JP7087464B2 - フェライト焼結磁石の製造方法、フェライト粒子の製造方法、及びボンド磁石の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の一側面に係るフェライト焼結磁石の製造方法は、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含むフェライト焼結磁石の製造方法であって、フェライト相の原材料を含む混合物を仮焼きして、フェライト粒子を作製する仮焼工程と、フェライト粒子を含む中間材料を成形して、成形体を作製する成形工程と、ホウ酸を、仮焼きされる前の混合物、及び成形される前の中間材料のうち少なくともいずれか一方へ添加する添加工程と、成形体を焼結させる焼成工程と、を備え、ホウ酸を含む混合物全体の質量、又はホウ酸を含む中間材料全体の質量に対するホウ酸の割合が、0.3質量%よりも大きく2.5質量%以下である。
本発明の一側面に係るフェライト粒子の製造方法は、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含むフェライト粒子の製造方法であって、フェライト相の原材料とホウ酸とを含む混合物を加熱して、フェライト粒子を作製する加熱工程を備え、ホウ酸を含む混合物全体の質量に対するホウ酸の割合が、0.3質量%よりも大きく2.5質量%以下である。
本発明の一側面に係るボンド磁石の製造方法は、フェライト粒子と樹脂とを含む成形体を作製する工程と、成形体中の樹脂を硬化する工程と、を備え、フェライト粒子が、上記の製造方法によって製造される。
本実施形態に係るフェライト焼結磁石の製造方法は、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含むフェライト焼結磁石の製造方法である。本実施形態に係るフェライト粒子の製造方法は、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含むフェライト粒子の製造方法ある。後述されるように、フェライト粒子の製造方法は、フェライト焼結磁石の製造方法の一部であってよい。
R1-xAxFem-yCoy (I)
0.2≦x≦0.8 (1)
0.1≦y≦0.65 (2)
3≦m<14 (3)
R1-xAxFem-yCoyOz (Ia)
本実施形態におけるボンド磁石の製造方法は、上述の方法で製造されたフェライト粒子と樹脂とを含む成形体を作製する工程と、成形体中の樹脂を硬化して、ボンド磁石を得る工程と、を備える。例えば、上記の成形工程によって作製された成形体に熱硬化性樹脂を含浸させ、成形体中の熱硬化性樹脂を加熱により硬化することにより、ボンド磁石が得られる。ボンド磁石の製造方法の詳細は、以下の通りである。
フェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相(主相)を有する。主相とは、フェライト焼結磁石及びフェライト粒子に最も多く含まれる結晶相をいう。フェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、主相とは異なる結晶相(異相)を有していてもよい。
R1-xAxFem-yCoy (I)
0.2≦x≦0.8 (1)
0.1≦y≦0.65 (2)
3≦m<14 (3)
R1-x1-x2Cax1Ex2Fem-yCoy (II)
0.1≦x1≦0.65 (4)
0≦x2<0.5 (5)
0.1≦y≦0.65 (6)
3≦m<14 (7)
ボンド磁石は、硬化された樹脂と、樹脂を介して互いに結着された複数の上記フェライト粒子とを含有する。樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、多芳香族環を有する樹脂、トリアジン環を有する樹脂(トリアジン樹脂)等の熱硬化性樹脂であってよい。樹脂は、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ナイロン等のポリアミド系のエラストマー、アイオノマー、エチレンプロピレン共重合体(EPM)、エチレン-エチルアクリレート共重合体等の熱可塑性樹脂を含んでもよい。
