JP2009238795A - ボンド磁石用フェライト粉末およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アニール処理による配向度の低下を防止することができるとともに、圧力密度が高く、高充填性で、高磁力を有するボンド磁石を製造することができる、ボンド磁石用フェライト粉末およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ボンド磁石用フェライト粉末は、アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が０．０１〜３．００質量％添加された平均粒子径０．５０〜１．５０μｍのマグネトプランバイト型フェライトの微粉１５〜４０質量％と、残部としてこの微粉よりも大きい平均粒子径２．００〜１５．００μｍのマグネトプランバイト型フェライトの粗粉とから構成されている。
【選択図】なし

Description

本発明は、ボンド磁石用フェライト粉末およびその製造方法に関し、特に、高磁力のボンド磁石用フェライト粉末およびその製造方法に関する。

従来、ＡＶ機器、ＯＡ機器、自動車電装部品などに使用される小型モータや、複写機のマグネットロールなどに使用される磁石のような高磁力の磁石として、フェライト系焼結磁石が使用されている。しかし、フェライト系焼結磁石は、欠け割れが発生したり、研磨が必要なために生産性に劣るという問題があることに加えて、複雑な形状への加工が困難であるという問題がある。

そのため、近年では、ＡＶ機器、ＯＡ機器、自動車電装部品などに使用される小型モータなどの高磁力の磁石として、希土類磁石のボンド磁石が使用され始めている。しかし、希土類磁石は、フェライト系焼結磁石の約２０倍のコストがかかり、また、錆び易いという問題があるため、フェライト系焼結磁石の代わりにフェライト系ボンド磁石を使用することが望まれている。

しかし、ボンド磁石と焼結磁石では密度が大きく異なり、例えば、フェライト系焼結磁石の密度が５．０ｇ／ｃｍ^３程度であるのに対して、フェライト系ボンド磁石は、樹脂やゴムなどのバインダを含むために、その密度はフェライト系焼結磁石よりも低くなり、磁力が低下する。そのため、フェライト系ボンド磁石の磁力を高くするために、フェライト粉末の含有率を増加させることが必要になる。しかし、フェライト系ボンド磁石中のフェライト粉末の含有率を増加させると、フェライト粉末とバインダとの混練時に、これらの混練物の粘度が高くなり、混練時の負荷が増大して、生産性が低下し、極端な場合には混練することができなくなる。また、混練することができたとしても、成形時に混練物の流動性が悪くなるので、生産性が低下し、極端な場合には成形することができなくなる。

このようなフェライト系ボンド磁石の課題を解決するために、バインダの選定やフェライト粉末の表面処理などの様々な改良が行われているが、特に、フェライト粉末の充填性を高めることが重要である。このフェライト粉末の充填性は、一般に粒度分布や圧縮密度と関連性が高く、フェライト粉末の充填性を高めるためには、圧縮密度を高くする必要がある。このような圧縮密度が高く、高充填性のフェライト粉末として、平均粒径０．５〜１．５μｍのフェライト微粉末と平均粒径３０〜２５０μｍのフェライト粗粉末を配合したフェライト粉末が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特公昭６３−３４６１０号公報（第１−２頁）

また、高磁力のフェライト系ボンド磁石を得るためには、フェライト粉末のボンド磁石中への充填性を高めることに加えて、フェライト粉末の配向度を高くすることも必要である。しかし、特許文献１に記載されたフェライト粉末は、圧縮密度が高く、高充填性のフェライト粉末であるが、アニール処理によりフェライト粉末を焼結させる際に配向度が低下するという問題があった。

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、アニール処理による配向度の低下を防止することができるとともに、圧力密度が高く、高充填性で、高磁力を有するボンド磁石を製造することができる、ボンド磁石用フェライト粉末およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、ボンド磁石用フェライト粉末を、アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉と、この微粉よりも平均粒子径が大きいマグネトプランバイト型フェライトの粗粉とから構成することにより、アニール処理による配向度の低下を防止することができるとともに、圧力密度が高く、高充填性で、高磁力を有するボンド磁石を製造することができる、ボンド磁石用フェライト粉末を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によるボンド磁石用フェライト粉末は、アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉と、この微粉よりも平均粒子径が大きいマグネトプランバイト型フェライトの粗粉とから構成されることを特徴とする。このボンド磁石用フェライト粉末において、マグネトプランバイト型フェライトの微粉に添加されたアルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方の量が０．０１〜３．００質量％であるのが好ましい。また、アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉の量が１５〜４０質量％であり、残部がマグネトプランバイト型フェライトの粗粉であるのが好ましい。さらに、マグネトプランバイト型フェライトの微粉の平均粒子径が０．５０〜１．５０μｍであり、マグネトプランバイト型フェライトの粗粉の平均粒子径が２．００〜１５．００μｍであるのが好ましい。

