JP4294026B2 - フェライト磁石粉末、焼結磁石、ボンド磁石、磁気記録媒体 - Google Patents

Description

本発明はハードフェライト材料、特に六方晶Ｗ型フェライト磁石の磁気特性を向上させる技術に関するものである。

従来、ＳｒＯ・６Ｆｅ_２Ｏ_３に代表されるマグネトプランバイト型六方晶フェライト、つまりＭ型フェライトがフェライト焼結磁石の主流をなしてきた。このＭ型フェライト磁石については、フェライト結晶粒径を単磁区粒径に近づけること、フェライト結晶粒を磁気異方性方向に揃えることおよび焼結体を高密度化することを主眼に高性能化の努力が続けられてきた。その努力の結果、Ｍ型フェライト磁石の特性はその上限に近づいており、飛躍的な磁気特性の向上を望むのは難しい状況にある。

Ｍ型フェライト磁石を凌駕する磁気特性を示す可能性をもつフェライト磁石として、Ｗ型のフェライト磁石が知られている。Ｗ型フェライト磁石はＭ型フェライト磁石より飽和磁化（４πＩｓ）が１０％程度高く、異方性磁界が同程度である。特表２０００−５０１８９３号公報には、ＳｒＯ・２（ＦｅＯ）・ｎ（Ｆｅ_２Ｏ_３）であり、ｎが７．２〜７．７を満足する組成からなり、焼結体の平均結晶粒径が２μｍ以下、（ＢＨ）ｍａｘが５ＭＧＯｅ以上のＷ型フェライト磁石が開示されている。このＷ型フェライト磁石は、１）ＳｒＯ_３とＦｅ_２Ｏ_３を所要のモル比で混合する、２）原料粉末にＣを添加する、３）仮焼する、４）仮焼後にＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ｃをそれぞれ添加する、５）平均粒径０．０６μｍ以下に粉砕する、６）得られた粉砕粉を磁場中で成形する、７）非酸化性雰囲気中で焼結する、の各工程を経て製造されることが記載されている。
また、特開２００１−８５２１０号公報では、従来のＭ型フェライトよりも優れた磁気特性をもつフェライト系焼結磁石を得るために、Ｗ型フェライト相に、マグネタイト相の一種または二種を混合させた複合材料で焼結磁石を構成することを開示している。

特表２０００−５０１８９３号公報 特開２００１−８５２１０号公報

上記した特表２０００−５０１８９３号公報では、その実施例で飽和磁化４πＩｓが５．０ｋＧのフェライト磁石を得ることができることが示されている。しかしながら、より高い飽和磁化４πＩｓを示すフェライト磁石が求められている。
一方、上記した特開２００１−８５２１０号公報では、その実施例で５．２２ｋＧ、５．１２ｋＧ、５．０６ｋＧという高い残留磁束密度Ｂｒを示すフェライト磁石を得ることができることが示されている。ここで、特開２００１−８５２１０号公報では飽和磁化４πＩｓに関する直接の記載はないが、一般的に、残留磁束密度Ｂｒは、「残留磁束密度Ｂｒ＝飽和磁化４πＩｓ×配向度×密度」という式で算出される（なお、本発明において、飽和磁化４πＩｓは、この式に基づいて算出することを予め注記する）。よって、特開２００１−８５２１０号公報の残留磁束密度Ｂｒの値から換算すると、飽和磁化４πＩｓについては５．４４ｋＧ以上の値が得られているものと推察される。しかしながら、特開２００１−８５２１０号公報において高い残留磁束密度Ｂｒが得られているのは、Ｗ型フェライト相と、マグネタイト相（飽和磁化４πＩｓ＝６．０ｋＧ）との混相のものである。マグネタイト相がソフト磁性相であることを鑑みると、特開２００１−８５２１０号公報に記載の手法によれば、ＢＨ曲線における減磁曲線の角型性に悪影響を及ぼしてしまう。磁石では、角型性も重要な要素であり、残留磁束密度Ｂｒおよび飽和磁化４πＩｓの値が向上したとしても、角型性が低いものは磁石としての実際に発揮できる特性は低い。
したがって本発明は、磁石に求められる角型性を損なうことなく、高い飽和磁化４πＩｓおよび残留磁束密度Ｂｒを示すハードフェライト材料等を提供することを課題とする。

かかる目的のもと、本発明者は従来よりも高い飽和磁化４πＩｓおよび残留磁束密度Ｂｒを示すハードフェライト材料を得るために様々な検討を行った。その結果、Ｗ型フェライトにおけるＦｅ^２＋サイトの一部を、一定の範囲内でＺｎ等の特定元素で置換することが、角型性を損なうことなく、高い飽和磁化４πＩｓおよび残留磁束密度Ｂｒを得るために極めて有効であることを知見した。すなわち、本発明は、組成式ＡＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７（ただし、ＡはＳｒ，ＢａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素、ＭはＺｎ，Ｃｏ，ＭｎおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素）で表されるフェライト磁石粉末であって、０．１０≦ｘ≦０．７０、１．５≦ａ≦２．２、１２≦ｂ≦１７であることを特徴とするフェライト磁石粉末である。本発明のフェライト磁石粉末において、Ｘ線回折により同定される結晶相はＷ相を主相とする。ここで、本発明において、Ｘ線回折強度から算定されるＷ相のモル比が５０％以上のときに、Ｗ相が主相であると称する。本発明のフェライト磁石粉末によれば、Ｗ相を９０％以上、さらにはＷ相を単相とすることも可能である。なお、Ｗ相を単相とするとは、Ｗ相のモル比をほぼ１００％とすることである。

