JPWO2007060757A1 - 酸化物磁性材料及びその製造方法、並びにフェライト焼結磁石及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
A1-x-yCaxRyFe2n-zCozO19(原子比率)・・・(1)
により表わされ、前記フェライト焼結磁石の基本組成は下記一般式(2):
A1-x-y+aCax+bRy+cFe2n-zCoz+dO19(原子比率)・・・(2)
(一般式(1) 及び(2) において、x、y、z及びnはそれぞれ前記酸化物磁性材料中のCa、R元素、Coの含有量及びモル比を表し、a、b、c及びdはそれぞれ前記酸化物磁性材料の粉砕工程で添加されたA元素、Ca、R元素及びCoの量を表し、各々下記条件:0.03≦x≦0.4、0.1≦y≦0.6、0≦z≦0.4、4≦n≦10、x+y<1、0.03≦x+b≦0.4、0.1≦y+c≦0.6、0.1≦z+d≦0.4、0.50≦[(1-x-y+a)/(1-y+a+b)]≦0.97、1.1≦(y+c)/(z+d)≦1.8、1.0≦(y+c)/x≦20、及び0.1≦x/(z+d)≦1.2を満たす。)により表されるフェライト焼結磁石を開示している。しかし、このフェライト焼結磁石はSrを必須に含み、かつSr又は(Sr+Ba)含有量をCa含有量より多く添加する点で、本発明の組成範囲から外れている。国際公開第2005/027153号パンフレットに記載のフェライト焼結磁石は高い磁気特性を有するが、ユーザーからの高性能化の要求は益々厳しくなっており、更なる磁気特性の向上が求められている。
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCoz(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z及びnはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、及びモル比を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
を満たす数字であることを特徴とする。
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCoz(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z及びnはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、及びモル比を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
を満たす数字である、酸化物磁性材料を製造する方法であって、
前記組成比になるように、Ca化合物、R化合物、Ba化合物、鉄化合物及びCo化合物を混合する工程、及び得られた混合物を仮焼する工程を有することを特徴とする。
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCoz(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z及びnはそれぞれCaと、R元素、Ba及びCoの含有量、及びモル比を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
を満たす数字であることを特徴とする。
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCoz(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z及びnはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、及びモル比を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
を満たす数字である、フェライト焼結磁石を、原料の混合工程、仮焼工程、粉砕工程、成形工程及び焼成工程により製造することを特徴とする。
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCozOα(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z、n及びαはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、モル比及びOの含有量を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
を満たす数字である(但し、x=zでかつn=6の化学量論組成の場合、α=19である。)のが好ましい。
(A) 酸化物磁性材料の組成
本発明の酸化物磁性材料は、六方晶構造を有するフェライトを主とし、Caと、希土類元素の少なくとも1種であってLaを必須に含むR元素と、Baと、Fe及びCoを必須元素とする酸化物磁性材料であって、前記Ca、R、Ba、Fe及びCoの組成比が、下記一般式:
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCoz(原子比率)
により表わされる基本組成を有するのが好ましい。但し、(1-x-y)、x、y、z及びnはそれぞれR元素、Ba及びCoの含有量、及びモル比を表し、下記条件を満たす数字である。
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
本発明のフェライト焼結磁石は、M型フェライト構造を有し、Caと、希土類元素の少なくとも1種であってLaを必須に含むR元素と、Baと、Fe及びCoを必須元素とするフェライト焼結磁石であって、前記Ca、R、Ba、Fe及びCoの組成比が、下記一般式:
