JP4647731B2

JP4647731B2 - 磁石粉末、焼結磁石、それらの製造方法、ボンディッド磁石および磁気記録媒体

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Publication number: JP4647731B2
Application number: JP28600898A
Authority: JP
Inventors: 仁田口; 清幸増澤; 良彦皆地; 和昌飯田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2018-09-21
Also published as: JPH11224812A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト磁石粉末、焼結磁石、それらの製造方法、ボンディッド磁石、さらには磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化物永久磁石材料には、マグネトプランバイト型（Ｍ型）の六方晶系のＳｒフェライトまたはＢａフェライトが主に用いられており、これらの焼結磁石やボンディッド磁石等が製造されている。
【０００３】
磁石特性のうち特に重要なものは、残留磁束密度（Ｂｒ）および固有保磁力（ＨcJ）であるが、それらの温度特性も重要である。
【０００４】
磁石材料のなかで、従来のＭ型ＳｒフェライトまたはＢａフェライトの飽和磁化（４πIs）の温度依存性は最も大きく、−０．１９％／℃程度の値である。Ｂｒは４πIsに比例するから、この４πIsの温度係数は、Ｂｒまたは磁石の表面磁束密度の温度係数と同様である。このため、例えば自動車のエンジンルーム内で使用されるモータ等の場合、使用時の温度が１００℃以上で、最高１５０℃程度にもなるが、このような高温時にトルクが大幅に低下するなどの問題がある。
【０００５】
一方、Ｍ型Ｓｒフェライト、Ｂａフェライト焼結磁石のＨcJの温度依存性は＋１３Oe／℃程度で、温度係数は＋０．３〜＋０．５％／℃程度の比較的大きな値である。このため、低温側でＨcJが大きく減少し、いわゆる「低温減磁」によって永久減磁し易くなる。この減磁を防ぐためには、室温におけるＨcJを例えば５kOe程度の大きな値にする必要があるが、このとき、高いＢｒを同時に得ることは実質的に不可能であった。Ｍ型フェライト粉末のＨcJの温度依存性は焼結磁石に比べると優れているが、それでも少なくとも＋８Oe／℃程度で、温度係数は＋０．１５％／℃以上であり、温度特性をこれ以上改善することは困難であった。フェライト磁石は、耐環境性に優れ安価でもあることから、自動車の各部に用いられるモータなどに使用されることが多い。自動車は、寒冷あるいは酷暑の環境で使用されることがあり、モータにもこのような厳しい環境下での安定した動作が要求される。しかし、従来のフェライト磁石は、上述したように低温環境下での保磁力の劣化が著しく、永久減磁し易いという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、保磁力や残留磁束密度の温度特性が極めて優れ、高温域において、残留磁束密度の低下が少なく、また、低温域においても保磁力の低下が少ないフェライト焼結磁石や磁石粉末と、それらの製造方法とを提供することである。また、そのフェライトを用いてボンディッド磁石と、磁気記録媒体を提供することである。そして、好ましい態様においては、高い残留磁束密度と保磁力を得ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１３）のいずれかの構成により達成される。
（１）Ｍ型フェライト相とＣｏスピネルフェライト相が共存し、
Ｍ型フェライト相と前記Ｃｏスピネルフェライト相の組成が、
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、ＣａまたはＢａを必ず含むものを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、
２価の金属元素であるＣｏをＭとしたとき、
Ａ、Ｒ、ＦｅおよびＭから構成され、
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％、
Ｍ：０．１〜５原子％であり、
前記Ｃｏスピネルフェライト相の存在割合が１０〜３０ｗｔ％である磁石粉末。
（２）少なくとも２つの異なるキュリー温度を有する上記（１）の磁石粉末。
（３）室温（２５℃）〜＋１２５℃の温度範囲での飽和磁化の変化の絶対値が、０．１８％／℃以下である上記（１）又は（２）の磁石粉末。
（４）−５０℃〜５０℃の温度範囲での保磁力の温度係数の絶対値が０．２５％／℃以下である上記（１）〜（３）のいずれかの磁石粉末。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかの磁石粉末を含むボンディッド磁石。
（６）上記（１）〜（４）のいずれかの磁石粉末を含む磁気記録媒体。
