DE102019104576A1

DE102019104576A1 - Ferrit-sintermagnet, motor und generator

Info

Publication number: DE102019104576A1
Application number: DE102019104576.2A
Authority: DE
Inventors: Junnichi NAGAOKA; Hiroyuki Ono; Yuichi Sugawara
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2019-08-29
Also published as: US20190267167A1; US11205533B2; CN110197753A

Abstract

Ein Ferrit-Sintermagnet enthält eine Hauptphase, die aus Ferrit mit einer hexagonalen Kristallstruktur vom Magnetoplumbit-Typ gebildet ist; eine La, Ca und Fe enthaltende erste Nebenphase, in der ein Atomverhältnis von La höher als das der Hauptphase ist und das Atomverhältnis von La höher als ein Atomverhältnis von Ca ist; und eine La, Ca, Si, B und Fe enthaltende zweite Nebenphase, in der ein Atomverhältnis von Ca höher als ein Atomverhältnis von La ist, ein Atomverhältnis von B höher als ein Atomverhältnis von Fe ist und das Atomverhältnis von Fe niedriger als das der Hauptphase ist. Ein Flächenanteil der zweiten Nebenphase auf einer Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten ist größer oder gleich 1%.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Ferrit-Sintermagneten, einen Motor und einen Generator.
HINTERGRUND
Ba-Ferrit, Sr-Ferrit und Ca-Ferrit mit einer hexagonalen Kristallstruktur sind als ein magnetischer Werkstoff bekannt, der in einem Ferrit-Sintermagneten verwendet wird. Ein Magnetoplumbit-Typ (M-Typ), ein W-Typ und dergleichen sind als Kristallstruktur eines solchen Ferrits bekannt. Von diesen wird der Ferrit vom Magnetoplumbit-Typ (M-Typ) hauptsächlich als Magnetwerkstoff für einen Motor oder dergleichen verwendet. Der M-Typ-Ferrit wird im Allgemeinen durch eine allgemeine Formel AFe₁₂O₁₉ dargestellt.
Im Allgemeinen werden eine magnetische Restflussdichte (Br) und eine Koerzitivfeldstärke (HcJ) als Index für magnetische Eigenschaften des Ferrit-Sintermagneten verwendet. In der einschlägigen Technik wird in Betracht gezogen, verschiedene Elemente, die sich von den Elementen unterscheiden, aus denen Ferrit besteht, unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung von Br und HcJ hinzuzufügen. Beispielsweise wird in der internationalen Veröffentlichung WO 2012/090935 die Erwägung angestellt, dass durch Zugabe von SiO₂ und CaCO₃ eine Korngrenzphase (eine zweite Phase) und eine dritte Phase zusätzlich zu einer Ferritphase mit einer hexagonalen M-Typ-Magnetoplumbitstruktur erzeugt werden und somit die magnetische Leistung verbessert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Motor, ein Generator und dergleichen, die eine Hauptanwendung des Ferrit-Sintermagneten darstellen, müssen in jedem der technischen Gebiete verkleinert werden. Aus diesem Grund ist ein innerer Aufbau komplex und ein Einbauraum eines Magneten wird kleiner. Daher wird in Betracht gezogen, eine Dicke zu verringern, um den Einbauraum zu verkleinern. In einem Fall jedoch, in dem die Dicke abnimmt, besteht die Sorge, dass der Ferrit-Sintermagnet aufgrund eines diamagnetischen Feldes entmagnetisiert wird.
Daher wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Ferrit-Sintermagnet mit einer ausreichend hohen Koerzitivfeldstärke bereitgestellt. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Motor oder ein Generator bereitgestellt, der den Ferrit-Sintermagneten mit einer ausreichend hohen Koerzitivfeldstärke umfasst.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Ferrit-Sintermagnet bereitgestellt, der eine Hauptphase, die aus Ferrit mit einer hexagonalen Kristallstruktur vom Magnetoplumbit-Typ gebildet ist, eine erste Nebenphase, die La, Ca und Fe enthält, wobei ein Atomverhältnis von La höher als das der Hauptphase ist und das Atomverhältnis von La höher als ein Atomverhältnis von Ca ist, und eine zweite Nebenphase umfasst, die La, Ca, Si, B und Fe enthält, wobei ein Atomverhältnis von Ca höher als ein Atomverhältnis von La ist, ein Atomverhältnis von B höher als ein Atomverhältnis von Fe ist und das Atomverhältnis von Fe niedriger als das der Hauptphase ist, wobei ein Flächenanteil der zweiten Nebenphase auf einer Querschnittsfläche größer oder gleich 1% ist.
Der oben beschriebene Ferrit-Sintermagnet hat eine ausreichend hohe Koerzitivfeldstärke. Ein Mechanismus zum Verbessern der Koerzitivfeldstärke ist nicht klar, doch werden die folgenden Faktoren gemutmaßt. Der oben beschriebene Ferrit-Sintermagnet enthält also zusätzlich zur Hauptphase die erste Nebenphase und die zweite Nebenphase, die voneinander verschiedene Zusammensetzungen aufweisen. Hier wird zwecks Verbesserung der Koerzitivfeldstärke davon ausgegangen, dass die Erhöhung des magnetischen Separationseffekts zwischen den Teilchen der Hauptphase wirksam ist. Um den magnetischen Separationseffekt zu erhöhen, wird erwogen, die Dicke der Korngrenzphase zu erhöhen. Doch auch wenn die Dicke der Korngrenzphase durch die oben beschriebene erste Nebenphase erhöht wird, ist es schwierig, die Koerzitivfeldstärke zu verbessern. Es wird davon ausgegangen, dass der oben beschriebene Ferrit-Sintermagnet eine vorgegebene Menge der zweiten Nebenphase enthält und daher die zweite Nebenphase zu einer Zunahme der Dicke der Korngrenzphase beiträgt. Es wird vermutet, dass entsprechend dem Vorhandensein der zweiten Nebenphase eine hohe Wirkung der magnetischen Teilung erzielt werden kann und dass die Koerzitivfeldstärke verbessert werden kann. Allerdings ist der Mechanismus zum Verbessern der Koerzitivfeldstärke nicht hierauf beschränkt.
In der oben beschriebenen zweiten Nebenphase kann, wenn eine Gesamtheit von La, Ca, Si, B und Fe auf 100 Atom-% festgelegt ist, ein Verhältnis von La 1 Atom-% bis 25 Atom-% betragen, ein Verhältnis von Ca 30 Atom-% bis 70 Atom-% betragen, ein Verhältnis von Si kleiner oder gleich 50 Atom-% sein, ein Verhältnis von B 8 Atom-% bis 60 Atom-% betragen und ein Verhältnis von Fe kleiner oder gleich 20 Atom-% sein. Demgemäß ist es möglich, die Koerzitivfeldstärke weiter zu verbessern.
Ein Flächenanteil der ersten Nebenphase auf der Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten kann kleiner oder gleich 5% sein. Demgemäß ist es möglich, die Koerzitivfeldstärke weiter zu verbessern.
Der oben beschriebene Ferrit-Sintermagnet kann ferner CaB₂O₄ enthalten. CaB₂O₄ ist kein magnetischer Körper und ein Schmelzpunkt (1128°C) von CaB₂O₄ ist nahe einer Brenntemperatur des Ferrit-Sintermagneten. Aus diesem Grund ist die Benetzbarkeit beim Flüssigphasensintern oder dergleichen verbessert und die Dispergierbarkeit von jedem Element im Ferrit-Sintermagneten ist verbessert. Demgemäß wird beispielsweise davon ausgegangen, dass Fe an einer B-Stelle des hexagonalen Ferrits vom Magnetoplumbit-Typ, der die Hauptphase ist, leicht mit Co substituiert wird. Gemäß eines solchen Vorgangs ist es möglich, die Koerzitivfeldstärke des Ferrit-Sintermagneten weiter zu verbessern.
Die zweite Nebenphase kann CaB₂O₄ enthalten. In der zweiten Nebenphase ist ein Atomverhältnis von Fe, das einen verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt aufweist, niedriger als das der Hauptphase, und ein Atomverhältnis von Ca, das einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt aufweist, ist höher als das der Hauptphase. Es wird davon ausgegangen, dass eine solche zweite Nebenphase CaB₂O₄ enthält, und somit kann die Benetzbarkeit beim Flüssigphasensintern weiter verbessert werden. Ein Flächenanteil von CaB₂O₄, das in der zweiten Nebenphase enthalten ist, auf der Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten kann kleiner oder gleich 2% sein.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Motor bereitgestellt, der den oben beschriebenen Ferrit-Sintermagneten umfasst. Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Generator bereitgestellt, der den oben beschriebenen Ferrit-Sintermagneten umfasst. Der oben beschriebene Ferrit-Sintermagnet hat eine hohe Koerzitivfeldstärke. Ein solcher Ferrit-Sintermagnet kann an den Motor, den Generator und dergleichen montiert werden, indem die Dicke verringert wird. Daher ist es möglich, zur Verkleinerung des Motors, des Generators oder desgleichen beizutragen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen Ferrit-Sintermagneten mit einer ausreichend hohen Koerzitivfeldstärke bereitzustellen. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen Motor oder einen Generator bereitzustellen, der den Ferrit-Sintermagneten mit einer ausreichend hohen Koerzitivfeldstärke umfasst.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform eines Ferrit-Sintermagneten veranschaulicht.
2 ist eine Darstellung, die schematisch eine Mikrostruktur auf einer Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten veranschaulicht.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform eines Motors veranschaulicht.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV des Motors von 3.
5 ist eine Aufnahme, die ein beobachtetes Bild (Vergrößerung: 2000fach) einer Querschnittsfläche eines Ferrit-Sintermagneten von Herstellungsbeispiel 6 gemäß einem Elektronenmikroskop zeigt.
6 ist eine Aufnahme, wenn eine von einer Hauptphase umgebene zweite Nebenphase und ihr Nahbereich mit einem hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskop (HRTEM) auf der Querschnittsfläche des gesinterten Ferrits von Herstellungsbeispiel 6 betrachtet werden.
7 ist ein Fourier-transformiertes Bild einer in 6 aufgenommenen Verbindung.
8 ist ein Modelldiagramm, das einer HRTEM-Aufnahme von 6 entspricht.
9 ist eine Aufnahme eines beobachteten Bilds (Vergrößerung: 10.000fach), wenn die Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten von Herstellungsbeispiel 6 mit einem Rastertransmissionselektronenmikroskop betrachtet wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen entsprechend einem Fall beschrieben. In der Beschreibung werden dieselben Bezugszeichen für dieselben Elemente oder für Elemente mit derselben Funktion verwendet und ihre erneute Beschreibung wird je nach Fall weggelassen. Des Weiteren ist ein Dimensionsverhältnis von jedem Teil nicht auf das dargestellte Verhältnis beschränkt.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Ferrit-Sintermagneten gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Ein anisotroper Ferrit-Sintermagnet 10 hat eine derart gekrümmte Form, dass eine Stirnfläche die Form eines Kreisbogens hat, und weist im Allgemeinen eine als Bogensegmentform, C-Form, Dachziegelform oder Bogenform bezeichnete Form auf. Der Ferrit-Sintermagnet 10 wird beispielsweise vorzugsweise als Magnet für einen Motor oder einen Generator verwendet. Doch ist die Form des Ferrit-Sintermagneten nicht auf die Form von 1 beschränkt.
Der Ferrit-Sintermagnet enthält eine Hauptphase, die aus einer Ferritphase mit einer Kristallstruktur vom Magnetoplumbit-Typ gebildet ist. In der vorliegenden Offenbarung bezeichnet „Hauptphase“ eine kristalline Phase, die am häufigsten in dem Ferrit-Sintermagneten enthalten ist. Die am häufigsten in dem Ferrit-Sintermagneten enthaltene kristalline Phase ist die Ferritphase. Ein Flächenanteil der Hauptphase auf einer Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten kann beispielsweise größer oder gleich 80% sein oder 85% bis 98% betragen.
Der Ferrit-Sintermagnet enthält eine erste Nebenphase und eine zweite Nebenphase als eine von der Hauptphase verschiedene kristalline Phase (eine Heterophase). Die erste Nebenphase enthält La, Ca und Fe, und in der ersten Nebenphase ist ein Atomverhältnis von La höher als das der Hauptphase, und das Atomverhältnis von La ist höher als ein Atomverhältnis von Ca. Außerdem kann ein Atomverhältnis von Fe in der ersten Nebenphase niedriger als das der Hauptphase sein. Die zweite Nebenphase enthält La, Ca, Si, B und Fe, und in der zweiten Nebenphase ist ein Atomverhältnis von Ca höher als ein Atomverhältnis von La, ein Atomverhältnis von B höher als ein Atomverhältnis von Fe und das Atomverhältnis von Fe niedriger als das der Hauptphase.
Ein Flächenanteil von jeder der Hauptphase, der ersten Nebenphase und der zweiten Nebenphase in dem Ferrit-Sintermagneten kann erhalten werden, indem die Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten in einem Rastertransmissionselektronenmikroskop/energiedispersive Röntgenanalyse (RTEM/EDA) betrachtet wird und eine Bildverarbeitung vorgenommen wird. Die Zusammensetzung von jeder der Hauptphase und der ersten Nebenphase kann mithilfe der RTEM/EDA gemessen werden. Die Zusammensetzung der zweiten Nebenphase kann mithilfe eines Rastertransmissionselektronenmikroskops/Elektronenenergieverlustspek troskopie (RTEM/EELS) gemessen werden.
