JP6070454B2 - Ferrite compound - Google Patents
Ferrite compound Download PDFInfo
- Publication number
- JP6070454B2 JP6070454B2 JP2013149854A JP2013149854A JP6070454B2 JP 6070454 B2 JP6070454 B2 JP 6070454B2 JP 2013149854 A JP2013149854 A JP 2013149854A JP 2013149854 A JP2013149854 A JP 2013149854A JP 6070454 B2 JP6070454 B2 JP 6070454B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ferrite
- sites
- temperature
- present
- firing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Magnetic Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は、フェライト焼結磁石等に用いられるフェライト化合物に関する。 The present invention relates to a ferrite compound used for a ferrite sintered magnet or the like.
フェライト焼結磁石は、各種モータ、発電機、スピーカ等、種々の用途に使用されている。代表的なフェライト焼結磁石として、六方晶のM型マグネトプランバイト構造を有するSrフェライト(SrFe12O19)及びBaフェライト(BaFe12O19)が知られている。これらのフェライト焼結磁石は、酸化鉄とストロンチウム(Sr)又はバリウム(Ba)の炭酸塩等とを原料とし、粉末冶金法によって比較的安価に製造される。 Ferrite sintered magnets are used in various applications such as various motors, generators, and speakers. As typical ferrite sintered magnets, Sr ferrite (SrFe 12 O 19 ) and Ba ferrite (BaFe 12 O 19 ) having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure are known. These sintered ferrite magnets are manufactured at a relatively low cost by powder metallurgy using iron oxide and strontium (Sr) or barium (Ba) carbonate as raw materials.
近年、環境に対する配慮などから、自動車用電装部品、電気機器用部品等において、部品の小型・軽量化及び高効率化を目的として、フェライト焼結磁石の高性能化が要望されている。特に、自動車用電装部品に用いられるモータには、高い残留磁束密度Br(以下、単に「Br」という)を保持しながら、薄型化した際の強い反磁界によっても減磁しない、高い保磁力HcJ(以下、単に「HcJ」という)と高い角型比Hk/HcJ(以下、単に「Hk/HcJ」という)を有するフェライト焼結磁石が要望されている。ここで、Hkは、J(磁化の大きさ)−H(磁界の強さ)曲線の第2象限において、JがJr(残留磁化)の値に対して一定の割合の値になる位置のHの値(以下同様)である。前記一定の割合の値としては0.90Jrないし0.95Jrが用いられる。 In recent years, due to environmental considerations and the like, there has been a demand for higher performance of sintered ferrite magnets for the purpose of reducing the size, weight, and efficiency of automotive electrical parts, electrical equipment parts, and the like. In particular, motors used in automotive electrical components maintain high residual magnetic flux density B r (hereinafter simply referred to as “B r ”), and do not demagnetize due to strong demagnetizing fields when thinned. There is a demand for a ferrite sintered magnet having a magnetic force H cJ (hereinafter simply referred to as “H cJ ”) and a high squareness ratio H k / H cJ (hereinafter simply referred to as “H k / H cJ ”). Here, H k is a position where J becomes a constant ratio with respect to the value of J r (residual magnetization) in the second quadrant of the J (magnetization magnitude) −H (magnetic field strength) curve. Is the value of H (hereinafter the same). The 0.90 J r to 0.95J r is used as the value of a certain percentage.
フェライト焼結磁石の磁石特性の向上を図るため、上記のSrフェライトにおけるSrの一部をLa等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、HcJ及びBrを向上させる方法が特開平10-149910号(特許文献1)や特開平11-154604号(特許文献2)によって提案されている。 Order to improve the magnetic properties of the sintered ferrite magnet was replaced with the rare earth element La, etc. Some of the Sr in the above Sr ferrite, by substituting a part of Fe with Co, the H cJ and B r JP-A-10-149910 (Patent Document 1) and JP-A-11-154604 (Patent Document 2) have been proposed as methods for improvement.
特許文献1及び特許文献2に記載の、Srの一部をLa等の希土類元素で置換し、Feの一部をCo等で置換した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ものの、さらなる磁石特性の向上も望まれている。
Sr ferrite (hereinafter referred to as “SrLaCo ferrite”) in which a part of Sr described in
特開2001-223104号(特許文献3)は、前記SrLaCoフェライトのHcJの向上を図るため、焼成工程の昇温過程において、900℃から最高温度に至る温度範囲での昇温速度を1〜5℃/分とすることを提案している。特許文献3の実施例には、Sr1−xLax(Fe12−yCoy)zO19の組成において、昇温速度を1〜5℃/分とすることにより、HcJが向上すると記載されている。なお、特許文献3においては、降温速度は特に限定されず、通常、1〜20℃/分であると記載されており、実施例では降温速度を5℃/分としている。
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-223104 (Patent Document 3) describes a method of increasing the heating rate in the temperature range from 900 ° C. to the maximum temperature in the heating process of the firing process in order to improve the HcJ of the SrLaCo ferrite. Proposed to be 5 ° C / min. In Examples of
一方、フェライト焼結磁石として、上記SrフェライトやBaフェライトとともに、Caフェライトも知られている。Caフェライトは、CaO−Fe2O3又はCaO−2Fe2O3の組成式で表される構造が安定であり、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。 On the other hand, Ca ferrite is also known as a ferrite sintered magnet together with the Sr ferrite and Ba ferrite. It is known that Ca ferrite has a stable structure represented by a composition formula 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.
特許第3181559号(特許文献4)は、CaフェライトのBr及びHcJの向上、並びにHcJの温度特性の改善を図るため、Caの一部をLa等の希土類元素で置換し、Feの一部をCo等で置換した、20kOe以上の異方性磁界HA(以下、単に「HA」という)を有するCaフェライト(以下「CaLaCoフェライト」という)を開示しており、このHAはSrフェライトに比べて10%以上高い値であると記載している。 Patent No. 3181559 (Patent Document 4), increase of B r and H cJ of the Ca ferrite, and for improving the temperature characteristics of the H cJ, by replacing part of Ca with rare earth elements such as La, the Fe partially substituted with Co, etc., 20 kOe or more anisotropic magnetic field H a (hereinafter, simply referred to as "H a") discloses a Ca ferrite having (hereinafter referred to as "CaLaCo ferrite"), the H a is The value is 10% or more higher than that of Sr ferrite.
しかしながら、特許文献4のCaLaCoフェライトは、SrLaCoフェライトを上回るHAを有するものの、Br及びHcJはSrLaCoフェライトと同程度であり、一方でHk/HcJが非常に悪く、高いHcJと高いHk/HcJとを満足することができず、モータ等の各種用途に応用されるまでには至っていない。
However, CaLaCo ferrite of
CaLaCoフェライトの磁石特性を改良すべく、種々の提案がなされている。例えば、特開2006-104050号(特許文献5)は、各構成元素の原子比率及びモル比nの値を最適化し、かつLa及びCoを特定の比率で含有させたCaLaCoフェライトを提案しており、国際公開第2007/060757号(特許文献6)は、Caの一部をLaとBaで置換したCaLaCoフェライトを提案しており、国際公開第2007/077811号(特許文献7)は、Caの一部をLa及びSrで置換したCaLaCoフェライトを提案している。 Various proposals have been made to improve the magnetic properties of CaLaCo ferrite. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-104050 (Patent Document 5) proposes a CaLaCo ferrite in which the atomic ratio and molar ratio n of each constituent element are optimized and La and Co are contained at a specific ratio. International Publication No. 2007/060757 (Patent Document 6) proposes CaLaCo ferrite in which a part of Ca is replaced with La and Ba. International Publication No. 2007/077811 (Patent Document 7) We have proposed CaLaCo ferrite partially substituted with La and Sr.
しかしながら、特許文献5〜7に記載のCaLaCoフェライトは、特許文献4で提案されたCaLaCoフェライトに対していずれも磁石特性は向上しているものの、近年益々強くなる高性能化の要求に対して十分とは言えず、さらなる磁石特性の向上が要望されている。
However, although the CaLaCo ferrites described in
国際公開第2011/001831号(特許文献8)は、特許文献5〜7で提案されたCaLaCoフェライトにおいて、焼結助剤として、1質量%を超え、1.8質量%以下のSiO2、及びCaO換算で1〜2質量%のCaCO3を仮焼体に添加することにより、BrやHk/HcJの低下を極力防止しつつ、HcJを特異的に向上させたCaLaCoフェライトを提案している。
International Publication No. 2011/001831 (Patent Document 8) is a CaLaCo ferrite proposed in
特許文献8で提案された比較的多量の焼結助剤を含むCaLaCoフェライトは、HcJは特異的に向上するものの、それらの大半が、HcJが360 kA/m(約4.5 kOe)を超えるとHk/HcJが85%未満に低下しており、近年要望されているフェライト焼結磁石の薄型化への対応が十分とは言えない。
CaLaCo ferrite containing a relatively large amount of sintering aid proposed in
従って、本発明の目的は、CaLaCoフェライトにおいて、高いBrと高いHk/HcJを維持したままHcJを向上させた、薄型化に対応できるフェライト焼結磁石の構成化合物として有用なフェライト化合物を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention, in the CaLaCo ferrite, high and B r and a high H k / H cJ while H cJ was maintained with improved useful ferrite compound as a compound of the ferrite sintered magnet that can respond to thinning Is to provide.
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、発明者らは、CaLaCoフェライトの結晶構造であるM型マグネトプランバイト構造において、ダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの量よりも多いフェライト化合物を見出した。そして、該フェライト化合物で構成される結晶相(フェライト相)を主相とするフェライト焼結磁石が、高いBrと高いHk/HcJとともに高いHcJを有することを見出し、この発明を完成した。 As a result of diligent research in view of the above object, the inventors have found that in the M-type magnetoplumbite structure, which is the crystal structure of CaLaCo ferrite, the amount of Co present at the 4f 1 and 4f 2 sites, which are the down spin sites, is increased. We found a ferrite compound that is larger than the amount of Co present at the 2a, 4e and 12k sites. Then, it found that ferrite sintered magnet that the crystal phase (ferrite phase) the main phase composed of the ferrite compound, has a high H cJ with a high B r and a high H k / H cJ, completed the present invention did.
すなわち、本発明のフェライト化合物は、六方晶のM型マグネトプランバイト構造を有し、Ca、La、Fe及びCoを必須成分として含有するフェライト化合物であって、
前記M型マグネトプランバイト構造の単位胞中のダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの合計量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの合計量よりも多いことを特徴とする。
That is, the ferrite compound of the present invention is a ferrite compound having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure and containing Ca, La, Fe and Co as essential components,
The total amount of Co present at the 4f 1 and 4f 2 sites that are the down spin sites in the unit cell of the M-type magnetoplumbite structure is the total amount of Co present at the 2a, 4e, and 12k sites that are the up spin sites. It is characterized by more.
前記フェライト化合物は、Ca、La、Ba及び/又はSrであるA元素、Fe、六方晶のM型マグネトプランバイト構造の単位胞中のアップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoであるCoUP、並びにダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoであるCoDOWNの金属元素の原子比率を示す組成式: Ca1-x-yLaxAyFe2n-v-wCoUP vCoDOWN wにおいて、前記1-x-y、x、y、v、w、並びにモル比を示すnが、
0.23≦1-x-y≦0.75、
0.2≦x≦0.65、
0≦y≦0.4、
0.2≦v+w<0.65、
w>v、
3<n<6及び
0≦y/(1-x)<0.56
を満足することが好ましい。
The ferrite compound is an element of Ca, La, Ba, and / or Sr, Fe, and Co that exists at 2a, 4e, and 12k sites that are upspin sites in the unit cell of the M-type magnetoplumbite structure of hexagonal crystal. The composition formula showing the atomic ratio of the metal element of Co UP which is Co UP and Co DOWN which is Co present in the 4f 1 and 4f 2 sites which are down spin sites: Ca 1-xy La x A y Fe 2n-vw Co UP In v Co DOWN w , 1-xy, x, y, v, w, and n indicating a molar ratio are
0.23 ≦ 1-xy ≦ 0.75,
0.2 ≦ x ≦ 0.65,
0 ≦ y ≦ 0.4,
0.2 ≦ v + w <0.65,
w> v,
3 <n <6 and
0 ≦ y / (1-x) <0.56
Is preferably satisfied.
前記フェライト化合物は、原料粉末を仮焼してなる仮焼体を粉砕し、1100℃〜焼成温度の温度範囲での昇温速度が1〜4℃/分、及び焼成温度〜1100℃の温度範囲での降温速度が6℃/分以上である条件で焼成することにより製造されたものであることを特徴とする。 The ferrite compound is obtained by pulverizing a calcined body obtained by calcining raw material powder, a temperature rising rate in a temperature range of 1100 ° C. to firing temperature is 1 to 4 ° C./min, and a temperature range of firing temperature to 1100 ° C. It is produced by firing under the condition that the temperature lowering rate at 6 ° C./min or more.
本発明によるフェライト化合物は高い飽和磁化と高いHAを有していることから、焼結磁石、ボンド磁石、磁気記録媒体等に用いることによって高い性能を発揮させることができる。特にフェライト焼結磁石を構成する主たる化合物として用いた場合、高いBrと高いHk/HcJを維持したままHcJを向上させた、薄型化に対応できるフェライト焼結磁石が得られ、該フェライト焼結磁石を使用することにより、小型・軽量化、高能率化された各種モータ、発電機、スピーカ等の自動車用電装部品、電気機器用部品等を提供することができる。 Since the ferrite compound according to the present invention has high saturation magnetization and high HA , it can exhibit high performance when used in a sintered magnet, a bonded magnet, a magnetic recording medium or the like. Especially when used as the main compound constituting the ferrite sintered magnet, with improved H cJ while maintaining high B r and a high H k / H cJ, sintered ferrite magnets to accommodate thinning are obtained, which By using a ferrite sintered magnet, it is possible to provide various electric motor parts such as various motors, generators, and speakers, electric equipment parts, and the like that are reduced in size, weight, and efficiency.
