另一方面，Sr铁氧体烧结磁铁中所含的副成分具有改善磁特性或烧结性的作用。然而，根据副成分的种类或量会有Sr铁氧体烧结磁铁的优异的强度和外观等可靠性被损坏的情况。例如，如果将强度低的Sr铁氧体烧结磁铁或者在表面容易析出异物的Sr铁氧体烧结磁铁用于马达中，则会担忧在马达的使用中Sr铁氧体烧结磁铁破损或剥落。为此，寻求不仅有磁特性，而且还具有高可靠性的Sr铁氧体烧结磁铁。
本发明是鉴于上述情况而成的，其目的在于提供一种剩余磁通密度(Br)以及矫顽力(HcJ)两个特性优异，并且具有高可靠性的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法。另外，本发明的目的在于提供一种马达以及发电机，其中，通过使用由上述的制造方法制得的Sr铁氧体烧结磁铁从而效率高并且可靠性优异。
解决技术问题的手段
本发明者们不仅仅着眼于晶粒的组成而且着眼于Sr铁氧体烧结磁铁整体的组成以及晶界的组成来研究探讨使磁特性提高。其结果发现：通过含有规定的副成分，从而可以提高Sr铁氧体烧结磁铁的磁特性和可靠性，至此完成了本发明。
即，本发明提供一种Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，其具备：预烧工序，在1100～1450℃下对包含铁化合物粉末以及锶化合物粉末的混合粉末进行预烧，从而得到包含具有六方晶系结构的Sr铁氧体的预烧物；粉碎工序，将预烧物粉碎从而得到预烧粉末；烧成工序，在磁场中对预烧粉末进行成型得到成型体，在1100～1300℃下烧成该成型体，从而得到烧结体，在粉碎工序中，在预烧粉末中添加具有K和Na的至少一种元素作为构成元素的碱金属化合物，在烧成工序中，得到K和Na的合计含量分别换算成K2O和Na2O为0.004～0.31质量％并且满足下述式(1)的烧结体。
1.3≤(SrF+Ba+Ca+2Na+2K)/Si≤5.7        (1)
在此，式(1)中，SrF是在烧结体中除了构成Sr铁氧体的Sr之外的Sr的摩尔基准的含量，Ba、Ca、Na以及K表示各个元素的摩尔基准的含量。
通过上述本发明的制造方法制得的Sr铁氧体烧结磁铁在Br以及HcJ两个特性方面表现优异并且具有高可靠性。可以得到这样的效果的理由不一定明确，但是本发明者们认为Sr铁氧体烧结磁铁的晶界组成做出了贡献。即，认为在Sr铁氧体烧结磁铁的晶界形成了将与构成Sr铁氧体的Sr不同的Sr、以及Na和K中的至少一种、Ba和Ca作为构成元素的硅酸玻璃。通过本发明的制造方法制得的Sr铁氧体烧结磁铁被认为具有使该硅酸玻璃稳定形成的比率的晶界组成。为此，认为Sr铁氧体烧结磁铁稳定并且容易成为致密的组织，而且具有高Br和HcJ以及高可靠性。
通过本发明的制造方法制得的Sr铁氧体烧结磁铁优选满足下述式(2)。由此，可以得到磁特性更优异的Sr铁氧体烧结磁铁。
Br+1/3HcJ≥5.3           (2)
在此，上式(2)中，Br以及HcJ分别表示剩余磁通密度(kG)以及矫顽力(kOe)。
通过本发明的制造方法制得的Sr铁氧体烧结磁铁中的Sr铁氧体晶粒的平均粒径为1.0μm以下，粒径为2.0μm以上的晶粒的个数基准的比例优选为1％以下。由此，能够以更高的水准兼顾磁特性和可靠性。
在本发明中，还提供一种具备通过上述的制造方法制得的Sr铁氧体烧结磁铁的马达。该马达因为具备了具有上述特征的Sr铁氧体烧结磁铁，所以兼备高效率和高可靠性。
在本发明中，还提供一种具备通过上述制造方法制得的Sr铁氧体烧结磁铁的发电机。该发电机因为具备了具有上述特征的Sr铁氧体烧结磁铁，所以兼备高效率和高可靠性。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种在Br以及HcJ两个特性方面表现优异并且具有高可靠性的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法。另外，通过使用由这样的制造方法制得的Sr铁氧体烧结磁铁，从而能够提供一种效率高并且可靠性优异的马达以及发电机。
