JP5408521B2 - Manufacturing method of sintered magnet - Google Patents

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Description

本発明は、M型マグネトプランバイト構造を有するフェライトを主相として含有する焼結磁石に関する。 The present invention relates to a sintered magnet you containing ferrite having a M-type magnetoplumbite structure as a main phase.

フェライトは二価の金属の酸化物と三価の酸化鉄とが作る化合物の総称であり、フェライト磁石は各種回転機や発電機、スピーカーなどの種々の用途に使用されている。フェライト磁石の材料としては、六方晶のマグネトプランバイト構造を持つSrフェライト(SrFe1219)やBaフェライト(BaFe1219)が広く用いられている。これらのフェライトは、酸化鉄とストロンチウム(Sr)またはバリウム(Ba)等の炭酸塩を原料とし、粉末冶金法によって比較的安価に製造される。 Ferrite is a general term for compounds formed by divalent metal oxides and trivalent iron oxides. Ferrite magnets are used in various applications such as various rotating machines, generators, and speakers. As a material of the ferrite magnet, Sr ferrite (SrFe 12 O 19 ) and Ba ferrite (BaFe 12 O 19 ) having a hexagonal magnetoplumbite structure are widely used. These ferrites are produced at a relatively low cost by powder metallurgy using iron oxide and carbonate such as strontium (Sr) or barium (Ba) as raw materials.

近年、上記のSrフェライトにおけるSrの一部をLaなどの希土類元素で置換し、Feの一部をCoで置換することにより、保磁力HcJや残留磁束密度Bを向上させることが提案されている(特許文献1、特許文献2)。 Recently, by replacing part of the Sr in the above Sr ferrite rare earth element such as La, by substituting a part of Fe with Co, it is proposed to improve the coercive force H cJ and remanence B r (Patent Document 1, Patent Document 2).

特許文献1及び特許文献2による、Srの一部をLaなどの希土類元素で置換し、Feの一部をCoなどで置換したSrフェライト(以下「SrLaCoフェライト」という)は、磁石特性に優れることから、従来のSrフェライトやBaフェライトに代わり、各種用途に多用されつつある。   Sr ferrite (hereinafter referred to as “SrLaCo ferrite”) in which a part of Sr is replaced with a rare earth element such as La and a part of Fe is replaced with Co or the like according to Patent Documents 1 and 2 has excellent magnet characteristics. Therefore, they are being widely used in various applications in place of conventional Sr ferrite and Ba ferrite.

一方、上記Srフェライトの場合と同様に、Caフェライトにおいても、Caの一部をLaなどの希土類元素で置換し、Feの一部をCoなどで置換することが提案されている(特許文献3)。   On the other hand, as in the case of the above Sr ferrite, it has been proposed to substitute a part of Ca with a rare earth element such as La and a part of Fe with Co or the like in the Ca ferrite (Patent Document 3). ).

Caフェライトは、CaO−FeまたはCaO−2Feという構造が安定であり、Laを添加することによって六方晶フェライトを形成することが知られている。しかし、得られる磁石特性は、従来のBaフェライトの磁石特性と同程度であり、充分に高くはなかった。そこで、特許文献3は、残留磁束密度B、保磁力HcJの向上、及び保磁力HcJの温度特性の改善を図るためにLaとCoとを同時に含有させたCaフェライト(以下「CaLaCoフェライト」という)を開示している。 It is known that Ca ferrite has a stable structure of CaO—Fe 2 O 3 or CaO-2Fe 2 O 3 and forms hexagonal ferrite by adding La. However, the obtained magnet characteristics are similar to those of the conventional Ba ferrite and are not sufficiently high. Therefore, Patent Document 3 discloses a Ca ferrite containing La and Co simultaneously (hereinafter referred to as “CaLaCo ferrite” in order to improve the residual magnetic flux density B r , the coercive force H cJ , and the temperature characteristics of the coercive force H cJ. ").

特許文献3が開示しているCaLaCoフェライトでは、Caの一部をLaなどの希土類元素で置換し、Feの一部をCoなどで置換しており、その異方性磁界Hについては、Srフェライトの異方性磁界Hに比べて最高で10%以上高い20kOe以上の値が得られると報告されている。 In the CaLaCo ferrite Patent Document 3 discloses, by replacing part of Ca with rare earth elements such as La, and by substituting a part of Fe Co, etc., for the anisotropic magnetic field H A can, Sr It has been reported that a value of 20 kOe or more, which is 10% or more higher than the anisotropic magnetic field HA of ferrite, can be obtained.

しかし、特許文献3によるCaLaCoフェライトは、異方性磁界HではSrLaCoフェライトを上回る特性を有し、B、HcJもSrLaCoフェライトに匹敵する特性を有するが、角型比が非常に悪く、高い保磁力と高い角型比の両方を満足することができず、モータなどの各種用途に応用されるまでには至っていない。 However, the CaLaCo ferrite according to Patent Document 3 has characteristics that exceed the SrLaCo ferrite in the anisotropic magnetic field HA , and B r and H cJ have characteristics comparable to the SrLaCo ferrite, but the squareness ratio is very poor, It cannot satisfy both high coercive force and high squareness ratio, and has not yet been applied to various uses such as motors.

出願人は、CaLaCoフェライトが、SrLaCoフェライトを上回る異方性磁界Hを有することに着目した。そして、CaLaCoフェライトの高性能化について鋭意研究した結果、CaLaCoフェライトにおいて、R(Laなど)のモル比xの量、M(Coなど)のモル比yの量、およびnの値に最適な領域があることを見出すとともに、xおよびyが特定の比率となるようにRおよびMを含有させることにより、高B、高HcJを有し、かつ高い角型比を有する酸化物磁性材料が得られることを見出し、先に提案した(特許文献4)。
特開平10−149910号公報 特開平11−154604号公報 特開2000−223307号公報 特開2006−104050号公報
Applicant, CaLaCo ferrite was noticed that an anisotropic magnetic field H A in excess of SrLaCo ferrite. And as a result of earnest research on high performance of CaLaCo ferrite, in CaLaCo ferrite, the optimal region for the amount of molar ratio x of R (such as La), the amount of molar ratio y of M (such as Co), and the value of n In addition, by including R and M so that x and y have a specific ratio, an oxide magnetic material having a high B r , a high H cJ and a high squareness ratio can be obtained. It was found that it was obtained and proposed previously (Patent Document 4).
JP-A-10-149910 JP-A-11-154604 JP 2000-223307 A JP 2006-104050 A

特許文献4によるCaLaCoフェライトは高い磁石特性を有するが、ユーザーからの高性能化の要求は益々厳しくなっており、更なる磁石特性の向上が求められている。   Although the CaLaCo ferrite according to Patent Document 4 has high magnet properties, the demand for higher performance from users has become increasingly severe, and further improvements in magnet properties are required.

