DE102017200497A1 - Gesinterter Ferritmagnet - Google Patents

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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
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Abstract

Ein gesinterter Ferritmagnet umfasst eine Zusammensetzung, ausgedrückt durch eine folgende Formel (1) Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19. In der Formel 1 erfüllen ”w”, ”x”, ”z”, ”m” und ”a” eine Formel (2) 0,21 ≦ w ≦ 0,62, eine Formel (3) 0,02 ≦ x ≦ 0,46, eine Formel (4) 7,43 ≦ z ≦ 11,03 (4), eine Formel (5) 0,18 ≦ m ≦ 0,41 und eine Formel (6) 0,046 ≦ a ≦ 0,188. In der Formel (1) ist ”A” wenigstens eine Elementart, gewählt aus einer Gruppe bestehend aus Sr und Ba.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen gesinterten Ferritmagnet.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Auf hexagonalem Kristall basierender Sr-Ferrit oder Ba-Ferrit vom M-Typ (Magnetoplumbit-Typ) ist als ein Material eines aus einem Oxid bestehenden Permanetmagneten bekannt. Magnetwerkstoffe bzw. Magnetmaterialien, welche diese Ferrite enthalten, dienen als Permanentmagnet in der Form eines gesinterten Ferritmagnets, eines Verbundmagnets oder dergleichen.
  • In den letzten Jahren wurde durch die Miniaturisierung und zunehmend hohe Leistung von elektronischen Komponenten gefordert, dass Permanentmagnete auch hohe magnetische Eigenschaften aufweisen.
  • Die magnetische Restflussdichte (Br) und Koerzitivfeldstärke (HcJ) werden im Allgemeinen als Indikatoren der magnetischen Eigenschaften eines Permanentmagnets eingesetzt. Ein Permanentmagnet wird als höhere magnetische Eigenschaften aufweisend bewertet, wenn diese Indikatoren höher sind.
  • Zum Beispiel zeigt das Patentdokument 1 ein magnetisches Ferritmaterial mit hoher Br und HcJ, jedoch auch hohem Hk/HcJ, indem eine bestimmte Menge eines Si-Bestandteils enthalten ist.
  • Das Patentdokument 2 zeigt ein magnetisches Ferritmaterial mit hoher Br und HcJ, indem eine bestimmte Menge eines Si-Bestandteils und des weiteren eine bestimmte Menge eines Al-Bestandteils und eines Cr-Bestandteils enthalten ist.
  • Wie zuvor erwähnt, wurden die Kombinationen der Elemente, welche zu den Hauptbestandteilen zugegeben werden, unterschiedlich verändert, um sowohl eine gute Br als auch HcJ zu erhalten, es ist jedoch noch unklar, welche Art von Kombination der zugegebenen Elemente höhere magnetische Eigenschaften bereitstellt.
  • Um höhere Br und HcJ zu erhalten, ist es für einen Permanentmagneten auch bevorzugt, ein höheres Verhältnis eines Wertes (Hk) eines Magnetfeldes aufzuweisen, wenn die Magnetisierung 90% von Br zu HcJ beträgt, was als Rechteckigkeitsverhältnis (Hk/HcJ) bezeichnet wird.
  • Ausgezeichnete Formbarkeit wird benötigt, um industriell eine große Menge an Produkten mit einer stabilen Qualität herzustellen.
  • Es war jedoch nicht einfach einen Permanentmagneten mit guten magnetischen Eigenschaften und guter Formbarkeit zu erhalten, denn wenn sich eine der magnetischen Eigenschaften oder der Formbarkeit verbessert, verringert sich zum Beispiel die andere magnetische Eigenschaft oder Formbarkeit.
    Patentdokument 1: WO 2011/004791
    Patentdokument 2: WO 2014/021426
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Bedingungen durchgeführt. Es ist ein Gegenstand der Erfindung einen gesinterten Ferritmagneten bereitzustellen, welcher hohe Br and HcJ beibehält und des weiteren mit einer guten Formbarkeit.
  • Um den oben beschriebenen Gegenstand zu erzielen, ist ein gesinterter Ferritmagnet der vorliegenden Erfindung wie nachfolgend ausgebildet.
    • [1] Gesinterter Ferritmagnet, umfassend eine Zusammensetzung, ausgedrückt durch eine folgende Formel (1), Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19 (1) wobei ”w”, ”x”, ”z”, ”m” und ”a” in der Formel (1) die folgenden Formeln (2), (3), (4), (5), und (6) erfüllen und 0,21 ≦ w ≦ 0,62 (2) 0,02 ≦ x ≦ 0,46 (3) 7,43 ≦ z ≦ 11,03 (4) 0,18 ≦ m ≦ 0,41 (5) 0,046 ≦ a ≦ 0,188 (6) ”A” in der Formel (1) wenigstens eine Elementart ist, gewählt aus einer Gruppe bestehend aus Sr und Ba.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, einen gesinterten Ferritmagneten mit hoher Formbarkeit bereitzustellen, während Br und HcJ günstig beibehalten werden.
  • Die folgenden Modi werden als spezifische Modi des Obigen [1] angeführt.
    • [2] Gesinterter Ferritmagnet beschrieben in dem Obigen [1], wobei w/m 0,84–2,48 beträgt.
    • [3] Gesinterter Ferritmagnet beschrieben in dem Obigen [1] oder [2], wobei Si des Weiteren mit 0,52 Masse-% bis 1,18 Masse-% in Bezug auf SiO2 enthalten ist.
    • [4] Gesinterter Ferritmagnet beschrieben in einem der Obigen [1] bis [3], wobei Cr des Weiteren mit 0,98 Masse-% oder weniger in Bezug auf Cr2O3 enthalten ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche schematisch einen gesinterten Ferritmagneten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2A zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von Mn (a) und Br darstellt.
  • 2B zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von Mn (a) und HcJ darstellt.
  • 2C zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von Mn (a) und Hk/HcJ darstellt.
  • 3A zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von Co (m) und Br darstellt.
  • 3B zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von Co (m) und HcJ darstellt.
  • 3C zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von Co (m) und Hk/HcJ darstellt.
  • 4A zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von La (w) und Br darstellt.
  • 4B zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von La (w) und HcJ darstellt.
  • 4C zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von La (w) und Hk/HcJ darstellt.
  • 5A zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von ”A” (x) und Br darstellt.
  • 5B zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von ”A” (x) und HcJ darstellt.
  • 5C zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von ”A” (x) und Hk/HcJ darstellt.
  • 6A zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von Fe (z) und Br darstellt.
  • 6B zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von Fe (z) und HcJ darstellt.
  • 6C zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einem Atomverhältnis von Fe (z) und Hk/HcJ darstellt.
  • 7A zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einer SiO2-Menge und Br darstellt.
  • 7B zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen einer SiO2-Menge und HcJ darstellt.
  • 7C zeigt eine Kurve, welche eine Beziehung zwischen SiO2-Menge und Hk/HcJ darstellt.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung wird im Detail basierend auf der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, ist jedoch nicht nur auf die nachfolgend beschriebene Ausführungsform beschränkt.
  • Die folgenden Bestandteile umfassen solche, die einfach von einem Fachmann auf dem Gebiet erdacht werden, und solche die im Wesentlichen identisch dazu sind. Des Weiteren können die folgenden Bestandteile geeignet kombiniert werden.
  • Gesinterter Ferritmagnet
  • Eine Gesamtkonfiguration eines gesinterten Ferritmagnets gemäß der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
  • 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht, welche den gesinterten Ferritmagnet der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Ein gesinterter Ferritmagnet 10 weist eine Form auf, bei welcher die Endflächen in einer Kreisbogenform gekrümmt sind, welche im Allgemeinen als eine Kreissegmentform, eine C-Form, eine Kachelform oder eine Bogenform bezeichnet wird. Der gesinterte Ferritmagnet 10 wird zum Beispiel vorzugsweise als ein Magnet für Motoren eingesetzt.
  • Der gesinterte Ferritmagnet 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Ferrit mit einer Hauptphase aus einer Ferritphase mit einer hexagonalen Kristallstruktur.
  • Ein Magnetoplumbit(M-Typ)-Ferrit (im Folgenden als ein ”M-Typ Ferrit” bezeichnet) ist als die oben genannte Ferritphase bevorzugt. Im Übrigen wird vor allem eine Hauptphase, bestehend aus einem Magnetoplumbit(M-Typ)-Ferrit, als eine ”M-Phase” bezeichnet. Der gesinterte Ferritmagnet besteht normalerweise aus einer ”Hauptphase (Kristallkorn)” und einer ”Korngrenze” und die ”Hauptphase, bestehend aus einer Ferritphase” bedeutet, dass diese ”Hauptphase” eine Ferritphase ist. Ein Anteil der Hauptphase, welche den Sinterkörper besetzt, beträgt vorzugsweise 95 Volumenprozent oder mehr.