附图说明
图1是模式地表示通过本发明的制造方法得到的Sr铁氧体烧结磁铁的优选的实施方式的立体图。
图2是绘制本发明的实施例以及比较例中的多个Sr铁氧体烧结磁铁的Br(G)与HcJ(Oe)的关系的图表。
图3是模式地表示本发明的马达的优选的实施方式的截面图。
图4是图3所示的马达的IV-IV线截面图。
图5是放大实施例73的Sr铁氧体烧结磁铁的截面所显示的电子显微镜照片(倍率：10,000倍)。
图6是放大实施例74的Sr铁氧体烧结磁铁的截面所显示的电子显微镜照片(倍率：10,000倍)。
图7是放大比较例18的Sr铁氧体烧结磁铁的截面所显示的电子显微镜照片(倍率：10,000倍)。
图8是表示实施例73的Sr铁氧体烧结磁铁中所含的Sr铁氧体晶粒的粒度分布的图表。
图9是表示实施例74的Sr铁氧体烧结磁铁中所含的Sr铁氧体晶粒的粒度分布的图表。
图10是表示比较例18的Sr铁氧体烧结磁铁中所含的Sr铁氧体晶粒的粒度分布的图表。
符号的说明
10…Sr铁氧体烧结磁铁、30…马达、31…壳体、32…转子、33…支架、34,35…轴承、36…转子轴、37…转子铁芯
具体实施方式
以下根据需要参照附图并就本发明的优选的实施方式进行详细地说明。
以下说明本实施方式的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法。本实施方式的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法具有混合工序、预烧工序、粉碎工序、磁场中成型工序以及烧成工序。以下详细说明各个工序。
混合工序是调制预烧用的混合粉末的工序。在混合工序中，首先秤取起始原料并以规定的比例进行配合，用湿式超微磨碎机或者球磨机等来混合1～20小时左右并且进行粉碎处理。作为起始原料，准备具有作为主成分的Sr铁氧体的构成元素的化合物粉末。作为这样的粉末，可以列举铁化合物的粉末以及锶化合物的粉末。另外，在混合工序中也可以添加作为副成分的SiO2以及CaCO3等的粉末。
作为具有Sr铁氧体的构成元素的化合物，可以使用氧化物、或者通过烧成成为氧化物的碳酸盐、氢氧化物或者硝酸盐等化合物。作为这样的化合物，例如可以列举SrCO3、La(OH)3、Fe2O3以及Co3O4等。起始原料的平均粒径没有特别地限定，例如为0.1～2.0μm。起始原料不需要在预烧前的混合工序中全部混合，也可以在预烧工序之后添加各个化合物的一部分或者全部。
预烧工序是预烧混合工序中获得的原料组合物的工序。预烧能够在空气中等氧化性气氛中进行。预烧温度为1100～1450℃，优选为1200～1350℃。预烧温度下的预烧时间优选为1秒～10小时，更加优选为1分钟～3小时。预烧而获得的预烧物中的具有六方晶系结构的Sr铁氧体的含量优选为70质量％以上，更加优选为90质量％以上。预烧物的一次粒径优选为10μm以下，更加优选为2.0μm以下。
粉碎工序是粉碎预烧物从而获得含有Sr铁氧体的预烧粉末的工序。粉碎工序可以以步骤来进行，也可以分成粗粉碎工序和微粉碎工序来进行。预烧物因为通常是颗粒状或者块状，所以优选首先进行粗粉碎工序。在粗粉碎工序中，使用振动棒磨机等以干式来进行粉碎，从而调制出平均粒径为0.5～5.0μm的粉碎粉。用湿式超微磨碎机、球磨机、或者气流磨等以湿式来粉碎这样调制的粉碎粉，从而获得平均粒径为0.08～2.0μm、优选为0.1～1.0μm、更加优选为0.2～0.8μm的预烧粉末(微粉末)。
预烧粉末的通过BET法得到的比表面积优选为5～14m2/g，更加优选为7～12m2/g。粉碎时间例如在使用湿式超微磨碎机的情况下为30分钟～10小时，在使用球磨机的情况下为5～50小时。这些时间优选根据粉碎方法作适当调整。