本発明は、従来のCaLaCoフェライトに比較して高Bと高HcJの両方を満足する、新規で高性能な焼結磁石の提供を目的とする。 The present invention differs from the conventional CaLaCo ferrite satisfying both high B r and high H cJ, and an object thereof is to provide a high-performance sintered magnet new.

上記目的は、下記のいずれかの構成により達成される。   The above object is achieved by any of the following configurations.

(1) 組成式(1−x)CaO・(x/2)R・(n−y/2)Fe・yMOで表わされ、Rは、La、Nd、Prから選択される少なくとも一種の元素であってLaを必ず含み、Mは、Co、Zn、Ni、Mnから選択される少なくとも一種の元素であってCoを必ず含み、モル比を表わすx、y、nがそれぞれ、
0.45≦x≦0.7、
0.35<y≦0.55、
4.9≦n≦5.8
であり、かつ1.2≦x/y≦1.65の関係式を満足する組成を有し、六方晶のM型マグネトプランバイト構造を有するフェライトを主相とする酸化物磁性材料を含有し、23℃における残留磁束密度B(単位:mT)と固有保磁力HcJ(単位:kA/m)とが、B≧450、B+HcJ/4≧559の関係を満足する焼結磁石の製造方法であって、
原料粉末を配合、混合し、混合原料粉末を得る工程、
前記混合原料粉末を仮焼し、仮焼体を得る仮焼工程、
前記仮焼体を粉砕し、微粒子を得る微粉砕工程、
前記微粒子をプレス成形し、成形体を得る工程、
前記成形体を焼結し、焼結磁石を得る焼結工程からなり、
前記微粉砕工程が1回であり、前記焼結工程における焼結温度が1150℃〜1250℃である焼結磁石の製造方法
(1) represented by the composition formula (1-x) CaO. (X / 2) R 2 O 3. (Ny / 2) Fe 2 O 3 .yMO, where R is selected from La, Nd, and Pr At least one element selected from the group consisting of La, M is at least one element selected from Co, Zn, Ni, and Mn and must contain Co, and x, y, and n representing the molar ratio are Each,
0.45 ≦ x ≦ 0.7,
0.35 <y ≦ 0.55,
4.9 ≦ n ≦ 5.8
And an oxide magnetic material having a composition satisfying a relational expression of 1.2 ≦ x / y ≦ 1.65 and having a main phase of ferrite having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure. , remanence B r (unit: mT) at 2 3 ° C. and intrinsic coercive force H cJ (unit: kA / m) and is, satisfies the relationship B r ≧ 450, B r + H cJ / 4 ≧ 559 baked A method for producing a magnet , comprising:
Mixing and mixing raw material powders to obtain mixed raw material powders,
Calcining the mixed raw material powder to obtain a calcined body,
Pulverizing the calcined body to obtain fine particles,
Press molding the fine particles to obtain a molded body,
It comprises a sintering step of sintering the molded body to obtain a sintered magnet,
The manufacturing method of the sintered magnet whose said pulverization process is 1 time and whose sintering temperature in the said sintering process is 1150 degreeC-1250 degreeC .

(2)工程前び/又は仮焼工程後にHBOを0.3質量%以下添加する上記(1)の焼結磁石の製造方法(2) calcining step before beauty / or temporary method for producing a sintered magnet heating step after the addition of H 3 BO 3 0.3 wt% or less (1).

この発明によれば、従来のCaLaCoフェライトに比較して高Bと高HcJの両方を満足する焼結磁石を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a sintered magnet as compared with the conventional CaLaCo ferrite satisfying both high B r and high H cJ.

本発明による焼結磁石は、残留磁束密度B(単位:mT)と固有保磁力HcJ(単位:kA/m)とが、B≧450、B+HcJ/4≧559の関係を満足する極めて優れた磁石特性を有するため、各種回転機や発電機、スピーカーなどの種々の用途に最適である。 In the sintered magnet according to the present invention, the residual magnetic flux density B r (unit: mT) and the intrinsic coercive force H cJ (unit: kA / m) have a relationship of B r ≧ 450 and B r + H cJ / 4 ≧ 559. It has extremely excellent magnet properties that satisfy the requirements, and is therefore optimal for various applications such as various rotating machines, generators, and speakers.

本発明による酸化物磁性材料は、以下の式で表わされる。
組成式(1−x)CaO・(x/2)R・(n−y/2)Fe・yMO
The oxide magnetic material according to the present invention is represented by the following formula.
Composition formula (1-x) CaO. (X / 2) R 2 O 3. (N−y / 2) Fe 2 O 3 .yMO

本発明者は、上記特許文献4によるCaLaCoフェライトのさらなる高性能化について鋭意研究した。その結果、組成式(1−x)CaO・(x/2)R・(n−y/2)Fe・yMOで表されるCaLaCoフェライトにおいて、さらに残留磁束密度Bと固有保磁力HcJを向上させることができる最適な組成範囲があることを見出した。 The present inventor has intensively studied on further enhancement of the performance of the CaLaCo ferrite according to Patent Document 4. As a result, the CaLaCo ferrite represented by the composition formula (1-x) CaO · ( x / 2) R 2 O 3 · (n-y / 2) Fe 2 O 3 · yMO, and further the residual magnetic flux density B r It has been found that there is an optimum composition range that can improve the intrinsic coercive force HcJ .

