JPS589771B2 - 六方晶フエライトの乾式製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般式ＭＯ・６Ｆｅ２Ｏ３（但し、Ｍは金属
Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂの少なくとも一つを表わす）の化学組
成で表わされるマグネットプランバイト型結晶構造の六
方晶フエライトの乾式製造法に係り、特にその中間製品
たるフエライト仮焼成品の製造過程において、新規な処
法を導入し、安定した品質の六方晶フエライト仮焼成品
を得て所望特性のフエライトをバラツキなく製造する方
法に関するものである。

従来、フエライトメーカーにおいて通常実施されている
乾式フエライト製造法は、バリウムフエライト（ＢａＯ
・６Ｆｅ２Ｏ３）を例にとってその概要を述べれば、以
下のごとくである。

素原料たる三二酸化鉄と炭酸バリウムをボールミル等で
混合し、これを造粒機で５〜１０ｍｍφのペレットに造
粒し、引続きロータリーキルンで１０００〜１３００℃
の温度で焼成（仮焼成）してフエライト化反応をさせる
。

この仮焼成処理されたペレットを一般にモノフエライト
（フエライト中間製品）と称している。

さらに、このモノフエライトからフエライト磁石を製造
する場合は引続き該焼成ペレットを平均粒子径０．９〜
１．０μまで粉砕し、所望の形状に成形した後、１２０
０〜１２５０℃Ｃの温度で、焼結（本焼成）し、フエラ
イト焼結体を製造する。

すなわち、その一般的プロセスを工程順に挙げれば、下
記のごとくである。

（１）素原料混合→（２）造粒→（３）仮焼結→（４）
粉砕→（５）成形→（６）本焼成（焼結）→（７）研磨
→（８）着磁ところで、このようなプロセスにもとづき
製造された六方晶フエライトの特性は磁気測定装置を用
いて測定されるが、実際は最終製品たるフエライト磁石
を試作して、はじめてその特性を把握するのが実態であ
る。

すなわち、製造過程における製品特性に及ぼす諸因子は
、得られた製品の諸特性値から経験的に制御されるのが
通常であった。

一般に、（３）の仮焼成工程は、（８）の着磁工程で得
たフエライト特性に対して、上記プロセスの全変動要因
における約７０％もの影響を与えるとされている。

したがって、フエライト磁石の品質特性を左右し、磁気
特性を決定づけるとも言えるこの仮焼成下程は、フエラ
イト磁石の製造工程のうちでも最も重要な工程と言える
。

だが、例えばロータリーキルン焼成において、炉内温度
、雰囲気、ならびにペレットの層厚、滞留時間等の諸因
子が複雑に絡み合うので、複雑なフエライト化反応を精
密にコントロールすることは実質上困難でありせいぜい
熱電対を用いた温度管埋がその主力になっている程度で
ある。

つまり、混合下程ではモル比（２Ｆｅ／Ｂａ ） 、仮
焼成玉程では熱電対による温度管埋さらに次の仮焼成ベ
レソトの粉砕工程では平均粒子径等の管理を行っている
のが一般的であるが、これらの管理手法だけではフエラ
イトの最終特性を十分に管理することはできなかった。

すなわち、従来においては、仮焼成工程の段階でフエラ
イト化反応の進行度合を判定することは非常に不確実で
不可能に近く、実際に最終製品たるフエライト磁石を試
作してはじめてその特性を把握するのが実態であった。

このため、例えばフエライト粉末の特性不良が試作フエ
ライト磁石により検出された場合、既に製造されたフエ
ライト粉末、さらには工程を流れている多量の半製品も
同様に、特性不良となる確率が高く、この場合製造に要
した諸経費の損失、製造ラインの停止、これらに伴う嫁
動率低下による損失等、多大な損失が発生することが余
儀なくされていた。

発明者等は、このような実状にかんがみ、種々実験検討
の結果、仮焼成工程における被焼成物（仮焼成ペレット
）のフエライト進行度合いを直接定量的に測定管理する
効果的な処法を見い出し操業の流れとの間に、時間的遅
れの殆んどない状態で連続的に仮焼成ペレットのフエラ
イト化反応の度合を判定できる方法を開発することに成
功した。

この方法は工程内の多様な変動要因を集約してこれを推
定することを可能とするものである。

その特徴とするところは、仮焼成工程において、磁気特
性の一つである透磁率を原理とした値〔Ｐμを逐次測定
して、仮焼成ペレットの品質特性を連続的に制御する方
式を導入したことである。