[1]フェライト化合物
本発明のフェライト化合物は、六方晶のM型マグネトプランバイト構造を有し、Ca、La、Fe及びCoを必須成分として含有するフェライト化合物であって、前記M型マグネトプランバイト構造の単位胞中のダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの合計量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの合計量よりも多いことを特徴とする。
[1] Ferrite compound The ferrite compound of the present invention is a ferrite compound having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure and containing Ca, La, Fe and Co as essential components, the M-type magnetoplumbite The total amount of Co present in the 4f 1 and 4f 2 sites that are the down spin sites in the unit cell of the structure is larger than the total amount of Co present in the 2a, 4e, and 12k sites that are the up spin sites. And
本発明のフェライト化合物は、六方晶のM型マグネトプランバイト構造を有している。「六方晶のM型マグネトプランバイト構造を有する」とは、本発明のフェライト化合物で構成される結晶相(フェライト相)を含有するフェライト焼結磁石やフェライト粉末をX線回折法の一般的な条件で測定した場合に、六方晶のM型マグネトプランバイト構造のX線回折パターンが主として観察されることをいう。 The ferrite compound of the present invention has a hexagonal M-type magnetoplumbite structure. “Having hexagonal M-type magnetoplumbite structure” means that a ferrite sintered magnet or ferrite powder containing a crystal phase (ferrite phase) composed of the ferrite compound of the present invention is used in a general X-ray diffraction method. It means that an X-ray diffraction pattern of a hexagonal M-type magnetoplumbite structure is mainly observed when measured under conditions.
六方晶のM型マグネトプランバイト構造は複雑な結晶構造であり、Srフェライトの場合、Srが占有する2d、Feが占有する2a、4e、4f1、4f2及び12k、並びにO(酸素)が占有する4e、4f、6h、12k1及び12k2の11種類の異なるサイトを有している。単位胞当たりの化学式単位数は2、すなわち単位胞当たりに化学式2個分の原子を含有する。例えば、Srフェライト(化学式はSrFe12O19)の場合、単位胞当たりには2個のSr、24個のFe、及び38個のOが含まれる。 M-type magnetoplumbite structure hexagonal is a complex crystal structure, when the Sr ferrite, 2d that Sr occupies, 2a that Fe occupies, 4e, 4f 1, 4f 2 and 12k, and O (oxygen) It has 11 different sites, 4e, 4f, 6h, 12k 1 and 12k 2 to occupy. The number of chemical formula units per unit cell is 2, that is, it contains two chemical formula atoms per unit cell. For example, in the case of Sr ferrite (chemical formula is SrFe 12 O 19 ), 2 Sr, 24 Fe, and 38 O are contained per unit cell.
Srフェライトはフェリ磁性であり、2a、4e及び12kサイトを占有する磁性元素の磁気モーメントと4f1及び4f2サイトを占有する磁性元素の磁気モーメントの向きは反平行であり、その磁気モーメントの差分がSrフェライト結晶全体の磁気モーメントとなる。単位胞当たりでは2a、4e及び12kサイト(アップスピンサイト)の合計が16個、4f1及び4f2サイト(ダウンスピンサイト)の合計が8個であるため、各サイトを占有する磁気モーメントの大きさが同じであれば,8個分のアップスピンの磁気モーメントが単位胞当たりの磁気モーメントとなる。例えばSrフェライトであれば磁性元素は5μBの磁気モーメントを持つ3価のFeイオンであり、単位胞当たりの磁気モーメントは5μB×(16-8)=40μBとなる。 Sr ferrite is ferrimagnetic, and the magnetic moment of the magnetic element occupying the 2a, 4e and 12k sites and the direction of the magnetic moment of the magnetic element occupying the 4f 1 and 4f 2 sites are antiparallel, and the difference between the magnetic moments Becomes the magnetic moment of the entire Sr ferrite crystal. The total number of 2a, 4e and 12k sites (up spin sites) per unit cell is 16, and the total of 4f 1 and 4f 2 sites (down spin sites) is 8, so the magnetic moment that occupies each site is large. If the lengths are the same, the magnetic moment of 8 upspins becomes the magnetic moment per unit cell. For example magnetic element if the Sr ferrite is a trivalent Fe ions having a magnetic moment of 5 [mu] B, the magnetic moment per unit cell becomes 5μ B × (16-8) = 40μ B.
前述のSrLaCoフェライトでは、Laは2dサイト(Srのサイト)の一部に存在し、Coは2a、4e、4f1、4f2及び12kサイト(Feのサイト)の一部に存在し、アップスピンサイトを占有する(アップスピンサイトに存在する)Coの量が、ダウンスピンサイトを占有する(ダウンスピンサイトに存在する)Coの量よりも多いことが知られている(例えば、J. Ceram. Soc. Jpn, 119, 285-290 (2011).を参照)。また、前述のCaLaCoフェライトにおいても、SrLaCoフェライトと同様に、Ca、Laはそれぞれ2dサイトの一部に存在し、Coは2a、4e、4f1、4f2及び12kサイトの一部に存在すると考えられており、そのような考え方で従来のフェライト焼結磁石の組成が設計されている。これらのことは、前述の特許文献5〜7等に記載された組成式を見ても明らかである。
In the SrLaCo ferrite described above, La is present in part of the 2d site (Sr site), Co is present in part of the 2a, 4e, 4f 1 , 4f 2 and 12k sites (Fe site), and upspin. It is known that the amount of Co occupying a site (present at an upspin site) is greater than the amount of Co occupying a downspin site (present at a downspin site) (eg, J. Ceram. Soc. Jpn, 119, 285-290 (2011)). Also, in the CaLaCo ferrite described above, like SrLaCo ferrite, Ca and La are present in part of the 2d site, and Co is present in part of the 2a, 4e, 4f 1 , 4f 2 and 12k sites. The composition of the conventional ferrite sintered magnet is designed based on such a concept. These are apparent from the composition formulas described in
CaLaCoフェライトでは、従来のSrフェライトやBaフェライトにおいて本来Sr(12配位でのSr2+のイオン半径:144 pm)やBa(12配位でのBa2+のイオン半径:161 pm)が占有するサイトの一部にCa(12配位でのCa2+のイオン半径:134 pm、6配位でのイオン半径:100 pm)やLa(12配位でのLa3+のイオン半径:136 pm)が置換され、Fe(6配位でのFe3+のイオン半径:64.5 pm)が占有するサイトの一部にCo(6配位でのCo2+のイオン半径:74.5 pm)が置換されているため、無置換のSrフェライト及びBaフェライトに比べてM型マグネトプランバイトの結晶構造に大きなひずみが生じていると考えられる。加えてCaLaCoフェライトでは2価のCaイオンに対する3価のLaイオンの置換量と、3価のFeイオンに対する2価のCoイオンの置換量が大幅に異なり、結晶全体の電荷バランスに不均衡が生じているため、なんらかの方法で結晶全体の電荷バランスが保たれる必要がある。このようなことが原因で、CaLaCoフェライトの結晶構造はSrフェライトやSrLaCoフェライトよりも不安定である。 In CaLaCo ferrite, Sr (ion radius of Sr 2+ in 144 coordination: 144 pm) and Ba (ion radius of Ba 2+ in 161 coordination: 161 pm) are occupied by conventional Sr ferrite and Ba ferrite. In some sites, Ca (12-coordinate Ca 2+ ion radius: 134 pm, 6-coordinate ion radius: 100 pm) and La (12-coordinate La 3+ ion radius: 136 pm) is replaced, Fe (the Fe 3+ in the six-coordinate ion radius: 64.5 pm) of Co 2+ in Co (6 coordinated to some sites occupied ionic radius: 74.5 pm) is substituted Therefore, it is considered that a large strain is generated in the crystal structure of the M-type magnetoplumbite compared to the unsubstituted Sr ferrite and Ba ferrite. In addition, in CaLaCo ferrite, the amount of substitution of trivalent La ions for divalent Ca ions and the amount of substitution of divalent Co ions for trivalent Fe ions are significantly different, resulting in an imbalance in the charge balance of the entire crystal. Therefore, it is necessary to maintain the charge balance of the entire crystal by some method. For this reason, the crystal structure of CaLaCo ferrite is more unstable than Sr ferrite and SrLaCo ferrite.
本発明のフェライト化合物におけるCoは2価のCoイオンであり、フントの規則から期待される磁気モーメントは3μBである。この値は3価のFeイオンの磁気モーメントである5μBよりも小さいため、Coに占有されたサイトの磁気モーメントは2μB低下する。このため、M型マグネトプランバイト構造中のアップスピンサイトとダウンスピンサイトを占有するCoの量が等しい場合には単位胞当たりの磁気モーメントは変化しないが、アップスピンサイトとダウンスピンサイトを占有するCoの量が異なる場合には単位胞当たりの磁気モーメントが変化する。つまり、ダウンスピンサイトを占有する(ダウンスピンサイトに存在する)Coの量の方が多ければ単位胞当たりの磁気モーメントは増加し、アップスピンサイトを占有する(アップスピンサイトに存在する)Coの量の方が多ければ単位胞当たりの磁気モーメントは減少する。 Co in the ferrite compound of the present invention is a divalent Co ion, magnetic moment expected from Hund rule is 3.mu. B. This value is smaller than 5 [mu] B is the magnetic moment of the trivalent Fe ions, the magnetic moment of the sites occupied by the Co decreases 2.mu. B. For this reason, when the amount of Co occupying up-spin sites and down-spin sites in the M-type magnetoplumbite structure is equal, the magnetic moment per unit cell does not change, but occupies up-spin sites and down-spin sites. When the amount of Co is different, the magnetic moment per unit cell changes. That is, if the amount of Co that occupies the down spin site (exists at the down spin site) is larger, the magnetic moment per unit cell increases, and the Co moment that occupies the up spin site (exists at the up spin site). The greater the amount, the lower the magnetic moment per unit cell.
本発明のフェライト化合物は、M型マグネトプランバイト構造の単位胞中のダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの合計量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの合計量よりも多い。すなわち、単位胞当たりに16個あるアップスピンサイトを占有するCoの量より、単位胞当たりに8個しかないダウンスピンサイトを占有するCoの量の方が多い。従って、単位胞当たりの磁気モーメントが向上すると考えられ、そのため、本発明によるフェライト化合物が高い飽和磁化と高いHAを有し、フェライト焼結磁石を構成する主たる化合物として用いた場合、高いBrと高いHk/HcJを維持したままHcJを向上させることができると考えられる。また、ダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの量よりも多い方が、M型マグネトプランバイト構造としての結晶構造をより安定化できる可能性がある。 In the ferrite compound of the present invention, the total amount of Co present in the 4f 1 and 4f 2 sites that are the down spin sites in the unit cell of the M-type magnetoplumbite structure is the 2s, 4e, and 12k sites that are the up spin sites. More than the total amount of Co present. That is, the amount of Co occupying only 8 down spin sites per unit cell is larger than the amount of Co occupying 16 up spin sites per unit cell. Therefore, it is considered that the magnetic moment per unit cell is improved. Therefore, when the ferrite compound according to the present invention has high saturation magnetization and high HA and is used as a main compound constituting a ferrite sintered magnet, high Br. It is considered that H cJ can be improved while maintaining high H k / H cJ . In addition, the amount of Co present at the 4f 1 and 4f 2 sites that are the down spin sites is larger than the amount of Co present at the 2a, 4e, and 12k sites that are the up spin sites. There is a possibility that the crystal structure can be further stabilized.
M型マグネトプランバイト構造の単位胞中の2a、4e、4f1、4f2及び12kサイトに存在するCoの存在比率は、X線回折や中性子回折による回折パターンのプロファイルフィッティング法などによって解析することができる。X線回折は例えばSPring-8などの放射光施設や市販の粉末X線回折装置を用いて行うことができ、中性子回折は例えば日本原子力研究開発機構のJRR-3などの施設を用いて行うことができる。 The abundance ratio of Co present at 2a, 4e, 4f 1 , 4f 2 and 12k sites in the unit cell of M-type magnetoplumbite structure should be analyzed by X-ray diffraction and neutron diffraction diffraction pattern profile fitting methods. Can do. X-ray diffraction can be performed using a synchrotron radiation facility such as SPring-8 or a commercially available powder X-ray diffractometer, and neutron diffraction can be performed using a facility such as JRR-3 of the Japan Atomic Energy Agency. Can do.
X線回折や中性子回折による回折パターンの解析で用いられるプロファイルフィッティング法としては、例えばリートベルト(Rietveld)解析法が挙げられる。リートベルト解析は、X線回折等で得られた回折パターンに、試料中に含まれると予想される物質の結晶構造から計算される回折パターンをフィッティングさせることで、精密な結晶構造(各サイトの座標、各サイトを占有する原子の種類及び占有率等)の解析を行う方法である。リードベルト解析ソフトとしては、TOPAS(Bruker AXS社製)等の市販のソフト、及びRIETAN-FP(F. Izumi and K. Momma, "Three-dimensional visualization in powder diffraction," Solid State Phenom., 130, 15-20 (2007).を参照)等が挙げられる。構成相の結晶構造は、既知の構造を初期構造として用いればよい。 As a profile fitting method used in the analysis of a diffraction pattern by X-ray diffraction or neutron diffraction, for example, a Rietveld analysis method can be cited. Rietveld analysis is performed by fitting a diffraction pattern calculated from the crystal structure of a substance expected to be contained in a sample to a diffraction pattern obtained by X-ray diffraction, etc. This is a method of analyzing coordinates, types of atoms occupying each site, and occupancy rates. Lead belt analysis software includes commercially available software such as TOPAS (manufactured by Bruker AXS), and RIETAN-FP (F. Izumi and K. Momma, “Three-dimensional visualization in powder diffraction,” Solid State Phenom., 130, 15-20 (2007).). As the crystal structure of the constituent phase, a known structure may be used as the initial structure.
また、X線回折や中性子回折による回折パターンのプロファイルフィッティング法のみで十分な確度と精度の解析結果が得られない場合は、X線吸収分光法による広域X線吸収微細構造(EXAFS)解析を相補的に用いることで、解析結果の確度と精度を高めることができる。X線吸収分光法の測定は例えば、SPring-8や高エネルギー加速器研究所のPhoton Factoryなどの放射光施設で行うことができる。EXAFS解析ソフトとしては、例えばIFEFFIT(J. J. Rehr and R. C. Albers, Phys. Rev. B, 41, 8139-8149 (1990).、J. J. Rehr, S. I. Zabinsky and R. C. Albers, Phys. Rev. Lett., 69,3397-3400 (1992).、J. J. Rehr, J. Mustre de Leon, S. I. Zabinsky and R. C. Albers, J. Am. Chem. Soc., 113, 5135-5140 (1991).、J. Mustre de Leon, J. J. Rehr, S. I. Zabinsky and R. C. Albers, Phys. Rev. B, 44, 4146-4156 (1991). を参照)等が挙げられる。 In addition, if the analysis results with sufficient accuracy and accuracy cannot be obtained only by the profile fitting method of the diffraction pattern by X-ray diffraction or neutron diffraction, the wide-area X-ray absorption fine structure (EXAFS) analysis by X-ray absorption spectroscopy is complemented. By using this method, the accuracy and accuracy of the analysis result can be increased. X-ray absorption spectroscopy measurements can be made, for example, at synchrotron radiation facilities such as SPring-8 and Photon Factory at the High Energy Accelerator Laboratory. Examples of EXAFS analysis software include IFEFFIT (JJ Rehr and RC Albers, Phys. Rev. B, 41, 8139-8149 (1990)), JJ Rehr, SI Zabinsky and RC Albers, Phys. Rev. Lett., 69, 3397. -3400 (1992)., JJ Rehr, J. Mustre de Leon, SI Zabinsky and RC Albers, J. Am. Chem. Soc., 113, 5135-5140 (1991)., J. Mustre de Leon, JJ Rehr, SI Zabinsky and RC Albers, Phys. Rev. B, 44, 4146-4156 (1991).).