  • Der gesinterte Ferritmagnet liegt in der Art eines Sinterkörpers vor und weist eine Struktur auf, umfassend ein Kristallkorn (Hauptphase) und eine Korngrenze. Ein durchschnittlicher Kristallkorndurchmesser des Kristallkorn in diesem Sinterkörper beträgt vorzugsweise 2 μm oder weniger und noch bevorzugter 0,5 μm bis 1,6 μm. Eine hohe HcJ kann einfach mit solch einem durchschnittlichen Kristallkorndurchmesser erhalten werden. Im Übrigen ist der durchschnittliche Kristallkorndurchmesser, auf welchen hier Bezug genommen wird, ein arithmetischer Mittelwert eines Korndurchmessers in einer Achse der schweren Magnetisierungsrichtung (a Achse) eines Kristallkorn in einem Sinterkörper aus M-Typ Ferrit. Ein Kristallkorndurchmesser eines Sinterkörpers eines magnetischen Ferritmaterials kann durch Rasterelektronenmikroskopie gemessen werden.
  • Der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Ausführungsform weist zum Beispiel eine Zusammensetzung auf, ausgedrückt durch eine folgende Formel (1). Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19 (1)
  • In der Formel (1) ist ”A” wenigstens eine Art eines Elementes, gewählt aus einer Gruppe bestehend aus Sr und Ba.
  • In der Formel (1) geben ”w”, ”x”, ”z”, ”m” und ”a” jeweils Atomverhältnisse von La, ”A”, Fe, Co und Mn an und erfüllen alle der folgenden Formeln (2), (3), (4), (5) und (6). 0,21 ≦ w ≦ 0,62 (2) 0,02 ≦ x ≦ 0,46 (3) 7,43 ≦ z ≦ 11,03 (4) 0,18 ≦ m ≦ 0,41 (5) 0,046 ≦ a ≦ 0,188 (6)
  • Im Übrigen wird ein Zusammensetzungsverhältnis von Sauerstoff durch die Zusammensetzungsverhältnisse jedes Metallelements und der Valenzen jedes Elements (Ion) beeinflusst und erhöht sich/verringert sich, um so elektrische Neutralität innerhalb eines Kristalls beizubehalten. In einem nachfolgend erwähnten Brennschritt bzw. Sinterschritt kann Sauerstoffmangel auftreten, wenn als Brennatmosphäre eine reduzierende Atmosphäre eingesetzt wird.
  • Im Folgenden wird die Zusammensetzung des oben genannten gesinterten Ferritmagnets im Detail beschrieben.
  • Der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Ausführungsform kann SiO2 oder Cr2O3 als einen zusätzlichen Bestandteil enthalten, wie nachfolgend beschrieben, oder kann andere zusätzliche Bestandteile enthalten, wie einen Ca-Bestandteil.
  • Der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Erfindung enthält Ca jedoch als einen Bestandteil, welcher die Ferritphase der Hauptphase bildet, wie zuvor erwähnt. Wenn daher Ca als ein zusätzlicher Bestandteil enthalten ist, stellt eine Menge an Ca, welche in dem Sinterkörper festgestellt bzw. analysiert wird, eine Gesamtmenge der Hauptphase und des zusätzlichen Bestandteils dar. Das heißt, wenn ein Ca-Bestandteil als ein zusätzlicher Bestandteil eingesetzt wird, stellt das Atomverhältnis (1 – w – x) von Ca in der allgemeinen Formel (1) einen Wert dar, welcher auch den zusätzlichen Bestandteil umfasst. Ein Bereich des Atomverhältnisses (1 – w – x) wird basierend auf einer nach dem Sintern analysierten Zusammensetzung spezifiziert, kann folglich auf einen Fall angewandt werden, bei welchem der Ca-Bestandteil als ein zusätzlicher Bestandteil enthalten ist, und auf einen Fall, bei welchem der Ca-Bestandteil nicht als ein zusätzlicher Bestandteil enthalten ist.
  • Das Atomverhältnis von La (w) liegt in dem Bereich von 0,21 ≦ w ≦ 0,62 und dieser Bereich erzielt eine gute Formbarkeit, während hohe Br und HcJ erzielt werden können. Dieser Bereich kann auch ein anisotropes Magnetfeld verbessern. Im Hinblick auf das Obige beträgt das Atomverhältnis von La vorzugsweise 0,24 bis 0,56 und noch bevorzugter 0,31 bis 0,51.
  • Ein mit ”A” bezeichnetes Element ist wenigstens ein Element gewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Sr und Ba, bevorzugter ist ”A” jedoch nur Sr oder nur Ba. Hierdurch kann die Anzahl an Elementen und der Arbeitsaufwand bei der Herstellung reduziert werden. Im Übrigen können sowohl Sr als auch Ba enthalten sein.
  • Das Atomverhältnis von ”A” (x) in der Zusammensetzung der Metallelemente, welche den oben genannten gesinterten Ferritmagnet bilden, liegt in einem Bereich von 0,02 ≦ x ≦ 0,46 und dieser Bereich erzielt eine gute Formbarkeit, während hohe Br und HcJ erzielt werden können. Im Hinblick auf das Obige liegt das Atomverhältnis von ”A” (x) vorzugsweise bei 0,04 bis 0,32 und noch bevorzugter bei 0,07 bis 0,23.
  • Wenn, im Übrigen, sowohl Sr als auch Ba enthalten sind, liegt ihre Gesamtmenge vorzugsweise in dem oben genannten Bereich des Atomverhältnisses von ”A” (x).
  • Das Atomverhältnis von Fe (z) liegt in dem Bereich von 7,43 ≦ z ≦ 11,03 und dieser Bereich erzielt eine gute Formbarkeit, während hohe Br und HcJ erzielt werden können. Im Hinblick auf das Obige liegt das Atomverhältnis von Fe (z) vorzugsweise bei 8,02 bis 10,65 und noch bevorzugter bei 8,72 bis 9,52.
  • Das Atomverhältnis von Co (m) liegt in dem Bereich von 0,18 ≦ m ≦ 0,41 und dieser Bereich erzielt eine gute Formbarkeit, während hohe Br und HcJ erzielt werden können. Dieser Bereich verbessert auch ein anisotropes Magnetfeld. Im Hinblick auf das Obige liegt das Atomverhältnis von Co vorzugsweise bei 0,18 bis 0,36 und noch bevorzugter bei 0,21 bis 0,28.
  • Das Atomverhältnis von Mn (a) liegt in dem Bereich von 0,046 ≦ a ≦ 0,188 und dieser Bereich erzielt eine gute Formbarkeit, während hohe Br und HcJ erzielt werden können. Im Hinblick auf das Obige liegt das Atomverhältnis von Mn vorzugsweise bei 0,046 bis 0,137, bevorzugter bei 0,049 bis 0,114 und noch bevorzugter bei 0,054 bis 0,079.
  • Im Übrigen können zusätzliche Bestandteile des gesinterten Ferritmagnets, wie Cr und Si, in jeder der Hauptphase und der Korngrenze des gesinterten Ferritmagnets enthalten sein. Bei dem gesinterten Ferritmagnet ist die Hauptphase ein anderer Bereich als der zusätzliche Bestandteil des Ganzen.
  • In Bezug auf das Atomverhältnis von La (w) und das Atomverhältnis von Co (m) beträgt w/m vorzugsweise 0,84 bis 2,48. Dies erzielt eine gute Formbarkeit, während hohe Br und HcJ erzielt werden können. Im Hinblick auf das Obige beträgt w/m vorzugsweise 1,24 bis 2,04.
  • Der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Ausführungsform kann Si als einen zusätzlichen Bestandteil enthalten. Eine Menge an Si in Bezug auf SiO2 beträgt vorzugsweise 0,52 Masse-% bis 1,18 Masse-% des gesamten gesinterten Ferritmagnets. Dies führt zu einem gesinterten Ferritmagneten mit einer guten Sinterfähigkeit, einem geeignet eingestellten Kristallkorndurchmesser und vorteilhaft gesteuerten magnetischen Eigenschaften. Als ein Ergebnis wird es möglich, ein hohes Hk/HcJ und eine gute Formbarkeit zu erzielen, während eine hohe Br und HcJ erhalten werden. Im Hinblick auf das Obige beträgt die Menge an SiO2 bevorzugter 0,59 Masse-% bis 1,01 Masse-% des gesamten gesinterten Ferritmagnets und noch bevorzugter 0,64 Masse-% bis 0,92 Masse-% des gesamten gesinterter Ferritmagnets.
