JP2020161656A - フェライト焼結磁石、フェライト粒子、ボンド磁石、及び、回転電気機械 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気特性の焼結温度依存性の低いフェライト粒子、フェライト焼結磁石等を提供する。【解決手段】このフェライト焼結磁石１００は、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相４並びに粒界相６を有する。この磁石は、元素Ｒ、元素Ｍ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｂ、Ｍｎ及びＣｒを含む。元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種の元素であり、元素Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも一つの元素であり、かつ、Ｃａを必ず含み、金属元素の原子組成をＲ１−ｘＭｘＦｅｍ−ｙＣｏｙと表した時に、ｘ、ｙ及びｍは、下記式を満たす。０．２≦ｘ≦０．８（１）０．１≦ｙ≦０．６５（２）３≦ｍ＜１４（３）さらに、Ｂ含有量がＢ２Ｏ３換算で０．１〜０．４質量％、Ｍｎ含有量がＭｎＯ換算で０．１５〜１．０２質量％、Ｃｒ含有量がＣｒ２Ｏ３換算で０．０２〜２．０１質量％である。【選択図】図１

Description

本開示は、フェライト焼結磁石、フェライト粒子、ボンド磁石、及び、回転電気機械に関する。

フェライト焼結磁石に用いられる磁性材料として、六方晶系の結晶構造を有するＢａフェライト、Ｓｒフェライト及びＣａフェライトが知られている。このようなフェライトの結晶構造としては、マグネトプランバイト型（Ｍ型）、及びＷ型等が知られている。これらの中でも、モータ用等の磁石材料として、主にマグネトプランバイト型（Ｍ型）のフェライトが採用されている。Ｍ型フェライトは、通常ＡＦｅ_１２Ｏ_１９の一般式で表される。

フェライト焼結磁石の磁気特性の指標としては、一般に、残留磁束密度（Ｂｒ）及び保磁力（ＨｃＪ）が用いられる。従来、Ｂｒ及びＨｃＪを向上させる観点から、フェライトの構成元素とは異なる種々の元素を添加することが試みられている。例えば、特許文献１では、Ａサイトの元素の一部をＣａ及び希土類元素（Ｒ）で置換し、Ｂサイトの元素の一部をＣｏで置換することによって、磁気特性を改善することが試みられている。

国際公開第２０１８／１１７２６１号

しかしながら、従来技術では磁気特性の焼結温度依存性については特に検討されていなかった。磁石の磁気特性のバラツキを抑えるには、焼結温度依存性が低いことが望まれる。

そこで、本発明は、磁気特性の焼結温度依存性の低いフェライト粒子、フェライト焼結磁石、及び、これを用いた製品を提供することを目的とする。

本発明は、一つの側面において、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を有するフェライト焼結磁石であって、
元素Ｒ、元素Ｍ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｂ、Ｍｎ、及び、Ｃｒ、を含み、
元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種の元素であり、
元素Ｍは、Ｃａ，Ｓｒ，および、Ｂａからなる群から選択される少なくとも一つの元素であり、かつ、Ｃａを必ず含み、
金属元素の原子組成をＲ_１−ｘＭ_ｘＦｅ_ｍ−ｙＣｏ_ｙと表した時に、
ｘ、ｙ及びｍは、下記式（１）、（２）及び（３）を満たし、
０．２≦ｘ≦０．８ （１）
０．１≦ｙ≦０．６５ （２）
３≦ｍ＜１４ （３）
Ｂの含有量がＢ_２Ｏ_３換算で０．１〜０．４質量％であり、
Ｍｎの含有量がＭｎＯ換算で０．１５〜１．０２質量％であり、
Ｃｒの含有量がＣｒ_２Ｏ_３換算で０．０２〜２．０１質量％であるフェライト焼結磁石を提供する。

上記フェライト焼結磁石は、磁気特性の焼結温度依存性が低い。従って、フェライト焼結磁石における磁気特性のばらつきを低くすることができる。

上記フェライト焼結磁石は式（４）及び（５）を満たすことが好ましい。
０．２≦ｘ＜０．５５ （４）
７．５＜ｍ＜１４ （５）

本発明は、別の側面において、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を有するフェライト粒子であって、
元素Ｒ、元素Ｍ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｂ、Ｍｎ、及び、Ｃｒ、を含み、
元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種の元素であり、
元素Ｍは、Ｃａ，Ｓｒ，および、Ｂａからなる群から選択される少なくとも一つの元素であり、かつ、Ｃａを必ず含み、
金属元素の原子組成をＲ_１−ｘＭ_ｘＦｅ_ｍ−ｙＣｏ_ｙと表した時に、
ｘ、ｙ及びｍは、下記式（１）、（２）及び（３）を満たし、
０．２≦ｘ≦０．８ （１）
０．１≦ｙ≦０．６５ （２）
３≦ｍ＜１４ （３）
Ｂの含有量がＢ_２Ｏ_３換算で０．１〜０．４質量％であり、
Ｍｎの含有量がＭｎＯ換算で０．１５〜１．０２質量％であり、
Ｃｒの含有量がＣｒ_２Ｏ_３換算で０．０２〜２．０１質量％であるフェライト粒子を提供する。

