JP2024131943A - Ferrite calcined body and its manufacturing method - Google Patents

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Yoshinori Kobayashi
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Abstract

To make it possible to provide a ferrite temporary sintered body containing Na, which is a new component that differs from conventional SrLaCo magnets and CaLaCo magnets and a manufacturing method for the same.SOLUTION: Concerning the ferrite temporary sintered body, in a general formula: NaxRySr1-x-yFe2n-zCoz, indicating the atomic ratio of metal elements of Na, R, Sr, Fe, and Co (where R is at least one of the rare earth elements and is an element containing La essentially), the x, y and z and n (where 2n is a molar ratio and is represented by 2n=(Fe+Co)/(Na+R+Sr)), satisfy 0.25≤x≤0.5, 0.3≤y≤0.45, 7≤2n-z≤10, 0<z≤0.25.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、フェライト仮焼体及びその製造方法に関する。 This disclosure relates to a ferrite calcined body and a method for producing the same.

フェライト焼結磁石は最大エネルギー積が希土類系焼結磁石(例えば、NdFeB系焼結磁石)の1/10程度にすぎないが、主原料が安価な酸化鉄であることからコストパフォーマンスに優れており、化学的に極めて安定であるという特長を有している。そのため、各種モータやスピーカ等様々な用途に用いられており、世界的な生産量は現在でも磁石材料の中で最大である。 Although the maximum energy product of ferrite sintered magnets is only about one-tenth that of rare earth sintered magnets (e.g., NdFeB sintered magnets), they offer excellent cost performance because their main raw material is inexpensive iron oxide, and they are characterized by being extremely chemically stable. For this reason, they are used for a variety of applications, including various motors and speakers, and are still the most widely produced magnet material worldwide.

代表的なフェライト焼結磁石は、マグネトプランバイト構造を有するSrフェライトであり、基本組成はSrFe1219で表される。1990年代後半にSrFe1219のSr2+の一部をLa3+で置換し、Fe3+の一部をCo2+で置換したSr-La-Co系フェライト焼結磁石(以下、略して「SrLaCo磁石」という場合がある)が実用化されたことによりフェライト磁石の磁石特性は大きく向上した。また、2007年には、磁石特性をさらに向上させたCa-La-Co系フェライト焼結磁石(以下、略して「CaLaCo磁石」という場合がある)が実用化されている。前記SrLaCo磁石は特許文献1及び特許文献2に開示されている。また、前記CaLaCo磁石は特許文献3に開示されている。 A typical sintered ferrite magnet is Sr ferrite having a magnetoplumbite structure, and its basic composition is represented by SrFe 12 O 19. In the late 1990s, Sr-La- Co sintered ferrite magnets (hereinafter sometimes abbreviated as "SrLaCo magnets") were put into practical use, in which part of the Sr 2+ in SrFe 12 O 19 was replaced with La 3+ and part of the Fe 3+ was replaced with Co 2+, and the magnetic properties of ferrite magnets were greatly improved. In 2007, Ca-La-Co sintered ferrite magnets (hereinafter sometimes abbreviated as "CaLaCo magnets") with further improved magnetic properties were put into practical use. The SrLaCo magnets are disclosed in Patent Documents 1 and 2. The CaLaCo magnets are disclosed in Patent Document 3.

特開平10-149910号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-149910 特開平11-154604号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-154604 特開2006-104050号公報JP 2006-104050 A

本開示の実施形態は、従来のSrLaCo磁石やCaLaCo磁石とは異なる新たな成分であるNaを含むフェライト仮焼体及びその製造方法の提供を可能にする。 Embodiments of the present disclosure make it possible to provide a ferrite calcined body containing Na, a new component that differs from conventional SrLaCo magnets and CaLaCo magnets, and a method for producing the same.

本開示の限定的ではない例示的なフェライト仮焼体は、
Na、R、Sr、Fe及びCoの金属元素(ただし、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)の原子比を示す一般式:NaSr1-x-yFe2n-zCo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)/(Na+R+Sr)で表される)が、
0.25≦x≦0.5、
0.3≦y≦0.45、
7≦2n-z≦10、
0<z≦0.25、
を満足する。
Non-limiting exemplary ferrite calcined bodies of the present disclosure include:
In the general formula Na x R y Sr 1-x-y Fe 2n-z Co z , which shows the atomic ratio of metal elements Na, R, Sr, Fe and Co (wherein R is at least one rare earth element and essentially contains La), the x, y, z and n (wherein 2n is a molar ratio expressed as 2n=(Fe+Co)/(Na+R+Sr)) are:
0.25≦x≦0.5,
0.3≦y≦0.45,
7≦2n−z≦10,
0<z≦0.25,
Satisfy.