すなわち、酸化物磁性材料のxを0.45〜0.7とし、yを特許文献4の範囲よりも多い0.35を超え0.55以下とすることにより、当該酸化物磁性材料を含有する焼結磁石において高B、高HcJの両方を満足する磁石特性が得られ、本発明の好ましい態様では、特許文献4に記載されている最高特性を上回る、23℃における残留磁束密度B(単位:mT)と固有保磁力HcJ(単位:kA/m)とが、B≧450、B+HcJ/4≧559の関係を満足する極めて優れた磁石特性を有する焼結磁石が得られることを見出した。 That is, the oxide magnetic material is contained by setting x of the oxide magnetic material to 0.45 to 0.7 and y exceeding 0.35, which is larger than the range of Patent Document 4, to 0.55 or less. Magnet characteristics satisfying both high B r and high H cJ are obtained in the sintered magnet, and in a preferred embodiment of the present invention, the residual magnetic flux density B r at 23 ° C. exceeds the maximum characteristics described in Patent Document 4. A sintered magnet having extremely excellent magnet characteristics in which (unit: mT) and intrinsic coercive force H cJ (unit: kA / m) satisfy the relationship of B r ≧ 450 and B r + H cJ / 4 ≧ 559. It was found that it can be obtained.

本発明は、CaLaCoフェライトの改良に関するものであり、Caは必須元素である。SrやBaの代わりとしてCaのみを用いる。 The present invention relates to an improvement of CaLaCo ferrite, and Ca is an essential element . S Ru Ca is used only as r and instead of Ba.

Rは、La、Nd、Prから選択される少なくとも一種の元素であって、Laを必ず含むものとする。上記以外の希土類元素であっても、不可避的不純物として混入するものは許容することができる。   R is at least one element selected from La, Nd, and Pr, and must contain La. Even rare earth elements other than those described above can be allowed to be mixed as inevitable impurities.

Mは、Co、Zn、Ni、Mnから選択される少なくとも一種の元素であって、Coを必ず含むものとする。上記以外の元素であっても、不可避的不純物として混入するものは許容することができる。   M is at least one element selected from Co, Zn, Ni, and Mn, and must contain Co. Even elements other than the above can be allowed to be mixed as inevitable impurities.

本発明においては、上記のようにCoの一部をZn、Ni、Mnで置換することができる。特に、Coの一部をNi及びMnで置換することにより、磁石特性を低下させずに製造コストを低減することができる。また、Coの一部をZnで置換すると、HcJは若干低下するが、Bを向上させることができる。Zn、Ni、Mnの置換量はモル比でCoの50%以下である。 In the present invention, as described above, a part of Co can be substituted with Zn, Ni, and Mn. In particular, by replacing part of Co with Ni and Mn, the manufacturing cost can be reduced without deteriorating the magnet characteristics. Moreover, when replacing a part of Co in Zn, H cJ is slightly lowered, thereby improving the B r. The substitution amount of Zn, Ni, and Mn is 50% or less of Co in molar ratio.

xは、Rの含有量を示し、0.45≦x≦0.7が好ましい。xが0.45未満及び0.7を超えるとB及び角型比が低下するためである。 x represents the content of R, and 0.45 ≦ x ≦ 0.7 is preferable. x is because more than 0.45 and less than 0.7 when B r and squareness ratio decreases.

yは、Mの含有量を示し、0.35<y≦0.55が好ましい。先述の通り、本出願人が先に提案した特許文献4では、yの好ましい範囲は0.2〜0.35が最適あると考えていた。ところがyを0.35を超えて含有させ、後述のようにxとyの比率であるx/yを適正化すると、Bをほとんど低下させずに、固有保磁力HcJをより一層向上できることを見出した。yが0.35以下では高いB及びHcJを得ることができず、0.55を超えるとHcJが低下するため好ましくない。 y represents the content of M, and 0.35 <y ≦ 0.55 is preferable. As described above, in Patent Document 4 previously proposed by the present applicant, it was considered that the preferable range of y is optimally 0.2 to 0.35. However the content exceeds 0.35 y, when optimizing the x / y is the ratio of x and y as described later, the B r with little lowering, can be further improved intrinsic coercive force H cJ I found. y is not possible to obtain a high B r and H cJ is 0.35 or less is not preferable because the H cJ is reduced when it exceeds 0.55.

CaO、RとFe、MOの比を規定するn値は、4.9≦n≦5.8が好ましい。また、xとyの比率であるx/yは、後述する実施例に示す如く1.2≦x/y≦1.65が好ましい。このx/yの範囲は、上記yの範囲と同様に、本出願人が先に提案した特許文献4と好ましい範囲が相違している。このn値及びx/yを上記の範囲とし、x及びyを上記の好ましい範囲とした時に、23℃における残留磁束密度B(単位:mT)と固有保磁力HcJ(単位:kA/m)とが、B≧450、B+HcJ/4≧559の関係を満足する極めて優れた磁石特性を有する焼結磁石が得られる。 CaO, n value defines the ratio of the R 2 O 3 and Fe 2 O 3, MO is preferably 4.9 ≦ n ≦ 5.8. Further, x / y, which is the ratio of x and y, is preferably 1.2 ≦ x / y ≦ 1.65 as shown in Examples described later. The range of x / y is different from that of Patent Document 4 previously proposed by the present applicant, like the range of y. When the n value and x / y are in the above ranges, and x and y are in the above preferable ranges, the residual magnetic flux density B r (unit: mT) and the intrinsic coercive force H cJ (unit: kA / m) at 23 ° C. ), A sintered magnet having extremely excellent magnetic characteristics satisfying the relationship of B r ≧ 450 and B r + H cJ / 4 ≧ 559 can be obtained.