  • Der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Ausführungsform kann Cr als einen zusätzlichen Bestandteil enthalten. Eine Menge an Cr in Bezug auf Cr2O3 beträgt vorzugsweise 0,98 Masse-% oder weniger des gesamten gesinterten Ferritmagneten, vorzugsweise 0,30 Masse-% oder weniger des gesamten gesinterten Ferritmagneten und noch bevorzugter 0,08 Masse-% des gesamten gesinterten Ferritmagneten des gesamten gesinterten Ferritmagneten. Hierdurch wird eine gute Formbarkeit erzielt.
  • Der gesinterte Ferritmagnet enthält die oben genannte Zusammensetzung an Metallelementen und den zusätzlichen Bestandteil, wie SiO2, die Zusammensetzung des gesinterten Ferritmagnets kann jedoch durch quantitative Röntgenfluoreszenzanalyse gemessen werden. Des Weiteren kann das Vorhandensein der Hauptphase durch Röntgenbeugung, Elektronenstrahlbeugung oder dergleichen bestätigt werden.
  • Bor B kann als ein zusätzlicher Bestandteil enthalten sein, zum Beispiel als B2O3. Eine Menge an B als B2O3 beträgt vorzugsweise 0,5 Masse-% oder weniger in Bezug auf den gesamten gesinterten Ferritmagnet. Dies ermöglicht es, die Kalziniertemperatur oder Brenntemperatur zu dem Zeitpunkt des Erhalts des gesinterten Ferritmagneten zu verringern, um den gesinterten Ferritmagnet mit guter Produktivität zu erhalten und die Verringerung der Sättigungmagnetisierung des gesinterten Ferritmagneten zu reduzieren.
  • Des Weiteren kann der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Ausführungsform Ga, Mg, Cu, Ni, Zn, In, Li, Ti, Zr, Ge, Sn, V, Nb, Ta, Sb, As, W, Mo oder dergleichen in der Form eines Oxids als einen zusätzlichen Bestandteil enthalten. Die Mengen dieser in dem gesamten gesinterten Ferritmagnet betragen in Bezug auf ein Oxid mit stöchiometrischer Zusammensetzung jedes Atoms, vorzugsweise nicht mehr als 5 Masse-% Galliumoxid, nicht mehr als Masse-% Magnesiumoxid, nicht mehr als 5 Masse-% Kupferoxid, nicht mehr als 5 Masse-% Nickeloxid, nicht mehr als 5 Masse-% Zinkoxid, nicht mehr als 3 Masse-% Indiumoxid, nicht mehr als 1 Masse-% Lithiumoxid, nicht mehr als 3 Masse-% Titanoxid, nicht mehr als 3 Masse-% Zirkonoxid, nicht mehr als 3 Masse-% Germaniumoxid, nicht mehr als 3 Masse-% Zinnoxid, nicht mehr als 3 Masse-% Vanadiumoxid, nicht mehr als 3 Masse-% Nioboxid, nicht mehr als 3 Masse-% Tantaloxid, nicht mehr als 3 Masse-% Antimonoxid, nicht mehr als 3 Masse-% Arsenoxid, nicht mehr als 3 Masse-% Wolframoxid und nicht mehr als 3 Masse-% Molybdänoxid. Wenn jedoch viele Arten dieser kombiniert und enthalten sind, wird ihre Gesamtheit vorzugsweise so eingestellt, dass nicht mehr als 5 Masse-% enthalten sind, um eine Verringerung der magnetischen Eigenschaften zu vermeiden.
  • Ein Alkalimetallelement (Na, K, Rb oder dergleichen) kann in den Ausgangsmaterialien des gesinterten Ferritmagneten enthalten sein und kann in dem gesinterten Ferritmagnet enthalten sein, vorausgesetzt es ist unvermeidbar enthalten. Eine Menge des Alkalimetallelements, die die magnetischen Eigenschaften nicht besonders beeinflusst, beträgt nicht mehr als 3 Masse-%.
  • Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Ferritmagneten
  • Nachfolgend wird spezifisch ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Ferritmagneten beschrieben, welcher eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Die folgende Ausführungsform zeigt ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung des gesinterten Ferritmagneten. In der vorliegenden Ausführungsform kann der gesinterte Ferritmagnet durch einen Mischschritt, einen Kalzinierschritt, einen Pulverisierungsschritt, einen Pressschritt und einen Brennschritt hergestellt werden. Ein Trocknungsschritt und ein Knetschritt einer fein pulverisierten Aufschlämmung kann zwischen dem Pulverisierungsschritt und dem Pressschritt durchgeführt werden und ein Entfettungsschritt kann zwischen dem Pressschritt und dem Brennschritt durchgeführt werden. Jeder Schritt wird nachfolgend beschrieben.
  • <Mischschritt>
  • In dem Mischschritt werden die Ausgangsmaterialien des gesinterten Ferritmagnets vermischt, um eine Ausgangsmaterialmischung zu erhalten. Zunächst umfassen Beispiele des Ausgangsmaterials des gesinterten Ferritmagnets eine Verbindung (Ausgangsmaterialverbindung), welche eine Art oder zwei oder mehr Arten von Elementen umfasst, die diesen gesinterten Ferritmagneten bilden. Die Ausgangsmaterialverbindung liegt zum Beispiel vorzugsweise als Pulver vor.
  • Beispiele der Ausgangsmaterialverbindung umfassen ein Oxid jedes der Elemente oder eine Verbindung, welche durch Brennen zu einem Oxid wird (Carbonat, Hydroxide, Nitrate etc.). Zum Beispiel umfasst die Ausgangsmaterialverbindung CaCO3, La2O3, SrCO3, Fe2O3, Co3O4, MnO, Cr2O3, SiO2 oder dergleichen. Ein mittlerer Partikeldurchmesser eines Pulvers der Ausgangsmaterialverbindung beträgt zum Beispiel vorzugsweise ungefähr 0,1 μm bis 2,0 μm, um ein homogenes Mischen zu ermöglichen.
  • Zum Beispiel kann das Mischen durchgeführt werden, indem jedes der Ausgangsmaterialien gewogen und gemischt wird, so dass eine gewünschte Zusammensetzung eines magnetischen Ferritmaterials erhalten wird und anschließend durch Misch- und Pulverisierungsbehandlungen für ungefähr 0,1 Stunde bis 20 Stunden unter Verwendung eines Nass-Attritors, einer Kugelmühle und dergleichen.
  • Im Übrigen müssen bei diesem Mischschritt nicht alle Ausgangsmaterialien vermischt werden und einige der Ausgangsmaterialien können so konfiguriert sein, dass sie nach dem oben erwähnten Kalzinieren zugegeben werden. Zum Beispiel kann ein Si-Ausgangsmaterial (zum Beispiel SiO2) und ein Cr-Ausgangsmaterial (zum Beispiel Cr2O3), welche zusätzliche Bestandteile sind, oder ein Mn-Ausgangsmaterial (zum Beispiel MnO) und ein Ca-Ausgangsmaterial (zum Beispiel CaCO3), welche ein Bestandteil der Zusammensetzung der Metallelemente sind, während des nachfolgend beschriebenen Pulverisierungsschrittes (insbesondere der Feinpulverisierung) nach dem später beschriebenen Kalzinieren zugegeben werden oder können während des Mischschrittes und des Pulverisierungsschrittes zugegeben werden. Der Zeitpunkt der Zugabe sollte so bestimmt sein, dass eine gewünschte Zusammensetzung oder gewünschte magnetische Eigenschaften leicht erhalten werden.
  • <Kalzinierschritt>
  • Während des Kalzinierschrittes wird ein Ausgangsmaterialpulver, welches in dem Mischschritt erhalten wurde, kalziniert. Das Kalzinieren wird vorzugsweise zum Beispiel in einer oxidierenden Atmosphäre, wie Luft oder dergleichen, durchgeführt. Eine Temperatur beim Kalzinieren liegt vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 1100°C bis 1400°C, bevorzugte 1100°C bis 1300°C und noch bevorzugter 1150°C bis 1300°C. Eine Dauer des Kalzinierens kann 1 Sekunde bis 10 Stunden betragen und vorzugsweise 1 Sekunde bis 5 Stunden.
