JP2908631B2 - フェライト磁石の製造方法 - Google Patents

フェライト磁石の製造方法

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JP2908631B2 JP4100544A JP10054492A JP2908631B2 JP 2908631 B2 JP2908631 B2 JP 2908631B2 JP 4100544 A JP4100544 A JP 4100544A JP 10054492 A JP10054492 A JP 10054492A JP 2908631 B2 JP2908631 B2 JP 2908631B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高性能フェライト磁
製造方法に係り、特に、特定量のCaO、SiO 2 とCr
2 O 3 、Al 2 O 3 の1種または2種、さらにCoOとともにフェラ
イト磁石の主成分であるMO(但しMはPb、Ba、Srのうち少
なくとも1種)の一部を焼結反応時に添加含有することに
より、高残留磁束密度(Br)、高保磁力(iHc)を有する高
性能フェライト磁石提供を可能にするフェライト磁石
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にフェライト磁石は、磁気特性が高
く、安価な原料より得られる経済的利点があるため、電
子機器等に広く用いられているが、電子機器の小型化、
高性能化の転換が進められる中で、残留磁束密度(Br)及
び保磁力(iHc)が共に高い高性能磁石が強く要望されて
いる。従来より、フェライト磁石において、残留磁束密
度を向上させるためには、結晶のIsを高めること、焼結
体の密度及び結晶の配向度を高めることが知られてい
る。また、保磁力については単磁区結晶の存在率を高め
ることが必要とされてきた。
【0003】そこで、フェライト磁石の高性能化のた
め、フェライト磁石の組成、添加物及び製造条件等につ
いて種々検討されてきたが、フェライト磁石自体が焼結
体であることから必然的に焼結体の密度を高めると結晶
の成長を助長し、残留磁束密度と保磁力を同時に向上さ
せることは極めて困難であった。
【0004】このような状況下において、本出願人は先
に残留磁束密度を低下させることなく保磁力を向上させ
たフェライト磁石として、特定モル比を有する基本組成
のフェライト磁石に、特定量のCaO、SiO2と、Cr2O3、Al
2O3の1種または2種とともに、特定量のCoOを含有する高
性能フェライト磁石(特開昭63-186402号)を提案した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の提案によって残
留磁束密度を低下させることなく保磁力を向上させたフ
ェライト磁石の提供を可能としたが、電子機器の小型
化、高性能化の著しい進展からその磁気特性は必ずしも
要求を満足させるものではなく、より一層の磁気特性向
上が切望されていた。
【0006】この発明は、従来から採用されているフェ
ライト磁石の製造方法とは異なる技術思想の観点から新
規な製造方法を見い出し、残留磁束密度と保磁力を同時
に向上させたフェライト磁石及びその製造方法の提供を
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来から
採用されているフェライト磁石の製造方法においては、
種々の添加物を含有させる場合も、一定の組成比(Fe2O3
/MO)を有するフェライト仮焼原料粉末に前記CaO、SiO2
等を添加含有させるか、あるいはFe2O3とMOとを反応さ
せる工程において該添加物を添加含有させてフェライト
仮焼原料粉末の組成を変える等の方法が採用されてお
り、いずれの方法に際してもフェライト磁石の組成比(F
e2O3/MO)は仮焼原料粉末作成時に決定されていることに
着目した。
【0008】従来、かかる方法では、仮焼原料粉末作成
時に決定された組成によりフェライト結晶のIsを決定で
きると考えられていたが、その後の微粉砕等の工程によ
り、結晶構造に歪みが生じたり組成がずれたりして、最
終的に焼結体とした時にIsの低下が生じたり、また、前
記の如き添加物等を含有させても、それらが結晶成長を
抑制する効果を有するものであると焼結密度を低下さ
せ、あるいは焼結密度を向上させる効果を有するもので
あると結晶の成長を助長してiHcの低下を招くことか
ら、本質的にフェライト結晶のIs及び焼結密度の低下を
防ぐことはできず、残留磁束密度と保磁力を同時に向上
させることが困難であると推測される。
【0009】本発明者らは、以上の観点から種々の製造
