JP3833861B2 - Method for producing oxide magnetic body - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異方性フェライト磁石等の酸化物磁性体の製造方法およびそれにより得られる酸化物磁性体に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、酸化物永久磁石材料として六方晶系のSrフェライトやBaフェライトが用いられており、これらの磁石では、磁石特性を向上させるために磁場中プレスによる異方性化が広く行われている。磁石特性のひとつとして、残留磁束密度(Br)が挙げられる。残留磁束密度Brに大きな影響を与える因子には、次の関係がある。なお、下記式における単位重量当たりの飽和磁化(σs)は、物質固有の値である。
【0003】
式 Br∝ (単位重量当たりの飽和磁化)×(密度)×(配向度)
したがって、Brの高い異方性焼結フェライト磁石を製造するためには、焼結密度と配向度を高めることが非常に重要である。高い配向度を得るため、フェライト粒子が水中に分散されたスラリーを成形する、いわゆる湿式成形が、従来から行われている。一方、大きな保磁力を得るためには、フェライトの粒子サイズを単磁区臨界径である1μm以下として単磁区化する必要があるが、このような粒子では、湿式成形法を用いた場合でも一般的に配向度が低下するという問題がある。この原因として、一般的にサブミクロン粒子は凝集しやすいということに加え、▲1▼粒子の単磁区化による磁気的凝集力の増加、▲2▼粒子が磁場方向に向こうとするトルクの減少、▲3▼粒子の比表面積増加による摩擦力の増加、などが挙げられる。
【0004】
本発明者らは、この問題を解決するために、サブミクロンフェライト粒子に粉砕歪みを導入して粒子の保磁力を一時的に低減させることにより、磁気的凝集力を低減させ得ることを見出した(特開平6−53064号公報)。
【0005】
さらに、水の代わりに例えばトルエンやキシレンのような有機溶媒を用い、かつ、例えばオレイン酸のような界面活性剤を添加することにより、サブミクロンサイズのフェライト粒子を用いても最高で98%程度の高い磁気的配向度を得ることが可能であることを見出した(同じく特開平6−53064号公報)。しかし、この方法は有機溶媒を使うため、人体や環境に対して悪影響があり、これを解決するためには回収装置などの大がかりな設備が必要になり、コストアップになるという問題がある。
【0006】
なお、本明細書において磁気的配向度とは、飽和磁化(Is)に対する残留磁化(Ir)の比(Ir/Is)である。
【0007】
一方、水を用いた湿式磁場成形法における配向度を改善するために、従来、例えばポリカルボン酸(塩)に代表される高分子の分散剤を添加し、これを磁性粒子表面に吸着させて立体障害と電気的な反発作用の効果により粒子を分散し、配向度を向上させることが試みられてきた(特開平6−112029号公報)。しかし、得られる配向度および残留磁束密度Brは、高くない。
【0008】
なお、粒子サイズを小さくすると配向性が劣化するという問題は、フェライト磁石の製造の場合に限らず、例えば、針状の軟磁性フェライト等の他の酸化物磁性体粒子を磁場配向させる場合においても同様である。
【0009】
また本発明者らはグルコン酸またはその中和塩もしくはそのラクトンに代表される分散剤を添加することによって環境面やコスト面で有利な、水を使用する湿式成形時の磁場配向性を改善する方法を提案している(特願平10−525449公報)。しかし、この方法では配向度の向上は非常に高いが、湿式磁場成形時の成形性が低下し、生産性に悪影響を与える場合があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、異方性フェライト磁石等の酸化物磁性体の製造工程において、環境面やコスト面で有利な、水を使用する湿式成形時の磁場配向性を改善することにより、高い配向度を有し、同時に高い生産性を有する酸化物磁性体を得ることである。
【0011】
このような目的は、下記(1)〜()の本発明により達成される。
(1) 平均粒径が1μm以下の酸化物磁性体粒子と水とを含む成形用スラリーを磁場中で湿式成形して成形体を得る成形工程を有する酸化物磁性体の製造方法であって、
一般式C(OH) + (n=6)で表される多価アルコールであるソルビトール及びマンニトールの1種又は2種からなる分散剤を添加した成形用スラリーを使用する酸化物磁性体の製造方法。
(2) 前記成形工程の前に酸化物磁性体粒子を粉砕する湿式粉砕工程を有する上記(1)の酸化物磁性体の製造方法。
(3) 前記分散剤の少なくとも一部が、前記湿式粉砕工程において添加されたものである上記(2)の酸化物磁性体の製造方法。
(4) 前記湿式粉砕工程の前に酸化物磁性体粒子を粉砕する乾式粗粉砕工程を有する上記(2)または(3)の酸化物磁性体の製造方法。
(5) 前記分散剤の少なくとも一部が、前記乾式粗粉砕工程において添加されたものである上記(4)の酸化物磁性体の製造方法。
(6) 前記分散剤の添加量が、前記酸化物磁性体粒子に対し0.05〜5.0重量%である上記(1)〜(5)のいずれかの酸化物磁性体の製造方法。
) 前記成形体を焼成することによって焼結体を得る上記(1)〜()の酸化物磁性体の製造方法。
【0026】
本発明者らは、例えばグルコン酸のような親水性が強い基を有する化合物を添加して、配向度を向上する方法を見い出した(特願平10−525449公報)。しかしグルコン酸またはその中和塩もしくはそのラクトンに代表されるヒドロキシカルボン酸類を分散剤として添加すると配向度は大きく向上するが、磁場中成形時の成形性が悪化の傾向にあり、成形時間の長時間化、成形歩留りの低下が起こる場合があった。また、これらの分散剤を用いると成形体の乾燥時にクラックが発生しやすくなり、成形体の乾燥条件を適切に設定する必要があった。一方、ソルボースなどには成形性低下などの問題はないが、グルコン酸などのヒドロキシカルボン酸ほど配向度の向上は大きくない。
【0027】
さらに、グルコン酸のように水溶液中で酸性を示す化合物を分散剤として用いる場合には塩基性化合物を添加するか、その化合物の中和塩を用いるかしてpHを調整する必要がある。すなわち、配向度がpHの影響を受けやすかったり、分散剤が酸化物磁性体や炭酸カルシウムのような添加物と反応してしまうという問題があった。これに対して本発明で用いる分散剤はカルボキシル基などの酸性の基を有しないため、このような問題は生じない。
【0028】
本発明者らは、様々な化合物を検討した結果、例えばソルビトールのような多価アルコールの添加で高い配向度と良好な成形性を両立できるということを見い出した。この場合、成形体のクラック発生も起こりにくい傾向にある。
【0029】
さらに、本発明で用いられるソルビトールなどの分散剤は比較的安価であり、製造コスト面でも有利である。
【0030】
以上のように、本発明の分散剤を用いることにより高い配向度をもつ酸化物磁性体を低コストで生産できる。
【0031】
従来用いられている高分子分散剤のほとんどは人工的に合成されたもので、生物分解されにくく排液処理の問題があるが、本発明で用いる分散剤の多くは天然に存在するもので、人体や環境に対して安全であり、微生物等により分解できるという利点もある。
【0032】
本発明で用いる分散剤のうち、特に配向度向上効果が高い物質は、ソルビトール、マンニトールである。ソルビトールとマンニトールは分子式は同一であり、立体構造のみが異なる光学異性体の関係にある。他の光学異性体もソルビトールなどと同様の効果を示すものと考えられる。
【0033】
具体的には、分散媒として水を用いてサブミクロンフェライト粒子を湿式粉砕して成形し、焼結したときの磁気的配向度は、分散剤を添加しない場合には93〜94%であり、分散剤として従来から広く用いられているポリカルボン酸型の化合物を用いた場合には94%程度であるが、分散剤としてソルビトールを用いた場合には95〜97%となり、グルコン酸を用いた場合と同等の配向度となる。分散媒として有機溶媒(キシレン)を用い、分散剤としてオレイン酸を用いた場合の磁気的配向度が97〜98%であるから、本発明では分散媒として水を用いるにもかかわらず有機溶媒を用いた場合に近い磁気的配向度が得られることがわかる。
【0034】
フェライト磁石の製造工程では副成分としてSiO2およびCaCO3が添加されるが、分散剤としてグルコン酸などのヒドロキシカルボン酸やそのラクトンを用いた場合には、成形用スラリー調製工程および湿式成形工程においてSiO2およびCaCO3の一部が流出してしまう場合がある。また、ヒドロキシカルボン酸やそのラクトンに加え、pH調整のために塩基性化合物を添加し、pHを高くした場合には、流出量がより多くなる。
【0035】
これに対し分散剤として前記多価アルコールを用いた場合、SiO2およびCaCO3の流出が抑えられ、これによるHcJの低下等の特性劣化が抑えられるという利点もある。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
【0037】
本発明は、各種酸化物磁性体の製造に適用可能であるが、特に顕著な効果が得られることから、以下の説明では異方性フェライト磁石の製造に適用した場合を例に挙げる。
【0038】
本発明が適用される異方性フェライト磁石は、主にマグネトプランバイト型のM相、W相等の六方晶系のフェライトである。このようなフェライトとしては、特に、MO・nFe23(Mは好ましくはSrおよびBaの1種以上、n=4.5〜6.5)であることが好ましい。このようなフェライトには、さらに、希土類元素、Ca、Pb、Si、Al、Ga、Sn、Zn、In、Co、Ni、Ti、Cr、Mn、Cu、Ge、Nb、Zr等が含有されていてもよい。
【0039】
また、より好ましくはSr、Ba、CaおよびPbから選択される少なくとも1種の元素をAとし、希土類元素(Yを含む)およびBiから選択される少なくとも1種の元素をRとし、Coおよび/またはZnをLとしたとき、A,R,FeおよびLそれぞれの金属元素の総計の構成比率が、全金属元素量に対し、
A:1〜13原子%、
R:0.05〜10原子%、
Fe:80〜95原子%、
L:0.1〜5原子%
である六方晶マグネトプランバイト型(M型)フェライトを主相に有するものが好ましい。
【0040】
この場合は、RがAサイトに存在するとし、LがFeのサイトに存在するとして表した
式I A1-xx(Fe12-yyz19
で表される主相を形成することが好ましい。なお、x、y、zは上記の量から計算される値である。
【0041】
さらに、好ましくは、
A:3〜11原子%、
R:0.2〜6原子%、
Fe:83〜94原子%、
L:0.3〜4原子%であり、
特に好ましくは、
A:3〜9原子%、
R:0.5〜4原子%、
Fe:86〜93原子%、
L:0.5〜3原子%である。
【0042】
上記各構成元素において、Aは、Sr、Ba、CaおよびPbから選択される少なくとも1種の元素であって、Srを必ず含むことが好ましい。Aが小さすぎると、M型フェライトが生成しないか、α−Fe23等の非磁性相が多くなってくる。Aが大きすぎるとM型フェライトが生成しないか、SrFeO3-x等の非磁性相が多くなってくる。A中のSrの比率は、好ましくは51原子%以上、より好ましくは70原子%以上、さらに好ましくは100原子%である。A中のSrの比率が低すぎると、飽和磁化向上と保磁力の著しい向上とを共に得ることができなくなってくる。
【0043】
Rは、希土類元素(Yを含む)およびBiから選択される少なくとも1種の元素である。Rには、La,Pr,Ndを含有することが好ましく、特にLaが必ず含まれることが好ましい。Rが小さすぎると、Lの固溶量が少なくなり、効果が得難くなる。Rが大きすぎると、オルソフェライト等の非磁性の異相が多くなってくる。R中においてLaの占める割合は、好ましくは40原子%以上、より好ましくは70原子%以上であり、飽和磁化向上のためにはRとしてLaだけを用いることが最も好ましい。これは、六方晶M型フェライトに対する固溶限界量を比較すると、Laが最も多いためである。したがって、R中のLaの割合が低すぎるとRの固溶量を多くすることができず、その結果、元素Lの固溶量も多くすることができなくなり、その効果が小さくなってくる。また、Biを併用すれば仮焼温度および焼結温度を低くすることができるので、生産上有利である。
【0044】
元素Lは、Coおよび/またはZnであり、特にCoが必ず含まれることが好ましい。L中のCoの比率は、好ましくは10原子%以上、より好ましくは20原子%以上であることが好ましい。Coの比率が低すぎると、保磁力向上が不十分となってくる。
【0045】
このような異方性フェライト焼結磁石を製造するには、フェライト組成物の原料の酸化物、または焼成により酸化物となる化合物を仮焼前に混合し、その後仮焼を行う。仮焼は、大気中で、例えば1000〜1350℃で1秒間〜10時間、特にM型のSrフェライトの微細仮焼粉を得るときには、1000〜1200℃で、1秒間〜3時間程度行えばよい。
【0046】
このような仮焼粉は、実質的にマグネトプランバイト型のフェライト構造をもつ顆粒状粒子から構成され、その一次粒子の平均粒径は0.1〜1μm 、特に0.1〜0.5μmであることが好ましい。平均粒径は走査型電子顕微鏡(SEM)により測定すればよく、その変動係数CVは80%以下、一般に10〜70%であることが好ましい。また、飽和磁化σsは65〜80emu/g、特にM型Srフェライトでは65〜71.5emu/g、保磁力HcJは2000〜8000Oe、特にM型Srフェライトでは4000〜8000Oeであることが好ましい。
【0047】
本発明では、酸化物磁性体粒子と、分散媒としての水と、分散剤とを含む成形用スラリーを用いて湿式成形を行うが、分散剤の効果をより高くするためには、湿式成形工程の前に湿式粉砕工程を設けることが好ましい。また、酸化物磁性体粒子として仮焼体粒子を用いる場合、仮焼体粒子は一般に顆粒状であるので、仮焼体粒子の粗粉砕ないし解砕のために、湿式粉砕工程の前に乾式粗粉砕工程を設けることが好ましい。なお、共沈法や水熱合成法などにより酸化物磁性体粒子を製造した場合には、通常、乾式粗粉砕工程は設けず、湿式粉砕工程も必須ではないが、配向度をより高くするためには湿式粉砕工程を設けることが好ましい。以下では、仮焼体粒子を酸化物磁性体粒子として用い、乾式粗粉砕工程および湿式粉砕工程を設ける場合について説明する。
【0048】
乾式粗粉砕工程では、通常、BET比表面積が2〜10倍程度となるまで粉砕する。粉砕後の平均粒径は、0.1〜1μm 程度、BET比表面積は4〜10m2/g程度であることが好ましく、粒径のCVは80%以下、特に10〜70%に維持することが好ましい。粉砕手段は特に限定されず、例えば乾式振動ミル、乾式アトライター(媒体撹拌型ミル)、乾式ボールミル等が使用できるが、特に乾式振動ミルを用いることが好ましい。粉砕時間は、粉砕手段に応じて適宜決定すればよい。
【0049】
乾式粗粉砕には、仮焼体粒子に結晶歪を導入して保磁力HcBを小さくする効果もある。保磁力の低下により粒子の凝集が抑制され、分散性が向上する。また、配向度も向上する。粒子に導入された結晶歪は、後の焼結工程において解放され、これによって本来の硬磁性に戻って永久磁石となる。
【0050】
なお、乾式粗粉砕の際には、通常、SiO2と、焼成によりCaOとなるCaCO3とが添加される。SiO2およびCaCO3は、一部を仮焼前に添加してもよく、その場合には特性向上が認められる。
【0051】
乾式粗粉砕の後、仮焼体粒子と水とを含む粉砕用スラリーを調製し、これを用いて湿式粉砕を行う。粉砕用スラリー中の仮焼体粒子の含有量は、10〜70重量%程度であることが好ましい。湿式粉砕に用いる粉砕手段は特に限定されないが、通常、ボールミル、アトライター、振動ミル等を用いることが好ましい。粉砕時間は、粉砕手段に応じて適宜決定すればよい。
【0052】
湿式粉砕後、粉砕用スラリーを濃縮して成形用スラリーを調製する。濃縮は、遠心分離などによって行えばよい。成形用スラリー中の仮焼体粒子の含有量は、60〜90重量%程度であることが好ましい。
【0053】