上記フェライト粒子は、磁気特性の焼結温度依存性が低い。従って、このフェライト粒子を用いた磁石における磁気特性のばらつきを低くすることができる。

上記フェライト粒子は式（４）及び（５）を満たすことが好ましい。
０．２≦ｘ＜０．５５ （４）
７．５＜ｍ＜１４ （５）

本発明は、さらに別の側面において、上記フェライト粒子を含むボンド磁石を提供する。

本発明は、さらに別の側面において、上記フェライト焼結磁石又は上記ボンド磁石を備える回転電気機械を提供する。

本発明によれば、磁気特性の焼結温度依存性の低いフェライト粒子、フェライト焼結磁石、及び、これを用いた製品が提供される。

図１は、フェライト焼結磁石又はフェライト粒子の断面模式図である。 図２は、モータの一実施形態を示す模式断面図である。

本発明の幾つかの実施形態を以下に詳細に説明する。

本発明の実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、元素Ｒ、元素Ｍ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｂ、Ｍｎ、及び、Ｃｒ、を含む。
元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種の元素である。
元素Ｍは、Ｃａ，Ｓｒ，および、Ｂａからなる群から選択される少なくとも一つの元素であり、かつ、Ｃａを必ず含む。
フェライト焼結磁石及びフェライト粒子における金属元素の原子組成をＲ_１−ｘＭ_ｘＦｅ_ｍ−ｙＣｏ_ｙ（以下、一般式（Ｉ）と呼ぶことがある）と表した時に、ｘ、ｙ及びｍは、下記式（１）、（２）及び（３）を満たす。
０．２≦ｘ≦０．８ （１）
０．１≦ｙ≦０．６５ （２）
３≦ｍ＜１４ （３）
フェライト焼結磁石及びフェライト粒子中のＢの含有量は、Ｂ_２Ｏ_３換算で０．１〜０．４質量％であり、Ｍｎの含有量はＭｎＯ換算で０．１５〜１．０２質量％であり、Ｃｒの含有量はＣｒ_２Ｏ_３換算で０．０２〜２．０１質量％である。

一般式（Ｉ）におけるｘは、保磁力を高くする観点から、０．７以下であってもよく、０．６以下であってもよい。ｘは、同様の観点から、０．２５以上であってもよく、０．３以上であってもよい。また、ｘは、同様の観点から０．５５未満であってもよく、０．５以下であってもよい。

一般式（Ｉ）におけるｙは、磁気特性を一層高くする観点から、０．６以下であってもよく、０．５以下であってもよい。一般式（Ｉ）におけるｙは、同様の観点から、０．１５以上であってもよく、０．２以上であってもよい。

一般式（Ｉ）におけるｍは、保磁力を一層高くする観点から、４以上であってもよく、５以上であってもよい。一般式（Ｉ）におけるｍは、同様の観点から、１３以下であってもよく、１２以下であってもよい。一般式（Ｉ）におけるｍは、同様の観点から、７．５を超えることが好ましく、８以上であることがより好ましい。一般式（Ｉ）におけるｍは、保磁力を一層高くする観点から、８〜１３であってもよく、８〜１２であってもよい。

上記フェライト焼結磁石又は粒子は式（４）及び（５）を満たすことが好ましい。
０．２≦ｘ＜０．５５ （４）
７．５＜ｍ＜１４ （５）
上記式（４）及び（５）を満たすことによって、保磁力に一層優れるフェライト焼結磁石とすることができる。

フェライト焼結磁石又は粒子は、Ｃａを必須成分とするが、Ｓｒ及びＢａは任意成分である。具体的には、Ｃａを含みＳｒ及びＢａを含まなくてもよく、Ｃａ及びＳｒを含みＢａを含まなくてもよく、Ｃａ及びＢａを含みＳｒを含まなくてもよく、Ｃａ及びＳｒ及びＢａを含んでもよい。

一般式（Ｉ）は、幾つかの実施形態において、一般式（ＩＩ）で表されるものであってもよい。一般式（Ｉ）におけるｘは、一般式（ＩＩ）におけるｘ１＋ｘ２に等しい。したがって、ｘの範囲に関する記載内容は、ｘ１＋ｘ２の範囲にも適用される。一般式（ＩＩ）において、Ｒは、Ｙを含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種の元素を示し、ＥはＳｒ及びＢａからなる群より選択される少なくとも１種の元素を示す。
Ｒ_{１−ｘ１−ｘ２}Ｃａ_ｘ１Ｅ_ｘ２Ｆｅ_ｍ−ｙＣｏ_ｙ （ＩＩ）