方法を検討した結果、特定量のCaO、SiO 2 とCr 2 O 3 、Al 2 O
3 の1種または2種、さらにCoOとともにフェライト磁石の
主成分であるMOの一部を焼結反応時に添加含有すること
により、該MOを焼結後のフェライト磁石粒界中に存在さ
せることによって、成形前の微粉砕等の工程で結晶構造
が壊れたり、また組成がずれたりした粒子を完全なフェ
ライトに形成する効果を有することを知見し、さらに所
定量のCaO及びSiO2による液相量の増加にともなう緻密
化反応促進や、Cr 2 O 3 、Al 2 O 3 、CoOによるiHc向上効果
を達成して目的とする高性能フェライト磁石が得られる
ことを知見し、この発明を完成した。
【0010】すなわち、この発明は、モル比Fe2O3/MO
(但しMはPb、Ba、Srのうち少なくとも1種)が5.8〜6.2な
る基本組成を有するフェライト原料粉末を仮焼、粉砕
後、CaO0.2wt%〜1.0wt%、SiO20.3wt%〜1.0wt%にCr 2 O 3
Al 2 O 3 の1種または2種を0.05wt%〜5.0wt%、CoO0.05wt%〜
1.5wt%を添加し、さらにMO(但しMはPb、Ba、Srのうち少
なくとも1種)を0.05wt%〜3.0wt%添加し、その後混合、
微粉砕、成形、焼結して、MOの主体が主相のフェライト
結晶中に存在しかつMOの一部が粒界中に存在してモル比
Fe2O3/MOが4.5〜6.15からなるフェライト磁石を得るこ
とを特徴とするフェライト磁石の製造方法である。
【0011】限定理由 この発明において、予めフェライト仮焼原料粉末を構成
するFe2O3とMO(但しMはPb、Ba、Srのうち少なくとも1
種)とのモル比Fe2O3/MOは、化学量論的組成に近く結晶
のIsが最も高くなる範囲を選定し5.8〜6.2とした。ま
た、焼結反応時すなわち一旦上記モル比にて仮焼、粉砕
された原料粉末に添加含有するMOは、0.05wt%未満では
緻密化の促進効果が希薄であり、3.0wt%を越えて添加含
有すると粒界相の量が増加して磁石特性を劣化させるこ
とから0.05wt%〜3.0wt%とし、好ましくは0.05wt%〜2.0w
t%である。
【0012】上記仮焼原料粉末を構成する際に添加含有
するMOも、焼結反応時に添加含有するMOも、直接MO(酸
化物)として添加含有する場合だけでなく、MCO3(炭酸
塩)として添加含有したり、これらを混合して添加含有
する等公知の方法が採用でき、各々添加含有時のMOの組
成が上記範囲になるように選定することが必要である。
【0013】さらにまた、これらの各々作用の異なるMO
は、一旦焼結体フェライト磁石となると、蛍光X線分析
法等によって組成を分析しても主相を構成するフェライ
ト結晶中のMOと、粒界中に存在するMOの区別がつかない
が、これらのMOの総量における組成比(モル比Fe2O3/MO)
は4.5〜6.15となる。
【0014】CaO及びSiO2は、焼結密度及び結晶粒の大
きさを制御する効果があるため添加するが、CaOが0.2wt
%未満、SiO2が0.3wt%未満では、焼結時に不均一な粒成
長が起こり、iHcの低下を招来する。
【0015】また、CaOが1.0wt%を越え、SiO2が1.0wt%
を越えると、磁石内の非磁性相が増加し、Brの低下を招
来する。従って、それぞれの添加含有範囲はCaO0.2wt%
〜1.0wt%、SiO20.3wt%〜1.0wt%であり、好ましくはCaO
0.3wt%〜0.8wt%、SiO20.3wt%〜0.8wt%、である。
【0016】さらに、この発明においては要求される諸
特性に応じてCr2O3、Al2O3、CoO等を所定量添加含有
【0017】Cr2O3、Al2O3の添加は、iHcの向上に特に
有効であるが、かかる効果を得るためにはそれぞれ少な
くとも0.05wt%の添加が必要であり、また、添加量の増
加に伴って焼結密度の低下、フェライト磁石との固溶反
応により、結晶のIsの低下が起こるためBrが低下し、さ
らに5.0wt%を越える添加では、Brの低下が著しく実用的
に不適である。従って、Cr2O3、Al2O3の1種または2種の
添加の場合、いずれも添加含有範囲は0.05wt%〜5.0wt%
であり、好ましくは0.05wt%〜3.0wt%である。
【0018】CoOは上記CaO、SiO2、Cr2O3、Al2O3の共存
下でiHcの向上に著しい効果を有するが、0.05wt%未満で
はその効果が少なく、また1.5wt%を越えると特性向上の
効果が飽和する。従って、CoOの添加含有範囲は0.05wt%
〜1.5wt%であり、好ましくは0.05wt%〜1.0wt%である。
【0019】この発明におけるフェライト仮焼原料粉末
の製造方法、フェライト仮焼原料粉末と添加物との混