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCoz(原子比率)
により表わされる基本組成を有する。但し、(1-x-y)、x、y、z及びnはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、及びモル比を表し、下記条件を満たす数字である。
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
(A) 酸化物磁性材料の製造
上記基本組成を有する酸化物磁性材料(仮焼体)の製造方法として、固相反応法、共沈法、水熱合成法等の液相法、ガラス析出化法、噴霧熱分解法、及び気相法を単独で又は組み合わせて使用できるが、固相反応法が実用性の観点で好ましい。酸化物磁性材料を単一の粗粉により形成しても良いが、仮焼条件及び/又は仮焼体組成の異なる2種以上の仮焼体をそれぞれ粗粉砕し、任意の比率でブレンドした粗粉であっても、上記基本組成を有するものであれば良い。例えばn=4の本発明の仮焼粉とn=7の本発明の仮焼粉を混合して本発明のフェライト焼結磁石を製造することができる。更に成形体又は焼成体のリターン材(スクラップ)を酸化物磁性材料として使用できる。以下、固相反応を例にとって、フェライト仮焼体の製造方法を詳細に説明する。
仮焼体は、ジョークラッシャ又はハンマーミル等で粗砕後、粗粉砕機(振動ミル又はローラーミル等)に投入して乾式粗粉砕する。後段の湿式又は乾式微粉砕の負荷等を考慮して粗粉砕粉の平均粒径は2〜5μmとするのが好ましい。平均粒径は空気透過法(測定装置:Fischer Sub-Sieve Sizer、以後、F.S.S.S.と略す。)により嵩密度65%基準で測定する。
成形は乾式で行っても湿式で行ってもよい。磁場を印加せずに加圧成形すれば等方性のフェライト焼結磁石用成形体を得られる。磁場を印加して加圧成形することにより、高い磁気特性を有する異方性フェライト焼結磁石用成形体が得られる。成形体の配向度を高めるには乾式磁場中成形よりも湿式磁場中成形を行うのがよい。湿式成形工程では成形用スラリーを磁場中成形する。成形圧力は0.1〜0.5 ton/cm2程度、印加磁場強度は398〜1194 kA/m 程度が好ましい。
成形体を大気中で自然乾燥するか、大気中又は窒素雰囲気中で加熱(373〜773 K)して水分及び添加した分散剤等を除去する。次いで成形体を大気中(実質的に酸素分圧が0.05〜0.2 atm程度)で焼成するのが実用的である。酸素過剰雰囲気中(例えば酸素分圧が0.2 atm超1atm以下)、特に酸素100%雰囲気中で焼成してもよい。焼成の加熱条件は、例えば、1423〜1573 K、好ましくは1433〜1543 Kの温度で、0.5〜5時間、好ましくは1〜3時間程度である。本発明のフェライト焼結磁石の密度は5.05〜5.10 g/cm3程度である。
本発明の異方性フェライト焼結磁石のc軸に平行な断面組織において、走査型電子顕微鏡(SEM)により測定したc軸方向の平均結晶粒径(50個のM型結晶粒について測定。)は0.5〜3μm以下、好ましくは0.9〜2μm、更に好ましくは1〜1.6μmである。本発明のフェライト焼結磁石は平均結晶粒径が1μm以上でも高いHcJを得ることができる。本発明のフェライト焼結磁石のc軸方向とは、異方性付与方向(磁場中成形における磁場印加方向に事実上一致する。)を意味するものとする。
<Ba前添加>
CaCO3粉末(純度98.8%、不純物としてMgOを含む。)、La(OH)3粉末(純度99.9%)、BaCO3粉末(純度98.1%、不純物としてSrCO3を1.45%含む。)、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.495、y=0.005及び0.010、z=0.30、n=5.2)の組成(yの異なる2つの仮焼体組成)に配合した。配合物100質量部に対し、0.1質量部のH3BO3粉末を添加して湿式混合した。混合物を乾燥後、1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。試料は、y=0.005のものを実施例1-1、y=0.01のものを実施例1-2とした。得られた仮焼体を粗砕後、振動ミルで乾式粗粉砕し、平均粒径5μm(F.S.S.S.による)の粗粉を得た。45質量%の粗粉及び55質量%の水をボールミルに投入して、粗粉100質量部に対し0.40質量部のSiO2粉末(純度92.1%、残量はほぼ水分)及び0.50質量部のCaCO3粉末を焼結助剤として添加し湿式微粉砕を行い、平均粒径が0.85μm(F.S.S.S.による)のフェライト微粒子を含むスラリーを得た。
<Ba前添加量の検討>
表1の各仮焼体組成とした以外は、実施例1と同様にして仮焼体を作製した。以降の工程も実施例1と同様にして実施例2〜6の異方性フェライト焼結磁石を得た。フェライト微粒子の平均粒径は0.85μm(F.S.S.S.による)になるように湿式微粉砕を行った。図1(a)及び図1(b)に結果を示す。表1に各実施例の円板状成形体の密度を測定した結果を示す。表2及び3に焼結体の分析値を示す。
<Ba無添加>