（７）Ｒ〔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種の元素を表す〕を含有するＭ型フェライト原料を、還元性雰囲気または酸素過少雰囲気で焼成して、上記（１）〜（４）のいずれかの磁石粉末を得る磁石粉末の製造方法。
【０００８】
（８）Ｍ型フェライト相とＣｏスピネルフェライト相が共存し、
Ｍ型フェライト相と前記Ｃｏスピネルフェライト相の組成が、
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および／またはＣａを必ず含むものを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、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、ＮｉおよびＬｉ＋Ｆｅ等の２価の金属元素または２価を示す金属元素の組合せをＭとしたとき、
Ａ、Ｒ、ＦｅおよびＭから構成され、
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％、
Ｍ：０．１〜５原子％であり、
前記Ｃｏスピネルフェライト相の存在割合が１０〜３０ｗｔ％である焼結磁石。
（９）少なくとも２つの異なるキュリー温度を有する上記（８）の焼結磁石。
（１０）室温（２５℃）〜＋１２５℃の温度範囲での飽和磁化の変化の絶対値が、０．１８％／℃以下である上記（８）又は（９）の焼結磁石。
（１１）−５０℃〜５０℃の温度範囲での保磁力温度係数の絶対値が０．２５％／℃以下である上記（８）〜（１０）のいずれかの焼結磁石。
（１２）Ｍ型フェライト相のｃ軸方向と、立方晶のスピネルフェライト相の〈１１１〉方向とがほぼ一致している上記（８）〜（１１）のいずれかの焼結磁石。
（１３）Ｒ〔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種の元素を表す〕を含有するＭ型フェライト原料を、還元性雰囲気または酸素過少雰囲気で焼成して、上記（８）〜（１２）のいずれかの焼結磁石を得る焼結磁石の製造方法。
【０００９】
【作用】
通常、Ｍ型フェライトをＮ₂中などの酸素過少ないし還元雰囲気下で焼成すると、Ｍ型フェライトは分解してＷ型フェライトが生成する。しかし、Ｌａ等の希土類Ｒで置換したＭ型フェライトを酸素過少ないし、還元性雰囲気下で焼成すると、Ｗ型フェライトは生成せずに、Ｍ型フェライトとスピネルフェライトに分解することがわかった。
【００１０】
また、ＬａＣｏ置換系のＳｒＣａ系フェライトでは大気中焼成でもＭ型フェライトとスピネルフェライトの混合物が得られる場合がある。しかも、これらの二相型フェライトは、好ましくはスピネル相の〈１１１〉方向と、Ｍ型の〈００Ｌ〉（ｃ軸）方向が一致している。
【００１１】
六方晶Ｍ型フェライトの結晶構造は、Ｓ（スピネル）ブロックとＲブロックが交互に積層した構造となっている。ここで、Ｓブロックはスピネルの〈１１１〉方向を、六方晶のＣ軸に一致させた構造である。Ｌａ等の希土類元素Ｒで置換したＭ型フェライトを、例えば、還元性雰囲気中で焼成することにより、上記のような特徴的な構造が得られるのは、このＳブロック部分がスピネルフェライト相として分解析出したためとも考えられる。
【００１２】
この結果、ＨcJやＢｒの温度特性が優れたフェライト磁石を実現することができる。具体的には、ＨcJの温度特性をゼロにすることが可能にできる。一方、スピネルフェライトはもともと磁化（４πIs（Ｂｒ））の温度変化が小さいため、本発明のフェライト磁石はＢｒの温度特性も良くなる。
【００１３】
より具体的には、焼結磁石では、−５０℃〜５０℃でのＨcJの温度係数△ＨcJ／ＨcJ／△Ｔの絶対値は、好ましい態様では、０．２５％／℃以下、特に０．２％／℃以下、さらには、０．１５％／℃以下にすることができる。また、室温（２５℃）と＋１２５℃の範囲のσｓの温度特性Δσ／σ／ΔＴの絶対値は、通常のＭ型Ｓｒフェライトの０．１９％／℃に対し、０．１８％／℃以下にすることができる。磁石粉末では、−５０℃〜５０℃でのＨcJの変化△ＨcJ／△Ｔの絶対値は、好ましい態様では、５Oe／℃以下、特に３Oe／℃以下、さらには、２Oe／℃以下にすることができる。また、室温（２５℃）と＋１２５℃の範囲のσｓの温度特性Δσ／σ／ΔＴの絶対値は、通常のＭ型Ｓｒフェライトの０．１９％／℃に対し、０．１８％／℃以下にすることができる。
【００１４】
この結果、従来はフェライト磁石の低温減磁（永久減磁）の危険性のあった低温環境でも使用される製品の信頼性を上げることが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、各種フェライト磁石であってよいが、特に顕著な効果が得られることから、以下の説明ではフェライト磁石粉末と焼結磁石の場合を例に挙げる。
【００１６】
本発明が適用される磁石粉末および焼結磁石は、マグネトプランバイト型のＭ相の六方晶系のフェライト組成である。このようなフェライトとしては、