湿式成形工程では、成形用スラリーを用いて磁場中成形を行う。成形圧力は0.1〜0.5ton/cm2程度、印加磁場は5〜15kOe 程度とすればよい。
【0054】
本発明では、分散剤が添加された成形用スラリーを用いる。本発明で用いる分散剤は、一般式Cn(OH)nn+2で表される多価アルコールである。
【0055】
上記多価アルコールは、炭素数nが4以上、好ましくは4〜100、より好ましくは4〜30、さらに好ましくは4〜20、最も好ましくは4〜12である。炭素数nが3以下であると、本発明の効果が実現しない。
【0056】
上記多価アルコールの一般式は、骨格がすべて鎖式であってかつ不飽和結合を含んでいない場合の式である。多価アルコール中の水酸基数、水素数は一般式で表される数よりも多少少なくてもよい。上記多価アルコールは、飽和であっても不飽和結合を含んでいてもよく、基本骨格は鎖式であっても環式であってもよいが、鎖式であることが好ましい。また水酸基数が炭素数nの50%以上であれば、本発明の効果は実現するが、水酸基数は多いほうが好ましく、水酸基数と炭素数とが一致することが最も好ましい。
【0057】
ただし、上記条件を満たす多価アルコールであっても酸として解離しうるエノール性水酸基を持つ化合物は本発明者らにより既に特許出願がなされているため本願では除外する。
【0058】
本発明で用いる分散剤としては、具体的にはn=6であるソルビトール、マンニトールが好ましい。
【0059】
上記した好ましい分散剤について、構造を以下に示す。
【0060】
【化1】

Figure 0003833861
【0061】
本発明で用いる分散剤は粉砕によるメカノケミカル反応で、その構造が変化する可能性がある。
【0062】
さらに例えば加水分解反応などにより、本発明で用いる分散剤と同一の有機化合物を生成するような化合物、例えばエステルなどを添加することによっても本発明の目的を達成できる可能性もある。
【0063】
なお、分散剤は2種以上を併用してもよい。このときに併用する分散剤は本発明の範囲に限定されない。
【0064】
分散剤の添加量は、酸化物磁性体粒子である仮焼体粒子に対し、好ましくは0.05〜5.0重量%、より好ましくは0.1〜3.0重量%、さらに好ましくは0.3〜2.0重量%、最も好ましくは0.5〜1.5重量%である。分散剤が少なすぎると配向度の向上が不十分となる。一方、分散剤が多すぎると、成形体や焼結体にクラックが発生しやすくなる。
【0065】
分散剤の添加時期は特に限定されず、乾式粗粉砕時に添加してもよく、湿式粉砕時の粉砕用スラリー調製の際に添加してもよく、一部を乾式粗粉砕の際に添加し、残部を湿式粉砕の際に添加してもよい。あるいは、湿式粉砕後に撹拌などによって添加してもよい。いずれの場合でも、成形用スラリー中に分散剤が存在することになるので、本発明の効果は実現する。ただし、粉砕時に、特に乾式粗粉砕時に添加するほうが、配向度向上効果は高くなる。なお、分散剤を複数回に分けて添加する場合には、合計添加量が前記した好ましい範囲となるように各回の添加量を設定すればよい。
【0066】
成形工程後、成形体を大気中または窒素中において100〜500℃の温度で熱処理して、添加した分散剤を十分に分解除去する。次いで焼結工程において、成形体を例えば大気中で好ましくは1150〜1250℃、より好ましくは1160〜1220℃の温度で0.5〜3時間程度焼結して、異方性フェライト磁石を得る。
【0067】
なお、本発明による方法で作製した成形体をクラッシャー等を用いて解砕し、ふるい等により平均粒径が100〜700μm程度となるように分級して磁場配向顆粒を得、これを乾式磁場成形した後、焼結することにより焼結磁石を得てもよい。
【0068】
以上では、異方性焼結フェライト磁石の製造に本発明を適用する場合について説明したが、例えば針状フェライト粒子などを用いた軟磁性フェライト焼結体等の他の酸化物磁性体の製造に適用する場合でも、上記説明に準じて分散剤を添加することにより、成形用スラリー中の酸化物磁性体粒子の分散性が良好となり、その結果、高配向度の酸化物磁性体が得られる。
【0069】
本発明の方法により作成された焼結フェライト磁石を使用することにより、一般に次に述べるような効果が得られ、優れた応用製品を得ることができる。すなわち、従来のフェライト製品と同一形状であれば、磁石から発生する磁束密度を増やすことができるため、モータであれば高トルク化等を実現でき、スピーカーやヘッドホーンであれば磁気回路の強化により、リニアリティーのよい音質が得られるなど応用製品の高性能化に寄与できる。また、従来と同じ機能でよいとすれば、磁石の大きさ(厚み)を小さく(薄く)でき、小型軽量化(薄型化)に寄与できる。
【0070】
本発明の方法により作製された焼結フェライト磁石は所定の形状に加工され、下記に示すような幅広い用途に使用される。
【0071】
例えば、フュエールポンプ用、パワーウインド用、ABS用、ファン用、ワイパ用、パワーステアリング用、アクティブサスペンション用、スタータ用、ドアロック用、電動ミラー用等の自動車用モータ;FDDスピンドル用、VTRキャプスタン用、VTR回転ヘッド用、VTRリール用、VTRローディング用、VTRカメラキャプスタン用、VTRカメラ回転ヘッド用、VTRカメラズーム用、VTRカメラフォーカス用、ラジカセ等キャプスタン用、CD,LD,MDスピンドル用、CD,LD,MDローディング用、CD,LD光ピックアップ用等のOA、AV機器用モータ;エアコンコンプレッサー用、冷蔵コンプレッサー用、電動工具駆動用、扇風機用、電子レンジファン用、電子レンジプレート回転用、ミキサ駆動用、ドライヤーファン用、シェーバー駆動用、電動歯ブラシ用等の家電機器用モータ;ロボット軸、関節駆動用、ロボット主駆動用、工作機器テーブル駆動用、工作機器ベルト駆動用等のFA機器用モータ;その他、オートバイ用発電器、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、マグネットラッチ等に好適に使用される。
【0072】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1
目標組成を
Sr0.9La0.1Zn0.1Fe11.919
とし、出発原料としては以下のものを用いた。
【0073】
Fe23粉末 (不純物として、Mn,Cr,Si,Clを含む)
SrCO3粉末 (不純物として、Ba,Caを含む)
ZnO粉末
La23粉末
また、添加物として、SiO2粉末、CaCO3粉末を目標組成に対し、それぞれ0.2重量%、0.15重量%となるように添加した。
【0074】
上記出発原料および添加物を湿式アトライターで粉砕後、乾燥・整粒し、これを空気中において1230℃で3時間焼成し、顆粒状の仮焼体を得た。
【0075】
得られた仮焼体の磁気特性を試料振動式磁力計(VSM)で測定した結果、飽和磁化σsは72emu/g、保磁力HcJは4.4kOeであった。
【0076】
この仮焼体にSiO2を0.4重量%、CaCO3を1.05重量%添加した後、振動ミルにより乾式粗粉砕した。このときに粉砕による歪みが導入され、仮焼体粒子のHcJは1.7kOeに低下していた。
【0077】
次いで、分散媒として水を、分散剤としてソルビトールを用い、これらと上記仮焼体粒子とを混合して粉砕用スラリーを調製した。仮焼体粒子に対するソルビトールの添加量を、表1に示す。粉砕用スラリー中の固形分濃度は、34重量%とした。
【0078】
この粉砕用スラリーを用いて、ボールミル中で湿式粉砕を40時間行った。湿式粉砕後の比表面積は、8.5m2/g(平均粒径0.5μm)であった。湿式粉砕後のスラリーの上澄み液のpHを、表1に示す。
【0079】
湿式粉砕後、粉砕用スラリーを遠心分離して、スラリー中の仮焼体粒子の濃度が75重量%となるように調整し、成形用スラリーとした。この成形用スラリーから水を除去しながら圧縮成形を行った。この成
形は1サイクル1.5minで行い、圧縮方向に約10kOe の磁場を印加しながら行った。得られた成形体は、直径30mm、高さ18mmの円柱状であった。表1に金型からの離型不良に由来する成形体クラックの発生頻度を示した。
【0080】
