JP7052479B2 - フェライト焼結磁石 - Google Patents
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Description
Ca1-w-x-yRwSrxBayFezCom (1)、
式(1)中のRは、希土類元素及びBiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であってよく、Rは少なくともLaを含んでよく、
式(1)中のw、x、y、z及びmは、下記式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)及び(9)を満たしてよく、
0.25<w<0.5 (2)、
0.01<x<0.35 (3)、
0≦y<0.013 (4)、
y<x (5)、
8.5<z<9.9 (6)、
1.0<w/m<2.1 (7)、
0.017<m/z<0.055 (8)、
0<1-w-x-y<1 (9)、
フェライト焼結磁石は、Si成分を含んでよい。
0.350<w<0.420 (2a)
0.120<x<0.180 (3a)
0.200<m<0.280 (10)
フェライト焼結磁石におけるBの含有量が、H3BO3換算で0.037~0.181質量%であってよい。
図1中の(a)は、本実施形態に係る直方体状のフェライト焼結磁石2(フェライト永久磁石)の模式的な斜視図であり、図1中の(b)は、フェライト焼結磁石2の断面2csの模式図であり、図2は、フェライト焼結磁石2の断面2csの一部(領域II)の拡大図である。フェライト焼結磁石2の形状は、直方体に限定されない。例えば、フェライト焼結磁石2の形状は、アークセグメント形、C字形、瓦形、平板、円柱及び弓形からなる群より選ばれる一種であってよい。
Ca1-w-x-yRwSrxBayFezCom (1)
0.25<w<0.5 (2)
0.01<x<0.35 (3)
0≦y<0.013 (4)
y<x (5)
8.5<z<9.9 (6)
1.0<w/m<2.1 (7)
0.017<m/z<0.055 (8)
0<1-w-x-y<1 (9)
Ca1-w-x-yRwSrxBayFezComO19 (1a)
0.350<w<0.420、好ましくは0.360≦w≦0.420 (2a)
0.120<x<0.180、好ましくは0.110≦x≦0.173 (3a)
8.51≦z≦9.71 (4a)
0.200<m<0.280、好ましくは0.208≦m≦0.269 (10)
本実施形態に係るフェライト焼結磁石の製造方法は、配合工程、仮焼工程、粉砕工程、成形工程及び焼成工程を備えてよい。各工程については以下に説明する。
配合工程では、フェライト焼結磁石の原料を配合して、原料組成物を得る。まず、フェライト焼結磁石の原料としては、これを構成する元素のうちの1種又は2種以上を含む化合物(原料化合物)が挙げられる。原料は、粉末であったほうがよい。原料化合物としては、各元素の酸化物、又は焼成により酸化物となる化合物(炭酸塩、水酸化物、硝酸塩等)が挙げられる。主相の原料(原料化合物)は、例えば、SrCO3、La(OH)3、Fe2O3、BaCO3、CaCO3、Co3O4、H3BO3、Al2O3、及びSiO2等であってよい。主相の原料には、必要に応じてその他の副成分(元素単体、酸化物等)を配合してもよい。原料化合物の粉末の平均粒径は、例えば、均質な配合を可能とする観点から、0.1~2.0μm程度であってよい。
仮焼工程では、配合工程で得られた原料粉末を仮焼する。仮焼工程により、顆粒状又は塊状の仮焼体が得られる。仮焼は、例えば、空気等の酸化性雰囲気中で行うことが好ましい。仮焼の温度は、1100~1400℃、1100~1300℃、又は1100~1250℃であってよい。仮焼の時間は、1秒間~10時間、又は1秒間~3時間であってよい。仮焼により得られる仮焼体は、上述したような主相(M相)を70%以上含む。主相の一次粒子径は、10μm以下、又は2μm以下であってよい。
粉砕工程では、仮焼体を粉砕し、再び粉末状にする。これにより、成形工程での成形が容易となる。粉砕工程では、組成の調整・制御のために、主相の原料又は副成分を仮焼体へ添加してもよい(原料の後添加)。粉砕工程は、例えば、仮焼体を粉砕して粗い粉末を得た後、粗い粉末を更に微細に粉砕してよい。つまり、粗粉砕と微粉砕の2段階の粉砕工程で行ってもよい。
成形工程では、粉砕工程で得られた粉砕材(好ましくは微粉砕材)を、磁場中で成形して、成形体を得る。成形は、乾式成形及び湿式成形のいずれの方法でも行うことができる。磁気的配向度を高くする観点からは、湿式成形が好ましい。