なお、本発明において、磁石特性の目標値を、23℃における残留磁束密度B(単位:mT)と固有保磁力HcJ(単位:kA/m)とが、B≧450、B+HcJ/4≧559の関係を満足するとしたのは、高Bと高HcJの両方を満足できる指標として、B450mTを下限とし、Bが450mTの時HcJが437.7kA/m(5.5kOe)以上、Bが460mTの時HcJが397.9kA/m(5.0kOe)以上の高いレベルを目標としたことによる。もちろん、上記の磁石特性は上述した特許文献4では達成されていない。 In the present invention, the target value of the magnet characteristics is such that the residual magnetic flux density B r (unit: mT) and the intrinsic coercive force H cJ (unit: kA / m) at 23 ° C. are B r ≧ 450, B r + H. cJ / 4 to that to satisfy the relationship of ≧ 559 as an indicator capable of satisfying both high B r and high H cJ, B r 450 mT with a lower limit on, when H cJ is 437.7kA / m of B r is 450 mT (5.5 kOe) or more, B r is due to the fact that H cJ when 460mT was targeted to 397.9kA / m (5.0kOe) higher than levels. Of course, the above-mentioned magnet characteristics are not achieved in Patent Document 4 described above.

次に、本発明の酸化物磁性材料の製造方法を説明する。   Next, the manufacturing method of the oxide magnetic material of this invention is demonstrated.

まず、CaCO、Fe、La、Co等の原料粉末を準備する。準備した粉末を上述した組成式に基づき、x、y、nがそれぞれ好ましい範囲になるように配合する。なお、原料粉末は、価数にかかわらず酸化物や炭酸塩以外に、水酸化物、硝酸塩、塩化物などでもよく、溶液状態であってもよい。また、焼結磁石を製造する場合は、CaCO、Fe及びLa以外の原料粉末は、原料混合時から添加しておいてもよいし、後述する仮焼後に添加してもよい。例えば、CaCO、Fe、Laを配合、混合、仮焼した後、Co等を添加し、粉砕した後、成形、焼結することもできる。また、仮焼時の反応性促進のため、必要に応じて、B、HBOなどを含む化合物を1質量%程度添加しても良い。 First, raw material powders such as CaCO 3 , Fe 2 O 3 , La 2 O 3 , and Co 3 O 4 are prepared. Based on the above-described composition formula, the prepared powder is blended so that x, y, and n are each in a preferable range. In addition to the oxide and carbonate, the raw material powder may be hydroxide, nitrate, chloride or the like, or may be in a solution state, regardless of the valence. In the production of a sintered magnet, the raw material powder other than CaCO 3, Fe 2 O 3 and La 2 O 3 may be previously added from the time of the raw material mixture, is added after calcination to be described later Also good. For example, CaCO 3 , Fe 2 O 3 , La 2 O 3 may be blended, mixed, and calcined, then Co 3 O 4 and the like may be added and pulverized, and then molded and sintered. Moreover, in order to promote the reactivity at the time of calcination, about 1 mass% of compounds containing B 2 O 3 , H 3 BO 3, etc. may be added as necessary.

特にHBOの添加は、HcJ及びBの向上に有効である。HBOの添加量は、0.3質量%以下であることが好ましい。添加量の最も好ましい値は0.2質量%近傍である。HBOの添加量を0.1質量%よりも少なくすると、Bの向上効果が得られず、0.3質量%よりも多くするとBが低下するため好ましくない。なお、HBOは焼結時の結晶粒の制御などの効果も有するため、仮焼後(微粉砕前や焼結前)に添加することも効果的であり、仮焼前、仮焼後の両方で添加することもできる。 In particular the addition of H 3 BO 3 is effective in improving the H cJ and B r. The amount of H 3 BO 3 added is preferably 0.3% by mass or less. The most preferable value of the addition amount is around 0.2% by mass. When the amount of H 3 BO 3 to less than 0.1 wt%, not obtained the effect of improving the B r, it is not preferable to lower the B r when more than 0.3 mass%. Since H 3 BO 3 also has effects such as control of crystal grains during sintering, it is also effective to add it after calcination (before fine pulverization or before sintering). It can also be added both later.

原料粉末の配合は、湿式、乾式いずれでもよい。スチールボールなどの媒体とともに原料粉末を撹拌するとより均一に混合することができる。湿式の場合は、溶媒に水を用いる。原料粉末を分散させる目的でポリカルボン酸アンモニウムやグルコン酸カルシウムなどの公知の分散剤を用いてもよい。混合した原料スラリーは脱水して混合原料粉末となる。   The raw material powder may be blended either wet or dry. When the raw material powder is stirred together with a medium such as a steel ball, it can be mixed more uniformly. In the case of wet, water is used as a solvent. For the purpose of dispersing the raw material powder, a known dispersant such as ammonium polycarboxylate or calcium gluconate may be used. The mixed raw material slurry is dehydrated to become a mixed raw material powder.

混合原料粉末は、電気炉、ガス炉等を用いて加熱し、固相反応によってマグネトプランバイト型フェライト化合物を形成する。このプロセスを「仮焼」と呼び、得られた化合物を「仮焼体」と呼ぶ。   The mixed raw material powder is heated using an electric furnace, a gas furnace or the like, and a magnetoplumbite type ferrite compound is formed by a solid phase reaction. This process is called “calcination” and the resulting compound is called “calcination”.

仮焼工程は、酸素濃度が5%以上の雰囲気中で行うことが好ましい。酸素濃度が5%未満であると、固相反応が進行し難いためである。より好ましい酸素濃度は20%以上である。   The calcination step is preferably performed in an atmosphere having an oxygen concentration of 5% or more. This is because the solid phase reaction hardly proceeds when the oxygen concentration is less than 5%. A more preferable oxygen concentration is 20% or more.