本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びボンド磁石は、高い保磁力を有する。したがいって、小型のモータ及び発電機へ搭載するために、フェライト焼結磁石及びボンド磁石が薄く加工されたとしても、モータ又は発電機等の効率を十分に高水準に維持することができる。
[フェライト焼結磁石の製造]
<配合工程及び添加工程>
フェライト相用の原材料として、水酸化ランタン(La(OH)3)、酸化コバルト(Co3O4)、酸化鉄(Fe2O3)、炭酸カルシウム(CaCO3)を準備した。これらの原材料とホウ酸(H3BO3)と二酸化ケイ素(SiO2)と水を、湿式アトライタを用いて10分間混合及び粉砕することにより、原料混合物のスラリーを調製した。下記の通り、原料混合物中の各原材料の割合は、下記表1に示されるフェライト相の金属成分(下記一般式(Ib)で表される成分)の組成に一致するように調整された。
La1-xCaxFem-yCoy (Ib)
原料混合物中のカルシウム化合物の割合は、CaOの質量換算で、下記表1に示される値(単位:質量%)に調整された。
原料混合物中の鉄化合物の割合は、Fe2O3の質量換算で、下記表1に示される値(単位:質量%)であった。
原料混合物中のコバルト化合物の割合は、Co3O4の質量換算で、下記表1に示される値(単位:質量%)に調整された。
原料混合物中のホウ酸の割合(H3BO3の添加量)は、下記表1に示される値(単位:質量%)に調整された。
原料混合物中の二酸化ケイ素の割合(SiO2の添加量)は、0.19質量%に調整された。
上記の原料混合物のスラリーを乾燥した後、大気中において原料混合物を1280℃で2時間保持することにより、仮焼粉(粗いフェライト粒子)を得た。
粗粉砕工程では、仮焼粉を、振動ミルで9分間粉砕して、仮焼粉のBET比表面積を0.5~1.5m2/gの範囲に調整した。粗粉砕工程に続く微粉砕工程では、仮焼粉を湿式ボールミルで更に36時間粉砕して、フェライト粒子を含むスラリー(中間材料のスラリー)を得た。スラリー中のフェライト粒子のBET比表面積は7~10m2/gの範囲内であった。
中間材料のスラリーを遠心分離機で脱水して、スラリー中の固形分の濃度を73~76%の範囲内に調整して、湿式成形用のスラリーを得た。このスラリーを10kOeの印加磁場中で成形して、円柱状の成形体を得た。成形には、湿式磁場成型機を使用した。
成形体を、大気中において室温で十分に乾燥した。乾燥された成形体を大気中において1175℃で1時間保持することにより、焼結体(実施例1のフェライト焼結磁石)を得た。
XRF法及びICP発光分光法により、フェライト焼結磁石の組成を分析した。実施例1のフェライト焼結磁石に含まれる金属成分の組成は、上記一般式(1b)で表され、一般式(1b)中の1-x、x、m-y及びy其々の値は、下記表1に示される値であることが確認された。フェライト焼結磁石中のホウ素の含有量は、ホウ酸(H3BO3)の質量換算で、下記表1に示される値であることが確認された。フェライト焼結磁石中のホウ素の含有量は、ホウ素単体(B)の質量換算で、下記表1に示される値であることが確認された。フェライト焼結磁石中のホウ素の含有量は、酸化ホウ素(B2O3)の質量換算で、下記表1に示される値であることが確認された。
円柱状のフェライト焼結磁石の上面及び下面を加工した後、フェライト焼結磁石の残留磁束密度Br(mT)及び保磁力HcJ(kA/m)を測定した。測定には、最大印加磁場が25kOeであるB-Hトレーサを用いた。実施例1のBr、HcJ及び角形比(Hk/HcJ)は下記表1に示される。
