JP2023132421A - フェライト焼結磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的多量のＳｉＯ２を添加する場合においても、生産性を低下させることなく、かつ、磁石特性を低下させることがない、フェライト焼結磁石の製造方法の提供。【解決手段】フェライト焼結磁石の製造方法において、仮焼体又は仮焼体粉末に対して、一次粒子径が１００ｎｍ以下の第１のＳｉＯ２粉末と一次粒子径が１μｍ以上の第２のＳｉＯ２粉末とを添加する。添加比率は質量比で２：３～３：２であることが好ましい。第１のＳｉＯ２粉末が合成シリカであり、第２のＳｉＯ２粉末が鉱石シリカであることが好ましい。第１のＳｉＯ２粉末と第２のＳｉＯ２粉末との合計添加量が、仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して０質量％超２質量％以下であることが好ましく、１質量％以上２質量％以下であることがより好ましい。【選択図】なし

Description

本開示は、フェライト焼結磁石の製造方法に関する。

フェライト焼結磁石の製造方法が、例えば、特許文献１に記載されている。

国際公開第２０１１／００１８３１号

一般的に、フェライト焼結磁石の製造方法において、焼結助剤などの添加物として合成シリカが使用されることがある。合成シリカは高分散性を有し、その一次粒子径が１００ｎｍ以下（数～数十ｎｍ）である。特許文献１に記載の発明は、焼結助剤として、従来よりも多い１質量％を超え１．８質量％のＳｉＯ_２を添加することにより、フェライト焼結磁石の保磁力を著しく向上させている。

しかし、特許文献１に記載の発明のように比較的多量のＳｉＯ_２を添加する場合、ＳｉＯ_２として合成シリカを使用すると、比表面積が大きい（平均粒径が小さい）ため、湿式成形工程の脱分散媒（典型的には水）過程において、キャビティ（ダイとパンチの隙間）の内圧が上昇し、キャビティからスラリーが漏れ出ることがある。スラリー漏れが生じると成形体密度が低下し、最終的に得られる焼結磁石の磁石特性の低下を招くとともに、亀裂などが発生し焼結磁石の外観不良を発生させるなどの要因となる。従って、従来は、脱分散媒過程において、キャビティの内圧が上昇し過ぎないように徐々に（じわじわと）脱分散媒を行っていたが、脱分散媒過程に時間を要し、成形工程全体のサイクルタイムが増大して生産性が低下するという問題があった。

本開示の実施形態は、比較的多量のＳｉＯ_２を添加する場合においても、生産性を低下させることなく、かつ、磁石特性を低下させることがない、フェライト焼結磁石の製造方法の提供を可能にする。

本開示の限定的ではない例示的なフェライト焼結磁石の製造方法は、
フェライト焼結磁石の製造方法において、
仮焼体又は仮焼体粉末に対して、一次粒子径が１００ｎｍ以下の第１のＳｉＯ_２粉末と一次粒子径が１μｍ以上の第２のＳｉＯ_２粉末とを添加する。

ある実施形態において、前記第１のＳｉＯ_２粉末と前記第２のＳｉＯ_２粉末との添加比率が、質量比で２：３～３：２である。

ある実施形態において、前記第１のＳｉＯ_２粉末が合成シリカであり、前記第２のＳｉＯ_２粉末が鉱石シリカである。

ある実施形態において、前記第１のＳｉＯ_２粉末と前記第２のＳｉＯ_２粉末との合計添加量が、仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、０質量％超２質量％以下である。

ある実施形態において、前記第１のＳｉＯ_２粉末と前記第２のＳｉＯ_２粉末との合計添加量が、仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、１質量％以上２質量％以下である。

ある実施形態において、前記仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、ＣａＯ換算で０質量％超３質量％以下のＣａＣＯ_３をさらに添加する。

ある実施形態において、前記仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、ＣａＯ換算で２質量％以上３質量％以下のＣａＣＯ_３をさらに添加する。

ある実施形態において、前記仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、０質量％超２質量％以下のＣｒ_２Ｏ_３をさらに添加する。