在粉碎工序中，将具有K以及Na中的至少一种元素作为构成元素的碱金属化合物添加到预烧粉末中。在此，作为碱金属化合物，例如可以列举Na2CO3以及K2CO3等。也可以与碱金属化合物一起将SiO2、CaCO3、SrCO3以及BaCO3等粉末添加到预烧粉末中。作为具有Na或者K的构成元素的碱金属化合物，除了上述的碳酸盐之外，还可以使用硅酸盐、或者含有Na或K的有机化合物(分散剂)。作为硅酸盐，可以列举正硅酸盐、偏硅酸盐、或者水玻璃等。这些化合物可以是粉体，也可以是液体。通过添加这样的副成分，从而能够提高烧结性，并且能够提高磁特性。另外，因为在以湿式来进行成型的情况下这些副成分可能会与浆料的溶剂一起流出，所以优选以比Sr铁氧体烧结磁铁中的目标含量多一些地配合这些副成分。
为了提高Sr铁氧体烧结磁铁的磁取向度，除了上述副成分之外优选在微粉碎工序中添加多元醇。多元醇的添加量相对于添加对象物为0.05～5.0质量％，优选为0.1～3.0质量％，更加优选为0.3～2.0质量％。另外，所添加的多元醇在磁场中成型工序后的烧成工序中发生热分解被除去。
磁场中成型工序是在磁场中对在粉碎工序中制得的预烧粉末实施成型来制作成型体的工序。磁场中成型工序可以以干式成型或湿式成型中任一种方法来进行。从提高磁取向度的观点出发，优选为湿式成型。在进行湿式成型的情况下，可以以湿式来进行微粉碎工序，将所获得的浆料调整成规定的浓度，作为湿式成型用浆料。浆料的浓度能够通过离心分解或压滤等来进行。
湿式成型用浆料中的预烧粉末的含量优选为30～85质量％。作为浆料的分散介质，可以使用水或非水系溶剂。在湿式成型用浆料中除了水之外还可以添加葡萄糖酸、葡萄糖酸盐、或者山梨糖醇等表面活性剂(分散剂)。使用这样的湿式成型用浆料来进行磁场中成型。成型压力为例如0.1～0.5吨/cm2，施加磁场为例如5～15kOe。
烧成工序是将成型体烧成获得烧结体的工序。烧成工序通常在大气中等氧化性气氛中进行。烧成温度优选为1100～1300℃，更加优选为1150～1250℃。烧成温度下的烧成时间优选为0.5～3小时。通过以上的工序能够获得烧结体。根据需要将这样制得的烧结体加工成规定的形状，从而能够获得由烧结体构成的Sr铁氧体烧结磁铁。
图1是模式地表示通过本实施方式的制造方法获得的Sr铁氧体烧结磁铁的一个例子的立体图。Sr铁氧体烧结磁铁10具有以端面成为圆弧状的方式弯曲的形状，一般有被称为圆弧段(arcsegment)形状、C形形状、瓦形形状或者弓形形状的形状。Sr铁氧体烧结磁铁10能够适合用作例如马达用的磁铁。
Sr铁氧体烧结磁铁10含有具有六方晶系结构的M型Sr铁氧体作为主要成分。作为主要成分的Sr铁氧体例如由以下的式(3)表示。
SrFe12O19                 (3)
上式(3)的Sr铁氧体中的A位点的Sr以及B位点的Fe其一部分可以被杂质或者有意添加的元素取代。另外，A位点与B位点的比率可以有少许偏差。在此情况下，Sr铁氧体例如可以由以下的通式(4)表示。
RxSr1-x(Fe12-yMy)zO19                 (4)
在上式(4)中，x以及y例如为0.1～0.5，z为0.7～1.2。
通式(4)中的M例如是选自Co(钴)、Zn(锌)、Ni(镍)、Mn(锰)、Al(铝)以及Cr(铬)中的1种以上的元素。另外，通式(4)中的R表示稀土元素，例如为选自La(镧)、Ce(铈)、Pr(镨)、Nd(钕)以及Sm(钐)中的1种以上的元素。另外，在此情况下，后述的SrF能够当作M以及R构成Sr铁氧体来计算。
Sr铁氧体烧结磁铁10中的Sr铁氧体的质量比率优选为90质量％以上，进一步优选为95质量％以上，更加优选为97质量％以上。这样通过降低与Sr铁氧体不同的结晶相的质量比率，可以进一步提高磁特性。
Sr铁氧体烧结磁铁10含有与Sr铁氧体不同的成分作为副成分。作为副成分，可以列举氧化物。作为氧化物，可以列举具有选自K(钾)、Na(钠)、Si(硅)、Ca(钙)、Sr(锶)以及Ba(钡)中的至少一种作为构成元素的氧化物以及复合氧化物。作为氧化物，可以列举例如SiO2、K2O、Na2O、CaO、SrO、BaO。另外，也可以含有硅酸玻璃。