フェライト焼結磁石又は粒子の組成は、一般式（ＩＩ）で表したときに、下記式（６）、（７）、（８）及び（９）を満たす。一般式（ＩＩ）におけるｘ１、ｘ２、ｙ及びｍは、モル基準の比率を示している。すなわち、フェライト焼結磁石の組成は、一般式（Ｉ）で表したときに式（１）を満たしつつ、一般式（ＩＩ）で表したときに式（６）、（７）、（８）及び（９）を満たすものであってもよい。
０．１≦ｘ１≦０．８０ （６）
０≦ｘ２＜０．５ （７）
０．１≦ｙ≦０．６５ （８）
３≦ｍ＜１４ （９）

一般式（ＩＩ）におけるｘ１は、保磁力を一層高くする観点から、０．７以下であってもよく、０．６以下であってもよい。ｘ１は、同様の観点から、０．２０以上であってもよく、０．３以上であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｘ２は、保磁力を一層高くする観点から、０．４以下であってもよく、０．３以下であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｘ２は、０であってもよい。

一般式（ＩＩ）におけるｙは、磁気特性を一層高くする観点から、０．６以下であってもよく、０．５以下であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｙは、同様の観点から、０．１５以上であってもよく、０．２以上であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｍは、保磁力を一層高くする観点から、４以上であってもよく、５以上であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｍは、同様の観点から、１３以下であってもよく、１２以下であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｍは、同様の観点から、７．５を超えることが好ましく、８以上であることがより好ましい。一般式（ＩＩ）におけるｍは、保磁力を一層高くする観点から、８〜１３であってもよく、８〜１２であってもよい。

上記フェライト焼結磁石は式（１０）及び（１１）を満たすことが好ましい。
０．２≦ｘ１＋ｘ２＜０．５５ （１０）
７．５＜ｍ＜１４ （１１）
上記式（１０）及び（１１）を満たすことによって、保磁力に一層優れるフェライト焼結磁石とすることができる。

磁石における各元素の含有比率は、蛍光Ｘ線分析によって測定することができる。なお、各元素の含有比率は、通常、後述する配合工程における各原材料の配合比率と同一である。Ｂ（ホウ素）の含有量は、誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ発光分光分析）で測定することができる。

上述のように、フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＢの含有量はＢ_２Ｏ_３換算で０．１〜０．４質量％であるが、磁気特性（保磁力及び残留磁束密度）を一層高くする観点から、Ｂの上記含有量は、０．３５質量％以下であってもよく、０．３質量％以下であってもよい。同様の観点から、Ｂの上記含有量は、０．１５質量％以上であってもよく、０．２質量％以上でもよい。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＭｎの含有量はＭｎＯ換算で０．１５〜１．０２質量％であるが、磁気特性の焼結温度依存性を一層低くする観点から、Ｍｎの上記含有量は、０．１９質量％以上であってもよく、０．２質量％以上であってもよく、０．３質量％以上であっても良い。同様の観点から、Ｍｎの上記含有量は、１．０質量％以上であってもよく、０．９質量％以上であってもよく、０．８質量％以上であってもよい。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＣｒの含有量はＣｒ_２Ｏ_３換算で０．０２〜２．０１質量％である。磁気特性の焼結温度依存性を一層低くする観点から、Ｃｒの上記含有量は、０．０６質量％以上であってもよい。同様の観点から、Ｃｒの上記含有量は、１．５質量％以下であってもよく、１．１質量％以下であってもよく、０．５質量％以下であってもよい。

一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）におけるＲの希土類元素とは、イットリウム（Ｙ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも一種である。

Ｒは、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）及びＳｍ（サマリウム）からなる群より選ばれる１種以上の元素を含むことが好ましく、Ｌａを含むことがより好ましい。Ｒは、Ｌａのみからなっていてもよい。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、上記一般式（Ｉ）又は（ＩＩ）に示されていない元素を副成分として含有していてもよい。副成分としては、Ｓｉ及びＮａが挙げられる。これらの副成分は、例えば、それぞれの酸化物又は複合酸化物としてフェライト焼結磁石に含まれる。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＳｉの含有量は、ＳｉをＳｉＯ_２に換算して、例えば、０〜３質量％であってもよい。磁気特性を一層高くする観点から、フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＳｉの含有量は、ＳｉをＳｉＯ_２に換算して、０．３質量％未満であってもよい。同様の観点から、フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＳｉとＢの合計含有量は、ＳｉとＢをそれぞれＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３に換算して、０．１〜０．８質量％であってもよく、０．１〜０．６質量％であってもよく、０．２〜０．５質量％であってもよい。Ｓｉ（ケイ素）の含有量は、誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ発光分光分析）で測定することができる。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＮａの含有量は、ＮａをＮａ_２Ｏに換算して、例えば０〜０．２質量％であってもよく、０．０１〜０．１５質量％であってもよく、０．０２〜０．１質量％であってもよい。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子には、上述の成分の他に、原料に含まれる不純物又は製造設備に由来する不可避的な成分が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、Ｔｉ（チタン），Ｍｏ（モリブデン），Ｖ（バナジウム）及びＡｌ（アルミニウム）等が挙げられる。これらの成分はそれぞれの酸化物又は複合酸化物としてフェライト焼結磁石及びフェライト粒子に含まれていてもよい。上述の副成分、不純物及び不可避的成分の含有量は、蛍光Ｘ線分析、又はＩＣＰ発光分光分析によって測定することができる。副成分は、フェライト焼結磁石におけるフェライト結晶粒の粒界に偏析して異相を構成してもよい。