ある実施形態において、
前記xは、0.3≦x≦0.45である。
前記yは、0.35≦x≦0.4である。
前記1-x-yは、0.15≦(1-x-y)≦0.35である。
前記1-x-yは、0.2≦(1-x-y)≦0.3である。
前記2n-zは、8.5≦(2n-z)≦9.5である
前記zは、0.1≦z≦0.2である。
In one embodiment,
The x is in the range of 0.3≦x≦0.45.
The y satisfies 0.35≦x≦0.4.
The aforementioned 1-xy satisfies 0.15≦(1-xy)≦0.35.
The aforementioned 1-xy satisfies 0.2≦(1-xy)≦0.3.
The 2n-z satisfies 8.5≦(2n-z)≦9.5, and the z satisfies 0.1≦z≦0.2.

ある実施形態において、
飽和磁化σが72A・m/kg以上、異方性磁界Hが1690kA/m以上である。
六方晶のマグネトプランバイト(M型)構造を有する化合物相の比率が95質量%以上である。
In one embodiment,
The saturation magnetization σ s is 72 A·m 2 /kg or more, and the anisotropic magnetic field H A is 1690 kA/m or more.
The ratio of a compound phase having a hexagonal magnetoplumbite (M-type) structure is 95 mass % or more.

本開示の限定的ではない例示的なフェライト仮焼体の製造方法は、
Na、R、Sr、Fe及びCoの金属元素(ただし、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)の原子比を示す一般式:NaSr1-x-yFe2n-zCo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)/(Na+R+Sr)で表される)が、
0.25≦x≦0.5、
0.3≦y≦0.45、
7≦2n-z≦10、
0<z≦0.25、
を満足するように配合された原料粉末を準備する原料粉末準備工程、
前記原料粉末を混合し、混合原料粉末を得る原料粉末混合工程、
前記混合原料粉末を仮焼し、仮焼体を得る仮焼工程、
を含む。
A non-limiting exemplary method for producing a ferrite calcined body according to the present disclosure includes the steps of:
In the general formula Na x R y Sr 1-x-y Fe 2n-z Co z , which shows the atomic ratio of metal elements Na, R, Sr, Fe and Co (wherein R is at least one rare earth element and essentially contains La), the x, y, z and n (wherein 2n is a molar ratio expressed as 2n=(Fe+Co)/(Na+R+Sr)) are:
0.25≦x≦0.5,
0.3≦y≦0.45,
7≦2n−z≦10,
0<z≦0.25,
A raw material powder preparation process for preparing raw material powder blended to satisfy the above.
a raw material powder mixing step of mixing the raw material powders to obtain a mixed raw material powder;
a calcination step of calcining the mixed raw material powder to obtain a calcined body;
Includes.

ある実施形態において、
前記xは、0.3≦x≦0.45である。
前記yは、0.35≦x≦0.4である。
前記1-x-yは、0.15≦(1-x-y)≦0.35である。
前記1-x-yは、0.2≦(1-x-y)≦0.3である。
前記2n-zは、8.5≦(2n-z)≦9.5である
前記zは、0.1≦z≦0.2である。
In one embodiment,
The x is in the range of 0.3≦x≦0.45.
The y satisfies 0.35≦x≦0.4.
The aforementioned 1-xy satisfies 0.15≦(1-xy)≦0.35.
The aforementioned 1-xy satisfies 0.2≦(1-xy)≦0.3.
The 2n-z satisfies 8.5≦(2n-z)≦9.5, and the z satisfies 0.1≦z≦0.2.

ある実施形態において、
前記仮焼工程において、仮焼温度が1150℃~1250℃である。
前記仮焼工程において、仮焼温度が1150℃~1200℃である。
In one embodiment,
In the calcination step, the calcination temperature is 1150°C to 1250°C.
In the calcination step, the calcination temperature is 1150°C to 1200°C.

本開示の実施形態によれば、従来のSrLaCo磁石やCaLaCo磁石とは異なる新たな成分であるNaを含むフェライト仮焼体及びその製造方法を提供することが可能となる。 According to an embodiment of the present disclosure, it is possible to provide a ferrite calcined body containing Na, a new component different from conventional SrLaCo magnets and CaLaCo magnets, and a method for producing the same.

1.フェライト仮焼体
本開示の実施形態のフェライト仮焼体は、Na、R、Sr、Fe及びCoの金属元素(ただし、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)の原子比を示す一般式:NaSr1-x-yFe2n-zCo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)/(Na+R+Sr)で表される)が、
0.25≦x≦0.5、
0.3≦y≦0.45、
7≦2n-z≦10、
0<z≦0.25、
を満足する。
1. Ferrite Calcined Body The ferrite calcined body according to an embodiment of the present disclosure has a general formula Na x R y Sr 1-x-y Fe 2n-z Co z , which indicates the atomic ratio of metal elements Na , R , Sr, Fe, and Co (wherein R is at least one rare earth element and essentially contains La), in which x, y, z, and n (wherein 2n is a molar ratio expressed as 2n=(Fe+Co)/(Na+R+Sr)) are:
0.25≦x≦0.5,
0.3≦y≦0.45,
7≦2n−z≦10,
0<z≦0.25,
Satisfy.

