JP2904278B2 - ボンド磁石用フェライト粒子粉末 - Google Patents

ボンド磁石用フェライト粒子粉末

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、硼酸化合物を0.1〜0.35重量%含有し、且
つ、Sr1-xBaxO・nFe2O3(但し、x=0.04〜0.10、n=
6.05〜6.5)の組成を有するc軸方向への厚みが中高で
あるフェライト粒子からなるボンド磁石用フェライト粒
子粉末に関するものである。
〔従来の技術〕
ボンド磁石は、焼結磁石に比べ、軽量で、寸法精度が
良く、複雑な形状も容易に量産化できる等の利点がある
為、玩具用、事務用具用、音響機器用等の各種用途に広
く使用されている。
ボンド磁石は、一般に、天然若しくは合成ゴム又はプ
ラスチックスと磁性粉末とを混練した後、磁場中で成形
することにより製造される。
近年、各分野における用具や機器の小型軽量化に伴っ
て、これに使用されるボンド磁石の高性能化による磁石
自体の小型化が強く要望されている。
即ち、ボンド磁石は、天然若しくは合成ゴム又はプラ
スチックス等の非磁性部分を含む為、焼結磁石に比べ、
残留磁束密度Brが小さく、当該特性の向上が望まれる。
ボンド磁石の上記特性の向上の為には、含有される磁
性粉末の配向性が優れていることが必要である。
ボンド磁石の残留磁束密度Brは、磁性粉末の含有率及
び配向性に左右され、殊に、配向性の影響は大きく、磁
性粉末の配向性が向上する程大きくなる傾向にある。
この現象は、例えば、特公昭55-19046号公報の「ゴム
磁石の磁気特性について見ると、Baフェライトゴム磁石
又はSrゴム磁石の磁気性能としての残留磁束密度は、ゴ
ム磁石中磁性粉末の含有率と一定方向への配向性とに、
左右される。そして残留磁束密度は、磁性粉末の含有率
よりも一定方向への配向性により大きく左右され、配向
性が良くなれば残留磁束密度は向上する。」なる記載か
ら明らかである。
従来、ボンド磁石の磁性粉末としては、一般にBaO・n
Fe2O3(n=5.2〜6.0)粒子粉末及びSrO・nFe2O3(n=
5.2〜6.0)粒子粉末が広く用いられている。
これらフェライト粒子粉末は、周知の通り、酸化鉄と
炭酸ストロンチウム又は炭酸バリウムとを所定の配合比
になるように混合し、次いで1000〜1300℃で加熱焼成し
た後、微粉砕し、更に、加熱焼成することにより得られ
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
配向性が優れているフェライト粒子粉末は、現在最も
要求されているところであるが、上述した通りのBaO・n
Fe2O3(n=5.2〜6.0)粒子粉末及びSrO・nFe2O3(n=
5.2〜6.0)粒子粉末は、配向性が十分なものとは言い難
く、当該磁性粉末を用いて得られたボンド磁石の配向度
Br/4πIsは高々0.96程度であった。
即ち、n=5.2〜6.0のBaO・nFe2O3(n=5.2〜6.0)
粒子粉末及びSrO・nFe2O3(n=5.2〜6.0)粒子粉末
は、周知の通り、加熱焼成してフェライト化反応を生起
させることによって製造されるが、粒子の磁石としての
性能を十分に発揮させる為にはフェライト化反応を十分
に生起させることが必要であり、このことは粒子形態に
ついて言えば、フェライト結晶の完全性に起因してフェ
ライト本来の形態である板状形態になりやすく、当該板
状形態の粒子はボンド磁石の製造に際して、取り扱いが
困難である為、配向性を十分向上させることができなか
ったのである。
一方、フェライト化反応が十分生起していない場合に
は、粒子のc軸方向への厚みが中高になって丸みを帯び
た形態の粒子が得られやすく、ボンド磁石の製造に際し
て取り扱いが容易ではあるが、粒子の磁石としての性能
が十分ではない為、磁場配向によって十分配向性を向上
させることができなかったのである。
更に、フェライト粒子粉末の配向性の向上の為には、
上述した粒子形態以外に、粒度(C面の平均径)が出来
るだけ大きいことが必要である。即ち、粒度が大きくな
ると比表面積が小さくなる結果、天然若しくは合成ゴム
又はプラスチックスとの混練に際して接触面積が小さく
なるので配向度が向上するのである。
そこで、配向性の優れたフェライト粒子粉末を得る方
法の確立が強く要望されている。
〔問題を解決する為の手段〕
本発明者は、配向性の優れたフェライト粒子粉末を得
るべく種々検討を重ねた結果、本発明に到達したもので
ある。
即ち、本発明は、硼酸化合物を0.1〜0.35重量%含有
し、且つ、Sr1-xBaxO・nFe2O3(但し、x=0.04〜0.1
0、n=6.05〜6.5)、必要により、更に、Al2O3又はBi2
O3若しくはAl2O3及びBi2O3のいずれかを含有するSr1-xB
axO・nFe2O3(但し、x=0.04〜0.10、n=6.05〜6.5)
の組成を有するc軸方向への厚みが中高であるフェライ
ト粒子からなるボンド磁石用フェライト粒子粉末であ
る。
〔作用〕
先ず、本発明において最も重要な点は、硼酸化合物を
含有するSr1-xBaxO・Fe2O3(但し、x=0.04〜0.10、n
=6.05〜6.5)の組成を有するフェライト粒子は、配向
性が優れている点である。
本発明におけるフェライト粒子粉末の配向性が優れて
いる理由について、本発明者は、本発明により得られる
フェライト粒子粉末は、フェライト化反応が十分生起し
ていることに起因して、粒子の磁石としての性能が十分
発揮されており、しかも、粒子のc軸方向への厚みが中
高になって丸みを帯びた形態であって、且つ、粒度が大
きいものであることに起因してボンド磁石の製造に際し
て取り扱いが容易であることによるものと考えている。
本発明においては、後出の参考例及び実施例に示す通
り、硼酸化合物を含有させない場合には、粒度の大きい
フェライト粒子が得られないことから、本発明者は、Sr
1-xBaxO・nFe2O3(但し、x=0.04〜0.10、n=6.05〜
6.5)という組成がフェライト粒子の粒子形態に関与し
ており、硼酸化合物が、当該粒子形態を維持しながら粒
度を大きくする効果を有するものと考えている。本発明
においては、平均粒子径が1.15〜1.5μmのフェライト
粒子が得られている。
本発明におけるフェライト粒子粉末は、必要により、
Al2O3又はBi2O3若しくはAl2O3及びBi2O3のいずれかを含
有してもよい。
Al2O3又はBi2O3若しくはAl2O3及びBi2O3のいずれかを
含有させることによって、粒子のc軸方向への厚みが更
に丸みを帯び、配向性を一層向上させることができる。
本発明において、Al2O3又はBi2O3若しくはAl2O3及びB
i2O3のいずれかを含有させた場合には、後出の使用例に
示す通り、上述した粒子形態に影響して配向性を向上さ
せると同時に保磁力IHcが著しく向上するという効果が
得られる。保磁力IHcが著しく向上するという理由につ
いては未だ明らかではないが、本発明者は、Al2O3又はB
i2O3若しくはAl2O3及びBi2O3のいずれかを有させた場合
には、生成フェライト粒子が単磁区構造を形成しやすい
為であろうと考えている。
尚、従来、n=6.0以上の組成を有するフェライト粒
子粉末として、例えば、特開昭59-13306号公報に記載の
粒子がある。この粒子は、SrO・nFe2O3(但し、n=6.0
〜6.5)の組成を有する焼結磁石用のフェライト粉末で
あり、ゴム又はプラスチックス中における磁性粒子の配
向性は何ら考慮されていない。
事実、後出比較例に示す通り、粒子形態は板状であ
り、配向性の悪いものであった。
次に、本発明実施にあたっての諸条件について述べ
る。
本発明におけるフェライト粒子粉末は、Sr1-xBaxO・n
Fe2O3において、x=0.04〜0.10、n=6.05〜6.5)であ
る。
xが0.04未満の場合には、フェライト化反応を十分生
起させることが困難であり、得られたフェライト粉末の
磁石としての性能が十分ではなく、本発明の目的を達成
することができない。
0.10を越える場合には、フェライト化反応が十分生起
することに起因して粒子形態は板状形状となりやすく、
本発明の目的を達成することができない。
nが6.05未満である場合には、前述した通り、粒子形
態の制御とフェライト化反応の完全性とは逆の相関関係
にある為、本発明の目的を達成することができない。
6.5を越える場合には、フェライト化反応を十分生起
させることが困難であり、得られたフェライト粒子粉末
の磁石としての性能が十分ではなく、本発明の目的を達
成することができない。
本発明における硼酸化合物としては、硼酸バリウム、
硼酸ナトリウム等を使用することができる。硼酸化合物
の添加量は、生成するフェライト粒子粉末に対し、0.05
〜0.35重量%であり、極めて少ない添加量で本発明にお
ける効果を発現できる。
0.05重量%未満である場合には、本発明の目的を達成
することができない。
0.35重量%を越える場合には、C面が発達し粒度が大
きくなるが、板状形態の粒子となりやすく、また、余分
の硼酸化合物が残留し、生成するフェライト粒子粉末中
に混在する。
本発明におけるAl2O3又はBi2O3若しくはAl2O3及びBi2
O3の添加量は、生成するフェライト粒子粉末に対し、0.
01〜1.0重量%である。
0.1重量%未満である場合には、粒子のc軸方向への
厚みを一層中高にする効果が十分ではなく、本発明の目
的を達成することができない。
1.0重量%を越える場合にも、粒子のc軸方向への厚
みを一層中高にする効果を有するが、必要以上に添加す
る意味がない。
本発明における添加剤は、後出の実施例に示される通
り、略全量が生成フェライト粒子粉末中に含有される。
本発明におけるSr1-xBaxO・nFe2O3(但し、x=0.04
〜0.10、n=6.05〜6.5)フェライト粒子は、酸化鉄、
含水酸化鉄等の鉄原料、炭酸ストロンチウム等のストロ
チウム原料、及びバリウム原料としての塩化バリウムを
それぞれモル比で6.05〜6.5:0.90〜0.96:0.04〜0.10の
割合で混合し、次いで、1100〜1300℃の温度範囲で加熱
焼成した後、微粉砕し、更に加熱焼成することにより得
ることができる。
加熱焼成温度が1100℃未満の場合には、フェライト化
反応を十分生起させることができない。
1300℃を越える場合には、粒子の粗大化及び粒子相互
間の焼結が生起し、好ましくない。
〔実施例〕
次に、実施例並びに比較例により本発明を説明する。
尚、以下の実施例、比較例並びに参考例における粒子
の平均粒子径は、恒圧通気式迅速標準万能式(島津式)
粉体比表面積測定装置SS-100(島津製作所製)を用い、
ブレーン法で測定した数値の値で示したものであり、比
表面積は、モノソーブ直読式比表面積測定装置(湯浅ア
イオニックス(株)製)を用い、BET法により測定した
ものである。
また、生成フェライト粒子中の硼酸化合物はプラズマ
分光分析法により、Al2O3及びBi2O3は螢光X線分析法に
より測定した値で示した。
1トン/cm2で成型したフェライト粒子粉末及びボンド
磁石の磁気特性は、BHトレーサー((株)横河電機製)
を用い、測定磁場14kOeで測定した。
〈フェライト粒子粉末の製造〉 実施例1〜11、比較例1〜4、参考例1 実施例1 α−Fe2O3892.17g、SrCO3107.83g及びBaCl2・2H2O 7.
34g(配合割合はモル比で、Sr:Ba:Fe=0.956:0.049:6.2
3に該当する。)とBaB2O4・H2O 1g及びAl2O3 0.9g(生
成フェライト粒子粉末に対して、それぞれ、0.1重量%
及び0.09重量%に該当する。)とを良く混合し水にて造
粒する。造粒物を1160℃で2時間焼成した後振動ミルで
微粉砕し、次いで、900℃で1.5時間熱処理して磁性粉末
を得た。得られた磁性粉末は、螢光X線分析及びX線回
折の結果、Sr0.956 Ba0.049O・6.23Fe2O3粒子粉末であ
り、図1に示す電子顕微鏡写真(×10,000)から明らか
な通り、粒子のc軸方向への厚みが中高になり丸みを帯
びた粒子からなり、平均粒子径1.23μm、アスペクト比
(厚み/C面の粒度)0.51であって、且つ、比表面積が1.
71m2/gの粒子であった。
実施例2〜11、比較例1〜4、参考例1 Fe原料の量、Sr原料の量、BaCl2の量、硼酸化合物の
種類及び量、Al2O3及びBi2O3の添加の有無並びに量、加
熱処理の温度を種々変更させた以外は実施例1と同様に
してフェライト粒子粉末を製造した。
実施例2〜11で得られたフェライト粒子粉末は、電子
顕微鏡観察の結果、いずれもc軸方向への厚みが中高に
なって丸みを帯びた粒子であり、また、粒度が大きい粒
子であった。
実施例2、7及び9で得られたフェライト粒子粉末の
電子顕微鏡写真(×10,000)をそれぞれ図2乃至図4に
示す。
比較例1〜4で得られたフェライト粒子粉末は、電子
顕微鏡観察の結果、いずれも板状形態を呈した粒子であ
った。
比較例1で得られたフェライト粒子粉末の電子顕微鏡
写真(×10,000)を図5に示す。
この時の主要製造条件及び諸特性を表1及び表2に示
す。
参考例1 添加剤を添加しなかった以外は実施例2と同様にして
磁性粉末を得た。
この時の主要製造条件及び諸特性を表1及び表2に示
す。
得られた磁性粉末は、螢光X線分析及びX線回折の結
果、Sr0.956Ba0.044O・6.23Fe2O3であり、図6に示す電
子顕微鏡写真(×10,000)から明らかな通り、粒子のc
軸方向への厚みが中高になり丸みを帯びた粒子からな
り、平均粒子径0.13μm、アスペクト比(厚み/C面の粒
度)0.49であって、且つ、比表面積が1.80m2/gの粒子で
あった。
〈ボンド磁石の製造〉 使用例1〜11、比較例5〜8、参考例2; 使用例1 実施例1で得られたフェライト粒子粉末121.0g、EVA
(エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂)(三井ポリケミカ
ル(株)製)12.0g及びステアリン酸亜鉛0.5gを混合し
た後、80℃に加熱して混練し、次いで、冷却固化した
後、粉砕した。
該粉砕物を加熱溶融して10,000 Oeの磁場を印加した
後、冷却固化してボンド磁石を得た。
得られたボンド磁石は、配向度Br/4πIs0.976、残留
磁束密度Brは2890Gauss、保磁力IHcは3280 Oeエネルギ
ー積(B・H)maxは2.04 MGOeであった。
使用例2〜11、比較例5〜8、参考例2 フェライト粒子粉末の種類を種々変化させた以外は、
使用例1と同様にしてボンド磁石を得た。得られたボン
ド磁石の諸特性を表3に示す。
〔発明の効果〕 本発明に係るフェライト粒子粉末は、前出実施例に示
した通り、Sr1-xBaxO・nFe2O3(但し、x=0.04〜0.1
0、n=6.05〜6.5)の組成を有することに起因して、粒
子のc軸方向への厚みが中高になって丸みを帯びた形態
を有するものであり、且つ、硼酸化合物を0.1〜0.35重
量%含有していることに起因して粒度が大きいものであ
る為、配向性が優れた粒子であるから、ボンド磁石用の
磁性粒子粉末として最適なものである。
【図面の簡単な説明】
図1乃至図6は、いずれも電子顕微鏡写真であり、図1
乃至図6は、それぞれ、実施例1、実施例2、実施例
7、実施例9、比較例1及び参考例1で得られたフェラ
イト粒子粉末の粒子構造を示すものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 合議体 審判長 影山 秀一 審判官 三浦 均 審判官 山岸 勝喜 (56)参考文献 特開 昭58−77205(JP,A) 特開 昭52−126795(JP,A) 特開 昭59−77205(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】硼酸化合物を0.1〜0.35重量%含有し、且
    つ、Sr1-xBaxO・nFe2O3(但し、x=0.04〜0.10、n=
    6.05〜6.5)の組成を有するc軸方向への厚みが中高で
    あるフェライト粒子からなるボンド磁石用フェライト粒
    子粉末。
  2. 【請求項2】Al2O3を含有する請求項1記載のボンド磁
    石用フェライト粒子粉末。
  3. 【請求項3】Bi2O3を含有する請求項1記載のボンド磁
    石用フェライト粒子粉末。
  4. 【請求項4】Al2O3及びBi2O3含有する請求項1記載のボ
    ンド磁石用フェライト粒子粉末。
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