焼成工程では、成形工程で得られた成形体を焼成して、焼結体(フェライト焼結磁石)を得る。焼成工程では、成形体に含まれる主相粒子(粉砕材)が互いに焼結することにより、フェライト焼結磁石が形成される。
(フェライト焼結磁石の製造)
フェライト焼結磁石の主相の原料として、酸化鉄(Fe2O3)、炭酸カルシウム(CaCO3)、炭酸ストロンチウム(SrCO3)、酸化コバルト(Co3O4)、炭酸バリウム(BaCO3)及び水酸化ランタン(La(OH)3)を準備した。フェライト焼結磁石(主相)に含まれる金属成分の組成が下記式(1c)で表される組成になるように、上記の各原料を秤量した。つまり、下記式(1c)中の1-w-x-y、w、x、y、z及びm其々の値が、下記表1に示される値になるように、上記の各原料を秤量した。Si成分(副成分)として酸化ケイ素(SiO2)を準備した。主相の全原料の質量の合計100質量部に対するSiO2の割合(単位:質量部)は、下記表1に示される値に
調整した。上記の原料を湿式アトライタで混合・粉砕した後、原料を乾燥して、原料粉末を得た。
Ca1-w-x-yLawSrxBayFezCom (1c)
仮焼工程では、1200℃の大気中で原料粉末を2時間加熱して、仮焼体を得た。粉砕工程では、仮焼体を小型ロッド振動ミルで粉砕して、粗粉砕材を得た。粗粉砕材に含まれる金属成分の組成を、より正確に上記式(1c)で表される組成に調整するために、CaCO3、La(OH)3、Co3O4、SiO2及びFe2O3を粗粉砕材へ添加した。つまり、粉砕工程において主相の原料の後添加を実施した。続いて粗粉砕材を、湿式ボールミルで更に32時間粉砕して、仮焼体からなる微粉砕粒子を含むスラリーを得た。スラリーを遠心分離機で脱水して、固形分(仮焼体からなる微粉砕粒子)の濃度を調整することにより、湿式成形用スラリーを得た。
成形工程では、湿式磁場成形機を使用して、10kOeの印加磁場中で湿式成形用スラリーを成形して、円柱状の成形体を得た。得られた成形体を、大気中において室温で十分に乾燥した。焼成工程では、大気で満たされた炉内に成形体を設置した。そして炉の内部を加熱して、炉内の温度を室温から下記表2に示される焼成温度まで上げた。炉内の温度が室温から焼成温度に達するまでの昇温速度は、下記表2に示される値に調整した。続いて、下記表2に示される焼成温度で成形体を1時間加熱した。続いて、炉の内部を冷却して、炉内の温度を焼成温度から室温まで下げた。炉内の温度が焼成温度から室温に至るまでの降温速度は、下記表2に示される値に調整した。
円柱状のフェライト焼結磁石の上面及び下面を加工した後、フェライト焼結磁石の残留磁束密度Br(mT)及び保磁力HcJ(kA/m)を測定した。測定には、最大印加磁場が25kOeであるB-Hトレーサを用いた。実施例1のBr及びHcJは下記表2に示される。
XRF法により、フェライト焼結磁石全体の組成を分析した。実施例1のフェライト焼結磁石に含まれる金属成分の組成は、上記式(1c)で表され、1-w-x-y、w、x、y、z及びm其々の値が、下記表1に示される値であることが確認された。つまり、フェライト焼結磁石全体の組成は、下記式(1d)で表されることが確認された。
Ca1-w-x-yLawSrxBayFezComO19 (1d)
円柱状のフェライト焼結磁石の上面及び下面に対して垂直な方向においてフェライト焼結磁石を切断した。フェライト焼結磁石の断面を走査型電子顕微鏡及び透過型電子顕微鏡で観察した。走査型電子顕微鏡で撮影された実施例1のフェライト焼結磁石の断面の画像は、図3中の(a)に示される。透過型電子顕微鏡で撮影された実施例1のフェライト焼結磁石の断面の画像は、図4に示される。図3中の(a)に示されるように、フェライト焼結磁石は、互いに焼結した多数の主相粒子を含むことも確認された。多数の主相粒子の中には、コア7とコア7を覆うシェルとを有するコアシェル構造粒子5Aが含まれることも確認された。フェライト焼結磁石は、コアシェル構造を有していない主相粒子も含むことも確認された。実施例1のフェライト焼結磁石の断面にある60個の主相粒子を無作為に選んで、60個の主相粒子のうちのコアシェル構造粒子の個数を数えた。主相粒子の総数のうちコアシェル構造粒子の個数の割合R‐CSを算出した。実施例1のR‐CSは、下記表2に示される。
特徴1: コアが、La、Sr、Co及びCaを含有していた。
特徴2: シェルが、La、Sr、Co及びCaを含有していた。
特徴3: コアにおけるSrの含有量(単位:原子%)が、シェルにおけるSrの含有量(単位:原子%)よりも高い傾向があった。
特徴4: シェルにおけるCaの含有量(単位:原子%)が、コアにおけるCaの含有量(単位:原子%)よりも高い傾向もあった。
特徴5: コアにおけるSrの含有量(単位:原子%)が、コアにおけるCaの含有量(単位:原子%)よりも高い傾向があった。