そのさい、ハードフエライトの透磁率は非常に小さいの
で、この値を増幅して検出使用する方法を採用し、実操
業的には、この増幅方法として、同一出願人に係る特開
昭５１−４６９９９号記載の装置を利用して〔Ｐμ〕を
得るのがよい。

まず、この〔Ｐμ〕を測定するための装置例について説
明すると、第１図に示すように、特開昭５１−４６９９
９号公報記載の如く、検出コイル１をマックスウエルウ
インブリッジ２の一辺とした交流回路を構成したもので
、一定量の仮焼成ペレット３を充填した試料容器４を検
出コイル１内に挿入すると、表示部に測定値が表示され
るようになっている。

さらに、第２図のブロック図に示すように表示された値
は増幅回路により任意の値に増幅される。

このようにして得られた表示値は真の透磁率を増幅した
増幅値であり、本明細書ではこの増幅値を透磁率の増幅
相対値〔Ｐμ〕と称す（または単に相対値〔Ｐμ〕と記
す）。

なお、この相対値〔Ｐμ〕の測定は極めて短時間でなさ
れ得る。

すなわち、本発明では前述のような従来の諸問題に対す
る改善対策として、従来の方法に加え、仮焼成工程にこ
の相対値〔Ｐμ〕による動的な制御管理を導入し、仮焼
ぺレツトに対するフエライト進行度の直接判定を実施す
るものであり、これにより、仮焼成工程内における多様
な変動要因を集約し、本焼成後の製品フエライトの諸特
性の推定を行なうのである。

すなわち、仮焼成工程での被処理物の〔Ｐμ〕が所定の
範囲に入るように仮焼成工程を動的に制御（例えば、温
度、滞留時間、雰囲気、流動状態等の動的制御）し、ま
た測定した〔Ｐμ〕値からフエライト粉の最終特性を推
定することにより、フエライト粉製造工程における精度
の高い品質管理及び迅速且つ連続した応答を伴う制御管
埋を可能にし、特性異常の早期発見、およびこれに伴う
不良品の多量発生防止、さらには異常原因の早急な解明
を容易にしたものである。

以下、本発明の詳細を説明する。

磁界中の磁石特性は、Ｂ＝４πＭ＋Ｈで表わされる。

ただし、Ｂ；磁束密度、Ｈ；磁界の強さ、Ｍ；磁化の強
さ、である。

残留磁束密度〔Ｂｒ〕は、外部磁界〔Ｈ〕が零の時の磁
束密度〔Ｂ〕であり、抗磁力〔ＢＨＣ〕は磁束密度〔Ｂ
〕が零のとき〔ＩＨＣ〕は磁化〔Ｍ〕が零のときの磁界
〔Ｈ〕の強さを表わす。

透磁率〔μ〕は磁化における〔Ｂ〕／〔Ｈ〕で表わされ
る。

一般に、フエライトの磁化機構は、回転磁化と磁壁移動
による磁化に大別されるが、両者はフエライト内の結晶
粒子が有する磁区構造に依存する。

すなわち、粒子全体が一つの磁区でである単磁区構造で
回転磁化、他方、結晶が限界粒子径以上に成長して磁壁
を生ずる磁区構造で磁壁移動による磁化という二つの現
象に区別されるこの両現象の限界粒子径は、例えばＭｎ
−Ｚｎフェライトで約５．５μ、Ｂａフエライトで約１
μである。

この機構に関する一例としてＭｎ−Ｚｎフェライトにお
ける〔透磁率μ〕と〔結晶の大きさ〕の関係を第３図に
示す。

第３図に見られるように、このフエライトの限界粒子径
５．５μを境として、粒子径＜５．５μで回転磁化、粒
子径＞５．５μで磁壁移動による磁化を発生するので、
５．５μを境として透磁率μは急激な変化を示し、生じ
た磁化の大きさは、互いに異なり、その過程が磁区回転
によるよりも、磁壁移動に帰因する方がはるかに大きい
。

Ｂａフエライトにおいては、このような透磁率と粒子径
との関係について未だ報告されていないそこで発明者ら
は、ＢａＯ・５．５Ｆｅ２Ｏ３を一例としてＢａフエラ
イトにおける透磁率の増幅相対値〔Ｐμ〕と粒子径との
関係を調べた。