Sr铁氧体烧结磁铁10中的Na以及K的合计含量分别换算成Na2O以及K2O为0.004～0.31质量％。Na以及K的合计含量的下限分别换算成Na2O以及K2O优选为0.01质量％，进一步优选为0.02质量％，更加优选为0.03质量％。如果Na以及K的合计含量过低，则不能够降低烧成温度，并且有晶粒发生晶粒生长从而难以得到充分高的磁特性的倾向。
Na以及K的合计含量的上限分别换算成Na2O以及K2O优选为0.2质量％，进一步优选为0.15质量％，更加优选为0.1质量％。如果Na以及K的合计含量过高，则有在Sr铁氧体烧结磁铁10的表面上容易产生白色粉体的倾向。如果在Sr铁氧体烧结磁铁10的表面上产生粉体，则例如马达部件与Sr铁氧体烧结磁铁10的粘结力降低，Sr铁氧体烧结磁铁10有可能从马达部件上剥离。即，会损坏Sr铁氧体烧结磁铁10的可靠性。
Sr铁氧体烧结磁铁10中的Si的含量以SiO2换算优选为0.3～0.94质量％。Si的含量的下限以SiO2换算进一步优选为0.4质量％，更加优选为0.45质量％。如果Si的含量过低，则有烧结体没有充分地致密化，损坏优异的磁特性的倾向。Si的含量的上限以SiO2换算进一步优选为0.9质量％，更加优选为0.8质量％。如果Si的含量过高，则有损坏充分优异的磁特性的倾向。
Sr铁氧体烧结磁铁10中的Sr的含量，从进一步提高磁特性和可靠性的观点出发，以SrO换算优选为10～13质量％，更加优选为10.3～11.9质量％。另外，Sr铁氧体烧结磁铁10中的Ba的含量，从同样的观点出发，以BaO换算优选为0.01～2.0质量％，更加优选为0.01～0.2质量％。
Sr铁氧体烧结磁铁10中的Ca的含量，从进一步提高磁特性和可靠性的观点出发，以CaO换算优选为0.05～2质量％，更加优选为0.1～1.5质量％。另外，在Sr铁氧体烧结磁铁10中，除了这些成分之外也可以含有原料中所含的杂质或由来于制造设备的不可避免的成分。作为这样的成分，例如可以列举Ti(钛)、Cr(铬)、Mn(锰)、Mo(钼)、V(钒)以及Al(铝)等的各种氧化物。
副成分主要包含于Sr铁氧体烧结磁铁10中的Sr铁氧体晶粒的晶界。如果副成分中所含的各个元素的比率发生变化，则晶界的组成发生变化，其结果会有对Sr铁氧体烧结磁铁10的磁特性或可靠性产生影响的情况。通过本实施方式的制造方法制得的Sr铁氧体烧结磁铁10通过将副成分中所含的特定的元素的比率调整到规定的范围，从而具有优异的磁特性和高可靠性。另外，Sr铁氧体烧结磁铁10的各个成分的含量能够通过荧光X射线分析以及电感耦合等离子体发光分光分析(ICP分析)来进行测定。
Sr铁氧体烧结磁铁10满足下述式(1)。Sr铁氧体烧结磁铁10，从进一步提高磁特性的观点出发，优选满足下述式(5)。
1.3≤(SrF+Ba+Ca+2Na+2K)/Si≤5.7                 (1)
1.3≤(SrF+Ba+Ca+2Na+2K)/Si≤4.1                 (5)
在上式(1)以及(5)中，SrF表示在Sr铁氧体烧结磁铁10中除了构成Sr铁氧体的Sr之外的Sr的摩尔基准的含量，Ba、Ca、Na以及K表示各个元素的摩尔基准的含量。SrF在Sr铁氧体烧结磁铁10的制造过程中在Sr源相对于Fe源的比例大于Sr铁氧体的化学计量比[SrFe12O19或者RxSr1-x(Fe12-yMy)zO19]的情况下产生。在Sr的含量小于Sr铁氧体的化学计量比[SrFe12O19或者RxSr1-x(Fe12-yMy)zO19]的情况下，SrF为小于0的数值，即为负数。在此情况下，如果也满足上述式(1)、优选为式(5)，则能够提高磁特性以及可靠性。
认为在Sr铁氧体烧结磁铁10的晶界生成作为副成分列举的元素作为构成元素的硅酸玻璃。认为Sr铁氧体烧结磁铁10通过满足上述式(1)，从而晶界的组成稳定，这有助于磁特性以及可靠性的提高。