図１は、本発明の実施形態に係るフェライト焼結磁石（フェライト粒子）１００の断面模式図である。本発明の実施形態に係るフェライト焼結磁石（フェライト粒子）１００は、図１に示すように、マグネトプランバイト型（Ｍ型）の結晶構造を有するフェライト相（結晶粒）４と、フェライト相（結晶粒）４間に存在する粒界相６とを有する。

Ｍ型フェライトは六方晶型の結晶構造を有し、Ｍ型フェライトの例は、以下の式（ＩＩＩ）で表されるフェライトである。
ＭＸ_１２Ｏ_１９ （ＩＩＩ）
Ｍは、Ｃａを必ず含み、Ｓｒ及び／又はＢａを含んでもよい。ＭはＲを含んでもよい。ＸはＦｅ及びＣｏを必ず含み、Ｍｎ及び／又はＣｒを含んでもよい。Ｘは、さらに、Ｚｎ及び／又はＡｌを含んでもよい。ＸはＲを含んでもよい。

なお、上式（ＩＩＩ）におけるＭ（Ａサイト）及びＸ（Ｂサイト）の比率や、酸素（Ｏ）の比率は、実際には上記範囲から多少偏った値を示すことから、上記の数値から若干ずれていてもよい。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、磁気特性を十分に高くする観点から、主相として上記フェライト相４を有することが好ましい。なお、本明細書において「主相として」とは、フェライト焼結磁石及びフェライト粒子中で最も質量割合が多い結晶相であることをいう。フェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、主相とは異なる結晶相（異相）を有していてもよい。主相の割合は７０質量％以上であってよく、８０質量％以上であってよく、９０質量％以上であってよく、９５質量％以上であってよい。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるフェライト相（結晶粒）の平均粒径は、例えば５μｍ以下であってもよく、４．０μｍ以下であってもよく、０．５〜３．０μｍであってもよい。このような平均粒径を有することで、保磁力を一層高くすることができる。フェライト相（結晶粒）の平均粒径は、ＴＥＭ又はＳＥＭによる断面の観察画像を用いて求めることができる。具体的には、数百個のフェライト相（結晶粒）を含むＳＥＭ又はＴＥＭの観察画像において、画像処理を行って粒径分布を測定する。測定した個数基準の粒径分布から、フェライト相（結晶粒）の粒径の個数基準の平均値を算出する。このようにして測定される平均値を、フェライト相の平均粒径とする。

粒界相６は酸化物を主成分とする。具体的には、酸化物の例は、Ｂ（ホウ素）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）、Ｚｎ（亜鉛）、及びＡｌ（アルミニウム）から選ばれる少なくとも一種を有する酸化物並びにこれらの２以上の複合酸化物が挙げられる。このような酸化物としては、例えばＳｉＯ_２、ＣａＯ、ＢａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３，ＺｎＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｎＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３等が挙げられる。またケイ酸ガラスを含んでもよい。酸化物の質量割合は９０％以上であることができ、９５％以上であることもでき、９７％以上であることもできる。

フェライト焼結磁石の断面において、フェライト相４及び粒界相６の合計に占める粒界相６の面積比率は１〜５％とすることができる。

フェライト焼結磁石の形状に特に限定はなく、たとえば、端面が円弧状となるように湾曲したアークセグメント（Ｃ型）形状、平板形状等、種々の形状をとることができる。

フェライト粒子は、例えば、後述の粉砕工程によって得ることができる。フェライト粒子の平均粒径は、例えば、０．０８〜３．０μｍである。フェライト粒子の平均粒径も、フェライト焼結磁石の結晶粒の平均粒径と同様にして、ＴＥＭ又はＳＥＭによるフェライト焼結磁石の断面の観察画像を用いて求めることができる。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子の２０℃における保磁力は、例えば、好ましくは４２０ｋＡ／ｍ以上であることができる。フェライト焼結磁石及びフェライト粒子の２０℃における残留磁束密度は、好ましくは４３０ｍＴ以上であることができる。フェライト焼結磁石は、保磁力（ＨｃＪ）と残留磁束密度（Ｂｒ）の両方に優れることが好ましい。

（ボンド磁石）
次に、ボンド磁石の実施形態を以下に説明する。
本実施形態のボンド磁石は、上記のフェライト粒子と樹脂とを含む。樹脂の例は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、多芳香族環を有する樹脂、トリアジン環を有する樹脂（トリアジン樹脂）等の熱硬化性樹脂；スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ナイロン等のポリアミド系のエラストマー、アイオノマー、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体等の熱可塑性樹脂である。