上述した組成式において、ｘについては０．３０≦ｘ≦０．７０であることが望ましい。またａについては１．７≦ａ≦２．２、ｂについては１４≦ｂ≦１７であることが望ましい。
また、ＭとしてＺｎを選択することが磁気特性の観点から望ましい。
本発明のフェライト磁石粉末によれば、飽和磁化が５．０ｋＧ以上、さらには５．１ｋＧ以上という優れた特性を有する。

さらに本発明は、組成式ＡＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７（ただし、ＡはＳｒ，ＢａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素、ＭはＺｎ，Ｃｏ，ＭｎおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素）で表され、０．１０≦ｘ≦０．７０、１．５≦ａ≦２．２、１２≦ｂ≦１７であることを特徴とする焼結磁石を提供する。
この焼結磁石は、飽和磁化が５．０ｋＧ以上、さらには５．１ｋＧ以上という優れた特性を示す。
本発明による焼結磁石によれば、飽和磁化を５．０ｋＧ以上かつ角型性を８０％以上とすることができる。
また本発明による焼結磁石によれば、飽和磁化を５．０ｋＧ以上かつ残留磁束密度を４．２ｋＧ以上とすることができる。
本発明の焼結磁石において、Ｍ元素はＺｎであることが望ましい。
また本発明の焼結磁石において、Ａ元素はＳｒであることが望ましく、ＳｒおよびＢａを併用してもよい。

また、本発明は、組成式ＡＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７（ただし、ＡはＳｒ，ＢａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素、ＭはＺｎ，Ｃｏ，ＭｎおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素）で表され、０．１０≦ｘ≦０．７０、１．５≦ａ≦２．２、１２≦ｂ≦１７であるフェライト磁石粉末と、このフェライト磁石粉末を分散、保持する樹脂相と、を備えたことを特徴とするボンド磁石を提供する。

さらにまた、本発明は、基体と、この基体上に形成される磁性層とを備えた磁気記録媒体を提供する。ここで、磁気記録媒体としては、磁気ヘッド、フレキシブルディスク等の薄膜型の磁気記録媒体、磁気テープ等の塗布型の磁気記録媒体が広く包含される。本発明では、この磁性層を組成式ＡＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７（ただし、ＡはＳｒ，ＢａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素、ＭはＺｎ，Ｃｏ，ＭｎおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素）で表されるフェライト構造を含むものとし、かつ組成式中、０．１０≦ｘ≦０．７０、１．５≦ａ≦２．２、１２≦ｂ≦１７の範囲で設定する。本発明の磁気記録媒体では、この磁性層の飽和磁化を５．２ｋＧ以上にすることができる。
本発明の磁気記録媒体において、ＭとしてＺｎを選択し、磁性層の飽和磁化を５．２ｋＧ以上かつ残留磁束密度を４．５ｋＧ以上とすることが望ましい。

以下、本発明のフェライト磁石粉末について詳細に説明する。
Ｗ型フェライトとして、Ｚｎ−Ｗ型フェライト、Ｆｅ−Ｗ型のフェライトがある。Ｚｎをその組成に含むＺｎ−Ｗ型フェライトは、Ｆｅ−Ｗ型のフェライトよりも高い残留磁束密度Ｂｒを示す。また、Ｚｎ−Ｗ型フェライトは大気中で焼成が可能であるため、量産しやすいという利点がある。その一方で、Ｚｎ−Ｗ型フェライトは異方性磁界が低いために、保磁力Ｈｃｊが低いという問題がある。この問題を解消し、高特性のＷ型フェライトを得るために、本発明では、Ｆｅ^２＋をその組成に含むＦｅ−Ｗ型のフェライトのＦｅ^２＋サイトの一部をＺｎ等のＭ元素で置換することを提案する。Ｆｅ−Ｗ型のフェライトのＦｅ^２＋サイトの一部をＺｎ等のＭ元素で置換することにより、磁気特性が高い、特に高い飽和磁化４πＩｓおよび残留磁束密度Ｂｒを示す新規なＷ型フェライトを得ることができる。
ここで、本発明では、Ｗ相のモル比が５０％以上のときに、Ｗ相が主相であると称する。磁気特性の観点から、Ｗ相のモル比は９０％以上がよく、好ましくは９５％以上、より好ましくは９９％以上、さらに好ましくはほぼ１００％（Ｗ単相）である。本願におけるモル比は、Ｗ型フェライト、Ｍ型フェライト、ヘマタイト、スピネルそれぞれの粉末試料を所定比率で混合し、それらのＸ線回折強度から比較算定することにより算出するものとする（後述する実施例でも同様）。