本発明はCaLaCoフェライトの改良に係るものであり、本発明のフェライト化合物は、Ca、La、Fe及びCoを必須成分として含有している。好ましくは、Ca、La、Ba及び/又はSrであるA元素、Fe、六方晶のM型マグネトプランバイト構造の単位胞中のアップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoであるCoUP、並びにダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoであるCoDOWNの金属元素の原子比率を示す組成式: Ca1-x-yLaxAyFe2n-v-wCoUP vCoDOWN wにおいて、前記1-x-y、x、y、v、w、並びにモル比を示すnが、
0.23≦1-x-y≦0.75、
0.2≦x≦0.65、
0≦y≦0.4、
0.2≦v+w<0.65、
w>v、
3<n<6及び
0≦y/(1-x)<0.56、
を満足している。
The present invention relates to an improvement of CaLaCo ferrite, and the ferrite compound of the present invention contains Ca, La, Fe and Co as essential components. Preferably, it is Ca, La, Ba and / or Sr, element A, Fe, hexagonal M-type magnetoplumbite structure, and Co present at the 2a, 4e and 12k sites which are upspin sites in the unit cell. Co UP and the composition formula showing the atomic ratio of the metal element of Co DOWN which is Co present in the 4f 1 and 4f 2 sites which are the down spin sites: Ca 1-xy La x A y Fe 2n-vw Co UP v Co In DOWN w , the 1-xy, x, y, v, w, and n indicating the molar ratio are
0.23 ≦ 1-xy ≦ 0.75,
0.2 ≦ x ≦ 0.65,
0 ≦ y ≦ 0.4,
0.2 ≦ v + w <0.65,
w> v,
3 <n <6 and
0 ≦ y / (1-x) <0.56,
Is satisfied.
前記の組成式は、金属元素の原子比率で示したが、酸素(O)を含む組成は、組成式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-v-wCoUP vCoDOWN wOα(ただし、1-x-y、x、y、v、w及びα並びにモル比を示すnは、
0.23≦1-x-y≦0.75、
0.2≦x≦0.65、
0≦y≦0.4、
0.2≦v+w<0.65、
w>v、
3<n<6及び
0≦y/(1-x)<0.56、
を満たし、La及びFeが3価で、Ca、A元素及びCoが2価であり、x=v+wでかつn=6の時の化学量論組成比を示した場合はα=19である。)で表される。
The above composition formula is shown by the atomic ratio of the metal element, but the composition containing oxygen (O) is the composition formula: Ca 1 -xy La x A y Fe 2 n -vw Co UP v Co DOWN w O α (however, , 1-xy, x, y, v, w and α and n indicating the molar ratio are
0.23 ≦ 1-xy ≦ 0.75,
0.2 ≦ x ≦ 0.65,
0 ≦ y ≦ 0.4,
0.2 ≦ v + w <0.65,
w> v,
3 <n <6 and
0 ≦ y / (1-x) <0.56,
When La and Fe are trivalent, Ca, A element and Co are divalent, and when x = v + w and n = 6, the stoichiometric composition ratio is α = 19. is there. ).
前記酸素(O)を含めたフェライト化合物の組成において、酸素の原子比率は、Fe及びCoの価数、n値などによって異なってくる。またフェライト化合物においては、還元性雰囲気で焼成した場合の酸素の空孔(ベイカンシー)、フェライト化合物におけるFeの価数の変化、Coの価数の変化等により金属元素に対する酸素の比率が変化する。従って、実際の酸素の原子比率αは19からずれる場合がある。そのため、本発明においては、最も組成が特定し易い金属元素の原子比率で組成を表記している。 In the composition of the ferrite compound containing oxygen (O), the atomic ratio of oxygen varies depending on the valence of Fe and Co, the n value, and the like. In the ferrite compound, the ratio of oxygen to the metal element changes due to oxygen vacancies when baked in a reducing atmosphere, changes in the valence of Fe in the ferrite compound, changes in the valence of Co, and the like. Therefore, the actual atomic ratio α of oxygen may deviate from 19. Therefore, in the present invention, the composition is expressed by the atomic ratio of the metal element whose composition is most easily specified.
本発明のフェライト化合物をフェライト焼結磁石の主たる構成物とする、すなわち、本発明のフェライト化合物で構成される結晶相(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相)を主相とすることにより、高いBrと高いHk/HcJを維持したままHcJを向上させたフェライト焼結磁石を得ることができる。以下、本発明のフェライト化合物で構成される結晶相を主相としたフェライト焼結磁石(以下、「本フェライト焼結磁石」という場合がある)について説明する。 The ferrite compound of the present invention is the main component of a sintered ferrite magnet, that is, the crystal phase (ferrite phase having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure) composed of the ferrite compound of the present invention is the main phase. it is thus possible to obtain a ferrite sintered magnet with improved H cJ while maintaining high B r and a high H k / H cJ. Hereinafter, a ferrite sintered magnet having a crystal phase composed of the ferrite compound of the present invention as a main phase (hereinafter sometimes referred to as “the present ferrite sintered magnet”) will be described.
本フェライト焼結磁石の主相は、前記の通り、本発明のフェライト化合物で構成される結晶相であり、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相である。一般に、磁性材料、特に焼結磁石は、複数の化合物から構成されており、その磁性材料の特性(物性、磁石特性など)を決定づけている化合物が「主相」と定義される。本フェライト焼結磁石における主相、すなわち、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相も、本フェライト焼結磁石の物性、磁石特性などの基本部分を決定づけている。 As described above, the main phase of the sintered ferrite magnet is a crystal phase composed of the ferrite compound of the present invention, and is a ferrite phase having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure. In general, a magnetic material, particularly a sintered magnet, is composed of a plurality of compounds, and a compound that determines the characteristics (physical properties, magnet characteristics, etc.) of the magnetic material is defined as “main phase”. The main phase in the sintered ferrite magnet, that is, a ferrite phase having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure also determines basic parts such as physical properties and magnet characteristics of the sintered ferrite magnet.
本フェライト焼結磁石には、前記主相のほか、さらに二つの主相の間に存在する第一の粒界相と、三つ以上の主相の間に存在する第二の粒界相が含有されている。二つの主相の間に存在する第一の粒界相とは、当業者において「2粒子粒界相」とも言われる粒界相であり、フェライト焼結磁石の任意の断面を観察した場合に、主相と主相の粒界に存在する線状に見える粒界相のことを言う。また、三つ以上の主相の間に存在する第二の粒界相とは、当業者において「多重点粒界相」などと言われる粒界相であり、フェライト焼結磁石の任意の断面を観察した場合、三つ以上の主相の間に存在する略三角形、略多角形あるいは不定形などに見える粒界相のことを言う。前記第一の粒界相は、厚みが非常に薄く、X線回折パターンで観察することが困難であるため、高分解能を有する透過電子顕微鏡等で確認するのが好ましい。なお、以下の説明において、第一の粒界相と第二の粒界相をまとめて表現する場合、単に「粒界相」という場合がある。 In addition to the main phase, the ferrite sintered magnet further includes a first grain boundary phase existing between two main phases and a second grain boundary phase existing between three or more main phases. Contained. The first grain boundary phase existing between the two main phases is a grain boundary phase that is also referred to as a “two-grain grain boundary phase” by those skilled in the art, and is obtained when an arbitrary cross section of a ferrite sintered magnet is observed. This refers to the grain boundary phase that appears linearly at the grain boundaries of the main phase and the main phase. Further, the second grain boundary phase existing between three or more main phases is a grain boundary phase referred to as “multi-point grain boundary phase” by those skilled in the art, and an arbitrary cross section of the ferrite sintered magnet. Is a grain boundary phase that appears between three or more main phases and looks like a substantially triangular shape, a substantially polygonal shape, or an indefinite shape. Since the first grain boundary phase is very thin and difficult to observe with an X-ray diffraction pattern, it is preferably confirmed with a transmission electron microscope or the like having high resolution. In the following description, when the first grain boundary phase and the second grain boundary phase are collectively expressed, they may be simply referred to as “grain boundary phase”.
本フェライト焼結磁石は、前記主相と、前記第一の粒界相と、前記第二の粒界相とを有し、好ましくは、任意の断面において、前記第二の粒界相が散在しており、前記第二の粒界相の平均面積が0.2μm2未満である組織を有している。また、さらに好ましい態様においては、第二の粒界相は、任意の断面の53×53μm2の範囲内に900個以上存在する組織を有している。第二の粒界相の平均面積は、FE-SEM(電界放射型走査電子顕微鏡)によるフェライト焼結磁石断面の反射電子像(BSE像)の画像を2値化処理し、第二の粒界相の面積と個数を求め、その合計面積を個数で除することによって求めることができる。 The sintered ferrite magnet has the main phase, the first grain boundary phase, and the second grain boundary phase, and preferably the second grain boundary phase is scattered in an arbitrary cross section. And the average area of the second grain boundary phase is less than 0.2 μm 2 . In a more preferred embodiment, the second grain boundary phase has a structure having 900 or more in a range of 53 × 53 μm 2 of an arbitrary cross section. The average area of the second grain boundary phase is obtained by binarizing the reflected electron image (BSE image) of the ferrite sintered magnet cross section by FE-SEM (field emission scanning electron microscope). It can be determined by determining the area and number of phases and dividing the total area by the number.
[2]フェライト化合物の製造方法
本発明のフェライト化合物は、以下に示す製造工程を経ることによって形成することができる。
原料粉末を混合し、混合原料粉末を得る原料粉末混合工程、
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、仮焼体粉末を得る粉砕工程、
前記仮焼体粉末を焼成し、焼成体を得る焼成工程を含み、
前記焼成工程において、1100℃〜焼成温度の温度範囲での昇温速度を1〜4℃/分、及び焼成温度〜1100℃の温度範囲での降温速度を6℃/分以上とする。なお、本発明のフェライト化合物を焼結磁石に用いる場合には、前記粉砕工程と前記焼成工程との間に、前記仮焼体粉末を成形し、成形体を得る成形工程等が追加される。各工程について以下に説明する。
[2] Method for Producing Ferrite Compound The ferrite compound of the present invention can be formed through the following production steps.
Raw material powder mixing step of mixing raw material powders to obtain mixed raw material powders,
Calcining the mixed raw material powder to obtain a calcined body,
Crushing the calcined body to obtain a calcined powder;
Firing the calcined powder, and including a firing step to obtain a fired body,
In the firing step, the rate of temperature rise in the temperature range of 1100 ° C. to the firing temperature is 1 to 4 ° C./minute, and the temperature drop rate in the temperature range of the firing temperature to 1100 ° C. is 6 ° C./minute or more. In addition, when using the ferrite compound of this invention for a sintered magnet, the shaping | molding process etc. which shape | mold the said calcined body powder and obtain a molded object between the said crushing process and the said baking process are added. Each step will be described below.
(a)原料粉末混合工程
フェライト化合物が、Ca、La、Ba及び/又はSrであるA元素、Fe及びCoの金属元素の原子比率を示す組成式: Ca1-x-yLaxAyFe2n-v-wCov+wにおいて、前記1-x-y、x、y、v、w、並びにモル比を示すnが、
0.23≦1-x-y≦0.75、
0.2≦x≦0.65、
0≦y≦0.4、
0.2≦v+w<0.65、
3<n<6及び
0≦y/(1-x)<0.56、
を満足するものとなるように原料粉末を配合する。前記にて規定された原子比率及びモル比を示すnが範囲外になると本発明のフェライト化合物が得られない。
(a) Raw material powder mixing step Composition formula indicating the atomic ratio of A element, Fe and Co metal elements in which the ferrite compound is Ca, La, Ba and / or Sr: Ca 1-xy La x A y Fe 2n- In vw Co v + w , 1-xy, x, y, v, w, and n indicating a molar ratio are
0.23 ≦ 1-xy ≦ 0.75,
0.2 ≦ x ≦ 0.65,
0 ≦ y ≦ 0.4,
0.2 ≦ v + w <0.65,
3 <n <6 and
0 ≦ y / (1-x) <0.56,
The raw material powder is blended so as to satisfy the above. When n indicating the atomic ratio and molar ratio defined above is out of the range, the ferrite compound of the present invention cannot be obtained.
なお、LaはLaを除く希土類元素の少なくとも一種でその一部を置換することができる。置換量はモル比でLaの50%以下であるのが好ましい。Coはその一部をZn、Ni及びMnから選ばれた少なくとも1種で置換することもできる。 Note that La can be partially substituted with at least one rare earth element other than La. The substitution amount is preferably 50% or less of La by molar ratio. A part of Co can be substituted with at least one selected from Zn, Ni and Mn.
