JP6217640B2 - フェライト焼結磁石の製造方法及びフェライト焼結磁石 - Google Patents
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Description
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一般式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-zCozにおいて、
前記1-x-y、x、y及びz、並びにモル比を表わすnが、
0.3≦1-x-y≦0.65、
0.3≦x≦0.65、
0≦y≦0.2、
0.25≦z≦0.65、及び
4.5≦n≦7
を満足するように原料粉末を準備する工程、
前記原料粉末を仮焼し、仮焼体を得る仮焼工程、
前記仮焼体を粉砕し、粉末を得る粉砕工程、
前記粉末を成形し、成形体を得る成形工程、及び
前記成形体を焼成し、焼結体を得る焼成工程を含み、
前記仮焼工程後、成形工程前において、前記仮焼体に、仮焼体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を添加すること、並びに
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℃/分以上とすることを特徴とする。
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一般式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-zCozにおいて、前記1-x-y、x、y及びz、並びにモル比を表わすnが、
0.3≦1-x-y≦0.75、
0.2≦x≦0.65、
0≦y≦0.2、
0.25≦z≦0.65、及び
3≦n≦6を満足するCa、La、Ba及び/又はSrであるA元素、Fe及びCoと、0〜1.8質量%のSiO2とを含有するのが好ましい。
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からなる主相と、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を有し、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未満である本発明のフェライト焼結磁石を製造する方法は、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一般式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-zCozにおいて、
前記1-x-y、x、y及びz、並びにモル比を表わすnが、
0.3≦1-x-y≦0.65、
0.3≦x≦0.65、
0≦y≦0.2、
0.25≦z≦0.65、及び
4.5≦n≦7
を満足するように原料粉末を準備する工程、
前記原料粉末を仮焼し、仮焼体を得る仮焼工程、
前記仮焼体を粉砕し、粉末を得る粉砕工程、
前記粉末を成形し、成形体を得る成形工程、
前記成形体を焼成し、焼結体を得る焼成工程を含み、
前記仮焼工程後、成形工程前において、前記仮焼体に、仮焼体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を添加すること、並びに
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℃/分以上とすることを特徴とする。各工程について以下に説明する。本製造方法によって製造されるフェライト焼結磁石については後述する。
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一般式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-zCoz(ただし、1-x-y、x、y及びz、並びにモル比を表わすnが、
0.3≦1-x-y≦0.65、
0.3≦x≦0.65、
0≦y≦0.2、
0.25≦z≦0.65、及び
4.5≦n≦7を満たす。)
で表される組成を満足するように原料粉末を準備する。
一般式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-zCozOα(ただし、1-x-y、x、y、z及びα並びにモル比を表わすnは、
0.3≦1-x-y≦0.65、
0.3≦x≦0.65、
0≦y≦0.2、
0.25≦z≦0.65、及び
4.5≦n≦7
を満たし、LaとFeが3価でCoが2価であり、x=z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。
混合後の原料粉末は、電気炉、ガス炉等を用いて加熱することによって、固相反応し、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。
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、仮焼体に、仮焼体100質量%に対して0〜1.8質量%のSiO2、及び仮焼体100質量%に対してCaO換算で0〜2質量%のCaCO3を添加するのが好ましい。焼結助剤の添加方法は、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、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、などの方法から採用することができる。
(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。
仮焼体は、振動ミル、ボールミル、アトライター等によって粉砕し、粉砕粉とする。粉砕粉の平均粒度は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。
粉砕後のスラリーは、水(溶剤)を除去しながら磁界中又は無磁界中でプレス成形する。磁界中でプレス成形することにより、粉末粒子の結晶方位を整列(配向)させることができ、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。濃縮は遠心分離、フィルタープレス等により行うのが好ましい。
プレス成形により得られた成形体は、必要に応じて脱脂した後、焼成(焼結)する。これによって焼結体(焼結磁石)を得る。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℃/分以上とすることが本発明の製造方法における特徴である。
本発明のフェライト焼結磁石は、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からなる主相と、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を有し、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未満であることを特徴とする。
