JP2005057082A - フェライト磁石およびその製造方法 - Google Patents
フェライト磁石およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005057082A JP2005057082A JP2003286964A JP2003286964A JP2005057082A JP 2005057082 A JP2005057082 A JP 2005057082A JP 2003286964 A JP2003286964 A JP 2003286964A JP 2003286964 A JP2003286964 A JP 2003286964A JP 2005057082 A JP2005057082 A JP 2005057082A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- ferrite
- formula
- ferrite magnet
- molar ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
- Magnetic Ceramics (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
Abstract
【解決手段】式(A1-xRx)O・n[(Fe3+ 1-yFe2+ y)2O3]で表されるマグネトプランバイト型結晶構造の主相がモル比で80%以上を占め、この式において、AはBaおよびSrから選択される少なくとも一種であってBaを必ず含み、Rは希土類元素から選択される少なくとも一種であり、x、yおよびnはモル比を表し、それぞれが、0<x≦0.6、0<y≦0.05、6.0<n≦6.6の範囲にある構成とし、焼結時、前記主相がモル比で80%以上生成されるように還元性雰囲気を制御する。
【選択図】なし
Description
また、上記した焼結性の問題は、SiO2、CaCO3、Al2O3、Cr2O3等の添加や希土類元素の酸化物の添加によっても、根本的に解決できない状況にあった。
また、コバルトを添加したフェライト磁石は、その磁石特性については比較的良好であるけれども、材料として高価なコバルトを使用するため製造費用が高騰する、という問題があった。
さらに、W型フェライトでは、磁石特性に問題がある上、製造性にも問題があり、M型フェライトに代えて用いるまでには到らない。
本発明は上記のような従来技術の現状を考慮して為されたものであり、その課題は、化学量論組成よりもFe2O3過剰の組成領域でも優れた磁石特性を有する、安価なフェライト磁石とその製造方法とを提供することにある。
磁石特性のうち高い保磁力を実現するには、主相であるマグネトプランバイト相(M相)が100%占めることが好ましい。ただし、M相の単相が得られなくとも、残りの異相のうち良好な磁気特性を示すW型フェライト相もしくはマグネタイト相がその多くを占めた場合、M相がモル比で80%を下回らない限りは、保磁力が劣化しないことを新たに見出した。特にW型相の残留磁束密度が高いために、M型単相の場合よりもわずかではあるが残留磁束密度は高くなることも新たに見出した。したがって、該M相はモル比で80%まで許容することができる。ただし、M相と、主にW相もしくはマグネタイト相から成る副相とは、共に平均結晶粒径が1.6μm以下の均一微細な結晶粒で、かつ均一に分散した組織になっていることが好ましい。また、異相としてX型フェライト、Y型フェライト、Z型フェライト、およびFe2O3等が多く生成した場合には、磁石特性が低下してしまう。したがって、そうはならないように秤量組成、仮焼時の雰囲気酸素濃度、微粉砕粒径、ならびに焼結時の雰囲気酸素濃度は、いずれも厳密に制御する必要がある。
本発明は、上記した知見に基づいてなされたもので、本発明に係るフェライト磁石は、式(A1-xRx)O・n[(Fe3+ 1-yFe2+ y)2O3]で表されるM型結晶構造の主相がモル比で80%以上を占めることを特徴とする。また、好ましくは残りの副相は、式 AFe2+ 2Fe3+ 18O27 で表されるW型フェライト相、もしくは式Fe3O4で表されるマグネタイト相がその多くを占めることが望ましい。なお、前記式において、AはSrとBaから選択される少なくとも一種であり、Rは希土類元素から選択される少なくとも一種であり、x、yおよびnはモル比を表し、それぞれが、0<x≦0.6、0<y≦0.05、6.0<n≦6.6の範囲にある。