2 ist eine Darstellung, die schematisch eine Mikrostruktur durch Vergrößerung eines Teils der Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten veranschaulicht. Der Ferrit-Sintermagnet 10 enthält eine Hauptphase 12 und eine erste Nebenphase 13 und eine zweite Nebenphase 14, die in den Teilchen der Hauptphase 12 inbegriffen ist. Die Hauptphase 12 ist eine Ferritphase mit einer hexagonalen Kristallstruktur vom Magnetoplumbit-Typ. Demgegenüber sind die erste Nebenphase 13 und die zweite Nebenphase 14 eine Heterophase mit einer Kristallstruktur, die verschieden von der der Hauptphase 12 ist. Die erste Nebenphase kann Orthoferrit enthalten. Der Orthoferrit ist eine Verbindung (RFeO₃) mit einer Perowskitstruktur, die ein Seltenerdelement (R) und ein Eisenelement (Fe) enthält.
Beispielsweise kann in der ersten Nebenphase, wenn die Gesamtheit von La, Ca und Fe auf 100 Atom-% festgelegt ist, das Verhältnis von La 10 Atom-% bis 60 Atom-% betragen, das Verhältnis von Ca kann 0 Atom-% bis 19 Atom-% betragen und das Verhältnis von Fe kann 10 Atom-% bis 60 Atom-% betragen. Die erste Nebenphase 13 kann ein anderes Element als La, Ca und Fe enthalten. Beispiele von solch einem Element schließen Si ein. Wenn die Gesamtheit von La, Ca, Fe und Si auf 100 Atom-% festgelegt ist, kann das Verhältnis von Si beispielsweise 0 Atom-% bis 19 Atom-% betragen. Mindestens zehn erste Nebenphasen 13 werden auf der Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten, wie in 2 dargestellt, willkürlich extrahiert, und die Zusammensetzung der ersten Nebenphase kann als der Mittelwert von jedem Analyseergebnis erhalten werden.
Ein Flächenanteil der ersten Nebenphase auf der Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten kann kleiner oder gleich 5% sein, 0,5% bis 4% betragen oder 1% bis 3% betragen. In einem Fall, in dem der Flächenanteil der ersten Nebenphase übermäßig zunimmt, liegt ein Fall vor, in dem eine ausreichend ausgezeichnete Koerzitivfeldstärke beeinträchtigt ist. In einem Fall hingegen, in dem der Flächenanteil der ersten Nebenphase übermäßig abnimmt, liegt ein Fall vor, in dem eine ausreichend ausgezeichnete Koerzitivfeldstärke beeinträchtigt ist. Der Flächenanteil der ersten Nebenphase kann beispielsweise eingestellt werden, indem ein Mischungsverhältnis einer Ausgangsmaterialverbindung, die La enthält, im Moment des Mischens der Ausgangsmaterialien geändert wird.
Die zweite Nebenphase enthält La, Ca, Si, B und Fe, und in der zweiten Nebenphase ist ein Atomverhältnis von Ca höher als ein Atomverhältnis von La, ist ein Atomverhältnis von B höher als ein Atomverhältnis von Fe und ist das Atomverhältnis von Fe niedriger als das der Hauptphase. In der zweiten Nebenphase beträgt, wenn die Gesamtheit von La, Ca, Si, B und Fe auf 100 Atom-% festgelegt ist, beispielsweise das Verhältnis von La 1 Atom-% bis 25 Atom-%, das Verhältnis von Ca 30 Atom-% bis 70 Atom-%, ist das Verhältnis von Si kleiner oder gleich 50 Atom-%, beträgt das Verhältnis von B 8 Atom-% bis 60 Atom-% und das Verhältnis von Fe ist kleiner oder gleich 20 Atom-%. Unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung des Gehalts an Co in der Hauptphase kann die zweite Nebenphase kein Co enthalten. In der zweiten Nebenphase kann, wenn die Gesamtheit von La, Ca, Si, B, Fe und Co auf 100 Atom-% festgelegt ist, das Verhältnis von Co kleiner oder gleich 0,5 Atom-% sein. Demgemäß ist es möglich, das Atomverhältnis von Co in der Hauptphase zu erhöhen.
In der zweiten Nebenphase beträgt, wenn die Gesamtheit von La, Ca, Si, B und Fe auf 100 Atom-% festgelegt ist, die Gesamtheit des Atomverhältnisses von Ca und des Atomverhältnisses von La beispielsweise 31 Atom-% bis 95 Atom-%. Die zweite Nebenphase kann ein anderes Element als die oben beschriebenen Elemente enthalten. Mindestens zehn zweite Nebenphasen 14 werden auf der Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten, wie in 2 dargestellt, willkürlich extrahiert, und die Zusammensetzung der zweiten Nebenphase kann als der Mittelwert von jedem Analyseergebnis erhalten werden.
Ein Flächenanteil der zweiten Nebenphase im Ferrit-Sintermagneten ist größer oder gleich 1%. Unter dem Gesichtspunkt der ausreichenden Erhöhung einer Koerzitivfeldstärke und einer magnetischen Restflussdichte kann der Flächenanteil der zweiten Nebenphase beispielsweise 3% bis 20% betragen oder er kann 7% bis 15% betragen. Der Flächenanteil der zweiten Nebenphase kann eingestellt werden, indem ein Mischungsverhältnis einer Ausgangsmaterialverbindung, die Bor (B) enthält, im Moment des Mischens der Ausgangsmaterialien geändert wird.
Der Ferrit-Sintermagnet kann CaB₂O₄ enthalten. Ein Schmelzpunkt (1128°C) von CaB₂O₄ liegt nahe einer Brenntemperatur des Ferrit-Sintermagneten und hat somit eine Wirkungsweise der Verbesserung der Benetzbarkeit beim Flüssigphasensintern oder dergleichen. Aus diesem Grund ist die Dispergierbarkeit von jedem der Elemente in dem Ferrit-Sintermagneten durch das Enthalten von CaB₂O₄ verbessert, und Fe in der Hauptphase wird leicht mit Co substituiert. Daher ist es auch in einem Fall, in dem der Gehalt an Co in dem gesamten Ferrit-Sintermagneten gering ist, möglich, Co wirksam in die Hauptphase einzubinden Dementsprechend ist es auch in einem Fall, in dem eine verwendete Menge von Co klein ist, möglich, die Koerzitivfeldstärke des Ferrit-Sintermagneten ausreichend zu erhöhen.
CaB₂O₄ ist beispielsweise in der zweiten Nebenphase enthalten. Es wird davon ausgegangen, dass die zweite Nebenphase CaB₂O₄ enthält, und somit ist es möglich, die Benetzbarkeit beim Flüssigphasensintern weiter zu verbessern. Unter dem Gesichtspunkt der ausreichenden Erhöhung des Gehalts an Co in der Hauptphase, während zugleich der Anteil eines nichtmagnetischen Körpers gering gehalten wird, kann ein Flächenanteil von CaB₂O₄, das in der zweiten Nebenphase enthalten ist, an der gesamten Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten beispielsweise kleiner oder gleich 2% sein oder 0,1% bis 1% betragen. Unter demselben Gesichtspunkt kann der Flächenanteil von CaB₂O₄ an der zweiten Nebenphase beispielsweise kleiner oder gleich 11% sein oder 1,5% bis 6,3% betragen.
Das im Ferrit-Sintermagneten enthaltene CaB₂O₄ kann bestimmt werden, indem die Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten mit einem hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskop (HRTEM) betrachtet wird, eine zweidimensionale Fourier-Transformation bezüglich des beobachteten Bilds durchgeführt wird und ein Oberflächenabstand und ein Oberflächenwinkel von Kristalloberflächen erhalten werden. Außerdem ist es möglich, den Flächenanteil von CaB₂O₄ in der zweiten Nebenphase anhand eines als CaB₂O₄ bestimmten Bereichs und der Fläche der zweiten Nebenphase auf der Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten zu erhalten.
Ein Atomverhältnis (S) [Co/(Fe + Co)] von Co zur Gesamtheit von Fe und Co in dem gesamten Ferrit-Sintermagneten kann beispielsweise 2 bis 4 betragen. Ferner kann ein Atomverhältnis (P) [Co/(Fe + Co)] von Co zur Gesamtheit von Fe und Co in der Hauptphase beispielsweise 3 bis 5 betragen. Ein Verhältnis des Atomverhältnisses (P) zum Atomverhältnis (S) kann größer als 1,2, größer oder gleich 1,3 oder größer oder gleich 1,4 sein. Somit nimmt das Verhältnis des Atomverhältnisses (P) zum Atomverhältnis (S) zu und daher ist es auch in einem Fall, in dem die verwendete Menge von Co verringert wird, möglich, den Ferrit-Sintermagneten mit einer ausreichend hohen Koerzitivfeldstärke zu erhalten. Der Ferrit-Sintermagnet dieser Ausführungsform enthält CaB₂O₄, und somit ist es möglich, das Verhältnis des Atomverhältnisses (P) zum Atomverhältnis (S) zu erhöhen.
Wenn die Gesamtzusammensetzung des Ferrit-Sintermagneten, der die Hauptphase, die erste Nebenphase und die zweite Nebenphase enthält, durch die unten beschriebene Allgemeine Formel (I) dargestellt wird, können die unten beschriebenen Ausdrücke (1), (2) und (3) erfüllt sein. In der Allgemeinen Formel (I) stehen x, y und m für ein Verhältnis auf Molbasis. In der Allgemeinen Formel (I) steht R für La oder zumindest für eine Art von Element, die aus Seltenerdelementen, die La und Y umfassen, ausgewählt ist, und A steht für Ca oder für Ca und ein Element, das aus einem oder beiden von Sr und Ba besteht. $R_{1 - x} A_{x} {Fe}_{m - y} {Co}_{y}$
$0,2 \leq x \leq 0,8$
$0,1 \leq y \leq 0,65$
$3 \leq m<14$
In der Allgemeinen Formel (I) kann x unter dem Gesichtspunkt der weiteren Erhöhung der Koerzitivfeldstärke kleiner oder gleich 0,7 oder kleiner oder gleich 0,6 sein. Unter demselben Gesichtspunkt kann x größer oder gleich 0,25 oder größer oder gleich 0,3 sein. Außerdem kann x unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung einer irreversiblen Entmagnetisierung durch Niedrigtemperatur kleiner als 0,55 oder kleiner oder gleich 0,5 sein. In der Allgemeinen Formel (I) kann y unter dem Gesichtspunkt der weiteren Erhöhung der magnetischen Eigenschaften kleiner oder gleich 0,6 oder kleiner oder gleich 0,5 sein.
Unter demselben Gesichtspunkt kann y in der Allgemeinen Formel (I) größer oder gleich 0,15 oder größer oder gleich 0,2 sein. Unter dem Gesichtspunkt der weiteren Erhöhung der Koerzitivfeldstärke kann m in der Allgemeinen Formel (I) größer oder gleich 4 sein oder größer oder gleich 5 sein. Unter demselben Gesichtspunkt kann m in der Allgemeinen Formel (I) kleiner oder gleich 13 oder kleiner oder gleich 12 sein. In der Allgemeinen Formel (I) ist m unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung einer irreversiblen Entmagnetisierung durch Niedrigtemperatur vorzugsweise größer als 7,5 und noch bevorzugter größer oder gleich 8. In der Allgemeinen Formel (I) kann m unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung einer irreversiblen Entmagnetisierung durch Niedrigtemperatur bei gleichzeitiger weiterer Erhöhung der Koerzitivfeldstärke 8 bis 13 oder 8 bis 12 betragen.
Vorzugsweise erfüllt der oben beschriebene Ferrit-Sintermagnet die Ausdrücke (4) und (5). $0,2 \leq x<0,55$
$7,5 < m < 14$
Die oben beschriebenen Ausdrücke (4) und (5) sind erfüllt, und somit ist es möglich, die irreversible Entmagnetisierung durch Niedrigtemperatur weiter zu unterdrücken und den Ferrit-Sintermagneten mit ausgezeichneteren magnetischen Eigenschaften bei einer niedrigen Temperatur zu erhalten.
Unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der magnetischen Eigenschaften umfasst A in der Allgemeinen Formel (I) vorzugsweise Ca oder Ca und Sr als einen Hauptbestandteil. A kann nur Ca oder nur Ca und Sr umfassen.
In mehreren Ausführungsformen kann die Allgemeine Formel (I) durch die Allgemeine Formel (II) dargestellt sein. In der Allgemeinen Formel (I) ist x identisch mit x1 + x2 in der Allgemeinen Formel (II). Daher werden die auf den Bereich von x bezogenen Gehalte auch auf den Bereich von x1 + x2 angewendet. In der Allgemeinen Formel (II) steht R für mindestens eine Art von Element, das aus La oder einem Seltenerdelement, das La und Y umfasst, ausgewählt ist, und E steht für mindestens eine Art von Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sr und Ba besteht. $R_{1 - x1-x2} {Ca}_{x1} E_{x 2} {Fe}_{m - y} {Co}_{y}$
Wenn die Zusammensetzung des Ferrit-Sintermagneten durch die Allgemeine Formel (II) dargestellt wird, sind die unten beschriebenen Ausdrücke (6), (7), (8) und (9) erfüllt. In der Allgemeinen Formel (II) stehen x1, x2, y und m für ein Verhältnis auf Molbasis. Wenn die Zusammensetzung des Ferrit-Sintermagneten also durch die Allgemeine Formel (I) dargestellt wird, kann der Ausdruck (1) erfüllt sein, und wenn die Zusammensetzung des Ferrit-Sintermagneten durch die Allgemeine Formel (II) dargestellt wird, können die Ausdrücke (6), (7), (8) und (9) erfüllt sein. $0,1 \leq x 1 \leq 0,65$
$0 \leq x2<0,5$
$0,1 \leq y \leq 0,65$
$3 \leq m<14$
In der Allgemeinen Formel (II) kann x1 unter dem Gesichtspunkt der weiteren Erhöhung der Koerzitivfeldstärke kleiner oder gleich 0,6 oder kleiner oder gleich 0,5 sein. Unter demselben Gesichtspunkt kann x1 größer oder gleich 0,2 oder größer oder gleich 0,3 sein. In der Allgemeinen Formel (II) kann x2 unter dem Gesichtspunkt der weiteren Erhöhung der Koerzitivfeldstärke kleiner oder gleich 0,4 oder kleiner oder gleich 0,3 sein. In der Allgemeinen Formel (II) kann x2 0 sein.