Sr铁氧体烧结磁铁10中的Sr铁氧体晶粒的平均粒径优选为2.0μm以下，进一步优选为1.0μm以下，更加优选为0.3～1.0μm。如果Sr铁氧体晶粒的平均粒径超过2.0μm，则有难以获得充分优异的磁特性的倾向。另一方面，Sr铁氧体晶粒的平均粒径小于0.3μm的Sr铁氧体烧结磁铁10有难以进行制造的倾向。
Sr铁氧体烧结磁铁10的Sr铁氧体晶粒的粒径能够以以下的顺序进行测定。对Sr铁氧体烧结磁铁10的截面进行镜面研磨，用氟酸等酸进行腐蚀处理(etching treatment)。然后，用SEM等来观察腐蚀面。在包含数百个晶粒的观察图像中，在将晶粒的轮廓明确化之后，进行图像处理等来测定c面的粒径分布。本说明书中的“粒径”是指a面上的长径(a轴方向的直径)。该长径是作为外接于各晶粒的“面积最小的长方形”的长边而求得的。另外，“面积最小的长方形”的长边相对于短边的比为“长径比(aspect ratio)”。另外，代替通过酸的腐蚀，也可以加热样品来进行腐蚀，即进行所谓的热蚀。
根据测得的个数基准的粒径分布计算出晶粒的粒径的个数基准的平均值。另外，根据测得的粒径分布和平均值计算出标准偏差。在本说明书中，将其作为Sr铁氧体晶粒的平均粒径以及标准偏差。在Sr铁氧体烧结磁铁10中，相对于Sr铁氧体晶粒整体，该晶粒的粒径为2.0μm以上的晶粒的个数基准的比例优选为1％以下，更加优选为0.9％以下。由此，能够制成具有充分高的磁特性的铁氧体烧结磁铁。从同样的观点出发，各个晶粒的长径比的个数平均值(平均长径比)优选为约1.0。
Sr铁氧体烧结磁铁10优选满足下述式(2)。Sr铁氧体烧结磁铁10因为Sr铁氧体晶粒充分细微而且具有特定的组成，所以具有满足式(2)那样的高磁特性。满足该式(2)的Sr铁氧体烧结磁铁10具有充分优异的磁特性。通过这样的Sr铁氧体烧结磁铁10能够提供一种具有更高效率的马达。
Br+1/3HcJ≥5.3                 (2)
在式(2)中，Br以及HcJ分别表示剩余磁通密度(kG)以及矫顽力(kOe)。
图2是绘制本发明的实施例以及比较例中的多个Sr铁氧体烧结磁铁的Br(G)与HcJ(Oe)的关系的图表。图2中只绘制满足Hk/HcJ＞90％的数据。由该图2可知，Sr铁氧体烧结磁铁通常通过改变组成、添加条件以及烧成温度等制造条件从而Br或HcJ等磁特性变动。而且，Br与HcJ处于相互消长(trade off)的关系，沿着规定的梯度(Br+1/3HcJ)发生变动。Sr铁氧体烧结磁铁10优选具有图2的直线1(Br+1/3HcJ＝5.3)的上方或者较直线1更右上方的磁特性(Br，HcJ)。
Sr铁氧体烧结磁铁10例如能够用作燃油泵用、电动车窗用、ABS(防抱制动系统)用、风扇用、刮水器用、动力转向用、主动悬挂用、起动机用、门锁用、电动反光镜用等汽车用马达的磁铁。另外，能够用作FDD主轴用、VTR绞盘用、VTR旋转头用、VTR卷盘用、VTR装载用、VTR相机绞盘用、VTR相机旋转头用、VTR相机变焦用、VTR相机对焦用、收录音机等绞盘用、CD/DVD/MD主轴用、CD/DVD/MD载入用、CD/DVD光传感器用等OA/AV机器用马达的磁铁。进一步，还能够用作空调压缩机用、冰箱压缩机用、电动工具驱动用、电吹风风机用、剃须刀驱动用、电动牙刷用等家电机器用马达的磁铁。进一步，还能够用作机器人轴、关节驱动用、机器人主驱动用、工作设备台驱动用、工作设备传动带驱动用等FA设备用马达的磁铁。
Sr铁氧体烧结磁铁10粘结于上述马达的部件上，设置于马达内。具有优异的磁特性的Sr铁氧体烧结磁铁10因为能够充分地抑制裂缝的产生和表面上的异物(白粉)的产生，所以能够充分牢固地与马达部件粘结。这样能够充分地抑制Sr铁氧体烧结磁铁10从马达的部件上剥离。由此，具备Sr铁氧体烧结磁铁10的各种马达兼具高效率和高可靠性。
图3是模式地表示具备Sr铁氧体烧结磁铁10的马达30的实施方式的截面图。本实施方式的马达30是附有电刷的直流马达，具备：有底筒状的壳体31(定子)、和同心地配置于壳体31的内周侧的能够旋转的转子32。转子32具备转子轴36和固定于转子轴36上的转子铁芯37。支架33被嵌入到壳体31的开口部，转子铁芯容纳于由壳体31和支架33形成的空间内。转子轴36通过以互相相对的方式分别设置于壳体31的中心部和支架33的中心部的轴承34、35而可以旋转地被支撑。2个C型Sr铁氧体烧结磁铁10以互相相对的方式被固定于壳体31的筒部分的内周面。