本発明者は、従来のＷ単相（またはＷ相を主相）よりも高い磁気特性を得るために様々な検討を行った。その結果、以下の式（１）に示すように、Ｆｅ^２＋サイトの一部をＺｎ等のＭ元素で置換することが、極めて有効であることを知見したのである。こうした置換を行うことで、Ｗ相を単相（またはＷ相を主相）としつつ、高い飽和磁化４πＩｓおよび残留磁束密度Ｂｒを兼備したＷ型フェライトを得ることができる。
ＡＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７・・・式（１）
式（１）中、
０．０５≦ｘ≦０．８０、
１．５≦ａ≦２．２、
１２≦ｂ≦１７である。

また式（１）中、Ａは、Ｓｒ、ＢａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素である。
Ａとしては、ＳｒおよびＢａの少なくとも１種が好ましく、磁気特性の観点からＳｒが特に好ましい。また、ＳｒおよびＢａを併用することが、残留磁束密度Ｂｒを向上させる上で有効である。なお、上記式（１）においてａ（１−ｘ）、ａｘおよびｂはそれぞれモル比を表す。

次に、式（１）中におけるｘ、ａおよびｂの限定理由を説明する。
Ｆｅ^２＋サイトに対するＺｎ等のＭ元素の置換量を示すｘは、０．０５≦ｘ≦０．８０の範囲とする。この範囲でＦｅ^２＋サイトの一部をＺｎ等のＭ元素で置換することにより、飽和磁化４πＩｓおよび残留磁束密度Ｂｒを向上させることができる。ｘが０．０５未満では、置換による効果を十分に享受することができない。一方、置換量が増えるにつれて徐々に飽和磁化４πＩｓおよび残留磁束密度Ｂｒが向上するが、飽和磁化４πＩｓおよび残留磁束密度Ｂｒはともにｘが０．５近辺でピーク値を示し、ｘが０．８０を超えると残留磁束密度ＢｒがＭ元素置換前とほぼ同等の値を示す。よって、ｘは、０．０５≦ｘ≦０．８０の範囲とする。ｘの望ましい範囲は０．１０≦ｘ≦０．７０、より望ましい範囲は０．３０≦ｘ≦０．７０である。

上記ｘとともに、Ｆｅ^２＋サイトに対するＭ元素置換量を左右するａは、１．５≦ａ≦２．２の範囲とする。ａが１．５未満になると、飽和磁化４πＩｓがＷ相よりも低いＭ相、Ｆｅ_２Ｏ_３（ヘマタイト）相が生成して、飽和磁化４πＩｓが低下してしまう。一方、ａが２．２を超えると、スピネル相が生成して、保磁力Ｈｃｊが低下してしまう。よって、ａは、１．５≦ａ≦２．２の範囲とする。ａの望ましい範囲は１．７≦ａ≦２．２、より望ましくは１．８≦ａ≦２．１、より一層望ましい範囲は１．９≦ａ≦２．１である。

Ｆｅ^３＋の割合を示すｂは、１２≦ｂ≦１７の範囲とする。ｂが１２未満になると、スピネル相が生成して保磁力Ｈｃｊが低下する。一方、ｂが１７を超えると、Ｍ相、Ｆｅ_２Ｏ_３（ヘマタイト）相が生成して、飽和磁化４πＩｓが低下してしまう。よって、ｂは、１２≦ｂ≦１７の範囲とする。ｂの望ましい範囲は１４≦ｂ≦１７、より望ましくは１５≦ｂ≦１７、より一層望ましい範囲は１５．５≦ｂ≦１７である。

フェライト磁石粉末の組成は、蛍光Ｘ線定量分析などにより測定することができる。また、本発明は、Ａ元素（Ｓｒ，ＢａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素）、Ｆｅ、Ｍ元素（Ｚｎ，Ｃｏ，ＭｎおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素）以外の元素の含有を排除するものではない。これらの元素の他、例えばＳｉ、Ｃａ等の元素を含有していてもよい。

以上、本発明のフェライト磁石粉末について詳述したが、本発明のフェライト磁石粉末はボンド磁石、焼結磁石のいずれとしても用いることができる。よって、上述した本発明のフェライト磁石粉末としては、仮焼粉末、仮焼および本焼成を経た後に粉砕された粉末、仮焼後に粉砕した後、熱処理された粉末、のいずれの形態も含まれる。