ボンド磁石における樹脂の含有率は、優れた磁気特性と優れた形状保持性とを両立させる観点から、例えば０．５〜１０質量％であってもよく、１〜５質量％であってもよい。ボンド磁石における樹脂の含有率は、製造時に用いる樹脂を含有する溶液中の樹脂濃度や、成形体作製時の成形圧力を変えることによって調整することができる。同様の観点から、ボンド磁石におけるフェライト粒子の含有率は、例えば９０〜９９．５質量％であってもよく、９５〜９９質量％であってもよい。

ボンド磁石の形状にとくに限定はなく、フェライト焼結磁石と同様とすることができる。

（回転電気機械）
続いて、図２に本発明の一実施形態に係るモータ２００を示す。モータ２００は、ステータ３１と、ロータ３２と、を備える。ロータ３２は、シャフト３６及びロータコア３７を有する。本実施形態のモータ２００では、ステータ３１に永久磁石であるＣ字型のフェライト焼結磁石又はボンド磁石１００が設けられ、ロータ３２のロータコア３７に電磁石（コイル）が設けられている。

なお、フェライト焼結磁石がロータに設けられ、電磁石（コイル）がステータに設けられたモータでもよい。モータの形態に特段の限定はない。また、回転電気機械の他の一例は、ロータ及びステータを有する発電機である。フェライト焼結磁石はロータ又はステータに設けられることができる。

（作用）
本実施形態によれば、保磁力及び残留磁束密度が高く維持されつつ、保磁力及び残留磁束密度の焼成温度依存性が低くなる。従って、得られるフェライト焼結磁石及びフェライト粒子の保磁力及び残留磁束密度のバラツキを少なくすることが容易である。

具体的には、保磁力を４２０ｋＡ／ｍ以上及び残留磁束密度を４３０ｍＴ以上としつつ、焼結温度を１１８０℃から±１０℃変動した場合であっても、残留磁束密度の低下を１０ｍＴ以下にすることができ、保磁力の低下を３０ｋＡ／ｍ以下にすることが可能である。
この理由は明らかでは無いが、フェライト焼結磁石が、Ｂに加えて、Ｃｒ及びＭｎを所定の範囲含んでいるので、ＢサイトのＦｅがＣｒ及びＭｎで置換されることでフェライトの粒成長が抑制されることがひとつの原因と考えられる。

このようなフェライト焼結磁石、及び、ボンド磁石は、モータ及び発電機など回転電気機械、スピーカ・ヘッドホン用マグネット、マグネトロン管、ＭＲＩ用磁場発生装置、ＣＤ−ＲＯＭ用クランパ、ディストリビュータ用センサ、ＡＢＳ用センサ、燃料・オイルレベルセンサ、マグネトラッチ、又はアイソレータ等の磁場発生部材として用いることができる。また、磁気記録媒体の磁性層を蒸着法又はスパッタ法等で形成する際のターゲット（ペレット）として用いることもできる。

（製造方法）
次に、フェライト粒子、フェライト焼結磁石及びボンド磁石の製造方法の一例を説明する。以下に説明する製造方法は、配合工程、仮焼工程、粉砕工程、成形工程及び焼成工程を含む。各工程の詳細を以下に説明する。

配合工程は、仮焼用の混合粉末を調製する工程である。仮焼用の混合粉末は、フェライトの構成元素、例えば、Ｆｅ、Ｍ、Ｒ、及びＣｏを含むことができる。配合工程では、各元素をふくむ粉末の混合物を、アトライタ、又はボールミル等で１〜２０時間程度混合するとともに粉砕処理を行って混合粉末を得ることが好適である。

Ｂ，Ｍｎ，Ｃｒ等の添加元素は、上記粉末にあらかじめ含まれていてもよいが、配合工程に当該添加元素を含む別の粉末をさらに添加して仮焼用の混合粉末を得てもよい。別の粉末の例は、Ｂを含む粉末、Ｍｎを含む粉末、及び、Ｃｒを含む粉末である。

各元素を含む粉末の例は、各元素の単体、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、ケイ酸塩、有機金属化合物である。一つの粉末が、２以上の金属元素を含んでいてもよいし、一つの粉末が実質的に一つの金属元素のみを含有してもよい。

Ｆｅを含む粉末の例は、Ｆｅ_２Ｏ_３である。
Ｃｏを含む粉末の例は、ＣｏＯ、及び、Ｃｏ_３Ｏ_４である。
Ｃａを含む粉末の例は、ＣａＣＯ_３、及び、ＣａＯである。
Ｓｒを含む粉末の例は、ＳｒＣＯ_３、及び、ＳｒＯである。
Ｒを含む粉末の例は、Ｌａ（ＯＨ）_３である。
Ｂを含む粉末の例は、Ｂ_２Ｏ_３、及び、Ｈ_３ＢＯ_３である。
Ｍｎを含む粉末の例は、ＭｎＯである。
Ｃｒを含む粉末の例は、Ｃｒ_２Ｏ_３である。

原料粉末の平均粒径は特に限定されず、例えば０．１〜２．０μｍである。

混合粉末における金属及び半金属元素の組成はフェライト焼結磁石の最終製品のその組成と概ね一致するが、製造工程中で消失する元素があるため、正確には一致しない場合がある。