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，ＣａまたはＢａを必ず含むものを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、
２価の金属元素であるＣｏをＭとしたとき、Ａ、Ｒ、ＦｅおよびＭ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：０〜１０原子％、
Ｆｅ：８０〜９５原子％、
Ｍ：０〜５原子％
である組成とするものが好ましい。
【００１８】
また、好ましくは、
Ａ：２〜１３原子％、
Ｒ：０．０５〜１０原子％、
Ｆｅ：８３〜９５原子％、
Ｍ：０．１〜５原子％であり、
より好ましくは、
Ａ：３〜１１原子％、
Ｒ：０．２〜６原子％、
Ｆｅ：８３〜９４原子％、
Ｍ：０．３〜４原子％である。
【００１９】
Ａが少ないと、Ｍ型フェライトが生成しなくなったり、αＦｅ₂Ｏ₃などの非磁性相が多くなったりすることがある。また、Ａが多いと、Ｍ型フェライトが生成しなくなったり、ＳｒＦｅＯ_3-xなどの非磁性相が多くなったりすることがある。Ｒを添加すると、Ｍの固溶量が多くなり、ＢｒやＨcJが増大する。ただし、Ｒが多すぎるとオルソフェライトなどの非磁性の異相が多くなる。Ｍを添加すると、ＢｒやＨcJが増大する。ただし、Ｍが多すぎるとＢｒやＨcJが低下してくる。
【００２０】
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，ＣａまたはＢａを必ず含む。Ａ中のＳｒ，ＣａまたはＢａ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。この場合、ＳｒとＣａとＢａの量比は任意である。Ａ中のＳｒ，Ｃａ，Ｂａの比率が低すぎると、飽和磁化と保磁力が低下してくる。
【００２１】
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が必ず含まれることが好ましい。Ｒが小さすぎると、Ｍの固溶量が少なくなり、本発明の効果が得られない。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Ｍの固溶量も多くすることができなくなり、本発明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。
【００２２】
元素Ｍは、Ｃｏである。Ｍが小さすぎたり、Ｍが大きすぎると、ＢｒやＨｃＪが逆に低下してくる。
【００２３】
また、好ましくは本発明に用いるフェライトは、
式ＩＡ_1-xＲ_x（Ｆｅ_12-yＭ_y）_zＯ₁₉
と表したとき、
０．０４≦ｘ≦０．９、
０．０４≦ｙ≦０．８、
０．８≦ｘ／ｙ≦５、
０．７≦ｚ≦１．２
である。
【００２４】
また、より好ましくは
０．１≦ｘ≦０．４、
０．１≦ｙ≦０．８、
０．８≦ｚ≦１．１
であり、特に好ましくは
０．９≦ｚ≦１．０５
である。
【００２５】
上記式Ｉにおいて、ｘが小さすぎると、すなわち元素Ｒの量が少なすぎると、六方晶フェライトに対する元素Ｍの固溶量を多くできなくなり、飽和磁化と異方性磁場が低下してくる。ｘが大きすぎると六方晶フェライト中に元素Ｒが置換固溶できなくなり、例えば元素Ｒを含むオルソフェライトが生成して飽和磁化が低くなってくる。ｙが小さすぎると飽和磁化と異方性磁場が低下してくる。ｙが大きすぎると六方晶フェライト中に元素Ｍが置換固溶できなくなってくる。また、元素Ｍが置換固溶できる範囲であっても、異方性定数（Ｋ₁）や異方性磁場（Ｈ_A）の劣化が大きくなってくる。ｚが小さすぎたり、ｚが大きすぎると、保磁力の温度特性が悪化してくる。
【００２６】
上記式Ｉにおいて、ｘ／ｙが小さすぎても大きすぎても元素Ｒと元素Ｍとの価数の平衡がとれにくくなり、Ｗ型フェライト等の異相が生成しやすくなる。元素Ｍは２価であるから、元素Ｒが３価イオンである場合、理想的にはｘ／ｙ＝１である。なお、ｘ／ｙが１超の領域で許容範囲が大きい理由は、ｙが小さくてもＦｅ³⁺→Ｆｅ²⁺の還元によって価数の平衡がとれるためである。
【００２７】
組成を表わす上記式Ｉにおいて、酸素（Ｏ）の原子数は１９となっているが、これは、Ｒがすべて３価であって、かつｘ＝ｙ、ｚ＝１のときの化学量論組成比を示したものである。Ｒの種類やｘ、ｙ、ｚの値によって、酸素のモル数は異なってくる。また、例えば焼成雰囲気が還元性雰囲気の場合は、酸素の欠損（ベイカンシー）ができる可能性がある。さらに、ＦｅはＭ型フェライト中においては通常３価で存在するが、これが２価などに変化する可能性もある。また、Ｃｏ等のＭで示される元素も３価に変化する可能性があり、これらにより金属元素の対する酸素の比率は変化する。本明細書では、Ｒの種類やｘ、ｙ、ｚの値によらず酸素の原子数を１９と表示してあるが、実際の酸素の原子数は化学量論組成比から多少偏倚していてもよい。
【００２８】
フェライトの組成は、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、上記の主相の存在はＸ線回折から確認される。