本開示の実施形態のフェライト仮焼体において、原子比x(Naの含有量)は0.25≦x≦0.5である。xが0.25未満又は0.5を超えると非磁性相(異相)の比率が大きくなり磁気特性(σ及びH)が低下する。前記SrLaCo磁石やCaLaCo磁石においては、Co含有量が多くなると非磁性相(異相)が生成し易くなる傾向があるが、本開示の実施形態のフェライト仮焼体においては、Naの含有量が前記範囲内にあるとき、Coの含有量が増加しても非磁性相(異相)の生成を抑制することができる。より好ましい範囲は0.25≦x≦0.5である。 In the ferrite calcined body of the embodiment of the present disclosure, the atomic ratio x (Na content) is 0.25≦x≦0.5. When x is less than 0.25 or exceeds 0.5, the ratio of nonmagnetic phase (heterogeneous phase) increases, and the magnetic properties ( σs and H A ) decrease. In the SrLaCo magnet and CaLaCo magnet, the nonmagnetic phase (heterogeneous phase) tends to be generated more easily when the Co content increases, but in the ferrite calcined body of the embodiment of the present disclosure, when the Na content is within the above range, the generation of the nonmagnetic phase (heterogeneous phase) can be suppressed even if the Co content increases. A more preferable range is 0.25≦x≦0.5.

原子比y(Rの含有量)は0.3≦x≦0.45である。yが0.3未満又は0.45を超えると非磁性相(異相)の比率が大きくなり磁気特性(σ及びH)が低下する。より好ましい範囲は0.35≦x≦0.4である。Rは希土類元素の少なくとも1種であってLaを必須に含む元素である。La以外の希土類元素の含有量はモル比でRの合計量の50%以下であるのが好ましく、0%(R=La、不純物は除く)であるのがより好ましい。 The atomic ratio y (content of R) is 0.3≦x≦0.45. If y is less than 0.3 or exceeds 0.45, the ratio of non-magnetic phases (heterogeneous phases) increases, and the magnetic properties ( σs and H A ) decrease. A more preferred range is 0.35≦x≦0.4. R is at least one rare earth element, and is an element that essentially contains La. The content of rare earth elements other than La is preferably 50% or less of the total amount of R in molar ratio, and more preferably 0% (R=La, excluding impurities).

原子比1-x-y(Srの含有量)は0.15≦(1-x-y)≦0.35が好ましい。1-x-yが0.15未満又は0.35を超えると非磁性相(異相)の比率が大きくなり磁気特性(σ及びH)が低下することがあるため好ましくない。より好ましい範囲は0.2≦(1-x-y)≦0.3である。 The atomic ratio 1-xy (Sr content) is preferably 0.15≦(1-xy)≦0.35. If 1-xy is less than 0.15 or exceeds 0.35, the ratio of the nonmagnetic phase (heterogeneous phase) increases, which may result in a decrease in the magnetic properties ( σs and H A ), and is therefore undesirable. A more preferable range is 0.2≦(1-xy)≦0.3.

原子比2n-z(Feの含有量)は、7≦2n-z≦10である。2n-yが7未満又は10以上になると非磁性相(異相)の比率が大きくなり磁気特性(σ及びH)が低下する。より好ましい範囲は8.5≦2n-z≦9.5である。 The atomic ratio 2n-z (Fe content) is 7≦2n-z≦10. If 2n-y is less than 7 or equal to or greater than 10, the ratio of nonmagnetic phases (heterogeneous phases) increases, resulting in a decrease in magnetic properties ( σs and H A ). A more preferable range is 8.5≦2n-z≦9.5.

原子比z(Coの含有量)は、0<y≦0.25である。yが0では磁気特性(σ及びH)が低下し、yが0.25を超えるとCo使用量が増加することとなり、原料コストが増大する。より好ましい範囲は0.1≦z≦0.2である。 The atomic ratio z (Co content) is 0<y≦0.25. When y is 0, the magnetic properties ( σs and H A ) are degraded, and when y exceeds 0.25, the amount of Co used increases, leading to an increase in the raw material cost. A more preferable range is 0.1≦z≦0.2.

前記一般式は、金属元素の原子比で示したが、酸素(O)を含む組成は、一般式:Ca1-xFe2n-yCoαで表される。酸素のモル数αは基本的にはα=19であるが、Fe及びCoの価数、x及びyやnの値などによって異なってくる。また、還元性雰囲気で焼成した場合の酸素の空孔(ベイカンシー)、フェライト相におけるFeの価数の変化、Coの価数の変化等により金属元素に対する酸素の比率が変化する。従って、実際の酸素のモル数αは19からずれる場合がある。そのため、本開示の実施形態においては、最も組成が特定し易い金属元素の原子比で組成を表記している。 The general formula is shown in terms of the atomic ratio of metal elements, but the composition containing oxygen (O) is expressed by the general formula: Ca x R 1-x Fe 2n-y Co y O α . The number of moles of oxygen α is basically α=19, but it varies depending on the valences of Fe and Co, and the values of x, y, and n. In addition, the ratio of oxygen to metal elements changes due to oxygen vacancies (vacancies) when fired in a reducing atmosphere, changes in the valence of Fe in the ferrite phase, changes in the valence of Co, and the like. Therefore, the actual number of moles of oxygen α may deviate from 19. Therefore, in the embodiment of the present disclosure, the composition is expressed in terms of the atomic ratio of metal elements whose composition is easiest to identify.