その結果、第４図を得た。

第４図は、第３図と同様な曲線傾向を示し限界粒子径約
１．０μを境にして、粒子径＜１．０μで、回転磁化を
、粒子径＞１．０μで磁壁移動による磁化を発生する。

その磁化過程は磁区回転によるよりも磁壁移動に帰因す
る方がはるかに大きい。

即ち、相対値〔Ｐμ〕を用いることにより、Ｂａフエラ
イトの場合にも第３図と同様な傾向が得られその変化は
、Ｍｎ−Ｚｎフエライトの透磁率と粒子径の関係曲線と
同様であることが判明した。

一方、残留磁吏密度〔Ｂｒ〕、抗磁力〔ＢＨＣ〕（ＩＨ
Ｃ）も磁区構造と密接な関係を有する。

磁区の成長は、磁性体の飽和磁化の増加をもたらし、そ
の結果、〔Ｂｒ〕、〔ＢＨＣ〕、〔ＢＨＣ〕が増大する
。

他方、減磁過程における逆磁区発生および成長は〔Ｂｒ
〕、〔ＢＨＣ〕、〔ＩＨＣ〕の低下をもたらす。

この様な現象は磁区構造に依存し、いずれも磁壁の有無
により顕著な差を示す。

この様な現象から、相対値〔Ｐμ〕と、残留磁束密度〔
Ｂｒ〕、抗磁力〔ＢＨｃ〕、〔ＩＨＣ〕の各々は、磁区
構造との間に高い相関があるといえる。

この事実認識のもとに、本焼成後のフエライト磁石の特
性に対するガウスメーターにより得た値（Ｇ）と前記の
相対値〔Ｐμ〕値とを対比させたところ、第５図を得た
。

第５図は、両者間に高度に有意な負の相関が依存するこ
とを示し、この相対値〔Ｐμ〕を用いれば、仮焼成時に
本焼成後のフエライト特性を管理できることを示してい
る。

さらに、具体的なデーターに基づいて、この仮焼成ペレ
ットの〔Ｐμ〕値により焼結フエライト特性〔Ｂｒ〕、
〔ＢＨＣ〕を評価する方法を説明すると、第６図は聞述
実施例に従い、〔Ｐμ〕値と残留磁束密度〔Ｂｒ〕を対
比させた図であるが、〔Ｐμ〕と〔Ｂｒ〕との間には、
比較的直線性のある正の相関分布が認められ、また第７
図は同様に、〔Ｐμ〕値と抗磁力〔ＢＨＣ〕を対比させ
た図であるが、両特性間には非直線回帰にもとずく相関
分布の存在が認められる。

この結果から明らかなように、仮焼成ペレットの〔Ｐμ
〕値を用いて、焼結フエライト特性〔Ｂｒ〕、〔ＢＨＣ
〕さらには〔ＩＨＣ〕を評価推定することができる。

また、これを用いれば仮焼成工程における品質管埋を比
較的精度よく行ない得る。

なお、本焼成後のフエライト特性の一つである収縮率に
関しては次のようなことが判明した。

後記実施例に示すように、相対値〔Ｐμ〕とその時の仮
焼成温度を対比させると、第８図のごとき結果が得られ
た。

第８図から明らかなように、〔Ｐμ〕値は焼成温度との
間に高い相関があることがわかる。

一方、フエライト磁石の収縮率は仮焼成工程の焼成温度
に著しく影響されるから、仮焼成ペレットの〔Ｐμ〕値
より、焼結フエライト磁石の収縮率が求まる。

第９図は、該相対値〔Ｐμ〕と収縮率を対比させたもの
である。

第９図から明らかな如く両者間に比較的直線性を有する
負の相関分布を示す。

したがって、〔Ｐμ〕値より本焼成後のフエライト特性
の一つである収縮率を評価することができる。

さらに、相対値〔Ｐμ〕によるその他の応用として、フ
エライト粉末の焼鈍効果の評価もできる。

これは、フエライト粉末が粉砕時歪を受け、磁気特性が
低下するのを焼鈍処理によって回復させる効果である。

以下に、実施例に従ってさらに詳しく説明しよう。

実施例 １ α−Ｆｅ２Ｏ３８５ｍｏｌ％、ＢａＣＯ３１５ｍｏｌ％
を工業規模により、混合、造粒後、１２００〜１３００
℃の範囲で２時間焼成してＢａフエライト仮焼成ペレッ
トを製造した。