【００２９】
磁石粉末、焼結磁石には、Ｂ₂Ｏ₃が含まれていてもよい。Ｂ₂Ｏ₃を含むことにより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。Ｂ₂Ｏ₃の含有量は、磁石粉末全体の０．５wt％以下であることが好ましい。Ｂ₂Ｏ₃含有量が多すぎると、飽和磁化が低くなってしまう。
【００３０】
磁石粉末、焼結磁石中には、Ｎａ、ＫおよびＲｂの少なくとも１種が含まれていてもよい。これらをそれぞれＮａ₂Ｏ、Ｋ₂ＯおよびＲｂ₂Ｏに換算したとき、これらの含有量の合計は、磁石粉末、焼結磁石全体の３wt％以下であることが好ましい。これらの含有量が多すぎると、飽和磁化が低くなってしまう。これらの元素をＭ^Iで表わしたとき、フェライト中においてＭ^Iは例えば
Ｓｒ_1.3-2aＲ_aＭ^I _a-0.3Ｆｅ_11.7Ｍ_0.3Ｏ₁₉
の形で含有される。なお、この場合、０．３＜ａ≦０．５であることが好ましい。ａが大きすぎると、飽和磁化が低くなってしまう他、焼成時に元素Ｍ^Iが多量に蒸発してしまうという問題が生じる。
【００３１】
また、その他の化合物、例えばＳｉ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ，Ａｓ，Ｗ，Ｍｏ等を酸化物の形で、それぞれ酸化シリコン１wt%以下、酸化アルミニウム５wt%以下、酸化ガリウム５wt%以下、酸化インジウム３wt%以下、酸化リチウム１wt%以下、酸化マグネシウム３wt%以下、酸化マンガン３wt%以下、酸化ニッケル３wt%以下、酸化クロム５wt%以下、酸化銅３wt%以下、酸化チタン３wt%以下、酸化ジルコニウム３wt%以下、酸化ゲルマニウム３wt%以下、酸化スズ３wt%以下、酸化バナジウム３wt%以下、酸化ニオブ３wt%以下、酸化タンタル３wt%以下、酸化アンチモン３wt%以下、酸化砒素３wt%以下、酸化タングステン３wt%以下、酸化モリブデン３wt%程度以下含有されていてもよい。
【００３２】
本発明のフェライト磁石において、特にＬａを含む組成では、後述の酸素過少の焼成を行うことにより、Ｍ相とスピネル相とが生成する。また、Ｌａ、Ｃｏを含み、Ａ中の比率で、Ｃａを好ましくは１０原子％以上、特に２０〜１００原子％含む組成では、大気中の焼成でもＭ相とスピネル相とが生成する。
【００３３】
Ｍ相とスピネル相との共存は、Ｘ線回析（ＸＲＤ）によって確認される。上記のような異方性焼結磁石において、ｃ面のＸＲＤをみたとき、Ｍ相の（００Ｌ）ピークと、スピネル相の（１１１）ピークが主に観察され、これにより、配向したＭと配向したスピネル（Ｓ）の２相状態になっていることがわかる。好ましい態様ではＭ（００Ｌ）とＳ（１１１）ピークのみが観察される。
【００３４】
このようなｃ面のＸＲＤチャートから、Ｍの最強ピーク、通常（００８）、Ｓの（１１１）ピークの強度比から、Ｍ相とＳ相との量比が推定される。Ｉ（１１１）／Ｉ（００８）は通常０．０５〜０．２程度である。
【００３５】
好ましい態様では、ｃ面のＸＲＤはＭの（００Ｌ）とＳの（１１１）のみしか観察されず、Ｍ、Ｓそれぞれの最大ピークに対し、Ｍ、Ｓそれぞれの他の面指数ピークは、強度比で０．３以下、特に０．２以下、さらには０．１以下で、０となることもある。また、スピネルが配向していない場合は、Ｓの（２２０）のピーク等が観察される。
【００３６】
また、２相状態は、キュリー点からも確認される。すなわち、少なくとも２つの異なるキュリー点が観察されるものである。
【００３７】
キュリー温度（Ｔｃ）は、磁性材料が強磁性から常磁性に変化するときの温度である。Ｔｃを測定するにはいくつかの方法があるが、特に複数のＴｃをもつ磁性材料の場合は、ヒータなどで測定サンプルの温度を変化させながら、磁化−温度曲線（σ−Ｔ曲線）を描くことによりＴｃを求める。ここで、磁化の測定には、振動式磁力計（ＶＳＭ）が多く用いられる。これは、サンプルの周囲にヒータ等を設置する空間を確保しやすいためである。
【００３８】
試料は粉末でも焼結体でもよいが、粉体の場合は耐熱性の接着剤のようなもので固定する必要がある。また、温度の均一性と追随性をよくするため、磁化の測定精度が確保できる範囲で、サンプルはなるべく小さくすることが好ましい（本発明の実施例では、直径：５mm、高さ：６．５mm程度）。また、周囲温度とサンプルの温度を一致させるために、周囲温度の変化速度を遅くすることが好ましい。
【００３９】
サンプルは異方性でも、等方性でもよいが、異方性サンプルの場合は磁化容易軸方向であるｃ軸方向に着磁後、ｃ軸方向に測定することが好ましい。等方性サンプルの場合は、着磁方向と同一方向の磁化を測定する。サンプルの着磁は、１０ kOe以上の充分に大きな磁場を印加して行う。通常は常温で着磁した後、温度を上げながらサンプルの磁化を測定していくが、このとき磁場は全く印加しないか、印加しても１ kOe以下の弱い磁場下で測定することが好ましい。これは、大きな磁場を印加しながら測定すると、キュリー温度以上の常磁性成分も検出してしまい、Ｔｃが不明確になるためである。