ある実施形態において、前記仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、０質量％超１質量％以下のＣｒ_２Ｏ_３をさらに添加する。

ある実施形態において、前記フェライト焼結磁石が、Ｃａ－Ｌａ－Ｃｏ系フェライト焼結磁石である。

本開示の実施形態によれば、比較的多量のＳｉＯ_２を添加する場合においても、生産性を低下させることなく、かつ、磁石特性を低下させることがない、フェライト焼結磁石の製造方法の提供が可能となる。

本開示の実施形態は、前記特許文献１などに示されるフェライト焼結磁石の製造方法において、仮焼体又は仮焼体粉末に対して、一次粒子径が１００ｎｍ以下の第１のＳｉＯ_２粉末と一次粒子径が１μｍ以上の第２のＳｉＯ_２粉末とを添加することを特徴とする。すなわち、一次粒子径がそれぞれ異なる２種類のＳｉＯ_２粉末を添加する。

前記第１のＳｉＯ_２粉末と第２のＳｉＯ_２粉末の添加比率は、質量比で２：３～３：２とすることが好ましい。第１のＳｉＯ_２粉末が前記質量比より少なくなると（第２のＳｉＯ_２粉末が前記質量比より多くなると）、第２のＳｉＯ_２粉末が微粉砕工程において十分微細化されず、焼結体中で偏在し易くなる可能性があるため好ましくない。また、第１のＳｉＯ_２粉末が前記質量比より多くなると（第２のＳｉＯ_２粉末が前記質量比より少なくなると）、キャビティの内圧が上昇し、キャビティからスラリーが漏れることがあるため好ましくない。

前記第１のＳｉＯ_２粉末としては、一般に市販されており、従来からフェライト焼結磁石の製造に使用されている合成シリカが好ましい。また、前記第２のＳｉＯ_２粉末としては、一般に市販されており、従来からフェライト焼結磁石の製造に使用されている鉱石シリカが好ましい。

前記第１のＳｉＯ_２粉末と前記第２のＳｉＯ_２粉末との合計添加量は、仮焼工程後の仮焼体又は仮焼体を粉砕（粗粉砕又は微粉砕）した仮焼体粉末１００質量％に対して、０質量％超２質量％以下添加することが好ましい。より好ましくは、１質量％以上２質量％以下であり、フェライト焼結磁石の保磁力がより向上する。

前記第１のＳｉＯ_２粉末と前記第２のＳｉＯ_２粉末とともに、ＣａＯ換算で０質量％超３質量％以下のＣａＣＯ_３をさらに添加してもよい。添加する場合のより好ましい添加量は２質量％以上３質量％以下であり、フェライト焼結磁石の保磁力がより向上する。

前記第１のＳｉＯ_２粉末と前記第２のＳｉＯ_２粉末とともに、０質量％超２質量％以下のＣｒ_２Ｏ_３を添加してもよい。添加する場合のより好ましい添加量は０質量％超１質量％以下であり、フェライト焼結磁石の保磁力がより向上する。

前記フェライト焼結磁石は、前記特許文献１などに示されるＣａ－Ｌａ－Ｃｏ系フェライト焼結磁石であることが好ましい。

例えば、Ｃａ－Ｌａ－Ｃｏ系フェライト焼結磁石のフェライト相（主相）は以下を満足することが好ましい。
Ｃａ、Ｒ、Ａ、Ｆｅ及びＣｏの金属元素（Ｒは希土類元素の少なくとも１種であってＬａを必須に含む元素、ＡはＳｒおよび／またはＢａ）の原子比を示す一般式：Ｃａ_{１－ｘ－ｙ}Ｒ_ｘＡ_ｙＦｅ_２ｎ－ｚＣｏ_ｚにおいて、前記ｘ、ｙ及びｚ、並びにｎ（ただし、２ｎはモル比であって、２ｎ＝（Ｆｅ＋Ｃｏ）／（Ｃａ＋Ｒ＋Ａ）で表される）が、
０．３≦ｘ≦０．６５、
０≦ｙ≦０．２
０．２５≦ｚ≦０．６５、
４．５≦ｎ≦７。