本開示の実施形態のフェライト仮焼体を構成する主相は、六方晶のマグネトプランバイト(M型)構造を有する化合物相(フェライト相)である。一般に、磁性材料、特に焼結磁石は、複数の化合物から構成されており、その磁性材料の特性(物性、磁石特性など)を決定づけている化合物が「主相」と定義される。 The main phase constituting the ferrite calcined body of the embodiment of the present disclosure is a compound phase (ferrite phase) having a hexagonal magnetoplumbite (M-type) structure. In general, magnetic materials, particularly sintered magnets, are composed of multiple compounds, and the compound that determines the characteristics (physical properties, magnetic properties, etc.) of the magnetic material is defined as the "main phase."

一方、フェライト相(M相)以外のヘマタイト相(α-Fe)、オルソフェライト相(LaFeOなど)及びスピネルフェライト相(CoFeなど)などは「異相」であり、非磁性相である。高い磁気特性を得るためにはフェライト仮焼体の主相であるフェライト相(以下「M相」という場合がある)の構成相比率(以下「相比率」という場合がある)を高め、非磁性相の比率を低くすることが有効である。本開示の実施形態のフェライト仮焼体では、六方晶のマグネトプランバイト(M型)構造を有する化合物相(M相)の比率が95質量%以上である。 On the other hand, hematite phase (α-Fe 2 O 3 ), orthoferrite phase (LaFeO 3, etc.), and spinel ferrite phase (CoFe 2 O 4, etc.) other than the ferrite phase (M phase) are "heterogeneous phases" and non-magnetic phases. In order to obtain high magnetic properties, it is effective to increase the constituent phase ratio (hereinafter sometimes referred to as "phase ratio") of the ferrite phase (hereinafter sometimes referred to as "M phase"), which is the main phase of the ferrite calcined body, and to decrease the ratio of the non-magnetic phase. In the ferrite calcined body of the embodiment of the present disclosure, the ratio of the compound phase (M phase) having a hexagonal magnetoplumbite (M type) structure is 95 mass% or more.

「六方晶のマグネトプランバイト型(M型)構造を有する」とは、一般的な条件のフェライト仮焼体粉末X線回折測定において、主として六方晶のマグネトプランバイト型(M型)構造のX線回折パターンが観察されることを言う。 "Having a hexagonal magnetoplumbite (M-type) structure" means that in powder X-ray diffraction measurement of the calcined ferrite body under typical conditions, an X-ray diffraction pattern that is primarily indicative of a hexagonal magnetoplumbite (M-type) structure is observed.

2.フェライト仮焼体の製造方法
本開示の実施形態のフェライト仮焼体の製造方法は、Na、R、Sr、Fe及びCoの金属元素(ただし、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)の原子比を示す一般式:NaSr1-x-yFe2n-zCo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)/(Na+R+Sr)で表される)が、
0.25≦x≦0.5、
0.3≦y≦0.45、
7≦2n-z≦10、
0<z≦0.25、
を満足するように配合された原料粉末を準備する原料粉末準備工程、
前記原料粉末を混合し、混合原料粉末を得る原料粉末混合工程、
前記混合原料粉末を仮焼し、仮焼体を得る仮焼工程、を含む。
2. Method for Producing Ferrite Calcined Body The method for producing a ferrite calcined body according to an embodiment of the present disclosure is a method for producing a ferrite calcined body according to a general formula Na x R y Sr 1-x-y Fe 2n- z Co z, which indicates the atomic ratio of metal elements Na, R, Sr, Fe, and Co (wherein R is at least one rare earth element and essentially contains La), and wherein x, y, z, and n (wherein 2n is a molar ratio and is expressed as 2n=(Fe+Co)/(Na+R+Sr)) are:
0.25≦x≦0.5,
0.3≦y≦0.45,
7≦2n−z≦10,
0<z≦0.25,
A raw material powder preparation process for preparing raw material powder blended to satisfy the above.
a raw material powder mixing step of mixing the raw material powders to obtain a mixed raw material powder;
and a calcination step of calcining the mixed raw material powder to obtain a calcined body.