日本国特許第3181559号のサンプルNo.2のトレース実験を行った。Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.500、y=0、z=0.43、n=5.1)の基本組成を有し、0.4質量%のSiO2を添加した混合物を作製し、1473Kで3時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体を粗砕及び粗粉砕した後、粗粉に対して0.6質量%のSiO2及び1.0質量%のCaCO3を添加し水を媒体としたボールミルにより湿式微粉砕を行い、平均粉砕0.85μmの微粉を分散したスラリーを得た(日本国特許第3181559号のサンプルNo.2の微粉砕平均粒径が不明なので、実施例1の微粉砕粉の平均粒径0.85μmに合わせた。)。得られたスラリーにより、以降は実施例1と同様に、磁場中成形及び焼成を行い、異方性フェライト焼結磁石を作製した。図1(a)及び図1(b)に測定結果を示す。表1に円板状成形体の密度を示す。表2及び3に焼結体の分析値を示す。
図2は実施例3の仮焼体(x=0.475、y=0.050、z=0.30、n=5.2)の破面をSEMで撮影した写真である。仮焼体の一次粒子(M型結晶粒)のうち、六角板状になっているものが多数存在しており、M型結晶粒の成長率が高いことがわかる。このSEM写真から、c面の最大径は3〜9μm程度であり、厚みは1.3〜4.3μm程度であり、アスペクト比(前記最大径/前記厚み)は1.5〜4.2程度であることがわかる。
図4は実施例3の仮焼体(x=0.475、y=0.050、z=0.30、n=5.2)の微粉砕スラリーを乾燥して得られた微粉(平均粒径0.85μm)をSEMで撮影した写真である。六角板状の粒子が多く観察されるのがわかる。最大径0.4μm未満の超微粒子及び最大径1.2μm超の粗大粒子は少なく、最大径0.4〜1.2μmの粒子が多く観察される。
図6は実施例3の1493Kで大気中焼成した焼結体(x=0.429、y=0.095、z=0.286、n=4.957)の破面(a面)をSEMで撮影した写真である。M型結晶粒である、六角板状粒子のアスペクト比は1.5〜3.5程度であった。各粒子は厚みがあり、アスペクト比が3以下のものを60%程度含み、c軸方向の平均結晶粒径は1.1μmであった。
図7は従来例1の1493Kで大気中焼成した焼結体(x=0.456、y=0、z=0.392、n=4.652)の破面をSEMで撮影した写真である。アスペクト比が3〜6程度の粒子が多く観察される。
<Ba前添加、モル比nの検討1>
Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.488、y=0.025、z=0.30、n=5.3及び5.4)の仮焼体組成とした以外は、実施例2と同様にして仮焼、粉砕、磁場中成形、焼成、加工及び磁気特性の測定を行った。n=5.3のものを実施例7、n=5.4のものを実施例8とした。微粉砕粉の平均粒径は実施例1の0.85μmに合わせた。図8(a)及び図8(b)に磁気特性を示す。表2及び3に焼結体の分析値を示す。図8(a)及び図8(b)より、n=5.3の場合に磁気特性が極大になるのがわかる。
<Ba前添加、モル比nの検討2>
Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0.30、n=5.3及び5.4)の仮焼体組成を選択した以外は、実施例3と同様にして仮焼、粉砕、磁場中成形、焼成、加工及び磁気特性の測定を行った。n=5.3のものを実施例9、n=5.4のものを実施例10とした。微粉砕粉の平均粒径は実施例1の0.85μmに合わせた。図8(a)及び図8(b)に磁気特性を示す。表2及び3に焼結体の分析値を示す。図8(a)及び図8(b)より、実施例9の場合に磁気特性が極大になり、かつ460mTを超えることがわかる。従来のSrMでは実現できなかった非常に高いBrを得られた。
<Ba前添加、粉砕時のSiO2、CaCO3添加量の検討1>
実施例1と同様のCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.488、y=0.025、z=0.3、n=5.2)の組成に配合した。配合物の100質量部に対し0.1質量部のH3BO3粉末を添加して湿式混合した。混合物を1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体を粗砕後、振動ミルで乾式粗粉砕し、平均粒径5μm(F.S.S.S.による。)の粗粉を得た。45質量%の粗粉及び55質量%の水に加えて、仮焼粗粉100質量部に対し0.40質量部のSiO2粉末、及び0.55質量部のCaCO3粉末を添加し、ボールミルで湿式微粉砕を行い、平均粒径が0.81μm(F.S.S.S.による。)のフェライト微粒子を含む実施例11のスラリーを得た。さらに、表4に示すSiO2及びCaCO3組成に変更した以外は実施例11と同様にして、実施例12〜18のスラリーを得た。得られた8種類のスラリーにより、磁場中成形以降は実施例1と同様にして異方性フェライト焼結磁石を作製し、磁気特性を測定した。図9(a)及び図9(b)に磁気特性を示し、表2及び3に焼結体の分析値を示す。図9(a)及び図9(b)より、実施例11〜18のいずれの場合でも、460mTを超えるBrを有する異方性フェライト焼結磁石が得られており、従来のSrMでは実現できなかったBrレベルを達成できた。
<Ba前添加、粉砕時のSiO2、CaCO3添加量の検討2>
実施例1と同様のCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0.3、n=5.3)の組成に配合した。配合物の100質量部に対し0.1質量部のH3BO3粉末を添加して湿式混合した。混合物を1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体を粗砕後、振動ミルで乾式粗粉砕し、平均粒径5μm(F.S.S.S.による。)の粗粉を得た。45質量%の粗粉及び55質量%の水に加えて、仮焼粗粉100質量部に対し0.40質量部のSiO2粉末及び0.55質量部のCaCO3粉末を添加し、ボールミルで湿式微粉砕を行い、平均粒径が0.81μm(F.S.S.S.による。)のフェライト微粒子を含む実施例19のスラリーを得た。