本発明のフェライト磁石粉末をボンド磁石とする場合には、その平均粒径を０．１〜５μｍとすることが望ましい。ボンド磁石用粉末のより望ましい平均粒径は０．１〜２μｍ、さらに望ましい平均粒径は、０．１〜１μｍである。一方、本発明のフェライト磁石粉末を焼結磁石とする場合には、その平均粒径を０．１〜２μｍとすることが望ましい。焼結磁石用粉末のより望ましい平均粒径は０．１〜１μｍ、さらに望ましい平均粒径は、０．１〜０．８μｍである。詳しくは後述するが、本発明のフェライト磁石粉末を用いて焼結磁石を作製した場合には、５．１ｋＧ以上の飽和磁化４πＩｓおよび４．５ｋＧ以上の残留磁束密度Ｂｒを得ることができる。このように、本発明のフェライト磁石粉末は従来よりも高い残留磁束密度Ｂｒを有するため、このフェライト磁石粉末を応用することにより、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、磁石から発生する残留磁束密度Ｂｒを増やすことができるため、モータであれば高トルク化を実現でき、スピーカーやヘッドホ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。

次に、図１を用いて本発明の焼結磁石の製造方法について説明する。本発明の焼結磁石の製造方法は、配合工程（ステップＳ１０１）、仮焼工程（ステップＳ１０３）、解砕工程（ステップＳ１０５）、粉砕工程（ステップＳ１０７）、磁場成形工程（ステップＳ１０９）、熱処理工程（ステップＳ１１１）、本焼成工程（ステップＳ１１３）を含む。Ｆｅ^２＋は大気中ではＦｅ^３＋になりやすいため、本発明の焼結磁石の製造方法では、Ｆｅ^２＋を安定制御するために熱処理温度、焼成雰囲気等を制御している。以下、各工程について説明する。

＜配合工程（ステップＳ１０１）＞
まず、Ｆｅ_２Ｏ_３（ヘマタイト）粉末およびＺｎＯ粉末を準備する。また、本発明において、Ａ元素としてＳｒを選択した場合にはＳｒＣＯ_３粉末をさらに準備する。そして、ＳｒＣＯ_３粉末、Ｆｅ_２Ｏ_３（ヘマタイト）粉末、ＺｎＯ粉末を、その主組成が上記した式（１）になるように秤量する。秤量後、湿式アトライタ等で１〜３時間混合・粉砕する。

＜仮焼工程（ステップＳ１０３）＞
次いで、配合工程（ステップＳ１０１）で得られた混合粉末材料を１１００〜１３５０℃で仮焼する。この仮焼を窒素ガスやアルゴンガスなどの非酸化性雰囲気中で行うことにより、Ｆｅ_２Ｏ_３（ヘマタイト）粉末中のＦｅ^３＋が還元されてＷ型フェライトを構成するＦｅ^２＋が発生し、Ｗ型フェライトが構成される。但し、この段階でＦｅ^２＋の量を十分に確保できなければ、Ｗ相の他にＭ相またはヘマタイト相が存在することになる。なお、Ｗ単相のフェライトを得るためには、酸素分圧を調整することが有効である。酸素分圧を下げると、Ｆｅ^３＋が還元されてＦｅ^２＋が生成するためである。

＜解砕工程（ステップＳ１０５）＞
仮焼体は一般に顆粒状なので、これを解砕することが好ましい。解砕工程（ステップＳ１０５）では、振動ミル等を用い、平均粒径が０．５〜１０μｍになるまで解砕する。
＜粉砕工程（ステップＳ１０７）＞
続く、粉砕工程（ステップＳ１０７）では、解砕粉末をアトライタやボールミル、或いはジェットミルなどによって、湿式或いは乾式粉砕して１μｍ以下、好ましくは０．１〜０．８μｍに粉砕する。また、この段階で、還元効果のあるカーボン粉末を添加することが、Ｗ型フェライトを単相に近い状態（または単相）で生成させる上で有効である。なお、保磁力Ｈｃｊの向上や結晶粒径の調整のために、粉砕に先立ってＣａＣＯ_３とＳｉＯ_２、或いはさらにＡｌ_２Ｏ_３やＣｒ_２Ｏ_３等の粉末を添加してもよい。

＜磁場成形工程（ステップＳ１０９）＞
粉砕後、湿式または乾式で成形を行う。配向度を高くするためには、湿式成形を行うことが好ましいため、以下では湿式成形を行う場合について説明する。
湿式成形を採用する場合は、湿式粉砕後のスラリーを濃縮して湿式成形用スラリーを調製する。濃縮は、遠心分離やフィルタープレス等によって行えばよい。この際、フェライト磁石粉末が湿式成形用スラリー中の３０〜８０ｗｔ％を占めることが望ましい。また、分散媒としての水には、グルコン酸（塩）、ソルビトール等の界面活性剤を添加することが望ましい。次いで、湿式成形用スラリーを用いて磁場成形を行う。成形圧力は０．１〜０．５ｔｏｎ／ｃｍ^２程度、印加磁場は５〜１５ｋＯｅ程度とすればよい。なお、分散媒は水に限らず、非水系のものでもよい。非水系の分散媒を用いる場合には、トルエンやキシレン等の有機溶媒を用いることができる。非水系の分散媒として、トルエンまたはキシレンを用いる場合には、オレイン酸等の界面活性剤を添加することが望ましい。