かかるペレット母集団より数ケ所採取し約３ｋｇの試料
を用意した。

用意された試料を室温まで冷却した後、さらに代表試料
を調整する目的で試料に混入する極少量の１０ｍｍφ以
上、及び１ｍｍφ以下のペレットを除去した。

このようにして調整された試料からさらに数ケ所採取し
、その中から正確に２０ｇづつ３点秤量し、相対値〔Ｐ
μ〕の測定試料とした。

用意された３つの試料を第１〜２図に示した〔Ｐμ〕測
定装置を用いて各々測定し、その平均値をペレット母集
団の代表値とした。

さらに、最終製品たるフエライト磁石を得る目的で採取
した約３ｋｇの仮焼成ペレット試料より５００ｇを分取
しハンマーミル及び、振動ミルで平均粒子径１．０μに
微粉砕後乾式磁場プレスにより磁気測定用成形体（１５
ｍｍφ×１０ｍｍＬ）を作成した。

次いで該成形体を電気マツフル炉を用いて、１２００℃
で１時間本焼成しＢａ−フエライトの焼結体を得た。

このようにして得られた焼結体を公知の市販磁気測定装
置を用いて磁気特性の一つである残留磁束密度〔Ｂｒ〕
を測定した。

さらにモル比を一定にし、仮焼成温度および時間を変え
て得た各々１５個の残留磁束密度〔Ｂｒ〕と相対値〔Ｐ
μ〕を対比させ第６図に示すような散布図を得た。

第６図は両者間に比較的直線性を有する正の相関分布を
示している。

このことから、同現象について単回帰分析を行なったと
ころ、相関係数ｒ＝０．８４、ｔ検定にて、ｔ＝４．９
３６が算出され、ｔ分布表にもとづくｔ（１３０．０１
） −３．０１２から相関係数ｒは危険率１％で有意と
検定された。

よって、両者間には高度に有意な正の相関が成立し、回
帰式〔残留磁束密度Ｂｒ〕＝５．７３２×〔Ｐμ値〕＋
３３８２〔Ｇ〕（標準誤差２５〔Ｇ〕）を用いて、仮焼
成ペレットの〔Ｐμ〕値から、本焼成後のフエライト特
性である残留磁束密度〔Ｂｒ〕を推定することができる
実施例 ２ 実施例１と同様に、Ｂａフエライト仮焼成ペレツトの〔
Ｐμ〕値と本焼成後のフエライト特性の一つである抗磁
力〔ＢＨｃ〕を対比させ第７図を得た第７図は両者間に
負の相関分布を示すが、実施例１における直線回帰とは
異なり非直線回帰に相当する相関分布である。

このようなことから、該分布に対して非直線回帰分析を
行った。

その結果、直線回帰の相関係数に相当する相関指数ｒ′
＝０．９４、ｔ検定で＝１０．３６、ｔ分布から、ｔ（
１３、０．０１） −３．０１２が算出され、非直線回
帰にもとづく高度に有意な相関が成立していることがわ
かった。

故に、回帰式〔抗磁力ＢＨＣ）＝０．４３６×（Ｐμ値
）２−７５．２８３×〔Ｐμ値＋５１０２〔ｏｅ〕（標
準誤差４６〔ｏｅ〕）を用いると、仮焼成ペレットの〔
Ｐμ〕値から本焼成後のフエライト特性である抗磁力〔
ＢＨＣ〕を推定することができる。

実施例 ３ 実施例１と同様にして、得られたＢａフエライト仮焼成
ペレットの〔Ｐμ〕値と本焼成後のフエライト特性の一
つである収縮率〔ｓｈ〕を対比させ第９図を得た。

尚、収縮率〔ｓｈ〕の算出は次の通りである。

ただし、Ａ；本焼成前の成形体の径方向長さ（ｍｍ）、
Ｂ；本焼成後の焼結体の径方向長さ（ｍｍである。

第９図は、両者間に比較的直線性のある負の相関分布を
示している。

このことから、同現象について単回帰分析を行なったと
ころ、相関係数ｒ＝−０．９１、ｔ検定にて、ｔ＝７．
９１４が算出され、ｔ分布表にもとづく、ｔ（１３、０
．０１＝３．０１３から、相関係数ｒは危険率１％で有
意と検定された。

よって、両者間には高度に有意な負の相関が成立し回帰
式、〔収縮率ｓｈ％〕＝−０．０１７２×〔Ｐμ値〕＋
１５．９２（％）（標準誤差０．０９％）を用いると、
仮焼成ペレツトの〔Ｐμ〕値から、本焼成後のフエライ
ト特性である収縮率〔ｓｈ〕を推定することができる。

実施例 ４ 混合工程におけるモル比（２Ｆｅ／Ｂａ）の分析値及び
仮焼成工程における〔Ｐμ〕の測定値を管理値とし、本
焼成後のフエライト特性の品質管理を実施例２にもとづ
き、実操業した。