In der Allgemeinen Formel (II) kann y unter dem Gesichtspunkt der weiteren Erhöhung der magnetischen Eigenschaften kleiner oder gleich 0,6 oder kleiner oder gleich 0,5 sein. Unter demselben Gesichtspunkt kann y in der Allgemeinen Formel (II) größer oder gleich 0,15 oder größer oder gleich 0,2 sein. Unter dem Gesichtspunkt der weiteren Erhöhung der Koerzitivfeldstärke kann m in der Allgemeinen Formel (II) größer oder gleich 4 oder größer oder gleich 5 sein. Unter demselben Gesichtspunkt kann m in der Allgemeinen Formel (II) kleiner oder gleich 13 oder kleiner oder gleich 12 sein. In der Allgemeinen Formel (II) ist m unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der magnetischen Eigenschaften bei einer niedrigen Temperatur vorzugsweise größer als 7,5 und noch bevorzugter größer oder gleich 8. In der Allgemeinen Formel (II) kann m unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung einer irreversiblen Entmagnetisierung durch Niedrigtemperatur bei gleichzeitiger weiterer Erhöhung der Koerzitivfeldstärke 8 bis 13 oder 8 bis 12 betragen.
Vorzugsweise erfüllt der oben beschriebene Ferrit-Sintermagnet die Ausdrücke (10) und (11). $0,2 \leq x 1 + X2<0,55$
$7,5 < m < 14$
Die oben beschriebenen Ausdrücke (10) und (11) sind erfüllt, und somit ist es möglich, die irreversible Entmagnetisierung durch Niedrigtemperatur weiter zu unterdrücken und den Ferrit-Sintermagneten mit ausgezeichneteren magnetischen Eigenschaften bei einer niedrigen Temperatur zu erhalten.
Ein Gehaltverhältnis von jedem in der Allgemeinen Formel (I) und der Allgemeinen Formel (II) dargestellten Element kann durch Röntgenfluoreszenzanalyse gemessen werden. Des Weiteren ist das Gehaltverhältnis von jedem der in der Allgemeinen Formel (I) und der Allgemeinen Formel (II) dargestellten Elemente im Allgemeinen gleich dem Mischungsverhältnis von jedem der Ausgangsmaterialien in einem unten beschriebenen Mischschritt. Der Gehalt an Bor (B) kann durch Emissionsspektralanalyse mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-Emissionsspektralanalyse) gemessen werden.
Der Gehalt an B in dem Ferrit-Sintermagneten beträgt 0,1 Masse-% bis 0,6 Masse-% in Bezug auf B₂O₃. Der oben beschriebene Gehalt an B kann unter dem Gesichtspunkt der weiteren Erhöhung der magnetischen Eigenschaften kleiner oder gleich 0,5 Masse-% oder kleiner oder gleich 0,4 Masse-% sein. Der oben beschriebene Gehalt an B kann unter dem Gesichtspunkt der weiteren Erhöhung der magnetischen Eigenschaften größer als 0,1 Masse-% oder größer oder gleich 0,11 Masse-% sein. Der oben beschriebene Gehalt an B kann unter dem Gesichtspunkt der Beschleunigung der Erzeugung der zweiten Nebenphase größer oder gleich 0,14 Masse-% sein oder er kann unter dem Gesichtspunkt der Beschleunigung der Erzeugung von CaB₂O₄ größer als 0,20 Masse-% sein. Außerdem ist der oben beschriebene Gehalt an B vorzugsweise größer als 0,20 Masse-%, und er kann unter dem Gesichtspunkt der ausreichenden Verbesserung der Koerzitivfeldstärke bei einer niedrigen Temperatur größer oder gleich 0,21 Masse-% sein. Vorzugsweise ist der oben beschriebene Gehalt an B unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung des Gehaltverhältnisses der zweiten Nebenphase und des Gehalts an CaB₂O₄ größer als 0,2 Masse-% und kleiner oder gleich 0,4 Masse-%.
Unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der magnetischen Eigenschaften umfasst E in der Allgemeinen Formel (II) vorzugsweise Sr als einen Hauptbestandteil. E kann nur Sr umfassen.
Vorzugsweise umfasst R in der Allgemeinen Formel (I) und in der Allgemeinen Formel (II) Lanthan (La) oder Lanthan (La) und eine oder mehrere Arten von Elementen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd) und Samarium (Sm) besteht. R kann nur La umfassen.
Der Ferrit-Sintermagnet enthält Si als einen Teilbestandteil, der ein Element ist, das in der oben beschriebenen Allgemeinen Formel (I) oder (II) nicht dargestellt ist. Beispiele des von Si verschiedenen Teilbestandteils umfassen Na. Diese Teilbestandteile sind beispielsweise in dem Ferrit-Sintermagneten als ein Oxid oder ein zusammengesetztes Oxid davon enthalten.
Der Gehalt an Si in dem Ferrit-Sintermagneten kann beispielsweise kleiner oder gleich 3 Masse-% bei Ermittlung von Si in Bezug auf SiO₂ sein. Der Gehalt an Si in dem Ferrit-Sintermagneten und den Ferritteilchen kann unter dem Gesichtspunkt der weiteren Erhöhung der magnetischen Eigenschaften kleiner als 0,3 Masse-% bei Ermittlung von Si in Bezug auf SiO₂ sein. Unter demselben Gesichtspunkt kann der Gesamtgehalt an Si und B in dem Ferrit-Sintermagneten und den Ferritteilchen 0,1 Masse-% bis 0,8 Masse-% oder 0,2 Masse-% bis 0,5 Masse-% bei Ermittlung von Si und B in Bezug auf SiO₂ beziehungsweise B₂O₃ betragen. Der Gehalt an Silicium (Si) kann durch die Emissionsspektralanalyse mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-Emissionsspektralanalyse) gemessen werden. Der Gehalt an Na in dem Ferrit-Sintermagneten und den Ferritteilchen kann beispielsweise 0 Masse-% bis 0,2 Masse-% bei Ermittlung von Na in Bezug auf Na₂O betragen.
Der Gehalt an Na in dem Ferrit-Sintermagneten kann bei Ermittlung von Na in Bezug auf Na₂O beispielsweise kleiner oder gleich 0,2 Masse-% sein, 0,01 Masse-% bis 0,15 Masse-% betragen oder 0,02 Masse-% bis 0,1 Masse-% betragen.
Im Ausgangsmaterial enthaltene Verunreinigungen oder unvermeidbare Bestandteile, die aus den Produktionsanlagen herrühren, können neben den oben beschriebenen Bestandteilen in dem Ferrit-Sintermagneten enthalten sein. Beispiele solcher Bestandteile umfassen Titan (Ti), Chrom (Cr), Mangan (Mn), Molybdän (Mo), Vanadium (V), Aluminium (Al) und dergleichen. Diese Bestandteile können in dem Ferrit-Sintermagneten als ein Oxid oder ein zusammengesetztes Oxid davon enthalten sein. Der Gehalt an dem Teilbestandteil, den Verunreinigungen und dem unvermeidbaren Bestandteil, die oben beschrieben wurden, kann mittels der Röntgenfluoreszenzanalyse oder der ICP-Emissionsspektralanalyse gemessen werden. Der Teilbestandteil, die Verunreinigungen und der unvermeidbare Bestandteil, die oben beschrieben wurden, können in eine Korngrenze von ferritischen Kristallkörnern des Ferrit-Sintermagneten abgesondert sein und sie können eine von der ersten Nebenphase und der zweiten Nebenphase verschiedene Heterophase bilden.
Ein Zusammensetzungsbereich der Hauptphase in dem Ferrit-Sintermagneten ist derart festgelegt, dass die oben beschriebene Gesamtzusammensetzung des Ferrit-Sintermagneten im oben beschriebenen Bereich liegt.
Der mittlere Teilchendurchmesser der die Hauptphase enthaltenden Kristallkörner (Ferritteilchen) in dem Ferrit-Sintermagneten kann beispielsweise kleiner oder gleich 5 µm sein, kleiner oder gleich 4 µm sein oder 0,5 µm bis 3 µm betragen. Entsprechend einem solchen mittleren Teilchendurchmesser ist es möglich, die Koerzitivfeldstärke weiter zu erhöhen. Der mittlere Teilchendurchmesser der Kristallkörner des Ferrit-Sintermagneten kann unter Verwendung des beobachteten Bilds der Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten gemäß TEM oder REM erhalten werden. Insbesondere wird eine Bildverarbeitung in Bezug auf das beobachtete REM- oder TEM-Bild durchgeführt, in dem hunderte Kristallkörner enthalten sind, und auf diese Weise wird eine Teilchendurchmesserverteilung gemessen. Der Mittelwert der Teilchendurchmesser der Kristallkörner auf Zahlenbasis wird anhand der gemessenen Teilchendurchmesserverteilung auf Zahlenbasis berechnet. Es wird festgelegt, dass der wie oben beschrieben gemessene Mittelwert der mittlere Teilchendurchmesser der Kristallkörner ist.
Die Koerzitivfeldstärke des Ferrit-Sintermagneten bei 20°C ist beispielsweise vorzugsweise größer oder gleich 4900 Oe und noch bevorzugter größer oder gleich 5000 Oe. Die magnetische Restflussdichte des Ferrit-Sintermagneten bei 20°C ist vorzugsweise größer oder gleich 3000 G und noch bevorzugter größer oder gleich 3500 G. Vorzugsweise weist der Ferrit-Sintermagnet sowohl eine ausgezeichnete Koerzitivfeldstärke (HcJ) als auch eine ausgezeichnete magnetische Restflussdichte (Br) auf.
Die Koerzitivfeldstärke des Ferrit-Sintermagneten bei -30°C ist beispielsweise vorzugsweise größer oder gleich 4900 Oe und noch bevorzugter größer oder gleich 5000 Oe. Ein Temperaturkoeffizient von HcJ, der anhand des Werts von HcJ bei -30°C und 20°C zu ermitteln ist, kann -0,06 bis 0 [%/°C], oder -0,01 bis 0 [%/°C] betragen.
Es gibt einen Fall, in dem die magnetische Restflussdichte des magnetisierten Ferritmagneten abnimmt, wenn der Ferritmagnet auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt und dann wieder auf die ursprüngliche Temperatur gebracht wird. Dies wird als irreversible Entmagnetisierung durch Niedrigtemperatur bezeichnet. Diese irreversible Entmagnetisierung durch Niedrigtemperatur ist eine wesentliche Schwäche des Ferritmagneten der einschlägigen Technik. Der Ferrit-Sintermagnet dieser Ausführungsform hat eine ausreichend hohe Koerzitivfeldstärke und ist somit imstande, die irreversible Entmagnetisierung durch Niedrigtemperatur zu unterdrücken. Des Weiteren ist der Temperaturkoeffizient von HcJ so festgelegt, dass er kleiner oder gleich 0 [%/°C] ist, und daher ist es möglich, die irreversible Entmagnetisierung durch Niedrigtemperatur zu unterdrücken.
Der Ferrit-Sintermagnet kann beispielsweise in einem Motor oder einem Generator verwendet werden. Genauer gesagt kann der Ferrit-Sintermagnet als ein Magnet in einem Motor für einen Personenkraftwagen, wie einem Motor für eine Kraftstoffpumpe, einem Motor für ein automatisches Fenster, einem Motor für ein Antiblockiersystem (ABS), einem Motor für einen Lüfter, einem Motor für einen Scheibenwischer, einem Motor für eine Servolenkung, einem Motor für eine aktive Radaufhängung, einem Motor für einen Anlasser, einem Motor für eine Türverriegelung und einem Motor für einen elektrischen Spiegel, verwendet werden. Außerdem kann der Ferrit-Sintermagnet als ein Magnet in einem Motor für Büroautomatisierungs- und audiovisuelle (OA/AV) Geräte, wie einem Motor für eine FDD Spindel, einem Motor für einen VTR Capstan, einem Motor für einen VTR-Drehkopf, einem Motor für eine VTR-Bandspule, einem Motor für ein VTR-Ladesystem, einem Motor für einen VTR-Camera-Capstan, einem Motor für einen VTR-Camera-Drehkopf, einem Motor für einen VTR-Camera-Zoom, einem Motor für ein VTR-Camera-Fokussiersystem, einem Motor für einen Capstan eines Radio-Kassettenrekorders oder dergleichen, einem Motor für eine CD/DVD/MD-Spindel, einem Motor für ein CD/DVD/MD-Ladesystem und einem Motor für eine CD/DVD-Abtasteinheit, verwendet werden. Ferner kann der Ferrit-Sintermagnet als Magnet in einem Motor für elektrische Haushaltsgeräte, wie einem Motor für einen Klimaanlagenkompressor, einem Motor für einen Gefrierschrankkompressor, einem Motor zum Antreiben eines Elektrowerkzeugs, einem Motor für ein Trocknergebläse, einem Motor zum Antreiben eines Rasierapparats und einem Motor für eine elektrische Zahnbürste, verwendet werden. Des Weiteren kann der Ferrit-Sintermagnet als ein Magnet in einem Motor für FA-Einrichtungen, wie einem Motor für eine Roboterwelle, einem Motor zum Antreiben eines Gelenks, einem Motor für den Roboterhauptantrieb, einem Motor zum Antreiben eines Werkzeugmaschinentischs und einem Motor zum Antreiben eines Werkzeugmaschinenbands, verwendet werden.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des Motors veranschaulicht. Ein Motor 30 dieser Ausführungsform umfasst den Ferrit-Sintermagneten 10. Der Motor 30 ist ein Gleichstrommotor mit einer Bürste und umfasst ein mit einem Boden versehenes röhrenförmiges Gehäuse 31 (ein Stator) und einen drehbaren Rotor 32, der konzentrisch auf der Innenumfangsseite des Gehäuses 31 vorgesehen ist. Der Rotor 32 umfasst eine Rotorwelle 36 und einen Rotorkern 37, der auf der Rotorwelle 36 befestigt ist. Ein Winkelstück 33 ist an dem Öffnungsabschnitt des Gehäuses 31 befestigt und der Rotorkern ist in einem Raum untergebracht, der von dem Gehäuse 31 und dem Winkelstück 33 gebildet wird. Die Rotorwelle 36 ist drehbar durch Lager 34 und 35 gelagert, die derart im mittleren Abschnitt des Gehäuses 31 beziehungsweise im mittleren Abschnitt des Winkelstücks 33 vorgesehen sind, dass sie einander gegenüberliegen. Zwei Ferrit-Sintermagnete 10 vom C-Typ sind auf der Innenumfangsfläche des röhrenförmigen Abschnitts des Gehäuses 31 derart befestigt, dass sie einander gegenüberliegen.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV des Motors 30 von 3. Der Ferrit-Sintermagnet 10 als der Magnet für einen Motor haftet an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 31 mit einem Klebstoff, indem die Außenumfangsfläche als Klebefläche verwendet wird. Es ist möglich, die Dicke des Ferrit-Sintermagneten 10 zu verringern, und somit ist es möglich, einen Spalt zwischen dem Gehäuse 31 und dem Rotor 32 ausreichend zu verkleinern. Daher kann der Motor 30 unter Aufrechterhaltung der Leistung verkleinert werden.