原料粉末は、価数にかかわらず、それぞれの金属の酸化物、炭酸塩、水酸化物、硝酸塩、塩化物等を使用することができる。原料粉末を溶解した溶液であってもよい。Caの化合物としては、Caの炭酸塩、酸化物、塩化物等が挙げられる。Laの化合物としては、La2O3等の酸化物、La(OH)3等の水酸化物、La2(CO3)3・8H2O等の炭酸塩等が挙げられる。A元素の化合物としては、Ba及び/又はSrの炭酸塩、酸化物、塩化物等が挙げられる。鉄の化合物としては、酸化鉄、水酸化鉄、塩化鉄、ミルスケール等が挙げられる。Coの化合物としては、CoO、Co3O4等の酸化物、CoOOH、Co(OH)2、Co3O4・m1H2O(m1は正の数である)等の水酸化物、CoCO3等の炭酸塩、及びm2CoCO3・m3Co(OH)2・m4H2O等の塩基性炭酸塩(m2、m3、m4は正の数である)が挙げられる。 Regardless of the valence, the raw material powder can use oxides, carbonates, hydroxides, nitrates, chlorides, and the like of each metal. The solution which melt | dissolved raw material powder may be sufficient. Examples of the Ca compound include Ca carbonate, oxide, chloride and the like. Examples of the La compound include oxides such as La 2 O 3 , hydroxides such as La (OH) 3 , carbonates such as La 2 (CO 3 ) 3 · 8H 2 O, and the like. Examples of the element A compound include Ba and / or Sr carbonates, oxides, and chlorides. Examples of the iron compound include iron oxide, iron hydroxide, iron chloride, and mill scale. Co compounds include oxides such as CoO and Co 3 O 4 , and hydroxides such as CoOOH, Co (OH) 2 , and Co 3 O 4 · m 1 H 2 O (m 1 is a positive number). , Carbonates such as CoCO 3 , and basic carbonates such as m 2 CoCO 3 · m 3 Co (OH) 2 · m 4 H 2 O (m 2 , m 3 and m 4 are positive numbers) Can be mentioned.
CaCO3、Fe2O3及びLa2O3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、仮焼後に添加してもよい。例えば、(1)CaCO3、Fe2O3、La2O3及びCo3O4を配合し、混合及び仮焼した後、仮焼体を粉砕し、焼成してフェライト化合物を製造しても良いし、(2)CaCO3、Fe2O3及びLa2O3を配合し、混合及び仮焼した後、仮焼体にCo3O4を添加し、粉砕及び焼成してフェライト化合物を製造することもできる。 Raw material powders other than CaCO 3 , Fe 2 O 3 and La 2 O 3 may be added from the time of raw material mixing, or may be added after calcination. For example, (1) CaCO 3 , Fe 2 O 3 , La 2 O 3 and Co 3 O 4 are blended, mixed and calcined, and then the calcined body is pulverized and fired to produce a ferrite compound. (2) Mixing CaCO 3 , Fe 2 O 3 and La 2 O 3 , mixing and calcining, adding Co 3 O 4 to the calcined body, pulverizing and firing to produce a ferrite compound You can also
仮焼時の反応促進のため、必要に応じてB2O3、H3BO3等のBを含む化合物を1質量%程度まで添加しても良い。H3BO3は、焼成時に結晶粒の形状やサイズを制御する効果も有するため、仮焼後(微粉砕前や焼成前)に添加してもよく、仮焼前及び仮焼後の両方で添加してもよい。 In order to promote the reaction during calcination, a compound containing B such as B 2 O 3 or H 3 BO 3 may be added up to about 1% by mass as necessary. H 3 BO 3 also has the effect of controlling the shape and size of crystal grains during firing, so it may be added after calcination (before pulverization or before firing), both before and after calcination. It may be added.
準備したそれぞれの原料粉末を混合し、混合原料粉末とする。原料粉末の混合は、湿式及び乾式のいずれで行ってもよい。スチールボール等の媒体とともに撹拌すると原料粉末をより均一に混合することができる。湿式の場合は、分散媒に水を用いるのが好ましい。原料粉末の分散性を高める目的でポリカルボン酸アンモニウム、グルコン酸カルシウム等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そのまま仮焼してもよいし、原料スラリーを脱水した後、仮焼してもよい。 Each prepared raw material powder is mixed and it is set as mixed raw material powder. Mixing of the raw material powders may be performed either by a wet method or a dry method. When stirring with a medium such as a steel ball, the raw material powder can be mixed more uniformly. In the case of the wet type, it is preferable to use water as the dispersion medium. For the purpose of enhancing the dispersibility of the raw material powder, a known dispersant such as ammonium polycarboxylate or calcium gluconate may be used. The mixed raw material slurry may be calcined as it is, or after dehydrating the raw material slurry, it may be calcined.
(b)仮焼工程
乾式混合又は湿式混合することによって得られた混合原料粉末は、電気炉、ガス炉等を用いて加熱することで、固相反応により、六方晶のM型マグネトプランバイト構造の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。仮焼にて形成されるフェライト化合物は、本発明のフェライト化合物の前駆体であり、この段階では、十分に結晶構造が安定化されておらず、M型マグネトプランバイト構造の単位胞中のダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの量よりも多くなっていない場合がある。なお、前記の原料粉末混合工程において、CaCO3、Fe2O3及びLa2O3を配合し、混合及び仮焼した後、得られた仮焼体にCo3O4を添加する方法で製造する場合は、仮焼にて形成されるフェライト化合物にはCoが含有されていないが、仮焼体にCo3O4を添加し、後述する工程を経ることによって、M型マグネトプランバイト構造の単位胞中のダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの量よりも多いフェライト化合物を得ることができる。
(b) Calcination process The mixed raw material powder obtained by dry mixing or wet mixing is heated using an electric furnace, gas furnace, etc., and by a solid-phase reaction, a hexagonal M-type magnetoplumbite structure The ferrite compound is formed. This process is called “calcination” and the resulting compound is called “calcination”. The ferrite compound formed by calcination is a precursor of the ferrite compound of the present invention, and at this stage, the crystal structure is not sufficiently stabilized, and the M-type magnetoplumbite structure downs the unit cell. The amount of Co present at the 4f 1 and 4f 2 sites that are the spin sites may not be greater than the amount of Co present at the 2a, 4e, and 12k sites that are the up spin sites. In the raw material powder mixing step, CaCO 3 , Fe 2 O 3 and La 2 O 3 are blended, mixed and calcined, and then manufactured by a method of adding Co 3 O 4 to the obtained calcined body. In this case, the ferrite compound formed by calcining does not contain Co, but by adding Co 3 O 4 to the calcined body and passing through the steps described later, the M-type magnetoplumbite structure It is possible to obtain a ferrite compound in which the amount of Co present in the 4f 1 and 4f 2 sites which are the down spin sites in the unit cell is larger than the amount of Co present in the 2a, 4e and 12k sites which are the up spin sites. .
仮焼工程は、酸素濃度が5%以上の雰囲気中で行うのが好ましい。酸素濃度が5%未満であると、異常粒成長、異相の生成等を招く。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. When the oxygen concentration is less than 5%, abnormal grain growth, generation of a heterogeneous phase, and the like are caused. A more preferable oxygen concentration is 20% or more.
仮焼工程では、フェライト化合物が形成される固相反応が温度の上昇とともに進行し、約1100℃で完了する。仮焼温度が1100℃未満では、未反応のヘマタイト(酸化鉄)が残存するため好ましくない。一方、仮焼温度が1450℃を超えると結晶粒が成長し過ぎるため、粉砕工程において粉砕に多大な時間を要することがある。従って、仮焼温度は1100〜1450℃であるのが好ましく、1200〜1350℃であるのがより好ましい。仮焼時間は0.5〜5時間であるのが好ましい。 In the calcination step, a solid phase reaction in which a ferrite compound is formed proceeds with an increase in temperature and is completed at about 1100 ° C. A calcination temperature of less than 1100 ° C. is not preferable because unreacted hematite (iron oxide) remains. On the other hand, when the calcining temperature exceeds 1450 ° C., crystal grains grow too much, and thus, it may take a long time for the grinding in the grinding process. Accordingly, the calcination temperature is preferably 1100 to 1450 ° C, more preferably 1200 to 1350 ° C. The calcination time is preferably 0.5 to 5 hours.
仮焼前にH3BO3を添加した場合は、フェライト化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 ferritization reaction is promoted, and therefore calcination can be performed at 1100 ° C. to 1300 ° C.
(c)焼結助剤の添加
本発明のフェライト化合物を焼結磁石に用いる場合には、焼結助剤として、前記仮焼工程後、後述する成形工程前において、仮焼体又は仮焼体粉末に、仮焼体又は仮焼体粉末100質量%に対して0〜1.8質量%のSiO2、及びCaO換算で0〜2質量%のCaCO3を添加するのが好ましい。焼結助剤の添加は、例えば、仮焼工程によって得られた仮焼体に焼結助剤を添加した後粉砕工程を実施する、粉砕工程の途中で焼結助剤を添加する、又は粉砕工程後の仮焼体に焼結助剤を添加、混合した後成形工程を実施する、などの方法を採用することができる。
(c) Addition of sintering aid When the ferrite compound of the present invention is used in a sintered magnet, a calcined body or a calcined body is used as a sintering aid after the calcining step and before the molding step described later. It is preferable to add 0 to 1.8% by mass of SiO 2 and 0 to 2% by mass of CaCO 3 in terms of CaO with respect to 100% by mass of the calcined body or the calcined body powder. For example, the sintering aid may be added by, for example, adding a sintering aid to the calcined body obtained by the calcining step and then performing a grinding step, adding a sintering aid during the grinding step, or grinding. A method of adding a sintering aid to the calcined body after the process and mixing and then performing a molding process can be employed.
なお、本発明において、CaCO3の添加量は全てCaO換算で表記する。CaO換算での添加量からCaCO3の添加量は、式:
(CaCO3の分子量×CaO換算での添加量)/CaOの分子量
によって求めることができる。
例えば、CaO換算で1.5質量%のCaCO3を添加する場合、
{(40.08[Caの原子量]+12.01[Cの原子量]+48.00[Oの原子量×3]=100.09[CaCO3の分子量])×1.5質量%[CaO換算での添加量]}/(40.08[Caの原子量] +16.00[Oの原子量]=56.08[CaOの分子量])=2.677質量%[CaCO3の添加量]、となる。
In the present invention, the amount of CaCO 3 added is all expressed in terms of CaO. The addition amount of CaCO 3 from the addition amount in terms of CaO is calculated by the formula:
(Molecular weight of CaCO 3 × added amount in terms of CaO) / CaO molecular weight.
For example, when adding 1.5% CaCO 3 in terms of CaO,
{(40.08 [Ca atomic weight] + 12.01 [C atomic weight] + 48.00 [O atomic weight x 3] = 100.09 [CaCO 3 molecular weight]) x 1.5 mass% [CaO equivalent amount]} / ( 40.08 [atomic weight of Ca] +16.00 [atomic weight of O] = 56.08 [molecular weight of CaO] = 2.677 mass% [addition amount of CaCO 3 ].
CaLaCoフェライトにおいては、主相成分としてCaが含まれているため、焼結助剤としてSiO2及びCaCO3を添加しなくても液相が生成し、焼結することができる。すなわち、フェライト焼結磁石において主として粒界相を形成する前記SiO2及びCaCO3を添加しなくても粒界相が形成される。一方、焼結助剤としてSiO2及びCaCO3を添加した場合、それらは焼結時に液相成分の一部となり、焼結後は粒界相となる。 Since CaLaCo ferrite contains Ca as a main phase component, a liquid phase can be generated and sintered without adding SiO 2 and CaCO 3 as sintering aids. That is, the grain boundary phase is formed without adding the SiO 2 and CaCO 3 that mainly form the grain boundary phase in the ferrite sintered magnet. On the other hand, when SiO 2 and CaCO 3 are added as sintering aids, they become part of the liquid phase component during sintering and become a grain boundary phase after sintering.
上述したSiO2及びCaCO3の他に、仮焼工程後、後述する成形工程前において、Cr2O3、Al2O3等を添加することもできる。これらの添加量は、それぞれ5質量%以下であるのが好ましい。 In addition to the above-described SiO 2 and CaCO 3 , Cr 2 O 3 , Al 2 O 3, etc. can be added after the calcining step and before the molding step described later. Each of these addition amounts is preferably 5% by mass or less.
(d)粉砕工程
仮焼体は、振動ミル、ローラーミル、ハンマーミル、ジェットミル、ボールミル、アトライター等によって粉砕し、仮焼体粉末とする。仮焼体粉末の平均粒度は0.4〜0.8μm程度(空気透過法)にするのが好ましい。粉砕工程は、乾式粉砕及び湿式粉砕のいずれもよいが、双方を組み合わせて行うのが好ましい。
(d) Grinding step The calcined body is pulverized by a vibration mill, roller mill, hammer mill, jet mill, ball mill, attritor or the like to obtain a calcined powder. The average particle size of the calcined powder is preferably about 0.4 to 0.8 μm (air permeation method). The pulverization step may be either dry pulverization or wet pulverization, but is preferably performed in combination.
湿式粉砕は、分散媒として水及び/又は非水系溶剤(アセトン、エタノール、キシレン等の有機溶剤)を用いて行う。湿式粉砕により、分散媒と仮焼体粉末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分散剤及び/又は界面活性剤を固形分比率で0.2〜2質量%を添加するのが好ましい。湿式粉砕後は、スラリーを濃縮及び混練するのが好ましい。 The wet pulverization is performed using water and / or a non-aqueous solvent (an organic solvent such as acetone, ethanol, xylene) as a dispersion medium. By wet pulverization, a slurry in which the dispersion medium and the calcined powder are mixed is generated. It is preferable to add a known dispersant and / or surfactant to the slurry in a solid content ratio of 0.2 to 2% by mass. After the wet pulverization, it is preferable to concentrate and knead the slurry.
粉砕した仮焼体粉末には、焼成工程で発生するフェライト粒子の異常粒成長や成形工程での脱水性悪化や成形不良の原因となる0.1μm未満の超微粉が含まれるので、これらの超微粉を除去するために粉砕した仮焼体粉末に熱処理を施すのが好ましい。熱処理を施した粉末は再度粉砕するのが好ましい。このように、第一の粉砕工程と、前記第一の粉砕工程によって得られた粉末に熱処理を施す工程と、前記熱処理が施された粉末を再度粉砕する第二の粉砕工程とからなる粉砕工程(以下「熱処理再粉砕工程」という)を採用することにより本発明のフェライト化合物を焼結磁石に用いた場合、本フェライト焼結磁石のHcJを向上させることができる。 The pulverized calcined powder contains ultrafine powder of less than 0.1 μm, which causes abnormal grain growth of ferrite particles generated in the firing process, dehydration deterioration in the molding process, and molding defects. It is preferable to heat-treat the pulverized calcined powder to remove the heat. The heat-treated powder is preferably pulverized again. Thus, the pulverization step comprising the first pulverization step, the step of subjecting the powder obtained by the first pulverization step to heat treatment, and the second pulverization step of pulverizing the powder subjected to the heat treatment again. When the ferrite compound of the present invention is used for a sintered magnet by adopting (hereinafter referred to as “heat treatment re-grinding step”), the H cJ of the ferrite sintered magnet can be improved.