このように構成したフェライト磁石においては、Fe2O3過剰の組成領域であってもM型フェライト相の単相が得られる(特許文献3および特許文献4参照)。あるいは、式(A1-xRx)O・n[(Fe3+ 1-yFe2+ y)2O3]換算でnが6よりも多くなるように(6.6よりも多くなるようにしてもかまわない)各原料粉末を秤量、混合、仮焼、微粉砕そして焼結したとする。このとき、組成と焼成時の雰囲気酸素濃度、粉砕粒径等の製造方法を最適化することによって、6.0<n≦6.6の範囲にある式(A1-xRx)O・n[(Fe3+ 1-yFe2+ y)2O3]で表されるM相(主相)と、このM相より著しくFe2O3の比率の高いW相、もしくはマグネタイト相(副相)とが得られる。このM型フェライト相と副相とが均一微細(好ましくは、1.6μm以下)に混合した結晶組織が得られた場合、M型フェライト単相の場合と比較して、保磁力はほとんど低下せず、逆に副相にW型フェライト相を含む場合、わずかではあるが残留磁束密度は高くなる。しかも、Fe2O3過剰の組成領域となっているので、高価なSrやBa原料の使用量が削減し、さらには高価なCo原料が不要になる。
現在工業化されているSrフェライトとBaフェライトを比べると、Srフェライトの方が高い磁石特性を有している。にもかかわらず、本発明においてSrとBaからなるフェライト磁石を採用している理由は、以下の二つである。一つには、安価で良好な磁石特性のフェライトが多量に求められているためである。バリウム原料の方がストロンチウム原料よりも安価である。もう一つには、Sr2+イオンに比べ、Ba2+イオンはイオン半径が大きく、また、Fe3+イオンよりもFe2+イオンの方がイオン半径が大きい。そのためSrフェライトよりもBaフェライトの方が、希土類金属イオンとFe2+イオンを含有したM相の結晶構造が安定であること見出したためである。
本フェライト磁石は、上記基本構成において、SiO2:0.01〜0.5mass%、CaCO3:0.01〜1.0mass%、Al2O3:0.01〜2.0mass%、Cr2O3:0.01〜2.0mass%のうちの少なくとも一種をさらに含有するようにしてもよい。このように構成した場合は、これらの微量成分をさらに含有することにより、フェライト磁石の磁石特性および焼結反応性を向上させることができる。
本フェライト磁石は、上記した基本構成および微量成分を含有する構成において、副相が式 AFe2+ 2Fe3+ 16O27 で表されるW型フェライト相もしくはマグネタイト相であるものとしてもよい。
M相と混在するW相は、一般的には上述したように式 AFe2+ 2Fe3+ 18O27 で表される。しかしながら、実際には、非化学量論組成にて表記して、AO・2(FeO)・n’(Fe2O3)と表すことができ、モル比:n’は8前後の値がとり得る。そしてn’=8の場合が化学量論組成で表記した AFe2+ 2Fe3+ 18O27 となる。したがって、本発明のフェライト磁石にてM相と混在するW相は、AO・2(FeO)・n’(Fe2O3)と表記した場合、モル比n’にて8程度の範囲にあればよい。また、このときのn’の値は、Fe2O3とAOの組成と、焼結時の雰囲気酸素濃度によって決まる。
このように本フェライト磁石の製造方法は仮焼時あるいは焼結時、M相中のFe3+の一部を還元してFe2+を生成するよう、還元性雰囲気下で制御することを特徴とする。ここにおいて生成したFe2+と、もともと含有している+3価の希土類元素イオンとによって、M型結晶構造中のイオンバランスが保たれる。
本フェライト磁石は、本来大気中で仮焼あるいは焼結する場合、焼結しづらい組成であるにもかかわらず、上述したように還元性雰囲気中で焼結することと、原子価制御手法を取り入れることの両方によってはじめて、焼結を促進することができるだけでなく、M型フェライト相の単相、あるいはM型フェライト相と副相との均一微細な混合結晶組織が得られるようになる。さらには、副相としてはX型フェライト、Y型フェライト、Z型フェライトあるいはFe2O3等ではなく、W型フェライトもしくはマグネタイトが優先的に生成されるようになる。
本フェライト磁石の製造方法の他の一つは、ACO3、Fe2O3ならびにR2O3の各原料粉末を秤量、混合し、大気中で仮焼して得られた粉末を成形して成形体とし、該成形体を還元性雰囲気下で焼結させることにより、式(A1-xRx)O・n[(Fe3+ 1-yFe2+ y)2O3]で表されるマグネトプランバイト型結晶構造の主相をモル比で80%以上生成させることを特徴とする。(なお、この式において、AはBaおよびSrから選択される少なくとも一種であってBaを必ず含み、Rは希土類元素から選択される少なくとも一種であり、x、yおよびnはモル比を表し、それぞれが、0<x≦0.6、0<y≦0.05、6.0<n≦6.6の範囲にある。)