  • Ein kalzinierter Körper, welcher durch Kalzinieren erhalten wird, enthält 70% oder mehr der oben erwähnten Hauptphase (M Phase). Ein primärer Partikeldurchmesser des kalzinierten Körpers beträgt vorzugsweise 10 μm oder weniger, bevorzugter 5 μm oder weniger und noch bevorzugter 2 μm oder weniger.
  • <Pulverisierungsschritt>
  • Während des Pulverisierungsschrittes wird der kalzinierte Körper, der in einer granulären Form oder stückigen Form in dem Kalzierungsschritt erhalten wurde, pulverisiert und wieder in eine Pulverform überführt. Dies erleichtert das Pressen in dem nachfolgend erwähnten Pressschritt. Wie oben erwähnt können während dieses Pulverisierungsschrittes die Ausgangsmaterialien, die während des Mischschritts nicht zugemischt wurden, zugegeben werden (spätere Zugabe der Ausgangsmaterialien). Der Pulverisierungsschritt kann in einem Schritt mit zwei Stufen durchgeführt werden, wobei der kalzinierte Körper pulverisiert wird, um in ein grobes Pulver überführt zu werden (grobes Pulverisieren) und dieses anschließend weiter fein pulverisiert wird (feines Pulverisieren).
  • Das grobe Pulverisieren wird unter Verwendung einer Vibrationsmühle etc. durchgeführt, bis der durchschnittliche Partikeldurchmesser 0,5 μm bis 5,0 μm beträgt. Während des feinen Pulverisierens wird ein durch das grobe Pulverisieren erhaltenes grob pulverisiertes Material mittels eines Nass-Attritors, einer Kugelmühle, einer Strahlmühle oder dergleichen, weiter pulverisiert.
  • Bei dem feinen Pulverisieren, wird das feine Pulverisieren so durchgeführt, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser eines erhaltenen fein pulverisierten Materials vorzugsweise ungefähr 0,08 μm bis 0,02 μm beträgt, bevorzugter ungefähr 0,1 μm bis 1,0 μm und noch bevorzugter ungefähr 0,1 μm bis 0,5 μm. Eine spezifische Oberfläche (erhalten zum Beispiel durch ein BET-Verfahren) des fein pulverisierten Materials beträgt vorzugsweise ungefähr 4 m2/g bis 12 m2/g. Eine bevorzugte Pulverisierungsdauer unterscheidet sich abhängig von der Art der Pulverisierung. Zum Beispiel beträgt die Pulverisierungsdauer ungefähr 30 Minuten bis 20 Stunden in dem Fall eines Nass-Attritors und die Pulverisierungsdauer beträgt vorzugweise ungefähr 1 Stunde bis 50 Stunden beim nassen Pulverisieren in einer Kugelmühle.
  • Wenn einige der Ausgangsmaterialien zu dem Pulverisierungsschritt zugegeben werden, kann diese Zugabe zum Beispiel während des feinen Pulverisierens erfolgen. In der vorliegenden Ausführungsform kann SiO2 als ein Si-Bestandteil, CaCO3 als ein Ca-Bestandteil oder dergleichen während des feinen Pulverisierens zugegeben werden, diese können jedoch auch während des Mischschrittes oder des groben Pulverisierungsschrittes zugegeben werden.
  • Bei dem feinen Pulverisierungsschritt kann in dem Fall eines nassen Verfahrens ein nicht wässriges Lösungsmittel, wie Toluol und Xylol, oder ein wässriges Lösungsmittel, wie Wasser, als ein Dispersionsmedium eingesetzt werden. Die Verwendung eines nicht wässrigen Lösungsmittels führt dazu, während des später beschriebenen Nasspressens eine höhere Orientierung zu erzielen. Die Verwendung eines nassen Lösungsmittels, wie Wasser, ist dagegen im Hinblick auf die Produktivität vorteilhaft.
  • Bei dem feinen Pulverisierungsschritt kann zum Beispiel ein gut bekannter mehrwertiger Alkohol oder Dispersionsmittel zugegeben werden, um ein Orientierungsgrad eines Sinterkörpers nach dem Brennen zu steigern.
  • <Press- und Brennschritte>
  • Bei den Press- und Brennschritten wird ein pulverisiertes Material (vorzugsweise ein fein pulverisiertes Material), welches nach dem Pulverisierungsschritt erhalten wurde, gepresst, um einen Grünkörper zu erhalten, und anschließend wird dieser Grünkörper gebrannt, um den Sinterkörper zu erhalten. Das Pressen kann durch jedes Verfahren durchgeführt werden, wie Nasspressen, Trockenpressen oder keramischen Spritzguss (CIM), als das Pressen wird jedoch bevorzugt CIM oder Nasspressen und insbesondere bevorzugt CIM eingesetzt.
  • Bei dem Trockenpressverfahren wird zum Beispiel an ein getrocknetes magnetisches Pulver ein Magnetfeld angelegt, während dieses gepresst wird, wodurch ein Grünkörper gebildet wird und anschließend wird der Grünkörper gebrannt. Da ein getrocknetes Magnetpulver im Allgemeinen während des Trockenpressverfahrens im Inneren einer Metallform gepresst wird, ist das Trockenpressverfahren vorteilhaft, da nur ein kurzer Zeitraum für den Pressschritt benötigt wird.
  • Bei dem Nasspressverfahren wird zum Beispiel bei einer Aufschlämmung, enthaltend ein Magnetpulver, die flüssige Komponente entfernt, während sie in einem Magnetfeld gepresst wird, wodurch ein Grünkörper geformt und anschließend gebrannt wird. Das Nasspressverfahren ist vorteilhaft, da das Magnetpulver einfach während des Pressens durch das Magnetfeld orientiert werden kann und die magnetischen Eigenschaften des gesinterten Magneten sind gut.
  • Das CIM Verfahren ist ein Verfahren, bei welchem ein Pellet, gebildet durch Erwärmen und Kneten eines getrockneten Magnetpulvers zusammen mit einem Bindemittelharz, in einer Metallform spritzgegossen wird, während ein Magnetfeld angelegt ist, um einen vorläufigen Grünkörper zu erhalten, und dieser vorläufige Grünkörper wird gebrannt, nachdem er einem Entbindern unterworfen wurde.
  • Im Folgenden werden CIM und Nasspressen im Detail beschrieben.
  • (CIM und Brennen)
  • In dem Fall, dass der gesinterte Ferritmagnet durch das CIM Verfahren erhalten wird, wird eine fein pulverisierte Aufschlämmung, welche das magnetische Pulver enthält, nach dem Nass-Pulverisieren getrocknet. Eine Trocknungstemperatur beträgt vorzugsweise 80°C bis 500°C und noch bevorzugte 100°C bis 400°C. Eine Trocknungsdauer beträgt vorzugsweise 1 Sekunde bis 100 Stunden und noch bevorzugte 1 Sekunde bis 50 Stunden. Ein Feuchtigkeitsgehalt des magnetischen Pulvers nach dem Trocknen beträgt vorzugsweise nicht mehr als 1,0 Masse-% und noch bevorzugter nicht mehr als 0,5 Masse-%. Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Primärpartikel des magnetischen Pulvers nach dem Trocknen liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,08 μm bis 2,0 μm und noch bevorzugter in einem Bereich von 0,1 μm bis 1,0 μm.
  • Das getrocknete Magnetpulver wird zusammen mit dem Bindemittelharz, einem Schmiermittel, einem Weichmacher, einer sublimitierten (sublimable) Verbindung oder dergleichen (im folgenden werden diese als „organische Bestandteile” bezeichnet) verknetet und mittels eines Granulators oder dergleichen zu einem Pellet geformt. Der Grünkörper umfasst vorzugsweise 35 Vol.-% bis 60 Vol.-% der organischen Bestanteile, und noch bevorzugter 40 Vol.-% bis 55 Vol.-% der organischen Bestandteile. Das Kneten kann zum Beispiel mittels eines Kneters durchgeführt werden. Ein Doppelschneckenextruder wird zum Beispiel als der Granulator eingesetzt. Das Kneten und die Pelletbildung kann während einer Erwärmung durchgeführt werden, abhängig von der Schmelztemperatur der verwendeten organischen Bestandteile.
  • Eine Polymerverbindung, wie ein thermoplastisches Harz, wird als Bindemittelharz eingesetzt und Polyethylen, Polypropylen, Ethylenvinylacetatcopolymer, ataktisches Polypropylen, Akrylpolymer, Polystyrol, Polyacetal etc. werden zum Beispiel als das thermoplastische Harz eingesetzt.
  • Synthetische Wachse, wie Paraffinwachs, urethanisiertes Wachs und Polyethylenglycol, werden als das Wachs, zusätzlich zu natürlichen Wachsen, wie Carnaubawachs, Montanwachs und Bienenwachs, eingesetzt.