Als Nächstes wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des Ferrit-Sintermagneten beschrieben. Das unten beschriebene Herstellungsverfahren umfasst einen Mischschritt, einen Kalzinierschritt, einen Pulverisierungsschritt, einen Formschritt und einen Brennschritt. Die Einzelheiten von jedem der Schritte werden nachstehend beschrieben.
Im Mischschritt wird eine Vielzahl von Ausgangsmaterialien vermischt und so wird eine Ausgangsmaterialzusammensetzung erhalten. Beispiele des Ausgangsmaterials umfassen eine oder zwei oder mehr Arten von Verbindungen (Ausgangsmaterialverbindungen), die mindestens eines, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den in der Allgemeinen Formel (I) oder (II) dargestellten Elementen besteht, und Bor als einen Elementarbestandteil enthalten. Vorzugsweise hat die Ausgangsmaterialverbindung beispielsweise die Form eines Pulvers. Beispiele der Ausgangsmaterialverbindung umfassen ein Oxid oder eine Verbindung, die durch Brennen zu einem Oxid wird (ein Carbonat, ein Hydroxid, ein Nitrat und dergleichen). Beispielsweise können SrCO₃, La(OH)₃, Fe₂O₃, BaCO₃, CaCO₃, Co₃O₄, B₂O₃ und dergleichen beispielhaft hierfür stehen. Der mittlere Teilchendurchmesser des Pulvers der Ausgangsmaterialverbindung beträgt unter dem Gesichtspunkt der Erleichterung des Mischens beispielsweise ungefähr 0,1 µm bis 2,0 µm.
Im Vergleich zu anderen Ausgangsmaterialien neigt eine Borverbindung wie Boroxid dazu, leicht in Wasser gelöst zu werden und sich in einem erwärmten Zustand leicht zu verteilen. Aus diesem Grund muss ein Mischungsverhältnis der Borverbindung in der Ausgangsmaterialzusammensetzung des Mischschritts größer als ein Gehaltverhältnis von Bor in dem Ferrit-Sintermagneten sein. Ein Verhältnis des Mischungsverhältnisses zum Gehaltverhältnis beträgt beispielsweise 120% bis 300%.
Im Mischschritt kann nach Bedarf eine Ausgangsmaterialverbindung, die ein Teilbestandteil ist (eine einfache Elementsubstanz, ein Oxid oder dergleichen), gemischt werden. Die Ausgangsmaterialzusammensetzung kann beispielsweise erhalten werden, indem jedes der Ausgangsmaterialien derart abgewogen wird, dass ein gewünschter Ferrit-Sintermagnet erhalten wird, indem die Ausgangsmaterialien vermischt werden und indem dann eine Misch- und Pulverisierungsbehandlung für ungefähr 0,1 Stunden bis 20 Stunden mit einem Nass-Attritor, einer Kugelmühle oder dergleichen durchgeführt wird.
Im Kalzinierschritt wird die im Mischschritt erhaltene Ausgangsmaterialzusammensetzung kalziniert. Das Kalzinieren kann beispielsweise in einer oxidierenden Atmosphäre wie Luft durchgeführt werden. Eine Kalzinierungstemperatur kann beispielsweise 1100°C bis 1400°C oder 1100°C bis 1300°C betragen. Eine Kalzinierungszeit kann beispielsweise 1 Sekunde bis 10 Stunden oder 1 Sekunde bis 3 Stunden betragen. Ein Anteil der Ferritphase (eine M-Phase) in einem durch das Kalzinieren erhaltenen kalzinierten Pulver (die Ferritteilchen) kann beispielsweise größer oder gleich 70 Volumen-% oder größer oder gleich 75 Volumen-% sein. Der Anteil der Ferritphase kann wie der Anteil der Hauptphase des Ferrits in dem Ferrit-Sintermagneten erhalten werden.
Im Pulverisierungsschritt wird das kalzinierte Pulver, das durch den Kalzinierschritt in der Form eines Granulats oder Agglomerats vorliegt, pulverisiert. Auf diese Weise werden die Ferritteilchen erhalten. Der Pulverisierungsschritt kann beispielsweise durchgeführt werden, indem er in zwei Schritte des Pulverisierens des kalzinierten Pulvers zu einem groben Pulver (ein Grobpulverisierungsschritt) und dann des Feinpulverisierens des groben Pulvers (ein Feinpulverisierungsschritt) unterteilt wird.
Die Grobpulverisierung kann beispielsweise mithilfe einer Schwingmühle oder dergleichen durchgeführt werden, bis der mittlere Teilchendurchmesser des kalzinierten Pulvers 0,5 µm bis 5,0 µm beträgt. Bei der Feinpulverisierung wird das durch die Grobpulverisierung erhaltene grobe Pulver mit einem Nass-Attritor, einer Kugelmühle, einer Strahlmühle oder dergleichen weiter pulverisiert. Bei der Feinpulverisierung wird das Pulverisieren derart durchgeführt, dass der mittlere Teilchendurchmesser des erhaltenen Feinpulvers (die Ferritteilchen) beispielsweise ungefähr 0,08 µm bis 2,0 µm beträgt. Eine spezifische Oberfläche des Feinpulvers (die beispielsweise mit einer BET-Methode erhalten wird) beträgt beispielsweise ungefähr 7 m²/g bis 12 m²/g. Eine bevorzugte Pulverisierungszeit ist je nach Pulverisierungsverfahren verschieden, und beispielsweise beträgt die Pulverisierungszeit im Falle des Nass-Attritors 30 Minuten bis 10 Stunden, und im Falle der Nasspulverisierung mit einer Kugelmühle beträgt die Pulverisierungszeit 10 Stunden bis 50 Stunden. Die spezifische Oberfläche der Ferritteilchen kann mit einem handelsüblichen BET-Gerät zur Messung der spezifischen Oberfläche (Produktbezeichnung: HM Model-1210, hergestellt von MOUNTECH Co. Ltd.) gemessen werden.
Im Feinpulverisierungsschritt kann zwecks Erhöhung eines Grads der magnetischen Ausrichtung eines nach dem Brennen erhaltenen Sinterkörpers beispielsweise ein mehrwertiger Alkohol, der durch eine allgemeine Formel C_n(OH)_nH_n+2 dargestellt wird, hinzugefügt werden. In der allgemeinen Formel kann n beispielsweise 4 bis 100 oder 4 bis 30 sein. Beispiele des mehrwertigen Alkohols umfassen Sorbitol. Des Weiteren können zwei oder mehr Arten von mehrwertigen Alkoholen zusammen verwendet werden. Ferner können zusätzlich zu dem mehrwertigen Alkohol andere bekannte Dispergiermittel zusammen verwendet werden.
In einem Fall, in dem der mehrwertige Alkohol hinzugefügt wird, kann die hinzugefügte Menge beispielsweise 0,05 Masse-% bis 5,0 Masse-% oder 0,1 Masse-% bis 3,0 Masse-% bezogen auf eine hinzuzufügende Sache (beispielsweise das grobe Pulver) betragen. Des Weiteren wird der im Feinpulverisierungsschritt hinzugefügte mehrwertige Alkohol im unten beschriebenen Brennschritt durch Thermolyse entfernt.
In dem Grobpulverisierungsschritt und/oder dem Feinpulverisierungsschritt wird ein Pulver wie etwa SiO₂ als der Teilbestandteil hinzugefügt. Durch Zugabe eines solchen Teilbestandteils ist es möglich, Sintereigenschaften zu verbessern und die magnetischen Eigenschaften zu verbessern. Unter dem Gesichtspunkt der ausreichenden Erhöhung der magnetischen Eigenschaften ist es jedoch vorzuziehen, dass die hinzugefügte Menge von Si02 nicht zu groß ist.
Im Formschritt werden die im Pulverisierungsschritt erhaltenen Ferritteilchen in einem Magnetfeld geformt, und somit wird ein Formkörper erhalten. Das Formen kann auch mit einem anderen Trocken- oder Nassformverfahren durchgeführt werden. Unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung des Grads der magnetischen Ausrichtung wird das Formen vorzugsweise durch Nassformen durchgeführt.
In einem Fall, in dem das Formen durch Nassformen durchgeführt wird, wird der oben beschriebene Feinpulverisierungsschritt beispielsweise in einem Nassprozess durchgeführt, und somit wird eine Aufschlämmung erhalten, und dann wird die Aufschlämmung bis zu einer vorgegebenen Konzentration eingedickt und somit wird eine Aufschlämmung für das Nassformen erhalten. Das Formen kann unter Verwendung der Aufschlämmung zum Nassformen durchgeführt werden. Die Aufschlämmung wird durch Zentrifugation, Filterpresse oder dergleichen eingedickt. Der Gehalt an den Ferritteilchen in der Aufschlämmung beträgt für das Nassformen beispielsweise 30 Masse-% bis 80 Masse-%. In der Aufschlämmung steht beispielsweise Wasser beispielhaft für ein Dispersionsmedium zum Dispergieren der Ferritteilchen. Ein Tensid wie eine Gluconsäure, ein Gluconat und ein Sorbitol kann zu der Aufschlämmung hinzugefügt werden. Ein nichtwässriges Lösungsmittel kann als das Dispersionsmedium verwendet werden. Ein organisches Lösungsmittel wie Toluol oder Xylol kann als das nichtwässrige Lösungsmittel verwendet werden. In diesem Fall kann ein Tensid wie eine Ölsäure hinzugefügt werden. Des Weiteren kann die Aufschlämmung für das Nassformen vorbereitet werden, indem das Dispersionsmedium oder dergleichen zu den Ferritteilchen in einem trockenen Zustand hinzugefügt wird, nachdem sie der Feinpulverisierung unterzogen wurden.
Als Nächstes wird beim Nassformen das Formen in Bezug auf die Aufschlämmung für das Nassformen im Magnetfeld durchgeführt. In diesem Fall beträgt ein Formdruck beispielsweise 9,8 MPa bis 49 MPa (0,1 ton/cm² bis 0,5 ton/cm²). Das anzulegende Magnetfeld beträgt beispielsweise 398 kA/m bis 1194 kA/m (5 kOe bis 15 kOe).
Im Brennschritt wird der im Formschritt erhaltene Formkörper gebrannt und auf diese Weise wird der Ferrit-Sintermagnet erhalten. Der Formkörper kann in einer oxidierenden Atmosphäre wie in der Atmosphäre gebrannt werden. Eine Brenntemperatur kann beispielsweise 1050°C bis 1270°C oder 1080°C bis 1240°C betragen. Außerdem kann eine Brennzeit (eine Zeit, über die die Brenntemperatur aufrechterhalten wird) beispielsweise 0,5 Stunden bis 3 Stunden betragen.
Im Brennschritt kann das Erwärmen mit einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von ungefähr 0,5°C/Minute durchgeführt werden, bevor die Brenntemperatur erreicht wird, beispielsweise ausgehend von einer Raumtemperatur bis ungefähr 100°C. Demgemäß ist es möglich, den Formkörper ausreichend zu trocknen, bevor er gesintert wird. Außerdem ist es möglich, das im Formschritt hinzugefügte Tensid ausreichend zu entfernen. Des Weiteren kann eine solche Behandlung zu Beginn des Brennschritts durchgeführt werden, oder sie kann separat vor dem Brennschritt durchgeführt werden.
Somit ist es möglich, den Ferrit-Sintermagneten herzustellen. Doch ist das Verfahren zur Herstellung des Ferrit-Sintermagneten nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt. Beispielsweise können der Formschritt und der Brennschritt mit der folgenden Verfahrensweise durchgeführt werden. Das heißt, dass der Formschritt mittels einer Art von einem Keramikspritzguss- (CIM)- oder Pulverspritzguss- (PIM) -Formverfahren durchgeführt werden kann. Beim CIM-Formverfahren werden zuerst getrocknete Ferritteilchen erwärmt und zusammen mit einem Binderharz geknetet, und auf diese Weise wird ein Pellet geformt. Das Pellet wird dem Spritzgießen in eine Form unterzogen, an die das Magnetfeld angelegt ist, und auf diese Weise wird ein vorgeformter Körper erhalten. Der vorgeformte Körper wird einer Entbinderungsbehandlung unterzogen, und auf diese Weise wird der Formkörper erhalten. Die detailliertere Verfahrensweise wird unten beschrieben.
Fein pulverisierte Aufschlämmung, die die bei der Nasspulverisierung erhaltenen Ferritteilchen enthält, wird getrocknet. Eine Trocknungstemperatur kann beispielsweise 80°C bis 150°C oder 100°C bis 120°C betragen. Eine Trocknungszeit kann 1 Stunde bis 40 Stunden oder 5 Stunden bis 25 Stunden betragen. Der mittlere Teilchendurchmesser der Primärteilchen eines Magnetpulvers nach dem Trocknen kann beispielsweise 0,08 µm bis 2 µm oder 0,1 µm bis 1 µm betragen.
Die Ferritteilchen werden, nachdem sie getrocknet wurden, zusammen mit einem organischen Bestandteil wie einem Binderharz, Wachsen, einem Schmiermittel, einem Weichmacher und einer Sublimationsverbindung geknetet und mit einem Pelletierer oder dergleichen zu einem Pellet geformt. Der organische Bestandteil kann in dem Formkörper beispielsweise zu 35 Volumen-% bis 60 Volumen-% oder zu 40 Volumen-% bis 55 Volumen-% enthalten sein. Das Kneten kann beispielsweise mit einem Kneter oder dergleichen durchgeführt werden. Beispielsweise wird ein Doppelschnecken- oder ein Einzelschneckenextruder als der Pelletierer verwendet. Das Kneten und das Pelletformen können durchgeführt werden, während das Erwärmen in Übereinstimmung mit einer Schmelztemperatur des zu verwendenden organischen Bestandteils durchgeführt wird.
Eine Polymerverbindung wie ein thermoplastisches Harz wird als das Binderharz verwendet. Beispiele des thermoplastischen Harzes umfassen Polyethylen, Polypropylen, ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, ataktisches Polypropylen, ein Acrylpolymer, Polystyrol, Polyacetal und dergleichen.