仮焼工程では、温度の上昇と共に固相反応によりフェライト相が形成され、約1100℃で完了するが、この温度以下では、未反応のヘマタイト(酸化鉄)が残存しており磁石特性が低い。1100℃を超えると本発明の効果が発生する。一方、仮焼温度が1450℃を超えると結晶粒が成長し過ぎ、粉砕工程において粉砕に多大な時間を要することになる等の不都合を生じる恐れがある。従って、仮焼温度は、1100℃〜1450℃が好ましい。より好ましくは1200℃〜1350℃である。また、仮焼時間は、0.5〜5時間であることが好ましい。   In the calcination step, a ferrite phase is formed by a solid phase reaction with an increase in temperature and is completed at about 1100 ° C., but below this temperature, unreacted hematite (iron oxide) remains and the magnet characteristics are low. When the temperature exceeds 1100 ° C., the effect of the present invention occurs. On the other hand, when the calcining temperature exceeds 1450 ° C., crystal grains grow too much, and there is a risk that inconveniences such as a long time for the pulverization process may occur. Therefore, the calcination temperature is preferably 1100 ° C to 1450 ° C. More preferably, it is 1200 to 1350 degreeC. The calcining time is preferably 0.5 to 5 hours.

仮焼前にHBOを添加した場合は、上記反応が促進されるため、1100℃〜1300℃で仮焼を行うことができる。 When H 3 BO 3 is added before calcination, the above reaction is promoted, so that calcination can be performed at 1100 ° C. to 1300 ° C.

上記仮焼工程によって得られた仮焼体は、以下の化学式で表わされる六方晶のM型マグネトプランバイト型フェライトの主相を有しており、本発明の酸化物磁性材料となる。組成式(1−x)CaO・(x/2)R・(n−y/2)Fe・yMO0.45≦x≦0.7、0.35<y≦0.55、4.9≦n≦5.8。 The calcined body obtained by the calcining step has a main phase of hexagonal M-type magnetoplumbite type ferrite represented by the following chemical formula, and becomes the oxide magnetic material of the present invention. Compositional formula (1-x) CaO. (X / 2) R 2 O 3. (N−y / 2) Fe 2 O 3 .yMO0.45 ≦ x ≦ 0.7, 0.35 <y ≦ 0.55 4.9 ≦ n ≦ 5.8.

このような仮焼体を粉砕及び/又は解砕することによって、磁性粉末を得ることができ、これをボンド磁石や磁気記録媒体に適用することができる。なお、上記の仮焼体の製造は、噴霧熱分解法や共沈法など公知の製造技術を採用することもできる。   By pulverizing and / or crushing such a calcined body, a magnetic powder can be obtained, which can be applied to a bond magnet or a magnetic recording medium. In addition, manufacture of said calcined body can also employ | adopt well-known manufacturing techniques, such as a spray pyrolysis method and a coprecipitation method.

磁性粉末をボンド磁石に適用する場合は、磁性粉末をフレキシビリティのあるゴムや硬質軽量のプラスチックなどを混合した後、成形加工を行う。成形加工は、射出成形、押し出し成形、ロール成形などの方法によって実行すればよい。また、磁性粉末をボンド磁石に適用する場合、磁性粉末の結晶歪を緩和するために、700℃〜1100℃の温度範囲で、0.1〜3時間程度熱処理することが好ましい。より好ましい温度範囲は900℃〜1000℃である。   When the magnetic powder is applied to a bonded magnet, the magnetic powder is mixed with flexible rubber, hard light plastic, or the like and then molded. The molding process may be performed by a method such as injection molding, extrusion molding, or roll molding. Moreover, when applying magnetic powder to a bond magnet, in order to relieve | moderate the crystal distortion of magnetic powder, it is preferable to heat-process in the temperature range of 700 to 1100 degreeC for about 0.1 to 3 hours. A more preferable temperature range is 900 ° C to 1000 ° C.

また、磁性粉末を磁気記録媒体に適用する場合は、磁性粉末に上記熱処理を施した後、公知の各種バインターと混練して基板に塗布することによって、塗布型の磁気記録媒体を作成することができる。また、本発明の酸化物磁性材料及びそれを用いた焼結磁石をターゲットとして用い、スパッタ法などにより、磁気記録媒体に用いられる薄膜磁性層を形成することもできる。   In addition, when applying magnetic powder to a magnetic recording medium, after applying the above heat treatment to the magnetic powder, it is possible to prepare a coating type magnetic recording medium by kneading with various known binders and applying to a substrate. it can. Moreover, the thin film magnetic layer used for a magnetic recording medium can also be formed by sputtering method etc. using the oxide magnetic material of this invention and the sintered magnet using the same as a target.

次に、上記酸化物磁性材料を用いた焼結磁石の製造方法を説明する。   Next, the manufacturing method of the sintered magnet using the said oxide magnetic material is demonstrated.

上記仮焼体を、振動ミル、ボールミル及び/又はアトライターによって微粉砕し、微粒子となす。微粒子の平均粒径は0.4〜0.8μm程度(空気透過法)にすることが好ましい。微粉砕工程は、乾式粉砕と湿式粉砕のいずれもよいが、双方を組み合わせて行うことが好ましい。   The calcined body is finely pulverized by a vibration mill, a ball mill and / or an attritor into fine particles. The average particle size of the fine particles is preferably about 0.4 to 0.8 μm (air permeation method). The fine pulverization step may be either dry pulverization or wet pulverization, but is preferably performed in combination.

湿式粉砕に際しては、水などの水系溶媒や種々の非水系溶媒(例えば、アセトン、エタノール、キシレンなどの有機溶剤)を用いることができる。湿式粉砕により、溶媒と仮焼体とが混合されたスラリーが生成される。スラリーには公知の各種分散剤及び界面活性剤を固形分比率で0.2質量%〜2.0質量%を添加することが好ましい。湿式粉砕後は、スラリーを濃縮、混練することが好ましい。   In the wet pulverization, an aqueous solvent such as water or various non-aqueous solvents (for example, organic solvents such as acetone, ethanol, xylene) can be used. By the wet pulverization, a slurry in which the solvent and the calcined body are mixed is generated. It is preferable to add 0.2% by mass to 2.0% by mass of a well-known various dispersant and surfactant in a solid content ratio to the slurry. After the wet pulverization, the slurry is preferably concentrated and kneaded.