本発明によるボンド磁石用フェライト粉末の製造方法は、マグネトプランバイト型フェライトの微粉にアルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方を添加する工程と、このアルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉と、この微粉よりも平均粒子径が大きいマグネトプランバイト型フェライトの粗粉とを混合する工程と、この混合工程の前または後に、アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉と、マグネトプランバイト型フェライトの粗粉をアニール処理する工程とを備えたことを特徴とする。このボンド磁石用フェライト粉末の製造方法において、マグネトプランバイト型フェライトの微粉に添加されるアルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方の量が０．０１〜３．００質量％であるのが好ましい。また、アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉の量が１５〜４０質量％であり、残部がマグネトプランバイト型フェライトの粗粉であるのが好ましい。さらに、マグネトプランバイト型フェライトの微粉の平均粒子径が０．５０〜１．５０μｍであり、マグネトプランバイト型フェライトの粗粉の平均粒子径が２．００〜１５．００μｍであるのが好ましい。また、アニール処理の温度が８００〜１１００℃であるのが好ましい。

また、本発明によるボンド磁石は、上記のボンド磁石用フェライト粉末と、バインダとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、アニール処理による配向度の低下を防止することができるとともに、圧力密度が高く、高充填性で、高磁力を有するボンド磁石を製造することができる、ボンド磁石用フェライト粉末およびその製造方法を提供することができる。

本発明によるボンド磁石用フェライト粉末の実施の形態は、アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が０．０１〜３．００質量％、好ましくは０．５０〜１．００質量％添加された平均粒子径０．５０〜１．５０μｍ、好ましくは０．８０〜１．３０μｍのマグネトプランバイト型フェライトの微粉１５〜４０質量％、好ましくは２０〜３５質量％と、残部としてこの微粉よりも大きい平均粒子径２．００〜１５．００μｍ、好ましくは２．００〜１０．００μｍのマグネトプランバイト型フェライトの粗粉とから構成されている。

本発明によるボンド磁石用フェライト粉末の製造方法の実施の形態は、マグネトプランバイト型フェライトの微粉にアルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方を０．０１〜３．００質量％、好ましくは０．５０〜１．００質量％添加する工程と、このアルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加された平均粒子径０．５０〜１．５０μｍ、好ましくは０．８０〜１．３０μｍのマグネトプランバイト型フェライトの微粉１５〜４０質量％、好ましくは２０〜３５質量％と、残部としてこの微粉よりも大きい平均粒子径２．００〜１５．００μｍ、好ましくは２．００〜１０．００μｍのマグネトプランバイト型フェライトの粗粉とを混合する工程と、この混合工程の前または後に、アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉と、マグネトプランバイト型フェライトの粗粉を８００〜１１００℃でアニール処理する工程とを備えている。

アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉は、アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が０．０１〜３．００質量％、好ましくは０．５０〜１．００質量％添加された平均粒子径１．００〜２．００μｍのフェライトを粉砕し、必要に応じて粉砕後に分級して、平均粒子径０．５０〜１．５０μｍ、好ましくは０．８０〜１．３０μｍのマグネトプランバイト型フェライトの微粉にすることによって得られる。平均粒子径を０．５μｍ以上にすることにより、粉砕時間の長時間化を防止することができ、また、ボンド磁石を製造する際に磁気特性が低下するのを防止することができる。一方、平均粒子径を１．５０μｍ以下にすることにより、即ち、マグネトプランバイト型フェライトの粗粉との混合後の混合粉中の粒子径１．５０μｍを超える粒子の割合を低減させることにより、粗粉との混合粉の圧縮密度を高めることができるため、高充填性のボンド磁石を製造することができる。

マグネトプランバイト型フェライトの粗粉は、平均粒子径３．００〜１５．００μｍのフェライトを粉砕し、必要に応じて粉砕後に分級して、平均粒子径２．００〜１５．００μｍ、好ましくは２．００〜１０．００μｍのマグネトプランバイト型フェライトの粗粉にすることによって得られる。平均粒子径を２．００μｍ以上にすることにより、即ち、マグネトプランバイト型フェライトの微粉との混合後の混合粉中の粒子径２．００μｍ未満の粒子の割合を低減させることにより、微粉との混合粉の圧縮密度を高めることができるため、高充填性のボンド磁石を製造することができる。一方、平均粒子径を１５．００μｍ以下にすることにより、ボンド磁石を製造する際に配向度と保磁力を高く保つことができる。

このアルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉１５〜４０質量％、好ましくは２０〜３５質量％と、残部としてマグネトプランバイト型フェライトの粗粉とを混合して混合粉を得る。微粉の配合量が１５質量％以上であれば、混合粉の圧縮密度を高めて、高充填性のボンド磁石を製造することができるとともに、成形後のボンド磁石の保磁力も高くすることができる。一方、微粉の配合量が４０質量％以下であれば、ボンド磁石を製造する際にバインダとの混練時および成形時の粘度が高くなり過ぎるのを防止して、ボンド磁石の製造が困難になるのを防止することができ、また、成形後に磁粉の配向度が低くなるのを防止して、残留磁束密度Ｂｒの低下を防止することができると考えられる。

このアルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉と、マグネトプランバイト型フェライトの粗粉とを混合して得られた混合粉をアニール処理するか、あるいは、アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉と、マグネトプランバイト型フェライトの粗粉を予め別々にアニール処理した後に混合することにより、本実施の形態のボンド磁石用フェライト粉末が得られる。このアニール処理によって、マグネトプランバイト型フェライトの微粉と粗粉を製造するためにフェライトを粉砕する際に粒子中の結晶に発生した歪みを除去することができる。このアニール温度は、８００〜１１００℃であるのが好ましい。８００℃以上であれば、アニール処理の効果を十分に達成することができ、保磁力と飽和磁化を高めることができる。一方、１１００℃以下であれば、焼結の過剰進行を防止し、圧縮密度と配向性の低下を防止することができる。

本発明によるボンド磁石用フェライト粉末の製造方法の実施の形態では、アニール処理による配向度の低下を防止することができるとともに、圧力密度が高く、高充填性のボンド磁石用フェライト粉末を製造することができる。このボンド磁石用フェライト粉末を使用してボンド磁石を製造すれば、従来のボンド磁石にはなかった高磁力のボンド磁石を製造することができ、ＡＶ機器、ＯＡ機器、自動車電装部品などに使用される小型モータや、複写機のマグネットロールなどに使用可能なボンド磁石を製造することができる。

以下、本発明によるボンド磁石用フェライト粉末およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。

［実施例１］
酸化鉄と炭酸ストロンチウムをモル比５．５：１になるように秤量して混合し、得られた混合物を水で造粒し、乾燥した後、電気炉中において１０２０℃で４０分間焼成して焼成物を得た。この焼成物をハンマーミル（不二パウダル株式会社製のサンプルミル）で粉砕した後、０．８質量％のＡｌ_２Ｏ_３を添加し、湿式粉砕機（ウエットミル）で湿式粉砕し、微粉を得た。この微粉は、０．８質量％のＡｌ_２Ｏ_３を含有し、平均粒子径が１．００μｍ、配向度が０．８２３であった。

また、酸化鉄と炭酸ストロンチウムをモル比５．８５：１になるように秤量して混合し、得られた混合物を水で造粒し、乾燥した後、電気炉中において１２００℃で２時間焼成して焼成物を得た。この焼成物をハンマーミル（不二パウダル株式会社製のサンプルミル）で粉砕した後、湿式粉砕機（ウエットミル）で湿式粉砕し、粗粉を得た。この粗粉の平均粒子径は３．１０μｍ、配向度は０．９５３であった。

得られた微粉２０質量％と粗粉８０質量％を秤量して混合し、得られた混合粉を電気炉中において９８５℃で１時間焼成（アニール）して、フェライト粉末を得た。

得られたフェライト粉末の平均粒子径は１．５７μｍ、比表面積は１．８６ｍ^２／ｇ、圧縮密度は３．４６ｇ／ｃｍ^３、保磁力ｉＨＣは３００９Ｏｅ、配向度は０．９４１であった。

なお、平均粒子径は、空気透過法による比表面積測定装置（島津製作所製のＳＳ−１００型比表面積測定装置）によって測定し、比表面積は、比表面積測定装置（ユアサアイオニクス株式会社製のモノソーブ）を使用してＢＥＴ法によって測定した。また、圧縮密度は、得られたフェライト粉末１０ｇを１インチ金型に入れ、手動プレス（ゴンノ水圧製作所製の手動プレス）で１トンの圧力を加えた後、金型に入れた座金を取り除き、再び１トンの圧力を加え、この加圧後の金型をデシマチックインジケータに置いて、試料の厚さＨを測定し、圧縮密度＝１０／（π×１．２７×１．２７×Ｈ）（ｇ／ｃｍ^３）から算出した。さらに、配向度は、得られたフェライト粉末４．４重量部を、シクロヘキサノン４．１重量部とメチルエチルケトン４．１重量部と樹脂（ＭＲ−１１０）との混合物５．６重量部に加え、遠心ボールミル（伊藤製作所製のボールミル）で分散させてペースト状にし、このペースト状の混合物をシート化し、１０ＫＧの磁場をかけて、配向度測定装置（東映工業株式会社製のＶＳＭ−Ｐ７）によって測定した。

［実施例２］
０．８質量％のＡｌ_２Ｏ_３の代わりに１．０質量％Ｙ_２Ｏ_３を微粉に添加した以外は、実施例１と同様の方法によりフェライト粉末を得た。得られたフェライト粉末の平均粒子径は１．６４μｍ、比表面積は１．８５ｍ^２／ｇ、圧縮密度は３．４３ｇ／ｃｍ^３、保磁力ｉＨｃは３０１７Ｏｅ、配向度は０．９２４であった。

［比較例］
微粉にＡｌ_２Ｏ_３を添加しなかった以外は、実施例１と同様の方法によりフェライト粉末を得た。得られたフェライト粉末の平均粒子径は１．４０μｍ、比表面積は１．７８ｍ^２／ｇ、圧縮密度は３．４７ｇ／ｃｍ^３、保磁力ｉＨＣは２９６７Ｏｅ、配向度は０．９１７であった。
これらの実施例および比較例の条件および結果をそれぞれ表１および表２に示す。

表１および表２に示すように、実施例１〜２のフェライト粉末は、比較例のフェライト粉末と比較すると、保磁力ｉＨＣはほぼ同等であるが、配向度が優れており、高配向且つ高磁力のフェライト粉末であることがわかった。

Claims (10)

1. アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉と、この微粉よりも平均粒子径が大きいマグネトプランバイト型フェライトの粗粉とから構成されることを特徴とする、ボンド磁石用フェライト粉末。
2. 前記マグネトプランバイト型フェライトの微粉に添加された前記アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方の量が０．０１〜３．００質量％であることを特徴とする、請求項１に記載のボンド磁石用フェライト粉末。
3. 前記アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉の量が１５〜４０質量％であり、残部が前記マグネトプランバイト型フェライトの粗粉であることを特徴とする、請求項１または２に記載のボンド磁石用フェライト粉末。
4. 前記マグネトプランバイト型フェライトの微粉の平均粒子径が０．５０〜１．５０μｍであり、前記マグネトプランバイト型フェライトの粗粉の平均粒子径が２．００〜１５．００μｍであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のボンド磁石用フェライト粉末。
5. マグネトプランバイト型フェライトの微粉にアルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方を添加する工程と、このアルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉と、この微粉よりも平均粒子径が大きいマグネトプランバイト型フェライトの粗粉とを混合する工程と、この混合工程の前または後に、前記アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉と、前記マグネトプランバイト型フェライトの粗粉をアニール処理する工程とを備えたことを特徴とする、ボンド磁石用フェライト粉末の製造方法。
6. 前記マグネトプランバイト型フェライトの微粉に添加される前記アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方の量が０．０１〜３．００質量％であることを特徴とする、請求項５に記載のボンド磁石用フェライト粉末の製造方法。
7. 前記アルミニウム酸化物およびイットリウム酸化物の少なくとも一方が添加されたマグネトプランバイト型フェライトの微粉の量が１５〜４０質量％であり、残部が前記マグネトプランバイト型フェライトの粗粉であることを特徴とする、請求項５または６に記載のボンド磁石用フェライト粉末の製造方法。
8. 前記マグネトプランバイト型フェライトの微粉の平均粒子径が０．５０〜１．５０μｍであり、前記マグネトプランバイト型フェライトの粗粉の平均粒子径が２．００〜１５．００μｍであることを特徴とする、請求項５乃至７のいずれかに記載のボンド磁石用フェライト粉末の製造方法。
9. 前記アニール処理の温度が８００〜１１００℃であることを特徴とする、請求項５乃至８のいずれかに記載のボンド磁石用フェライト粉末の製造方法。
10. 請求項１乃至４のいずれかに記載のボンド磁石用フェライト粉末と、バインダとを備えたことを特徴とする、ボンド磁石。