0.3≦1-x-y≦0.75、
0.2≦x≦0.65、
0≦y≦0.2、
0.25≦z≦0.65、及び
3≦n≦6を満足するCa、La、Ba及び/又はSrであるA元素、Fe及びCoと、0〜1.8質量%のSiO2とを含有するものが好ましい。各元素が前記組成範囲外では、Br、HcJ、Hk/HcJの少なくとも一つが低下するため好ましくない。各元素の組成範囲の限定理由は前記の通りである。
組成式Ca1-x-yLaxAyFe2n-zCozにおいて、x=0.5、y=0、z=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。
表3に示すSiO2添加量、CaCO3添加量(CaO換算値)、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.7〜12のフェライト焼結磁石を得た。なお、試料No.7は実施例1の試料No.1において昇温速度が1℃/分のものと同じフェライト焼結磁石であり、試料No.8は実施例1の試料No.2において昇温速度が1℃/分のものと同じフェライト焼結磁石であり、試料No.9は実施例1の試料No.3において降温速度が1℃/分のものと同じフェライト焼結磁石であり、試料No.10は実施例1の試料No.5において降温速度が1℃/分のものと同じフェライト焼結磁石である。
実施例2の試料No.7〜12のフェライト焼結磁石について、FE-SEM(電界放射型走査電子顕微鏡)とEDX(エネルギー分散型X線分光法)を用いて、図9〜図14に示す各図の全体の組成と任意の主相(2箇所)の組成並びに任意の第二の粒界相の組成分析を行った。組成分析の結果を表5に示す。なお、表5に示す数値は全て原子比率(%)で示す。また、全体の組成についてはビーム径を100μm四方、主相と第二の粒界相についてはビーム径を1μmとした。表中「N.D.」は未検出を示す。
組成式Ca1-x-yLaxAyFe2n-zCozにおいて、x=0.5、y=0、z=0.2及びn=4.8になるように配合し、表6に示すSiO2添加量、CaCO3添加量(CaO換算値)、昇温速度、降温速度、焼成温度とした以外は実施例1と同様にして試料No.13〜16のフェライト焼結磁石を得た。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6示す。
組成式Ca1-x-yLaxAyFe2n-zCozにおいて、x=0.5、y=0.05、z=0.3及びn=5.3であり、A元素としてBa及び/又はSrを表7に示すように配合し、表7に示すSiO2添加量、CaCO3添加量(CaO換算値)、昇温速度、降温速度、焼成温度とした以外は実施例1と同様にして試料No.17〜22のフェライト焼結磁石を得た。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7示す。
Claims (7)
- 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一般式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-zCozにおいて、
前記1-x-y、x、y及びz、並びにモル比を表わすnが、
0.3≦1-x-y≦0.65、
0.3≦x≦0.65、
0≦y≦0.2、
0.25≦z≦0.65、及び
4.5≦n≦7
を満足するように原料粉末を準備する工程、
前記原料粉末を仮焼し、仮焼体を得る仮焼工程、
前記仮焼体を粉砕し、粉末を得る粉砕工程、
前記粉末を成形し、成形体を得る成形工程、及び
前記成形体を焼成し、焼結体を得る焼成工程を含み、
前記仮焼工程後、成形工程前において、前記仮焼体に、仮焼体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を添加すること、並びに
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℃/分以上とすることを特徴とするフェライト焼結磁石の製造方法。 - 請求項1に記載のフェライト焼結磁石の製造方法において、前記フェライト焼結磁石が、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からなる主相と、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を有し、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未満であることを特徴とするフェライト焼結磁石の製造方法。
- 請求項2に記載のフェライト焼結磁石の製造方法において、前記第二の粒界相が、任意の断面の53×53μm2の範囲内に900個以上存在することを特徴とするフェライト焼結磁石の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のフェライト焼結磁石の製造方法において、前記SiO2の添加量が1〜1.8質量%、及び前記CaCO3の添加量がCaO換算で1〜2質量%であることを特徴とするフェライト焼結磁石の製造方法。
- 請求項4に記載のフェライト焼結磁石の製造方法において、前記SiO2の添加量が1.1〜1.6質量%、及び前記CaCO3の添加量がCaO換算で1.2〜2質量%であることを特徴とするフェライト焼結磁石の製造方法。
- 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からなる主相と、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を有し、任意の断面の53×53μm2の範囲内において、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未満であるフェライト焼結磁石であって、
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一般式:Ca1-x-yLaxAyFe2n-zCozにおいて、前記1-x-y、x、y及びz、並びにモル比を表わすnが、
0.3≦1-x-y≦0.75、
0.2≦x≦0.65、
0≦y≦0.2、
0.25≦z≦0.65、及び
3≦n≦6を満足するCa、La、Ba及び/又はSrであるA元素、Fe及びCoと、0〜1.8質量%のSiO2とを含有することを特徴とするフェライト焼結磁石。 - 請求項6に記載のフェライト焼結磁石において、前記第二の粒界相が、任意の断面の53×53μm2の範囲内に900個以上存在することを特徴とするフェライト焼結磁石。
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