  • Zum Beispiel wird eine Fettsäure als das Schmiermittel eingesetzt. Zum Beispiel wird ein Phthalsäureester als der Weichmacher eingesetzt.
  • In Bezug auf 100 Masse-% des Magnetpulvers beträgt eine Zugabemenge des Bindemittelharzes vorzugsweise 3 Masse-% bis 20 Masse-%, eine Zugabemenge des Wachses beträgt vorzugsweise 3 Masse-% bis 20 Masse-% und eine Zugabemenge der Schmiermittels vorzugsweise 0,1 Masse-% bis 5 Masse-%. Eine Zugabemenge des Weichmachers beträgt vorzugsweise 0,1 Masse-% bis 5 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% des Bindemittelharzes.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird das oben genannte Pellet zum Beispiel in einer Metallform unter Verwendung einer Magnetfeldformvorrichtung spritzgegossen. Vor dem Spritzgießen in die Metallform wird die Metallform geschlossen, wobei im Inneren ein Hohlraum gebildet wird und ein Magnetfeld wird angelegt.
  • Im Übrigen wird das Pellet zum Beispiel bei 160°C bis 230°C im Inneren des Extruder erwärmt und geschmolzen und mittels einer Schraube in den Hohlraum der Metallform injiziert. Eine Temperatur der Metallform beträgt 20°C bis 80°C. Das an die Magnetform angelegte Magnetfeld sollte ungefähr 80 kA/m bis 2000 kA/m betragen.
  • Anschließend wird der vorläufige Grünkörper, der durch CIM erhalten wurde, einer Wärmebehandlung bei 100°C bis 600°C in der Atmosphäre oder in Stickstoff unterworfen und einer Entbindungsbehandlung unterworfen, wodurch der Grünkörper erhalten wird.
  • Die Entbinderungsbehandlung wird vorzugsweise durch geeignetes Einstellen einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit in einem Temperaturbereich durchgeführt, in welchem Verflüchtigung oder Zersetzung auftritt, mit einer geringen Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von ungefähr 0,01°C/min bis 1°C/min, abhängig von den organischen Bestandteilen, die der Entbinderungsbehandlung unterworfen werden. Hierdurch werden Risse oder Brüche des Grünkörpers verhindert und die Formbeständigkeit des Grünkörpers oder Sinterkörpers verbessert. Wenn eine Vielzahl von organischen Bestandteilen verwendet wird, kann die Entbinderungsbehandlung einige Male durchgeführt werden
  • Anschließend wird, während des Brennschrittes, der gesinterte Ferritmagnet gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten, indem der einer Entbinderungsbehandlung unterworfene Grünkörper zum Beispiel für ungefähr 0,2 Stunden bis 3 Stunden bei einer Temperatur von vorzugsweise 1100°C bis 1250°C und noch bevorzugter 1160°C bis 1230°C in der Atmosphäre gebrannt wird. Indem die oben beschriebene Brenntemperatur und Haltedauer der Brenntemperatur eingehalten werden, kann eine ausreichende Sinterkörperdichte erzielt werden, eine Reaktion der zugegebenen Elemente ist ausreichend und die gewünschten magnetischen Eigenschaften werden erhalten.
  • Im Übrigen kann der Brennschritt kontinuierlich nach dem zuvor genannten Entbinderungsschritt implementiert werden oder das Brennen kann implementiert werden, nachdem die Entbinderungsbehandlung und anschließendes Abkühlen auf Raumtemperatur durchgeführt wurde.
  • (Nasspressen und Brennen)
  • In dem Fall, dass der gesinterte Ferritmagnet durch das Nasspressverfahren erhalten wird, wird das Pressen vorzugsweise durchgeführt, indem der oben genannte Feinpulverisierungsschritt mit Feuchtigkeit durchgeführt wird, um eine Aufschlämmung zu erhalten, Konzentrieren dieser Aufschlämmung auf eine bestimmte Konzentration, um eine fürs Nasspressen geeignete Aufschlämmung zu erhalten und Verwenden dieser Aufschlämmung.
  • Die Aufschlämmung kann durch einen Zentrifugalseparator, eine Filterpresse oder dergleichen konzentriert werden. Das fein pulverisierte Material bildet ungefähr 30 Masse-% bis 80 Masse-% der Gesamtmenge der fürs Nasspressen geeigneten Aufschlämmung.
  • Bei der Aufschlämmung wird vorzugsweise Wasser als das Dispersionsmittel zum Dispergieren des fein pulverisierten Materials verwendet. In diesem Fall kann ein oberflächenaktives Mittel, wie Glukonsäure, Gluconat und Sorbitol, zu der Aufschlämmung zugegeben werden. Ein nicht wässriges Lösungsmittel kann als das Dispersionsmittel verwendet werden. Ein organisches Lösungsmittel, wie Toluol und Xylol, können als das nicht wässrige Lösungsmittel verwendet werden. In diesem Fall wird vorzugsweise ein oberflächenaktives Mittel, wie Oleinsäure, zugegeben.
  • Im Übrigen kann die fürs Nasspressen geeignete Aufschlämmung hergestellt werden, indem das Dispersionsmedium oder so nach dem fein Pulverisieren zu dem fein pulverisierten Material in einem getrockneten Zustand zugegeben wird.
  • Bei dem Nasspressen wird diese für das Nasspressen geeignete Aufschlämmung nachfolgend einem Pressen in einem Magnetfeld unterworfen. In diesem Fall beträgt ein Pressdruck vorzugsweise ungefähr 9,8 MPa bis 98 MPa (0,1 t/cm2 bis 1,0 t/cm2) und ein angelegtes Magnetfeld sollte ungefähr 400 kA/m bis 1600 kA/m betragen. Eine Pressrichtung und die Richtung des angelegten Magnetfeldes während des Pressens können identische Richtungen oder orthogonale Richtungen sein.
  • Der durch das Nasspressen erhaltene Grünkörper kann in einer oxidierenden Atmosphäre der Atmosphäre oder dergleichen, gebrannt werden. Eine Brenntemperatur beträgt vorzugsweise 1050°C bis 1270°C und noch bevorzugter 1080°C bis 1240°C. Eine Brenndauer (eine Dauer, über welche die Brenntemperatur gehalten wird) beträgt vorzugsweise 0,5 Stunden bis 3 Stunden.
  • Wenn der Grünkörper durch das oben genannte Nasspressen erhalten wird, wird das Auftreten von Rissen vorzugsweise durch Erwärmen mit einer langsamen Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von ungefähr 0,5°C/min von Raumtemperatur bis ungefähr 100°C und durch ausreichendes Trocknen des Grundkörpers, bevor der Grünkörper auf die zuvor genannte Brenntemperatur gebracht wird, verhindert.
  • Wenn des Weiteren das oberflächenaktive Mittel (Dispersionsmittel) oder Ähnliches zugegeben wird, ist es bevorzugt, diese zum Beispiel durch Erwärmen mit einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von ungefähr 2,5°C/min in einem Temperaturbereich von ungefähr 100°C bis 500°C) ausreichend zu entfernen (Entfettungsbehandlung). Im Übrigen können diese Behandlungen zu Beginn des Brennschrittes durchgeführt werden, oder können vorab, getrennt vor dem Brennschritt, durchgeführt werden.
  • Das schließt die Beschreibung des bevorzugten Herstellungsverfahrens des gesinterten Ferritmagnet ab, das Herstellungsverfahren ist jedoch nicht auf das oben beschriebene beschränkt und die Herstellungsbedingungen können geeignet geändert werden.
  • Der gesinterte Ferritmagnet, der durch die vorliegende Erfindung erhalten wird, weist jede Form auf, vorausgesetzt er besitzt die Ferritzusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf. Zum Beispiel kann der gesinterte Ferritmagnet eine Vielzahl von Formen aufweisen, wie eine Bogenform mit Anisotropie, die Form einer flachen Platte, die Form eines kreisförmigen Rohrs und eine zylindrische Form. Bei dem gesinterten Ferritmagnet der vorliegenden Erfindung kann ein hohes Hk/HcJ erhalten werden, während hohe Br und HcJ beibehalten werden, unabhängig von der Gestalt des Magneten, insbesondere unabhängig davon, ob er eine Bogenform aufweist.
  • Der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Ausführungsform kann für einen allgemeinen Motor verwendet werden, eine rotierende Vorrichtung, einen Sensor oder dergleichen.