通常の粉砕工程においては0.1μm未満の超微粉が不可避的に生じ、その超微粉の存在によって焼成工程でフェライト粒子の異常粒成長が発生してHcJが低下したり、成形工程において脱水性が悪くなり、成形体に不良を生じたり、脱水に多くの時間がかかることによってプレスサイクルが低下したりする。第一の粉砕工程によって得られた超微粉を含む粉末に熱処理を施すと、比較的粒径の大きい粉末と超微粉との間で反応が起こり、超微粉の量を減少させることができる。そして、第二の粉砕工程によって粒度調整やネッキングの除去を行い、所定粒度の粉末を作製する。これによって、超微粉の量が少なく粒度分布に優れた粉末を得ることができ、焼成工程でのフェライト粒子の異常粒成長を抑制できることで本発明のフェライト化合物を焼結磁石に用いた場合、本フェライト焼結磁石のHcJを向上させることができるとともに、成形工程における上記の問題を解決することができる。 In the normal pulverization process, ultrafine powder of less than 0.1 μm is inevitably generated, and the presence of the ultrafine powder causes abnormal grain growth of ferrite particles in the firing process, resulting in a decrease in H cJ , and dehydration in the molding process. It becomes worse, the molded product becomes defective, or the press cycle is lowered due to a long time for dehydration. When the powder containing the ultrafine powder obtained by the first pulverization process is heat-treated, a reaction occurs between the powder having a relatively large particle size and the ultrafine powder, and the amount of the ultrafine powder can be reduced. Then, the particle size is adjusted and necking is removed by the second pulverization step to produce a powder having a predetermined particle size. As a result, it is possible to obtain a powder with a small amount of ultrafine powder and excellent particle size distribution, and when the ferrite compound of the present invention is used for a sintered magnet by suppressing abnormal grain growth of ferrite particles in the firing process, The HcJ of the ferrite sintered magnet can be improved and the above problems in the molding process can be solved.
熱処理再粉砕工程によるHcJの向上効果を利用すると、第二の粉砕工程による粉末の粒径を比較的大きく設定しても(例えば平均粒度0.8〜1.0μm(空気透過法)程度)、通常の粉砕工程によって得られる粉末(平均粒度0.4〜0.8μm(空気透過法)程度)を用いた場合と同等のHcJが得られる。従って、第二の粉砕工程の時間短縮が図れるとともに、さらなる脱水性の向上、プレスサイクルの向上を図ることができる。 Using the effect of improving H cJ by the heat treatment re-grinding process, even if the particle size of the powder by the second grinding process is set relatively large (for example, average particle size of 0.8 to 1.0 μm (air permeation method)), H cJ equivalent to the case of using the powder obtained by the pulverization step (average particle size of about 0.4 to 0.8 μm (air permeation method)) is obtained. Accordingly, the time for the second pulverization step can be shortened, and further improvement of dewaterability and improvement of the press cycle can be achieved.
このように、熱処理再粉砕工程によれば、種々の利点は得られるものの、製造工程の増加に伴うコストアップは避けることができない。しかしながら、熱処理再粉砕工程を採用した場合に得られる前記の改良効果は、熱処理再粉砕工程を採用しない場合に比べ非常に大きいので、前記コストアップを相殺することができる。従って、本発明において、熱処理再粉砕工程は実用的にも有意義な工程である。 As described above, according to the heat treatment re-pulverization process, although various advantages can be obtained, an increase in cost accompanying an increase in the manufacturing process cannot be avoided. However, the improvement effect obtained when the heat treatment re-pulverization step is adopted is much larger than that when the heat treatment re-pulverization step is not adopted, so that the cost increase can be offset. Therefore, in the present invention, the heat treatment re-pulverization step is a practically meaningful step.
第一の粉砕は、前述した通常の粉砕と同様であり、振動ミル、ローラーミル、ハンマーミル、ジェットミル、ボールミル、アトライター等を用いて行う。粉砕後の粉末の平均粒度は0.4〜0.8μm程度(空気透過法)が好ましい。粉砕工程は、乾式粉砕及び湿式粉砕のいずれもよいが、双方を組み合わせて行うのが好ましい。 The first pulverization is the same as the normal pulverization described above, and is performed using a vibration mill, roller mill, hammer mill, jet mill, ball mill, attritor or the like. The average particle size of the pulverized powder is preferably about 0.4 to 0.8 μm (air permeation method). The pulverization step may be either dry pulverization or wet pulverization, but is preferably performed in combination.
第一の粉砕工程後に行う熱処理は、600〜1200℃で行うのが好ましく、800〜1100℃で行うのがより好ましい。熱処理の時間は特に限定しないが、1秒〜100時間が好ましく、1〜10時間程度がより好ましい。 The heat treatment performed after the first pulverization step is preferably performed at 600 to 1200 ° C, more preferably 800 to 1100 ° C. The heat treatment time is not particularly limited, but is preferably 1 second to 100 hours, and more preferably about 1 to 10 hours.
熱処理工程後に行う第二の粉砕は、第一の粉砕と同様に、振動ミル、ローラーミル、ハンマーミル、ジェットミル、ボールミル、アトライター等を用いて行う。第一の粉砕工程においてすでに所望の粒径はほとんど得られているので、第二の粉砕工程においては、主として粒度調整やネッキングの除去を行う。従って、第一の粉砕工程よりも粉砕時間の短縮等により粉砕条件を軽減するのが好ましい。第一の粉砕工程と同程度の条件で粉砕を行うと再度超微粉が生成されるため好ましくない。 The second pulverization performed after the heat treatment step is performed using a vibration mill, a roller mill, a hammer mill, a jet mill, a ball mill, an attritor or the like, as in the first pulverization. Since almost the desired particle size has already been obtained in the first pulverization step, particle size adjustment and necking removal are mainly performed in the second pulverization step. Therefore, it is preferable to reduce the pulverization conditions by shortening the pulverization time or the like than in the first pulverization step. If pulverization is performed under the same conditions as in the first pulverization step, ultrafine powder is generated again, which is not preferable.
第二の粉砕後の粉末の平均粒度は、通常の粉砕工程によって得られる本フェライト焼結磁石よりも高いHcJを得たい場合は、通常の粉砕工程と同様に0.4〜0.8μm程度(空気透過法)にするのが好ましく、粉砕工程の時間短縮、さらなる脱水性の向上、プレスサイクルの向上等の利点を活用したい場合は、0.8〜1.2μm、好ましくは0.8〜1.0μm程度(空気透過法)にするのが好ましい。 The average particle size of the powder after the second pulverization is about 0.4 to 0.8 μm (air permeation) as in the normal pulverization step when it is desired to obtain a higher H cJ than the sintered ferrite magnet obtained by the normal pulverization step. If you want to take advantage of advantages such as shortening the pulverization time, further dewaterability, and improving the press cycle, 0.8 to 1.2 μm, preferably about 0.8 to 1.0 μm (air permeation method) Is preferable.
(e)成形工程
本発明のフェライト化合物を焼結磁石に用いる場合には、粉砕工程後のスラリーを、分散媒を除去しながら磁界中又は無磁界中でプレス成形する。特に、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、フェライト焼結磁石の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、分散剤及び潤滑剤をそれぞれ0.01〜1質量%添加しても良い。また成形前にスラリーを必要に応じて濃縮してもよい。濃縮は自然沈降のほか、遠心分離、フィルタープレス等により行うのが好ましい。
(e) Forming Step When the ferrite compound of the present invention is used for a sintered magnet, the slurry after the pulverizing step is press-molded in a magnetic field or in a non-magnetic field while removing the dispersion medium. In particular, by press molding in a magnetic field, the crystal orientation of the powder particles can be aligned (orientated), and the magnet characteristics of the ferrite sintered magnet can be dramatically improved. Further, in order to improve the orientation, 0.01% to 1% by mass of a dispersant and a lubricant may be added. Moreover, you may concentrate a slurry before shaping | molding as needed. Concentration is preferably carried out by natural sedimentation, centrifugation, filter press or the like.
(f)焼成工程
粉砕工程で得られた仮焼体粉末、または成形工程で得られた成形体は、必要に応じて脱脂した後、焼成(焼結)する。これによって焼成体(焼結磁石)を得る。焼成工程においては、1100℃〜焼成温度の温度範囲での昇温速度を1〜4℃/分とし、焼成温度〜1100℃の温度範囲での降温速度を6℃/分以上とする。これによって、M型マグネトプランバイト構造の単位胞中のダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの量よりも多いフェライト化合物を製造することができる。
(f) Firing step The calcined body powder obtained in the pulverization step or the shaped body obtained in the molding step is degreased if necessary and then fired (sintered). Thus, a fired body (sintered magnet) is obtained. In the firing step, the rate of temperature rise in the temperature range from 1100 ° C. to the firing temperature is 1 to 4 ° C./minute, and the rate of temperature drop in the temperature range from the firing temperature to 1100 ° C. is 6 ° C./minute or more. As a result, the amount of Co present in the 4f 1 and 4f 2 sites that are the down spin sites in the unit cell of the M-type magnetoplumbite structure is the amount of Co present in the 2a, 4e, and 12k sites that are the up spin sites. More ferrite compounds can be produced.
昇温速度は1℃/分未満、例えば0.5℃/分でも本発明のフェライト化合物を得ることが可能であるが、昇温速度があまり遅くなり過ぎると、生産サイクルが長くなるとともに生産コストの増加を招くため好ましくない。従って、昇温速度は1〜4℃/分が好ましい。より好ましい昇温速度は1〜2℃/分である。また、降温速度は6℃/分以上であれば上限は特に規定しないが、速く降温させるには、焼成炉に冷却設備や送風設備が必要となるので、生産コストの増加を招く恐れがある。これらの点を考慮すると、降温速度の上限は10℃/分程度が好ましい。 It is possible to obtain the ferrite compound of the present invention even at a heating rate of less than 1 ° C / minute, for example, 0.5 ° C / minute. However, if the heating rate is too slow, the production cycle becomes longer and the production cost increases. This is not preferable. Therefore, the temperature rising rate is preferably 1 to 4 ° C./min. A more preferable rate of temperature increase is 1 to 2 ° C./min. Further, the upper limit is not particularly defined if the temperature lowering rate is 6 ° C./min or more, but in order to lower the temperature quickly, a cooling facility and a blower facility are required in the firing furnace, which may increase the production cost. Considering these points, the upper limit of the temperature lowering rate is preferably about 10 ° C./min.
昇温速度を1〜4℃/分にする温度範囲は1100℃〜焼成温度である。1100℃以上の温度域で昇温速度が一時的にでも4℃/分を超えると、本発明のフェライト化合物が得られなくなる可能性がある。なお、1100℃〜焼成温度の温度範囲での昇温速度が1〜4℃/分になっていれば、それ以外の温度での昇温速度は特に限定されない。1100℃〜焼成温度の温度範囲での昇温速度を1〜4℃/分にするには、1100℃よりも低い温度、例えば800℃以上1100℃未満の温度域においても昇温速度を1〜4℃/分にしておくことが好ましい。 The temperature range in which the heating rate is 1 to 4 ° C./min is 1100 ° C. to the firing temperature. If the rate of temperature rise exceeds 4 ° C./min even in the temperature range of 1100 ° C. or higher, the ferrite compound of the present invention may not be obtained. In addition, if the temperature increase rate in the temperature range of 1100 degreeC-calcination temperature is 1-4 degreeC / min, the temperature increase rate in other temperature will not be specifically limited. In order to set the rate of temperature increase in the temperature range from 1100 ° C. to the firing temperature to 1 to 4 ° C./min, the temperature increase rate is set to 1 to 1 even at a temperature lower than 1100 ° C. It is preferable to keep it at 4 ° C / min.
降温速度を6℃/分以上にする温度範囲は焼成温度〜1100℃である。1100℃以上の温度域で降温速度が一時的にでも6℃/分未満となると、本発明のフェライト化合物が得られなくなる可能性がある。なお、焼成温度〜1100℃の温度範囲での降温速度が6℃/分以上になっていれば、それ以外の温度での降温速度は特に限定されない。 The temperature range in which the rate of temperature decrease is 6 ° C./min or more is the firing temperature to 1100 ° C. If the temperature lowering rate temporarily becomes less than 6 ° C./min in the temperature range of 1100 ° C. or higher, the ferrite compound of the present invention may not be obtained. In addition, if the temperature-fall rate in the temperature range of calcination temperature-1100 degreeC is 6 degrees C / min or more, the temperature-fall rate in temperature other than that will not be specifically limited.
焼成は、電気炉、ガス炉等を用いて行う。焼成は、酸素濃度が10%以上の雰囲気中で行うのが好ましい。酸素濃度が10%未満であると、異常粒成長や異相の生成を起こす可能性があり、焼結磁石、ボンド磁石、磁気記録媒体等へ用いることが難くなる。酸素濃度は、より好ましくは20%以上であり、最も好ましくは100%である。焼成温度は、1150〜1250℃が好ましい。焼成時間は、0.5〜2時間が好ましい。焼成工程によって得られる焼成体(焼結磁石)の平均結晶粒径は約0.5〜2μmである。 Firing is performed using an electric furnace, a gas furnace, or the like. Firing 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 formation may occur, making it difficult to use for sintered magnets, bonded magnets, magnetic recording media, and the like. The oxygen concentration is more preferably 20% or more, and most preferably 100%. The firing temperature is preferably 1150 to 1250 ° C. The firing time is preferably 0.5 to 2 hours. The average crystal grain size of the fired body (sintered magnet) obtained by the firing process is about 0.5 to 2 μm.
前記焼成工程によって得られた焼成体は必要に応じて粉砕(解砕)することで、本発明のフェライト化合物で構成される結晶相を主として含有する粉末が得られ、ボンド磁石、磁気記録媒体等に用いることでこれらの性能を向上させることができる。また、前記成形工程を行った後、前記焼成工程によって得られた焼結磁石はそのままの状態でフェライト焼結磁石として使用することができる。すなわち、当該フェライト焼結磁石は、本発明のフェライト化合物で構成される結晶(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相)を主相とする。 The fired body obtained by the firing step is pulverized (pulverized) as necessary to obtain a powder mainly containing a crystal phase composed of the ferrite compound of the present invention, and a bonded magnet, a magnetic recording medium, etc. These performances can be improved by using them in the above. Moreover, after performing the said shaping | molding process, the sintered magnet obtained by the said baking process can be used as a ferrite sintered magnet as it is. That is, the sintered ferrite magnet has a crystal composed of the ferrite compound of the present invention (a ferrite phase having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure) as a main phase.