Synthetisches Wachs wie Paraffinwachs, Urethanwachs und Polyethylenglycol werden als die Wachse zusätzlich zu natürlichem Wachs wie Carnaubawachs, Montanwachs und Bienenwachs verwendet.
Beispiele des Schmiermittels umfassen Fettsäureester und dergleichen. Beispiele des Weichmachers umfassen Phthalsäureester.
Die hinzugefügte Menge des Binderharzes beträgt beispielsweise 3 Masse-% bis 20 Masse-% bezogen auf 100 Masse-% der Ferritteilchen. Die hinzugefügte Menge der Wachse beträgt beispielsweise 3 Masse-% bis 20 Masse-% bezogen auf 100 Masse-% der Ferritteilchen. Die hinzugefügte Menge des Schmiermittels beträgt beispielsweise 0,1 Masse-% bis 5 Masse-% bezogen auf 100 Masse-% der Ferritteilchen. Die hinzugefügte Menge des Weichmachers beträgt beispielsweise 0,1 Masse-% bis 5 Masse-% bezogen auf 100 Masse-% des Binderharzes.
Als Nächstes wird das Pellet in eine gebräuchliche Magnetfeld-Spritzgießvorrichtung eingeführt und der Spritzguss wird in Bezug auf eine Form, die eine Kavität mit einer vorgegebenen Form aufweist, durchgeführt. Das Magnetfeld wird an die Form angelegt, bevor das Einspritzen in Bezug auf die Form durchgeführt wird. Das Pellet wird beispielsweise bei 160°C bis 230°C in dem Extruder erwärmt und geschmolzen und von einer Schnecke in die Kavität der Form eingespritzt. Die Temperatur der Form beträgt beispielsweise 20°C bis 80°C. Das an die Form angelegte Magnetfeld kann ungefähr 398 kA/m bis 1592 kA/m (5 kOe bis 20 kOe) betragen. Auf diese Weise wird der vorgeformte Körper mithilfe der Magnetfeld-Spritzgießvorrichtung erhalten.
Der erhaltene vorgeformte Körper wird einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 100°C bis 600°C in der Atmosphäre oder in Stickstoff unterzogen, die Entbinderungsbehandlung wird durchgeführt, und auf diese Weise wird der Formkörper erhalten. In einem Fall, in dem eine Vielzahl von Arten organischer Bestandteile verwendet wird, kann die Entbinderungsbehandlung viele Male durchgeführt werden.
Als Nächstes wird der der Entbinderungsbehandlung unterzogene Formkörper im Brennschritt beispielsweise bei einer Temperatur von 1100°C bis 1250°C oder 1160°C bis 1230°C für ungefähr 0,2 Stunden bis 3 Stunden in der Atmosphäre gebrannt und auf diese Weise wird der Ferrit-Sintermagnet erhalten.
Wie oben beschrieben, wurden mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise ist der Motor nicht auf die Ausführungsformen in 3 und 4 beschränkt und kann ein Motor mit anderen Ausgestaltungen sein.
BEISPIELE
Der Inhalt der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Beispiele und Vergleichsbeispiele ausführlicher beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehenden Beispiele beschränkt.
[Herstellung des Ferrit-Sintermagneten]
(Herstellungsbeispiele 1 bis 11)
Eisenoxid (Fe₂O₃), Calciumcarbonat (CaCO₃), Cobaltoxid (Co₃O₄) und Lanthanhydroxid (La(OH)₃) wurden als das Ausgangsmaterial vorbereitet. Die Ausgangsmaterialien wurden derart vermischt, dass die Zusammensetzung der Allgemeinen Formel (I) wie in Tabelle 1 gezeigt war. Eine vorgegebene Menge Boroxid (B₂O₃) wurde zu einem vermischten Stoff, der wie oben beschrieben erhalten wurde, hinzugefügt und es wurden Mischen und Pulverisieren für 10 Minuten mithilfe eines Nass-Attritors durchgeführt, und auf diese Weise wurde die Aufschlämmung erhalten (der Mischschritt). In den Herstellungsbeispielen 1 bis 11 wurde das Mischungsverhältnis von jedem der Ausgangsmaterialien derart geändert, dass der Ferrit-Sintermagnet mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung erhalten wurde.
Die Aufschlämmung wurde getrocknet und dann wurde das Kalzinieren durchgeführt, bei dem die Aufschlämmung für 2 Stunden bei 1300°C in der Atmosphäre gehalten wurde, und auf diese Weise wurde das kalzinierte Pulver erhalten (der Kalzinierschritt). Das erhaltene kalzinierte Pulver wurde für 10 Minuten der Grobpulverisierung mittels einer kleinen Stabschwingmühle unterzogen, und auf diese Weise wurde das grobe Pulver erhalten. 0,2 Masse-% Siliciumoxid (SiO₂) wurden dem groben Pulver zugegeben. Danach wurde die Feinpulverisierung für 35 Stunden mittels einer Nass-Kugelmühle durchgeführt, und auf diese Weise wurde die die Ferritteilchen enthaltende Aufschlämmung erhalten (der Pulverisierungsschritt).
Die nach der Feinpulverisierung erhaltene Aufschlämmung wurde derart angepasst, dass eine Feststoffgehaltkonzentration 73% bis 75% betrug, und auf diese Weise wurde die Aufschlämmung für das Nassformen erhalten. Die Aufschlämmung für das Nassformen wurde in dem angelegten Magnetfeld von 796 kA/m (10 kOe) mithilfe einer Magnetfeld-Nassformmaschine geformt, und auf diese Weise wurde ein zylindrischer Formkörper mit einem Durchmesser von 30 mm mal einer Dicke von 15 mm erhalten (der Formschritt). Der erhaltene Formkörper wurde bei einer Raumtemperatur in der Atmosphäre getrocknet, und dann wurde das Brennen durchgeführt, bei dem der Formkörper für 1 Stunde bei 1180°C in der Atmosphäre gehalten wurde (der Brennschritt). Auf diese Weise wurde ein zylindrischer Ferrit-Sintermagnet erhalten.
<Zusammensetzungsanalyse>
Der Gehalt an Bor (B) und Silicium (Si) in dem Ferrit-Sintermagneten von jedem der Herstellungsbeispiele wurde mit der folgenden Verfahrensweise gemessen. 0,1 g einer Probe des Ferrit-Sintermagneten wurde mit 1 g Natriumperoxid und 1 g Natriumcarbonat vermischt sowie erwärmt und geschmolzen. Der geschmolzene Stoff wurde in einer Lösung aus 40 ml reinem Wasser und 10 ml Salzsäure gelöst und dann wurde reines Wasser zugegeben, und so wurden 100 ml einer Lösung erhalten. Durch Verwendung der Lösung wurde gemäß der ICP-Emissionsspektralanalyse (ICP-AES) der Gehalt an Bor erhalten, indem Bor in Bezug auf B₂O₃ ermittelt wurde, und der Gehalt an Silicium wurde erhalten, indem Silicium in Bezug auf SiO₂ ermittelt wurde. Bei der ICP-Emissionsspektralanalyse wurde eine von Shimadzu Corporation hergestellte Analysevorrichtung (Gerätebezeichung: ICPS 8100CL) verwendet, und bei der Messung wurde ein Matrixabgleich vorgenommen. Bei der oben beschriebenen Allgemeinen Formel (I) wurden x, y und m anhand des Mischungsverhältnisses des Ausgangsmaterials im Mischschritt ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
<Analyse der Nebenphase>
Bei dem Ferrit-Sintermagneten von jedem der Herstellungsbeispiele wurde das Vorliegen oder Fehlen der Hauptphase, der ersten Nebenphase und der zweiten Nebenphase und jeder Flächenanteil davon mittels TEM (Produktbezeichnung: Titan G2, hergestellt von FEI company), TEM/EDX (Produktbezeichnung: Super-X, hergestellt von FEI company) und TEM/EELS (Produktbezeichnung: GIF Quantum ER, hergestellt von Gatan, Inc.) gemessen. Im Einzelnen wurde der Ferrit-Sintermagnet derart durchgeschnitten, dass die zu einer Ausrichtungsachse parallele Querschnittsfläche zu sehen war, und die Querschnittsfläche wurde mit einem Rastertransmissionselektronenmikroskop betrachtet. In dem in 5 gezeigten beobachteten Bild wurden die Hauptphase, die ungefähr die gleiche Zusammensetzung wie die Gesamtzusammensetzung des Ferrit-Sintermagneten aufweist, und zwei Arten von Heterophasen bestimmt, die eine andere Färbung als die Hauptphase haben. Dann wurden die erste Nebenphase (ein weißer Bereich in dem beobachteten Bild) und die zweite Nebenphase (ein schwarzer Bereich in dem beobachteten Bild) mittels TEM/EDX und einem an einem TEM angebrachten Elektronenenergieverlustspektrometer (TEM/EELS, Produktbezeichnung: GIF Quantum ER, hergestellt von Gatan, Inc.) bestimmt. Das beobachtete Bild wurde der Bildanalyse unterzogen und so wurde der Flächenanteil der ersten Nebenphase und der zweiten Nebenphase auf der Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Des Weiteren wird in der Spalte der Bemerkungen von Tabelle 2 zwischen den Beispielen und den Vergleichsbeispielen unterschieden.
<Bestimmung der kristallinen Phase der zweiten Nebenphase>
6 ist eine Aufnahme, wenn die von der Hauptphase 12 umgebene zweite Nebenphase 14 und ihr Nahbereich mit einem hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskop (HRTEM) auf der Querschnittsfläche des gesinterten Ferrits von Herstellungsbeispiel 6 betrachtet werden. Wie in 6 dargestellt, wurde bestätigt, dass in der zweiten Nebenphase 14 eine Verbindung 22 (ein Kristall) erzeugt wurde, die eine andere Färbung als die Umgebung aufweist. Daher wurde eine zweidimensionale Fourier-Transformation bezüglich eines Bilds mit hoher Auflösung der Verbindung 22 durchgeführt, und so wurde das Fourier-transformierte Bild von 7 erhalten. Das Fourier-transformierte Bild wurde wie bei einem Elektronenbeugungsbild analysiert und es wurde eine kristalline Phase der Verbindung 22 bestimmt. Im Einzelnen wurde der Oberflächenabstand der Kristalloberflächen anhand von auf Periodizität hinweisenden Flecken, die in dem Fourier-transformierten Bild erscheinen, erhalten und ein Winkel (ein Oberflächenwinkel) zwischen zwei Kristalloberflächen wurde anhand eines Winkels zwischen zwei Flecken erhalten. Die kristalline Phase wurde auf der Grundlage des Oberflächenabstands und des Oberflächenwinkels von zwei Kristalloberflächen bestimmt. Der Wert des Oberflächenabstands und des Oberflächenwinkels beeinflusst einen Fehler entsprechend einer Messung und eine Schwankung entsprechend einer Zusammensetzung, und somit hat der Oberflächenabstand einen zulässigen Fehlerbereich von ±8% und der Oberflächenwinkel einen zulässigen Fehlerbereich von ±2 Grad.
Als ein Ergebnis der Bestimmung der kristallinen Phase der Verbindung 22 auf der Grundlage des Oberflächenabstands und des Oberflächenwinkels von zwei Kristalloberflächen wurde bestätigt, dass die Verbindung 22 CaB₂O₄ war. Die gleiche Analyse wurde bezüglich des Ferrit-Sintermagneten von jedem der die zweite Nebenphase enthaltenden Herstellungsbeispiele durchgeführt, und so wurde das Vorliegen oder Fehlen von CaB₂O₄ bestätigt.
<Quantitative Bestimmung von CaB₂O₄>
Bei dem Ferrit-Sintermagneten von jedem der CaB₂O₄ enthaltenden Herstellungsbeispiele wurde unter Verwendung einer HRTEM-Aufnahme, wie sie in 6 dargestellt ist, eine quantitative Analyse von CaB₂O₄ durchgeführt. 8 ist ein der HRTEM-Aufnahme von 6 entsprechendes Modelldiagramm zur Beschreibung einer Analysemethode. Wie in 6 und 8 dargestellt, ist die CaB₂O₄-Verbindung 22 in der zweiten Nebenphase 14 verteilt. Daher wurde die Bildanalyse der zweiten Nebenphase 14 durchgeführt und es wurde ein Flächenanteil der CaB₂O₄-Verbindung 22 an der zweiten Nebenphase 14 erhalten. Dann wurden der Flächenanteil und der Flächenanteil der zweiten Nebenphase 14 auf der Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten miteinander multipliziert, und so wurde der Flächenanteil der CaB₂O₄-Verbindung 22 auf der Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
[Bewertung des Ferrit-Sintermagneten]
<Bewertung der magnetischen Eigenschaften>
Die oberen und unteren Oberflächen des Ferrit-Sintermagneten wurden bearbeitet und dann wurden die magnetischen Eigenschaften bei 20°C und -30°C mit einem B-H-Tracer mit maximal angelegtem Magnetfeld von 29 kOe gemessen. Dementsprechend wurden die magnetische Restflussdichte [Br(G)] und die Koerzitivfeldstärke [HcJ(Oe)], der Temperaturkoeffizient von HcJ und ein Temperaturkoeffizient von Br bei jeder der Temperaturen erhalten. Die magnetischen Eigenschaften bei -30°C wurden unter Verwendung einer Kühlvorrichtung, bei der eine Kältemaschine und ein Peltier-Element verwendet werden, und der Probe des vorbereiteten Ferrit-Sintermagneten und eines Randabschnitts der Probe der Messung des B-H-Tracers gemessen, und die Atmosphäre wurde auf -30°C heruntergekühlt und die Temperatur der Probe und des Randabschnitts der Messung wurde stabilisiert, und dann wurde die Messung durchgeführt. Dementsprechend wurden die magnetische Restflussdichte [Br(G)] und die Koerzitivfeldstärke [HcJ(Oe)] bei -30°C gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Des Weiteren wurden die magnetischen Eigenschaften bei -30°C bei einem Teil der Herstellungsbeispiele durchgeführt.
In Tabelle 3 wurden der Temperaturkoeffizient von HcJ und der Temperaturkoeffizient von Br gemäß den folgenden Ausdrücken erhalten. $\begin{array}{r} Temperaturkoeffizient von HcJ (%°C) = \\ [{HcJ}_{(20 ° C)} - {HcJ}_{(- 30 ° C)}] / 50 (°C) / {HcJ}_{(20 °C)} \times 100 \end{array}$
$\begin{array}{r} Temperaturkoeffizient von Br (%°C) = \\ [{Br}_{(20 ° C)} - {Br}_{(- 30 ° C)}] / 50 (°C) / {Br}_{(20 °C)} \times 100 \end{array}$