(1)原料粉末準備工程
原料粉末としては、価数にかかわらず、それぞれの金属の酸化物、炭酸塩、水酸化物、硝酸塩、塩化物等の化合物を使用することができる。原料粉末を溶解した溶液であってもよい。Naの化合物としては、Naの炭酸塩、水酸化物、酸化物、塩化物等が挙げられる。Rの化合物としては、Laを例にすると、La等の酸化物、La(OH)等の水酸化物、La(CO・8HO等の炭酸塩等が挙げられる。Sr元素の化合物としては、Srの炭酸塩、酸化物、塩化物等が挙げられる。Feの化合物としては、酸化鉄、水酸化鉄、塩化鉄、ミルスケール等が挙げられる。Coの化合物としては、CoO、Co等の酸化物、CoOOH、Co(OH)等の水酸化物、CoCO等の炭酸塩、及びmCoCO・mCo(OH)・mO等の塩基性炭酸塩(m、m、mは正の数である)が挙げられる。
(1) Raw material powder preparation process As the raw material powder, compounds such as oxides, carbonates, hydroxides, nitrates, and chlorides of each metal can be used regardless of the valence. A solution in which the raw material powder is dissolved may also be used. Examples of Na compounds include Na carbonates, hydroxides , oxides, and chlorides. Examples of R compounds include, for example, oxides such as La2O3 , hydroxides such as La(OH) 3 , and carbonates such as La2 ( CO3 ) 3.8H2O . Examples of Sr compounds include Sr carbonates, oxides, and chlorides . Examples of Fe compounds include iron oxide, iron hydroxide, iron chloride, and mill scale. Examples of Co compounds include oxides such as CoO and Co3O4 , hydroxides such as CoOOH and Co ( OH ) 2 , carbonates such as CoCO3 , and basic carbonates such as m2CoCO3.m3Co ( OH)2.m4H2O ( m2 , m3 , and m4 are positive numbers).

前記原料粉末、例えば、NaCO粉末、La(OH)粉末、SrCO粉末、Fe粉末及びCo粉末を、前記一般式の範囲を満足するようにそれぞれ秤量、配合し、原料粉末を準備する。 The raw material powders, for example, Na2CO3 powder, La(OH) 3 powder, SrCO3 powder , Fe2O3 powder , and Co3O4 powder, are weighed and mixed so as to satisfy the range of the general formula, to prepare the raw material powder.

仮焼時の反応促進のため、必要に応じてB、HBO等のB(硼素)を含む化合物を1mass%程度まで添加してもよい。特にHBOの添加は、磁石特性の向上に有効である。HBOの添加量は0.3mass%以下であるのが好ましく、0.1mass%程度が最も好ましい。HBOは、焼成時に結晶粒の形状やサイズを制御する効果も有するため、仮焼後(微粉砕前や焼成前)に添加してもよく、仮焼前及び仮焼の両方で添加してもよい。 In order to promote the reaction during calcination, compounds containing B (boron), such as B 2 O 3 and H 3 BO 3 , may be added up to about 1 mass% as necessary. In particular, the addition of H 3 BO 3 is effective in improving the magnetic properties. The amount of H 3 BO 3 added is preferably 0.3 mass% or less, and most preferably about 0.1 mass%. H 3 BO 3 also has the effect of controlling the shape and size of crystal grains during sintering, so it may be added after calcination (before pulverization or sintering), or it may be added both before and after calcination.

(2)原料粉末混合工程
前記原料粉末準備工程で準備した原料粉末を混合し、混合原料粉末を得る。原料粉末の混合は湿式及び乾式のいずれで行ってもよい。湿式混合の場合、通常、分散媒として水溶媒を用いるが、Naの原料粉末、例えばNaCO粉末は水に可溶なためエタノールを用いて湿式混合するのがより好ましい。さらに、スチールボール等の媒体とともに撹拌するとより均一に混合することができ好ましい。原料粉末の分散性を高める目的でポリカルボン酸アンモニウム、グルコン酸カルシウム等の公知の分散剤を用いても良い。混合した原料スラリーは乾燥後仮焼するか、スラリーのままで仮焼しても良い。
(2) Raw material powder mixing process The raw material powders prepared in the raw material powder preparation process are mixed to obtain a mixed raw material powder. The raw material powders may be mixed in either a wet or dry manner. In the case of wet mixing, a water solvent is usually used as a dispersion medium, but since Na raw material powder, for example Na2CO3 powder , is soluble in water, it is more preferable to wet mix using ethanol. Furthermore, it is preferable to stir with a medium such as a steel ball, since it can be mixed more uniformly. In order to increase the dispersibility of the raw material powder, a known dispersant such as ammonium polycarboxylate or calcium gluconate may be used. The mixed raw material slurry may be calcined after drying, or may be calcined as it is.

(3)仮焼工程
湿式混合又は乾式混合することによって得られた混合原料粉末は、電気炉、ガス炉等を用いて加熱することで、固相反応により、六方晶のマグネトプランバイト(M型)構造のフェライト化合物を形成する。このプロセスを「仮焼」と呼び、得られた化合物を「仮焼体」と呼ぶ。従って、本開示の実施形態のフェライト仮焼体はフェライト化合物と言い換えることができる
(3) Calcination process The mixed raw material powder obtained by wet mixing or dry mixing is heated using an electric furnace, a gas furnace, or the like to form a ferrite compound having a hexagonal magnetoplumbite (M-type) structure by a solid-phase reaction. This process is called "calcination," and the resulting compound is called a "calcined body." Therefore, the ferrite calcined body of the embodiment of the present disclosure can be rephrased as a ferrite compound.