本発明のフェライト化合物の製造方法における特徴は、焼成(焼結)工程において、1100℃〜焼成温度までの昇温速度を遅くし(1〜4℃/分)、焼成後の焼成温度〜1100℃までの降温速度を昇温速度よりも速くする(6℃/分以上)点にある。これにより、M型マグネトプランバイト構造の単位胞中のダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの量よりも多いフェライト化合物を得ることができ、そのフェライト化合物を主たる構成物とするフェライト焼結磁石において、高いBrと高いHk/HcJを維持したままHcJを向上させることができる。以下に本発明者らが推定する理由を述べるが、この理由は現時点で得られている知見から推定したものであり、本発明の技術的範囲を制限することを意図したものではない。 The feature of the method for producing a ferrite compound of the present invention is that, in the firing (sintering) step, the rate of temperature increase from 1100 ° C. to the firing temperature is slowed (1 to 4 ° C./min), and the firing temperature after firing is 1100 ° C. It is in the point which makes the temperature-falling speed until it is faster than the temperature-raising speed (more than 6 ℃ / min). As a result, the amount of Co present at the 4f 1 and 4f 2 sites that are the down spin sites in the unit cell of the M-type magnetoplumbite structure is the amount of Co present at the 2a, 4e, and 12k sites that are the up spin sites. it is possible to obtain more than ferrite compounds, in the ferrite sintered magnet of the ferrite compound as the main constituent, it is possible to improve the H cJ while maintaining high B r and a high H k / H cJ. The reason for the estimation by the present inventors will be described below, but this reason is estimated from the knowledge obtained at the present time, and is not intended to limit the technical scope of the present invention.
一般的なフェライト焼結磁石の焼成プロセスは液相焼結に分類される。前記の本発明によるフェライト化合物の製造方法において、焼結助剤としてSiO2及びCaCO3を添加した場合はその焼結助剤が焼成時に液相成分の一部となり、焼結助剤を添加しない場合は主相の一部が焼成時に液相を形成する。これらの液相は、焼成後に、二つの主相の間に存在する第一の粒界相と、三つ以上の主相の間に存在する第二の粒界相となる。 The general firing process of sintered ferrite magnets is classified as liquid phase sintering. In the above-described method for producing a ferrite compound according to the present invention, when SiO 2 and CaCO 3 are added as sintering aids, the sintering aid becomes part of the liquid phase component during firing, and no sintering aid is added. In some cases, a part of the main phase forms a liquid phase during firing. These liquid phases become a first grain boundary phase existing between two main phases and a second grain boundary phase existing between three or more main phases after firing.
本発明のフェライト化合物の製造方法では、1100℃〜焼成温度の温度範囲での昇温速度を1〜4℃/分として、その温度域をゆっくりと通過させることにより、液相への固相の溶解と析出を促進させることができるとともに、M型マグネトプランバイト構造の結晶内で各原子がより結晶構造を安定させる位置に移動する。この時、Coが占有するサイトが最適化され、その結果、M型マグネトプランバイト構造の単位胞中のダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの量よりも多くなると考えられる。 In the method for producing a ferrite compound of the present invention, the heating rate in the temperature range from 1100 ° C. to the firing temperature is 1 to 4 ° C./min, and the solid phase into the liquid phase is slowly passed through the temperature range. In addition to promoting dissolution and precipitation, each atom moves to a position that stabilizes the crystal structure in the crystal of the M-type magnetoplumbite structure. At this time, the site occupied by Co is optimized, and as a result, the amount of Co present at the 4f 1 and 4f 2 sites, which are the down spin sites in the unit cell of the M-type magnetoplumbite structure, is increased at the up spin site. More than the amount of Co present at certain 2a, 4e and 12k sites.
ただし、焼成後の降温時に、昇温時と同じように1100℃から焼成温度までの温度域をゆっくりと通過させると、再び液相への固相の溶解と析出、並びにM型マグネトプランバイト構造の結晶内での原子の移動が起こり、安定化された結晶構造がくずれることとなる。そこで、焼成温度〜1100℃の温度範囲での降温速度を6℃/分以上としてその温度域を早く通過させることにより、昇温時に形成された安定な結晶構造をそのまま保持することができると考えられる。 However, when the temperature is lowered after firing, if the temperature range from 1100 ° C to the firing temperature is passed slowly as in the case of the temperature rise, the solid phase dissolves and precipitates again in the liquid phase, and the M-type magnetoplumbite structure. The movement of atoms in the crystal occurs, and the stabilized crystal structure is broken. Therefore, it is considered that the stable crystal structure formed at the time of temperature rise can be maintained as it is by passing the temperature range quickly by setting the temperature drop rate in the temperature range of the firing temperature to 1100 ° C to 6 ° C / min or more. It is done.
焼成工程における液相への固相の溶解と析出、並びにM型マグネトプランバイト構造の結晶内での原子の移動は、CaLaCoフェライトだけでなく、SrLaCoフェライトでも起こっているものと考えられる。しかし、CaLaCoフェライトとSrLaCoフェライトとは、以下の点で大きく相違する。 It is considered that the dissolution and precipitation of the solid phase in the liquid phase and the movement of atoms in the crystal of the M-type magnetoplumbite structure occur not only in the CaLaCo ferrite but also in the SrLaCo ferrite in the firing process. However, CaLaCo ferrite and SrLaCo ferrite differ greatly in the following points.
前記の通り、CaLaCoフェライトでは、焼結助剤としてSiO2及びCaCO3を添加した場合はその焼結助剤が焼成時に液相を形成し、焼結助剤を添加しない場合は主相の一部が焼成時に液相を形成する。つまり、主相と液相の双方にCaが含有されている。そして、焼成工程において、前記の液相への固相の溶解と析出が起こる際に、主相に含有されるCaと液相に含有されるCaとが相互に移動していると考えられる。すなわち、主相と液相間のCaの相互移動により液相への固相の溶解と析出が促進され、この時、Coが占有するサイトが最適化される。その結果、M型マグネトプランバイト構造の単位胞中のダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの量よりも多くなると考えられる。 As described above, in CaLaCo ferrite, when SiO 2 and CaCO 3 are added as sintering aids, the sintering aid forms a liquid phase during firing, and when no sintering aid is added, one of the main phases. The part forms a liquid phase during firing. That is, Ca is contained in both the main phase and the liquid phase. In the firing step, when the solid phase is dissolved and precipitated in the liquid phase, it is considered that Ca contained in the main phase and Ca contained in the liquid phase move with each other. That is, the mutual movement of Ca between the main phase and the liquid phase promotes the dissolution and precipitation of the solid phase in the liquid phase, and at this time, the site occupied by Co is optimized. As a result, the amount of Co present at the 4f 1 and 4f 2 sites, which are the down spin sites, in the unit cell of the M-type magnetoplumbite structure is the amount of Co present at the 2a, 4e and 12k sites, which are the up spin sites. More than expected.
一方、SrLaCoフェライトでは、基本的に主相にCaは含有されない。従って、焼成時、焼結助剤として添加したSiO2やCaCO3が主として液相を形成することとなり、CaLaCoフェライトと違って焼結助剤を添加しない場合には、1200℃近傍の好ましい焼成温度範囲では液相をほとんど形成しない。発明者らが、SrLaCoフェライト焼結磁石(焼結助剤として1.2質量%のSiO2及びCaO換算で1.5質量%のCaCO3を添加)において、任意の三つの粒界相の組成を、走査透過型電子顕微鏡(STEM)とエネルギー分散X線分光(EDS)機能を装備したFE-TEMにより点分析したところ、表1に示す結果が得られた。なお、含有量の単位は全て原子%である。 On the other hand, SrLaCo ferrite basically does not contain Ca in the main phase. Therefore, during firing, SiO 2 and CaCO 3 added as a sintering aid will mainly form a liquid phase, and unlike CaLaCo ferrite, if no sintering aid is added, a preferred firing temperature around 1200 ° C. In the range, almost no liquid phase is formed. The inventors scanned and transmitted the composition of any three grain boundary phases in a SrLaCo ferrite sintered magnet (added 1.2% by mass of SiO 2 as a sintering aid and 1.5% by mass of CaCO 3 in terms of CaO). When a point analysis was performed with a scanning electron microscope (STEM) and an FE-TEM equipped with an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) function, the results shown in Table 1 were obtained. The unit of content is atomic%.
表1に示す通り、SrLaCoフェライト焼結磁石の粒界相には、焼結助剤として添加したSi、Ca以外に、Sr、La、Feが含まれている。この結果より、SrLaCoフェライトでは、前記の液相への固相の溶解と析出が起こる際に、主相が溶解し、主相成分が液相へ移動していると考えられる。 As shown in Table 1, the grain boundary phase of the SrLaCo ferrite sintered magnet contains Sr, La, and Fe in addition to Si and Ca added as a sintering aid. From this result, it is considered that in the SrLaCo ferrite, when the solid phase is dissolved and precipitated in the liquid phase, the main phase is dissolved and the main phase component is moved to the liquid phase.
六方晶のM型マグネトプランバイト構造を有する結晶構造の安定性は、Srフェライト>SrLaCoフェライト>CaLaCoフェライト、であることが分かっている。前記の通り、CaLaCoフェライトにおいて、主相に含有されるCaと液相に含有されるCaとが相互に移動していると考えられるのは、CaLaCoフェライトの結晶構造が、SrフェライトやSrLaCoフェライトに比べ不安定であることも一つの要因である。従って、結晶構造が安定しているSrLaCoフェライトにおいては、主相が溶解し、主相成分が液相へ移動することはあっても、液相成分が主相へ移動することはないと考えられる。つまり、安定なSrLaCoフェライト相がCaを取り込んで不安定な状態になろうとすることはあり得ないと考えられる。従って、SrLaCoフェライトでは、前記液相への固相の溶解と析出が起こる際に主相と液相間の相互移動はなく、主相成分のSrやLaが液相へ一方的に移動しているものと考えられる。主相成分のSrやLaが液相へ溶解すること、すなわち主相外殻からSrやLaが溶出し、結晶磁気異方性の低いスピネル構造が残ることで、主相界面近傍の結晶磁気異方性が低下する要因になるものと考えられる。 It has been found that the stability of the crystal structure having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure is Sr ferrite> SrLaCo ferrite> CaLaCo ferrite. As described above, in CaLaCo ferrite, it is considered that Ca contained in the main phase and Ca contained in the liquid phase are mutually moved. The crystal structure of CaLaCo ferrite is different from that of Sr ferrite and SrLaCo ferrite. Another factor is the instability. Therefore, in SrLaCo ferrite with a stable crystal structure, the main phase dissolves and the main phase component may move to the liquid phase, but the liquid phase component does not move to the main phase. . That is, it is unlikely that a stable SrLaCo ferrite phase will take Ca into an unstable state. Therefore, in SrLaCo ferrite, there is no mutual movement between the main phase and the liquid phase when the solid phase dissolves and precipitates in the liquid phase, and the main phase components Sr and La move unilaterally to the liquid phase. It is thought that there is. The main phase components Sr and La are dissolved in the liquid phase, that is, Sr and La are eluted from the outer shell of the main phase, leaving a spinel structure with low crystal magnetic anisotropy. This is considered to be a factor that decreases the directivity.
本発明のフェライト化合物においても、前記製造過程において、フェライト化合物の成分が粒界相(液相)へ移動している。しかし、前記の通り、CaLaCoフェライトでは、フェライト化合物と液相の双方にCaが含有されており、フェライト化合物と液相間のCaの相互移動により液相への固相の溶解と析出が促進され、この時にCoが占有するサイトが最適化される。 Also in the ferrite compound of the present invention, the component of the ferrite compound moves to the grain boundary phase (liquid phase) in the production process. However, as described above, CaLaCo ferrite contains Ca in both the ferrite compound and the liquid phase, and the mutual movement of Ca between the ferrite compound and the liquid phase promotes dissolution and precipitation of the solid phase in the liquid phase. At this time, the site occupied by Co is optimized.
このように、CaLaCoフェライトとSrLaCoフェライトでは、液相への固相の溶解と析出が起こる際に異なる現象が起こっていると考えられる。従って、SrLaCoフェライトでは、本発明のフェライト化合物のように、M型マグネトプランバイト構造の単位胞中のダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの量が、アップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの量よりも多いような結晶構造にはならないと考えられ、このような結晶構造は、主成分としてCaを一定以上含有するCaLaCoフェライトに特有か、又はCaLaCoフェライトにおいて顕著に現われるものと考えられる。 Thus, it is considered that different phenomena occur in CaLaCo ferrite and SrLaCo ferrite when the solid phase dissolves and precipitates in the liquid phase. Therefore, in the SrLaCo ferrite, as in the ferrite compound of the present invention, the amount of Co present at the 4f 1 and 4f 2 sites, which are the down spin sites in the unit cell of the M-type magnetoplumbite structure, is the up spin site. It is considered that the crystal structure does not become larger than the amount of Co present in the 2a, 4e and 12k sites, and such a crystal structure is characteristic of CaLaCo ferrite containing a certain amount of Ca as a main component, or CaLaCo. It is thought that it appears remarkably in ferrite.
本発明のフェライト化合物をフェライト焼結磁石の主たる構成物とした場合の実施例を以下に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。 Examples in which the ferrite compound of the present invention is the main constituent of a sintered ferrite magnet will be described below, but the present invention is not limited thereto.
実施例1
金属元素の原子比率を表す組成式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-v-wCov+wにおいて、1-x-y=0.5、x=0.5、y=0、y/(1-x)=0、v+w=0.3及びn=5.2になるようにCaCO3粉末、La(OH)3粉末、Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を配合してなる原料粉末を準備し、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1300℃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
Composition formula representing atomic ratio of metal element: Ca 1-xy La x A y Fe 2n-vw Cov + w , 1-xy = 0.5, x = 0.5, y = 0, y / (1-x) = Prepare raw material powder by blending CaCO 3 powder, La (OH) 3 powder, Fe 2 O 3 powder and Co 3 O 4 powder so that 0, v + w = 0.3 and n = 5.2, and wet ball mill For 4 hours, dried and sized. Subsequently, it was calcined at 1300 ° C. for 3 hours in the atmosphere, and the obtained calcined body was coarsely pulverized with a hammer mill to obtain a coarsely pulverized powder.