【００４０】
２つのキュリー温度が表れる例を図９に示す。この場合、一段目のキュリー温度（Ｔｃ1 ）は、接線▲１▼と接線▲２▼の交点から求めることができる。また、二段目のキュリー温度（Ｔｃ2 ）は、接線▲３▼とσ＝０の軸との交点から求められる。
【００４１】
２つの異なるキュリー点Ｔｃ₁、Ｔｃ₂は、一方がＭ相のＴｃ₁で３５０〜４８０℃（ただし４８０℃を含まない）、さらに３５０〜４７０℃、特に、４２０〜４６５℃、他方がスピネル相のＴｃ₂で、３００〜６００℃であるが、好ましくは４８０℃以上、特に５００〜５８０℃である。Ｔｃ₁、Ｔｃ₂は場合によっては複数存在してもよい。
【００４２】
本発明におけるフェライト磁石粉末、焼結磁石は、上記の組成と２相構造とを有する。平均粒径は、好ましくは２μm以下、より好ましくは１μm以下であり、さらに好ましくは０．５〜１μmである。平均粒径が大きすぎると、磁石粉末中の多磁区粒子の比率が高くなってＨcJが低くなり、平均粒径が小さすぎると、磁場中成形時の配向性や成形性が悪くなる。
【００４３】
磁石粉末は、通常、これをバインダで結合したボンディッド磁石に用いられる。
【００４４】
次に、磁石粉末と焼結磁石を製造する方法を説明する。
【００４５】
上記フェライトを有する磁石粉末は、原料粉末として、通常、酸化鉄粉末と、元素Ａを含む粉末、さらには元素Ｒを含む粉末と、元素Ｍを含む粉末とを用い、これらの粉末の混合物を仮焼することにより製造する。元素Ａを含む粉末、元素Ｒを含む粉末および元素Ｍを含む粉末としては、酸化物、または焼成により酸化物となる化合物、例えば炭酸塩、水酸化物、硝酸塩等のいずれであってもよい。原料粉末の平均粒径は特に限定されないが、特に酸化鉄は微細粉末が好ましく、一次粒子の平均粒径が１μm以下、特に０．５μm以下であることが好ましい。また、元素ＡおよびＲはストック時の安定性等から水酸化物、炭酸塩であることが好ましい。
【００４６】
なお、上記の原料粉末の他、必要に応じてＢ₂Ｏ₃等や、他の化合物、例えばＳｉ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ，Ａｓ，Ｗ，Ｍｏ等を含む化合物を添加物あるいは不可避成分等の不純物として含有していてもよい。
【００４７】
仮焼は、空気中において例えば１０００〜１３５０℃で１秒間〜１０時間、特に１秒間〜３時間程度行えばよい。
【００４８】
このようにして得られた仮焼体は、通常、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。ただし、Ｃａと、Ｌａと、Ｃｏとを含有する系では、前記のとおり二相化する。仮焼体の一次粒子の平均粒径は、好ましくは２μm以下、より好ましくは１μm以下、さらに好ましくは０．１〜１μm、最も好ましくは０．１〜０．５μmである。平均粒径は走査型電子顕微鏡により測定すればよい。
【００４９】
仮焼体を二相構造の磁石粉末として用いる場合には、還元性雰囲気または酸素過少雰囲気で仮焼を行う。この二相化は空気中での仮焼の後に、酸素過少の焼成を行ってもよい。酸素過少の焼成温度と時間は仮焼条件と同様である。これにより、Ｌａを含む組成では容易に二相化する。ＣａＬａＣｏ系でも二相化が生じる。この場合、酸素過少雰囲気とは、大気中より酸素濃度が低い雰囲気であり、酸素濃度は１％以下のものが好ましい。
【００５０】
次いで、通常、仮焼体を粉砕ないし解砕して磁石粉末とする。そして、この磁石粉末を樹脂、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。その後、必要に応じて硬化を行なってボンディッド磁石とする。
【００５１】
また、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、必要に応じて硬化することにより磁性層を形成すれば、塗布型の磁気記録媒体とすることができる。
【００５２】
焼結磁石は、必要に応じて仮焼体を粉砕した後、成形し、焼結することにより製造する。具体的には、以下の手順で製造することが好ましい。なお、この場合仮焼体の二相化は必ずしも必要ない。
【００５３】
仮焼体粒子は一般に顆粒状なので、これを粉砕ないし解砕するために、まず、乾式粗粉砕を行うことが好ましい。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、粒子の凝集を抑制することにより、配向度が向上する。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、保磁力が回復することによって永久磁石とすることができる。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い。不純物および添加されたＳｉやＣａは、大部分粒界や三重点部分に偏析するが、一部は粒内のフェライト部分（主相）にも取り込まれる。特にＣａは、Ｓｒサイトにはいる可能性が高い。
【００５４】