  • Zum Beispiel kann der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Ausführungsform als ein Element eines Motors für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden, wie für eine Brennstoffpumpe, ein angetriebenes Fenster, ABS System, Ventilator, Scheibenwischer, Servolenkung, aktive Federung, Zünder, Türschloss und elektrischen Spiegel.
  • Zusätzlich kann der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Ausführungsform als ein Element eines Motors für eine OA/AV Ausrüstung, wie für eine FDD Spindel, VTR Capstan, VTR Rotationskopf, VTR Spule, VTR Ladevorrichtung, VTR Cameracapstan, VTR Camerarotationskopf, VTR Camerazoom, VTR Camerafocus, Capstan eines Radiokassettenrekorder, CD/DVD/MD Spindel, CD/DVD/MD Aufnahme und CD/DVD optische Aufnahme eingesetzt werden.
  • Des Weiteren kann der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Ausführungsform als ein Element eines Motors für ein Haushaltsgerät, einen Kompressor einer Klimaanlage, einen Kompressor eines Gefrierschrank, Antrieb eines elektrischen Werkzeuges, Ventilator eines Trockners, Antrieb für einen Rasierapparat und eine elektrische Zahnbürste verwendet werden. Des Weiteren kann der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Ausführungsform als ein Element eines Motors für eine FA Ausrüstung, wie für eine Roboterachse, Gelenkantrieb, Roboterhauptantrieb, Tischantrieb für ein Maschinenwerkzeug und ein Werkzeugmaschinenzahnbandantrieb verwendet werden.
  • Beispiele andere Anwendungen umfassen Elemente eines Dynamos für Motorräder, Magnet für Lautsprecher/Kopfhörer, Magnetronröhre, MRI-spezifische Magnetfelderzeugungsvorrichtungen, Klemmen für CD-ROM, Sensor für Verteiler, Sensor für ABS, Brennstoff/Öl-Niveausensor, Magnetzünderverriegelung, Isolator, Generator und dergleichen. Alternativ kann der gesinterte Ferritmagnet der vorliegenden Erfindung auch als Target (Pellet) eingesetzt werden, wenn eine magnetische Schicht eines magnetischen Aufzeichnungsmediums durch ein Dampfabscheideverfahren, ein Sputterverfahren oder dergleichen gebildet wird.
  • Beispiele
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung auf der Basis von noch detaillierteren Beispielen erläutert, ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • Beispiel 1
  • <Mischschritte>
  • CaCO3, La2O3, SrCO3, Fe2O3, Co3O4 und MnO wurden als Ausgangsmaterialien vorbereitet und abgewogen, so das die Zusammensetzungen von jeder in der Tabelle 1 bis Tabelle 4 beschriebenen Probe erzielt wurden. Des Weiteren wurden 0,35 Masse-% SiO2 als ein Si-Bestandteil in Bezug auf 100 Masse-% der Ausgangsmaterialien abgewogen.
  • Im Übrigen wurden in Tabelle 1 Proben hergestellt, bei denen das Atomverhältnis Mn (a) verändert wurde. In Tabelle 2 wurden Proben hergestellt, bei denen das Atomverhältnis von Co (m) verändert wurde. In Tabelle 3 wurden Proben hergestellt, bei denen das Atomverhältnis von La (w) verändert wurde. In Tabelle 4 wurden Proben hergestellt, bei denen die Art des ”A” Elements und das Atomverhältnis von ”A” (x) verändert wurde.
  • Die jeweiligen Pulver der zuvor beschriebenen Ausgangsmaterialien und SiO2 wurden mit einem Nass-Attritor vermischt und pulverisiert und eine Aufschlämmung aus der Ausgangsmaterialmischung wurde erhalten.
  • <Kalzinierschritt>
  • Nach dem Trocknen dieser Ausgangsmaterialmischung wurde eine Kalzinierbehandlung durch Halten derselben für 2 Stunden bei 1200°C in einer Atmosphäre durchgeführt, um einen kalzinierten Körper zu erhalten.
  • <Pulverisierungsschritt>
  • Der erhaltene kalzinierte Körper wurde mit einer Stabrohrmühle grob pulverisiert und ein grob pulverisiertes Material wurde erhalten. CaCO3, La2O3, SrCO3, Fe2O3, CO3O4, MnO und SiO2 wurden jeweils geeignet zu dem erhaltenen grob pulverisierten Material zugegeben, so dass die Metallelemente, welche den (gebrannten) gesinterten Ferritmagnet bildeten, die für jede in der Tabelle 1 bis Tabelle 4 beschriebenen Proben angegebenen Verhältnisse aufwiesen.
  • Anschließend wurde eine feine Pulverisierung für 28 Stunden mittels einer Nasskugelmühle durchgeführt und eine Aufschlämmung wurde erhalten. Die erhaltene Aufschlämmung wurde durch Einstellen der Feststoffkonzentration auf 70–75 Masse-% in eine zum Nasspressen geeigneten Aufschlämmung überführt.
  • <Press- und Brennschritte>
  • Anschließend wurde ein vorläufiger Grünkörper unter Verwendung einer Nasspressvorrichtung mit Magnetfeld erhalten. Der Pressdruck betrug 50 MPa und das angelegte Magnetfeld 800 kA/m. Zusätzlich waren die Pressrichtung und die Anlegerichtung des Magnetfeldes während des Pressens identische Richtungen. Der vorläufige Grünkörper, der durch Nasspressen erhalten wurde, war scheibenförmig und besaß einen Durchmesser von 30 mm und eine Höhe von 15 mm.
  • Der vorläufige Grünkörper wurde gebrannt, während er für 1 Stunde bei 1190°C bis 1230°C in der Atmosphäre gehalten wurde und ein gesinterter Ferritmagnet, welcher ein Sinterkörper war, wurde erhalten.
  • Beispiel 2
  • In Beispiel 2 wurde ein gesinterter Ferritmagnet, ähnlich wie in Beispiel 1, erhalten, mit der Ausnahme, dass Sr und Ba als das ”A” Element verwendet wurden, das Atomverhältnis von Sr 0,08 betrug, das Atomverhältnis von Ba 0,07 betrug und das Atomverhältnis x von ”A” 0,15 (= 0,08 + 0,07) betrug, wie in Tabelle 5 dargestellt.
  • Beispiel 3
  • In Beispiel 3 wurde ein gesinterter Ferritmagnet, ähnlich wie in Beispiel 1, erhalten, mit der Ausnahme, dass Proben, bei welchen das Atomverhältnis von Fe (z) verändert wurde, hergestellt wurden, wie in Tabelle 6 dargestellt.
  • Beispiel 4
  • In Beispiel 4 wurde ein kalzinierter Körper, ähnlich wie in Beispiel 1, hergestellt, indem SiO2 zusätzlich zu den Ausgangsmaterialien bereitgestellt und SiO2 gewogen wurde, um die in Tabelle 7 beschriebenen Zusammensetzungen jeder Probe in dem Mischschritt und durch Mischen eines SiO2-Pulvers zusätzlich zu den Ausgangsmaterialien mit einem Nass-Attritor usw. während des Kalzinierschrittes zu erhalten. In Beispiel 4 wurde ein Ferritmaterialpulver ähnlich wie in Beispiel 1 erhalten, indem geeignet CaCO3, La2O3, SrCO3, Fe2O3, Co3O4, MnO und SiO2 zu dem erhaltenen grob pulverisierten Material zugegeben wurden, um so in dem Pulverisierungsschritt die für jede in Tabelle 7 beschriebene Probe angegebenen Werte zu erhalten. In Beispiel 4 wurde ein gesinterter Ferritmagnet, ähnlich wie in Beispiel 1, erhalten, mit Ausnahme der oben genannten Schritte.
  • Beispiel 5
  • In Beispiel 5 wurde ein kalzinierter Körper, ähnlich wie in Beispiel 1, erhalten, in dem Cr2O3 zusätzlich zu den Ausgangsmaterialien bereitgestellt wurde und Cr2O3 abgewogen wurde, um in dem Mischschritt die für jede Probe in Tabelle 8 beschriebenen Zusammensetzungen zu erhalten und durch Mischen eines Pulvers aus Cr2O3 zusätzlich zu den Ausgangsmaterialien mit dem Nass-Attritor usw. in dem Kalzinierschritt. In Beispiel 5 wurde ein Ferritmaterialpulver ähnlich wie in Beispiel 1 erhalten, in dem geeignet CaCO3, La2O3, SrCO3, Fe2O3, Co3O4, MnO und Cr2O3 zu dem erhaltenen grob pulverisierten Material zugegeben wurde, um so in dem Pulverisierungsschritt die für jede in Tabelle 8 beschriebenen Probe angegebenen Werte zu erhalten. In Beispiel 5 wurde ein gesinterter Ferritmagnet ähnlich wie in Beispiel 1 erhalten, mit Ausnahme der oben genannten Schritte.