前記粗粉砕粉100質量%に対して、表2に示すSiO2及びCaCO3(CaO換算値)を添加し、水を分散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。得られた微粉砕スラリーを分散媒を除去しながら加圧方向と磁界方向とが平行になるように約1.3 Tの磁界をかけながら約50 MPaの圧力で成形し、複数個の円柱状の成形体(軸方向が磁界方向)を得た。 SiO 2 and CaCO 3 (CaO equivalent value) shown in Table 2 are added to 100% by mass of the coarsely pulverized powder, and a wet ball mill using water as a dispersion medium has an average particle size of 0.55 μm by the air permeation method. Until finely ground. The obtained finely pulverized slurry is molded at a pressure of about 50 MPa while applying a magnetic field of about 1.3 T so that the pressure direction and the magnetic field direction are parallel while removing the dispersion medium, and forming a plurality of cylindrical shapes. A body (axial direction is magnetic field direction) was obtained.
得られた成形体を焼成炉内に装入し、大気中で表2に示す昇温速度及び降温速度で焼成しフェライト焼結磁石(試料No.1〜26)を得た。表2に記載した昇温速度及び降温速度は、それぞれ1100℃から1210℃(焼成温度)までの昇温速度、及び1210℃(焼成温度)から1100℃までの降温速度を示したものであり、焼成は1210℃(焼成温度)で1時間保持して行った。また室温から1100℃までの昇温は7.5℃/分で行い、1100℃から室温までの冷却は、焼成炉の電源を切り焼成炉の扉を解放することにより行った。 The obtained molded body was placed in a firing furnace and fired in the atmosphere at a temperature rising rate and a temperature falling rate shown in Table 2 to obtain sintered ferrite magnets (Sample Nos. 1 to 26). The temperature increase rate and temperature decrease rate described in Table 2 indicate the temperature increase rate from 1100 ° C to 1210 ° C (firing temperature) and the temperature decrease rate from 1210 ° C (calcining temperature) to 1100 ° C, respectively. Firing was performed at 1210 ° C. (firing temperature) for 1 hour. The temperature was raised from room temperature to 1100 ° C. at 7.5 ° C./min, and the cooling from 1100 ° C. to room temperature was performed by turning off the firing furnace and opening the firing furnace door.
注2:1210℃(焼成温度)から1100℃までの降温速度
注3:昇温速度が1〜4℃/分、及び降温速度が6℃/分以上の条件を満たすものを○、それ以外のものを×とした。
試料No.1〜8のフェライト焼結磁石のBrとHcJの測定結果を図1に、Hk/HcJの測定結果を図2に示す。図1において、黒丸のプロットがBrの値を示し、黒三角のプロットがHcJの値を示す。なお、Hk/HcJにおいて、Hkは、J(磁化の大きさ)−H(磁界の強さ)曲線の第2象限において、Jが0.95 Jrの値になる位置のHの値(以下同様)である。 The measurement results of the B r and H cJ of the sintered ferrite magnet of the sample No.1~8 Figure 1 shows the results of measurement of H k / H cJ in FIG. In Figure 1, a plot of black circles shows the value of B r, plots of black triangles indicates a value of H cJ. In H k / H cJ , H k is the value of H at the position where J becomes 0.95 J r in the second quadrant of the J (magnetization magnitude) −H (magnetic field strength) curve ( The same shall apply hereinafter.
試料No.9〜18のフェライト焼結磁石のBrとHcJの測定結果を図3に、Hk/HcJの測定結果を図4に示す。図3において、実線がBrの値を示し、点線がHcJの値を示す。図3及び図4において、黒丸のプロットが昇温速度1℃/分である試料(No.9〜13)、黒三角のプロットが昇温速度4℃/分である試料(No.14〜18)を示す。
The measurement results of the B r and H cJ of the sintered ferrite magnet of the sample No.9~18 3 shows the results of measurement of H k / H cJ in FIG. 3, the solid line represents the value of B r, the dotted line indicates the value of
試料No.19〜26のフェライト焼結磁石のBrとHcJの測定結果を図5に、Hk/HcJの測定結果を図6に示す。図5において、黒丸のプロットがBrの値を示し、黒三角のプロットがHcJの値を示す。 The measurement results of the B r and H cJ of the sintered ferrite magnet of the sample No.19~26 5 shows the results of measurement of H k / H cJ in FIG. 5, a plot of black circles shows the value of B r, plots of black triangles indicates a value of H cJ.
図1及び図2に示すように、0.6質量%のSiO2及びCaO換算で0.7質量%のCaCO3を添加した試料(No.1〜8)では、昇温速度を1〜4℃/分の範囲としたときに、Br及びHk/HcJが若干低下するものの、HcJが顕著に向上しており、Hk/HcJは85%以上を維持していた。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, in the sample (No. 1 to 8) to which 0.6% by mass of SiO 2 and 0.7% by mass of CaCO 3 in terms of CaO were added, the heating rate was 1 to 4 ° C./min. when the range, although B r and H k / H cJ is reduced slightly, H cJ has significantly improved, H k / H cJ was in a 85% or more.
図3及び図4に示すように、0.6質量%のSiO2及びCaO換算で0.7質量%のCaCO3を添加し、昇温速度が1℃/分である試料(No.9〜13)及び昇温速度が4℃/分である試料(No.14〜18)は、降温速度を6℃/分以上としたときに、Brが若干向上し、HcJは顕著に向上していた。また、Hk/HcJは85%以上を維持していた。Br及びHk/HcJは昇温速度が1℃/分の試料(No.9〜13)の方が、昇温速度が4℃/分の試料(No.9〜13)よりも全体的に若干高かった。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, 0.6% by mass of SiO 2 and 0.7% by mass of CaCO 3 in terms of CaO are added, and the temperature rise rate is 1 ° C./min. sample heating rate is 4 ° C. / min (No.14~18), upon the temperature decrease rate and 6 ° C. / min or more, B r is slightly improved, H cJ was significantly improved. Further, H k / H cJ was maintained at 85% or more. Entire B r and H k / H cJ are found the following 1 ° C. / min sample heating rate (No.9~13),
図5及び図6に示すように、1.2質量%のSiO2及びCaO換算で1.5質量%のCaCO3を添加した試料(No.19〜26)では、昇温速度を1℃/分から4℃/分の範囲としたときに、Brの低下はほとんど見られず、HcJは顕著に向上しており、500 kA/m(約6.3 kOe)を超えるこれまでにない極めて高い値が得られていた。Hk/HcJは85%を若干下回るが、高い値を維持していた。 As shown in FIG. 5 and FIG. 6, in the sample (No. 19 to 26) to which 1.2% by mass of SiO 2 and 1.5% by mass of CaCO 3 in terms of CaO were added, the rate of temperature increase was from 1 ° C./min to 4 ° C./min. when a minute range, decrease in B r is hardly observed, H cJ will have significantly has improved, is obtained a very high value ever exceeding 500 kA / m (about 6.3 kOe) It was. H k / H cJ was slightly lower than 85%, but remained high.
次に、試料No.3、6、8、9及び13を粉砕して焼結体粉砕粉を得た。得られた焼結体粉砕粉を内径15 mmのバナジウム製の円筒に充填し、日本原子力研究開発機構(JAEA)のJRR-3にある高分解能粉末中性子回折装置(HRPD)を用いて、室温で粉末中性子回折測定を行った。得られた回折プロファイルをRIETAN-FP を用いてリートベルト解析し、六方晶のM型マグネトプランバイト構造(以下「M型」という)の単位胞中のFeサイト(2a、4e、4f1、4f2及び12kサイト)におけるCoの存在比率を求めた。 Next, Samples Nos. 3, 6, 8, 9, and 13 were pulverized to obtain a pulverized sintered body powder. The obtained sintered powder is packed into a vanadium cylinder with an inner diameter of 15 mm, and at room temperature using a high-resolution powder neutron diffractometer (HRPD) in JRR-3 of JAEA. Powder neutron diffraction measurement was performed. The obtained diffraction profile was analyzed by Rietveld using RIETAN-FP, and the Fe sites (2a, 4e, 4f 1 , 4f) in the unit cell of hexagonal M-type magnetoplumbite structure (hereinafter referred to as “M-type”) The abundance ratio of Co at 2 and 12k sites) was determined.
また、同焼結体粉砕粉を窒化ホウ素粉末と混合してペレット状にし、SPring-8のBL14B及び高エネルギー加速器研究所(KEK)のPhoton FactoryのBL9Aで広域エックス線吸収微細構造(EXAFS)測定を行った。得られたX線吸収スペクトルをIFEFFITを用いて前記のリートベルト解析結果と相補的に解析し、M型構造中の単位胞中のFeサイトにおけるCoの存在比率として最も確からしい結晶構造モデルを決定した。 In addition, the sintered powder was mixed with boron nitride powder to form a pellet and SPX-8 BL14B and High Energy Accelerator Laboratory (KEK) Photon Factory BL9A were used for X-ray absorption fine structure (EXAFS) measurements. went. The obtained X-ray absorption spectrum is analyzed in a complementary manner to the Rietveld analysis result using IFEFFIT, and the most probable crystal structure model is determined as the abundance ratio of Co at the Fe site in the unit cell in the M-type structure. did.
試料No.3、6、8、9及び13のM型構造中の単位胞中のFeサイトにおけるCoの存在比率の解析結果を表3に示す。表3において、vはアップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの合計量を示し、wはダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの合計量を示す。 Table 3 shows the analysis results of the abundance ratio of Co at the Fe site in the unit cell in the M-type structures of sample Nos. 3, 6, 8, 9, and 13. In Table 3, v indicates the total amount of Co existing at the 2a, 4e, and 12k sites that are the up spin sites, and w indicates the total amount of Co that exists at the 4f 1 and 4f 2 sites that are the down spin sites.
表3に示すように、昇温速度が1〜4℃/分であり、かつ降温速度を6℃/分以上である試料No.3、6及び13(本発明例)ではw>vとなっている。一方、降温速度は6℃/分だが昇温速度が6.67℃/分である試料No.8(比較例)、及び昇温速度は1℃/分だが降温速度が1℃/分である試料No.9(比較例)ではw<vとなっていることが分かる。 As shown in Table 3, w> v for sample Nos. 3, 6 and 13 (examples of the present invention) in which the heating rate was 1 to 4 ° C./min and the cooling rate was 6 ° C./min or more. ing. On the other hand, sample No. 8 (comparative example) with a temperature decrease rate of 6 ° C / min but a temperature increase rate of 6.67 ° C / min, and sample No. 8 with a temperature increase rate of 1 ° C / min but a temperature decrease rate of 1 ° C / min .9 (comparative example) shows that w <v.
以上の通り、本発明のフェライト化合物を主たる構成物としたフェライト焼結磁石は、高いBrと高いHk/HcJを維持したままHcJを向上させることができるため、薄型化にも十分対応できる。 As described above, the sintered ferrite magnet of the ferrite compound of the present invention has as a main constituent, since it is possible to improve the H cJ while maintaining high B r and a high H k / H cJ, sufficient to thinning Yes.
実施例2
金属元素の原子比率を表す組成式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-v-wCov+wにおいて、n=5.3とし、A元素(y)としてBaを表4に示すように配合し、粗粉砕粉100質量%に対して、0.6質量%のSiO2及びCaO換算で0.7質量%のCaCO3を添加し、焼成温度を1200℃とし、表4に示す昇温速度、及び降温速度とした以外は実施例1と同様にして試料No.27〜31のフェライト焼結磁石を得た。なおBa原料としてはBaCO3粉末を使用した。得られたフェライト焼結磁石のBr、HcJ及びHk/HcJの測定結果を表5に示す。また、試料No.27〜31のうち試料No.29、30及び31について、実施例1と同様にM型構造中の単位胞中のFeサイトにおけるCoの存在比率を求めた。その結果を表6に示す。表6において、vはアップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの合計量を示し、wはダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの合計量を示す。
Example 2
In the composition formula representing the atomic ratio of the metal element: Ca 1-xy La x A y Fe 2 n-vw Co v + w , n = 5.3, Ba as the element A (y) is blended as shown in Table 4, With respect to 100% by mass of coarsely pulverized powder, 0.6% by mass of SiO 2 and 0.7% by mass of CaCO 3 in terms of CaO were added, the firing temperature was 1200 ° C., and the temperature increase rate and temperature decrease rate shown in Table 4 were obtained. Except for the above, the sintered ferrite magnets of Sample Nos. 27 to 31 were obtained in the same manner as Example 1. Note that BaCO 3 powder was used as the Ba raw material. B r of resultant sintered ferrite magnet, the measurement result of H cJ and H k / H cJ shown in Table 5. Further, among sample Nos. 27 to 31, for sample Nos. 29, 30 and 31, the abundance ratio of Co at the Fe site in the unit cell in the M-type structure was determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6. In Table 6, v represents the total amount of Co present at the 2a, 4e, and 12k sites that are the up spin sites, and w represents the total amount of Co present at the 4f 1 and 4f 2 sites that are the down spin sites.
表5から明らかなように、昇温速度が1℃/分から4℃/分であり、かつ降温速度を6℃/分以上である試料No.27〜29(本発明例)のフェライト焼結磁石は、A元素を含有する場合においても高いBrと高いHcJ及び高いHk/HcJを有しており、表6から明らかなように、試料No.29ではw>vとなっていることが分かる。一方、表5及び表6から明らかなように、昇温速度は1℃/分だが降温速度が1℃/分である試料No.30(比較例)、及び降温速度は6℃/分だが昇温速度が6.67℃/分である試料No.31(比較例)ではw<vとなり、HcJや Hk/HcJが低いことが分かる。 As is clear from Table 5, the ferrite sintered magnets of sample Nos. 27 to 29 (examples of the present invention) having a heating rate of 1 ° C./min to 4 ° C./min and a cooling rate of 6 ° C./min or more. has a high B r and high H cJ and high H k / H cJ even when containing a element, as is apparent from Table 6, has a sample No.29 in w> v I understand that. On the other hand, as apparent from Table 5 and Table 6, sample No. 30 (comparative example) with a temperature rising rate of 1 ° C./min but a temperature decreasing rate of 1 ° C./min, and a temperature decreasing rate of 6 ° C./min. In sample No. 31 (comparative example) with a temperature rate of 6.67 ° C./min, w <v, indicating that H cJ and H k / H cJ are low.