成形体の磁気的配向度(Ir/Is)は成形体の密度にも影響されるため、正確な評価ができない。このため、成形体の平坦な金型面に対しX線回折による測定を行い、現れたピークの面指数と強度とから成形体の結晶学的な配向度(X線配向度)を求めた。結果を表1に示す。成形体のX線配向度は、焼結体の磁気的配向度の値をかなりの程度支配する。なお、本明細書では、X線配向度としてΣI(00L)/ΣI(hkL)を用いる。(00L)は、(004)や(006)等のc面を総称する表示であり、ΣI(00L)は(00L)面のすべてのピーク強度の合計である。また、(hkL)は、検出されたすべてのピークを表し、ΣI(hkL)はそれらの強度の合計である。したがってΣI(00L)/ΣI(hkL)は、c面配向の程度を表す。
【0081】
次に、各成形体を空気中で1200℃で1時間焼成した。なお、成形体を焼成する際に、ソルビトールを除去するためにあらかじめ空気中において100〜360℃で十分に脱脂した。得られた焼結体の残留磁束密度Br、保磁力HcJ、配向度Ir/Is、角形比Hk/HcJおよび焼結密度を測定した。結果を表2に示す。なお、Hkは磁気ヒステリシスループの第2象限において磁束密度が残留磁束密度の90%になるときの外部磁界強度である。Hkが低いと高エネルギー積が得られない。Hk/HcJは磁石性能の指標となるものであり、磁気ヒステリシスループの第2象限における角張りの度合いを表す。
実施例2
適量のアンモニア水を加えて粉砕時のpHを調整したほかは実施例1と同様にして、成形体および焼結体を得た。この成形体および焼結体について、実施例1と同様な測定を行った。結果を表1および表2に示す。
比較例1
ソルビトールのかわりにグルコン酸を添加したほかは実施例1と同様にして、成形体および焼結体を得た。表1のグルコン酸の添加量はソルビトールと重量%ベースでは異なっているがモル数では同一である。この成形体および焼結体について、実施例1と同様な測定を行った。結果を表1および表2に示す。
比較例2
適量のアンモニア水を加えて粉砕時のpHを調整したほかは比較例1と同様にして、成形体および焼結体を得た。この成形体および焼結体について、実施例1と同様な測定を行った。結果を表1および表2に示す。
比較例3
ソルビトールを添加しなかったほかは実施例1と同様にして、成形体および焼結体を得た。この成形体および焼結体について、実施例1と同様な測定を行った。結果を表1および表2に示す。
比較例4
適量のアンモニア水を加えて粉砕時のpHを調整したほかは比較例3と同様にして、成形体および焼結体を得た。この成形体および焼結体について、実施例1と同様な測定を行った。結果を表1および表2に示す。
【0082】
【表1】
Figure 0003833861
【0083】
【表2】
Figure 0003833861
【0084】
表1から、ソルビトール添加によってもグルコン酸と同様に成形体のX線配向度が向上することがわかる。また、グルコン酸添加時の配向度がpHに依存するのに対し、ソルビトール添加ではpH依存性が小さく安定した配向度が得られることがわかる。
【0085】
また、離型クラックの発生頻度はグルコン酸と比較してソルビトールのほうが低く、分散剤としてソルビトールを用いた場合には成形性に与える影響が小さいことがわかる。グルコン酸を添加した場合でも成形速度をより遅くすることによって離型クラックなどの成形不良は回避できるが、この場合生産性は低下する。
【0086】
実施例1〜2、比較例1〜4で使用した成形用スラリーを1000℃で1時間熱処理したものについて、SiO2およびCaOの各含有量を測定した。結果を表3に示す。グルコン酸を添加した場合にはCaO量の減少が認められた。特にpHが高い場合にはよりCaO量の減少が多くなり、またSiO2量も減少した。比較例2において保磁力HcJが低下しているのはこれらの添加物の流出による組成ずれが原因である。ソルビトールを添加した場合にはこのような問題は起こらない。なお、グルコン酸のカルシウム塩を用いる場合にはこのような添加物の減少は抑制される。
【0087】
【表3】
Figure 0003833861
【0088】
また、分散剤としてソルビトールに替えてマンニトールを用いた場合にも実施例1〜2と全く同様の結果が得られた。
実施例3〜実施例9、比較例5〜比較例11
目標組成を
Sr0.8La0.2Co0.2Fe11.819
とし、出発原料としては以下のものを用いた。
【0089】
Fe23粉末 (不純物として、Mn,Cr,Si,Clを含む)
SrCO3粉末 (不純物として、Ba,Caを含む)
酸化コバルト粉末
La23粉末
また、添加物として、SiO2粉末、CaCO3粉末を目標組成に対し、それぞれ0.2重量%、0.15重量%となるように添加した。
【0090】
上記出発原料および添加物を湿式アトライターで粉砕後、乾燥・整粒し、これを空気中において1200℃で3時間焼成し、顆粒状の仮焼体を得た。この仮焼体を振動ミルにより乾式粗粉砕した。
【0091】
次いで、分散媒として水を、分散剤として表4に示した化合物を用い、これらと上記仮焼体粒子、仮焼体に対し0.4重量%のSiO2、1.25重量%のCaCO3とを混合して粉砕用スラリーを調製した。仮焼体粒子に対する各分散剤の添加量を、表4に示す。なお、グルコン酸カルシウムは一水和物を用い、また、添加量はグルコン酸イオン換算の値を示してある。粉砕用スラリー中の固形分濃度は、34重量%とした。
【0092】
表4に示す分散剤を用いたほかは実施例1と同様にして、成形体を得た。これらの成形体について実施例1と同様な測定を行った。結果を表4に示す。
【0093】
【表4】
Figure 0003833861
【0094】
表4から、炭素数nが3以下であるエチレングリコールHOCH2CH2OH、グリセリンCH2(OH)CH(OH)CH2OHは配向度向上が不十分であり、本発明の対象外である。
【0095】
表4からソルビトールの添加量を広い範囲で変更した場合でも、高配向の成形体が得られることがわかる。また、ソルビトール添加ではグルコン酸カルシウム添加の場合と比較して離型クラック発生頻度が低いことがわかる。
【0096】
また、比較例7のグルコン酸カルシウム添加の成形体を急速に乾燥させるとクラックが発生したが、実施例3〜9のソルビトール添加の成形体ではこのようなクラック発生は認められなかった。
【0097】
上記成形体を焼成したところ、それぞれ成形体配向度に対応した磁気的配向度、残留磁束密度が得られた。なおソルビトールの添加量を5.5重量%とすると焼結体にクラックが発生した。
【0098】
以上の実施例の結果から、本発明の効果が明らかである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing an oxide magnetic material such as an anisotropic ferrite magnet and an oxide magnetic material obtained thereby.
[0002]
[Prior art]
Currently, hexagonal Sr ferrite and Ba ferrite are used as oxide permanent magnet materials. In these magnets, anisotropy by pressing in a magnetic field is widely performed in order to improve magnet characteristics. One of the magnet characteristics is residual magnetic flux density (Br). Factors that greatly affect the residual magnetic flux density Br have the following relationship. In addition, the saturation magnetization (σs) per unit weight in the following formula is a value unique to a substance.