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ことが好ましい。
【００５５】
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、遠心分離やフィルタープレス等によって行えばよい。
【００５６】
成形は、乾式で行っても湿式で行ってもよいが、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。
【００５７】
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。
【００５８】
湿式成形では、非水系の分散媒を用いてもよいし、水系の分散媒を用いてもよい。非水系の分散媒を用いる場合には、例えば特開平６−５３０６４号公報に記載されているように、トルエンやキシレンのような有機溶媒に、例えばオレイン酸のような界面活性剤を添加して、分散媒とする。このような分散媒を用いることにより、分散しにくいサブミクロンサイズのフェライト粒子を用いた場合でも最高で９８％程度の高い磁気的配向度を得ることが可能である。一方、水系の分散媒としては、水に各種界面活性剤を添加したものを用いればよい。
【００５９】
成形工程後、焼結工程において、成形体を大気中または酸素過少雰囲気中で好ましくは１１５０〜１２７０℃、より好ましくは１１６０〜１２４０℃の温度で０．５〜３時間程度焼結して、異方性フェライト焼結磁石を得る。なお、Ｌａ系は大気中の焼結後、酸素過少雰囲気中で焼結と同様の条件で熱処理してもよい。
【００６０】
なお、前記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。
【００６１】
本発明には、薄膜磁性層を有する磁気記録媒体も包含される。この薄膜磁性層は、上記した本発明の磁石粉末と同様に、上記の組成の六方晶マグネトプランバイト型フェライト相を有する。
【００６２】
薄膜磁性層の形成には、通常、スパッタ法を利用することが好ましい。スパッタ法を用いる場合、上記焼結磁石をターゲットとして用いてもよく、少なくとも２種の酸化物ターゲットを用いる多元スパッタ法を利用してもよい。スパッタ膜形成後、六方晶マグネトプランバイト構造を形成するために、通常、二相化のための熱処理を施す。
【００６３】
本発明の焼結磁石やボンディッド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。
【００６４】
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；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。
そして、低温にて高い信頼性を示す。
【００６５】
【実施例】
実施例１（大気中焼成により作製したＬａ含有Ｓｒフェライト粉末の、Ｎ₂中再焼成）
実験組成
Ｓｒ_1-xＬａ_xＭ_xＦｅ_12-xＯ₁₉（Ｍ；Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌｉ＋Ｆｅ）で、ｘ＝０．４なる組成になるように配合した原料混合物を大気中１２００℃で１時間焼成した。使用した原料は、α−Ｆｅ₂Ｏ₃（工業用）、Ｌａ₂Ｏ₃（９９．９％）、ＳｒＣＯ₃（工業用）、酸化コバルト（試薬；Ｃｏ含有量＝７１wt%）、ＭｎＯ₂（試薬特級）、ＣｕＯ（試薬特級）、ＮｉＯ（９９．８％）、Ｌｉ₂ＣＯ₃（試薬特級）、ＭｇＯ（９９．９％）である。次に、この焼成粉末を、Ｎ₂中１２００℃で１時間焼成して各種の特性を測定した。
【００６６】
〈結果〉
表１に結果を示す。
【００６７】
【表１】

【００６８】
すべての試料で、Ｍ相（Ｔｃ＝４５０〜４７０℃）とスピネル相（Ｔｃ＞５００℃）の二相になった。Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎの場合に、σｓが向上した（Ｍ型Ｓｒフェライトでは、７１emu/g）。また、全ての試料で室温（２５℃）と＋１２５℃の範囲のσｓの温度特性も改善された（Ｍ型Ｓｒフェライトで−０．１９％／℃）。
【００６９】
実施例２（ＳｒＣａＬａＣｏ組成）
Ｓｒ_0.4-xＣａ_xＬａ_0.6Ｃｏ_0.6Ｆｅ_11.4Ｏ₁₉でｘ＝０，０．２，０．４
Ｓｒ：Ｃａ：Ｌａ：Ｃｏ：Ｆｅが上式の比になるよう、原料を秤量、混合した。使用した原料は、αＦｅ₂Ｏ₃（工業用）、Ｌａ₂Ｏ₃（９９．９％）、ＳｒＣＯ₃（工業用）、酸化コバルト（試薬：Ｃｏ含有量＝７１％）である。この際、ＳｉＯ₂（０．４wt％）、ＣａＣＯ₃（１．２５wt％）を同時に添加した。秤量した原料は、湿式アトライターにて混合後、乾燥した。得られた混合粉末をバッチ炉にて、１２００℃で３時間大気中で仮焼を行った。
【００７０】