上記二つの製造方法においては、上記式において2ny=xとなるように還元性雰囲気下で焼結を行うのが望ましい。
また、上記した各製造方法においては、希土類元素の原料として、ミッシュメタルを使用することができる。
さらに、上記した各製造方法においては、副相として式 AFe2+ 2Fe3+ 16O27 で表されるW型フェライト相もしくはマグネタイト相を生成させることができる。
また、本フェライト磁石は、SiO2:0.01〜0.5mass%、CaCO3:0.01〜1.0mass%、Al2O3:0.01〜2.0mass%、Cr2O3:0.01〜2.0mass%のうちの少なくとも一種をさらに含有する構成としてもよい。これら成分は、何れも磁石特性の向上並びに焼結性の改善に寄与することが従来より知られており、これら成分の微量添加により、磁石特性のより一層の向上並びに焼結性のより一層の改善を図ることができる。
昇温過程からトップ温度域にかけて雰囲気酸素濃度を制御するのは、nが6.0より大きくて、本来は焼結しづらい組成のフェライトの焼結を促進するためである。即ち、雰囲気を適切な還元性に保つと、このような組成では形成し難い酸素イオンの原子空孔の形成が促進される。酸素イオンは他の金属イオンよりもイオンのサイズが大きく、この酸素イオンの原子空孔がフェライト中に多量に形成されることにより、この原子空孔を媒体として他の金属イオンの拡散が促進され、結果として焼結がより容易に進行する。
トップ温度域から冷却過程にかけて雰囲気酸素濃度を制御するのは、Fe2+生成量を制御して、このFe2+とフェライト中に含有させた希土類イオン(例えば、Ce3+)とを同モル数に、つまり、電気的にイオンバランスさせるためである。おおよそ500℃よりも低い温度域では、フェライト中の酸化還元反応が進行しないため、冷却過程での雰囲気酸素濃度の制御は、500℃までの温度域で行えば十分である。
本発明の磁石を構成するM相は、式(A1-xRx)O・n[(Fe3+ 1-yFe2+ y)2O3]において、6.0<n≦6.6の範囲である。しかしながら、n>6.6となるように、各原料粉末を秤量してもよい。例えば、n=6.7となるように秤量して、本発明の磁石の製造方法にて作製した場合、例えばn=6.6の上記式で表されるM相(主相)が90%、AFe2+ 2Fe3+ 16O27 で表されるW相(副相)が10%からなる混合結晶組織が生成する。M相におけるnの値は焼結時における各金属イオンの拡散速度、焼結温度や冷却速度、あるいは雰囲気酸素濃度にも依存する。したがって、これらの製造条件の違いにより、例えばn=6.6の上記式で表されるM相(主相)が80%、AFe2+ 2Fe3+ 16O27 で表されるW相(副相)が20%からなる混合結晶組織が生成する。
仮焼後の微粉砕は、湿式にて行うことができる。この場合、平均の破砕粒径が0.5〜1.2μmの範囲となるようにかつ均一な粒径となるように微粉砕するのが望ましい。この微粉砕時に、所望によりSiO2、CaCO3、Al2O3、Cr2O3等の微量成分を添加することができる。また、上記した希土類元素の原料粉末は、この仮焼粉末に対して添加してもよい。
仮焼後の成形は、スラリー状として湿式にて成形してもよいし、乾燥後に乾式にて成形してもよい。この場合、磁場中で成形してもよく、その磁場としては、400〜1200kA/m程度が選択される。
次に、得られた微細粉末を800kA/mの磁場中で湿式成形し、300℃で乾燥した後、1150℃で1時間、大気中または窒素流入により酸素濃度を制御した雰囲気中で焼結し、表1に示す本発明試料1〜6と比較試料1〜3とを製作した。
また、得られたフェライト磁石の最大エネルギー積(BH)max、残留磁束密度Br、および保磁力Hcを磁気磁束計によって測定した。結果を表2に示す。(表中「制御」とあるのは還元性雰囲気を意味する。)
これに対して、比較試料1のフェライト磁石は、大気中で焼結したことによりFe2+が全く生成しておらず、イオンのバランスが崩れている。また、比較試料2のフェライト磁石は、Ce等の希土類イオンを含有しないため、焼結が不十分である。さらに比較試料3のフェライト磁石は、AOに対するFe2O3のモル比nが大きすぎるため、焼結が十分に進行していない。これらのことより、比較試料1〜3のフェライト磁石はいずれも、M相とW相以外に、Fe2O3の未反応相が多く残留しているとともに、最大エネルギー積、残留磁束密度および保磁力ともに本発明のフェライト磁石に比べて低くなっている。
Claims (8)