[0003]
Formula Br∝ (saturation magnetization per unit weight) x (density) x (degree of orientation)
Therefore, in order to manufacture an anisotropic sintered ferrite magnet having a high Br, it is very important to increase the sintered density and the degree of orientation. In order to obtain a high degree of orientation, so-called wet molding, in which a slurry in which ferrite particles are dispersed in water, is conventionally performed. On the other hand, in order to obtain a large coercive force, it is necessary to reduce the ferrite particle size to a single domain critical diameter of 1 μm or less and to make it a single domain, but such particles are generally used even when a wet molding method is used. However, there is a problem that the degree of orientation decreases. As a cause of this, in addition to the fact that submicron particles generally tend to aggregate, (1) an increase in magnetic cohesion due to the formation of a single magnetic domain, (2) a decrease in torque that the particles tend to move in the direction of the magnetic field, (3) Increase in frictional force due to increase in the specific surface area of the particles.
[0004]
In order to solve this problem, the present inventors have found that the magnetic cohesive force can be reduced by introducing grinding distortion into the submicron ferrite particles to temporarily reduce the coercive force of the particles. (JP-A-6-53064).
[0005]
Furthermore, by using an organic solvent such as toluene or xylene instead of water, and adding a surfactant such as oleic acid, even if submicron-sized ferrite particles are used, the maximum is about 98%. It has been found that a high degree of magnetic orientation can be obtained (also JP-A-6-53064). However, since this method uses an organic solvent, it has an adverse effect on the human body and the environment, and in order to solve this problem, a large facility such as a recovery device is required, which increases the cost.
[0006]
In this specification, the degree of magnetic orientation is the ratio (Ir / Is) of residual magnetization (Ir) to saturation magnetization (Is).
[0007]
On the other hand, in order to improve the degree of orientation in the wet magnetic field forming method using water, conventionally, for example, a polymer dispersant represented by polycarboxylic acid (salt) is added and adsorbed on the surface of the magnetic particles. Attempts have been made to disperse particles and improve the degree of orientation by the effects of steric hindrance and electrical repulsion (Japanese Patent Laid-Open No. 6-112030). However, the obtained orientation degree and residual magnetic flux density Br are not high.
[0008]
In addition, the problem that the orientation deteriorates when the particle size is reduced is not limited to the case of manufacturing a ferrite magnet. For example, in the case where other oxide magnetic particles such as acicular soft magnetic ferrite are magnetically oriented. It is the same.
[0009]
In addition, the present inventors improve the magnetic field orientation during wet molding using water, which is advantageous in terms of environment and cost, by adding a dispersant represented by gluconic acid or its neutralized salt or its lactone. A method has been proposed (Japanese Patent Application No. 10-525449). However, in this method, although the degree of orientation is very high, the formability at the time of wet magnetic field molding is lowered, and the productivity may be adversely affected.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to achieve high orientation by improving the magnetic field orientation during wet molding using water, which is advantageous in terms of environment and cost, in the production process of oxide magnetic materials such as anisotropic ferrite magnets. It is to obtain an oxide magnetic material having a high degree of productivity at the same time.
[0011]
  Such purposes are as follows (1) to (7This is achieved by the present invention.
  (1)The average particle size is 1 μm or lessA method for producing an oxide magnetic body comprising a forming step of wet forming a forming slurry containing magnetic oxide particles and water in a magnetic field to obtain a formed body,
  Formula Cn(OH)nHn + 2The manufacturing method of the oxide magnetic body using the slurry for shaping | molding which added the dispersing agent which consists of 1 type or 2 types of sorbitol and mannitol which are polyhydric alcohol represented by (n = 6).
  (2) The method for producing an oxide magnetic material according to (1), further including a wet pulverization step of pulverizing the oxide magnetic particles before the molding step.
  (3) The method for producing an oxide magnetic body according to (2) above, wherein at least a part of the dispersant is added in the wet pulverization step.
  (4) The method for producing an oxide magnetic material according to (2) or (3), further including a dry coarse pulverization step of pulverizing the oxide magnetic particles before the wet pulverization step.
  (5) The method for producing an oxide magnetic body according to (4) above, wherein at least a part of the dispersant is added in the dry coarse pulverization step.
  (6) The method for producing an oxide magnetic material according to any one of (1) to (5), wherein an addition amount of the dispersant is 0.05 to 5.0% by weight with respect to the oxide magnetic particles.
  (7(1) to (1) to obtain a sintered body by firing the molded body.6) Oxide magnetic body production method.
[0026]
The present inventors have found a method for improving the degree of orientation by adding a compound having a strongly hydrophilic group such as gluconic acid (Japanese Patent Application No. 10-525449). However, the addition of hydroxycarboxylic acids represented by gluconic acid or its neutralized salt or its lactone as a dispersant greatly improves the degree of orientation, but the moldability during molding in a magnetic field tends to deteriorate, and the molding time is prolonged. In some cases, time was reduced and the molding yield decreased. Further, when these dispersants are used, cracks are likely to occur when the molded body is dried, and it is necessary to appropriately set the drying conditions of the molded body. On the other hand, sorbose and the like do not have a problem such as a decrease in moldability, but the degree of orientation is not as great as that of hydroxycarboxylic acids such as gluconic acid.
[0027]
Furthermore, when a compound that shows acidity in an aqueous solution such as gluconic acid is used as a dispersant, it is necessary to adjust the pH by adding a basic compound or using a neutralized salt of the compound. That is, there is a problem that the orientation degree is easily affected by pH, and the dispersant reacts with an additive such as a magnetic oxide or calcium carbonate. In contrast, since the dispersant used in the present invention does not have an acidic group such as a carboxyl group, such a problem does not occur.
[0028]
As a result of examining various compounds, the present inventors have found that, for example, addition of a polyhydric alcohol such as sorbitol can achieve both a high degree of orientation and good moldability. In this case, cracks in the molded body tend to hardly occur.
[0029]
Furthermore, the dispersant such as sorbitol used in the present invention is relatively inexpensive and advantageous in terms of production cost.
[0030]
As described above, an oxide magnetic body having a high degree of orientation can be produced at low cost by using the dispersant of the present invention.
[0031]
Most of the conventionally used polymer dispersants are artificially synthesized, are difficult to biodegrade and have a problem of drainage treatment, but many of the dispersants used in the present invention exist in nature, There is also an advantage that it is safe for the human body and the environment and can be decomposed by microorganisms.
[0032]
Among the dispersants used in the present invention, substances having a particularly high effect of improving the degree of orientation are sorbitol and mannitol. Sorbitol and mannitol have the same molecular formula and are in the relationship of optical isomers having different steric structures only. Other optical isomers are considered to show the same effect as sorbitol.
[0033]
Specifically, the degree of magnetic orientation when submicron ferrite particles are wet-pulverized and shaped using water as a dispersion medium and sintered is 93 to 94% when no dispersant is added, When a polycarboxylic acid type compound that has been widely used as a dispersant is used, it is about 94%, but when sorbitol is used as a dispersant, it becomes 95 to 97%, and gluconic acid was used. The degree of orientation is the same as in the case. When an organic solvent (xylene) is used as a dispersion medium and oleic acid is used as a dispersant, the degree of magnetic orientation is 97 to 98%. It can be seen that a degree of magnetic orientation close to that used can be obtained.
[0034]
As a secondary component in the ferrite magnet manufacturing process, SiO2And CaCOThreeIn the case where hydroxycarboxylic acid such as gluconic acid or its lactone is used as a dispersant, SiO in the molding slurry preparation process and wet molding process is used.2And CaCOThreeMay be leaked. Moreover, in addition to hydroxycarboxylic acid and its lactone, when a basic compound is added for pH adjustment and pH is raised, the outflow amount becomes larger.
[0035]
On the other hand, when the polyhydric alcohol is used as a dispersant, SiO2And CaCOThreeThere is also an advantage that the deterioration of characteristics such as a decrease in HcJ can be suppressed.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described in detail.
[0037]
Although the present invention can be applied to the production of various oxide magnetic materials, a particularly remarkable effect can be obtained. Therefore, in the following description, a case where the present invention is applied to the production of an anisotropic ferrite magnet will be described as an example.