上記微粉砕工程において、磁石特性向上のため、仮焼体に対して、CaCO、SiO、SrCO、Cr、Alなどの添加物を添加することもできる。これら添加物を添加する場合は、CaCOをCaO換算で1.8質量%以下、SiO1.0質量%以下、SrCO0.5質量%以下、Cr5.0質量%以下、Al5.0質量%以下が好ましい。 In the fine pulverization step, additives such as CaCO 3 , SiO 2 , SrCO 3 , Cr 2 O 3 and Al 2 O 3 can be added to the calcined body in order to improve the magnet characteristics. When these additives are added, CaCO 3 in terms of CaO is 1.8 mass% or less, SiO 2 1.0 mass% or less, SrCO 3 0.5 mass% or less, Cr 2 O 3 5.0 mass% or less. Al 2 O 3 is preferably 5.0% by mass or less.

特にCaCO、SiO、SrCOの添加は好ましく、前記のHBO添加と併用することにより、高B、高HcJを得ることができる。なお、SiOは仮焼時の結晶粒の制御などの効果も有するため、仮焼前に添加することも効果的であり、仮焼前、微粉砕前の両方で添加することもできる。 In particular, the addition of CaCO 3 , SiO 2 , and SrCO 3 is preferable, and when used in combination with the aforementioned H 3 BO 3 addition, high B r and high H cJ can be obtained. Since SiO 2 also has effects such as control of crystal grains during calcination, it is effective to add it before calcination, and it can also be added both before calcination and before pulverization.

次に、スラリー中の溶媒を除去しながら、磁界中または無磁界中でプレス成形する。磁界中でプレス成形することにより、粉末粒子の結晶方位を整列(配向)させることができる。磁界中プレス成形によって、磁石特性を飛躍的に向上させることができる。さらに、配向を向上させるために、分散剤、潤滑剤を0.01〜1.0質量%加えることもできる。   Next, it press-molds in a magnetic field or without a magnetic field, removing the solvent in a slurry. By press molding in a magnetic field, the crystal orientations of the powder particles can be aligned (oriented). Magnet properties can be dramatically improved by press forming in a magnetic field. Furthermore, in order to improve the orientation, 0.01 to 1.0% by mass of a dispersant and a lubricant can be added.

プレス成形により得られた成形体は、必要に応じて脱脂工程を施した後、焼結工程を行う。焼結工程は、電気炉、ガス炉等を用いて行う。   The molded body obtained by press molding is subjected to a degreasing process as necessary and then a sintering process. The sintering process is performed using an electric furnace, a gas furnace, or the like.

焼結工程は、酸素濃度が10%以上の雰囲気中で行うことが好ましい。酸素濃度が10%未満であると、異常粒成長や異相の生成を招き、磁石特性が劣化するので好ましくない。より好ましい酸素濃度は20%以上であり、最も好ましくは酸素濃度100%である。   The sintering process is preferably performed in an atmosphere having an oxygen concentration of 10% or more. If the oxygen concentration is less than 10%, abnormal grain growth or heterogeneous phase generation is caused, and magnet characteristics are deteriorated. A more preferable oxygen concentration is 20% or more, and most preferable is an oxygen concentration of 100%.

焼結温度は、1150℃〜1250℃が好ましい。また、焼結時間は、0.5〜2時間が好ましい。焼結工程によって得られる焼結磁石の平均結晶粒径は、約0.5〜2μmである。   The sintering temperature is preferably 1150 ° C to 1250 ° C. The sintering time is preferably 0.5 to 2 hours. The average crystal grain size of the sintered magnet obtained by the sintering process is about 0.5 to 2 μm.

焼結工程の後は、加工工程、洗浄工程、検査工程などの公知の製造プロセスを経て、最終的にフェライト焼結磁石の製品が完成される。   After the sintering process, a ferrite sintered magnet product is finally completed through known manufacturing processes such as a processing process, a cleaning process, and an inspection process.

実施例1
組成式(1−x)CaO・(x/2)La・(n−y/2)Fe・yCoOにおいて、0.46≦x≦0.7、y=0.4、1.15≦x/y≦1.75、n=5.2になるように、CaCO粉末、La(OH)粉末、Fe粉末、Co粉末を配合し、さらに、前記配合後の粉末100質量%に対して外枠量でHBO粉末を0.1質量%添加した。得られた原料粉末を湿式ボールミルで4時間混合し、乾燥して整粒した。次いで、大気中において1200℃で3時間仮焼し、得られた仮焼体をハンマーミルで粗粉砕して、粗粉砕粉を得た。
Example 1
In the composition formula (1-x) CaO. (X / 2) La 2 O 3. (Ny−2) Fe 2 O 3 .yCoO, 0.46 ≦ x ≦ 0.7, y = 0.4, 1.15 ≦ x / y ≦ 1.75, n = 5.2, CaCO 3 powder, La (OH) 3 powder, Fe 2 O 3 powder, Co 3 O 4 powder were blended, 0.1% by mass of H 3 BO 3 powder was added in an outer frame amount with respect to 100% by mass of the powder after blending. The obtained raw material powder was mixed in a wet ball mill for 4 hours, dried and sized. Subsequently, it was calcined at 1200 ° C. for 3 hours in the atmosphere, and the obtained calcined body was roughly pulverized with a hammer mill to obtain a coarsely pulverized powder.

上記粗粉砕粉に対して、CaCO粉末をCaO換算で0.3質量%、SiO粉末を0.4質量%添加し、水を溶媒とした湿式ボールミルで、空気透過法による平均粒度が0.55μmになるまで微粉砕した。次いで、得られた微粉砕スラリー中の溶媒を除去しながら、磁場中で成形した。成形は約50MPaの圧力で加圧方向と磁場方向が平行になるように磁場強度約1.3Tで行った。得られた成形体を大気中、1200℃で1時間焼成し、焼結磁石を得た。得られた焼結磁石の残留磁束密度Bを測定した。測定結果を図1に示す。図1において、縦軸はB(mT)、横軸はxとy(LaとCo)の相対比x/yである。 With respect to the coarsely pulverized powder, 0.3% by mass of CaCO 3 powder in terms of CaO and 0.4% by mass of SiO 2 powder are added, and a wet ball mill using water as a solvent has an average particle size of 0 by the air permeation method. Finely pulverized to .55 μm. Subsequently, it shape | molded in the magnetic field, removing the solvent in the obtained finely pulverized slurry. Molding was performed at a magnetic field strength of about 1.3 T at a pressure of about 50 MPa so that the pressurizing direction and the magnetic field direction were parallel. The obtained molded body was fired at 1200 ° C. for 1 hour in the air to obtain a sintered magnet. The remanence B r of resultant sintered magnets were measured. The measurement results are shown in FIG. In FIG. 1, the vertical axis represents B r (mT), and the horizontal axis represents the relative ratio x / y between x and y (La and Co).