<Ba前添加、Co前添加量の検討>
実施例1と同様のCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0.03、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6及び0.65、n=5.3)の組成に配合した。8種類の配合物のそれぞれ100質量部に対し0.1質量部のH3BO3粉末を添加して湿式混合した。8種類の混合物を乾燥後、1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた試料はzの値が小さい側から、実施例27-1〜27-8とした。各仮焼体を用いて、以降の工程は実施例1と同様にして、粉砕、磁場中成形、焼成、加工を行った。粉砕後の各フェライト微粒子の平均粒径は0.81μmになるように調節した。焼成条件は大気中、1493Kで1時間加熱であった。図11(a)及び図11(b)に磁気特性を示し、表2及び3に焼結体の分析値を示す。
<Co無添加>
仮焼体の組成を、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0、n=5.3)の組成に変更した以外は実施例27と同様にしてフェライト焼結磁石を作製し、磁気特性を測定した。図11(a)及び図11(b)中に磁気特性を示す。
<Co量過多>
仮焼体の組成を、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0.7及び0.8、n=5.3)の組成に変更した以外は実施例27と同様にしてフェライト焼結磁石を作製し、磁気特性を測定した。図11(a)及び図11(b)に磁気特性を示す。zの値が0.7及び0.8の試料を、それぞれ比較例2-1及び比較例2-2とした。図11(a)及び図11(b)より、Coを添加しない比較例1及びCo量過多の比較例2に比べて、Co含有量(z)を0.03〜0.65とした実施例27-1〜27-8の場合に高い磁気特性が得られたことがわかる。
<微粉砕平均粒径と磁気特性>
実施例1と同じCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0.30、n=5.3)の組成に配合した。得られた配合物の100質量部に対し、0.1質量部のH3BO3粉末を添加して湿式混合した。混合物を乾燥後、1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。仮焼体を粗砕後、乾式粗粉砕し、平均粒径5μm(F.S.S.S.による。)の粗粉を得た。45質量%の粗粉及び55質量%の水をボールミルに投入し、仮焼粗粉100質量部に対し、0.4質量部のSiO2粉末及び0.5質量部のCaCO3粉末を焼結助剤として添加し湿式微粉砕を行った。微粉砕時間を変えることにより、平均粒径が0.97μm、0.88μm、0.85μm、0.81μm、0.7μm及び0.5μm(F.S.S.S.による。)の6種類のフェライト微粒子を含むスラリーを得た。微粉砕後の6種のスラリーを用いて、印加磁場強度796 kA/mの平行磁場中、成形圧力0.4 ton/cm3で圧縮成形した。得られた外径40 mm×厚み15 mmの円板状成形体を大気中、1493Kで1時間焼成し加工した。図12(a)及び図12(b)に室温(20℃)での磁気特性を示し、表2及び3に焼結体の分析値を示す。
<微粉砕平均粒径と磁気特性>
従来例1で作製した仮焼体の粗粉を、水を媒体としたボールミルにより湿式微粉砕するに際し、微粉砕時間を調整することにより、平均粒径が0.96μm、0.88μm、0.85μm、0.82μm及び0.7μm(F.S.S.S.による。)の5種類のフェライト微粒子を含むスラリーを得た。以降の工程は従来例1と同様にしてフェライト焼結磁石を作製した。図12(a)及び図12(b)に磁気特性を示す。
<Ba前/後添加>
実施例1と同じCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.025、z=0.3、n=5.3)の組成に配合した。配合物の100質量部に対し、0.1質量部のH3BO3粉末を添加して湿式混合した。混合物を乾燥後、1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体を粗砕後、乾式粗粉砕し、平均粒径5μm(F.S.S.S.による。)の粗粉を得た。45質量%の粗粉及び55質量%の水をボールミルに投入して、粗粉100質量部に対し0.4質量部のSiO2粉末、0.25質量部のCaCO3粉末及び0.5質量部のBaCO3粉末を添加し湿式微粉砕を行い、平均粒径が0.81μm(F.S.S.S.による。)のフェライト微粒子を含むスラリーを得た。得られたスラリーにより、以降の工程は実施例1と同様にして異方性フェライト焼結磁石を作製した。図13(a)及び図13(b)に磁気特性を示す。
<Ba後添加>
実施例1と同じCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0、z=0.3、n=5.3)の組成に配合した。配合物の100質量部に対し、0.1質量部のH3BO3粉末を添加して湿式混合した。混合物を乾燥後、1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体を粗砕後、乾式粗粉砕し、平均粒径5μm(F.S.S.S.による。)の粗粉を得た。45質量%の粗粉及び55質量%の水をボールミルに投入し、粗粉100質量部に対し0.4質量部のSiO2粉末及び1.0質量部のBaCO3粉末を添加して湿式微粉砕を行い、平均粒径が0.81μm(F.S.S.S.による。)のフェライト微粒子を含むスラリーを得た。得られたスラリーにより、磁場中成形工程以降は実施例1と同様にして異方性フェライト焼結磁石を作製した。図13(a)及び図13(b)に磁気特性を示す。
従来例1で作製した仮焼体の粗粉を、水を媒体としたボールミルにより湿式微粉砕するに際し、微粉砕時間を調整することにより、平均粒径が0.81μm(F.S.S.S.による。)のフェライト微粒子を含むスラリーを得た。以降の工程は従来例1と同様にしてフェライト焼結磁石を作製た。図13(a)及び図13(b)に磁気特性を示す。図13(a)及び図13(b)より、実施例20(Ba前添加)よりも実施例29(Ba前/後添加)及び実施例30(Ba後添加)のHcJはやや低下しているが、従来例3(Ba無添加)に比べると優れた値を示しており、Ba後添加でも磁気特性の改良効果が大きいことが解る。
<Ba前添加、Co前/後添加>
実施例1と同じCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0.15、n=5.3)の組成に配合した。配合物の100質量部に対し、0.1質量部のH3BO3粉末を添加して湿式混合した。混合物を乾燥後、1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体を粗砕後、乾式粗粉砕し、平均粒径5μm(F.S.S.S.による。)の粗粉を得た。45質量%の粗粉及び55質量%の水をボールミルに投入し、粗粉100質量部に対し0.4質量部のSiO2粉末、0.5質量部のCaCO3粉末及び1.5質量部のCo(OH)2粉末を添加して湿式微粉砕を行い、平均粒径が0.81μm(F.S.S.S.による。)のフェライト微粒子を含むスラリーを得た。得られたスラリーにより、以降の工程は実施例1と同様にして異方性フェライト焼結磁石を作製した。図14(a)及び図14(b)に磁気特性を示す。
<Ba前添加、Co後添加>
実施例1と同じCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0、n=5.3)の組成に配合した。配合物の100質量部に対し、0.1質量部のH3BO3粉末を添加して湿式混合した。混合物を乾燥後、1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体を粗砕後、乾式粗粉砕し、平均粒径5μm(F.S.S.S.による。)の粗粉を得た。45質量%の粗粉及び55質量%の水をボールミルに投入し、粗粉100質量部に対し0.4質量部のSiO2粉末、0.5質量部のCaCO3粉末及び3.0質量部のCo(OH)2粉末を添加して湿式微粉砕を行い、平均粒径が0.81μm(F.S.S.S.による。)のフェライト微粒子を含むスラリーを得た。得られたスラリーにより、磁場中成形工程以降は実施例1と同様にして異方性フェライト焼結磁石を作製した。図14(a)及び図14(b)に磁気特性を示す。
<Ba前添加、La前添加量の検討>
実施例1と同様のCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.2、0.3、0.4、0.47、0.6及び0.65、y=0.050、z=0.30、n=5.3)の組成に配合した。6種類の配合物のそれぞれ100質量部に対し、0.1質量部のH3BO3粉末を添加して湿式混合した。6種類の混合物を乾燥後、1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた試料はxの値の小さい側から、実施例33-1〜6とした。各仮焼体に対し、以降の工程は実施例1と同様にして、粉砕、磁場中成形、焼成、加工及び磁気特性の測定等を行った。焼成条件は大気中、1493Kで1時間加熱であった。図15(a)及び図15(b)に磁気特性を示す。
<Ba前添加、La前添加量過少及び過多の場合>
Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.1及び0.7、y=0.050、z=0.30、n=5.3)の組成に配合した。得られた2種類の配合物のそれぞれ100質量部に対し、0.1質量部のH3BO3粉末を添加して湿式混合した。2種類の混合物を乾燥後、1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体に対し、以降の工程は実施例33と同様にして異方性フェライト焼結磁石を作製した。図15(a)及び図15(b)に磁気特性を示す。図15(a)及び図15(b)より、La前添加量が過少又は過多の組成を有する比較例3の場合、磁気特性が低いことがわかる。
<Ba前添加、仮焼時無添加>
実施例1と同じCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0.300、n=5.3)の組成に配合した。配合物を湿式混合後、乾燥した。次に1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体を粗砕後、乾式粗粉砕し、平均粒径5μm(F.S.S.S.による。)の粗粉を得た。45質量%の粗粉及び55質量%の水をボールミルに投入し、粗粉100質量部に対し0.4質量部のSiO2粉末及び0.5質量部のCaCO3粉末を添加して湿式微粉砕を行い、平均粒径が0.81μm(F.S.S.S.による。)のフェライト微粒子を含むスラリーを得た。得られたスラリーにより、以降の工程は実施例1と同様にしてフェライト焼結磁石を作製した。焼成条件は大気中、1493Kで1時間加熱であった。表6に磁気特性を示す。
<Ba前添加、仮焼時のSiO2添加>
実施例34と同様にして、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0.300、n=5.3)の組成に配合した。配合物100質量部に対し、0.1質量部のSiO2粉末を添加して湿式混合後、乾燥した。次に1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。以降の工程は実施例34と同様にして異方性フェライト焼結磁石を作製した。表6に磁気特性を示す。
<Ba前添加、Sr許容量>
実施例1と同じCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末、並びにSrCO3粉末を使用し、表7に示すように、Ca0.475La0.475Ba0.045Sr0.005Fe10.300Co0.3O19(Ca1-x-yLaxBay-aSraFe2n-zCozO19でx=0.475、y=0.050、z=0.300、a=0.005〜0.040、n=5.3)の組成に配合した。得られた配合物に0.1質量%相当のH3BO3を添加して湿式混合後、乾燥した。次に1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体を用いて、以降の工程は実施例1と同様に処理して異方性フェライト焼結磁石を作製した。湿式微粉砕後の微粉の平均粒径は0.81μm(F.S.S.S.による。)であった。得られた成形体の焼成は大気中、1493Kで1時間加熱する条件で行った。表7に磁気特性を示す。
<Ba前添加、酸素雰囲気中焼成>
実施例1と同じCaCO3粉末、La(OH)3粉末、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yLaxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0.300、n=5.3)の組成に配合した。配合物に0.1質量%相当のH3BO3を添加して湿式混合後、乾燥した。次に1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体を用いて、以降の工程は実施例1と同様に処理して異方性フェライト焼結磁石を作製した。湿式微粉砕後の微粉の平均粒径は0.81μm(F.S.S.S.による。)であった。得られた成形体の焼成条件は酸素分圧1atm、1493Kで1時間加熱であった。表8に磁気特性を示す。
<Ba前添加、混合希土類(R=La、Ce、Pr、Nd)原料の検討>
CaCO3粉末、表9に示す配合の3種類のR原料粉末(La酸化物粉末、Ce酸化物粉末、Pr酸化物粉末及びNd酸化物粉末のうちの2種をブレンド)、BaCO3粉末、α-Fe2O3粉末及びCo3O4粉末を使用し、Ca1-x-yRxBayFe2n-zCozO19(x=0.475、y=0.050、z=0.300、n=5.3)の組成に配合した。配合物に0.1質量%相当のH3BO3を添加して湿式混合後、乾燥した。次に1473 Kで1時間、大気中で仮焼した。得られた仮焼体を用いて、以降の工程は実施例1と同様に処理して異方性フェライト焼結磁石を作製した。湿式微粉砕後の微粉の平均粒径は0.81μm(F.S.S.S.による。)であった。成形体の焼成は大気中、1493Kで1時間加熱する条件とした。表9に磁気特性を示す。
Claims (30)
- 六方晶構造を有するフェライトを主とし、Caと、希土類元素の少なくとも1種であってLaを必須に含むR元素と、Baと、Fe及びCoを必須元素とする酸化物磁性材料であって、前記Ca、R、Ba、Fe及びCoの組成比が、下記一般式:
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCoz(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z及びnはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、及びモル比を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
を満たす数字であることを特徴とする酸化物磁性材料。 - 請求項1に記載の酸化物磁性材料において、1≦x/z≦3であることを特徴とする酸化物磁性材料。
- 請求項1又は2に記載の酸化物磁性材料において、M相を主相とすることを特徴とする酸化物磁性材料。
- 請求項1又は2に記載の酸化物磁性材料において、M型フェライト構造を有することを特徴とする酸化物磁性材料。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の酸化物磁性材料において、前記酸化物磁性材料は仮焼体であることを特徴とする酸化物磁性材料。
- 請求項5に記載の酸化物磁性材料において、前記仮焼体の一次粒子は、30%以上のものが六角板状を呈していることを特徴とする酸化物磁性材料。
- 請求項5又は6に記載の酸化物磁性材料において、前記仮焼体の一次粒子は、アスペクト比(粒径/厚み)が5以下のものを30%以上含むことを特徴とする酸化物磁性材料。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の酸化物磁性材料において、Ba含有量(y)の50%以下をSrで置換したことを特徴とする酸化物磁性材料。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の酸化物磁性材料において、前記Ca、R、Ba、Fe、Co及びOの組成比が、下記一般式:
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCozOα(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z、n及びαはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、モル比及びOの含有量を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7、
を満たす数字である(但し、x=zでかつn=6のときの化学量論組成比を示した場合はα=19である。)ことを特徴とする酸化物磁性材料。 - 六方晶構造を有するフェライトを主とし、Caと、希土類元素の少なくとも1種であってLaを必須に含むR元素と、Baと、Fe及びCoを必須元素とし、前記Ca、R、Ba、Fe及びCoの組成比が、下記一般式:
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCoz(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z及びnはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、及びモル比を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
を満たす数字である、酸化物磁性材料を製造する方法であって、
前記組成比になるように、Ca化合物と、R化合物と、Ba化合物、鉄化合物及びCo化合物を混合する工程、及び得られた混合物を仮焼する工程を有することを特徴とする酸化物磁性材料の製造方法。 - 請求項10に記載の酸化物磁性材料の製造方法において、酸素分圧が0.05〜1atmの雰囲気中で仮焼することを特徴とする酸化物磁性材料の製造方法。
- 請求項10又は11に記載の酸化物磁性材料の製造方法において、前記混合工程及び/又は仮焼後の粉砕工程においてSr化合物を添加することにより、Ba含有量(y)の50%以下をSrで置換したことを特徴とする酸化物磁性材料の製造方法。
- 請求項10〜12のいずれかに記載の酸化物磁性材料の製造方法において、前記Ca、R、Ba、Fe、Co及びOの組成比が、下記一般式:
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCozOα(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z、n及びαはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、モル比及びOの含有量を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7、
を満たす数字である(但し、x=zでかつn=6のときの化学量論組成比を示した場合はα=19である。)ことを特徴とする酸化物磁性材料の製造方法。 - M型フェライト構造を有し、Caと、希土類元素の少なくとも1種であってLaを必須に含むR元素と、Baと、Fe及びCoを必須元素とするフェライト焼結磁石であって、前記Ca、R、Ba、Fe及びCoの組成比が、下記一般式:
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCoz(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z及びnはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、及びモル比を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
を満たす数字であることを特徴とするフェライト焼結磁石。 - 請求項14に記載のフェライト焼結磁石において、1≦x/z≦3であることを特徴とするフェライト焼結磁石。
- 請求項14又は15に記載のフェライト焼結磁石において、前記フェライト焼結磁石は異方性を有し、異方性の付与方向に沿うM型結晶粒の平均結晶粒径が0.9μm以上であり、アスペクト比(粒径/厚み)が3以下のものを30%以上含むことを特徴とするフェライト焼結磁石。
- 請求項14〜16のいずれかに記載のフェライト焼結磁石において、Ba含有量(y)の50%以下をSrで置換したことを特徴とするフェライト焼結磁石。
- 請求項14〜17のいずれかに記載のフェライト焼結磁石において、前記Ca、R、Ba、Fe、Co及びOの組成比が、下記一般式:
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCozOα(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z、n及びαはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、モル比及びOの含有量を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
を満たす数字である(但し、x=zでかつn=6のときの化学量論組成比を示した場合はα=19である。)ことを特徴とするフェライト焼結磁石。 - M型フェライト構造を有し、Caと、希土類元素の少なくとも1種であってLaを必須に含むR元素と、Baと、Fe及びCoを必須元素とし、前記Ca、R、Ba、Fe及びCoの組成比が、下記一般式:
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCoz(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z及びnはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、及びモル比を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
を満たす数字であるフェライト焼結磁石を、原料の混合工程、仮焼工程、粉砕工程、成形工程及び焼成工程により製造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19に記載のフェライト焼結磁石の製造方法において、1≦x/z≦3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19又は20に記載のフェライト焼結磁石の製造方法において、仮焼体を微粉砕して平均粒径0.4〜1.3μmの微粉末を得る粉砕工程、得られた微粉末を成形する工程、及び得られた成形体を酸素分圧0.05〜1atmの雰囲気中で焼成する工程を有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19又は20に記載のフェライト焼結磁石の製造方法において、仮焼体を湿式微粉砕して平均粒径0.4〜1.3μmの微粉末を含む成形用スラリーを得る粉砕工程、得られたスラリーを磁場中成形する工程、及び得られた成形体を酸素分圧0.05〜1atmの雰囲気中で焼成する工程を有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19〜22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、原料の混合工程において、Ca化合物、R化合物及び鉄化合物を混合してCa-R-Fe系混合物を形成し、得られたCa-R-Fe系混合物を仮焼し、得られた仮焼物を粉砕する工程において、少なくともBa化合物及びCo化合物を添加して前記組成比のフェライト焼結磁石の対応組成に調整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19〜22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、原料の混合工程において、Ca化合物、R化合物、Ba化合物、鉄化合物及びCo化合物を混合してCa-R-Ba-Fe-Co系混合物を形成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19〜22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、原料の混合工程において、Ca化合物、R化合物、Ba化合物の一部(全量yのうちの5%以上100%未満)、鉄化合物及びCo化合物を混合してCa-R-Ba-Fe-Co系混合物を形成し、仮焼後の粉砕工程において、Ba化合物の残量(全量yのうちの0%超95%以下)を添加して前記フェライト焼結磁石の対応組成に調整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19〜22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、原料の混合工程において、Ca化合物、R化合物、鉄化合物及びCo化合物を混合してCa-R-Fe-Co系混合物を形成し、仮焼後の粉砕工程において、Ba化合物を添加することにより前記フェライト焼結磁石の対応組成に調整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19〜22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、原料の混合工程において、Ca化合物、R化合物、Ba化合物、鉄化合物及びCo化合物の一部(全量zのうちの5%以上100%未満)を混合してCa-R-Ba-Fe-Co系混合物を形成し、仮焼後の粉砕工程において、Co化合物の残量(全量zのうちの0%超95%以下)を添加して前記フェライト焼結磁石の対応組成に調整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19〜22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、原料の混合工程において、Ca化合物、R化合物、Ba化合物及び鉄化合物を混合してCa-R-Ba-Fe系混合物を形成し、仮焼後の粉砕工程において、Co化合物を添加することにより前記フェライト焼結磁石の対応組成に調整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19〜28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、前記混合工程及び/又は前記粉砕工程においてSr化合物を添加することにより、Ba含有量(y)の50%以下をSrで置換した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19〜29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Ca、R、Ba、Fe、Co及びOの組成比が、下記一般式:
Ca1-x-yRxBayFe2n-zCozOα(原子比率)
により表わされ、(1-x-y)、x、y、z、n及びαはそれぞれCa、R元素、Ba及びCoの含有量、モル比及びOの含有量を表し、下記条件:
0.2≦x≦0.65、
0.001≦y≦0.2、
0.03≦z≦0.65、及び
4≦n≦7
を満たす数字である(但し、x=zでかつn=6のときの化学量論組成比を示した場合はα=19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。
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