图4是图3的马达30的IV-IV线截面图。马达用磁铁10将其外周面作为粘结面，通过粘结剂而被粘结于壳体31的内周面上。Sr铁氧体烧结磁铁10因为可以充分地抑制粉体等异物在表面的析出，所以壳体31与Sr铁氧体烧结磁铁10的粘结性良好。因此，马达30具有优异的特性并且具有优异的可靠性。
Sr铁氧体烧结磁铁10的用途并不限定于马达和发电机，例如还能够用作摩托车用发电器、扬声器·耳机用磁铁、磁控管、MRI用磁场发生装置、CD-ROM用钳位器、分配器用传感器、ABS用传感器、燃料·燃油液位传感器、磁闩锁、或者隔离器等的部件。另外，还能够用作在通过蒸镀法或者溅射法等来形成磁记录介质的磁性层的时候的靶材(小球)。
以上就本发明的优选的实施方式作了说明，但是本发明的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法、马达以及发电机并不限定于上述内容。例如，Sr铁氧体烧结磁铁的形状并不限定于图1的形状，能够适当变更为适于上述各用途的形状。
实施例
参照实施例以及比较例来进一步详细地说明本发明的内容，但是本发明并不限定于以下的实施例。
[实施例1-72、比较例1-17]
(Sr铁氧体烧结磁铁的制作)
首先，准备以下的起始原料。
·Fe2O3粉末(一次粒径：0.3μm)
·SrCO3粉末(一次粒径：2μm)
·SiO2粉末(一次粒径：0.01μm)
·CaCO3粉末
·Na2CO3粉末
·K2CO3粉末
使用湿式超微磨碎机一边粉碎Fe2O3粉末1000g、SrCO3粉末161.2g以及SiO2粉末2.3g一边进行混合，进行干燥以及整粒。在大气中在1250℃下对这样制得的粉末实施3小时的烧成，获得颗粒状的预烧物。使用干式振动棒磨机来对该预烧物实施粗粉碎，调制出通过BET法得到的比表面积为1m2/g的粉末。
以规定量将山梨糖醇、SiO2粉末以及CaCO3粉末添加到130g经过粗粉碎的粉末中，用球磨机来进行21小时的湿式粉碎，从而获得含有预烧粉末的浆料。山梨糖醇的添加量将预烧粉末的质量作为基准为1质量％。湿式粉碎后的预烧粉末的比表面积为6～8m2/g。相对于湿式粉碎结束之后的浆料以规定量添加Na2CO3粉末以及/或者K2CO3粉末并进行搅拌。之后，调整浆料的固体成分浓度，使用湿式磁场成型机在12kOe的施加磁场中进行成型，获得成型体。制作4个这样的成型体。在大气中分别以1180℃、1200℃、1220℃以及1240℃的温度条件对这些成型体实施烧成，从而获得烧成温度不同的4种圆柱形状的Sr铁氧体烧结磁铁。这样制作出了实施例1的Sr铁氧体烧结磁铁。
另外，除了改变预烧前的SrCO3粉末的添加量、浆料调制时的SiO2粉末和CaCO3粉末的添加量、以及添加到浆料中的Na2CO3粉末和K2CO3粉末的添加量中的至少一个之外，以与实施例1相同的方法制作组成与实施例1不同的实施例2～72以及比较例1～17的Sr铁氧体烧结磁铁。在各个实施例以及比较例中，制作出了烧成温度不同的4种Sr铁氧体烧结磁铁。
(Sr铁氧体烧结磁铁的评价)
〈组成分析〉
通过电感耦合等离子体发光分光分析(ICP分析)以及荧光X射线分析来测定制作好的各个实施例以及各个比较例的Sr铁氧体烧结磁铁的组成。测定的结果为，除了Fe、Sr、Si、Ca之外还检测出了由来于起始原料所含的杂质的元素(Ba等)。在表1～表5中表示将检测出的Na、Al、K、Si、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Sr以及Ba分别换算成Na2O、Al2O3、K2O、SiO2、CaO、Cr2O3、MnO、Fe2O3、NiO、SrO以及BaO的时候的含量。这些含量是将Sr铁氧体烧结磁铁整体作为基准的值(质量％)。另外，这些含量的合计值不会变成100质量％是因为Sr铁氧体烧结磁铁除了这些成分之外还含有杂质等微量成分、以及存在着各个氧化物的构成元素的氧化数不同的情况。