仮焼工程では、配合工程で得られた原料組成物を仮焼する。仮焼は、例えば、空気等の酸化性雰囲気中で行うことが好ましい。仮焼の温度は、例えば１１００〜１４００℃であってもよく、１１００〜１３００℃であってもよい。仮焼の時間は、例えば１秒間〜１０時間であってもよく、１秒間〜３時間であってもよい。仮焼により得られる仮焼粉（フェライト粒子）におけるフェライト相（Ｍ相）の比率は、例えば７０体積％以上であってもよく、７５体積％以上であってもよい。このフェライト相の比率は、フェライト焼結磁石におけるフェライト相の比率と同様にして求めることができる。

粉砕工程では、仮焼工程により顆粒状や塊状となった仮焼粉を粉砕する。このようにしてフェライト粒子が得られる。粉砕工程は、例えば、仮焼粉を粗い粉末となるように粉砕（粗粉砕工程）した後、これを更に微細に粉砕する（微粉砕工程）、２段階の工程に分けて行ってもよい。

粗粉砕は、例えば、振動ミル等を用いて、仮焼粉の平均粒径が０．５〜５．０μｍとなるまで行うことができる。微粉砕では、粗粉砕で得られた粗粉を、さらに湿式アトライタ、ボールミル、ジェットミル等によって粉砕する。微粉砕では、得られる微粉（フェライト粒子）の平均粒径が、例えば０．０８〜３.０μｍ程度となるように粉砕を行う。微粉の比表面積（例えばＢＥＴ法により求められる。）は、例えば７〜１２ｍ^２／ｇ程度とする。好適な粉砕時間は、粉砕方法によって異なり、例えば湿式アトライタの場合、３０分間〜１０時間であり、ボールミルによる湿式粉砕では１０〜５０時間である。フェライト粒子の比表面積は、市販のＢＥＴ比表面積測定装置（Ｍｏｕｎｔｅｃｈ製、商品名：ＨＭ Ｍｏｄｅｌ−１２１０）を用いて測定することができる。

微粉砕工程では、焼成後に得られる焼結体の磁気的配向度を高めるため、例えば一般式Ｃ_ｎ（ＯＨ）_ｎＨ_ｎ＋２で示される多価アルコールを添加してもよい。一般式におけるｎは、例えば４〜１００であってもよく、４〜３０であってもよい。多価アルコールとしては、例えばソルビトールが挙げられる。また、２種類以上の多価アルコールを併用してもよい。さらに、多価アルコールに加えて、他の公知の分散剤を併用してもよい。

多価アルコールを添加する場合、その添加量は、添加対象物（例えば粗粉）に対して、例えば０．０５〜５．０質量％であってもよく、０．１〜３．０質量％であってもよい。なお、微粉砕工程で添加した多価アルコールは、後述する焼成工程で熱分解して除去される。

粗粉砕工程及び／又は微粉砕工程では、副成分としてＳｉＯ_２等の粉末を添加してもよい。このような副成分を添加することによって、焼結性を向上すること、及び磁気特性を向上することができる。ただし、磁気特性を十分に高くする観点から、ＳｉＯ_２の添加量は過剰にならないようにすることが好ましい。なお、これらの副成分は、湿式で成形を行う場合にスラリーの溶媒とともに流出することがあるため、フェライト焼結磁石１００における目標の含有量よりも多めに配合することが好ましい。

成形工程では、粉砕工程で得られたフェライト粒子を、磁場中で成形して、成形体を得る。成形は、乾式成形及び湿式成形のいずれの方法でも行うことができる。磁気的配向度を高くする観点からは、湿式成形で行うことが好ましい。

湿式成形により成形する場合は、例えば上述した微粉砕工程を湿式で行うことでスラリーを得た後、このスラリーを所定の濃度に濃縮して、湿式成形用スラリーを得る。この湿式成形用スラリーを用いて成形を行うことができる。スラリーの濃縮は、遠心分離又はフィルタープレス等によって行うことができる。湿式成形用スラリーにおけるフェライト粒子の含有量は、例えば３０〜８０質量％である。スラリーにおいて、フェライト粒子を分散する分散媒としては例えば水が挙げられる。スラリーには、グルコン酸、グルコン酸塩、ソルビトール等の界面活性剤を添加してもよい。分散媒としては非水系溶媒を使用してもよい。非水系溶媒としては、トルエンやキシレン等の有機溶媒を使用することができる。この場合には、オレイン酸等の界面活性剤を添加してもよい。なお、湿式成形用スラリーは、微粉砕後の乾燥状態のフェライト粒子に、分散媒等を添加することによって調製してもよい。

湿式成形では、次いで、この湿式成形用スラリーに対し、磁場中成形を行う。その場合、成形圧力は、例えば９．８〜４９ＭＰａ（０．１〜０．５ｔｏｎ／ｃｍ^２）である。印加する磁場は、例えば３９８〜１１９４ｋＡ／ｍ（５〜１５ｋＯｅ）である。

焼成工程では、成形工程で得られた成形体を焼成してフェライト焼結磁石を得る。成形体の焼成は、大気中等の酸化性雰囲気中で行うことができる。焼成温度は、例えば１０５０〜１２７０℃であってもよく、１０８０〜１２４０℃であってもよい。また、焼成時間（焼成温度に保持する時間）は、例えば０．５〜３時間である。

焼成工程では、焼結温度まで到達させる前に、例えば室温から１００℃程度まで、０．５℃／分程度の昇温速度で加熱してもよい。これによって、焼結が進行する前に成形体を十分に乾燥することができる。また、成形工程で添加した界面活性剤を十分に除去することができる。なお、これらの処理は、焼成工程のはじめに行ってもよく、焼成工程よりも前に別途行っておいてもよい。

このようにしてフェライト焼結磁石を製造することができる。フェライト焼結磁石ではなく、ボンド磁石を製造する場合は、上述の成形工程で得られた成形体に樹脂を含浸させ、加熱して樹脂を硬化することによりボンド磁石を得ることができる。具体的には、成形体を予め調製した樹脂含有溶液に浸漬し、密閉容器中で減圧することによって脱泡させて樹脂含有溶液を成形体の空隙内に浸透させる。その後、成形体を樹脂含有溶液中から取り出し、成形体の表面に付着した余剰の樹脂含有溶液を取り除く。余剰の樹脂含有溶液を取り除くには遠心分離機などを用いればよい。

樹脂含有溶液に浸漬する前に成形体を密閉溶液中に入れ減圧雰囲気に保持しつつトルエン等の溶剤に浸漬することによって、脱泡が促進されて樹脂の含浸量を増やすことが可能となり、成形体中の空隙を減らすことができる。

フェライト粒子、フェライト焼結磁石及びボンド磁石の製造方法は、上述の例に限定されない。例えば、ボンド磁石を製造する場合、上述した粉砕工程までを行った後、得られたフェライト粒子と樹脂とを混合し、これを磁場中で成形して、フェライト粒子と樹脂とを含むボンド磁石を得てもよい。

また例えば、成形工程及び焼成工程は、以下の手順で行ってもよい。すなわち、成形工程は、ＣＩＭ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ（セラミック射出成形）成形法、又は、ＰＩＭ（Ｐｏｗｄｅｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ、粉末射出成形の一種）で行ってもよい。ＣＩＭ成形法では、まず、乾燥させたフェライト粒子をバインダ樹脂とともに加熱混練してペレットを形成する。このペレットを、磁場が印加された金型内で射出成形して予備成形体を得る。この予備成形体を脱バインダ処理することによって成形体が得られる。次いで焼成工程において、脱バインダ処理した成形体を、例えば、大気中で好ましくは１１００〜１２５０℃、より好ましくは１１６０〜１２３０℃の温度で０．２〜３時間程度焼結して、フェライト焼結磁石を得ることができる。

本発明の内容を実施例及び比較例を参照してさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［フェライト焼結磁石の製造］
（製造例１〜８及び比較例１〜６）
原材料として、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）、水酸化ランタン（Ｌａ（ＯＨ）_３）を準備した。これらの原材料を、一般式（Ｉ）及び（ＩＩ）の組成が、表１のとおりになるように配合した。このようにして得られた配合物に対して酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、及び、（酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）を所定量添加し、湿式アトライタを用いて１０分間の混合及び粉砕を行ってスラリーを得た（配合工程）。各実施例及び比較例では、互いに異なる組成を有するフェライト焼結磁石が得られるように、表１に示すとおりに各原材料の配合比を変更した。

このスラリーを乾燥した後、大気中、１３００℃で２時間保持する仮焼を行って仮焼粉を得た（仮焼工程）。得られた仮焼粉を、小型ロッド振動ミルで１０分間粗粉砕して粗粉を得た。この粗粉に対して、０．２質量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を添加した。その後、湿式ボールミルを用いて３５時間微粉砕し、フェライト粒子を含むスラリーを得た（粉砕工程）。

微粉砕後に得られたスラリーを、固形分濃度が７３〜７５％となるように調整して湿式成形用スラリーとした。この湿式成形用スラリーを、湿式磁場成型機を使用して、７９６ｋＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）の印加磁場中で成形し、直径３０ｍｍ×厚み１５ｍｍの円柱状を有する成形体を得た（成形工程）。得られた成形体を、大気中、室温にて乾燥し、次いで大気中、１１７０℃、１１８０℃、及び、１１９０℃でそれぞれ１時間保持する焼成を行い、各例につき焼成温度の互いに異なる３つの円柱状のフェライト焼結磁石を得た（焼成工程）。