本開示の実施形態において、前記の構成を除く、フェライト焼結磁石の製造方法は、例えば、前記特許文献１や国際公開第２０１４／０２１１４９号に記載されるような公知の方法を採用することができる。

なお、本開示の実施形態においては、ＣａＣＯ_３の添加量は全てＣａＯ換算で表記する。ＣａＯ換算での添加量からＣａＣＯ_３の添加量は、
式：（ＣａＣＯ_３の分子量×ＣａＯ換算での添加量）／ＣａＯの分子量
によって求めることができる。例えば、ＣａＯ換算で０．５質量％のＣａＣＯ_３を添加する場合、
｛（４０．０８［Ｃａの原子量］＋１２．０１［Ｃの原子量］＋４８．００［Ｏの原子量×３］＝１００．０９［ＣａＣＯ_３の分子量］）×０．５質量％［ＣａＯ換算での添加量］｝／（４０．０８［Ｃａの原子量］＋１６．００［Ｏの原子量］＝５６．０８［ＣａＯの分子量］）＝０．８９２質量％［ＣａＣＯ_３の添加量］、となる。

本開示の実施形態を実施例によりさらに詳細に説明するが、本開示の実施形態はそれらに限定されるものではない。

実験例１
本開示の実施形態に基づく実験例として、一般式Ｃａ_{１－ｘ－ｙ}Ｒ_ｘＡ_ｙＦｅ_２ｎ－ｚＣｏ_ｚにおいて、Ｒ＝Ｌａ、Ａ＝Ｂａとして、原子比が、ｘ＝０．５、ｙ＝０．０７５、ｚ＝０．３、（２ｎ－ｚ）＝１０．１になるように、原料として、ＣａＣＯ_３粉末、Ｌａ(ＯＨ)_３粉末、ＢａＣＯ_３粉末、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末及びＣｏ_３Ｏ_４粉末を使用し、公知の方法を用いて仮焼体を作製した。

得られた仮焼体を粗粉砕して仮焼体の粗粉砕粉末を得た。得られた粗粉砕粉末に、焼結助剤として、市販の合成シリカ粉末（一次粒子径が１００ｎｍ以下）、市販の鉱石シリカ粉末（－２００メッシュ＝７５μｍ以下）、ＣａＣＯ_３及びＣｒ_２Ｏ_３を、仮焼体粉末１００質量％に対して表１の試料Ｎｏ．１～３に示す量をそれぞれ添加し（ＣａＣＯ_３はＣａＯ換算の量）、水を分散媒とした湿式ボールミルで、平均粒度が約０．８μｍ（粉体比表面積測定装置（島津製作所製ＳＳ－１００）を用いて空気透過法により測定）になるまで微粉砕し、３種類の微粉砕スラリーを得た。

粉砕工程により得られた各微粉砕スラリーを、分散媒を除去（脱水）しながら、加圧方向と磁界方向とが平行である平行磁界成形機（縦磁界成形機）を用い、約１Ｔの磁界を印加しながら約３０ＭＰａの圧力で成形し、直径約４０ｍｍ×厚み約１８ｍｍの円柱状の成形体を得た。なお、試料Ｎｏ．２の焼結助剤を添加した場合、成形工程の脱水過程において、試料Ｎｏ．１及び３の場合よりもキャビティの内圧が上昇した。そのため、試料Ｎｏ．１及び３と同じ程度の内圧になるように徐々に（じわじわと）加圧して脱水を行った結果、試料Ｎｏ．２の成形工程全体のサイクルタイムは、試料Ｎｏ．１及び３の成形工程全体のサイクルタイムの約３倍となった。