在上述的组成分析中检测出的Al、Cr、Mn以及Ni与Fe一起构成通式(4)所示的Sr铁氧体的B位点的前提下，基于Fe、Al、Cr、Mn以及Ni的含量计算出构成通式(4)所示的Sr铁氧体的A位点的Sr的含量。另外，因为没有包含稀土元素R，所以通式(4)中的x为0。于是，从上述组成分析中求得的Sr含量中减去如上所述计算出的构成A位点的Sr的含量，从而求得不构成Sr铁氧体的Sr(SrF)的含量(质量％)。在将该Sr含量(质量％)和Ba、Ca、Na以及K的含量(质量％)都换算成摩尔基准之后，求得摩尔比a[＝(SrF+Ba+Ca+2Na+2K)/Si]。将这些结果示于表1～表5中。
〈磁特性的评价〉
在对所制作的圆柱形状的Sr铁氧体烧结磁铁的上下面进行加工之后，使用最大施加磁场25kOe的B-H跟踪器(B-H tracer)来测定磁特性。在测定中，求得Br、HcJ、bHc、4Plmax以及(BH)max，并且测定成为Br的90％的时候的外部磁场强度(Hk)，根据其求得Hk/HcJ(％)。在各个实施例以及比较例中，将在烧成温度1180℃、1200℃、1220℃以及1240℃下分别制得的Sr铁氧体烧结磁铁中显示最高Br+1/3HcJ的Sr铁氧体烧结磁铁的磁特性与烧结温度以及组成分析结果一起示于表1～表5中。
〈外观评价〉
在大气中将所制作的Sr铁氧体磁铁放置7天之后，用目视观察其表面，根据以下的基准进行评价。将评价结果示于表1～5中。
A：在磁铁的表面都没有产生裂缝以及白粉。
B：在磁铁的表面产生了裂缝，但是没有产生白粉。
C：在磁铁的表面产生了裂缝，并且附着有白粉。
如表1～表5所示，实施例的Sr铁氧体烧结磁铁没有产生裂缝或白粉，并且Br+1/3HcJ的值为5.3以上。另外，可以确认：将Na以及K分别换算成Na2O以及K2O的时候的合计含量超过0.31质量％的Sr铁氧体烧结磁铁不仅容易产生裂缝，而且如果在大气中放置规定时间会有析出白粉的情况。另外，如果摩尔比a的比率过大或过小，则可以确认有磁特性发生降低的现象或者可靠性发生降低的现象。
[实施例73～74、比较例18]
〈Sr铁氧体烧结磁铁的制作和评价〉
准备与实施例1相同的起始原料。使用湿式超微磨碎机一边粉碎Fe2CO3粉末1000g、SrCO3粉末161.2g以及SiO2粉末2.3g一边进行混合，进行干燥以及整粒。在大气中在1250℃下对这样制得的粉末实施3小时的烧成，获得颗粒状的预烧物。使用干式振动棒磨机将该预烧物粗粉碎，调制出通过BET法得到的比表面积为1m2/g的粉末。
以规定量将山梨糖醇、SiO2粉末以及CaCO3粉末添加到200g经过粗粉碎的粉末中，用球磨机来进行40小时的湿式粉碎，从而获得含有预烧粉末的浆料。山梨糖醇的添加量将预烧粉末的质量作为基准为1质量％。浆料中所含的预烧粉末的比表面积为6～8m2/g。相对于粉碎结束之后的浆料以规定量添加Na2CO3粉末以及/或者K2CO3粉末并进行搅拌。之后，调整浆料的固体成分浓度，使用湿式磁场成型机在12kOe的施加磁场中进行成型，获得成型体。在大气中以1180～1240℃的温度对该成型体实施烧成，获得圆柱形状的Sr铁氧体烧结磁铁。由此制作了实施例73～74以及比较例18的Sr铁氧体烧结磁铁。与实施例1同样地对所制作的Sr铁氧体烧结磁铁进行评价。将结果示于表6中。
在对实施例73～74以及比较例18的Sr铁氧体烧结磁铁的截面(a面)实施了镜面研磨之后，用氟酸对其进行腐蚀。之后，用FE-SEM来观察腐蚀面。图5是放大实施例73的Sr铁氧体烧结磁铁的截面所显示的电子显微镜照片(倍率：10,000倍)。图6是放大实施例74的Sr铁氧体烧结磁铁的截面所显示的电子显微镜照片(倍率：10,000倍)。图7是放大比较例18的Sr铁氧体烧结磁铁的截面所显示的电子显微镜照片(倍率：10,000倍)。