その管理データーを第１０図に示す。

この操業は、本焼成後のＢａフエライト特性の一つであ
る抗磁力〔ＢＨｃ〕の管理範囲２１００〜１９００（ｏ
ｅ）に対して、〔Ｐμ〕値の管理範囲を８０〜１００と
して管理しているものである。

なお、仮焼成工程で、バッチ式ロータリキルンを採用し
ているため第１０図は、横軸に経過ロットナンバーをと
っている。

第１０図から明らかなように、〔Ｐμ〕値を操作するこ
とにより、抗磁力（ＢＨＣ）を所定の範囲内に管理でき
たことがわかる。

実施例 ５ 本例は、フエライト粉末の焼鈍管理への応用実施例を示
す。

実施例１と同様にして得られた仮焼成後の微粉砕粉末（
平均粒子径１μ）より、２００２を分取し電気マツフエ
ル炉を用いて、２００、４００、６００、８００、８５
０、９５０、１０５０の加熱温度で１時間焼鈍した。

該焼鈍粉末から正確に２０７を秤量し、実施例１と同様
の装置を用いて〔Ｐμ〕値を得た。

さらに、同一焼鈍粉末から正確に１０ｇを秤量し、該試
料にフェノール樹脂０．５ｇを加え、乳鉢で均一混合を
行なった。

この様にして得られた混合物を、１５ｍｍφの金型に充
填し、１ｔｏｎ／ｃｍ２で成形した。

次いで、市販の磁気測定装置を用いてフエライト成形体
の抗磁力〔ＩＨＣ〕を測定した。

上述の相対値〔Ｐμ〕及び抗磁力〔ＩＨＣ〕に対する焼
鈍温度の影響を第１１図に示す。

第１１図から明らかなように、抗磁力〔ＩＨＣ〕及び〔
Ｐμ〕値の低下が焼鈍処理により回復している。

これは、粉砕時に与えられた歪が原因と考えられる。

この現象を用いて焼鈍の進行度を抗磁力〔ＩＨｃ〕によ
ることなく〔Ｐμ〕値を用いて評価することができる。

なお、第１１図では、抗磁力〔ＩＨＣ〕が１０５０℃で
低下しているが、同現象は焼結の開始を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法で使用するに好適な装置の検出回路図
、第２図は第１図の装置全体の回路ブロック図、第３図
はＭｎ−Ｚｎフエライトの透磁率と結晶粒径の関係図、
第４図はＢａフエライトの相対値〔Ｐμ〕と結晶粒径の
関係図、第５図はＢａフエライトの相対値〔Ｐμ〕とガ
ウスメーター値の関係図、第６図はＢａフエライトの残
留磁束密度〔Ｂｒ〕と相対値〔Ｐμ〕の関係図、第７図
はＢａフエライトの抗磁力〔ＢＨＣ〕と相対値〔Ｐμ〕
の関係図、第８図は相対値〔Ｐμ〕と焼成温度の関係図
、第９図はＢａフエライトの収縮率〔ｓｈ〕と相対値〔
Ｐμ〕の関係図、第１０図はＢａフエライトの相対値〔
Ｐμ〕と抗磁力（ＢＨＣ）の実操業管理図、第１１図は
Ｂａフエライトの相対値〔Ｐμ〕および抗磁力〔ＩＨＣ
〕と焼鈍温度との関係図である。 １・・・・・・検出コイル、２・・・・・・マックスウ
エルウインブリッジ、３・・・・・・試料、４・・・・
・・試料容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 六方晶フエライトの乾式製造法における仮焼成工程
   において、この仮焼成工程での被処理物の透磁率の増幅
   相対値〔Ｐμ〕が所定範囲となるように該仮焼成工程を
   動的に制御して所定特性の六方晶フエライトを製造する
   ことを特徴とする六方晶フエライトの乾式製造法。 ２ 被処理物の透磁率の増幅相対値〔Ｐμ〕は、被検出
   物を装填した検出コイルをマックスウエルウインブリッ
   ジの１辺に介装してなる透磁率測定装置の電位差を増幅
   したものである特許請求の範囲第１項記載の六方晶フエ
   ライトの乾式製造法。 ３ 仮焼成下程での被処理物の〔Ｐμ〕値の検出により
   、本焼成後の製品フエライトの残留磁束密度〔Ｂｒ〕、
   抗磁力〔ＢＨＣ〕または収縮率〔ｓｈ〕のいづれかを評
   価推定する段階を含む特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の六方晶フエライトの乾式製造法。