実施例2~9其々の原料混合物中のホウ酸の割合(H3BO3の添加量)は、下記表1に示される値(単位:質量%)に調整された。原料混合物中のホウ酸の割合を除いて、実施例1と同様の方法で、実施例2~9其々のフェライト焼結磁石を作製した。実施例1と同様の方法で、実施例2~9其々のフェライト焼結磁石の組成を分析した。分析の結果は、下記表1に示される。実施例1と同様の方法で、実施例2~9其々のフェライト焼結磁石の磁気特性を測定した。測定の結果は、下記表1に示される。
実施例10~17では、原料混合物中の各原材料(La化合物、Ca化合物、Fe化合物、Cо化合物)及びホウ酸の割合が、下記表1に示される各値(単位:質量%)に調整された。原料混合物の組成を除いて、実施例1と同様の方法で、実施例10~17其々のフェライト焼結磁石を作製した。実施例1と同様の方法で、実施例10~17其々のフェライト焼結磁石の組成を分析した。分析の結果は、下記表1に示される。実施例1と同様の方法で、実施例10~17其々のフェライト焼結磁石の磁気特性を測定した。測定の結果は、下記表1に示される。実施例1~17のいずれにおいても、500kA/m以上の十分に高いHcJを得ることができた。
比較例1~3其々の原料混合物の調製には、ホウ素源として、ホウ酸ではなく酸化ホウ素(B2O3)を用いた。比較例1~3其々の原料混合物中の酸化ホウ素の割合(添加量)は、下記表1に示される値(単位:質量%)に調整された。ホウ素源の組成及び添加量を除いて、実施例1と同様の方法で、比較例1~3其々のフェライト焼結磁石を作製した。実施例1と同様の方法で、比較例1~3其々のフェライト焼結磁石の組成を分析した。分析の結果は、下記表1に示される。実施例1と同様の方法で、比較例1~3其々のフェライト焼結磁石の磁気特性を測定した。測定の結果は、下記表1に示される。
Claims (9)
- マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含むフェライト焼結磁石の製造方法であって、
前記フェライト相の原材料を含む混合物を仮焼きして、フェライト粒子を作製する仮焼工程と、
前記フェライト粒子を含む中間材料を成形して、成形体を作製する成形工程と、
ホウ酸を、仮焼きされる前の前記混合物、及び成形される前の前記中間材料のうち少なくともいずれか一方へ添加する添加工程と、
前記成形体を焼結させる焼成工程と、
を備え、
前記ホウ酸を含む前記混合物全体の質量、又は前記ホウ酸を含む前記中間材料全体の質量に対する前記ホウ酸の割合が、0.3質量%よりも大きく2.5質量%以下であり、
前記フェライト相の原材料が、希土類元素Rの化合物、アルカリ土類金属元素Aの化合物、鉄の化合物、及びコバルトの化合物であり、
Rが、希土類元素から選択される少なくとも一種の元素であり、
Aが、カルシウム以外の少なくとも一種のアルカリ土類金属元素とカルシウムとの組合せ、又はカルシウムのみであり、
前記ホウ酸を含む前記混合物全体の質量、又は前記ホウ酸を含む前記中間材料全体の質量に対する前記希土類元素Rの化合物の割合が、Rの酸化物の質量換算で、5.5質量%以上19.9質量%以下であり、
前記ホウ酸を含む前記混合物全体の質量、又は前記ホウ酸を含む前記中間材料全体の質量に対する前記アルカリ土類金属元素Aの化合物の割合が、Aの酸化物の質量換算で、1.7質量%以上7.6質量%以下であり、
前記ホウ酸を含む前記混合物全体の質量、又は前記ホウ酸を含む前記中間材料全体の質量に対する前記鉄の化合物の割合が、鉄の酸化物の質量換算で、45.3質量%以上87.4質量%以下であり、
前記ホウ酸を含む前記混合物全体の質量、又は前記ホウ酸を含む前記中間材料全体の質量に対する前記コバルトの化合物の割合が、コバルトの酸化物の質量換算で、0.9質量%以上18.9質量%以下であり、
前記フェライト相に含まれる金属成分が、R 1-x A x Fe m-y Co y と表され、
xが0.2≦x≦0.8を満たし、
yが0.1≦y≦0.65を満たし、
mが3≦m<14を満たし、
前記フェライト焼結磁石におけるホウ素の含有量が、B 2 O 3 の質量換算で、0.1質量%以上0.6質量%以下であり、