＜熱処理工程（ステップＳ１１１）＞
本工程では、成形体を１００〜４５０℃、より好ましくは２００〜３５０℃の低温で、１〜４時間保持する熱処理を行う。この熱処理を大気中で行うことにより、Ｆｅ^２＋の一部が酸化されてＦｅ^３＋になる。つまり、本工程では、Ｆｅ^２＋からＦｅ^３＋への反応をある程度進行させることにより、Ｆｅ^２＋量を所定量に制御するのである。また、本工程において、分散媒が除去される。

＜本焼成工程（ステップＳ１１３）＞
続く本焼成工程（ステップＳ１１３）では、成形体を１１００〜１２７０℃、より好ましくは１１６０〜１２４０℃の温度で０．５〜３時間、焼成する。焼成雰囲気は、仮焼工程（ステップＳ１０３）と同様の理由により、非酸化性雰囲気中とする。

以上の工程を経ることにより、本発明の焼結磁石を得ることができる。Ｆｅ^２＋サイトの一部をＺｎ等のＭ元素で置換したことを特徴とする本発明の焼結磁石によれば、５．０ｋＧ以上、さらには５．１ｋＧ以上、より望ましくは５．２ｋＧ以上の飽和磁化４πＩｓを得ることができる。また、飽和磁化４πＩｓと残留磁束密度Ｂｒは密接に関係しているため、飽和磁化４πＩｓの向上に伴い、残留磁束密度Ｂｒも４．５ｋＧ以上、さらには４．６ｋＧ以上、より望ましくは４．７ｋＧ以上まで向上する。また、以上の工程を経ることで、Ｗ相を主相とする焼結磁石、さらにはＷ相を単相とする焼結磁石を得ることができる。

以上、焼結磁石の製造方法について詳述したが、本発明のフェライト磁石粉末を用いることで、高特性のボンド磁石を得ることもできる。以下、ボンド磁石の製造方法について述べる。ボンド磁石を製造する際にも、上述した要領で配合工程（ステップＳ１０１）、仮焼工程（ステップＳ１０３）、解砕工程（ステップＳ１０５）、粉砕工程（ステップＳ１０７）を行う。このようにして得られた仮焼体は、Ｗ相を主相とするか、もしくはＷ相を単相とする。そして、このフェライト磁石粉末を樹脂、金属、ゴム等の各種バインダと混練し、磁場中または無磁場中で成形する。バインダとしては、ＮＢＲゴム、塩素化ポリエチレン、ポリアミド樹脂が好ましい。成形後、硬化を行なってボンド磁石とする。なお、フェライト磁石粉末をバインダと混練する前に、熱処理を施すことが望ましい。

以上、本発明のフェライト磁石粉末、焼結磁石およびボンド磁石について詳述したが、本発明のフェライト磁石粉末を用いたボンド磁石、焼結磁石は所定の形状に加工され、以下に示すような幅広い用途に使用される。例えば、フュエールポンプ用、パワーウインド用、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）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として用いることができる。また、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機器用モータとして用いることができる。また、エアコンコンプレッサー用、冷蔵庫コンプレッサー用、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としても用いることができる。さらにまた、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機器用モータとして用いることも可能である。その他の用途としては、オートバイ用発電器、スピーカー・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。

本発明には、磁性層を有する磁気記録媒体も包含される。この磁性層は、上述した式（１）で表わされるＷ型のフェライト相を含む。磁性層の形成には、例えば蒸着法、スパッタ法を用いることができる。スパッタ法で磁性層を形成する場合には、例えば上述した式（１）の組成を有する焼結磁石をターゲットとして用いることもできる。また、塗布型の磁気記録媒体を作製する際には、上述した式（１）で表わされるフェライト磁石粉末をバインダと混練して塗料化し、これを樹脂等からなる基体に塗布し硬化することにより磁性層を形成すればよい。なお、磁気記録媒体としては、磁気ヘッド、フレキシブルディスク、磁気テープ等が挙げられる。