得られた各成形体を公知の方法を用いて焼成した。得られたフェライト焼結磁石の磁石特性（残留磁束密度Ｂ_ｒ、保磁力Ｈ_ｃＪ、角形比Ｈ_ｋ／Ｈ_ｃＪ）を表１に示す。なお、表１におけるＨ_ｋは、Ｊ（磁化の大きさ）－Ｈ（磁界の強さ）曲線の第２象限において、Ｊが０．９５×Ｊ_ｒ（Ｊ_ｒは残留磁化、Ｊ_ｒ＝Ｂ_ｒ）の値になる位置のＨの値である。また、表１において試料Ｎｏ．の横に＊印を付していない試料Ｎｏ．１が本開示の実施形態に基づく実験例であり、＊印を付した試料Ｎｏ．２及び３は本開示の実施形態を満足しない実験例（比較例）である。

表１から明らかなように、ＳｉＯ_２として合成シリカと鉱石シリカとを添加した本開示の実施形態例である試料Ｎｏ．１では、添加したＳｉＯ_２添加量（合成シリカ添加量＋鉱石シリカ添加量）に見合った高いＨ_ｃｊが得られている。ＳｉＯ_２として合成シリカを添加した比較例である試料Ｎｏ．２では、試料Ｎｏ．１とほぼ同等の磁石特性が得られるものの、前記の通り成形工程全体のサイクルタイムが増大し生産性が低下する。また、ＳｉＯ_２として鉱石シリカを添加した比較例である試料Ｎｏ．３では、試料Ｎｏ．１及び２に比べＨ_ｋ／Ｈ_ｃＪが低下している。この原因は不明であるが、鉱石シリカは粒子径が粗く、微粉砕工程において十分微細化されずに焼結体中で偏在した可能性が考えられる。このように、本開示の実施形態によれば、生産性を低下させることなく、かつ、磁石特性を低下させることがない。

本開示の実施形態によれば、比較的多量のＳｉＯ_２を添加する場合においても、生産性を低下させることなく、かつ、磁石特性を低下させることがない、フェライト焼結磁石の製造方法の提供が可能となる。提供されたフェライト焼結磁石は高保磁力を有し、各種モータなどに好適に利用することができる。

Claims (10)

1. フェライト焼結磁石の製造方法において、
   仮焼体又は仮焼体粉末に対して、一次粒子径が１００ｎｍ以下の第１のＳｉＯ_２粉末と一次粒子径が１μｍ以上の第２のＳｉＯ_２粉末とを添加することを特徴とするフェライト焼結磁石の製造方法。
2. 前記第１のＳｉＯ_２粉末と前記第２のＳｉＯ_２粉末との添加比率が、質量比で２：３～３：２であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト焼結磁石の製造方法。
3. 前記第１のＳｉＯ_２粉末が合成シリカであり、前記第２のＳｉＯ_２粉末が鉱石シリカであることを特徴とする請求項１又は２に記載のフェライト焼結磁石の製造方法。
4. 前記第１のＳｉＯ_２粉末と前記第２のＳｉＯ_２粉末との合計添加量が、仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、０質量％超２質量％以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のフェライト焼結磁石の製造方法。
5. 前記第１のＳｉＯ_２粉末と前記第２のＳｉＯ_２粉末との合計添加量が、仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、１質量％以上２質量％以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のフェライト焼結磁石の製造方法。
6. 前記仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、ＣａＯ換算で０質量％超３質量％以下のＣａＣＯ_３をさらに添加することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のフェライト焼結磁石の製造方法。
7. 前記仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、ＣａＯ換算で２質量％以上３質量％以下のＣａＣＯ_３をさらに添加することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のフェライト焼結磁石の製造方法。
8. 前記仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、０質量％超２質量％以下のＣｒ_２Ｏ_３をさらに添加することを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載のフェライト焼結磁石の製造方法。
9. 前記仮焼体又は仮焼体粉末１００質量％に対して、０質量％超１質量％以下のＣｒ_２Ｏ_３をさらに添加することを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載のフェライト焼結磁石の製造方法。
10. 前記フェライト焼結磁石が、Ｃａ－Ｌａ－Ｃｏ系フェライト焼結磁石であることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載のフェライト焼結磁石の製造方法。