  • Jeder der gesinterten Ferritmagnete der Beispiele 1 bis 5 wurde einer quantitativen Röntgenfluoreszenzanalyse unterworfen und es wurde bestätigt, dass sie die jeweils in den Tabellen 1 bis 8 angegebenen Zusammensetzungen aufwiesen.
  • Anfänglich wies jeder der gesinterten Ferritmagnete der Tabelle 1 bis Tabelle 8 die Zusammensetzung Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19 auf.
  • Jeder der gesinterten Ferritmagnete der Tabelle 1 wurde auf ”A” = Sr, w = 0,39, x = 0,14, z = 9,05, m = 0,25, w/m = 1,6 und SiO2 = 0,81 Masse-% festgelegt.
  • Jeder der gesinterten Ferritmagnete der Tabelle 2 wurde auf ”A” = Sr, w = 0,39, x = 0,14, z = 9,05, ”a” = 0,061 und SiO2 = 0,81 Masse-% festgelegt.
  • Jeder der gesinterten Ferritmagnete der Tabelle 3 wurde auf ”A” = Sr, x = 0,14, z = 9,05, m = 0,25, ”a” = 0,061 und SiO2 = 0,81 Masse-% festgelegt.
  • Jeder der gesinterten Ferritmagnete der Tabelle 4 wurde auf w = 0,39, z = 8,95, m = 0,25, w/m = 1,6, ”a” = 0,061 und SiO2 = 0,81 Masse-% festgelegt.
  • Jeder der gesinterten Ferritmagnete der Tabelle 5 wurde auf w = 0,39, x = 0,15, z = 8,95, m = 0,25, w/m = 1,6, ”a” = 0,061 und SiO2 = 0,81 Masse-% festgelegt.
  • Jeder der gesinterten Ferritmagnete der Tabelle 6 wurde auf ”A” = Sr, w = 0,39, x = 0,14, m = 0,25, w/m = 1,6, ”a” = 0,061 und SiO2 = 0,81 Masse-% festgelegt.
  • Jeder der gesinterten Ferritmagnete der Tabelle 7 wurde auf ”A” = Sr, w = 0,39, x = 0,14, z = 8,95, m = 0,25, w/m = 1,6 und ”a” = 0,061 festgelegt.
  • Jeder der gesinterten Ferritmagnete der Tabelle 8 wurde auf ”A” = Sr, w = 0,39, x = 0,14, z = 8,95, m = 0,25, w/m = 1,6, ”a” = 0,061 und SiO2 = 0,81 Masse-% festgelegt.
  • Es wurde durch Rötgenbeugung bestätigt, dass die Hauptphase jedes der gesinterten Ferritmagnete der Tabelle 1 bis Tabelle 8 eine Ferritphase mit hexagonaler Kristallstruktur war.
  • <Messung der magnetischen Eigenschaften (Br, HcJ, Hk)>
  • Nach dem Bearbeiten der oberen und unteren Oberflächen jedes der gesinterten Ferritmagnete der Beispiele 1 bis 5 wurden die magnetischen Eigenschaften (magnetische Restflussdichte Br, Koerzitivfeldstärke HcJ und Rechteckigkeitsverhältnis Hk/HcJ) unter Verwendung eines B-H Tracer mit maximal angelegtem Magnetfeld 1989 kA/m in einer Luftatmosphäre bei 25°C gemessen. Tabelle 1 bis Tabelle 7 zeigen die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 4. Die Ergebnisse des Beispiels 5 werden später erwähnt. Hk ist eine Magnetfeldintensität zu einem Zeitpunkt, zu dem die Magnetflussdichte 90% der magnetischen Restflussdichte in einem zweiten Quadrat einer magnetischen Hystereseschleife beträgt.
  • <Formbarkeit>
  • Die Formbarkeit wurde durch das folgende Verfahren ermittelt.
  • Jeder der 100 gesinterten Ferritmagnete des Beispiels 1 bis 5 wurde beobachtet. Der Fall, bei dem ein Magnet 0 bis 5 Frakturen, Brüche oder Risse aufwies, wurde als der beste betrachtet und mit A gekennzeichnet, der Fall, bei dem ein Magnet 5 bis 10 Frakturen, Brüche oder Risse aufwies, wurde als extrem gut betrachtet und mit B gekennzeichnet, der Fall, bei dem ein Magnet 11 bis 15 Frakturen, Brüche oder Risse aufwies, wurde als gut betrachtet und mit C gekennzeichnet und der Fall, bei dem ein Magnet 16 oder mehr Frakturen, Brüche oder Risse aufwies, wurde als schlecht betrachtet und mit D gekennzeichnet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 und Tabelle 8 dargestellt und die anderen Ergebnisse mit Ausnahme der Tabelle 1 oder Tabelle 8 werden später beschrieben
  • Tabelle 1 bis Tabelle 7 zeigen die Bewertungsergebnisse der Zusammensetzungen und magnetischen Eigenschaften jeder Probe der Beispiele 1 bis 4.
  • Tabelle 8 zeigt die Bewertungsergebnisse der Zusammensetzungen und der Formbarkeit jeder der Proben der Beispiele 1 bis 4.
  • 2 (2A, 2B und 2C) bis 7 (7A, 7B und 7C) zeigen die Zusammensetzungen und magnetischen Eigenschaften jeder Probe der Beispiele 1 bis 4. Tabelle 1
    Probennummer Mn (a) Br [mT] HcJ [kA/m] Hk/HcJ [%] Formbarkeit
    1 0,044 449,0 413,2 73,2 D
    2 0,046 451,0 418,2 83,0 C
    3 0,049 453,0 424,3 87,1 C
    4 0,054 457,0 432,5 90,5 A
    5 0,061 458,0 440,4 90,8 A
    6 0,072 457,5 440,3 88,7 A
    7 0,079 456,6 439,5 87,6 A
    8 0,097 455,2 437,3 85,8 B
    9 0,114 455,0 435,1 84,2 B
    10 0,137 453,7 432,6 83,2 C
    11 0,160 448,9 430,0 79,1 C
    12 0,188 445,3 428,0 77,4 C
    13 0,246 438,9 387,0 69,8 D
    Zusammensetzung: Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19, festgelegt auf ”A” = Sr, w = 0,39, x = 0,14, z = 9,05, m = 0,25, w/m = 1,6, SiO2 = 0,81 Masse-%
    A ... beste, B ... extrem gut, C ... gut, D ... schlecht Tabelle 2
    Probennummer Co (m) La/Co (w/m) Br [mT] HcJ [kA/m] Hk/HcJ [%]
    21 0,14 2,79 435,2 330,1 90,1
    22 0,18 2,17 451,2 416,2 85,1
    23 0,21 1,86 455,3 426,1 89,8
    24 0,23 1,70 457,1 431,4 90,0
    25 0,25 1,56 458,0 440,4 90,8
    26 0,28 1,39 459,2 445,2 88,2
    27 0,31 1,26 459,6 455,7 83,2
    28 0,36 1,08 458,7 447,8 81,2
    29 0,41 0,95 457,6 427,0 76,8
    30 0,52 0,75 445,3 350,6 68,9
    Zusammensetzung: Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19, festgelegt auf ”A” = Sr, w = 0,39, x = 0,14, z = 9,05, a = 0,061, SiO2 = 0,81 Masse-% Tabelle 3
    Probenummer La (w) Ca (1 – w – x) La/Co (w/m) Br [mT] HcJ [kA/m] Hk/HcJ [%]
    31 0,08 0,78 0,32 418,7 328,7 89,7
    32 0,21 0,65 0,84 442,1 414,2 88,6
    33 0,24 0,62 0,96 454,0 416,5 88,9
    34 0,31 0,55 1,24 457,0 423,1 89,1
    35 0,34 0,52 1,36 457,5 437,2 89,6
    36 0,39 0,47 1,56 458,0 440,4 90,8
    37 0,44 0,42 1,76 456,8 442,5 90,1
    38 0,51 0,35 2,04 455,3 443,6 87,8
    39 0,56 0,30 2,24 452,3 415,1 84,8
    40 0,62 0,24 2,48 451,1 390,1 80,2
    41 0,69 0,17 2,76 435,2 294,0 71,0
    Zusammensetzung: Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19, festgelegt auf ”A” = Sr, x = 0,14, z = 9,05, m = 0,25, a = 0,061, SiO2 = 0,81 Masse-% Tabelle 4