次に、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
〔第１実施例〕
Ｍ元素としてＺｎを選択した場合の実験例を、第１実施例として示す。
以下の手順に従って本発明の焼結磁石を作製した。
原料粉末として、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末（１次粒子径：０．３μｍ）、ＳｒＣＯ_３粉末（１次粒子径：２μｍ）、ＺｎＯ粉末（１次粒子径：０．３μｍ）を準備した。これらの原料粉末を、所定の値となるように秤量した。つまり、最終的に得られる焼結磁石の組成が式（１）の範囲内になるように、原料粉末をそれぞれ秤量した。秤量後、湿式アトライタで２時間混合、粉砕した。次いで、粉砕粉末を乾燥して整粒した後、窒素中で１３００℃、１時間仮焼し、粉末状の仮焼体を得た。その仮焼体２２０ｇを乾式振動ミルにより、１０分間粉砕して平均粒径１μｍの粉末とした。続いて、仮焼体２１０ｇに対し、ＳｉＯ_２粉末（１次粒子径：０．０１μｍ）、ＣａＣＯ_３粉末（１次粒子径：１μｍ）、カーボン粉末（１次粒子径：０．０５μｍ）をそれぞれ０．６ｗｔ％、１．４ｗｔ％、（０．７５−ｘ）／２．５ｗｔ％添加し、ボールミルを用いて４０時間湿式粉砕した。なお、スラリー中の仮焼粉末の量は３３ｗｔ％である。次に、粉砕終了後のスラリーを遠心分離器で濃縮し、湿式成形用スラリーを作製した。この湿式成形用スラリーを用いて磁場中成形を行った。なお、印加した磁界（縦磁場）は１２ｋＯｅ（１０００ｋＡ／ｍ）であり、成形体は直径３０ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状である。この成形体を２５０℃で３時間大気中で熱処理した後、窒素中で昇温速度５℃／分、最高温度１２００℃で１時間焼成し、ＳｒＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｚｎ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７の組成を有する８種類の焼結体を得た（ａ，ｂ，ｘの値は図２に示す）。得られた焼結体の上下面を加工した後、最大印加磁場２５ｋＯｅのＢＨトレーサを用いて、以下の要領で磁気特性を評価した。その結果を、図２に併せて示す。また、飽和磁化４πＩｓ、残留磁束密度Ｂｒの測定結果を図３、図４にそれぞれ示す。なお、図２には、密度および配向度も併せて示してある。

図２および図３から、ｘの値、つまりＺｎの置換割合が増えるにつれて、飽和磁化４πＩｓが向上することがわかる。但し、ｘが０．５を超えると、徐々に飽和磁化４πＩｓが低下し、ｘが０．７４になるとｘが０．２６のときと同等の飽和磁化４πＩｓを示すため、ｘは０．８以下とすることが望ましい。
次に図４を見ると、そのピーク値が０．４近辺であることを除けば、残留磁束密度Ｂｒについても飽和磁化４πＩｓと同様の傾向を示すことがわかる。
以上の結果から、Ｚｎの置換割合を示すｘの値は０．８以下、さらには０．０５〜０．７５とすることが、飽和磁化４πＩｓおよび残留磁束密度Ｂｒを向上させる上で有効であることがわかった。また、ｘが０．１〜０．７の範囲内では、５２００Ｇ（５．２ｋＧ）以上の飽和磁化４πＩｓおよび４６００Ｇ（４．６ｋＧ）以上の残留磁束密度Ｂｒを得ていることから、より望ましいｘの値は０．１〜０．７であることがわかった。さらに、図２に示した「角型性」の値から、Ｆｅ^２＋サイトの一部をＺｎで置換した場合にも、９０％以上という良好な角型性を示すことがわかった。

Ｘ線回折装置を用いて、試料Ｎｏ．１、４、６、８の相状態を同定した結果を図５および図６に示す。なお、Ｘ線回折の条件は以下の通りである。
Ｘ線発生装置：３ｋＷ
管電圧：４５ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
サンプリング幅：０．０２ｄｅｇ
走査速度：４．００ｄｅｇ／ｍｉｎ
発散スリット：１．００ｄｅｇ
散乱スリット：１．００ｄｅｇ
受光スリット：０．３０ｍｍ

図５、図６に示したＸ線回折から、試料Ｎｏ．１、４、６、８は、いずれもＷ単相であること、つまり、Ｗ相のモル比がほぼ１００％であることが確認された。つまり、Ｆｅ^２＋サイトの一部をＺｎで置換した試料Ｎｏ．４、６、８についても、Ｗ単相を維持できていることが確認できた。周知の通り、Ｗ型フェライトはハードフェライトであることから、Ｗ単相を示す焼結体試料はＢＨ曲線の角型性も良好であることはもちろんである。

ここで、試料Ｎｏ．１、４について蛍光Ｘ線定量分析法に基づき定量分析を行った結果を図７に示す。図７では、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＳｒＯ、ＺｎＯの成分量を分析するとともに、Ｆｅについて化学分析によりＦｅ^２＋量を求めた結果を示している。試料Ｎｏ．４の最終組成はＳｒＦｅ²⁺ _１．４７Ｚｎ_０．５１Ｆｅ^３＋ _１６．２Ｏ_２７（式（１）表記のａ＝１．９８，ｂ＝１６．２，ｘ＝０．２６）となっている。Ｘ線回折の結果がＷ単相であることを考慮すると、ＺｎはＦｅ^２＋のサイトに置換されているものと判断される。仮に、ＺｎがＦｅ^２＋サイトの一部に取り込まれた、つまりＦｅ^２＋サイトの一部がＺｎで置換されたのではないとすると、Ｗ相以外の異相が生成してしまうからである。

次に、走査型電子顕微鏡を用いて、試料Ｎｏ．４、６、８の粒子構造を確認した。その顕微鏡写真を図８に示す。図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）は、Ｆｅ^２＋サイトの一部をＺｎで置換した焼結体（試料Ｎｏ．４、６、８）の粒子構造をそれぞれ示している。図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）から、平均結晶粒径０．８μｍの微細かつ均一な組織が得られていることがわかる。