可以确认：图5以及图6的Sr铁氧体烧结磁铁与图7的Sr铁氧体烧结磁铁相比，Sr铁氧体晶粒的粒径的离散较小，并且Sr铁氧体晶粒的最大粒径较小。在如图5、图6以及图7所示的图像中，在将Sr铁氧体晶粒的轮廓明确化之后，通过图像处理来测定Sr铁氧体晶粒的个数基准的粒度分布。
图8是表示实施例73的Sr铁氧体烧结磁铁中所含的Sr铁氧体晶粒的粒度分布的图表。图9是表示实施例74的Sr铁氧体烧结磁铁中所含的Sr铁氧体晶粒的粒度分布的图表。图10是表示比较例18的Sr铁氧体烧结磁铁中所含的Sr铁氧体晶粒的粒度分布的图表。
根据粒度分布的数据求得Sr铁氧体晶粒的个数基准的平均粒径以及标准偏差。另外，测定各个晶粒的长径比，求得个数基准的长径比的平均值以及标准偏差。将这些结果示于表7中。在实施例73、74中，相对于Sr铁氧体晶粒整体，粒径为2.0μm以上的晶粒的个数基准的比例为1％以下。相对于此，在比较例18中，相对于Sr铁氧体晶粒整体，粒径为2.0μm以上的晶粒的个数基准的比例超过1％。
[表7]
〈组成分析2〉
用高分辨率的TEM-EDS来测定构成实施例74的烧结体的Sr铁氧体的晶粒的内部和2个该晶粒之间的晶界附近的组成。分别在晶粒的内部以及晶界附近，以100个点测定光谱，对其进行累计，使之定量化。分别在晶粒的内部以及晶界附近以各5个地方进行这样的测定。将Na、Si、Ca、Fe以及Sr的合计量作为100质量％的时候的各个元素的含量示于表8中。另外，因为难以仅仅测定晶界的组成，所以晶界附近的测定值会受到晶粒内的组成的影响。
[表8]
如表8所示，可以确认Na也与Si、Ca同样地以高于晶粒内部的浓度存在于晶界部分。
产业上利用的可能性
根据本发明，能够制造出在Br以及HcJ两方面特性表现优异并且具有高可靠性的Sr铁氧体烧结磁铁。另外，能够提供一种效率高并且可靠性优异的的马达以及发电机。

Claims (5)

1.一种Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，其中，
具有：
预烧工序，在1100～1450℃下对包含铁化合物粉末以及锶化合物粉末的混合粉末进行预烧，从而得到包含具有六方晶系结构的Sr铁氧体的预烧物；
粉碎工序，将所述预烧物粉碎从而得到预烧粉末；
烧成工序，在磁场中对所述预烧粉末进行成型得到成型体，在1100～1300℃下烧成所述成型体，从而得到包含Sr铁氧体的烧结体，
在所述粉碎工序中，在所述预烧粉末中添加具有K和Na的至少一种元素作为构成元素的碱金属化合物，
在所述烧成工序中，得到K和Na的合计含量分别换算成K2O和Na2O为0.004～0.31质量％并且满足下述式(1)的所述烧结体，
1.3≤(SrF+Ba+Ca+2Na+2K)/Si≤5.7            (1)
式(1)中，SrF是在所述烧结体中除了构成Sr铁氧体的Sr之外的Sr的摩尔基准的含量，Ba、Ca、Na以及K表示各个元素的摩尔基准的含量。
2.如权利要求1所述的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，其中，
Sr铁氧体烧结磁铁满足下述式(2)，
Br+1/3HcJ≥5.3       (2)
式(2)中，Br和HcJ分别表示剩余磁通密度以及矫顽力，剩余磁通密度的单位为kG，矫顽力的单位为kOe。
3.如权利要求1或2所述的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，其中，
Sr铁氧体烧结磁铁中的Sr铁氧体的晶粒的平均粒径为1.0μm以下，
粒径为2.0μm以上的所述晶粒的个数基准的比例为1％以下。
4.一种马达，其中，
具备通过权利要求1～3中任一项所述的制造方法得到的Sr铁氧体烧结磁铁。
5.一种发电机，其中，
具备通过权利要求1～3中任一项所述的制造方法得到的Sr铁氧体烧结磁铁。
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