In den oben beschriebenen Ausdrücken stehen HcJ_(20°C) und HcJ_(-30°C) für HcJ(Oe) bei 20°C beziehungsweise -30°C. Br_(20°C) und Br_(-30°C) stehen für Br(G) bei 20°C beziehungsweise -30°C. [Tabelle 1]

Herstellungsbeispiel	Zusammensetzung
	Fe	Co	R (La)	A (Ca)	B₂O₃	SiO₂
	m-y	y	1 - x	x	Masse-%	Masse-%
Herstellungsbeispiel 1	9,3	0,28	0,56	0,44	0,02	0,2
Herstellungsbeispiel 2	9,4	0,28	0,57	0,43	0,05	0,2
Herstellungsbeispiel 3	9,5	0,30	0,57	0,43	0,11	0,2
Herstellungsbeispiel 4	9,5	0,30	0,57	0,43	0,14	0,2
Herstellungsbeispiel 5	9,5	0,30	0,55	0,45	0,21	0,2
Herstellungsbeispiel 6	9,5	0,29	0,58	0,42	0,22	0,2
Herstellungsbeispiel 7	9,5	0,30	0,58	0,42	0,34	0,2
Herstellungsbeispiel 8	9,5	0,30	0,58	0,42	0,42	0,2
Herstellungsbeispiel 9	9,5	0,30	0,58	0,42	0,64	0,2
Herstellungsbeispiel 10	7,2	0,30	0,60	0,40	0,04	0,2
Herstellungsbeispiel 11	7,2	0,30	0,60	0,40	0,22	0,2

