KR101696343B1 - 페라이트 소결 자석 및 이를 구비하는 모터 - Google Patents

페라이트 소결 자석 및 이를 구비하는 모터 Download PDF

Info

Publication number
KR101696343B1
KR101696343B1 KR1020150031818A KR20150031818A KR101696343B1 KR 101696343 B1 KR101696343 B1 KR 101696343B1 KR 1020150031818 A KR1020150031818 A KR 1020150031818A KR 20150031818 A KR20150031818 A KR 20150031818A KR 101696343 B1 KR101696343 B1 KR 101696343B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sintered magnet
ferrite
ferrite sintered
content
mass
Prior art date
Application number
KR1020150031818A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150105256A (ko
Inventor
요시타카 무라카와
나오하루 타니가와
요시히코 미나치
히토시 타구치
Original Assignee
티디케이가부시기가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 티디케이가부시기가이샤 filed Critical 티디케이가부시기가이샤
Publication of KR20150105256A publication Critical patent/KR20150105256A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101696343B1 publication Critical patent/KR101696343B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/0302—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity characterised by unspecified or heterogeneous hardness or specially adapted for magnetic hardness transitions
    • H01F1/0311—Compounds
    • H01F1/0313—Oxidic compounds
    • H01F1/0315—Ferrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C01G49/0018—Mixed oxides or hydroxides
    • C01G49/0072—Mixed oxides or hydroxides containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62685—Treating the starting powders individually or as mixtures characterised by the order of addition of constituents or additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/10—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure
    • H01F1/11—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/40—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials of magnetic semiconductor materials, e.g. CdCr2S4
    • H01F1/401—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials of magnetic semiconductor materials, e.g. CdCr2S4 diluted
    • H01F1/402—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials of magnetic semiconductor materials, e.g. CdCr2S4 diluted of II-VI type, e.g. Zn1-x Crx Se
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50—Solid solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50—Solid solutions
    • C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/54—Particles characterised by their aspect ratio, i.e. the ratio of sizes in the longest to the shortest dimension
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/42—Magnetic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3213—Strontium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3215—Barium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3241—Chromium oxides, chromates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262—Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3275—Cobalt oxides, cobaltates or cobaltites or oxide forming salts thereof, e.g. bismuth cobaltate, zinc cobaltite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5409—Particle size related information expressed by specific surface values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/605—Making or treating the green body or pre-form in a magnetic field
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/767—Hexagonal symmetry, e.g. beta-Si3N4, beta-Sialon, alpha-SiC or hexa-ferrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/785—Submicron sized grains, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Abstract

본 발명은, 잔류 자속밀도(Br) 및 각형비(Hk/HcJ)가 뛰어난 페라이트 소결 자석 및 이를 이용한 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 페라이트 소결 자석은, 육방정 구조를 갖는 M형 Sr 페라이트를 주상으로 하는 페라이트 소결 자석으로서, Zn의 함유량이, ZnO 환산으로, 0.05 내지 1.35 질량%이며, 희토류 원소(R)의 함유량을 몰 환산으로 M1이라고 하고, 상기 Zn의 함유량을 몰 환산으로 M2라고 한 경우에, M1/M2가 0.43 이하이다.

Description

페라이트 소결 자석 및 이를 구비하는 모터{Ferrite composition and motor having the same}
본 발명은 페라이트 소결 자석 및 이를 구비하는 모터에 관한 것이다.
페라이트 소결 자석에 이용되는 자성 재료로는, 육방정계 결정 구조를 갖는 Ba 페라이트, Sr 페라이트 및 Ca 페라이트가 알려져 있다. 최근, 이들 중에서도 모터 등의 자석 재료로서 주로 마그네토플럼바이트(magnetoplumbite)형(M형) Sr 페라이트가 채용되고 있다. M형 페라이트는, 예를 들면 AFe12O19의 일반식으로 표시된다. Sr 페라이트는 결정 구조의 A 사이트에 Sr을 갖는다.
또한, 이와 같은 M형 Sr 페라이트로는, Ca와 Si를 성분으로서 함유하는 것이 널리 이용되고 있다. 이와 같은 Sr 페라이트는, Ca를 증가시키면 잔류 자속밀도(Br)는 향상되지만 각형비(Hk/HcJ)가 저하되고, Si를 증가시키면 각형비(Hk/HcJ)는 개선되지만 잔류 자속밀도(Br)가 저하되는 경향이 있어, 얻어지는 자기 특성에는 자연히 한계가 있었다.
이 때문에, 종래부터 자기 특성을 개선하려는 시도가 이루어지고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는 A 사이트 및 B 사이트의 일부를 특정량의 희토류 원소 및 Co로 치환함으로써 자기 특성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다.
그 밖에도, 자기 특성을 향상시키는 기술로서, 상기 Sr 페라이트에 Zn 및 Ti를 존재시키는 기술(특허 문헌 2)이나, Zn 및 Mn을 존재시키는 기술(특허 문헌 3 및 4) 등이 제안되고 있다.
그러나, 상기와 같은 기술은, Fe나 Sr 등의 주요 원재료와 비교해 고가의 성분을 사용할 필요가 있어, 종래의 Sr 페라이트와 비교하면 원재료의 비용이 증가하는 문제가 있다. 예를 들면, La(희토류 원소)나 Co 등의 성분은 특히 최근 가격이 상승하고 있어, Fe나 Sr 등의 주요 원재료와 비교해 현저히 고가이다. 또한, Ti도 Fe나 Sr 등의 주요 원재료와 비교해 고가여서, 충분히 원재료의 비용을 저감시킬 수 없다. 이 때문에, 생산 비용(특히 원재료 비용)의 저감이 요구되고 있다.
또한, 페라이트 소결 자석의 대표적인 용도로는 모터를 들 수 있다. 모터에 이용되는 페라이트 소결 자석에는 잔류 자속밀도(Br)와 각형비(Hk/HcJ)의 두 특성이 뛰어날 것이 요구되지만, 일반적으로 잔류 자속밀도(Br)와 각형비(Hk/HcJ)는 트레이드 오프(trade off)의 관계인 것이 알려져 있다. 이 때문에, 잔류 자속밀도(Br) 및 각형비(Hk/HcJ)의 두 특성을 더욱 향상시킬 수 있는 기술을 확립할 것이 요구되고 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허공개 평11-154604호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허공개 2001-052912호 공보 특허 문헌 3: 일본 특허공개 평11-251126호 공보 특허 문헌 4: 일본 특허공개 2001-284113호 공보
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 잔류 자속밀도(Br) 및 각형비(Hk/HcJ)가 뛰어난 페라이트 소결 자석 및 이를 이용한 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 과제의 해결을 목적으로 한 본 발명의 요지는 다음과 같다.
[1] 육방정 구조를 갖는 M형 Sr 페라이트를 주상으로 하는 페라이트 소결 자석으로서,
Zn의 함유량이 ZnO 환산으로 0.05 내지 1.35 질량%이고,
희토류 원소(R)의 함유량을 몰 환산으로 M1이라고 하고, 상기 Zn의 함유량을 몰 환산으로 M2라고 한 경우에, M1/M2가 0.43 이하인, 페라이트 소결 자석.
[2] Mn의 함유량이 MnO 환산으로 0.5 질량% 미만인 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 페라이트 소결 자석.