前記添加工程において、前記ホウ酸と二酸化ケイ素とが、前記混合物又は前記中間材料へ添加され、
前記ホウ酸及び前記二酸化ケイ素を含む前記混合物全体の質量に対する前記二酸化ケイ素の割合が、0質量%よりも大きく0.19質量%以下である、
又は、
前記ホウ酸及び前記二酸化ケイ素を含む前記中間材料全体の質量に対する前記二酸化ケイ素の割合が、0質量%よりも大きく0.19質量%以下である、
フェライト焼結磁石の製造方法。 - 前記混合物全体又は前記中間材料全体の質量に対する前記ホウ酸の割合が、0.6質量%以上1.5質量%以下である、
請求項1に記載のフェライト焼結磁石の製造方法。 - 前記混合物全体又は前記中間材料全体の質量に対する前記ホウ酸の割合が、0.7質量%以上1.2質量%以下である、
請求項1又は2に記載のフェライト焼結磁石の製造方法。 - 仮焼きされる前の前記混合物、及び成形される前の前記中間材料のうち少なくともいずれか一方が水を含む、
請求項1~3のいずれか一項に記載のフェライト焼結磁石の製造方法。 - マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含むフェライト粒子の製造方法であって、
前記フェライト相の原材料とホウ酸とを含む混合物を加熱して、フェライト粒子を作製する加熱工程を備え、
前記ホウ酸を含む前記混合物全体の質量に対する前記ホウ酸の割合が、0.3質量%よりも大きく2.5質量%以下であり、
前記フェライト相の原材料が、希土類元素Rの化合物、アルカリ土類金属元素Aの化合物、鉄の化合物、及びコバルトの化合物であり、
Rが、希土類元素から選択される少なくとも一種の元素であり、
Aが、カルシウム以外の少なくとも一種のアルカリ土類金属元素とカルシウムとの組合せ、又はカルシウムのみであり、
前記ホウ酸を含む前記混合物全体の質量に対する前記希土類元素Rの化合物の割合が、Rの酸化物の質量換算で、5.5質量%以上19.9質量%以下であり、
前記ホウ酸を含む前記混合物全体の質量に対する前記アルカリ土類金属元素Aの化合物の割合が、Aの酸化物の質量換算で、1.7質量%以上7.6質量%以下であり、
前記ホウ酸を含む前記混合物全体の質量に対する前記鉄の化合物の割合が、鉄の酸化物の質量換算で、45.3質量%以上87.4質量%以下であり、
前記ホウ酸を含む前記混合物全体の質量に対する前記コバルトの化合物の割合が、コバルトの酸化物の質量換算で、0.9質量%以上18.9質量%以下であり、
前記フェライト相に含まれる金属成分が、R 1-x A x Fe m-y Co y と表され、
xが0.2≦x≦0.8を満たし、
yが0.1≦y≦0.65を満たし、
mが3≦m<14を満たし、
前記フェライト粒子におけるホウ素の含有量が、B 2 O 3 の質量換算で、0.1質量%以上0.6質量%以下であり、
前記ホウ酸と二酸化ケイ素とが、前記混合物へ添加され、
前記ホウ酸及び前記二酸化ケイ素を含む前記混合物全体の質量に対する前記二酸化ケイ素の割合が、0質量%よりも大きく0.19質量%以下である、
フェライト粒子の製造方法。 - 前記混合物全体の質量に対する前記ホウ酸の割合が、0.6質量%以上1.5質量%以下である、
請求項5に記載のフェライト粒子の製造方法。 - 前記混合物全体の質量に対する前記ホウ酸の割合が、0.7質量%以上1.2質量%以下である、
請求項5又は6に記載のフェライト粒子の製造方法。 - 加熱される前の前記混合物が水を含む、
請求項5~7のいずれか一項に記載のフェライト粒子の製造方法。 - フェライト粒子を製造する工程と、
前記フェライト粒子と樹脂とを含む成形体を作製する工程と、
前記成形体中の樹脂を硬化する工程と、
を備え、
前記フェライト粒子が、請求項5~8のいずれか一項に記載の製造方法によって製造される、
ボンド磁石の製造方法。
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