[0038]
The anisotropic ferrite magnet to which the present invention is applied is mainly hexagonal ferrite such as magnetoplumbite type M phase and W phase. As such a ferrite, particularly MO · nFe2OThree(M is preferably one or more of Sr and Ba, n = 4.5 to 6.5). Such ferrite further contains rare earth elements, Ca, Pb, Si, Al, Ga, Sn, Zn, In, Co, Ni, Ti, Cr, Mn, Cu, Ge, Nb, Zr, and the like. May be.
[0039]
More preferably, A represents at least one element selected from Sr, Ba, Ca and Pb, R represents at least one element selected from rare earth elements (including Y) and Bi, and Co and / Alternatively, when Zn is L, the total composition ratio of the metal elements of A, R, Fe and L is based on the total metal element amount.
A: 1 to 13 atomic%,
R: 0.05 to 10 atomic%,
Fe: 80 to 95 atomic%,
L: 0.1 to 5 atomic%
It is preferable to have hexagonal magnetoplumbite type (M type) ferrite in the main phase.
[0040]
In this case, it is assumed that R is present at the A site and L is present at the Fe site.
Formula I A1-xRx(Fe12-yLy)zO19
It is preferable to form a main phase represented by Note that x, y, and z are values calculated from the above amounts.
[0041]
Furthermore, preferably,
A: 3 to 11 atomic%,
R: 0.2-6 atomic%
Fe: 83 to 94 atomic%,
L: 0.3-4 atomic%,
Particularly preferably,
A: 3-9 atomic%,
R: 0.5-4 atomic%,
Fe: 86-93 atomic%,
L: 0.5-3 atomic%.
[0042]
In each of the above constituent elements, A is at least one element selected from Sr, Ba, Ca, and Pb, and preferably necessarily contains Sr. If A is too small, M-type ferrite will not form, or α-Fe2OThreeEtc. The nonmagnetic phase increases. If A is too large, M-type ferrite will not form, or SrFeO3-xEtc. The nonmagnetic phase increases. The ratio of Sr in A is preferably 51 atomic% or more, more preferably 70 atomic% or more, and further preferably 100 atomic%. If the ratio of Sr in A is too low, it becomes impossible to obtain both the saturation magnetization and the significant improvement in coercive force.
[0043]
R is at least one element selected from rare earth elements (including Y) and Bi. R preferably contains La, Pr, and Nd, and particularly preferably contains La. If R is too small, the solid solution amount of L will be small, and the effect will be difficult to obtain. When R is too large, nonmagnetic heterogeneous phases such as orthoferrite increase. The proportion of La in R is preferably 40 atomic% or more, more preferably 70 atomic% or more, and it is most preferable to use only La as R in order to improve saturation magnetization. This is because La is the largest when the solid solution limit amount for hexagonal M-type ferrite is compared. Therefore, if the ratio of La in R is too low, the solid solution amount of R cannot be increased. As a result, the solid solution amount of element L cannot be increased, and the effect becomes small. Further, if Bi is used in combination, the calcination temperature and the sintering temperature can be lowered, which is advantageous in production.
[0044]
The element L is Co and / or Zn, and it is particularly preferable that Co is necessarily contained. The ratio of Co in L is preferably 10 atomic% or more, more preferably 20 atomic% or more. If the Co ratio is too low, the coercive force will be insufficiently improved.
[0045]
In order to manufacture such an anisotropic ferrite sintered magnet, a raw material oxide of a ferrite composition or a compound that becomes an oxide by firing is mixed before calcining, and then calcined. The calcination may be performed in the air at, for example, 1000 to 1350 ° C. for 1 second to 10 hours, particularly when obtaining fine calcined powder of M-type Sr ferrite at 1000 to 1200 ° C. for 1 second to 3 hours. .
[0046]
Such calcined powder is substantially composed of granular particles having a magnetoplumbite-type ferrite structure, and the average primary particle size is 0.1 to 1 μm, particularly 0.1 to 0.5 μm. Preferably there is. The average particle diameter may be measured by a scanning electron microscope (SEM), and the coefficient of variation CV is preferably 80% or less, and generally 10 to 70%. The saturation magnetization [sigma] s is preferably 65 to 80 emu / g, particularly 65 to 71.5 emu / g for M-type Sr ferrite, and the coercive force HcJ is preferably 2000 to 8000 Oe, particularly 4000 to 8000 Oe for M-type Sr ferrite.
[0047]
In the present invention, wet molding is performed using a molding slurry containing oxide magnetic particles, water as a dispersion medium, and a dispersant. To increase the effect of the dispersant, the wet molding step It is preferable to provide a wet pulverization step before the step. Further, when calcined particles are used as the oxide magnetic particles, the calcined particles are generally granular, and therefore, for coarse pulverization or pulverization of the calcined particles, dry-type roughening is performed before the wet pulverization step. It is preferable to provide a grinding step. In addition, when oxide magnetic particles are produced by a coprecipitation method or a hydrothermal synthesis method, a dry coarse pulverization step is usually not provided, and a wet pulverization step is not essential, but in order to increase the degree of orientation. It is preferable to provide a wet grinding process. Below, the case where a calcined body particle is used as an oxide magnetic body particle and a dry-type coarse pulverization process and a wet pulverization process are provided is demonstrated.
[0048]
In the dry coarse pulverization step, pulverization is usually performed until the BET specific surface area is about 2 to 10 times. The average particle size after pulverization is about 0.1 to 1 μm, and the BET specific surface area is 4 to 10 m.2The CV of the particle size is preferably maintained at 80% or less, particularly 10 to 70%. The pulverizing means is not particularly limited, and for example, a dry vibration mill, a dry attritor (medium stirring mill), a dry ball mill, and the like can be used, and it is particularly preferable to use a dry vibration mill. What is necessary is just to determine a grinding | pulverization time suitably according to a grinding | pulverization means.
[0049]
Dry coarse pulverization also has the effect of reducing the coercive force HcB by introducing crystal distortion into the calcined particles. The decrease in coercive force suppresses particle aggregation and improves dispersibility. Also, the degree of orientation is improved. The crystal strain introduced into the particles is released in a subsequent sintering step, and thereby returns to the original hard magnetism and becomes a permanent magnet.
[0050]
In dry coarse pulverization, usually SiO2And CaCO which becomes CaO by firingThreeAnd are added. SiO2And CaCOThreeMay be partially added before calcination, in which case an improvement in properties is observed.
[0051]
After dry coarse pulverization, a slurry for pulverization containing calcined particles and water is prepared, and wet pulverization is performed using the slurry. The content of the calcined particles in the pulverizing slurry is preferably about 10 to 70% by weight. The pulverizing means used for wet pulverization is not particularly limited, but it is usually preferable to use a ball mill, an attritor, a vibration mill or the like. What is necessary is just to determine a grinding | pulverization time suitably according to a grinding | pulverization means.
[0052]
After the wet pulverization, the pulverization slurry is concentrated to prepare a molding slurry. Concentration may be performed by centrifugation or the like. The content of the calcined body particles in the molding slurry is preferably about 60 to 90% by weight.
[0053]
In the wet molding process, molding in a magnetic field is performed using a molding slurry. Molding pressure is 0.1-0.5ton / cm2The applied magnetic field may be about 5 to 15 kOe.
[0054]
In the present invention, a molding slurry to which a dispersant is added is used. The dispersant used in the present invention has the general formula Cn(OH)nHn + 2It is a polyhydric alcohol represented by.
[0055]
The polyhydric alcohol has 4 or more carbon atoms, preferably 4 to 100, more preferably 4 to 30, further preferably 4 to 20, and most preferably 4 to 12. When the carbon number n is 3 or less, the effect of the present invention is not realized.
[0056]
The general formula of the polyhydric alcohol is a formula when the skeleton is all a chain formula and does not contain an unsaturated bond. The number of hydroxyl groups and the number of hydrogen in the polyhydric alcohol may be slightly less than the number represented by the general formula. The polyhydric alcohol may be saturated or may contain an unsaturated bond, and the basic skeleton may be chain or cyclic, but is preferably chain. Moreover, if the number of hydroxyl groups is 50% or more of the carbon number n, the effect of the present invention is realized, but it is preferable that the number of hydroxyl groups is large, and it is most preferable that the number of hydroxyl groups and the number of carbons coincide.