［フェライト焼結磁石の評価１］
＜磁気特性の評価＞
フェライト焼結磁石の上下面を加工した後、最大印加磁場２９ｋＯｅのＢ−Ｈトレーサを用いて、２０℃における磁気特性を測定した。これによって、残留磁束密度［Ｂｒ］及び保磁力［ＨｃＪ］を求めた。１１８０℃の焼結温度でのＢｒ及びＨｃＪ、及び、１１７０℃の焼成温度及び１１９０℃の焼成温度のうちの最も特性が悪い方と、１１８０℃の焼結温度との残留磁束密度の差ΔＢｒ及び保磁力の差ΔＨｃｊを表１に示す。

＜組成分析＞
フェライト焼結磁石におけるＢ、Ｍｎ、及び、Ｃｒの含有量を以下の手順で測定した。フェライト焼結磁石の試料０．１ｇを、過酸化ナトリウム１ｇ及び炭酸ナトリウム１ｇと混合して加熱し融解した。融解物を、純水４０ｍｌ及び塩酸１０ｍｌの溶液に溶解した後、純水を加えて１００ｍｌの溶液とした。この溶液を用いて、ＩＣＰ発光分光分析（ＩＣＰ−ＡＥＳ）によってホウ素のＢ_２Ｏ_３換算の含有量、ＭｎのＭｎＯ換算の含有量、及び、ＣｒのＣｒ_２Ｏ_３換算の含有量を求めた。ＩＣＰ発光分光分析には島津製作所製の分析装置（装置名：ＩＣＰＳ ８１００ＣＬ）を用い、測定にあたってはマトリックスマッチングを行った。
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｌａ，Ｃａ，Ｓｒの原子比も同様にして算出した。これらの結果を表１に示す。

表１に示すとおり、ＭｎがＭｎＯ換算で０．０１質量％及びＣｒがＣｒ_２Ｏ_３換算で０．０１質量％である比較例７では、Ｂｒ及びＨｃｊが良好ながら、ΔＢｒが高かった。これに対して、Ｍｎ及びＣｒが所定の範囲内となる実施例では、Ｂｒ及びＨｃｊが良好でありつつも、ΔＢｒ及びΔＨｃｊが低かった。
なお、各実施例におけるケイ素のＳｉＯ_２換算の含有量は、０．２質量％であった。

本開示によれば、磁気特性の焼結温度依存性の低いフェライト粒子、フェライト焼結磁石、及び、これを用いた製品が提供される。

１００…フェライト焼結磁石又はボンド磁石、２００…モータ、３１…ステータ、３２…ロータ。

Claims (7)

1. マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を有するフェライト焼結磁石であって、
   元素Ｒ、元素Ｍ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｂ、Ｍｎ、及び、Ｃｒを含み、
   元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種の元素であり、
   元素Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、及び、Ｂａからなる群から選択される少なくとも一つの元素であり、かつ、Ｃａを必ず含み、
   金属元素の原子組成をＲ_１−ｘＭ_ｘＦｅ_ｍ−ｙＣｏ_ｙと表した時に、
   ｘ、ｙ、及び、ｍは、下記式（１）、（２）及び（３）を満たし、
   ０．２≦ｘ≦０．８ （１）
   ０．１≦ｙ≦０．６５ （２）
   ３≦ｍ＜１４ （３）
   Ｂの含有量がＢ_２Ｏ_３換算で０．１〜０．４質量％であり、
   Ｍｎの含有量がＭｎＯ換算で０．１５〜１．０２質量％であり、
   Ｃｒの含有量がＣｒ_２Ｏ_３換算で０．０２〜２．０１質量％であるフェライト焼結磁石。
2. 下記式（４）及び（５）を満たす、請求項１に記載のフェライト焼結磁石。
   ０．２≦ｘ＜０．５５ （４）
   ７．５＜ｍ＜１４ （５）
3. 請求項１又は２に記載のフェライト焼結磁石を備える回転電気機械。
4. マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を有するフェライト粒子であって、
   元素Ｒ、元素Ｍ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｂ、Ｍｎ、及び、Ｃｒを含み、
   元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種の元素であり、
   元素Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、及び、Ｂａからなる群から選択される少なくとも一つの元素であり、かつ、Ｃａを必ず含み、
   金属元素の原子組成をＲ_１−ｘＭ_ｘＦｅ_ｍ−ｙＣｏ_ｙと表した時に、
   ｘ、ｙ、及び、ｍは、下記式（１）、（２）及び（３）を満たし、
   ０．２≦ｘ≦０．８ （１）
   ０．１≦ｙ≦０．６５ （２）
   ３≦ｍ＜１４ （３）
   Ｂの含有量がＢ_２Ｏ_３換算で０．１〜０．４質量％であり、
   Ｍｎの含有量がＭｎＯ換算で０．１５〜１．０２質量％であり、
   Ｃｒの含有量がＣｒ_２Ｏ_３換算で０．０２〜２．０１質量％であるフェライト粒子。
5. 下記式（４）及び（５）を満たす、請求項４に記載のフェライト粒子。
   ０．２≦ｘ＜０．５５ （４）
   ７．５＜ｍ＜１４ （５）
6. 請求項４又は５に記載のフェライト粒子を含むボンド磁石。
7. 請求項６に記載のボンド磁石を備える回転電気機械。
   
   

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