[Tabelle 2]

Herstellungsbeispiel	Flächenanteil der ersten Nebenphase (%)	Flächenanteil der zweiten Nebenphase (%)	Flächenanteil von CaB₂O₄ in der zweiten Nebenphase (%)	Flächenanteil von CaB₂O₄ im Sintermagneten (%)	Bemerkungen
Herstellungsbeispiel 1	3,6	nicht vorhanden	nicht vorhanden	nicht vorhanden	Vergleichs beispiel
Herstellungsbeispiel 2	3,5	nicht vorhanden	nicht vorhanden	nicht vorhanden	Vergleichsbeispiel
Herstellungsbeispiel 3	3,2	nicht vorhanden	nicht vorhanden	nicht vorhanden	Vergleichsbeispiel
Herstellungsbeispiel 4	3,0	0,8	nicht vorhanden	nicht vorhanden	Beispiel
Herstellungsbeispiel 5	2,3	9,9	4,2	0,42	Beispiel
Herstellungsbeispiel 6	2,0	10,5	5,6	0,59	Beispiel
Herstellungsbeispiel 7	1,6	16,4	10,1	1,66	Beispiel
Herstellungsbeispiel 8	2,0	3,1	1,5	0,05	Beispiel
Herstellungsbeispiel 9	2,7	nicht vorhanden	nicht vorhanden	nicht vorhanden	Vergleichsbeispiel
Herstellungsbeispiel 10	4,8	nicht vorhanden	nicht vorhanden	nicht vorhanden	Vergleichsbeispiel
Herstellungsbeispiel 11	2,5	11,7	6,3	0,74	Beispiel

[Tabelle 3]

Herstellungsbeispiel	Br (G) 20°C	HcJ (Oe) 20°C	Br (G) -30°C	HcJ (Oe) -30°C	Temperaturkoeffizient von HcJ (%/°C)	Temperaturkoeffizient von Br (%/°C)
Herstellungsbeispiel 1	4222	3630	4616	3503	0,070	-0,187
Herstellungsbeispiel 2	4247	3658	-	-	-	-
Herstellungsbeispiel 3	4302	5045	4702	5010	0,014	-0,186
Herstellungsbeispiel 4	4320	5483	4713	5472	0,004	-0,182
Herstellungsbeispiel 5	4311	6707	4697	6791	-0,025	-0,179
Herstellungsbeispiel 6	4313	6764	4697	6872	-0,032	-0,178
Herstellungsbeispiel 7	4148	5921	-	-	-	-
Herstellungsbeispiel 8	3829	5238	-	-	-	-
Herstellungsbeispiel 9	3481	4734	-	-	-	-
Herstellungsbeispiel 10	4105	4860	-	-	-	-
Herstellungsbeispiel 11	4107	6769	-	-	-	-