図1から明らかなように、1.2≦x/y≦1.65の範囲で450mT以上の高いBが得られている。x/yが1.2未満あるいは1.65を超えるとBが低下する傾向を示す。これは、適正組成からのずれによる異相の生成が原因であると推測される。また、同様な傾向が0.35<y≦0.55でも見られることを確認している。従って、x/yの値としては1.2≦x/y≦1.65の範囲が望ましい。 As apparent from FIG. 1, 1.2 ≦ x / y ≦ 1.65 or higher B r 450 mT in the range of is obtained. x / y is a tendency that B r decreases exceeds 1.2 less than or 1.65. This is presumed to be caused by the generation of a different phase due to deviation from the proper composition. Moreover, it has confirmed that the same tendency is seen also by 0.35 <y <= 0.55. Therefore, the value of x / y is preferably in the range of 1.2 ≦ x / y ≦ 1.65.

実施例2
組成式(1−x)CaO・(x/2)La・(n−y/2)Fe・yCoOにおいて、x=0.51、y=0.36、4.8≦n≦5.6(実施例2−1)、x=0.66、y=0.50、5.0≦n≦6.0(実施例2−2)とする以外は実施例1と同様にして焼結磁石を作製した。得られた焼結磁石の残留磁束密度Bを測定した。実施例2−1の測定結果を図2に、実施例2−2の測定結果を図3に示す。図2及び図3において、縦軸はB(mT)、横軸はnの値である。
Example 2
In the composition formula (1-x) CaO. (X / 2) La 2 O 3. (Ny / 2) Fe 2 O 3 .yCoO, x = 0.51, y = 0.36, 4.8 ≦ Example 1 except that n ≦ 5.6 (Example 2-1), x = 0.66, y = 0.50, 5.0 ≦ n ≦ 6.0 (Example 2-2) Thus, a sintered magnet was produced. The remanence B r of resultant sintered magnets were measured. The measurement result of Example 2-1 is shown in FIG. 2, and the measurement result of Example 2-2 is shown in FIG. 2 and 3, the vertical axis represents B r (mT), and the horizontal axis represents the value of n.

図2から明らかなように、y=0.36の場合は4.9≦n≦5.4で450mT以上の高いBが得られており、また、図3から明らかなように、y=0.50の場合は5.2≦n≦5.8で450mT以上の高いBが得られている。これらの結果から、0.35<y≦0.55におけるnの値は4.9≦n≦5.8が望ましい。nが4.9未満あるいは5.8を超えると、Bが低下する傾向を示す。これは、適正組成からのずれによる異相の生成が原因であると推測される。 As apparent from FIG. 2, y = if 0.36 4.9 ≦ n ≦ 5.4 and a high B r is obtained than 450mT in, and as is apparent from FIG. 3, y = for 0.50 5.2 ≦ n ≦ 5.8 in 450mT higher than B r is obtained. From these results, the value of n in 0.35 <y ≦ 0.55 is preferably 4.9 ≦ n ≦ 5.8. When n exceeds 4.9 less than or 5.8, B r is a tendency to decrease. This is presumed to be caused by the generation of a different phase due to deviation from the proper composition.

実施例3
組成式(1−x)CaO・(x/2)La・(n−y/2)Fe・yCoOにおいて、x=0.60、y=0.40、n=5.2とし、HBO粉末を0〜0.4質量%添加した以外は実施例1と同様にして焼結磁石を作製した。得られた焼結磁石の残留磁束密度Bを測定した。測定結果を図4に示す。
Example 3
In the composition formula (1-x) CaO · ( x / 2) La 2 O 3 · (n-y / 2) Fe 2 O 3 · yCoO, x = 0.60, y = 0.40, n = 5. A sintered magnet was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0 to 0.4% by mass of H 3 BO 3 powder was added. The remanence B r of resultant sintered magnets were measured. The measurement results are shown in FIG.

図4から明らかなように、HBO粉末の添加量が0.3質量%以下の範囲で450mT以上の高いBが得られている。HBO粉末の添加量が0.3質量%を超えるとBが低下する傾向を示す。これは、非磁性の異相の生成量が増加することが原因であると推測される。従って、HBO粉末の添加量は0.3質量%以下が望ましい。 As apparent from FIG. 4, H 3 BO 3 added amount of powder is higher than 450mT in a range of 0.3 mass% or less B r is obtained. Amount of H 3 BO 3 powder tends to decrease B r exceeds 0.3 mass%. This is presumed to be caused by an increase in the amount of non-magnetic heterogeneous phase generated. Therefore, the amount of H 3 BO 3 powder added is desirably 0.3% by mass or less.

実施例4
組成式(1−x)CaO・(x/2)La・(n−y/2)Fe・yCoOにおいて、y=0.36、0.40、0.50、0.60に対して、0.40≦x≦0.75、4.8≦n≦6.0、HBO粉末を0〜0.4質量%添加した以外は実施例1と同様にして焼結磁石を作製した。得られた焼結磁石の磁石特性から、各yの値に対して良好な磁石特性が得られた組成を表1に示す。また、表1の各組成における磁石特性を図5に示す。図5において縦軸はB(mT)、横軸はHcJ(kA/m)である。なお、サンプルの比較例4-1(y=0.30)は、特許文献4の実施例2(n=5.2)相当である。
Example 4
In the composition formula (1-x) CaO · ( x / 2) La 2 O 3 · (n-y / 2) Fe 2 O 3 · yCoO, y = 0.36,0.40,0.50,0. 60, 0.40 ≦ x ≦ 0.75, 4.8 ≦ n ≦ 6.0, and 0 to 0.4% by mass of H 3 BO 3 powder was added. A magnetized magnet was produced. Table 1 shows compositions in which good magnet properties were obtained for each y value from the magnet properties of the obtained sintered magnet. Moreover, the magnet characteristic in each composition of Table 1 is shown in FIG. In FIG. 5, the vertical axis represents B r (mT), and the horizontal axis represents H cJ (kA / m). Note that Sample Comparative Example 4-1 (y = 0.30) corresponds to Example 2 (n = 5.2) of Patent Document 4.

表1及び図5から明らかなように、0.35<y<0.60の範囲内で組成を適正化することにより、B≧450であり、かつB+HcJ/4≧559を満足する極めて高い磁石特性が得られている。yが0.35以下あるいは0.55を超えると、組成の適正化を図っても、適正組成からのずれによる異相の生成により、本願実施例のような高い磁石特性は得られない。従って、yの値としては、0.35<y≦0.55の範囲が望ましい。 As apparent from Table 1 and FIG. 5, by optimizing the composition within the range of 0.35 <y <0.60, B r ≧ 450 and B r + H cJ / 4 ≧ 559 are satisfied. Therefore, extremely high magnet characteristics are obtained. When y is 0.35 or less or exceeds 0.55, even if the composition is optimized, the high magnetic characteristics as in the present embodiment cannot be obtained due to the generation of a different phase due to deviation from the appropriate composition. Therefore, the value of y is preferably in the range of 0.35 <y ≦ 0.55.

本発明による酸化物磁性材料を含有する焼結磁石は、残留磁束密度B(単位:mT)と固有保磁力HcJ(単位:kA/m)とが、B≧450、B+HcJ/4≧559の関係を満足する極めて優れた磁石特性を有するため、各種回転機や発電機、スピーカーなどの種々の用途に最適である。 The sintered magnet containing the oxide magnetic material according to the present invention has a residual magnetic flux density B r (unit: mT) and an intrinsic coercive force H cJ (unit: kA / m), and B r ≧ 450, B r + H cJ Because it has extremely excellent magnet characteristics that satisfy the relationship of / 4 ≧ 559, it is optimal for various applications such as various rotating machines, generators, speakers, and the like.

焼結磁石の残留磁束密度BとLaの置換量xとCoの置換量yの比x/yとの関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the ratio x / y of the substitution amount y of the residual magnetic flux density B r and La substitution amount x of Co sintered magnets. 焼結磁石の残留磁束密度Bとモル比nとの関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the residual magnetic flux density B r and the molar ratio n of the sintered magnet. 焼結磁石の残留磁束密度Bとモル比nとの関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the residual magnetic flux density B r and the molar ratio n of the sintered magnet. 焼結磁石の残留磁束密度BとHBO粉末の添加量との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the residual magnetic flux density B r and H 3 BO 3 added amount of powder of the sintered magnet. 焼結磁石の残留磁束密度Bと固有保磁力HcJとの関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the residual magnetic flux density B r and the intrinsic coercive force H cJ of the sintered magnet.

Claims (2)

組成式(1−x)CaO・(x/2)R・(n−y/2)Fe・yMOで表わされ、Rは、La、Nd、Prから選択される少なくとも一種の元素であってLaを必ず含み、Mは、Co、Zn、Ni、Mnから選択される少なくとも一種の元素であってCoを必ず含み、モル比を表わすx、y、nがそれぞれ、
0.45≦x≦0.7、
0.35<y≦0.55、
4.9≦n≦5.8
であり、かつ1.2≦x/y≦1.65の関係式を満足する組成を有し、六方晶のM型マグネトプランバイト構造を有するフェライトを主相とする酸化物磁性材料を含有し、23℃における残留磁束密度B(単位:mT)と固有保磁力HcJ(単位:kA/m)とが、B≧450、B+HcJ/4≧559の関係を満足する焼結磁石の製造方法であって、
原料粉末を配合、混合し、混合原料粉末を得る工程、
前記混合原料粉末を仮焼し、仮焼体を得る仮焼工程、
前記仮焼体を粉砕し、微粒子を得る微粉砕工程、
前記微粒子をプレス成形し、成形体を得る工程、
前記成形体を焼結し、焼結磁石を得る焼結工程からなり、
前記微粉砕工程が1回であり、前記焼結工程における焼結温度が1150℃〜1250℃である焼結磁石の製造方法
It is represented by a composition formula (1-x) CaO. (X / 2) R 2 O 3. (Ny−2) Fe 2 O 3 .yMO, where R is at least selected from La, Nd, and Pr. It is a kind of element and necessarily contains La, and M is at least one kind of element selected from Co, Zn, Ni, and Mn and always contains Co, and x, y, and n representing the molar ratio are respectively
0.45 ≦ x ≦ 0.7,
0.35 <y ≦ 0.55,
4.9 ≦ n ≦ 5.8
And an oxide magnetic material having a composition satisfying a relational expression of 1.2 ≦ x / y ≦ 1.65 and having a main phase of ferrite having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure. , remanence B r (unit: mT) at 2 3 ° C. and intrinsic coercive force H cJ (unit: kA / m) and is, satisfies the relationship B r ≧ 450, B r + H cJ / 4 ≧ 559 baked A method for producing a magnet , comprising:
Mixing and mixing raw material powders to obtain mixed raw material powders,
Calcining the mixed raw material powder to obtain a calcined body,
Pulverizing the calcined body to obtain fine particles,
Press molding the fine particles to obtain a molded body,
It comprises a sintering step of sintering the molded body to obtain a sintered magnet,
The manufacturing method of the sintered magnet whose said pulverization process is 1 time and whose sintering temperature in the said sintering process is 1150 degreeC-1250 degreeC .
工程前及び/又は仮焼工程後にHBOを0.3質量%以下添加する請求項1に記載の焼結磁石の製造方法 Calcining step before and / or method of manufacturing a sintered magnet according to claim 1, tentatively after heating step the H 3 BO 3 is added 0.3 wt% or less.
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