特徴6: シェルにおけるCaの含有量(単位:原子%)が、シェルにおけるSrの含有量(単位:原子%)よりも高い傾向があった。
実施例2の場合、上記式(1c)中の1-w-x-y、w、x、y、z及びm其々の値が、下記表1に示される値になるように、主相の各原料を秤量した。実施例2の場合、主相の各原料の質量の合計100質量部に対するSiO2の割合(単位:質量部)を、下記表1に示される値に調整した。実施例2の場合、主相の各原料の全量とH3BO3とAl2O3とを仮焼工程前に一括して混合した。つまり実施例2では、主相の原料の仮焼体への添加(後添加)が実施されなかった。実施例2の場合、焼成工程における昇温速度、焼成温度、及び降温速度は、下記表2に示される値に調整した。
実施例3の場合、上記式(1c)中の1-w-x-y、w、x、y、z及びm其々の値が、下記表1に示される値になるように、主相の各原料を秤量した。実施例3の場合、主相の各原料の質量の合計100質量部に対するSiO2の割合(単位:質量部)を、下記表1に示される値に調整した。実施例3の場合、主相の各原料の全量とH3BO3とAl2O3とを仮焼工程前に一括して混合した。つまり実施例3では、主相の原料の仮焼体への添加(後添加)が実施されなかった。実施例3の場合、焼成工程における昇温速度、焼成温度、及び降温速度は、下記表2に示される値に調整した。
比較例1の場合、上記式(1c)中の1-w-x-y、w、x、y、z及びm其々の値が、下記表1に示される値になるように、主相の各原料を秤量した。比較例1の場合、主相の各原料の質量の合計100質量部に対するSiO2の割合(単位:質量部)を、下記表1に示される値に調整した。比較例1の場合、焼成工程における昇温速度、焼成温度、及び降温速度は、下記表2に示される値に調整した。
Claims (7)
- 六方晶構造を有するフェライトを含む複数の主相粒子を備えるフェライト焼結磁石であって、
前記主相粒子のうち、コアと前記コアを覆うシェルとを有するコアシェル構造粒子の数が、前記コアシェル構造粒子以外の前記主相粒子の数よりも少なく、
前記主相粒子の総数に対する前記コアシェル構造粒子の個数の割合が、0%以上21.4%以下であり、
前記フェライト焼結磁石に含まれる金属成分の少なくとも一部が、下記式(1)で表され、
Ca 1-w-x-y R w Sr x Ba y Fe z Co m (1)、
前記式(1)中のRは、希土類元素及びBiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Rは少なくともLaを含み、
前記式(1)中のw、x、y、z及びmは、下記式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)及び(9)を満たし、
0.25<w<0.5 (2)、
0.01<x<0.35 (3)、
0≦y<0.013 (4)、
y<x (5)、
8.5<z<9.9 (6)、
1.0<w/m<2.1 (7)、
0.017<m/z<0.055 (8)、
0<1-w-x-y<1 (9)、
前記フェライト焼結磁石は、Si成分、B及びAlを含む、
フェライト焼結磁石。 - Srの含有量の単位が、原子%であり、
前記コアにおけるSrの含有量が、前記シェルにおけるSrの含有量よりも高い、
請求項1に記載のフェライト焼結磁石。 - Caの含有量の単位が、原子%であり、
前記シェルにおけるCaの含有量が、前記コアにおけるCaの含有量よりも高い、
請求項1又は2に記載のフェライト焼結磁石。 - Srの含有量の単位が、原子%であり、
Caの含有量の単位が、原子%であり、
前記コアにおけるSrの含有量が、前記コアにおけるCaの含有量よりも高い、
請求項1~3のいずれか一項に記載のフェライト焼結磁石。 - Srの含有量の単位が、原子%であり、
Caの含有量の単位が、原子%であり、
前記シェルにおけるCaの含有量が、前記シェルにおけるSrの含有量よりも高い、
請求項1~4のいずれか一項に記載のフェライト焼結磁石。 - 前記式(1)中のw、x及びmは、下記式(2a)、(3a)及び(10)を満たし、
0.350<w<0.420 (2a)
0.120<x<0.180 (3a)
0.200<m<0.280 (10)
前記フェライト焼結磁石におけるBの含有量が、H3BO3換算で0.037~0.181質量%である、
請求項1~5のいずれか一項に記載のフェライト焼結磁石。 - 前記フェライト焼結磁石におけるAlの含有量が、Al2O3換算で0.05~0.3質量%である、
請求項1~6のいずれか一項に記載のフェライト焼結磁石。
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