[0057]
However, even if it is a polyhydric alcohol satisfying the above conditions, a compound having an enolic hydroxyl group that can be dissociated as an acid has already been filed by the present inventors, and is excluded in the present application.
[0058]
Specifically, the dispersant used in the present invention is preferably sorbitol or mannitol in which n = 6.
[0059]
The structure of the above preferred dispersant is shown below.
[0060]
[Chemical 1]
Figure 0003833861
[0061]
The dispersant used in the present invention may change its structure due to a mechanochemical reaction caused by pulverization.
[0062]
Furthermore, the object of the present invention may also be achieved by adding a compound such as an ester that generates the same organic compound as the dispersant used in the present invention by, for example, a hydrolysis reaction.
[0063]
Two or more dispersants may be used in combination. The dispersant used at this time is not limited to the scope of the present invention.
[0064]
The addition amount of the dispersant is preferably 0.05 to 5.0% by weight, more preferably 0.1 to 3.0% by weight, and still more preferably 0% with respect to the calcined body particles which are oxide magnetic particles. .3 to 2.0% by weight, most preferably 0.5 to 1.5% by weight. When the amount of the dispersant is too small, the degree of orientation is not sufficiently improved. On the other hand, when there are too many dispersing agents, it will become easy to generate | occur | produce a crack in a molded object and a sintered compact.
[0065]
The addition timing of the dispersant is not particularly limited, may be added at the time of dry coarse pulverization, may be added at the time of slurry preparation for pulverization at the time of wet pulverization, a part is added at the time of dry coarse pulverization, The remainder may be added during wet grinding. Or you may add by stirring etc. after wet grinding. In any case, since the dispersant is present in the molding slurry, the effect of the present invention is realized. However, the effect of improving the degree of orientation is higher when added during pulverization, particularly during dry coarse pulverization. In addition, when adding a dispersing agent in multiple times, what is necessary is just to set the addition amount of each time so that a total addition amount may become the above-mentioned preferable range.
[0066]
After the molding step, the molded body is heat-treated at a temperature of 100 to 500 ° C. in the air or nitrogen to sufficiently decompose and remove the added dispersant. Next, in the sintering step, the molded body is sintered, for example, in the atmosphere, preferably at a temperature of 1150 to 1250 ° C., more preferably 1160 to 1220 ° C., for about 0.5 to 3 hours to obtain an anisotropic ferrite magnet.
[0067]
In addition, the molded body produced by the method according to the present invention is crushed using a crusher or the like, and classified by a sieve or the like so that the average particle diameter is about 100 to 700 μm to obtain magnetic field oriented granules, which are dry-type magnetic field molded Then, a sintered magnet may be obtained by sintering.
[0068]
In the above, the case where the present invention is applied to the production of an anisotropic sintered ferrite magnet has been described, but for example, the production of other oxide magnetic bodies such as a soft magnetic ferrite sintered body using acicular ferrite particles or the like. Even in the case of application, by adding a dispersant according to the above description, the dispersibility of the oxide magnetic particles in the molding slurry is improved, and as a result, a highly oriented oxide magnetic material is obtained.
[0069]
By using the sintered ferrite magnet prepared by the method of the present invention, the following effects are generally obtained, and excellent applied products can be obtained. That is, if the shape is the same as that of a conventional ferrite product, the magnetic flux density generated from the magnet can be increased. Therefore, if the motor is used, higher torque can be achieved. If the speaker or headphone is used, the magnetic circuit is strengthened. In addition, it can contribute to higher performance of applied products, such as obtaining good sound quality with linearity. Moreover, if the same function as the conventional one is sufficient, the size (thickness) of the magnet can be reduced (thin), which can contribute to reduction in size and weight (thinning).
[0070]
The sintered ferrite magnet produced by the method of the present invention is processed into a predetermined shape and used for a wide range of applications as described below.
[0071]
For example, automotive motors for fuel pumps, power windows, ABSs, fans, wipers, power steering, active suspensions, starters, door locks, electric mirrors, etc .; for FDD spindles, VTR caps For stun, VTR rotary head, VTR reel, VTR loading, VTR camera capstan, VTR camera rotary head, VTR camera zoom, VTR camera focus, radio cassette cassette capstan, CD, LD, MD spindle OA, AV equipment motors for CD, LD, MD loading, CD, LD optical pickup, etc .; for air conditioner compressors, refrigeration compressors, electric tool drive, electric fan, microwave oven fan, microwave plate rotation For mixer drive Motors for household appliances such as yer fans, shaver drives, electric toothbrushes, etc .; motors for FA devices such as robot shafts, joint drives, robot main drives, machine tool table drives, machine tool belt drives, etc .; Generator, speaker / headphone magnet, magnetron tube, MRI magnetic field generator, CD-ROM clamper, distributor sensor, ABS sensor, fuel / oil level sensor, magnet latch, etc.
[0072]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Example 1
Target composition
Sr0.9La0.1Zn0.1Fe11.9O19
The following materials were used as starting materials.
[0073]
Fe2OThreePowder (including Mn, Cr, Si, Cl as impurities)
SrCOThreePowder (Contains Ba and Ca as impurities)
ZnO powder
La2OThreePowder
As an additive, SiO2Powder, CaCOThreeThe powder was added so as to be 0.2% by weight and 0.15% by weight, respectively, with respect to the target composition.
[0074]
The above starting materials and additives were pulverized with a wet attritor, dried and sized, and calcined in air at 1230 ° C. for 3 hours to obtain a granular calcined body.
[0075]
As a result of measuring the magnetic properties of the obtained calcined body with a sample vibration magnetometer (VSM), the saturation magnetization σs was 72 emu / g, and the coercive force HcJ was 4.4 kOe.
[0076]
This calcined body is made of SiO.20.4% by weight, CaCOThreeAfter adding 1.05% by weight, dry coarse pulverization was performed with a vibration mill. At this time, distortion due to pulverization was introduced, and the HcJ of the calcined particles was lowered to 1.7 kOe.
[0077]
Subsequently, water was used as a dispersion medium and sorbitol was used as a dispersant, and these and the calcined particles were mixed to prepare a slurry for pulverization. Table 1 shows the amount of sorbitol added to the calcined particles. The solid content concentration in the grinding slurry was 34% by weight.
[0078]
Using this slurry for grinding, wet grinding was performed in a ball mill for 40 hours. Specific surface area after wet grinding is 8.5m2/ g (average particle size 0.5 μm). The pH of the supernatant of the slurry after wet pulverization is shown in Table 1.
[0079]
After the wet pulverization, the pulverization slurry was centrifuged to adjust the concentration of the calcined particles in the slurry to 75% by weight, thereby forming a molding slurry. Compression molding was performed while removing water from the molding slurry. This
The shape was made in one cycle of 1.5 min while applying a magnetic field of about 10 kOe in the compression direction. The obtained molded body had a cylindrical shape with a diameter of 30 mm and a height of 18 mm. Table 1 shows the frequency of occurrence of molded body cracks resulting from defective release from the mold.
[0080]
Since the magnetic orientation degree (Ir / Is) of the molded body is also affected by the density of the molded body, it cannot be accurately evaluated. Therefore, X-ray diffraction measurement was performed on the flat mold surface of the molded body, and the crystallographic orientation degree (X-ray orientation degree) of the molded body was determined from the surface index and intensity of the peak that appeared. The results are shown in Table 1. The degree of X-ray orientation of the compact dominates the value of the magnetic orientation of the sintered body to a considerable extent. In the present specification, ΣI (00L) / ΣI (hkL) is used as the X-ray orientation degree. (00L) is a display that collectively refers to the c-plane such as (004) or (006), and ΣI (00L) is the sum of all peak intensities on the (00L) plane. Further, (hkL) represents all detected peaks, and ΣI (hkL) is the sum of their intensities. Therefore, ΣI (00L) / ΣI (hkL) represents the degree of c-plane orientation.
[0081]
Next, each compact was fired in air at 1200 ° C. for 1 hour. In addition, when baking a molded object, in order to remove sorbitol, it fully degreased at 100-360 degreeC in the air previously. The obtained sintered body was measured for residual magnetic flux density Br, coercive force HcJ, orientation degree Ir / Is, squareness ratio Hk / HcJ, and sintered density. The results are shown in Table 2. Hk is the external magnetic field strength when the magnetic flux density is 90% of the residual magnetic flux density in the second quadrant of the magnetic hysteresis loop. If Hk is low, a high energy product cannot be obtained. Hk / HcJ is an index of magnet performance and represents the degree of angularity in the second quadrant of the magnetic hysteresis loop.
Example 2
A compact and a sintered body were obtained in the same manner as in Example 1 except that an appropriate amount of aqueous ammonia was added to adjust the pH during pulverization. The molded body and the sintered body were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.
Comparative Example 1
Molded bodies and sintered bodies were obtained in the same manner as in Example 1 except that gluconic acid was added instead of sorbitol. The addition amount of gluconic acid in Table 1 is different from sorbitol on a weight percent basis, but is the same in terms of the number of moles. The molded body and the sintered body were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.
Comparative Example 2
A compact and a sintered body were obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that an appropriate amount of aqueous ammonia was added to adjust the pH during pulverization. The molded body and the sintered body were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.
Comparative Example 3
A molded body and a sintered body were obtained in the same manner as in Example 1 except that sorbitol was not added. The molded body and the sintered body were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.
Comparative Example 4
A compact and a sintered body were obtained in the same manner as in Comparative Example 3, except that an appropriate amount of aqueous ammonia was added to adjust the pH during pulverization. The molded body and the sintered body were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.
[0082]
[Table 1]
Figure 0003833861
[0083]
[Table 2]
Figure 0003833861
[0084]
From Table 1, it can be seen that the X-ray orientation degree of the molded body is improved by adding sorbitol as well as gluconic acid. It can also be seen that the degree of orientation when gluconic acid is added depends on the pH, whereas the addition of sorbitol has a small degree of pH dependence and a stable degree of orientation can be obtained.
[0085]
In addition, it is understood that the occurrence frequency of the release crack is lower in sorbitol than in gluconic acid, and when sorbitol is used as a dispersant, the influence on moldability is small. Even when gluconic acid is added, molding defects such as a release crack can be avoided by lowering the molding speed, but in this case, productivity is lowered.
[0086]
About what heat-processed the slurry for shaping | molding used in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-4 at 1000 degreeC for 1 hour, SiO2And each content of CaO was measured. The results are shown in Table 3. When gluconic acid was added, a decrease in the amount of CaO was observed. In particular, when the pH is high, the amount of CaO decreases more, and SiO2The amount also decreased. In Comparative Example 2, the coercive force HcJ is decreased due to the composition shift due to the outflow of these additives. Such a problem does not occur when sorbitol is added. In addition, when using the calcium salt of gluconic acid, the reduction | decrease of such an additive is suppressed.
[0087]
[Table 3]
Figure 0003833861
[0088]
Moreover, when mannitol was used instead of sorbitol as a dispersant, the same results as in Examples 1 and 2 were obtained.
Example 3 to Example 9, Comparative Example 5 to Comparative Example 11
Target composition
Sr0.8La0.2Co0.2Fe11.8O19
The following materials were used as starting materials.
[0089]
Fe2OThreePowder (including Mn, Cr, Si, Cl as impurities)
SrCOThreePowder (Contains Ba and Ca as impurities)
Cobalt oxide powder
La2OThreePowder
As an additive, SiO2Powder, CaCOThreeThe powder was added so as to be 0.2% by weight and 0.15% by weight, respectively, with respect to the target composition.
[0090]
The starting materials and additives were pulverized with a wet attritor, dried and sized, and calcined in air at 1200 ° C. for 3 hours to obtain a granular calcined body. This calcined body was dry crushed by a vibration mill.
[0091]
Next, water was used as a dispersion medium, and the compounds shown in Table 4 were used as a dispersant.21.25 wt% CaCOThreeWere mixed to prepare a pulverizing slurry. Table 4 shows the amount of each dispersant added to the calcined particles. In addition, the calcium gluconate uses a monohydrate, and the addition amount has shown the value of gluconate ion conversion. The solid content concentration in the grinding slurry was 34% by weight.
[0092]
A molded body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the dispersant shown in Table 4 was used. These molded bodies were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.
[0093]
[Table 4]
Figure 0003833861
[0094]
From Table 4, ethylene glycol HOCH whose carbon number n is 3 or less2CH2OH, glycerin CH2(OH) CH (OH) CH2OH is insufficient in improving the degree of orientation and is out of the scope of the present invention.
[0095]
It can be seen from Table 4 that a highly oriented molded product can be obtained even when the amount of sorbitol added is changed within a wide range. Moreover, it turns out that a release crack generation frequency is low compared with the case of calcium gluconate addition with sorbitol addition.
[0096]
Moreover, when the calcium gluconate-added molded product of Comparative Example 7 was rapidly dried, cracks were generated, but such cracks were not observed in the sorbitol-added molded products of Examples 3-9.
[0097]
When the molded body was fired, a magnetic orientation degree and a residual magnetic flux density corresponding to the molded body orientation degree were obtained. When the amount of sorbitol added was 5.5% by weight, cracks occurred in the sintered body.
[0098]
The effects of the present invention are apparent from the results of the above examples.

Claims (7)

平均粒径が1μm以下の酸化物磁性体粒子と水とを含む成形用スラリーを磁場中で湿式成形して成形体を得る成形工程を有する酸化物磁性体の製造方法であって、
一般式C(OH) + (n=6)で表される多価アルコールであるソルビトール及びマンニトールの1種又は2種からなる分散剤を添加した成形用スラリーを使用する酸化物磁性体の製造方法。
A method for producing an oxide magnetic body having a forming step of obtaining a formed body by wet-forming a forming slurry containing oxide magnetic body particles having an average particle diameter of 1 μm or less and water in a magnetic field,
Oxide using a slurry for molding to which a dispersant composed of one or two of sorbitol and mannitol, which is a polyhydric alcohol represented by the general formula C n (OH) n H n + 2 (n = 6) A method for producing a magnetic material.
前記成形工程の前に酸化物磁性体粒子を粉砕する湿式粉砕工程を有する請求項1の酸化物磁性体の製造方法。  The method for producing an oxide magnetic body according to claim 1, further comprising a wet pulverization step of pulverizing the oxide magnetic particles before the forming step. 前記分散剤の少なくとも一部が、前記湿式粉砕工程において添加されたものである請求項2の酸化物磁性体の製造方法。  The method for producing an oxide magnetic body according to claim 2, wherein at least a part of the dispersant is added in the wet pulverization step. 前記湿式粉砕工程の前に酸化物磁性体粒子を粉砕する乾式粗粉砕工程を有する請求項2または3の酸化物磁性体の製造方法。  4. The method for producing an oxide magnetic material according to claim 2, further comprising a dry coarse pulverization step of pulverizing the oxide magnetic particles before the wet pulverization step. 前記分散剤の少なくとも一部が、前記乾式粗粉砕工程において添加されたものである請求項4の酸化物磁性体の製造方法。  The method for producing an oxide magnetic body according to claim 4, wherein at least a part of the dispersant is added in the dry coarse pulverization step. 前記分散剤の添加量が、前記酸化物磁性体粒子に対し0.05〜5.0重量%である請求項1〜5のいずれかの酸化物磁性体の製造方法。  The method for producing an oxide magnetic material according to any one of claims 1 to 5, wherein an addition amount of the dispersant is 0.05 to 5.0 wt% with respect to the oxide magnetic particles. 前記成形体を焼成することによって焼結体を得る請求項1〜の酸化物磁性体の製造方法。The manufacturing method of the oxide magnetic body of Claims 1-6 which obtains a sintered compact by baking the said molded object.
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