[3] Sr, R(희토류 원소), Ba 및 Ca의 합계 함유량을 몰 환산으로 M3이라고 하고, Fe, Co, Mn, Zn, Cr 및 Al의 합계 함유량을 몰 환산으로 M4라고 하고, 또한 Si의 함유량을 몰 환산으로 M5라고 한 경우에,
0.5≤{M3-(M4/12)}/M5≤1.2를 만족하는 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 페라이트 소결 자석.
[4] Na의 함유량이 Na2O 환산으로 0.01 내지 0.09 질량%인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [3]의 어느 하나에 기재된 페라이트 소결 자석.
[5] 평균 입경이 1.0㎛ 이하이고, 입경이 2.0㎛ 이상인 상기 결정립의 개수 기준의 비율이 2% 이하인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [4]의 어느 하나에 기재된 페라이트 소결 자석.
[6] 잔류 자속밀도(Br)가 440 mT 이상, 각형비(Hk/HcJ)가 85% 이상인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [5]의 어느 하나에 기재된 페라이트 소결 자석.
[7] 상기 [1] 내지 [6]의 어느 하나에 기재된 페라이트 소결 자석을 구비하는 모터.
본 발명에 의하면, 잔류 자속밀도(Br) 및 각형비(Hk/HcJ)가 높은 페라이트 소결 자석을 저렴하게 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 페라이트 소결 자석의 바람직한 실시 형태를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 페라이트 소결 자석(샘플 A)을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 페라이트 소결 자석(샘플 A)의 항절강도를 측정할 때의 단면의 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하, 필요에 따라 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시 형태의 페라이트 소결 자석을 모식적으로 나타낸 사시도이다. 페라이트 소결 자석(10)은 단면이 원호상이 되도록 만곡된 형상을 갖고, 일반적으로 아크 세그먼트(arc segment) 형상, C자 형상, 기와 형상, 또는 활 형상이라고 불리는 형상을 갖고 있다. 페라이트 소결 자석(10)은, 예를 들면 모터용의 자석으로서 적합하게 이용된다.
페라이트 소결 자석(10)은, 주성분(주상)으로서 육방정 구조를 갖는 M형의 Sr 페라이트의 결정립을 함유한다.
이와 같은 M형의 Sr 페라이트는, 예를 들면 이하의 식 (1)로 표시할 수 있다.
SrFe12O19 … (1)
식 (1)의 M형 Sr 페라이트에서, A 사이트의 Sr 및 B 사이트의 Fe는 불순물 또는 의도적으로 첨가된 원소에 의해 그 일부가 치환되어도 된다.
이와 같은 M형 Sr 페라이트는, 예를 들면 이하의 일반식 (2)로 표시할 수 있다.
RxSr1-x(Fe12-yMy)zO19 … (2)
식 (2) 중 x 및 y는, 예를 들면 0.01 내지 0.5이고, z는, 예를 들면 0.7 내지 1.2이다. 또한, 식 (2)에서의 M은, 예를 들면 Zn(아연), Co(코발트), Ni(니켈), Mn(망간), Al(알루미늄) 및 Cr(크롬)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 들 수 있다. 또한, 식 (2)에서의 R은 희토류 원소이며, 예를 들면 La(란탄), Ce(세륨), Pr(프라세오디뮴), Nd(네오디뮴) 및 Sm(사마륨)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 들 수 있다.
한편, 식 (1) 및 (2)에서 A 사이트 및 B 사이트의 비율이나 산소(O)의 비율은, 실제로는 상기 범위로부터 다소 치우친 값을 나타내므로, 상기 수치로부터 약간 어긋나 있어도 된다.
바람직하게는, 페라이트 소결 자석(10)에서의 M형 Sr 페라이트는, 식 (2)로 표시되고, M은 적어도 Zn(아연)을 포함한다. 또한, R은 La인 것이 보다 바람직하다.
페라이트 소결 자석(10)에서의 M형 Sr 페라이트상의 비율은, 바람직하게는 90% 이상이고, 보다 바람직하게는 95% 이상이고, 한층 더 바람직하게는 97% 이상이다. 이와 같이, M형 Sr 페라이트상과는 다른 결정상의 비율을 저감시킴으로써, 자기 특성을 한층 높일 수 있다. 페라이트 소결 자석(10)에서의 M형 Sr 페라이트상의 비율(%)은, X선회절에 의해 M상의 존재 비율(몰%)을 구함으로써 확인할 수 있다. M상의 존재 비율은 M형 페라이트, 오르토페라이트, 헤마타이트, 스피넬, W형 페라이트, 각각의 분말 시료를 소정 비율로 혼합하고, 이들의 X선회절 강도로부터 비교 산정함으로써 산출된다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)은, 부성분으로서 M형 Sr 페라이트와는 다른 성분을 함유한다. 부성분으로는, 입계 성분이나 이상(異相)으로서 존재하는 성분을 들 수 있다. 이와 같은 성분으로는, 예를 들면 산화물을 들 수 있지만, 구체적으로는 구성 원소로서 R(희토류 원소), Na(나트륨), Si(규소), Ca(칼슘), Sr(스트론튬), Ba(바륨), Fe(철), Co(코발트), Mn(망간), Zn(아연), Cr(크롬) 및 Al(알루미늄)로부터 선택되는 적어도 일종을 갖는 산화물 및 복합 산화물을 들 수 있다. 이와 같은 산화물로는, 예를 들면 SiO2, Na2O, CaO, La2O3, ZnO, Fe2O3, MnO 등을 들 수 있다. 또한 석영 유리를 포함해도 된다.
이와 같은 페라이트 소결 자석(10)에서의 Fe의 함유량은, Fe2O3 환산으로, 바람직하게는 80 내지 95 질량%이고, 보다 바람직하게는 87 내지 90 질량%이다. 상기 범위로 함으로써 양호한 자기 특성을 얻을 수 있다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)에서의 Sr의 함유량은, SrO 환산으로, 바람직하게는 9 내지 11 질량%이고, 보다 바람직하게는 9 내지 10 질량%이다. 상기 범위로 함으로써 양호한 자기 특성을 얻을 수 있다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)에서의 Zn의 함유량은, ZnO 환산으로, 0.05 내지 1.35 질량%이다. 상기 범위를 만족함으로써 외관 불량의 발생이 적으며, 충분한 기계 강도(특히, 항절강도(σ))를 갖고, 자기 특성(잔류 자속밀도(Br)와 각형비(Hk/HcJ)의 밸런스)을 양호하게 유지할 수 있다.
한편, 페라이트 소결 자석(10)의 잔류 자속밀도(Br)를 더욱 높인다는 관점에서, Zn의 함유량은, ZnO 환산으로, 바람직하게는 0.10 질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.14 질량% 이상이다. 또한, 페라이트 소결 자석(10)의 각형비(Hk/HcJ)를 더욱 높인다는 관점에서, Zn의 함유량은, ZnO 환산으로, 바람직하게는 0.76 질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.37 질량% 이하이다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)의 기계 강도를 더욱 높인다는 관점에서, Zn의 함유량은, ZnO 환산으로, 바람직하게는 0.10 질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.20 질량% 이상이다. Zn의 함유량을 증가시킴으로써 소결 밀도가 향상되고, 그에 따라 페라이트 소결 자석(10)의 기계 강도가 향상되는 것으로 생각된다. 한편, Zn의 함유량 증가에 수반해 소결 밀도가 향상되는 원리는 반드시 명확하지는 않지만, 소결시에 결정 격자 내에 고용(固溶)되는 Zn 외에, Zn의 일부가 입계에서 다른 성분(예를 들면, Si나 Ca 등)과 함께 액상 형성함으로써, 이상적인 치밀화가 진행되는 것으로 추측된다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)은, 바람직하게는 희토류 원소(R)를 포함한다. 페라이트 소결 자석(10)에서의 희토류 원소(R)의 함유량은, Zn 함유량과의 사이에서 다음의 관계를 만족한다. 즉, 페라이트 소결 자석(10)에서의 희토류 원소(R)의 함유량을 몰 환산으로 M1이라고 하고, Zn의 함유량을 몰 환산으로 M2라고 한 경우에, M1/M2가 0.43 이하이며, 바람직하게는 M1/M2가 0.32 이하, 보다 바람직하게는 0.20 이하, 더욱 바람직하게는 0.14 이하, 특히 바람직하게는 M1/M2가 0.08 이하의 관계를 만족한다. 한편, M1/M2는, 바람직하게는 0 초과, 보다 바람직하게는 0.001 이상, 한층 더 바람직하게는 0.01 이상이다. 특히, M1/M2가 0.43 이하에서, 외관 불량의 발생이 적고, 충분한 기계 강도를 유지하면서, 자기 특성을 양호하게 유지할 수 있다.
종래, R-Zn계의 Sr 페라이트에서는, 전하 보상의 관점에서 Zn과 같은 몰의 R(예를 들면 La)을 첨가하는 것(M1/M2≒1)이 일반적이었다.
그러나, 본 발명자들은 M1/M2가 0.43 이하인 경우 가장 뛰어난 자기 특성이 얻어지는 것을 알아냈다. 원리는 반드시 명확하지 않지만, Sr 페라이트 입자의 결정립 내에 존재하는 미량의 산소 결함 등이, 소량의 Zn이 Fe 사이트에 고용될 때의 전하 보상을 돕고 있는 것으로 생각된다.
즉, 페라이트 자석(10)에서의 R의 함유량은 Zn의 함유량에 대해 적어도 되고, M1/M2가 0.43 이하가 됨으로써 실질적인 전하 보상이 이루어져, 조성이 최적화되어 가장 뛰어난 자기 특성을 얻을 수 있는 것으로 생각된다.
한편, 자기 특성을 양호하게 유지하는 관점에서, 페라이트 소결 자석(10)에서의 희토류 원소(R)의 함유량은, 산화물 환산으로, 바람직하게는 0 질량%를 초과하고, 보다 바람직하게는 0.001 질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.01 질량% 이상이다. 또한, 원재료의 비용 증가를 방지하는 관점에서, 페라이트 소결 자석(10)에서의 R의 함유량은, 산화물 환산으로, 바람직하게는 0.58 질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.33 질량% 이하, 한층 더 바람직하게는 0.16 질량% 이하이다. 한편, R로서 바람직하게는 La이다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)은, 바람직하게는, Mn(망간), Na(나트륨), Si(규소) 및 Ca(칼슘)로부터 선택되는 일종 이상을 함유한다.
페라이트 소결 자석(10)에서의 Mn의 함유량은, MnO 환산으로, 바람직하게는 0.5 질량% 미만이고, 보다 바람직하게는 0.3 질량% 이하이다. 상기 범위를 만족함으로써, 자기 특성(특히, 잔류 자속밀도(Br))을 양호하게 유지할 수 있다. 한편, Mn의 함유량은, MnO 환산으로, 0 질량%로 해도 된다.
페라이트 소결 자석(10)에서의 Na의 함유량은, Na2O 환산으로, 바람직하게는 0.01 내지 0.09 질량%이다. Na의 함유량이 너무 적어지면, 소결 온도를 저감시킬 수 없어, 결정립이 입자 성장해 충분히 높은 자기 특성을 얻기 힘들어지는 경향이 있다. 이 때문에, Na의 함유량은, Na2O 환산으로, 바람직하게는 0.01 질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.02 질량% 이상이고, 한층 더 바람직하게는 0.04 질량% 이상이다. 한편, Na의 함유량이 너무 많아지면, 페라이트 소결 자석(10)의 표면에 백색의 분말이 생기기 쉬워지는 경향이 있다. 페라이트 소결 자석(10)의 표면에 분말이 생기면, 예를 들면 모터 부재와 페라이트 소결 자석(10)의 접착력이 저하되어, 페라이트 소결 자석(10)이 모터 부재로부터 박리될 가능성이 있다. 즉, 페라이트 소결 자석(10)의 신뢰성이 손상되어 버린다. 이 때문에, Na의 함유량은, Na2O 환산으로, 바람직하게는 0.09 질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.08 질량% 이하이고, 한층 더 바람직하게는 0.07 질량% 이하이다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)에서의 Si의 함유량은, SiO2 환산으로, 바람직하게는 0.05 내지 2 질량%이고, 보다 바람직하게는 0.2 내지 1 질량%이다. 상기 범위를 만족함으로써, 과도한 입자 성장을 억제해 뛰어난 자기 특성을 실현할 수 있다.
페라이트 소결 자석(10)에서의 Ca의 함유량은, CaO 환산으로, 바람직하게는 0.05 내지 2 질량%이고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.8 질량%이다. 상기 범위를 만족함으로써, 균일한 치밀화가 가능해져 뛰어난 자기 특성을 실현할 수 있다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)은 Ba를 함유해도 된다. 페라이트 소결 자석(10)에서의 Ba의 함유량은, 예를 들면, BaO 환산으로, 0.01 내지 2 질량%로 하는 것이 바람직하다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)은 Al 및/또는 Cr을 함유해도 된다. Al 및/또는 Cr은 보자력(HcJ)을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나, Al 및/또는 Cr은 잔류 자속밀도(Br)를 저하시키는 경향이 있다. 이 때문에, Al 및 Cr의 합계 함유량은, Al2O3 및 Cr2O3 환산으로, 3.0 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, Al 및 Cr의 첨가 효과를 충분히 발휘시킨다는 관점에서, Al 및 Cr의 합계 함유량은, Al2O3 및 Cr2O3 환산으로, 0.01 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
페라이트 소결 자석(10)에는, 이와 같은 성분 외에, 원료에 포함되는 불순물이나 제조 설비에 유래하는 불가피한 성분이 포함되어 있어도 된다. 이와 같은 성분으로는, 예를 들면 Mg(마그네슘), Ti(티타늄), Mn(망간), Mo(몰리브덴) 및 V(바나듐) 등의 각 산화물을 들 수 있다.
그런데, 부성분은, 주로, 페라이트 소결 자석(10)에서 Sr 페라이트 결정립의 입계에 함유된다. 부성분에 함유되는 각 원소의 비율이 바뀌면, 입계의 조성이 변화하고, 그 결과 페라이트 소결 자석(10)의 자기 특성이나 신뢰성에 영향을 미치는 경우가 있다.
이 때문에, 페라이트 소결 자석(10)은, 자기 특성 및 신뢰성을 한층 향상시킨다는 관점에서, 몰비 α={M3-(M4/12)}/M5로 표시되는 입계 성분비가 하기 식 (3)을 만족하는 것이 바람직하다.
0.5≤{M3-(M4/12)}/M5≤1.2 … (3)
식 (3) 중 M3은 Sr, R(희토류 원소), Ba 및 Ca의 합계 함유량(몰%)이고, M4는 Fe, Co, Mn, Zn, Cr 및 Al의 합계 함유량(몰%)이고, M5는 Si의 함유량(몰%)이다.
단, M3의 Sr, R(희토류 원소), Ba 및 Ca의 합계 함유량(몰%)의 경우, Sr, R(희토류 원소), Ba 및 Ca 중에서 측정시에 검출되지 않는 원소의 함유량(몰%)은 합계에는 포함하지 않아도 된다. 또한, M4의 Fe, Co, Mn, Zn, Cr 및 Al의 합계 함유량(몰%)의 경우, Fe, Co, Mn, Zn, Cr 및 Al 중에서 측정시에 검출되지 않는 원소의 함유량(몰%)은 합계에는 포함하지 않아도 된다.
식 (3)은, 불순물을 포함하는 부성분 중 R, Ba, Ca가 주로 Sr 사이트에 고용되고, Co, Mn, Zn, Cr, Al이 주로 Fe 사이트에 고용된다고 생각했을 경우에 성립하는 식이다. 몰비 α가 소정 범위 내인 경우에는, 특히 Si가 중심이 되어, 각 부성분의 액상이 형성되어, 충분한 치밀화와 입자 성장의 억제 및 각 부성분의 균일한 고용이 가능해진다. 그 결과, 페라이트 소결 자석(10)은 뛰어난 자기 특성과 높은 기계 강도를 발휘할 것으로 생각된다.
한편, 몰비 α가 너무 작은 경우는, 치밀화가 불충분하게 되어 잔류 자속밀도(Br)나 기계 강도(특히 항절강도(σ))가 저하되는 경향이 있다. 이 때문에, 페라이트 소결 자석(10)에서의 몰비 α는, 바람직하게는 0.5 이상이고, 보다 바람직하게는 0.6 이상이고, 한층 더 바람직하게는 0.7 이상이다. 또한, 몰비 α가 너무 큰 경우는 충분한 입자 성장 억제 효과를 얻을 수 없고, 입자경이 불균일하게 되어 각형비(Hk/HcJ)가 저하되는 경향이 있다. 이 때문에, 페라이트 소결 자석(10)에서의 몰비 α는, 바람직하게는 1.2 이하이고, 보다 바람직하게는 1.1 이하이며, 한층 더 바람직하게는 1.0 이하이다.
한편, 페라이트 소결 자석(10)의 각 성분의 함유량은, 형광 X선분석 및 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석(ICP 분석)에 의해 측정할 수 있다.
페라이트 소결 자석(10)에서 Sr 페라이트 결정립의 평균 입경은, 바람직하게는 2.0㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 1.0㎛ 이하이고, 한층 더 바람직하게는 0.3 내지 1.0㎛이다. Sr 페라이트 결정립의 평균 입경이 2.0㎛를 넘으면, 충분히 뛰어난 자기 특성을 얻기 힘들어지는 경향이 있다. 한편, Sr 페라이트 결정립의 평균 입경이 0.3㎛ 미만의 페라이트 소결 자석은, 제조(양산)가 힘들어지는 경향이 있다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)에 함유되는 Sr 페라이트 결정립의 입경은 편차가 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, Sr 페라이트 결정립 전체에 대한 그 결정립의 입경이 2.0㎛ 이상인 Sr 페라이트 결정립의 개수 기준의 비율은 바람직하게는 2% 이하이고, 1% 이하인 것이 보다 바람직하다. Sr 페라이트 결정립의 균일성이 향상됨으로써, 높은 자기 특성을 더욱 높게 하면서 신뢰성도 향상시킬 수 있다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)에 함유되는 Sr 페라이트 결정립의 종횡비(aspect ratio)의 개수 평균치(평균 종횡비)는, 약 1.0인 것이 바람직하다. 이에 따라, 충분히 높은 자기 특성을 갖는 페라이트 소결 자석(10)으로 할 수 있다.
페라이트 소결 자석(10)의 Sr 페라이트 결정립의 입경은, 다음과 같은 순서로 측정할 수 있다. 페라이트 소결 자석으로부터 잘라낸 시료를 박편화해 TEM에 의해 관찰한다. 또는, 당해 시료의 단면을 경면(鏡面) 연마해 불산 등의 산으로 에칭 처리해 SEM 등으로 관찰한다. 수백 개의 결정립을 포함하는 SEM 또는 TEM의 관찰 화상에서, 결정립의 윤곽을 명확화한 다음, 화상 처리 등을 행해 a면의 입경 분포를 측정한다. 본 명세서에서의 '입경'은 a면에서의 장경(a축 방향의 직경)을 말한다. 또한, 중심을 통과하는 최대 직경을 장경, 중심을 통과하는 최소 직경을 단경이라고 했을 때, 단경에 대한 장경의 비가 '종횡비'이다. 한편, 산에 의한 에칭을 대신해, 시료를 가열해 에칭하는, 이른바 서멀 에칭(thermal etching)을 실시해도 무방하다.
측정한 개수 기준의 입경 분포로부터, 결정립 입경의 개수 기준 평균치를 산출한다. 또한, 측정한 입경 분포와 평균치로부터 표준 편차를 산출한다. 본 명세서에서는, 이들을 Sr 페라이트 결정립의 평균 입경 및 표준 편차라고 한다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)의 잔류 자속밀도(Br)는 바람직하게는 440 mT 이상이고, 보다 바람직하게는 445 mT 이상이고, 한층 더 바람직하게는 450 mT 이상이다. 또한, 페라이트 소결 자석(10)의 각형비(Hk/HcJ)는 바람직하게는 85% 이상이고, 보다 바람직하게는 87% 이상이고, 한층 더 바람직하게는 90% 이상이다. 특히, 페라이트 소결 자석(10)은 잔류 자속밀도(Br)가 440 mT 이상이고, 또한, 각형비(Hk/HcJ)가 85% 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 뛰어난 자기 특성을 가짐으로써, 모터나 발전기에 한층 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)은 충분한 기계 강도를 갖고, 3점 굴곡 시험에 의해 측정한 항절강도(σ)는, 바람직하게는 150 N/㎟ 이상이고, 보다 바람직하게는 155 N/㎟ 이상이고, 한층 더 바람직하게는 160 N/㎟ 이상이다. 기계 강도가 높은 페라이트 소결 자석(10)은 취급이 용이하고, 반송중의 깨짐이나 균열을 효과적으로 방지할 수 있기 때문에, 제품 수율이 향상되고 비용 삭감에 이바지한다. 또한, 기계 강도가 높은 페라이트 소결 자석(10)은 모터 등의 제품에 장착한 후에도 쉽게 파괴되지 않기 때문에, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 페라이트 소결 자석(10)의 잔류 자속밀도(Br) 및 항절강도(σ)를 양호(Br≥440 mT, σ≥150 N/㎟)하게 유지하면서, 각형비(Hk/HcJ)를 87% 이상으로 높이기 위해서는 Zn의 함유량을 ZnO 환산으로 0.05 내지 0.76 질량%, M1/M2를 0.43 이하, Na의 함유량을 Na2O 환산으로 0.08 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)의 각형비(Hk/HcJ)를 90% 이상으로 높이기 위해서는, Zn의 함유량을 ZnO 환산으로 0.05 내지 0.37 질량%, M1/M2를 0.03 내지 0.32, Na의 함유량을 Na2O 환산으로 0.08 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)의 잔류 자속밀도(Br) 및 각형비(Hk/HcJ)를 양호(Br≥440 mT, Hk/HcJ≥85%)하게 유지하면서, 항절강도(σ)를 155 N/㎟ 이상으로 높이기 위해서는, Zn의 함유량을 ZnO 환산으로 0.10 내지 1.35 질량%, M1/M2를 0.32 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)의 항절강도(σ)를 160 N/㎟ 이상으로 높이기 위해서는, Zn의 함유량을 ZnO 환산으로 0.20 내지 1.35 질량%, M1/M2를 0.14 이하, Mn의 함유량을 MnO 환산으로 0.30 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 다른 관점에서, 페라이트 소결 자석(10)의 잔류 자속밀도(Br) 및 각형비(Hk/HcJ)를 양호(Br≥440 mT, Hk/HcJ≥85%)하게 유지하면서, 항절강도(σ)를 155 N/㎟ 이상으로 높이기 위해서는, Zn의 함유량을 ZnO 환산으로 0.10 내지 1.35 질량%, La의 함유량을 La2O3 환산으로 0.19 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 페라이트 소결 자석(10)의 항절강도(σ)를 160 N/㎟ 이상으로 높이기 위해서는, Zn의 함유량을 ZnO 환산으로 0.20 내지 1.35 질량%, La의 함유량을 La2O3 환산으로 0.10 질량% 이하, Mn의 함유량을 MnO 환산으로 0.30 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
페라이트 소결 자석(10)은, 예를 들면, 연료 펌프용, 파워 윈도우용, ABS(안티 록·브레이크·시스템(Antilock Brake System))용, 팬용, 와이퍼용, 파워 스티어링용, 액티브 서스펜션용, 스타터용, 도어록용, 전동 밀러용 등의 자동차용 모터의 자석으로 사용할 수 있다. 또한, FDD 스핀들용, VTR 캡스턴용, VTR 회전 헤드용, VTR 릴용, VTR 로딩용, VTR 카메라 캡스턴용, VTR 카메라 회전 헤드용, VTR 카메라 줌용, VTR 카메라 포커스용, 라디오 카셋트 등 캡스턴용, CD/DVD/MD 스핀들용, CD/DVD/MD 로딩용, CD/DVD 광픽업용 등의 OA/AV 기기용 모터의 자석으로 사용할 수 있다. 또한, 에어콘 컴프레서용, 냉동고 컴프레서용, 전동 공구 구동용, 드라이어 팬용, 전기 면도기 구동용, 전동 칫솔용 등의 가전 기기용 모터의 자석으로도 사용할 수 있다. 또한, 로봇축, 관절 구동용, 로봇 주구동용, 공작기기 테이블 구동용, 공작기기 벨트 구동용 등의 FA 기기용 모터의 자석으로도 사용하는 것이 가능하다.
페라이트 소결 자석(10)은, 전술한 모터의 부재에 접착해 모터 내에 설치된다. 뛰어난 자기 특성을 갖는 페라이트 소결 자석(10)은 크랙의 발생 및 표면에서의 이물(백분) 발생이 충분히 억제되고 있어, 모터 부재와 충분히 강고하게 접착된다. 이와 같이, 페라이트 소결 자석(10)이 모터 부재로부터 박리되는 것을 충분히 억제할 수 있다. 이 때문에, 페라이트 소결 자석(10)을 구비하는 각종 모터는, 높은 효율과 높은 신뢰성을 겸비한다.
페라이트 소결 자석(10)의 용도는 모터로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 발전기, 스피커·헤드폰용 마그넷, 마그네트론관, MRI용 자장 발생 장치, CD-ROM용 클램퍼, 배전기(distributor)용 센서, ABS용 센서, 연료·오일 레벨 센서, 마그네트 래치(magnet latch), 또는 아이솔레이터(isolator) 등의 부재로서 이용할 수도 있다. 또한, 자기 기록 매체의 자성층을 증착법 또는 스퍼터링법 등으로 형성할 때의 타깃(pellet)으로 이용할 수도 있다.
다음으로, 페라이트 소결 자석(10)의 제조 방법을 설명한다. 페라이트 소결 자석(10)의 제조 방법은, 배합 공정, 가소 공정, 분쇄 공정, 자장중 성형 공정 및 소성 공정을 갖는다. 이하, 각 공정의 상세를 설명한다.
배합 공정은 가소용의 혼합 분말을 조제하는 공정이다. 배합 공정에서는, 우선, 출발 원료를 칭량해 소정 비율로 배합하고, 습식 아트리터(attritor), 또는 볼 밀 등으로 1 내지 20시간 정도 혼합함과 함께 분쇄 처리를 행한다. 출발 원료로는, 주성분인 Sr 페라이트의 구성 원소를 갖는 화합물을 준비한다.
배합 공정에서는, SiO2, CaCO3, Na2CO3, 희토류 원소를 구성 원소로 하는 산화물(예를 들면, La2O3) 및 ZnO 등의 분말을 첨가해도 된다. Na를 구성 원소로서 갖는 화합물로는 탄산염 외에 규산염이나 Na를 함유하는 유기 화합물(분산제 등)을 이용할 수 있다. Zn을 구성 원소로서 갖는 화합물로는 산화물로 한정되는 것이 아니라, 무기 아연, 유기 아연 화합물로부터 적절하게 선택할 수 있다.
한편, 희토류 원소(R)에 대해서는, 상기와 같이 희토류 원소의 산화물 등을 이용해도 되지만, 원재료의 비용을 저감시켜 저렴하게 페라이트 소결 자석(10)을 얻는다는 관점에서, 불순물로서 희토류 원소(R)를 소량 함유하는 원재료(예를 들면, LaCo계 페라이트 자석의 리사이클 재료 등)를 사용함으로써, 실질적으로 페라이트 소결 자석(10) 중에 함유시켜도 된다.
Sr 페라이트의 구성 원소를 갖는 화합물로는, 산화물 또는 소성에 의해 산화물이 되는, 탄산염, 수산화물 또는 질산염 등의 화합물을 이용할 수 있다. 이와 같은 화합물로는, 예를 들면, SrCO3, Fe2O3 등을 들 수 있다. 출발 원료의 평균 입경은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 0.1 내지 2.0㎛이다. 출발 원료는 가소전의 배합 공정에서 모든 것을 혼합할 필요는 없고, 각 화합물의 일부 또는 전부를 가소 후에 첨가해도 된다.
가소 공정은 배합 공정에서 얻어진 원료 조성물을 가소하는 공정이다. 가소는, 공기중 등의 산화성 분위기중에서 실시할 수 있다. 가소 온도는 바람직하게는 800 내지 1450℃이고, 보다 바람직하게는 850 내지 1300℃이며, 한층 더 바람직하게는 900 내지 1200℃이며, 가소 온도에서의 가소 시간은 바람직하게는 1초간 내지 10시간, 보다 바람직하게는 1분간 내지 3시간이다. 가소해서 얻어지는 가소물에서의 Sr 페라이트의 함유량은, 바람직하게는 70 질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 90 질량% 이상이다. 가소물의 일차 입자경은 바람직하게는 10㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.0㎛ 이하이다.
분쇄 공정은 가소물을 분쇄해 페라이트 자석의 분말을 얻는 공정이다. 분쇄 공정은, 1단계로 행해도 되고, 조(粗)분쇄 공정과 미(微)분쇄 공정의 2단계로 나누어 행해도 된다. 가소물은 통상 과립상 또는 벌크(bulk) 형상이기 때문에, 우선은 조분쇄 공정을 행하는 것이 바람직하다. 조분쇄 공정에서는, 진동 로드 밀 등을 사용해 건식으로 분쇄해, 평균 입경 0.5 내지 5.0㎛의 분쇄 분말을 조제한다. 이와 같이 하여 조제한 분쇄 분말을, 습식 아트리터, 볼 밀, 또는 제트 밀 등을 이용해 습식으로 분쇄해, 평균 입경 0.08 내지 2.0㎛, 바람직하게는 0.1 내지 1.0㎛, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.8㎛의 미세 분말을 얻는다.
미세 분말의 BET법에 따른 비표면적은, 바람직하게는 5 내지 14 ㎡/g, 보다 바람직하게는 7 내지 12 ㎡/g이다. 분쇄 시간은, 예를 들면 습식 아트리터를 이용하는 경우, 30분간 내지 20시간이며, 볼 밀을 이용하는 경우, 5 내지 50시간이다. 이와 같은 시간은 분쇄 방법에 따라 적절하게 조정하는 것이 바람직하다.
분쇄 공정에서는, SiO2, Na2CO3 및 ZnO 분말 외에, CaCO3, SrCO3, BaCO3 및 희토류 원소를 구성 원소로 하는 산화물(예를 들면, La2O3) 등의 분말을 첨가해도 된다. Na를 구성 원소로서 갖는 화합물로는 탄산염 외에 규산염이나 Na를 함유하는 유기 화합물(분산제 등)을 이용할 수 있다. 또한, Zn를 구성 원소로서 갖는 화합물로는 산화물로 한정되는 것이 아니라, 무기 아연, 유기 아연 화합물로부터 적절하게 선택할 수 있다.
이와 같은 성분을 첨가함으로써 소결성을 향상시키고, 자기 특성을 향상시킬 수 있다. 한편, 이들 성분은, 습식으로 성형을 행하는 경우에 슬러리의 용매와 함께 유출되는 경우가 있기 때문에, 페라이트 소결 자석에서 목표로 하는 함유량보다 넉넉하게 배합하는 것이 바람직하다.
페라이트 소결 자석의 자기적 배향도를 높이기 위해, 전술한 성분 외에, 다가 알코올을 미분쇄 공정에서 첨가하는 것이 바람직하다. 다가 알코올의 첨가량은, 첨가 대상물에 대해 0.05 내지 5.0 질량%, 바람직하게는 0.1 내지 3.0 질량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 2.0 질량%이다. 한편, 첨가한 다가 알코올은, 자장중 성형 공정 후의 소성 공정에서 열분해되어 제거된다.
자장중 성형 공정은, 분쇄 공정에서 얻어진 미세 분말을 자장중에서 성형해 성형체를 제작하는 공정이다. 자장중 성형 공정은 건식 성형 또는 습식 성형의 어느 방법으로도 행할 수 있다. 자기적 배향도를 높인다는 관점에서 습식 성형이 바람직하다. 습식 성형을 행하는 경우, 미분쇄 공정을 습식으로 행하고, 얻어진 슬러리를 소정 농도로 조정해, 습식 성형용 슬러리로 해도 된다. 슬러리의 농축은 원심분리나 필터 프레스 등에 의해 실시할 수 있다.
습식 성형용 슬러리중에서의 미세 분말의 함유량은, 바람직하게는 30 내지 85 질량%이다. 슬러리의 분산매로는 물 또는 비수계 용매를 이용할 수 있다. 습식 성형용 슬러리에는, 물 외에, 글루콘산, 글루콘산염, 또는 소르비톨 등의 계면활성제를 첨가해도 된다. 이와 같은 습식 성형용 슬러리를 이용해 자장중 성형을 실시한다. 성형 압력은 예를 들면 0.1 내지 0.5 톤/㎠이고, 인가 자장은 예를 들면 5 내지 15 kOe이다.
소성 공정은 성형체를 소성해 소결체를 얻는 공정이다. 소성 공정은 통상 대기중 등의 산화성 분위기중에서 실시한다. 소성 온도는, 바람직하게는 1050 내지 1300℃, 보다 바람직하게는 1150 내지 1250℃이다. 소성 온도에서의 소성 시간은 바람직하게는 0.5 내지 3시간이다. 이상의 공정에 의해, 소결체, 즉 페라이트 소결 자석(10)을 얻을 수 있다. 한편, 본 발명의 페라이트 소결 자석의 제조 방법은, 전술한 방법으로 한정되는 것은 아니다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명했는데, 본 발명의 페라이트 소결 자석 및 모터는 전술한 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 페라이트 소결 자석의 형상은 도 1의 형상으로 한정되지 않고, 전술한 각 용도에 적합한 형상으로 적절하게 변경할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 내용을 실시예 및 비교예를 참조해 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명이 이와 같은 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(페라이트 소결 자석의 제작)
우선, 이하의 출발 원료를 준비했다.
·Fe2O3 분말(일차 입자경: 0.3㎛)
·SrCO3 분말(일차 입자경: 2㎛)
·SiO2 분말(일차 입자경: 0.01㎛)
·CaCO3 분말
·MnO 분말
·ZnO 분말
·La2O3 분말
·Na2CO3 분말
[실시예 1]
Fe2O3 분말 1000g, SrCO3 분말 161.2g 및 SiO2 분말 2.3g을 습식 아트리터를 이용해 분쇄하면서 혼합해, 건조 및 정립(整粒)을 행했다. 이와 같이 하여 얻어진 분말을, 대기중, 1250℃에서 3시간 소성하여 과립상의 가소물을 얻었다. 건식 진동 로드 밀을 이용하여 이 가소물을 조분쇄해, BET법에 따른 비표면적이 1 ㎡/g인 분말을 조제했다.
조분쇄한 분말 200g에 소르비톨, SiO2 분말, CaCO3 분말, MnO 분말, La2O3 분말 및 ZnO 분말을 소정량 첨가하고, 볼 밀을 이용해 습식 분쇄를 24시간 행하여 슬러리를 얻었다. 소르비톨의 첨가량은, 조분쇄한 분말의 질량을 기준으로 0.25 질량%로 했다. 분쇄 후의 미세 분말의 비표면적은 8 내지 10 ㎡/g였다.
분쇄 종료후의 슬러리에 대해 Na2CO3 분말을 소정량 첨가해 교반했다. 그 후, 슬러리의 고형분 농도를 조정하고, 습식 자장 성형기를 이용해 12 kOe의 인가 자장중에서 성형을 행해 성형체를 얻었다. 이와 같은 성형체를 3개 제작했다. 이와 같은 성형체를 대기중에서 각각 1170℃, 1185℃ 및 1200℃에서 소성해, 소성 온도가 상이한 3 종류의 원기둥 형상의 페라이트 소결 자석(실시예 1)을 얻었다.
[실시예 2 내지 23, 비교예 1 내지 8]
또한, 가소전의 SrCO3 분말의 첨가량, 습식 분쇄전의 SiO2 분말의 첨가량, CaCO3 분말의 첨가량, ZnO 분말의 첨가량, MnO 분말의 첨가량, La2O3 분말의 첨가량, 및 슬러리에의 Na2CO3 분말의 첨가량 중 적어도 하나를 변경한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 실시예 1과는 조성이 상이한 실시예 2 내지 23 및 비교예 1 내지 8의 페라이트 소결 자석을 제작했다. 각 실시예 및 비교예에서, 소성 온도가 상이한 3 종류의 페라이트 소결 자석을 제작했다.
(페라이트 소결 자석의 평가)
＜조성 분석＞
제작한 각 실시예 및 각 비교예의 페라이트 소결 자석의 조성을 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석(ICP 분석)에 의해 측정했다. 페라이트 소결 자석은 Fe, Sr, Si, Ca 등의 외에, 출발 원료에 함유되는 불순물에 유래하는 원소(Ba 등)가 검출되었다.
표 1에 검출된 Fe, Sr, Ba, Al, Si, Ca, Mn, Zn, Cr, La, Co 및 Na를, 각각 Fe2O3, SrO, BaO, Al2O3, SiO2, CaO, MnO, ZnO, Cr2O3, La2O3, CoO 및 Na2O로 환산했을 때의 함유량을 나타낸다. 이들 함유량은 페라이트 소결 자석 전체를 기준으로 한 값(질량%)이다.
또한, 전술한 조성 분석에서 검출된 Zn과 La에 대해, 몰비 La/Zn을 계산했다.
또한, 전술한 조성 분석에서 검출된 Co, Mn, Zn, Cr 및 Al은, Fe와 함께, 일반식 (1)로 표시되는 Sr 페라이트의 B 사이트를 구성하고, La, Ba 및 Ca는, Sr과 함께 일반식 (1)로 표시되는 Sr 페라이트의 A 사이트를 구성하는 것을 전제로, 몰비 α를 계산했다.
＜자기 특성의 평가＞
제작한 원기둥 형상의 페라이트 소결 자석의 상하면을 가공한 후, 최대 인가 자장 25 kOe의 B-H 트레이서를 이용해 자기 특성을 측정했다. 측정에서는, 잔류 자속밀도(Br) 및 보자력(HcJ)을 구함과 동시에, 잔류 자속밀도(Br)가 90%가 될 때의 외부 자계 강도(Hk)를 측정해, 이것에 근거해 각형비(Hk/HcJ)(%)를 구했다. 각 실시예 및 비교예에서, 소성 온도 1170℃, 1185℃ 및 1200℃에서 각각 제작한 페라이트 소결 자석 중, 가장 잔류 자속밀도(Br)와 각형비(Hk/HcJ)의 밸런스가 좋은 1185℃에서 제작한 페라이트 소결 자석의 자기 특성을 표 1에 나타낸다.
＜외관 평가＞
제작한 페라이트 자석을 대기중에서 7일간 방치한 후, 그 표면을 육안으로 관찰해, 이하의 기준으로 평가했다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
A: 자석의 표면에 크랙이 발생하지 않았다.
B: 자석의 표면에 크랙이 발생했다.
＜기계 강도의 평가＞
이하의 조건에 의해, 3점 굴곡 시험에 의해 항절강도(σ)를 측정했다.
우선, 상기 원기둥 형상의 페라이트 소결 자석과는 별도로, 도 2에 나타낸 바와 같은 원호상의 페라이트 소결 자석(길이 L은 36㎜, 폭 W는 29㎜, 두께 T는 2.5㎜, 호를 포함하는 원을 상정한 경우의 원의 중심으로부터 호의 양단부에 연결한 접선간의 각도 R은 78도)을 준비했다(샘플 A). 한편, 소성 온도는 1185℃로 했다.
다음으로, 도 3에 나타낸 바와 같이 수평 받침대 위에 원호상의 페라이트 소결 자석(샘플 A)을 올려두고, 윗쪽에서부터 화살표 방향으로 가압해(가압 속도 3 ㎜/min), 샘플이 파괴되었을 때의 파괴 최대 하중 F[N]를 측정해, 하기 식 (4)로부터 항절강도(σ)를 구했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 한편, 표 1에 나타낸 항절강도(σ)는 샘플 30개의 평균치이다.
σ[N/㎟]=3×L×F/(2×W×T2) … (4)
Figure 112015022442262-pat00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예의 페라이트 소결 자석은 크랙의 발생이 없고, 항절강도(σ)가 150 N/㎟ 이상, 잔류 자속밀도(Br)가 440 mT 이상, 각형비(Hk/HcJ)가 85% 이상이었다. 즉, 본 발명의 페라이트 소결 자석은, ZnO의 함유량이 특정 범위 내이며, 또한 M1/M2(La/Zn)의 몰비가 특정한 값 이하인 것에 의해, 뛰어난 자기 특성을 발휘하는 것이 확인되었다.
또한, 실시예 1 내지 23의 페라이트 소결 자석에 대해, Sr 페라이트의 결정립을 평가했다. 구체적으로는 다음과 같이 행하였다.
페라이트 소결 자석의 단면(a면)을 경면 연마한 후, 불산으로 에칭했다. 그 후, 에칭면을 FE-SEM으로 관찰했다. 관찰한 화상에서의 Sr 페라이트 결정립의 윤곽을 명확화한 후, 화상 처리에 의해 Sr 페라이트 결정립 개수 기준의 입도 분포를 측정했다. 또한, 입도 분포의 데이터로부터, Sr 페라이트 결정립의 개수 기준의 평균 입경 및 표준 편차를 구했다.
그 결과, 실시예 1 내지 23의 페라이트 소결 자석의 평균 입경은 모두 1.0㎛ 이하이고, 표준 편차는 모두 0.42 이하였다. 또한, Sr 페라이트 결정립 전체에 대한 입경이 2.0㎛ 이상인 결정립의 개수 기준의 비율은, 모두 2% 이하였다. 이와 같이, 실시예 1 내지 23의 페라이트 소결 자석에 함유되는 Sr 페라이트의 결정립은 충분히 미세하고 높은 균일성을 갖는 것이 확인되었다.
10 … 페라이트 소결 자석

Claims (7)

  1. 육방정 구조를 갖는 M형 Sr 페라이트를 주상으로 하는 페라이트 소결 자석으로서,
    Zn의 함유량이, ZnO 환산으로, 0.05 내지 1.35 질량%이고,
    희토류 원소(R)의 함유량을 몰 환산으로 M1이라고 하고, 상기 Zn의 함유량을 몰 환산으로 M2라고 한 경우에, M1/M2가 0.43 이하이며,
    Mn의 함유량이 MnO 환산으로 0.5 질량% 미만인 것을 특징으로 하는 페라이트 소결 자석.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    Sr, R(희토류 원소), Ba 및 Ca의 합계 함유량을 몰 환산으로 M3이라고 하고, Fe, Co, Mn, Zn, Cr 및 Al의 합계 함유량을 몰 환산으로 M4라고 하고, 또한 Si의 함유량을 몰 환산으로 M5라고 한 경우에, 0.5≤{M3-(M4/12)}/M5≤1.2를 만족하는 페라이트 소결 자석.
  4. 육방정 구조를 갖는 M형 Sr 페라이트를 주상으로 하는 페라이트 소결 자석으로서,
    Zn의 함유량이, ZnO 환산으로, 0.05 내지 1.35 질량%이고,
    희토류 원소(R)의 함유량을 몰 환산으로 M1이라고 하고, 상기 Zn의 함유량을 몰 환산으로 M2라고 한 경우에, M1/M2가 0.43 이하이며,
    Na의 함유량이 Na2O 환산으로 0.01 내지 0.09 질량%인 것을 특징으로 하는 페라이트 소결 자석.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Sr 페라이트 결정립의 평균 입경이 1.0㎛ 이하이고, 입경이 2.0㎛ 이상인 상기 결정립의 개수 기준의 비율이 2% 이하인 것을 특징으로 하는 페라이트 소결 자석.
  6. 제1항에 있어서,
    잔류 자속밀도(Br)가 440 mT 이상, 각형비(Hk/HcJ)가 85% 이상인 것을 특징으로 하는 페라이트 소결 자석.
  7. 제1항 또는 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 페라이트 소결 자석을 구비하는 모터.
KR1020150031818A 2014-03-07 2015-03-06 페라이트 소결 자석 및 이를 구비하는 모터 KR101696343B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014045442 2014-03-07
JPJP-P-2014-045442 2014-03-07
JP2015015799A JP6596828B2 (ja) 2014-03-07 2015-01-29 フェライト焼結磁石及びそれを備えるモータ
JPJP-P-2015-015799 2015-01-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150105256A KR20150105256A (ko) 2015-09-16
KR101696343B1 true KR101696343B1 (ko) 2017-01-13

Family

ID=52991446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150031818A KR101696343B1 (ko) 2014-03-07 2015-03-06 페라이트 소결 자석 및 이를 구비하는 모터

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9627112B2 (ko)
EP (1) EP2916328B1 (ko)
JP (1) JP6596828B2 (ko)
KR (1) KR101696343B1 (ko)
CN (1) CN104900362B (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6863374B2 (ja) * 2016-05-20 2021-04-21 Tdk株式会社 フェライト磁石
CN109305809A (zh) * 2018-10-16 2019-02-05 哈尔滨理工大学 一种Sr1-xSmxFe12-xZnxO19锶铁氧体磁性材料及其制备方法
JP7275740B2 (ja) * 2019-03-27 2023-05-18 Tdk株式会社 フェライト焼結磁石及びこれを備える回転電気機械
JP7275739B2 (ja) * 2019-03-27 2023-05-18 Tdk株式会社 フェライト焼結磁石及びこれを備える回転電気機械
JP7268440B2 (ja) 2019-03-27 2023-05-08 Tdk株式会社 フェライト焼結磁石及びこれを備える回転電気機械
JP7358758B2 (ja) * 2019-03-27 2023-10-11 Tdk株式会社 フェライト焼結磁石及びこれを備える回転電気機械
JP7338361B2 (ja) * 2019-09-25 2023-09-05 Tdk株式会社 フェライト焼結磁石
JP7338395B2 (ja) 2019-10-18 2023-09-05 Tdk株式会社 フェライト焼結磁石及びこれを備える回転電気機械
CN112174655A (zh) * 2020-10-17 2021-01-05 马鞍山市旭峰磁电有限公司 一种抗变形性能强的铁氧体磁瓦及其制作工艺
CN113024236A (zh) * 2021-03-05 2021-06-25 北矿科技股份有限公司 一种镧铜掺杂的烧结永磁铁氧体材料及其制备的磁体
JP7222409B2 (ja) * 2021-03-10 2023-02-15 Tdk株式会社 焼結磁石および焼結磁石の製造方法
CN117043897A (zh) * 2021-03-25 2023-11-10 Tdk株式会社 铁氧体烧结磁铁及其制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057305A (ja) 1998-06-25 2001-02-27 Tdk Corp 六方晶フェライト磁石
JP2001076919A (ja) * 1999-07-07 2001-03-23 Tdk Corp フェライト磁石およびその製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01154604A (ja) 1987-12-10 1989-06-16 Nec Corp アレイアンテナ
JP2897871B2 (ja) * 1995-08-11 1999-05-31 ティーディーケイ株式会社 磁石粉末、焼結磁石、ボンディッド磁石および磁気記録媒体
JP3163279B2 (ja) 1997-02-25 2001-05-08 ティーディーケイ株式会社 焼結磁石およびモータ
CN1239578A (zh) * 1997-09-19 1999-12-22 Tdk株式会社 磁体粉末、烧结磁体,其制造工艺、粘结磁体、马达和磁记录介质
JP4285797B2 (ja) * 1998-02-10 2009-06-24 Ｔｄｋ株式会社 磁石粉末、焼結磁石、ボンディッド磁石及びモータ
JPH11251126A (ja) * 1998-03-03 1999-09-17 Tdk Corp 酸化物永久磁石およびその製造方法
WO1999067795A1 (fr) * 1998-06-25 1999-12-29 Tdk Corporation Aimant hexagonal en ferrite
JP2001052912A (ja) 1999-08-17 2001-02-23 Hitachi Metals Ltd フェライト磁石材料およびそれを用いた焼結磁石ならびにボンド磁石
JP3262109B2 (ja) * 1999-08-31 2002-03-04 住友特殊金属株式会社 磁石粉末およびその製造方法
JP2001284113A (ja) * 2000-04-04 2001-10-12 Sumitomo Special Metals Co Ltd 永久磁石およびその製造方法
JP4538991B2 (ja) * 2001-02-07 2010-09-08 日立金属株式会社 永久磁石およびその製造方法
CN101106001A (zh) * 2006-06-19 2008-01-16 李凌峰 低温度系数永磁铁氧体材料及制造方法
CN101329936A (zh) * 2007-06-21 2008-12-24 潘树明 高性能低温度系数稀土复合铁氧体及其制造工艺技术
CN102471162B (zh) * 2009-07-08 2016-05-04 Tdk株式会社 铁氧体磁性材料
CN102060518A (zh) * 2010-11-29 2011-05-18 苏州天铭磁业有限公司 一种具有高电阻率和低损耗的纳米晶锰锌铁氧体材料及其制备方法
US9460835B2 (en) * 2012-02-20 2016-10-04 Tdk Corporation Sintered ferrite magnet and motor provided therewith

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057305A (ja) 1998-06-25 2001-02-27 Tdk Corp 六方晶フェライト磁石
JP2001076919A (ja) * 1999-07-07 2001-03-23 Tdk Corp フェライト磁石およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2916328A2 (en) 2015-09-09
US9627112B2 (en) 2017-04-18
JP6596828B2 (ja) 2019-10-30
CN104900362A (zh) 2015-09-09
JP2015181147A (ja) 2015-10-15
CN104900362B (zh) 2017-09-01
EP2916328B1 (en) 2017-02-08
KR20150105256A (ko) 2015-09-16
EP2916328A3 (en) 2015-11-11
US20150255198A1 (en) 2015-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101696343B1 (ko) 페라이트 소결 자석 및 이를 구비하는 모터
KR101649242B1 (ko) 페라이트 소결 자석의 제조 방법 및 페라이트 소결 자석
KR101809029B1 (ko) 소결 자석용 Sr 페라이트 입자의 제조 방법, Sr 페라이트 입자의 사용 방법, Sr 페라이트 소결 자석 및 이의 제조 방법, 및 모터 및 발전기
KR101588581B1 (ko) 페라이트 소결 자석 및 그것을 구비한 모터
KR101683853B1 (ko) 페라이트 소결 자석 및 이를 구비하는 모터
KR101588580B1 (ko) 페라이트 소결 자석 및 그것을 구비한 모터
JP2009246243A (ja) フェライト焼結磁石
CN111755193A (zh) 铁氧体烧结磁铁和具备其的旋转电机
WO2014087932A1 (ja) Ｓｒフェライト焼結磁石の製造方法
JPWO2014058067A1 (ja) Ｓｒフェライト粉末及びＳｒフェライト焼結磁石の製造方法、並びにモータ及び発電機
WO2014017551A1 (ja) Ｓｒフェライト焼結磁石の製造方法、並びにモータ及び発電機
WO2014174876A1 (ja) Ｓｒフェライト焼結磁石の製造方法、並びにＳｒフェライト焼結磁石を備えるモータ及び発電機

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191217

Year of fee payment: 4