〔第２実施例〕
以下の点を除き、第１実施例と同様の条件でＡＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７の組成を有する３種類の焼結体（試料Ｎｏ．９、１０、１１）を得た（ａ，ｂ，ｘの値は図９に示す）。そして、第１実施例と同様の条件で、焼結体の磁気特性を評価した。その結果を、図９に併せて示す。

＜試料Ｎｏ．９＞
仮焼体２１０ｇに対し、添加物の種類および添加量を以下のように設定した。
ＳｉＯ_２粉末（１次粒子径：０．０１μｍ） ０．６ｗｔ％
ＣａＣＯ_３粉末（１次粒子径：１μｍ） ０．７ｗｔ％
ソルビトール（１次粒子径：１０μｍ） １．２ｗｔ％
カーボン粉末（１次粒子径：０．０５μｍ） ０．２５ｗｔ％
ＳｒＣＯ_３粉末（１次粒子径：２μｍ） １．５ｗｔ％

＜試料Ｎｏ．１０＞
仮焼体２１０ｇに対し、添加物の種類および添加量を以下のように設定した。
ＳｉＯ_２粉末（１次粒子径：０．０１μｍ） ０．６ｗｔ％
ＣａＣＯ_３粉末（１次粒子径：１μｍ） ０．７ｗｔ％
ソルビトール（１次粒子径：１０μｍ） １．２ｗｔ％
カーボン粉末（１次粒子径：０．０５μｍ） ０．２５ｗｔ％
ＳｒＣＯ_３粉末（１次粒子径：２μｍ） ２．４ｗｔ％

＜試料Ｎｏ．１１＞
Ａ元素としてＳｒ及びＢａを選択し、原料粉末として、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末（１次粒子径：０．３μｍ）、ＳｒＣＯ_３粉末（１次粒子径：２μｍ）、ＢａＣＯ_３粉末（１次粒子径：２μｍ）を準備した。この原料粉末を秤量した後、湿式アトライタで２時間混合、粉砕し、第１実施例と同様の条件で仮焼体を得た。

そして、仮焼体２１０ｇに対し、添加物の種類および添加量を以下のように設定し、第１実施例と同様の手順でＡＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７の組成を有する焼結体を得た。なお、得られた焼結体において、ＳｒとＢａとの比はＳｒ：Ｂａ＝０．６７：０．３３である。
ＳｉＯ_２粉末（１次粒子径：０．０１μｍ） ０．６ｗｔ％
ＣａＣＯ_３粉末（１次粒子径：１μｍ） ０．３５ｗｔ％
ソルビトール（１次粒子径：１０μｍ） １．２ｗｔ％
カーボン粉末（１次粒子径：０．０５μｍ） ０．２５ｗｔ％
ＢａＣＯ_３粉末（１次粒子径：２μｍ） １．４ｗｔ％
ＳｒＣＯ_３粉末（１次粒子径：２μｍ） ０．７ｗｔ％

図９に示すように、試料Ｎｏ．９〜１１は５４００Ｇ（５．４ｋＧ）以上の４πＩｓ、４９００Ｇ（４．９ｋＧ）以上の残留磁束密度Ｂｒ、９０％以上の角型性を兼備することができた。この結果から、粉砕時にソルビトールを添加するとともに、ＳｒＣＯ_３粉末を粉砕時にも添加することが、高い磁気特性を得る上で有効であることがわかった。
また、試料Ｎｏ．１１（Ａ元素としてＳｒおよびＢａを選択）の磁気特性と、試料Ｎｏ．９、１０（Ａ元素としてＳｒのみを選択）の磁気特性との比較から、Ａ元素としてＢａを選択した場合にも、Ｓｒと同様の効果が得られることが確認できた。
また第１実施例と同様の条件で、試料Ｎｏ．９〜１１の相状態を同定した。その結果、Ｗ相のモル比が７０〜１００％であることが確認された。

〔第３実施例〕
Ｍ元素としてＣｏ，Ｍｎ，Ｎｉを選択した場合の実験例を、第３実施例として示す。
第１実施例と同様の手順で、ＳｒＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７の組成を有する５種類の焼結体を得た（ａ，ｂ，ｘの値は図１０に示す）。そして、第１実施例と同様の条件で、焼結体の磁気特性を評価した。その結果を、図１０に併せて示す。なお、図１０には、密度および配向度も併せて示してある。
図１０に示すように、Ｆｅ^２＋サイトの一部をＣｏ，Ｍｎ，Ｎｉのいずれかで置換した場合にも、９０％以上という良好な角型性を示しつつ、置換なしの試料Ｎｏ．１よりも高い４πＩｓを得ることができた。 また第１実施例と同様の条件で、試料Ｎｏ．１２〜１６の相状態を同定した。その結果、Ｗ相のモル比が７０〜１００％であることが確認された。