- 式(A1-xRx)O・n[(Fe3+ 1-yFe2+ y)2O3]で表されるマグネトプランバイト型結晶構造の主相がモル比で80%以上を占め、この式において、AはBaおよびSrから選択される少なくとも一種であってBaを必ず含み、Rは希土類元素から選択される少なくとも一種であり、x、yおよびnはモル比を表し、それぞれが、0<x≦0.6、0<y≦0.05、6.0<n≦6.6の範囲にあることを特徴とするフェライト磁石。
- SiO2:0.01〜0.5mass%、CaCO3:0.01〜1.0mass%、Al2O3:0.01〜2.0mass%、Cr2O3:0.01〜2.0mass%のうちの少なくとも一種をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載のフェライト磁石。
- 式 AFe2+ 2Fe3+ 16O27 で表されるW型フェライト相もしくはマグネタイト相を副相として含むことを特徴とする請求項1または2に記載のフェライト磁石。
- ACO3、Fe2O3ならびにR2O3の各原料粉末を秤量、混合し、還元性雰囲気下で仮焼して得られた粉末を成形して成形体とし、該成形体を還元性雰囲気下で焼結することにより、式(A1-xRx)O・n[(Fe3+ 1-yFe2+ y)2O3]で表されるマグネトプランバイト型結晶構造の主相をモル比で80%以上生成させることを特徴とするフェライト磁石の製造方法。(なお、この式において、AはBaおよびSrから選択される少なくとも一種であってBaを必ず含み、Rは希土類元素から選択される少なくとも一種であり、x、yおよびnはモル比を表し、それぞれが、0<x≦0.6、0<y≦0.05、6.0<n≦6.6の範囲にある。)
- ACO3、Fe2O3ならびにR2O3の各原料粉末を秤量、混合し、大気中で仮焼して得られた粉末を成形して成形体とし、該成形体を還元性雰囲気下で焼結することにより、式(A1-xRx)O・n[(Fe3+ 1-yFe2+ y)2O3]で表されるマグネトプランバイト型結晶構造の主相をモル比で80%以上生成させることを特徴とするフェライト磁石の製造方法。(なお、この式において、AはBaおよびSrから選択される少なくとも一種であってBaを必ず含み、Rは希土類元素から選択される少なくとも一種であり、x、yおよびnはモル比を表し、それぞれが、0<x≦0.6、0<y≦0.05、6.0<n≦6.6の範囲にある。)
- 上記式において、2ny=xとなるように還元性雰囲気下で焼結を行うことを特徴とする請求項4または5に記載のフェライト磁石の製造方法。
- 希土類元素の原料として、ミッシュメタルを使用することを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載のフェライト磁石の製造方法。
- 式 AFe2+ 2Fe3+ 16O27 で表されるW型フェライト相もしくはマグネタイト相を副相として生成させることを特徴とする請求項4乃至7のいずれか1項に記載のフェライト磁石の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003286964A JP3951183B2 (ja) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | フェライト磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003286964A JP3951183B2 (ja) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | フェライト磁石 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005057082A true JP2005057082A (ja) | 2005-03-03 |
JP3951183B2 JP3951183B2 (ja) | 2007-08-01 |
Family
ID=34366111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003286964A Expired - Fee Related JP3951183B2 (ja) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | フェライト磁石 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3951183B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007031204A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Tdk Corp | W型フェライト磁石 |