    Probennummer ”A” Element ”A” (x) Ca (1 – w – x) Br [mT] HcJ [kA/m] Hk/HcJ [%]
    51 Sr 0,01 0,60 450,2 347,3 51,6
    52 Sr 0,02 0,59 451,4 382,5 76,3
    53 Sr 0,04 0,57 454,0 417,2 81,2
    54 Sr 0,07 0,54 456,2 432,0 85,0
    55 Sr 0,11 0,50 457,3 437,1 85,3
    56 Sr 0,13 0,48 458,2 439,8 88,0
    57 Sr 0,15 0,46 458,0 440,4 90,8
    58 Sr 0,17 0,44 457,9 438,5 87,1
    59 Sr 0,20 0,41 457,8 432,5 86,1
    60 Sr 0,23 0,38 457,0 427,6 86,4
    61 Sr 0,26 0,35 456,2 419,4 86,3
    62 Sr 0,32 0,29 455,1 409,0 85,5
    63 Sr 0,46 0,15 454,5 356,7 86,1
    64 Sr 0,56 0,05 454,1 270,7 86,0
    65 Ba 0,05 0,56 453,2 413,8 81,3
    66 Ba 0,07 0,54 454,6 432,3 87,9
    67 Ba 0,10 0,51 455,8 434,8 88,5
    68 Ba 0,15 0,46 457,3 437,6 89,2
    69 Ba 0,21 0,40 456,0 433,3 86,2
    70 Ba 0,25 0,36 455,5 415,8 85,7
    Zusammensetzung: Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19, festgelegt auf w = 0,39, z = 8,95, m = 0,25, w/m = 1,6, a = 0,061, SiO2 = 0,81 Masse-% Tabelle 5
    Probennummer ”A” Element ”A” (x) Br [mT] HcJ [kA/m] Hk/HcJ [%]
    Sr Ba
    71 Sr + Ba 0,08 0,07 458,2 438,7 88,2
    Zusammensetzung: Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19, festgelegt auf w = 0,39, x = 0,15, z = 8,95, m = 0,25, w/m = 1,6, a = 0,061, SiO2 = 0,81 Masse-% Tabelle 6
    Probennummer Fe (z) Br [mT] HcJ [kA/m] Hk/HcJ [%]
    81 6,20 429,7 347,8 74,8
    82 7,43 439,7 376,5 78,1
    83 8,02 445,5 401,1 85,2
    84 8,24 448,1 415,2 86,0
    85 8,51 452,2 425,3 86,8
    86 8,72 455,8 432,2 90,0
    87 9,05 458,0 440,4 90,8
    88 9,21 457,9 439,2 91,1
    89 9,52 457,9 437,6 90,2
    90 9,81 457,0 435,1 89,0
    91 10,05 456,7 433,3 88,6
    92 10,23 455,2 427,1 89,1
    93 10,51 453,6 416,8 89,5
    94 10,65 452,8 410,1 88,5
    95 11,03 452,2 392,3 87,2
    96 11,45 451,0 317,1 88,5
    Zusammensetzung: Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19, festgelegt auf ”A” = Sr, w = 0,39, x = 0,14, m = 0,25, w/m = 1,6, a = 0,061, SiO2 = 0,81 Masse-% Tabelle 7
    Probennummer SiO2 [Masse-%] Br [mT] HcJ [kA/m] Hk/HcJ [%]
    101 0,38 464,6 397,1 64,3
    102 0,52 463,3 409,0 78,9
    103 0,59 462,1 420,0 85,1
    104 0,64 459,7 432,1 88,8
    105 0,81 458,0 440,4 90,8
    106 0,86 457,6 449,5 90,1
    107 0,92 456,0 450,1 89,0
    108 1,01 454,5 445,4 84,5
    109 1,18 453,2 426,0 81,3
    110 1,22 451,0 387,3 72,7
    Zusammensetzung: Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19 festgelegt auf ”A” = Sr, w = 0.39, x = 0.14, z = 8.95, m = 0.25, a = 0.061 Tabelle 8
    Probennummer Cr2O3 [Masse-%] Formbarkeit
    111 0,00 A
    112 0,01 A
    113 0,03 A
    114 0,04 A
    115 0,05 A
    116 0,08 A
    117 0,10 B
    118 0,15 B
    119 0,30 B
    120 0,50 C
    121 0,98 C
    Zusammensetzung: Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19 festgelegt auf ”A” = Sr, w = 0,39, x = 0,14, z = 9,05, m = 0,25, a = 0,061, SiO2 = 0,81 Masse-%
    A ... beste, B ... extrem gut, C ... gut, D ... schlecht
  • Durch Tabelle 1 und 2 (2A, 2B und 2C) wurde bestätigt, dass der Bereich des Atomverhältnisses von Mn (a) vorzugsweise 0,046 ≦ a ≦ 0, beträgt 188.
  • Durch Tabelle 2 und 3 (3A, 3B und 3C) wurde bestätigt, dass der Bereich des Atomverhältnisses von Co (m) vorzugsweise 0,18 ≦ m ≦ 0,41 beträgt. Im Übrigen wies jede Probe in Tabelle 2 eine Formbarkeit von A bis C auf.
  • Durch Tabelle 3 und 4 (4A, 4B und 4C) wurde bestätigt, dass der Bereich des Atomverhältnisses von La (w) vorzugsweise 0,21 ≦ w ≦ 0,62 beträgt. Im Übrigen wies jede Probe in Tabelle 3 eine Formbarkeit von A bis C auf.
  • Durch Tabelle 2 und Tabelle 3 wurde bestätigt, dass der Bereich von La/Co (w/m) vorzugsweise 0,84 bis 2,48 beträgt.
  • Durch Tabelle 4, Tabelle 5 und 5 (5A, 5B und 5C) wurde bestätigt, dass wenn das ”A” Element wenigstens ein Element ist, gewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Sr und Ba, der Bereich des Atomverhältnisses ”A” (x) vorzugsweise 0,02 ≦ x ≦ 0,46 beträgt. Im Übrigen wies jede Probe in Tabelle 5 eine Formbarkeit von A bis C auf.
  • Durch Tabelle 6 und 6 (6A, 6B und 6C wurde bestätigt, dass das Atomverhältnis von Fe (z) vorzugsweise in einem Bereich von 7,43 ≦ z ≦ 11,03 liegt. Im Übrigen wies jede Probe in Tabelle 6 eine Formbarkeit von A bis C auf.
  • Durch Tabelle 7 und 7 (7A, 7B und 7C) wurde bestätigt, dass der Mengenbereich von SiO2 vorzugsweise 0,52 Masse-% bis 1,18 Masse-% beträgt. Im Übrigen wies jede Probe in Tabelle 7 eine Formbarkeit von A bis C auf.
  • Durch Tabelle 8 wurde bestätigt, dass der Mengenbereich von Cr2O3 vorzugsweise 0,98 Masse-% oder weniger beträgt. Im Übrigen betrug in Bezug auf die magnetischen Eigenschaften jedes der gesinterten Ferritmagneten der Tabelle 8 Br 439 mT oder mehr und HcJ betrug 352 kA/m oder mehr.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    gesinterter Ferritmagnet
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2011/004791 [0010]
    • WO 2014/021426 [0010]

Claims (4)

  1. Gesinterter Ferritmagnet, umfassend eine Zusammensetzung, ausgedrückt durch eine folgende Formel (1), Ca1-w-xLawAxFezComMnaO19 (1) wobei ”w”, ”x”, ”z”, ”m” und ”a” in der Formel (1) die folgenden Formeln (2), (3), (4), (5), und (6) erfüllen und 0,21 ≦ w ≦ 0,62 (2) 0,02 ≦ x ≦ 0,46 (3) 7,43 ≦ z ≦ 11,03 (4) 0,18 ≦ m ≦ 0,41 (5) 0,046 ≦ a ≦ 0,188 (6) ”A” in der Formel (1) wenigstens eine Elementart ist, gewählt aus einer Gruppe bestehend aus Sr und Ba.
  2. Gesinterter Ferritmagnet nach Anspruch 1, wobei w/m 0,84–2,48 beträgt.
  3. Gesinterter Ferritmagnet nach Anspruch 1 oder 2, wobei Si des Weiteren mit 0,52 Masse-%–1,18 Masse-% in Bezug auf SiO2 enthalten ist.
  4. Gesinterter Ferritmagnet nach einem der Ansprüche 1–3, wobei Cr des Weiteren mit 0,98 Masse-% oder weniger in Bezug auf Cr2O3 enthalten ist.
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