本発明によれば、磁石に要求される角型性を損なうことなく、高い飽和磁化４πＩｓおよび残留磁束密度Ｂｒを兼備したハードフェライト材料等が提供される。

本発明の焼結磁石の製造方法を示すフローチャートである。 第１実施例で得られた焼結体の組成、磁気特性を示す図表である。 Ｚｎの置換割合と飽和磁化４πＩｓとの関係を示すグラフである。 Ｚｎの置換割合と残留磁束密度Ｂｒとの関係を示すグラフである。 （ａ）はｘ＝０のときのＸ線回折結果を示すグラフ、（ｂ）はｘ＝０．２６のときのＸ線回折結果を示すグラフである。 （ａ）はｘ＝０．５１のときのＸ線回折結果を示すグラフ、（ｂ）はｘ＝０．７４のときのＸ線回折結果を示すグラフである。 試料Ｎｏ．１、試料Ｎｏ．４について蛍光Ｘ線定量分析法に基づき定量分析を行った結果を示す図表である。 （ａ）は試料Ｎｏ．４の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真、（ｂ）は試料Ｎｏ．６の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真、（ｃ）は試料Ｎｏ．８の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。 第２実施例で得られた焼結体の組成、磁気特性を示す図表である。 第３実施例で得られた焼結体の組成、磁気特性を示す図表である。

Claims (19)

1. 組成式ＡＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７（ただし、ＡはＳｒ，ＢａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素、ＭはＺｎ，Ｃｏ，ＭｎおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素）で表されるフェライト磁石粉末であって、
   ０．１０≦ｘ≦０．７０、
   １．５≦ａ≦２．２、
   １２≦ｂ≦１７であることを特徴とするフェライト磁石粉末。
2. Ｘ線回折により同定される結晶相はＷ相を主相とすることを特徴とする請求項１に記載のフェライト磁石粉末。
3. 前記組成式において、０．３０≦ｘ≦０．７０であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト磁石粉末。
4. 前記組成式において、１．７≦ａ≦２．２であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト磁石粉末。
5. 前記組成式において、１４≦ｂ≦１７であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト磁石粉末。
6. 前記ＭはＺｎであることを特徴とする請求項１に記載のフェライト磁石粉末。
7. 飽和磁化が５．０ｋＧ以上であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト磁石粉末。
8. 飽和磁化が５．１ｋＧ以上であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト磁石粉末。
9. 組成式ＡＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７（ただし、ＡはＳｒ，ＢａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素、ＭはＺｎ，Ｃｏ，ＭｎおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素）で表される焼結磁石であって、
   ０．１０≦ｘ≦０．７０、
   １．５≦ａ≦２．２、
   １２≦ｂ≦１７であることを特徴とする焼結磁石。
10. 飽和磁化が５．１ｋＧ以上であることを特徴とする請求項９に記載の焼結磁石。
11. 飽和磁化が５．０ｋＧ以上かつ角型性が８０％以上であることを特徴とする請求項９に記載の焼結磁石。
12. 飽和磁化が５．０ｋＧ以上かつ残留磁束密度が４．２ｋＧ以上であることを特徴とする請求項９に記載の焼結磁石。
13. 前記Ｍ元素はＺｎであることを特徴とする請求項９に記載の焼結磁石。
14. 前記Ａ元素はＳｒであることを特徴とする請求項９に記載の焼結磁石。
15. 前記Ａ元素はＳｒおよびＢａであることを特徴とする請求項９に記載の焼結磁石。
16. 組成式ＡＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７（ただし、ＡはＳｒ，ＢａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素、ＭはＺｎ，Ｃｏ，ＭｎおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素）で表され、
    ０．１０≦ｘ≦０．７０、
    １．５≦ａ≦２．２、
    １２≦ｂ≦１７であるフェライト磁石粉末と、
    前記フェライト磁石粉末を分散、保持する樹脂相と、
    を備えたことを特徴とするボンド磁石。
17. 基体と、
    前記基体上に形成される磁性層とを備えた磁気記録媒体であって、
    前記磁性層は、
    組成式ＡＦｅ^２＋ _{ａ（１−ｘ）}Ｍ_ａｘＦｅ^３＋ _ｂＯ_２７（ただし、ＡはＳｒ，ＢａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素、ＭはＺｎ，Ｃｏ，ＭｎおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素）で表されるフェライト構造を含み、
    前記組成式中、
    ０．１０≦ｘ≦０．７０、
    １．５≦ａ≦２．２、
    １２≦ｂ≦１７であることを特徴とする磁気記録媒体。
18. 前記磁性層の飽和磁化は５．２ｋＧ以上であることを特徴とする請求項１７に記載の磁気記録媒体。
19. 前記ＭはＺｎであり、 前記磁性層の飽和磁化は５．２ｋＧ以上かつ残留磁束密度は４．５ｋＧ以上であることを特徴とする請求項１７に記載の磁気記録媒体。

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