その後、仮焼粉末にＳｉＯ₂（０．４wt％）、ＣａＣＯ₃（１．２５wt％）およびエタノールを１ml添加し、乾式振動型ロッドミルで２０分間粉砕した。粉砕された粉体にオレイン酸を１．３wt％添加して、キシレン中でボールミル粉砕を４０時間行った。得られたスラリーは遠心分離機により、スラリー濃度が約８５％になるように調整した。次に約１０kOeの磁界中にて湿式プレス（プレス圧力０．４ton／cm²）を行い、３０φ×１５mmの円柱試料を作製した。得られた成形体は、１２００℃および１２４０℃でそれぞれ大気中にて１時間焼成を行った。焼成後、試料を研磨し、Ｂ−Ｈトレーサーによる磁気特性評価を行った。また、焼結体を５mm径×６．５mmの円柱（高さ方向がｃ軸）に加工し、ＶＳＭによって−１９８℃〜＋１５０℃の磁化曲線を測定した。
【００７１】
＜結果＞
図１にｘ＝０．２の時の１２００℃で焼成した焼結体の−１９８℃〜＋１５０℃の磁化曲線の第２象限を示す。この温度範囲でＨcJの変化は０．２kOe以内であり、温度依存性は非常に小さいことがわかった。他の組成でも同様であった。
焼結体のｃ面をＸＲＤにより調べた結果を表２に示す。
【００７２】
【表２】

【００７３】
これより、スピネルとＭの二相状態になっていることがわかった。しかも、このスピネルは（１１１）面からの回析強度が特に強く、〈１１１〉方向に配向していることがわかった。
【００７４】
参考例（大気中焼成により作製した各種Ｍ型フェライト焼結体の、Ｎ_２中再焼成）
空気中で本焼成を行った各種の異方性Ｍ型フェライトの焼結体を、Ｎ_２中で１２００℃×１時間焼成した。表３に焼結体表面のＸＲＤ解析結果を示す。
【００７５】
【表３】

【００７６】
ＬａＺｎおよびＬａＣｏ置換の場合だけＷ相にならずに、Ｍ相とスピネル相の二相状態となった。
【００７７】
試料はＳｒＦｅ₁₂Ｏ₁₉、
ＢａＦｅ₁₂Ｏ₁₉、
Ｓｒ_0.7Ｌａ_0.3Ｃｏ_0.3Ｆｅ_11.7Ｏ₁₉、
Ｓｒ_0.7Ｌａ_0.3Ｚｎ_0.3Ｆｅ_11.7Ｏ₁₉であり、試料の作製は実施例２に準じた。
【００７８】
図２はＬａＺｎ置換Ｓｒフェライトの焼結体ｃ面（磁場配向方向に垂直面）のＸＲＤパターンである。生成したスピネル相は、実施例２と同様に〈１１１〉配向していることがわかった。
【００７９】
実施例４
Ｓｒ_0.8Ｌａ_0.2Ｆｅ_11.8Ｃｏ_0.2Ｏ₁₉ の組成となるように配合した原料混合物を、窒素と酸素の混合ガス中で酸素分圧を変えて１１００℃と１２００℃で焼成して、各種の特性を評価した。結果を表４に示す。
【００８０】
【表４】

【００８１】
全ての試料で、スピネルフェライトのＴｃ（５２０〜５６０℃）が検出された。このように、焼成時の雰囲気を必ずしも還元性雰囲気にしない場合でも、スピネルフェライトと、Ｍ型フェライトの２相構造が得られ、温度特性の改善が認められた。このとき、σｓは６１emu/g 以下の低い値であった。より高いσｓを得るためには、焼成温度を１２００℃以上にして、しかも還元性雰囲気で焼成することが好ましい。
【００８２】
参考例
図３に示すように、Ｓｒフェライト（ＳｒＦｅ₁₂Ｏ₁₉）、およびＣｏフェライト（ＣｏＦｅ₂Ｏ₄）を別々に作製して、乾式粗粉砕時に所定の割合で混合し、以下実施例２の方法で焼結体を作製した。
【００８３】
得られた焼結体表面をＸＲＤ解析したところ、Ｓｒフェライトに対するＣｏフェライト量が１０，２０wt％のとき、若干のＷ相のピークが見られた。しかし、それ以外はＳｒフェライトと、Ｃｏフェライトの二相であることが確認された。
【００８４】
図４〜６に焼結体の磁気特性（Ｂｒ、ＨcJ、σｓの温度係数）を示す。Ｃｏフェライトの量が増えると、ＢｒとＨcJは低下したが、飽和磁化（σｓ）の温度特性が著しく改善された。
【００８５】
実施例６
Ｃｏスピネルフェライトの結晶磁気異方性ＨcJは、Ｃｏ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）＝０．２５のとき最大となるため、この組成のＣｏフェライトを混合する場合について検討した。
【００８６】
Ｃｏフェライトの量を３０％として、実施例２と同様の方法で焼結体を作製した。ただし、Ｃｏフェライトの仮焼は窒素中で温度を変化させて（７００〜１３００℃）、２時間行い、焼成は１１５０℃で１時間、窒素と酸素の混合ガスにより酸素分圧を変化させて（酸素濃度：０．１％および１％）行った。
【００８７】
得られた各サンプルの磁気特性（Ｂｒ、ＨcJ）を図７，８に示す。これにより、９００℃で仮焼したＣｏフェライトを用いて、１％の酸素濃度で焼成した場合に、Ｂｒ＝４．０ kＧ、ＨcJ＝３．０kOeの最高特性が得られ、このときσｓの温度特性は、−０．１５％／℃であった。
【００８８】
上記各実施例で作製したＳｒフェライトにおいてＬａの一部をＢｉで置換したところ、Ｂｉ添加により仮焼温度を低くできることがわかった。すなわち、最良の特性が得られる仮焼温度が低温側に移動し、しかも、保磁力の温度特性はほとんど劣化しなかった。また、Ｌａの一部を他の希土類元素で置換した組成について仮焼体および焼結体を作製したところ、上記各実施例と同様にＨcJの温度特性の向上が認められた。
【００８９】
また、上記各実施例で作製したＳｒフェライト仮焼体を用いてボンディッド磁石を作製したところ、良好な温度特性が得られた。
【００９０】