CN116425205A (zh) * | 2023-04-03 | 2023-07-14 | 山东大学 | 掺杂稀土铈元素和镍元素的w型钡铁氧体及其制备方法 |
-
2003
- 2003-08-05 JP JP2003286964A patent/JP3951183B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007031204A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Tdk Corp | W型フェライト磁石 |
CN116425205A (zh) * | 2023-04-03 | 2023-07-14 | 山东大学 | 掺杂稀土铈元素和镍元素的w型钡铁氧体及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3951183B2 (ja) | 2007-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4367649B2 (ja) | フェライト焼結磁石 | |
JP5626211B2 (ja) | フェライト磁性材料 | |
EP2892058B1 (en) | Ferrite calcined body, method for producing ferrite sintered magnet, and ferrite sintered magnet | |
JP2001135512A (ja) | フェライト磁石粉末および該磁石粉末を用いた磁石およびそれらの製造方法 | |
JP3488416B2 (ja) | フェライト磁石の製造方法 | |
JP3951184B2 (ja) | フェライト磁石 | |
JP3951183B2 (ja) | フェライト磁石 | |
JP2004296514A (ja) | フェライト磁石およびその製造方法 | |
JP5218716B2 (ja) | フェライト磁性材料 | |
JP3994411B2 (ja) | フェライト磁石およびその製造方法 | |
JP4599752B2 (ja) | フェライト焼結磁石の製造方法 | |
JP2000323317A (ja) | フェライト磁石及びその粉末の製造方法 | |
JP2004296501A (ja) | フェライト磁石およびその製造方法 | |
JP2004296502A (ja) | フェライト磁石およびその製造方法 | |
JP2004296513A (ja) | フェライト磁石およびその製造方法 | |
JP2004311516A (ja) | フェライト磁石およびその製造方法 | |
JP3891788B2 (ja) | 六方晶フェライトの製造方法 | |
JP2004311518A (ja) | フェライト磁石およびその製造方法 | |
JP2005045167A (ja) | 異方性フェライト磁石 | |
JP2004311517A (ja) | フェライト磁石およびその製造方法 | |
JP3257536B2 (ja) | 複合フェライト磁石材料 | |
JP2005064010A (ja) | フェライト磁石粉末およびその製造方法、並びにこのフェライト磁石粉末を用いたボンド磁石 | |
JP2002260908A (ja) | 永久磁石粉末、該永久磁石粉末を用いた磁石およびそれらの製造方法 | |
JP2005064009A (ja) | フェライト磁石粉末およびその製造方法、並びにこのフェライト磁石粉末を用いたボンド磁石 | |
CN112408973A (zh) | 一种低成本的高剩磁永磁铁氧体及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050824 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051221 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060213 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070404 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070411 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |