JP2002260908A

JP2002260908A - 永久磁石粉末、該永久磁石粉末を用いた磁石およびそれらの製造方法

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Publication number: JP2002260908A
Application number: JP2001058054A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Hosokawa; 誠一細川; Yukio Toyoda; 幸夫豊田; Etsushi Oda; 悦志尾田
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2002-09-13

Abstract

(57)【要約】【課題】残留磁束密度の低下を抑制しつつ、保磁力を
向上させたフェライト磁性粉末および磁石を安価に提供
する。【解決手段】ＳｒをＬａで一部置換し、ＦｅをＭｎあ
るいは、ＭｎおよびＣｏを複合して一部置換した六方晶
マグネトプランバイト型フェライトを主相とする磁性粉
末であって、組成が（１−ｘ）ＳｒＯ・（ｘ／２）Ｌａ
₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭｎＯ₂
・ｙ’ＣｏＯで表現され、ｘ、ｙ、ｙ’およびｎはモル
比を示し、それぞれ０．０３≦ｘ≦０．３０、０．０１
≦ｙ≦０．３、０≦ｙ’≦０．２０、６．０＜ｎ≦６．
５である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フェライト磁石粉
末、該フェライト磁石粉末を用いた磁石、それらの製造
方法、該磁石粉末を用いたモーターおよび該磁石粉末を
用いたその他の製品に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェライトは、２価陽イオン金属の酸化
物と三価の鉄とが作る化合物の総称であり、フェライト
磁石はモーターや発電機などの種々の用途に使用されて
いる。フェライト磁石の材料としては、マグネトプラン
バイト型の六方晶構造を持つＳｒフェライト（ＳｒＦｅ
₁₂Ｏ₁₉）またはＢａフェライト（ＢａＦｅ₁₂Ｏ₁₉）が広
く用いられている。これらのフェライトは、酸化鉄とス
トロンチウム（Ｓｒ）またはバリウム（Ｂａ）等の炭酸
塩とを原料とし、粉末冶金法によって比較的安価に製造
される。

【０００３】マグネトプランバイト型フェライトの基本
組成は、通常、「ＭＯ・ｎＦｅ₂Ｏ₃」の化学式で表現さ
れる。元素Ｍは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｎｉその他から選
択される。

【０００４】フェライト中の各サイトにおける鉄イオン
（Ｆｅ³⁺）は、スピン磁気モーメントを持ち、酸素イオ
ン（Ｏ^2-）を介して超交換相互作用によって結合してい
る。Ｆｅ³⁺の各サイトにおいて、Ｆｅ³⁺の磁気モーメン
トはｃ軸に沿って「上向き」または「下向き」の状態に
ある。「上向き」の磁気モーメントを持つサイトの数と
「下向き」の磁気モーメントを持つサイトの数との間に
差異があるため、結晶全体としては強磁性を示す（フェ
リ磁性体）。

【０００５】マグネトプランバイト型フェライト磁石の
磁気性能のうち、残留磁束密度（Ｂｒ）は結晶のＩｓを
向上させ、焼結体の密度および結晶の配向度を増加させ
ることによって改善できることが知られている。一方、
保磁力（Ｈ_cJ）は単磁区結晶の存在率を高めることによ
って改善できることが知られている。しかし、残留磁束
密度（Ｂｒ）を向上させる目的で焼結体の密度を高くし
ようとすると、結晶成長が助長されために保磁力
（Ｈ_cJ）が低下してしまう。逆に、Ａｌ₂Ｏ₃等の添加に
よって結晶拉サイズを制御し、それによって保磁力を向
上させようとすると、焼結体の密度低下などに起因して
残留磁束密度が低下してしまう。このようなフェライト
磁石の磁気特性を改善する目的で、フェライトの組成、
添加物および製造条件について種々の検討がなされてき
たが、残留磁束密度と保磁力の両方を向上させたフェラ
イト磁石の開発は難しかった。

【０００６】その後、ＦｅをＺｎで置換し、ＳｒをＬａ
で置換することによって飽和磁化（σｓ）を向上させた
フェライト磁石が提案された（特開平９−１１５７１５
号公報およぴ特開平１０−１４９９１０号公報）。フェ
ライト磁石は、前述のようにＦｅ³⁺の磁気モーメントが
サイトによって逆方向を向くフェリ磁性体であるため、
その飽和磁化は相対的に低い。

【０００７】しかし、上記公報には、Ｆｅの磁気モーメ
ントよりも小さな磁気モーメントを有するイオンをＦｅ
イオンの特定サイトに置くことによって「下向き」の磁
気モーメントを減少させ、それによって飽和磁化σｓを
向上できると記載されている。なお、この公報には、Ｌ
ａの代わりにＮｄやＰｒを用いる例、Ｚｎの代わりにＭ
ｎ、Ｃｏ、Ｎｉを用いる例も記載されている。

【０００８】日本応用磁気学会学術講演概要集（１９９
８年９月２０日配布）には、ＬａおよびＣｏを添加した
Ｓｒ_1-xＬａ_xＣｏ_x・Ｆｅ_12-xＯ₁₉組成物によって保磁
力（Ｈ_cJ）と飽和磁化（σｓ）の両方を向上させたフェ
ライト磁石が開示されている。

【０００９】特開平１１−３０７３３１には、Ｌａ、Ｍ
ｎ、Ｃｏ元素を複合添加することにより磁気的特性、特
にＢ−Ｈカーブの角形性に優れ、かつ廉価な高性能フェ
ライト磁石が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】これらのフェライト磁
石においても、保磁力および飽和磁化の両方についての
特性改善は不十分である。すなわち、Ｌａ、Ｍｎ、Ｃｏ
元素を複合添加した組成物については、角形性が向上す
るが磁化が低下してしまう。また、Ｌａ、Ｃｏといった
原料は高価であり、多量に使用すると原料コストが上昇
する。更に、Ｚｎを添加すると、磁化は増加するが保磁
力が大幅に低下してしまう。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、保磁力を低下させず残留磁束
密度をさらに向上させたフェライト磁石粉末および該磁
石粉末を用いた磁石を安価に提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
のいずれかの構成により達成される。

【００１３】（１）式（１−ｘ）ＳｒＯ・（ｘ／２）
Ｌａ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭｎ
Ｏ₂・ｙ’ＣｏＯで表され、モル比を表すｎ、ｘ、ｙ、
ｙ’が、それぞれ、６．０＜ｎ≦６．５、０．０３≦ｘ≦０．３０、０．０１≦ｙ≦０．３０、および０≦ｙ’≦０．２０の関係式を満足する組成を有する六方晶マグネトプラン
バイト型フェライト相を主相とする磁性粉末。

【００１４】（２）０．２≦ｙ／ｘ≦１．０の関係式
が満足される上記（１）に記載の磁性粉末。

【００１５】（３）ｙ＞ｙ’の関係式が満足される上
記（１）または（２）に記載の磁性粉末。

【００１６】（４）上記（１）から（３）に記載の磁
性粉末を含むボンド磁石。

【００１７】（５）上記（１）から（３）に記載の磁
性粉末を含む焼結磁石。

【００１８】（６）ＳｒＣＯ₃およびＦｅ₂Ｏ₃の原料
粉末に対して、Ｌａ、ＭｎおよびＣｏの各々の酸化物粉
末を添加した原料混合粉末を用意する工程と、前記原料
混合粉末を仮焼し、それによって（１−ｘ）ＳｒＯ・
（ｘ／２）Ｌａ ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂
Ｏ₃・ｙＭｎＯ₂・ｙ’ＣｏＯ（０．０３≦ｘ≦０．３
０、０．０１≦ｙ≦０．３０、０≦ｙ’≦０．２０、
６．０＜ｎ≦６．５）の組成を有する六方晶Ｍ型フェラ
イトの仮焼体を形成する工程と、前記仮焼体を粉砕する
工程と、を包含する磁性粉末の製造方法。

【００１９】（７）前記仮焼を１１００℃以上１４５
０℃以下で実行する上記（６）に記載の磁性粉末の製造
方法。

【００２０】（８）上記（６）に記載の磁性粉末を成
形・焼結する工程と、を包含する磁石の製造方法。

【００２１】（９）上記（６）に記載の磁性粉末を熱
処理する工程と、前記熱処理した磁性粉末をボンド磁石
に形成する工程と、を包含する磁石の製造方法。

【００２２】（１０）前記熱処理を７００〜１１００
℃の温度で実行することを特徴とする上記（９）に記載
の磁石の製造方法。

【００２３】（１１）式（１−ｘ）ＳｒＯ・（ｘ／
２）Ｌａ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙ
ＭｎＯ₂・ｙ’ＣｏＯで表され、モル比を表すｎ、ｘ、
ｙ、ｙ’が、それぞれ６．０＜ｎ≦６．５、０．０３≦ｘ≦０．３０、０．０１≦ｙ≦０．３０、および０≦ｙ’≦０．２０の関係式を満足する組成を有する六方晶マグネトプラン
バイト型フェライト相を主相とするフェライト磁石。

【００２４】（１２）Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ
を含み、各金属元素の構成比率が全金属元素量に対し
て、Ｓｒ：５．４原子％以上、７．４原子％以下Ｌａ：０．２原子％以上、２．３原子％以下Ｆｅ：８８．５原子％以上、９２．７原子％以下Ｍｎ：０．０７原子％以上、２．３原子％以下Ｃｏ：０原子％以上、１．６原子％以下である組成を有する六方晶マグネトプランバイト型フェ
ライト相を主相とする磁性粉末。

【００２５】（１３）Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ
を含み、各金属元素の総構成量に対して構成比率は、Ｓｒ：５．４原子％以上、７．４原子％以下Ｌａ：０．２原子％以上、２．３原子％以下Ｆｅ：８８．５原子％以上、９２．７原子％以下Ｍｎ：０．０７原子％以上、２．３原子％以下Ｃｏ：０原子％以上、１．６原子％以下である組成を有する六方晶マグネトプランバイト型フェ
ライト相を主相とするフェライト磁石。

【００２６】（１４）それぞれの金属元素の構成比率
は全金属元素量に対して、Ｓｒ：５．４原子％以上、７．４原子％以下Ｌａ：０．２原子％以上、２．３原子％以下Ｆｅ：８８．５原子％以上、９２．７原子％以下Ｍｎ：０．０７原子％以上、２．３原子％以下Ｃｏ：０原子％以上、１．６原子％以下で表される基本組成を有する仮焼体を粉砕、乾燥あるい
は濃縮、混練、磁界中成形、焼結することを特徴とする
六方晶マグネトプランバイト型結晶構造を有するフェラ
イト焼結磁石の製造方法。

【００２７】（１５）式（１−ｘ）ＡＯ・（ｘ／２）
Ｒ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭＯで表され、Ａ
は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａからなる群から選択された
少なくとも１種の元素であり、Ｒは、Ｙ、Ｂｉ、および
希土類元素からなる群から選択された少なくとも１種の
元素であり、Ｍは、Ｍｎおよび／またはＣｏであって、
モル比を表すｎ、ｘ、ｙが、それぞれ、６．０＜ｎ≦６．５０．０３≦ｘ≦０．３００．０１≦ｙ≦０．３０の関係式を満足する組成を有する六方晶マグネトプラン
バイト型フェライト相を主相とする磁性粉末。

【００２８】（１６）式（１−ｘ）ＡＯ・（ｘ／２）
Ｒ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭＯで表され、Ａ
は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａからなる群から選択された
少なくとも１種の元素であり、Ｒは、Ｙ、Ｂｉ、および
希土類元素からなる群から選択された少なくとも１種の
元素であり、Ｍは、Ｍｎおよび／またはＣｏであって、
モル比を表すｎ、ｘ、ｙが、それぞれ、６．０＜ｎ≦６．５０．０３≦ｘ≦０．３００．０１≦ｙ≦０．３０の関係式を満足する組成を有する化合物から構成される
六方晶マグネトプランバイト型フェライト相を主相とす
るフェライト磁石。

【００２９】（１７）組成式（１−ｘ）ＡＯ・（ｘ／
２）Ｒ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭ
Ｏで表され、Ａは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａからなる群
から選択された少なくとも１種の元素であり、Ｒは、
Ｙ、Ｂｉ、および希土類元素からなる群から選択された
少なくとも１種の元素であり、Ｍは、Ｍｎおよび／また
はＣｏであって、６．０＜ｎ≦６．５０．０３≦ｘ≦０．３００．０１≦ｙ≦０．３０を満足する基本組成を有する仮焼体を粉砕、乾燥あるい
は濃縮、混練、磁界中成形、焼結することを特徴とする
実質的に六方晶マグネトプランバイト型結晶構造を有す
るフェライト焼結磁石の製造方法。

【００３０】（１８）上記（４）、（５）、（１
１）、（１３）、または（１６）に記載の磁石で構成さ
れる回転機。

【００３１】

【発明の実施の形態】従来、マグネトプランバイト型結
晶構造を有するフェライト（ＭＯ・ｎＦｅ₂Ｏ₃）におけ
るｎ値が６．０より大きい場合、仮焼の際、原料のＦｅ
₂Ｏ₃とＳｒＣＯ₃の固相反応が不十分となり、未反応の
Ｆｅ₂Ｏ₃が残存することにより磁気特性が低下してしま
うことが知られていた。

【００３２】本発明者は、Ｓｒの一部をＬａで置換し、
Ｆｅの一部をＭｎで置換した場合において、以下の現象
が生じることを見い出し、本発明を想到するに至った。

【００３３】（１）仮焼体の結晶粒子径が小さくな
る。通常のフェライト結晶粒子の大きさは１〜１０μｍ
程度であるが、ＬａおよびＭｎを添加した場合は、約１
μｍになる。

【００３４】（２）ｎ値が６．０よりも大きな値で磁
石の磁気特性が極大となる。

【００３５】（３）Ｍｎの添加量／Ｌａの添加量で表
される比率が０．２から１．０の範囲内にあるとき、残
留磁束密度Ｂｒはほとんど低下せず、保磁力Ｈ_cJが増加
する。

【００３６】（４）Ｃｏを添加して仮焼体を作製した
場合でも、仮焼体の結晶粒子径は小さくなり、かつ緻密
化する。この場合でも、ｎ値が６．０よりも大きな値で
磁石の磁気特性が極大となる。

【００３７】一般に、マグネトプランバイト型フェライ
トでは、Ｌａ添加の有無にかかわらず、ｎ値が６．０を
超えると、未反応のヘマタイト（α-Ｆｅ₂Ｏ₃）が残存
し、結晶粒子径は小さくなる。ヘマタイトは、通常、磁
気特性を低下させる。

【００３８】このようなフェライトにＭｎを添加する
と、仮焼時の反応が進みやすくなる。このため、Ｍｎを
Ｌａと同時に添加すれば、ｎ値が６．０を超えても、結
晶粒子径は大きくならず、かつ、異相はほとんど生成し
ない。これは、ヘマタイトが仮焼体へ均一に固溶するこ
とによるものと推測される。

【００３９】本発明の場合、ｎ＞６．０となる条件で良
好な磁気特性が得られた他の原因としては、固相反応の
際にＭｎおよびＣｏが余剰のヘマタイトと反応し、わず
かのスピネル相またはＷ型相が生成したためとも推定さ
れる。

【００４０】本発明では、マグネトプランバイト型フェ
ライトにおけるＳｒ²⁺の一部をＬａ ³⁺で置換し、Ｆｅ³⁺
の一部をＭｎ²⁺、または、Ｍｎ⁴⁺とＣｏ²⁺の複合で置換
し、上記価数の違いを補償している。置換量について
は、ｘ＝ｙまたはｘ＝ｙ＋ｙ’の関係がほぼ成立してい
ることが好ましいが、ｘ＝ｙまたはｘ＝ｙ＋ｙ’の関係
が厳密に成立している必要はない。本発明では、ｘ＞
ｙ、ｘ＞ｙ＋ｙ’の関係が成立していることが好まし
い。また、ｙ／ｘの比率は、０．２以上、１．０以下の
範囲内にあることが好ましい。

【００４１】また、Ｍｎ⁴⁺とＣｏ²⁺の複合でＦｅの一部
を置換する場合は、ｙ＞ｙ’の関係が成立していること
が好ましい。この関係が成立すると、原料コストを抑制
することができるため、安価にフェライト磁石を提供す
ることができる。

【００４２】Ｌａの添加量範囲は、０．０３モル以上
０．３０モル以下であることが好ましい。より好ましい
Ｌａの添加量範囲は、０．０５以上０．２５モル以下で
ある。Ｌａ添加量が上記範囲より少ない場合は添加によ
る効果が小さく、Ｌａ添加量が上記範囲より多い場合は
Ｍ相以外にオルソフェライト相や、その他の相が発生す
るため、磁気特性が低下する。Ｌａの一部を、Ｓｒ²⁺と
イオン半径の近いＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ
を用いて置換しても良い。

【００４３】Ｍｎは、Ｆｅと同様に遷移金属であり、イ
オン半径が近い。このため、ＭｎはＦｅの一部と置換す
ると考えられる。Ｍｎ²⁺の磁気モーメントはＦｅ³⁺と同
じ（Ｍｎ²⁺の磁気モーメント：５、Ｆｅ³⁺の磁気モーメ
ント：５）であるため、ＭｎでＦｅの一部を置換するこ
とにより、残留磁束密度Ｂｒがほとんど低下せず、保磁
力Ｈ_cJが増加するものと考えられる。Ｍｎの好ましい添
加量範囲は、０．０１モル以上０．３０モル以下であ
り、より好ましい範囲は０．０３モル以上０．１５モル
以下である。

【００４４】Ｍｎ添加量／Ｌａ添加量の比の好ましい範
囲は、実験によると、０．２以上１．０以下であり、よ
り好ましい範囲は、０．５以上０．８以下である。

【００４５】磁気特性向上のため、元素Ｍとして、Ｃｏ
やＭｎ以外に、Ｎｉ、Ｃｕ、および／またはＺｎを１重
量％程度添加しても良い。

【００４６】Ｃｏは結晶磁気異方性が他の遷移金属に比
べて大きいため、Ｃｏの添加によって保磁力が増加す
る。Ｃｏの好ましい添加量範囲は、０以上０．２０モル
以下である。Ｃｏ添加量が０．２０モルを超えると、保
磁力が低下する。

【００４７】ｎ値は、６．０より大きく、６．５以下で
あることが好ましく、より好ましくは、６．０より大き
く６．２以下である。

【００４８】仮焼体中には、ヘマタイトが存在しない方
が好ましいが、ヘマタイトが一部に存在していてもよ
い。ヘマタイトを減少させる添加物、または、磁気特性
を向上させる添加物を添加することが好ましい。このよ
うな添加物は、例えば、ホウ酸、ホウ素を含む化合物、
Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｂｉを含む化合物、塩化物（ＮａＣｌ、Ｍｇ
Ｃｌ、ＫＣｌ、ＳｒＣｌ₂、ＢａＣｌ₂）、ヘマタイトと
反応してＭ相、スピネル相、Ｗ相を有する化合物を形成
する添加物である。

【００４９】上記粉末に対して、必要に応じてＢ₂Ｏ₃、
Ｈ₃ＢＯ₃等を含む他の化合物を１重量％程度添加しても
よい。酸化鉄原料の好ましい平均粒径は、０．５μｍ〜
１．０μｍである。

【００５０】次に、本発明のフェライト磁石の製造方法
を説明する。

【００５１】まず、ＳｒＣＯ₃の粉末とＦｅ₂Ｏ₃の粉末
とを１：６．０から１：６．５の範囲のモル比で混合す
る。このとき、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｍｎ₃Ｏ₄、Ｃｏ₃Ｏ₄等を原料
粉末に添加する。Ｌａ、Ｍｎ、およびＣｏの添加は、こ
のようにの各々の酸化物粉末として添加することが好ま
しいが、酸化物以外の粉末（例えば炭酸塩、水酸化物、
硝酸塩、塩化物など）および溶液状態であってもよい。

【００５２】原料粉末の混合は、湿式、乾式いずれでも
よい。スチールボールなどの媒体とともに原料粉末を攪
拌するとより均一に混合できる。湿式の場合は溶媒に水
を用いる。原料粉末を分散させる目的でポリカルボン酸
アンモニウムやグルコン酸カルシウムなどの公知の分散
剤を用いてもよい。混合した原料スラリーは脱水して混
合原料粉末となる。

【００５３】混合した原料粉末は、次に電気炉、ガス炉
等を用いて１１００℃〜１４５０℃の温度に加熱し、固
相反応によってマグネトプランバイト型フェライト化合
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。仮焼時間は、０．５〜５
時間であることが好ましい。温度範囲は１２００〜１３
５０℃がより好ましい。

【００５４】仮焼工程では、温度の上昇と共に固相反応
によりフェライト相が形成され、約１１００℃で完了す
るが、この温度以下では、未反応のヘマタイト（酸化
鉄）が残存しており磁石特性が低い。１１００℃を超え
ると本発明の効果が発生する。一方、仮焼温度が１４５
０℃を超えると、結晶粒が成長しすぎ、粉砕工程におい
て粉砕に多大な時間を要することになる等不都合が生じ
るおそれがある。

【００５５】以上のことから、仮焼温度は１１００℃を
超え、かつ１４００℃以下という温度範囲内に設定する
ことが好ましい。

【００５６】この仮焼工程によって得られた仮焼体は、
以下の化学式で表されるマグネトプランバイト型フェラ
イトの主相を有しており、その平均粒径は、０．１〜１
０μｍの範囲にある。

【００５７】（１−ｘ）ＳｒＯ・（ｘ／２）Ｌａ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃ ・ｙＭｎＯ₂・ｙ’ＣｏＯ（化学式）ここで、０．０３≦ｘ≦０．３０、０．０１≦ｙ≦０．
３０、０≦ｙ’≦０．２０、６．０＜ｎ≦６．５の関係
が満足されている。

【００５８】このような仮焼体を粉砕および／または解
砕することによって、本発明の磁性粉末を得ることがで
きる。なお、この仮焼体の製造は、噴霧熱分解法や共沈
殿法など他の公知の製造技術を用いて行なってもよい。

【００５９】次に、上記仮焼体に対して、ＣａＯ、Ｓｉ
Ｏ₂、Ｃｒ₂Ｏ₃およびＡｌ₂Ｏ₃（ＣａＯ：０．３重量％
以上１．５重量％以下、ＳｉＯ₂：０．２重量％以上
１．０重量％以下、Ｃｒ₂Ｏ₃：０重量％以上５．０重量
％以下、Ａｌ₂Ｏ₃：０重量％以上５．０重量％以下）な
どの添加物を混ぜ、仮焼混合体を作製する。

【００６０】この仮焼混合体を振動ミル、ボールミルお
よび／またはアトライターを用いた微粉砕工程によっ
て、仮焼混合体を微粒子に粉砕する。微粒子の平均粒径
は０．４〜０．８μｍ程度（空気透過法）にすることが
好ましい。微粉砕工程は、乾式粉砕と湿式粉砕とを組み
合わせて行うことが好ましい。湿式粉砕に際しては、水
などの水系溶媒や種々の非水系溶媒（例えばアセトン、
エタノール、キシレン等有機溶剤等）を用いることがで
きる。湿式粉砕に際して溶媒と仮焼体粉末とが混合した
スラリーが生成される。スラリーには公知の各種分散剤
および界面活性剤を固形分比率で０．２重量％以上２．
０重量％以下添加することが好ましい。湿式粉砕後に脱
水、乾燥しても良い。この微粉砕工程時に、Ｂｉ₂Ｏ₃等
を含む他の化合物を１重量％以下程度添加してもよい。

【００６１】その後、スラリー中の溶媒を除去しながら
磁場中または無磁場中でプレス成形する。成形の際に、
粉末粒子の結晶方位を磁界を加えて整列させてもよい
（配向と呼ぶ）。この操作により磁力を飛躍的に向上さ
せることができる。さらに配向をよくするために分散
剤、潤滑剤を０．０１重量％以上、１．０重量％以下で
加えてもよい。

【００６２】プレス成形のあと、脱脂工程、焼結工程、
加工工程、洗浄工程、検査工程などの公知の製造プロセ
スを経て、最終的にフェライト磁石の製品が完成する。
焼結工程は、空気中で例えば１１５０℃から１２５０℃
の温度範囲で０．５〜２時間の間で行えばよい。焼結時
の空気中の酸素濃度は、少なくとも８％以上が必要であ
る。酸素濃度８％より少ない濃度では焼結時に粉末粒子
同士が融着し、異常に粗大化し磁気特性、特に保磁力が
低下する。焼結工程で得られる焼結磁石の平均粒径は例
えば０．５〜２μｍである。

【００６３】上記の原料粉末の他に、必要に応じて他の
化合物、例えばＳｉ、Ｃａ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｒ、
Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｇｅ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｌｉ、Ｍｏ、Ｂｉ、希土類元素（Ｙを
含む）等を含む化合物を３重量％以下程度添加してもよ
い。また、微量であれば不可避成分等の不純物を含有し
ていてもよい。

【００６４】なお、上記フェライト磁性粉末をフレキシ
ビリティのあるゴムや硬質軽量のプラスチックなどと混
ぜ固めてボンド磁石を作製することもできる。この場合
本発明の磁性粉末をバインダおよび添加物と混合した
後、成形加工を行う。成形加工は、射出成形、押し出し
成形、ロール成形等の方法によって実行される。また、
上記ボンド磁石として用いる場合、フェライト磁性粉末
の熱処理は７００〜１１００℃の温度範囲で０．１〜３
時間の間で行えばよい。熱処理の温度範囲は、９００〜
１０００℃がより好ましい。

【００６５】上記熱処理は、仮焼体の粉砕工程時に仮焼
体粒子に導入された結晶歪を除去するために行われる。
７００℃以上の熱処理により、仮焼体粒子中の結晶歪は
緩和されて保磁力が回復する。しかし、１１００℃以上
の熱処理では、粉末の粒成長が起こり始めるために保磁
力が低下する。一方、磁化は１０００℃までは保磁力と
ともに上昇するが、この温度以上では配向度が低下し、
磁化が減少する。この理由としては、粉末粒子同士の融
着が起こることが考えられる。以上のことから、上記熱
処理は、７００℃以上１１００℃以下の温度範囲で１秒
以上３時間以下行うことが好ましい。熱処理温度のより
好ましい範囲は、９００℃以上１０００℃以下である。

【００６６】なお、上記フェライト磁性粉末に対して熱
処理を施した後、公知の各種バインダと混練して塗布す
ることによって、塗布型の磁気記録媒体を作製すること
ができる。

【００６７】また、本発明のフェライト磁石をターゲッ
トとして用い、スパッタ法などにより、磁気記録媒体に
用いられる薄膜磁性層を形成することもできる。また、
フェライト磁石の代わりに、各元素の酸化物をターゲッ
トとして用いてもよい。スパッタ法で形成した薄膜に対
して熱処理を施すことによって、本発明のフェライト磁
石による薄膜磁性層を作製することができる。

【００６８】本発明の回転機は、上記の方法によって製
造されたフェライト磁石を備えている点に特徴を有して
おり、その具体的構造自体は公知の回転機と同様のもの
であってよい。

【００６９】なお、Ｓｒに代えて、ＢａやＣａおよびＰ
ｂから選択された少なくとも一種類の元素を用いてもよ
い。また、Ｌａに代えて、またＬａと共に、Ｙを含む希
土類元素およびＢｉから選択された少なくとも一種類の
元素でＳｒの一部を置換しても良い。

【００７０】これらのことを考慮すると、上記フェライ
トの組成は、（１−ｘ）ＡＯ・（ｘ／２）Ｒ₂Ｏ₃・（ｎ
−ｙ／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭＯで表される。ここで、Ａ
は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａからなる群から選択された
少なくとも１種の元素であり、Ｒは、Ｙ、Ｂｉ、および
希土類元素からなる群から選択された少なくとも１種の
元素であり、Ｍは、Ｍｎおよび／またはＣｏであって、
モル比を表すｎ、ｘ、ｙが、それぞれ、６．０＜ｎ≦
６．５、０．０３≦ｘ≦０．３０、および０．０１≦ｙ
≦０．３０を満足する。

【００７１】本発明のフェライトは、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃ
ｏ、Ｍｎ、Ｆｅを含み、各金属元素の構成比率が全金属
元素量に対して、５．４原子％以上７．４原子％以下の
Ｓｒ、０．２原子％以上２．３原子％以下のＬａ、８
８．５原子％以上９２．７原子％以下のＦｅ、０．０７
原子％以上２．３原子％以下のＭｎ、０原子％以上１．
６原子％以下のＣｏを含有している。

【００７２】

【実施例】（実施例１）まず、（１−ｘ）ＳｒＯ・（ｘ
／２）Ｌａ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・
ｙＭｎＯ₂・ｙ’ＣｏＯの組成式において、ｎ＝５．８
〜６．７、ｘ＝０．２０、ｙ＝０．１５、およびｙ’＝
０となるように配合した原料粉末と、ｎ＝５．８〜６．
７、ｘ＝０．２０、ｙ＝０．１５、およびｙ’＝０．０
５となるように配合した原料粉末とを用意し、これを１
３００℃で２時間程度仮焼した。こうして得られた仮焼
体をサンプルミルによって粒径が３μｍ程度以下になる
ように粗粉砕し、磁性粉末を作製した。

【００７３】次に、上記磁性粉末をさらに０．５〜０．
７μｍの大きさになるまで微粉砕した後、得られた微粉
砕粉末にＣａＣＯ₃およびＳｉＯ₂を添加し、混合した。
ＣａＣＯ₃の添加量は０．６重量％とし、ＳｉＯ₂の添加
量は０．４５重量％とした。このようにして得られた微
粉砕粉末を磁界中で成形した後、１２００℃で３０分間
焼結することにより、焼結磁石を作製した。、この焼結
磁石の磁気特性を測定した。その結果を図１に示す。

【００７４】図１からわかるように、上記焼結磁石は、
Ｆｅの一部をＭｎ、またはＭｎとＣｏで置換することに
より、ｎ値が６．０より大きく６．５以下となる範囲に
おいて、従来のｎ＝５．８、５．９、または６．０の焼
結磁石よりも優れた磁気特性を示した。また、ＭｎとＣ
ｏを複合してＦｅを置換した場合は、ＭｎのみでＦｅを
置換した場合に比べて、保磁力（Ｈ_cJ）が向上した。

【００７５】（実施例２）まず、（１−ｘ）ＳｒＯ・
（ｘ／２）Ｌａ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂
Ｏ₃・ｙＭｎＯ₂・ｙ’ＣｏＯにおいて、ｎ＝６．１、ｘ
＝０．２０、ｙ＝０〜０．４、ｙ’＝０となるように原
料を配合した。次に、実施例１と同様の方法で焼結体を
作製し、その磁気特性を測定した。その結果を図２に示
す。

【００７６】図２からわかるように、この焼結体の磁気
特性は、０．０５≦ｙ≦０．２０の範囲において、ｙ＝
０の比較例よりも優れた磁気特性を示した。また、ｙ／
ｘ＞１．０の場合、磁気特性が低下することもわかっ
た。なお、ｘが０．３以下の場合には、本実施例（ｘ＝
０．２０）と同様の結果が得られた。

【００７７】（実施例３）まず、（１−ｘ）ＳｒＯ・
（ｘ／２）Ｌａ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂
Ｏ₃・ｙＭｎＯ₂・ｙ’ＣｏＯにおいて、各組成比率が以
下の表１に示される値となるように原料を配合した。

【００７８】次に、実施例１と同様の方法で焼結体を作
製し、その磁気特性を測定した。その結果を表１に示
す。

【００７９】

【表１】

【００８０】ここで、Ｂ_rは残留磁束密度、Ｈ_cJは保磁
力、（ＢＨ）_maxは最大磁気エネルギ積である。

【００８１】この焼結体においては、Ｌａ添加量ｘが
０．０５以上０．３０以下の範囲の場合に、比較例より
も優れた磁気特性が得られた。

【００８２】（実施例４）まず、（１−ｘ）ＳｒＯ・
（ｘ／２）Ｌａ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂
Ｏ₃・ｙＭｎＯ₂・ｙ’ＣｏＯにおいて、ｎ＝６．１、ｘ
＝０．２０、ｙ＝０．１０、ｙ’＝０〜０．３０となる
ように原料を配合した。次に、実施例１と同様の方法で
焼結体を作製し、その磁気特性を測定した。その結果を
図３に示す。

【００８３】図３からわかるように、この焼結体の磁気
特性は、Ｃｏ添加量を示すｙ値が０．０５以上０．１０
の範囲において、従来のｙ＝０の焼結体に比べて優れた
磁気特性を示した。また、ｙ／ｘ＞１．０の関係が満足
されるとき、磁気特性が低下した。なお、ｘが０．０３
以上０．３０以下の場合でも、本実施例（ｘ＝０．２
０）と同様の結果が得られた。

【００８４】（実施例５）上記方法と同様にして、モー
ター用のＣ型形状焼結磁石を作製し、これを従来の材質
の焼結磁石に代えてモーター中に組み込み、定格条件で
作動させたところ、良好な特性を得た。また、そのトル
クを測定したところ、従来の材質の焼結磁石を用いたモ
ーターに比べて上昇していた。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、磁石の残留磁束密度の
低下を抑制しつつ保磁力の向上を実現でき、磁気特性に
優れた磁石を安価に製造し提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（１−ｘ）ＳｒＯ・（ｘ／２）Ｌａ₂Ｏ₃・（ｎ
−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭｎＯ₂・ｙ’Ｃｏ
Ｏの組成を有するフェライト焼結磁石において、ｘ＝
０．２０、ｙ＝０．１５、ｙ’＝０、０．０５とした場
合の残留磁束密度Ｂ_rおよび保磁力Ｈ_cJのｎ値依存性を
示すグラフである。

【図２】（１−ｘ）ＳｒＯ・（ｘ／２）Ｌａ₂Ｏ₃・（ｎ
−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭｎＯ₂・ｙ’Ｃｏ
Ｏの組成を有するフェライト焼結磁石において、ｎ＝
６．１、ｘ＝０．２０、ｙ’＝０とした場合の残留磁束
密度Ｂ_rおよび保磁力Ｈ_cJのｙ値依存性を示すグラフで
ある。

【図３】（１−ｘ）ＳｒＯ・（ｘ／２）Ｌａ₂Ｏ₃・（ｎ
−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭｎＯ₂・ｙ’Ｃｏ
Ｏの組成を有するフェライト焼結磁石において、ｎ＝
６．１、ｘ＝０．２０、ｙ＝０．１０とした場合の残留
磁束密度Ｂ_rおよび保磁力Ｈ_cJのｙ’値依存性を示すグ
ラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾田悦志大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号住友特殊金属株式会社山崎製作所内Ｆターム(参考） 4G002 AA06 AA08 AA09 AA10 AB01 AE04 5E040 AB04 BB03 BD01 CA01 HB01 HB03 HB05 HB06 HB11 HB17 NN02 NN18 5E062 CD01 CD02 CE01 CG02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】式（１−ｘ）ＳｒＯ・（ｘ／２）Ｌａ₂
Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭｎＯ₂・
ｙ’ＣｏＯで表され、モル比を表すｎ、ｘ、ｙ、ｙ’が、それぞれ、６．０＜ｎ≦６．５、０．０３≦ｘ≦０．３０、０．０１≦ｙ≦０．３０、および０≦ｙ’≦０．２０の関係式を満足する組成を有する六方晶マグネトプラン
バイト型フェライト相を主相とする磁性粉末。
【請求項２】０．２≦ｙ／ｘ≦１．０の関係式を満足
する請求項１に記載の磁性粉末。
【請求項３】ｙ＞ｙ’の関係式を満足する請求項１ま
たは２に記載の磁性粉末。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の磁性
粉末を含むボンド磁石。
【請求項５】請求項１から３のいずれかに記載の磁性
粉末を含む焼結磁石。
【請求項６】ＳｒＣＯ₃およびＦｅ₂Ｏ₃の原料粉末に
対して、Ｌａ、ＭｎおよびＣｏの各々の酸化物粉末を添
加した原料混合粉末を用意する工程と、前記原料混合粉末を仮焼し、それによって（１−ｘ）Ｓ
ｒＯ・（ｘ／２）Ｌａ ₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）
Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭｎＯ₂・ｙ’ＣｏＯ（０．０３≦ｘ≦
０．３０、０．０１≦ｙ≦０．３０、０≦ｙ’≦０．２
０、６．０＜ｎ≦６．５）の組成を有する六方晶Ｍ型フ
ェライトの仮焼体を形成する工程と、前記仮焼体を粉砕する工程と、を包含する磁性粉末の製
造方法。
【請求項７】前記仮焼を１１００℃以上１４５０℃以
下で実行することを特徴とする請求項６に記載の磁性粉
末の製造方法。
【請求項８】請求項６に記載の磁性粉末を成形・焼結
する工程と、を包含する磁石の製造方法。
【請求項９】請求項６に記載の磁性粉末を熱処理する工
程と、前記熱処理した磁性粉末をボンド磁石に形成する工程
と、を包含する磁石の製造方法。
【請求項１０】前記熱処理を７００〜１１００℃の温
度で実行することを特徴とする請求項９に記載の磁石の
製造方法。
【請求項１１】式（１−ｘ）ＳｒＯ・（ｘ／２）Ｌａ
₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭｎＯ₂
・ｙ’ＣｏＯで表され、モル比を表すｎ、ｘ、ｙ、ｙ’
が、それぞれ６．０＜ｎ≦６．５、０．０３≦ｘ≦０．３０、０．０１≦ｙ≦０．３０、および０≦ｙ’≦０．２０の関係式を満足する組成を有する六方晶マグネトプラン
バイト型フェライト相を主相とするフェライト磁石。
【請求項１２】Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅを含
み、各金属元素の構成比率が全金属元素量に対して、Ｓｒ：５．４原子％以上、７．４原子％以下Ｌａ：０．２原子％以上、２．３原子％以下Ｆｅ：８８．５原子％以上、９２．７原子％以下Ｍｎ：０．０７原子％以上、２．３原子％以下Ｃｏ：０原子％以上、１．６原子％以下である組成を有する六方晶マグネトプランバイト型フェ
ライト相を主相とする磁性粉末。
【請求項１３】Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅを含
み、各金属元素の総構成量に対して構成比率は、Ｓｒ：５．４原子％以上、７．４原子％以下Ｌａ：０．２原子％以上、２．３原子％以下Ｆｅ：８８．５原子％以上、９２．７原子％以下Ｍｎ：０．０７原子％以上、２．３原子％以下Ｃｏ：０原子％以上、１．６原子％以下である組成を有する六方晶マグネトプランバイト型フェ
ライト相を主相とするフェライト磁石。
【請求項１４】それぞれの金属元素の構成比率は全金
属元素量に対して、Ｓｒ：５．４原子％以上、７．４原子％以下Ｌａ：０．２原子％以上、２．３原子％以下Ｆｅ：８８．５原子％以上、９２．７原子％以下Ｍｎ：０．０７原子％以上、２．３原子％以下Ｃｏ：０原子％以上、１．６原子％以下で表される基本組成を有する仮焼体を粉砕、乾燥あるい
は濃縮、混練、磁界中成形、焼結することを特徴とする
六方晶マグネトプランバイト型結晶構造を有するフェラ
イト焼結磁石の製造方法。
【請求項１５】式（１−ｘ）ＡＯ・（ｘ／２）Ｒ₂Ｏ₃
・（ｎ−ｙ／２）Ｆｅ ₂Ｏ₃・ｙＭＯで表され、Ａは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａからなる群から選択され
た少なくとも１種の元素であり、Ｒは、Ｙ、Ｂｉ、および希土類元素からなる群から選択
された少なくとも１種の元素であり、Ｍは、Ｍｎおよび／またはＣｏであって、モル比を表すｎ、ｘ、ｙが、それぞれ、６．０＜ｎ≦６．５０．０３≦ｘ≦０．３００．０１≦ｙ≦０．３０の関係式を満足する組成を有する六方晶マグネトプラン
バイト型フェライト相を主相とする磁性粉末。
【請求項１６】式（１−ｘ）ＡＯ・（ｘ／２）Ｒ₂Ｏ₃
・（ｎ−ｙ／２）Ｆｅ ₂Ｏ₃・ｙＭＯで表され、Ａは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａからなる群から選択され
た少なくとも１種の元素であり、Ｒは、Ｙ、Ｂｉ、および希土類元素からなる群から選択
された少なくとも１種の元素であり、Ｍは、Ｍｎおよび／またはＣｏであって、モル比を表すｎ、ｘ、ｙが、それぞれ、６．０＜ｎ≦６．５０．０３≦ｘ≦０．３００．０１≦ｙ≦０．３０の関係式を満足する組成を有する化合物から構成される
六方晶マグネトプランバイト型フェライト相を主相とす
るフェライト磁石。
【請求項１７】組成式（１−ｘ）ＡＯ・（ｘ／２）Ｒ
₂Ｏ₃・（ｎ−ｙ／２−ｙ’／２）Ｆｅ₂Ｏ₃・ｙＭＯで表
され、Ａは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａからなる群から選択され
た少なくとも１種の元素であり、Ｒは、Ｙ、Ｂｉ、および希土類元素からなる群から選択
された少なくとも１種の元素であり、Ｍは、Ｍｎおよび／またはＣｏであって、６．０＜ｎ≦６．５０．０３≦ｘ≦０．３００．０１≦ｙ≦０．３０を満足する基本組成を有する仮焼体を粉砕、乾燥あるい
は濃縮、混練、磁界中成形、焼結することを特徴とする
実質的に六方晶マグネトプランバイト型結晶構造を有す
るフェライト焼結磁石の製造方法。
【請求項１８】請求項４、５、１１、１３、または１
６に記載の磁石で構成される回転機。