Wie aus Tabelle 1 bis Tabelle 3 hervorgeht, wurde bei Herstellungsbeispiel 1, Herstellungsbeispiel 2, Herstellungsbeispiel 3 und Herstellungsbeispiel 10, bei denen der Gehalt an B₂O₃ kleiner oder gleich 0,11 Masse-% war, die zweite Nebenphase nicht aufgefunden und die war Koerzitivfeldstärke niedrig. Außerdem wurde die zweite Nebenphase bei Herstellungsbeispiel 9, bei dem der Gehalt an B₂O₃ größer als 0,6 Masse-% war, nicht aufgefunden, und sowohl die magnetische Restflussdichte als auch die Koerzitivfeldstärke waren niedrig. Bei den Herstellungsbeispielen 4 bis 8 und bei Herstellungsbeispiel 11, bei denen die zweite Nebenphase aufgefunden wurde, war die Koerzitivfeldstärke ausreichend hoch. Außerdem wurde bei den Herstellungsbeispielen 5 und 6 bestätigt, dass der Temperaturkoeffizient von HcJ negative Eigenschaften hatte, und die irreversible Entmagnetisierung durch Niedrigtemperatur wurde nicht hervorgebracht.
<Analyse 1 der Zusammensetzung jeder Phase>
5 ist eine Aufnahme des beobachteten Bilds (Vergrößerung: 2000fach), wenn die Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten von Herstellungsbeispiel 6 mit einem Rastertransmissionselektronenmikroskop betrachtet wird. 9 ist eine Aufnahme des beobachteten Bilds (Vergrößerung: 10.000fach), wenn die Querschnittsfläche des Ferrit-Sintermagneten von Herstellungsbeispiel 6 mit einem Rastertransmissionselektronenmikroskop betrachtet wird. In den Aufnahmen von 5 und 9 bildet ein weißer Bereich die erste Nebenphase ab, bildet ein schwarzer Bereich die zweite Nebenphase ab und bilden die anderen grauen Bereiche die Hauptphase ab. Die Zusammensetzung der Hauptphase und der ersten Nebenphase, die in dem Ferrit-Sintermagneten von Herstellungsbeispiel 6 und Herstellungsbeispiel 11 enthalten sind, wurde mit der oben beschriebenen TEM/EDX gemessen, und die Zusammensetzung der zweiten Nebenphase wurde mit der oben beschriebenen TEM/EELS gemessen. Die gleiche Messung wurde bei Herstellungsbeispiel 1 durchgeführt.

Die Zusammensetzungen der Hauptphase, der ersten Nebenphase und der zweiten Nebenphase der Herstellungsbeispiele 6 und 11 zeigt Tabelle 4. Die Zusammensetzung der Hauptphase der Herstellungsbeispiele 6 und 11 war ungefähr gleich der Gesamtzusammensetzung des Ferrit-Sintermagneten. Bei der Hauptphase und der ersten Nebenphase wurde die Messung in Bezug auf 13 willkürlich ausgewählte Flecken durchgeführt, und wenn die Gesamtheit von Si, Ca, Fe, Co und La auf 100 Atom-% festgelegt war, wurde ein Atomverhältnis von jedem der Elemente erhalten. Es wurde festgelegt, dass der arithmetische Mittelwert davon die Zusammensetzung von jeder der Phasen war. Bei der zweiten Nebenphase wurde die Messung in Bezug auf 13 willkürlich ausgewählte Flecken durchgeführt, und wenn die Gesamtheit von Si, Ca, Fe, Co und La und B auf 100 Atom-% festgelegt war, wurde ein Atomverhältnis von jedem der Elemente erhalten. Es wurde festgelegt, dass der arithmetische Mittelwert die Zusammensetzung der zweiten Nebenphase war. In der zweiten Nebenphase der Herstellungsbeispiele 6 und 11 war Co nicht enthalten. [Tabelle 4]

Element	Herstellungsbeispiel 6			Herstellungsbeispiel 11
Element	Hauptphase	Erste Nebenphase	Zweite Nebenphase	Hauptphase	Erste Nebenphase	Zweite Nebenphase
Si	0,3	1,3	2,7	0,1	0,3	3,4
Ca	3,7	4,3	45,9	5,6	5,1	45,0
Fe	85,8	44,9	4,7	84,7	47	6,2
Co	4,0	0,5	0,0	3,7	0,7	0,0
La	6,2	49,0	8,9	5,9	46,9	8,7
B	-	-	37,8	-	-	36,7
Gesamt	100	100	100	100	100	100

In der Tabelle kennzeichnet „-“, dass keine Messung vorgenommen wurde.

Bei dem Ferrit-Sintermagneten von Herstellungsbeispiel 1 wurde bestätigt, dass die Hauptphase und die erste Nebenphase enthalten waren, doch die zweite Nebenphase war nicht enthalten. Dann war eine von der Hauptphase und der ersten Nebenphase verschiedene Heterophase enthalten. Die Zusammensetzung von jeder der Phasen wurde wie bei den Herstellungsbeispielen 6 und 11 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt. Die Zusammensetzung der Hauptphase des Herstellungsbeispiels 1 war ungefähr gleich der Gesamtzusammensetzung des Ferrit-Sintermagneten. [Tabelle 5]

Element	Herstellungsbeispiel 1
	Hauptphase	Erste Nebenphase	Heterophase
Si	0,1	0,3	17,9
Ca	3,7	9,3	53,2
Fe	87,6	44,4	21,2
Co	2,9	1,0	2,3
La	5,7	45,0	2,2
B	-	-	3,2
Gesamt	100	100	100

In der Tabelle kennzeichnet „-“, dass keine Messung vorgenommen wurde.

In der in dem Ferrit-Sintermagneten des Herstellungsbeispiels 1 enthaltenen Heterophase war das Atomverhältnis von B niedriger als das Atomverhältnis von Fe, und es war Co enthalten.
<Analyse 2 der Zusammensetzung jeder Phase>
Wie bei der „Analyse 1 der Zusammensetzung jeder Phase“ wurde die Zusammensetzung der in dem Ferrit-Sintermagneten von jedem der Herstellungsbeispiele enthaltenen Hauptphase mit der oben beschriebenen TEM/EDX gemessen, und wenn die Gesamtheit von Si, Ca, Fe, Co und La auf 100 Atom-% festgelegt war, wurde das Elementverhältnis von jedem der Elemente erhalten. Dann wurde in der Hauptphase das Atomverhältnis von Co zur Gesamtheit von Fe und Co erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt. Außerdem wurde bei dem gesamten Ferrit-Sintermagneten das Atomverhältnis von Co zur Gesamtheit von Fe und Co auf der Grundlage der Messwerte in Tabelle 1 erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt.
Bei der Hauptphase und dem gesamten oben beschriebenen Ferrit-Sintermagneten wurde ein Verhältnis des Atomverhältnisses von Co in der Hauptphase zum Atomverhältnis von Co in dem Ferrit-Sintermagneten anhand des Werts von jedem Atomverhältnis [Co/(Fe + Co)] berechnet. Der Wert ist in der Tabelle 6 als „Co in Hauptphase/Co im Sintermagnet“ ausgewiesen.

[Tabelle 6]

Herstellungsbeispiel	Hauptphase Co/(Fe + Co) (%)	Ferrit-Sintermagnet Co/(Fe + Co) (%)	Co in Hauptphase/Co im Sintermagnet
Herstellungsbeispiel 1	3,2	2,92	1,09
Herstellungsbeispiel 2	3,2	2,89	1,11
Herstellungsbeispiel 3	3,5	3,06	1,14
Herstellungsbeispiel 4	3,6	3,06	1,18
Herstellungsbeispiel 5	4,4	3,06	1,44
Herstellungsbeispiel 6	4,5	2,96	1,52
Herstellungsbeispiel 7	3,8	3,06	1,24
Herstellungsbeispiel 8	3,7	3,06	1,21
Herstellungsbeispiel 9	3,3	3,06	1,08
Herstellungsbeispiel 10	3,6	4,00	0,90
Herstellungsbeispiel 11	4,2	4,00	1,05

Betrachtet man alle Herstellungsbeispiele, war bei den Herstellungsbeispielen 5 bis 8 , bei denen CaB204 in der zweiten Nebenphase enthalten war, das Verhältnis „Co in Hauptphase/Co im Sintermagnet“ größer als 1,2. Dies weist darauf hin, dass Co in der Hauptphase wirksam in die Hauptphase eingebunden ist, und dass Fe in der Hauptphase ausreichend mit Co substituiert ist. Somit wird davon ausgegangen, dass eine Verbesserung eines Verhältnisses der Substitution von Fe mit Co in der Hauptphase zu einer Verbesserung der Koerzitivfeldstärke und der Temperatureigenschaften beiträgt.
Beim Herstellungsbeispiel 11, bei dem CaB₂O₄ in der zweiten Nebenphase enthalten war, war „Co in Hauptphase/Co im Sintermagnet“ niedriger als bei den Herstellungsbeispielen 5 bis 8. Es wird davon ausgegangen, dass das daran liegt, dass beim Herstellungsbeispiel 11, wie aus Tabelle 1 hervorgeht, das Verhältnis von Co zu Fe in dem gesamten Ferrit-Sintermagneten hoch war, und somit war Co bereits ausreichend in die Hauptphase eingebunden. Daraus folgt, dass auch in einem Fall, in dem der Gehalt an Co im gesamten Ferrit-Sintermagneten verhältnismäßig gering ist (Herstellungsbeispiele 5 bis 8), CaB₂O₄ der zweiten Nebenphase eine Wirkungsweise aufweist, Co wirksam in die Hauptphase einzubinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/090935 [0003]

Claims

Ferrit-Sintermagnet, umfassend: eine Hauptphase, die aus Ferrit mit einer hexagonalen Kristallstruktur vom Magnetoplumbit-Typ gebildet ist; eine La, Ca und Fe enthaltende erste Nebenphase, in der ein Atomverhältnis von La höher als das der Hauptphase ist und das Atomverhältnis von La höher als ein Atomverhältnis von Ca ist; und eine La, Ca, Si, B und Fe enthaltende zweite Nebenphase, in der ein Atomverhältnis von Ca höher als ein Atomverhältnis von La ist, ein Atomverhältnis von B höher als ein Atomverhältnis von Fe ist und das Atomverhältnis von Fe niedriger als das der Hauptphase ist, wobei ein Flächenanteil der zweiten Nebenphase auf einer Querschnittsfläche größer oder gleich 1% ist.
Ferrit-Sintermagnet nach Anspruch 1, wobei in der zweiten Nebenphase, wenn eine Gesamtheit von La, Ca, Si, B und Fe auf 100 Atom-% festgelegt ist, ein Verhältnis von La 1 Atom-% bis 25 Atom-% beträgt, ein Verhältnis von Ca 30 Atom-% bis 70 Atom-% beträgt, ein Verhältnis von Si kleiner oder gleich 50 Atom-% ist, ein Verhältnis von B 8 Atom-% bis 60 Atom-% beträgt und ein Verhältnis von Fe kleiner oder gleich 20 Atom-% ist.
Ferrit-Sintermagnet nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Flächenanteil der ersten Nebenphase auf der Querschnittsfläche kleiner oder gleich 5% ist.
Ferrit-Sintermagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Ferrit-Sintermagnet CaB₂O₄ enthält.
Ferrit-Sintermagnet nach Anspruch 4, wobei die zweite Nebenphase CaB₂O₄ enthält.
Ferrit-Sintermagnet nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein Flächenanteil von CaB₂O₄, das in der zweiten Nebenphase enthalten ist, kleiner oder gleich 2% auf der Querschnittsfläche ist.
Motor, umfassend: den Ferrit-Sintermagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Generator, umfassend: den Ferrit-Sintermagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 6.