合、微粉砕方法、さらに成形、焼結方法等の諸条件は、
公知の条件をそのまま採用することができる。例えば、
仮焼条件は1250℃〜1350℃で1時間〜10時間、成形前の
微粉末の平均粒度が0.3μm〜1.0μm、成形条件は10kOe
〜18kOeの磁場中で成形圧200kg/cm2〜500kg/cm2、焼結
条件は大気雰囲気中1180℃〜1250℃で1時間〜10時間
等、上記組成に応じて最適の条件を適宜選定することが
望ましい。また、フェライト仮焼原料粉末を得る方法と
して、例えば高性能Srフェライト磁石を得るために提案
された特開平3-123004号の製造方法にてかかる仮焼原料
粉末を得ることができる。
【0020】
【作用】この発明は、所要モル比の基本組成を有し、仮
焼、粉砕したフェライト原料粉末に、特定量のCaO、SiO
2 とCr 2 O 3 、Al 2 O 3 の1種または2種さらにCoOとともにフェ
ライト磁石の主成分であるMOの一部を焼結反応時に添加
含有することにより、該MOを焼結後のフェライト磁石粒
界中に存在させることによって、成形前の微粉砕等の工
程で結晶構造が壊れたり、また組成がずれたりした粒子
を完全なフェライトに形成でき、さらに所定量のCaO及
びSiO2による液相量の増加にともなう緻密化反応促進
や、Cr 2 O 3 、Al 2 O 3 、CoOによるiHc向上効果を達成して目
的とする高性能フェライト磁石を得ることができる。
【0021】
【実施例】表1に示す試料No.1,2は、この発明の実施例
を示すものであり、Fe2O3/SrOのモル比が5.9〜6.0の基
本組成を有するフェライト原料粉末を、1270℃で1時間
仮焼、粉砕後、第1表に示した磁石組成になる如く、Ca
O、SiO2、Cr2O3、Al2O3、CoOおよびSrOを配合、混合
後、微粉砕して平均粒度0.7μmの微粉末にした後、12kO
eの磁場中にて、成形圧500kg/cm2にて寸法φ40×10mmの
成形体を得、さらに焼結条件を大気中1240℃にて1時間
として焼結した。得られた焼結体の密度、磁気特性を測
定してその結果を表1に表した。なお表1中のモル比Fe2O
3/SrOの値は最終製品を蛍光X線分析装置により測定した
値である。
【0022】また、表1中の試料No.*3及び**4、**5は、
この発明の比較例を示すものである。試料No.*3はCr
2 O 3 、Al 2 O 3、 CoOを含有しないほかは上記の実施例と同
じ条件で製造したものである。また、試料No.**4、**5
は、予め表1中のモル比Fe2O3/SrOの値からなるフェライ
ト原料粉末を用い、その後の工程でSrOを追加して添加
含有しない以外は、すべて上記実施例と同じ条件にて製
造した。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】表1から明らかなように、フェライト磁
石の主成分であるMO(但しMはPb、Ba、Srのうち少なくと
も1種)の一部を焼結反応時に添加含有したこの発明のフ
ェライト磁石は、比較例に示す従来方法によつて得られ
たフェライト磁石に比べ(試料No.1と**4、2と**5を比較
する)、高残留磁束密度(Br)、高保磁力(iHc)のいずれも
が同等以上であり、優れた磁気特性を有する高性能フェ
ライト磁石の提供を可能とするものであることが明らか
である。また、Cr 2 O 3 、Al 2 O 3、 CoOを含有しない場合
は、本発明と同様方法を採用しても高いiHcが得られな
いことが明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 1/11 C01G 49/00 H01F 41/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モル比Fe2O3/MO(但しMはPb、Ba、Srのう
    ち少なくとも1種)が5.8〜6.2なる基本組成を有するフェ
    ライト原料粉末を仮焼、粉砕後、CaO0.2wt%〜1.0wt%、S
    iO20.3wt%〜1.0wt%にCr2O3、Al2O3の1種または2種を0.0
    5wt%〜5.0wt%、CoO0.05wt%〜1.5wt%添加し、さらにMO
    (但しMはPb、Ba、Srのうち少なくとも1種)を0.05wt%〜
    3.0wt%添加し、その後混合、微粉砕、成形、焼結して、
    MOの主体が主相のフェライト結晶中に存在しかつMOの一
    部が粒界中に存在してモル比Fe2O3/MOが4.5〜6.15から
    なるフェライト磁石を得ることを特徴とするフェライト
    磁石の製造方法。
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