仮焼工程では、温度の上昇とともにフェライト相が形成される固相反応が進行する。仮焼温度が低すぎると、未反応のヘマタイト(酸化鉄)が残存するため磁石特性が低くなる。一方、仮焼温度が高すぎると結晶粒が成長し過ぎるため、粉砕工程において粉砕に多大な時間を要することがある。従来のSrLaCo磁石やCaLaCo磁石では、通常1200℃を超える温度(1250℃~1300℃程度)で仮焼されることが多い。しかし、本開示の実施形態においては、1150℃以上1250℃以下、さらに好ましくは1150℃以上1200℃以下の比較的低い温度で仮焼が可能である。これによって、工程費を削減することができる。なお、仮焼時間は0.5時間~5時間であるのが好ましい。仮焼後の仮焼体はハンマーミルなどによって粗粉砕することが好ましい。 In the calcination process, a solid-phase reaction in which a ferrite phase is formed progresses as the temperature rises. If the calcination temperature is too low, unreacted hematite (iron oxide) remains, resulting in poor magnetic properties. On the other hand, if the calcination temperature is too high, the crystal grains grow too much, and the pulverization process may take a long time. Conventional SrLaCo magnets and CaLaCo magnets are often calcined at temperatures exceeding 1200°C (approximately 1250°C to 1300°C). However, in the embodiment of the present disclosure, calcination can be performed at a relatively low temperature of 1150°C to 1250°C, and more preferably 1150°C to 1200°C. This allows the process cost to be reduced. The calcination time is preferably 0.5 to 5 hours. The calcined body after calcination is preferably coarsely pulverized using a hammer mill or the like.

以上のような工程を経ることによって、本開示の実施形態のフェライト仮焼体を得ることができる。 By going through the above steps, the ferrite calcined body according to the embodiment of the present disclosure can be obtained.

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。 The embodiments of the present disclosure will be described in more detail with reference to examples, but the embodiments of the present disclosure are not limited thereto.

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NaLaSr1-x-yFe2n-Coにおいて、原子比が表1の試料No.1~19に示すx、y、1-x-y、2n-z及びzになるようにNaCO粉末、La(OH)粉末、SrCO粉末、Fe粉末及びCo粉末を秤量し、秤量後の粉末の合計100mass%に対してHBO粉末を0.1mass%添加して、各原料粉末を準備した。
Experimental Example 1
As an experimental example based on an embodiment of the present disclosure, Na 2 CO 3 powder , La(OH ) 3 powder , SrCO 3 powder, Fe 2 O 3 powder , and Co 3 O 4 powder were weighed out so that the atomic ratios of x, y, 1-x-y, 2n-z, and z were as shown in Sample Nos. 1 to 19 in Table 1 in the general formula Na x La y Sr 1-x - y Fe 2n- Co z, and 0.1 mass% of H 3 BO 3 powder was added to the total of 100 mass% of the weighed powders to prepare each raw material powder.

エタノールを分散媒として、準備した各原料粉末を湿式ボールミルでそれぞれ4時間混合した後、乾燥、整粒して19種類の混合原料粉末を得た。 Each of the prepared raw material powders was mixed in a wet ball mill for 4 hours using ethanol as a dispersion medium, and then dried and sized to obtain 19 types of mixed raw material powders.

得られた混合原料粉末をそれぞれ大気中において1200℃で3時間仮焼し、19種類の仮焼体を得た。そして、得られた各仮焼体を小型ミルで粗粉砕して19種類の粗粉砕粉末(仮焼粉)を得た。 The resulting mixed raw material powders were calcined in air at 1200°C for 3 hours to obtain 19 types of calcined bodies. Each of the resulting calcined bodies was then coarsely crushed in a small mill to obtain 19 types of coarsely crushed powders (calcined powders).

19種類の粗粉砕粉末中に含まれる構成相の比率(質量%)を求めた。その結果を表1に示す。なお、X線回折装置(Bruker AXS製 D8 ADVANCE TXS)を用いてX線回折測定を行い、得られた回折パターンからリートベルト解析により構成相比率を求めた。また、得られた19種類のフェライト仮焼体のσとHの測定結果を表1に示す。 The ratio (mass%) of the constituent phases contained in the 19 types of coarsely pulverized powders was determined. The results are shown in Table 1. X-ray diffraction measurements were performed using an X-ray diffractometer (D8 ADVANCE TXS manufactured by Bruker AXS), and the constituent phase ratios were determined from the obtained diffraction patterns by Rietveld analysis. The measurement results of σ s and H A of the obtained 19 types of ferrite calcined bodies are shown in Table 1.

なお、表1における試料No.1~19の原子比は原料粉末の配合時の原子比(配合組成)を示す。少量のHBOが添加されているものの、基本的には、配合組成と仮焼後の仮焼体における原子比(仮焼体組成)は同じである。仮焼体組成を厳密に求める場合は、配合時の原子比を元に、仮焼工程前に添加される添加物(HBOなど)の添加量を考慮し、計算によって求めることができる。その計算値は、フェライト仮焼体をICP発光分光分析装置(例えば、島津製作所製ICPV-1017など)で分析した結果と基本的に同様となる。 The atomic ratios of samples No. 1 to 19 in Table 1 indicate the atomic ratios (compositions) when the raw material powders are blended. Although a small amount of H 3 BO 3 is added, the composition is basically the same as the atomic ratios in the calcined body after calcination (calcined body composition). When the calcined body composition is to be determined strictly, it can be calculated based on the atomic ratios at the time of blending, taking into account the amount of additives (H 3 BO 3 , etc.) added before the calcination process. The calculated values are basically the same as the results of analyzing the ferrite calcined body with an ICP emission spectrometer (for example, Shimadzu ICPV-1017, etc.).

Figure 2024131943000001
Figure 2024131943000001

比較例として、公知のSrLaCo磁石(一般式:Sr0.8La0.2Fe11.8Co0.2)および公知のCaLaCo磁石(一般式:Ca0.5La0.5Fe10.1Co0.3)を、前記特許文献1~3の記載に基づいて作製し、飽和磁化σと異方性磁界Hを測定した。その結果、SrLaCo磁石の飽和磁化σは74.2A・m/kg、異方性磁界Hは1.78MA/m、CaLaCo磁石の飽和磁化σは75.3A・m/kg、異方性磁界Hは2.17MA/mであった。 As comparative examples , a known SrLaCo magnet (general formula: Sr0.8La0.2Fe11.8Co0.2 ) and a known CaLaCo magnet (general formula: Ca0.5La0.5Fe10.1Co0.3 ) were produced based on the descriptions in the above Patent Documents 1 to 3, and the saturation magnetization σs and anisotropic magnetic field H A were measured. As a result, the saturation magnetization σs of the SrLaCo magnet was 74.2m2 /kg, and the anisotropic magnetic field H A was 1.78 MA/m, while the saturation magnetization σs of the CaLaCo magnet was 75.3 A· m2 /kg, and the anisotropic magnetic field H A was 2.17 MA/m.

また、公知のSrLaCo磁石は原子比で0.2程度(Co/Fe=0.017、すなわちFe含有量の1.7%程度)のCoが含有されており、公知のCaLaCo磁石では原子比で0.3程度(Co/Fe=0.03、すなわちFe含有量の3%程度)のCoが含有されている。 In addition, known SrLaCo magnets contain Co at an atomic ratio of about 0.2 (Co/Fe = 0.017, or about 1.7% of the Fe content), while known CaLaCo magnets contain Co at an atomic ratio of about 0.3 (Co/Fe = 0.03, or about 3% of the Fe content).

表1に示すように、本開示の実施形態によるフェライト仮焼体は、Coの含有量が原子比で0.2以下であるにもかかわらず、公知のSrLaCo磁石やCaLaCo磁石に迫る飽和磁化σが72A・m/kg以上、異方性磁界Hが1.69MA/m以上の磁気特性を発現することができる。従って、高性能なフェライト焼結磁石の安価な提供が期待できる。 As shown in Table 1, the ferrite calcined body according to the embodiment of the present disclosure exhibits magnetic properties such as a saturation magnetization σs of 72 A· m2 /kg or more and an anisotropic magnetic field H A of 1.69 MA/m or more, which are close to those of known SrLaCo magnets and CaLaCo magnets, despite the Co content being 0.2 or less in atomic ratio. Therefore, it is expected that a high-performance sintered ferrite magnet can be provided at a low cost.

本開示の実施形態による仮焼体及びその製造方法は、従来のSrLaCo磁石やCaLaCo磁石に迫る優れた飽和磁化σ及び異方性磁界Hを有しているので、フェライト焼結磁石を構成する化合物として用いた場合、高い磁石特性を有するフェライト焼結磁石が得られ、各種モータなどに好適に利用することができる。 The calcined body and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present disclosure have excellent saturation magnetization σs and anisotropic magnetic field HA approaching those of conventional SrLaCo magnets and CaLaCo magnets. Therefore, when used as a compound constituting a sintered ferrite magnet, a sintered ferrite magnet having high magnetic properties can be obtained, and can be suitably used in various motors, etc.

Claims (18)

Na、R、Sr、Fe及びCoの金属元素(ただし、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)の原子比を示す一般式:NaSr1-x-yFe2n-zCo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)/(Na+R+Sr)で表される)が、
0.25≦x≦0.5、
0.3≦y≦0.45、
7≦2n-z≦10、
0<z≦0.25、
を満足するフェライト仮焼体。
In the general formula Na x R y Sr 1-x-y Fe 2n-z Co z , which shows the atomic ratio of metal elements Na, R, Sr, Fe and Co (wherein R is at least one rare earth element and essentially contains La), the x, y, z and n (wherein 2n is a molar ratio expressed as 2n=(Fe+Co)/(Na+R+Sr)) are:
0.25≦x≦0.5,
0.3≦y≦0.45,
7≦2n−z≦10,
0<z≦0.25,
A ferrite calcined body that satisfies the above requirements.
前記xは、0.3≦x≦0.45である請求項1に記載のフェライト仮焼体。 The ferrite calcined body according to claim 1, wherein x is in the range of 0.3≦x≦0.45. 前記yは、0.35≦x≦0.4である請求項1に記載のフェライト仮焼体。 The ferrite calcined body according to claim 1, wherein y is 0.35≦x≦0.4. 前記1-x-yは、0.15≦(1-x-y)≦0.35である請求項1に記載のフェライト仮焼体。 The ferrite calcined body according to claim 1, wherein 1-x-y is 0.15≦(1-x-y)≦0.35. 前記1-x-yは、0.2≦(1-x-y)≦0.3である請求項1に記載のフェライト仮焼体。 The ferrite calcined body according to claim 1, wherein 1-x-y is 0.2≦(1-x-y)≦0.3. 前記2n-zは、8.5≦(2n-z)≦9.5である請求項1に記載のフェライト仮焼体。 The ferrite calcined body according to claim 1, wherein 2n-z satisfies 8.5≦(2n-z)≦9.5. 前記zは、0.1≦z≦0.2である請求項1に記載のフェライト仮焼体。 The ferrite calcined body according to claim 1, wherein z is in the range of 0.1≦z≦0.2. 飽和磁化σが72A・m/kg以上、異方性磁界Hが1690kA/m以上である請求項1に記載のフェライト仮焼体。 2. The calcined ferrite body according to claim 1, having a saturation magnetization σs of 72 A·m 2 /kg or more and an anisotropic magnetic field H A of 1690 kA/m or more. 六方晶のマグネトプランバイト(M型)構造を有する化合物相の比率が95質量%以上である請求項1に記載のフェライト仮焼体。 The ferrite calcined body according to claim 1, in which the ratio of a compound phase having a hexagonal magnetoplumbite (M-type) structure is 95% by mass or more. Na、R、Sr、Fe及びCoの金属元素(ただし、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)の原子比を示す一般式:NaSr1-x-yFe2n-zCo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)/(Na+R+Sr)で表される)が、
0.25≦x≦0.5、
0.3≦y≦0.45、
7≦2n-z≦10、
0<z≦0.25、
を満足するように配合された原料粉末を準備する原料粉末準備工程、
前記原料粉末を混合し、混合原料粉末を得る原料粉末混合工程、
前記混合原料粉末を仮焼し、仮焼体を得る仮焼工程、
を含むフェライト仮焼体の製造方法。
In the general formula Na x R y Sr 1-x-y Fe 2n-z Co z , which shows the atomic ratio of metal elements Na, R, Sr, Fe and Co (wherein R is at least one rare earth element and essentially contains La), the x, y, z and n (wherein 2n is a molar ratio expressed as 2n=(Fe+Co)/(Na+R+Sr)) are:
0.25≦x≦0.5,
0.3≦y≦0.45,
7≦2n−z≦10,
0<z≦0.25,
A raw material powder preparation process for preparing raw material powder blended to satisfy the above.
a raw material powder mixing step of mixing the raw material powders to obtain a mixed raw material powder;
a calcination step of calcining the mixed raw material powder to obtain a calcined body;
A method for producing a ferrite calcined body comprising the steps of:
前記xは、0.3≦x≦0.45である請求項10に記載のフェライト仮焼体の製造方法。 The method for producing a ferrite calcined body according to claim 10, wherein x is 0.3≦x≦0.45. 前記yは、0.35≦x≦0.4である請求項10に記載のフェライト仮焼体の製造方法。 The method for producing a ferrite calcined body according to claim 10, wherein y is 0.35≦x≦0.4. 前記1-x-yは、0.15≦(1-x-y)≦0.35である請求項10に記載のフェライト仮焼体の製造方法。 The method for producing a ferrite calcined body according to claim 10, wherein 1-x-y satisfies 0.15≦(1-x-y)≦0.35. 前記1-x-yは、0.2≦(1-x-y)≦0.3である請求項10に記載のフェライト仮焼体の製造方法。 The method for producing a ferrite calcined body according to claim 10, wherein 1-x-y satisfies 0.2≦(1-x-y)≦0.3. 前記2n-zは、8.5≦(2n-z)≦9.5である請求項10に記載のフェライト仮焼体の製造方法。 The method for producing a ferrite calcined body according to claim 10, wherein 2n-z satisfies 8.5≦(2n-z)≦9.5. 前記zは、0.1≦z≦0.2である請求項10に記載のフェライト仮焼体の製造方法。 The method for producing a ferrite calcined body according to claim 10, wherein z is 0.1≦z≦0.2. 前記仮焼工程において、仮焼温度が1150℃~1250℃である請求項10に記載のフェライト仮焼体の製造方法。 The method for producing a ferrite calcined body according to claim 10, wherein the calcination temperature in the calcination step is 1150°C to 1250°C. 前記仮焼工程において、仮焼温度が1150℃~1200℃である請求項10に記載のフェライト仮焼体の製造方法。 The method for producing a ferrite calcined body according to claim 10, wherein the calcination temperature in the calcination step is 1150°C to 1200°C.
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