また、上記各実施例で作製したＳｒフェライト仮焼体を含有する塗布型磁性層を基体上に形成して、磁気カードを作製したところ良好な温度特性が得られた。
【００９１】
また、スパッタ法により薄膜を基体上に形成し、これを熱処理して上記実施例と同様な二相構造のフェライト相を形成して薄膜磁性層として、磁気記録媒体を作製した。これらの磁気記録媒体でも、良好な温度特性が得られた。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、保磁力や残留磁束密度の温度特性が極めて優れ、高温域において、残留磁束密度の低下が少なく、また、低温域においても保磁力の低下が少ないフェライト焼結磁石や磁石粉末と、それらの製造方法とを提供することができる。また、そのフェライトを用いてボンディッド磁石と、磁気記録媒体を提供することができる。そして、好ましい態様においては、高い残留磁束密度と保磁力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフェライト焼結磁石の減磁曲線である。
【図２】本発明のフェライト焼結磁石のＸ線回析チャートである。
【図３】本発明のフェライトの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明のフェライト焼結磁石の磁気特性（Ｂｒ）とＣｏフェライトの割合の関係を示すグラフである。
【図５】本発明のフェライト焼結磁石の磁気特性（ＨcJ）とＣｏフェライトの割合の関係を示すグラフである。
【図６】本発明のフェライト焼結磁石の磁気特性（σｓの温度係数）とＣｏフェライトの割合の関係を示すグラフである。
【図７】本発明のフェライト焼結磁石の磁気特性（Ｂｒ）と焼成温度の関係を示すグラフである。
【図８】本発明のフェライト焼結磁石の磁気特性（ＨcJ）と焼成温度の関係を示すグラフである。
【図９】２つのキュリー温度の求め方を説明するための参考グラフである。

Claims

Ｍ型フェライト相とＣｏスピネルフェライト相が共存し、
前記Ｍ型フェライト相と前記Ｃｏスピネルフェライト相の組成が、
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、ＣａまたはＢａを必ず含むものを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、
２価の金属元素であるＣｏをＭとしたとき、
Ａ、Ｒ、ＦｅおよびＭから構成され、
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％、
Ｍ：０．１〜５原子％であり、
前記Ｃｏスピネルフェライト相の存在割合が１０〜３０ｗｔ％である磁石粉末。
少なくとも２つの異なるキュリー温度を有する請求項１の磁石粉末。
室温（２５℃）〜＋１２５℃の温度範囲での飽和磁化の変化の絶対値が、０．１８％／℃以下である請求項１又は２の磁石粉末。
−５０℃〜５０℃の温度範囲での保磁力の温度係数の絶対値が０．２５％／℃以下である請求項１〜３のいずれかの磁石粉末。
請求項１〜４のいずれかの磁石粉末を含むボンディッド磁石。
請求項１〜４のいずれかの磁石粉末を含む磁気記録媒体。
Ｒ〔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種の元素を表す〕を含有するＭ型フェライト原料を、還元性雰囲気または酸素過少雰囲気で焼成して、請求項１〜４のいずれかの磁石粉末を得る磁石粉末の製造方法。
Ｍ型フェライト相とＣｏスピネルフェライト相が共存し、
前記Ｍ型フェライト相と前記Ｃｏスピネルフェライト相の組成が、
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および／またはＣａを必ず含むものを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、
２価の金属元素であるＣｏをＭとしたとき、
Ａ、Ｒ、ＦｅおよびＭから構成され、
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％、
Ｍ：０．１〜５原子％であり、
前記Ｃｏスピネルフェライト相の存在割合が１０〜３０ｗｔ％である焼結磁石。
少なくとも２つの異なるキュリー温度を有する請求項８の焼結磁石。
室温（２５℃）〜＋１２５℃の温度範囲での飽和磁化の変化の絶対値が、０．１８％／℃以下である請求項８又は９の焼結磁石。
−５０℃〜５０℃の温度範囲での保磁力温度係数の絶対値が０．２５％／℃以下である請求項８〜１０のいずれかの焼結磁石。
前記Ｍ型フェライト相のｃ軸方向と、立方晶の前記スピネルフェライト相の〈１１１〉方向とがほぼ一致している請求項８〜１１のいずれかの焼結磁石。
Ｒ〔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種の元素を表す〕を含有するＭ型フェライト原料を、還元性雰囲気または酸素過少雰囲気で焼成して、請求項８〜１２のいずれかの焼結磁石を得る焼結磁石の製造方法。