実施例3
金属元素の原子比率を表す組成式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-v-wCov+wにおいて、元素AをSrとし、1-x-y、x、y、y/(1-x)、v+w、及びnを表7に示したように配合し、焼成温度を1200℃とし、表7に示す昇温速度、降温速度とした以外は実施例1と同様にして試料No.32〜36のフェライト焼結磁石を得た。なおSr原料としてはSrCO3を使用した。得られたフェライト焼結磁石のBr、HcJ及びHk/HcJの測定結果を表8に示す。また、試料No.32〜36のうち試料No.32、35及び36について、実施例1と同様にM型構造中の単位胞中のFeサイトにおけるCoの存在比率を求めた。その結果を表9に示す。表9において、vはアップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの合計量を示し、wはダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの合計量を示す。
Example 3
In the composition formula representing the atomic ratio of the metal element: Ca 1-xy La x A y Fe 2n-vw Cov + w , the element A is Sr, and 1-xy, x, y, y / (1-x), v + w and n were blended as shown in Table 7, the firing temperature was 1200 ° C., and the temperature increase rate and temperature decrease rate shown in Table 7 were the same as in Example 1, Sample No. 32 to 36 sintered ferrite magnets were obtained. SrCO 3 was used as the Sr raw material. B r of resultant sintered ferrite magnet, the measurement result of H cJ and H k / H cJ shown in Table 8. Further, for sample Nos. 32, 35, and 36 among sample Nos. 32 to 36, the abundance ratio of Co at the Fe site in the unit cell in the M-type structure was determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 9. In Table 9, v represents the total amount of Co present at the 2a, 4e, and 12k sites that are the up spin sites, and w represents the total amount of Co present at the 4f 1 and 4f 2 sites that are the down spin sites.
表8及び表9から明らかなように、昇温速度が1℃/分から4℃/分かつ降温速度を6℃/分以上であり、y/(1-x)が0.56未満である試料No.32(本発明例)のフェライト焼結磁石はw>vとなり、高いBrと高いHcJ及び高いHk/HcJを示していることが分かる。一方、表8から明らかなように、y/(1-x)が0.56未満ではあるが、昇温速度は1℃/分だが降温速度が1℃/分である試料No.33(比較例)、降温速度は6℃/分だが昇温速度が6.67℃/分である試料No.34(比較例)、昇温速度が1℃/分から4℃/分かつ降温速度を6℃/分以上であってもy=0.4であるとともにy/(1-x)=0.672である試料No.35(比較例)、及び昇温速度が1℃/分から4℃/分かつ降温速度を6℃/分以上であっても1-x-y=0、y=0.8であるとともにy/(1-x)=1.000である試料No.36(比較例)ではHcJや Hk/HcJが低く、表9から明らかなように、試料No.35及び試料No.36ではw<vとなっていることが分かる。 As is apparent from Table 8 and Table 9, sample No. 32 having a temperature increase rate of 1 ° C./min to 4 ° C./min, a temperature decrease rate of 6 ° C./min or more, and y / (1-x) is less than 0.56. ferrite sintered magnet of (invention example) it can be seen that shows the w> v, and the high B r and high H cJ and high H k / H cJ. On the other hand, as apparent from Table 8, sample No. 33 (comparative example) with y / (1-x) of less than 0.56 but with a heating rate of 1 ° C / min but a cooling rate of 1 ° C / min. Sample No. 34 (comparative example) with a temperature decrease rate of 6 ° C / min but a temperature increase rate of 6.67 ° C / min. The temperature increase rate was 1 ° C / min to 4 ° C / min and the temperature decrease rate was 6 ° C / min or more. However, sample No. 35 (comparative example) in which y = 0.4 and y / (1-x) = 0.672, and the rate of temperature increase from 1 ° C / min to 4 ° C / min and the rate of temperature decrease is 6 ° C / min or more Even if 1-xy = 0, y = 0.8 and y / (1-x) = 1.000, the sample No.36 (comparative example) has low H cJ and H k / H cJ. Thus, it can be seen that Sample No. 35 and Sample No. 36 have w <v.
実施例4
金属元素の原子比率を表す組成式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-v-wCov+wにおいて、元素AをSrとし、1-x-y、x、y、y/(1-x)、v+w及びnを表10に示したように配合してなる原料粉末を仮焼した仮焼体を実施例1と同様にして粗粉砕及び微粉砕した。得られた微粉砕スラリーを150℃で8時間乾燥し、目開き100μmのメッシュを通して得られた微粉砕粉を、表10に示す昇温速度及び降温速度で、焼成温度を1200℃とした以外は実施例1と同様に焼成した。得られた焼成体をメノウ乳鉢で解砕して試料No.37〜39のフェライト焼成体粉末(フェライト化合物)を得た。なおSr原料としてはSrCO3を使用した。
Example 4
In the composition formula representing the atomic ratio of the metal element: Ca 1-xy La x A y Fe 2n-vw Cov + w , the element A is Sr, and 1-xy, x, y, y / (1-x), A calcined body obtained by calcining a raw material powder containing v + w and n as shown in Table 10 was coarsely pulverized and finely pulverized in the same manner as in Example 1. The obtained finely pulverized slurry was dried at 150 ° C. for 8 hours, and the finely pulverized powder obtained through a mesh having an opening of 100 μm was heated at a rate of temperature increase and decrease as shown in Table 10, except that the firing temperature was 1200 ° C. Firing was carried out in the same manner as in Example 1. The obtained fired body was crushed with an agate mortar to obtain ferrite fired body powders (ferrite compounds) of Sample Nos. 37 to 39. SrCO 3 was used as the Sr raw material.
得られたフェライト焼成体粉末(フェライト化合物)の飽和磁化σs及びHAの測定結果を表11に示す。また、実施例1と同様に求めた試料No.37、38及び39のM型構造中の単位胞中のFeサイトにおけるCoの存在比率を表12に示す。表12において、vはアップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの合計量を示し、wはダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの合計量を示す。 Table 11 shows the measurement results of the saturation magnetization σ s and HA of the obtained fired ferrite powder (ferrite compound). In addition, Table 12 shows the abundance ratio of Co at the Fe site in the unit cell in the M-type structures of Sample Nos. 37, 38 and 39 obtained in the same manner as in Example 1. In Table 12, v indicates the total amount of Co existing at the 2a, 4e, and 12k sites that are the up spin sites, and w indicates the total amount of Co that exists at the 4f 1 and 4f 2 sites that are the down spin sites.
表11及び表12から明らかなように、昇温速度が1℃/分で降温速度が6℃/分である試料No.37のフェライト焼成体粉末(本発明のフェライト化合物)はw>vとなり、高いσs及び高いHAを示していた。一方、降温速度は6℃/分だが昇温速度が6.67℃/分である試料No.38(比較例)、昇温速度が1℃/分かつ降温速度が6℃/分であっても1-x-y=0、y=0.8であるとともにy/(1-x)=1.0である試料No.39(比較例)ではw<vであり、σs及びHAが低いことが分かる。 As apparent from Table 11 and Table 12, the sintered ferrite powder of the sample No. 37 (the ferrite compound of the present invention) having a temperature increase rate of 1 ° C./min and a temperature decrease rate of 6 ° C./min is w> v. High σ s and high HA . On the other hand, Sample No. 38 (comparative example) with a temperature decrease rate of 6 ° C / min but a temperature increase rate of 6.67 ° C / min, even if the temperature increase rate is 1 ° C / min and the temperature decrease rate is 6 ° C / min, In sample No. 39 (comparative example) in which xy = 0 and y = 0.8 and y / (1-x) = 1.0, w <v and σ s and HA are low.
本発明によるフェライト化合物は、焼結磁石、ボンド磁石、磁気記録媒体等に用いることによって高い性能を発揮させることができる。特にフェライト焼結磁石の主たる構成物とした場合、高いBrと高いHk/HcJを維持したままHcJを向上させた、薄型化に対応できるフェライト焼結磁石が得られ、該フェライト焼結磁石は、各種モータ、発電機、スピーカ等の自動車用電装部品、電気機器用部品等に好適に利用することができ、特に、それら部品の小型・軽量化、高能率化に寄与できる。 The ferrite compound according to the present invention can exhibit high performance when used in sintered magnets, bonded magnets, magnetic recording media and the like. Especially when the main constituents of the ferrite sintered magnet, with improved H cJ while maintaining high B r and a high H k / H cJ, sintered ferrite magnets which can respond to thinning are obtained, which ferrite sintered The magnetized magnet can be suitably used for electric parts for automobiles such as various motors, generators, and speakers, parts for electric devices, and the like, and in particular, can contribute to reducing the size, weight and efficiency of these parts.
Claims (2)
前記M型マグネトプランバイト構造の単位胞中のダウンスピンサイトである4f1及び4f2サイトに存在するCoの合計量がアップスピンサイトである2a、4e及び12kサイトに存在するCoの合計量よりも多いことを特徴とするフェライト化合物。 A ferrite compound having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure and containing Ca, La, Fe and Co as essential components,
The total amount of Co present at the 4f 1 and 4f 2 sites which are the down spin sites in the unit cell of the M-type magnetoplumbite structure is greater than the total amount of Co present at the 2a, 4e and 12k sites which are the up spin sites. A ferrite compound characterized by a large amount.
0.23≦1-x-y≦0.75、
0.2≦x≦0.65、
0≦y≦0.4、
0.2≦v+w<0.65、
w>v、
3<n<6及び
0≦y/(1-x)<0.56
を満足することを特徴とするフェライト化合物。 2a, 4e and 12k which are up-spin sites in a unit cell of element A, which is Ca, La, Ba and / or Sr, Fe, hexagonal M-type magnetoplumbite structure in the ferrite compound according to claim 1. Compositional formula showing the atomic ratio of Co UP that is Co at the site and Co DOWN that is Co DOWN that is at the 4f 1 and 4f 2 sites that are the down spin sites: Ca 1-xy La x A y Fe In 2n-vw Co UP v Co DOWN w , 1-xy, x, y, v, w, and n indicating a molar ratio are
0.23 ≦ 1-xy ≦ 0.75,
0.2 ≦ x ≦ 0.65,
0 ≦ y ≦ 0.4,
0.2 ≦ v + w <0.65,
w> v,
3 <n <6 and
0 ≦ y / (1-x) <0.56
A ferrite compound characterized by satisfying
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013149854A JP6070454B2 (en) | 2013-07-18 | 2013-07-18 | Ferrite compound |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013149854A JP6070454B2 (en) | 2013-07-18 | 2013-07-18 | Ferrite compound |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015020926A JP2015020926A (en) | 2015-02-02 |
JP6070454B2 true JP6070454B2 (en) | 2017-02-01 |
Family
ID=52485686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013149854A Active JP6070454B2 (en) | 2013-07-18 | 2013-07-18 | Ferrite compound |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6070454B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6488892B2 (en) * | 2015-06-05 | 2019-03-27 | Tdk株式会社 | Sr ferrite sintered magnet, motor and generator |
JP7000954B2 (en) * | 2018-03-28 | 2022-01-19 | Tdk株式会社 | Ferrite sintered magnet |
JP7468009B2 (en) * | 2019-03-20 | 2024-04-16 | 株式会社プロテリアル | Ferrite calcined body, sintered ferrite magnet and method for producing same |
JP7396137B2 (en) * | 2020-03-17 | 2023-12-12 | 株式会社プロテリアル | Ferrite calcined body, sintered ferrite magnet and manufacturing method thereof |
JP7468045B2 (en) * | 2020-03-24 | 2024-04-16 | 株式会社プロテリアル | Ferrite calcined powder, sintered ferrite magnet and method for producing same |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000277312A (en) * | 1999-03-19 | 2000-10-06 | Tdk Corp | Sintered magnetic and manufacture thereof |
JP2001223104A (en) * | 2000-02-08 | 2001-08-17 | Tdk Corp | Method of manufacturing sintered magnet |
JP3891788B2 (en) * | 2001-03-30 | 2007-03-14 | Tdk株式会社 | Method for producing hexagonal ferrite |
JP4100665B2 (en) * | 2001-03-30 | 2008-06-11 | Tdk株式会社 | Method for producing hexagonal ferrite sintered body |
JP2003297623A (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-17 | Tdk Corp | Method of manufacturing hexagonal sintered ferrite compact |
US7919007B2 (en) * | 2005-12-19 | 2011-04-05 | Tdk Corporation | Ferrite magnetic material |
JP4821792B2 (en) * | 2007-03-29 | 2011-11-24 | Tdk株式会社 | Manufacturing method of sintered ferrite magnet |
JP5408521B2 (en) * | 2007-11-14 | 2014-02-05 | 日立金属株式会社 | Manufacturing method of sintered magnet |
US9162928B2 (en) * | 2009-06-30 | 2015-10-20 | Hitachi Metals, Ltd. | Method for producing sintered ferrite magnet, and sintered ferrite magnet |
-
2013
- 2013-07-18 JP JP2013149854A patent/JP6070454B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015020926A (en) | 2015-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6217640B2 (en) | Ferrite sintered magnet manufacturing method and ferrite sintered magnet | |
JP5929764B2 (en) | Ferrite sintered magnet and manufacturing method thereof | |
JP5873333B2 (en) | Ferrite sintered magnet manufacturing method and ferrite sintered magnet | |
WO2018216594A1 (en) | Ferrite sintered magnet | |
JP6119752B2 (en) | Ferrite calcined body, method for producing sintered ferrite magnet, and sintered ferrite magnet | |
JP6152854B2 (en) | Ferrite sintered magnet and manufacturing method thereof | |
JP2012209295A (en) | Ferrite sintered magnet | |
JP6070454B2 (en) | Ferrite compound | |
JP5521622B2 (en) | Magnetic oxide material, sintered ferrite magnet, and method for producing sintered ferrite magnet | |
JP2018160672A (en) | Manufacturing method of ferrite sintered magnet and ferrite sintered magnet | |
JP6414372B1 (en) | Ferrite sintered magnet | |
WO2014084059A1 (en) | Ferrite compound | |
JP7111150B2 (en) | Calcined ferrite body, sintered ferrite magnet and method for producing the same | |
JP5499329B2 (en) | Ferrite sintered magnet and manufacturing method thereof | |
JP2020155609A (en) | Method for manufacturing ferrite sintered magnet | |
JP7238917B2 (en) | Method for producing calcined ferrite powder and sintered ferrite magnet | |
JP2022151652A (en) | Preliminarily baked ferrite material, and method for manufacturing ferrite sintered magnet | |
KR20220134459A (en) | Ferrite calcined body and method for manufacturing sintered ferrite magnet | |
JP2022151842A (en) | Method for manufacturing ferrite sintered magnet | |
JP2022052787A (en) | Ferrite calcined body, ferrite sintered magnet and manufacturing method thereof | |
KR20210119290A (en) | Calcined ferrite, and sintered ferrite magnet and its production method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160119 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161024 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161101 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161109 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161219 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6070454 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |