JP6589647B2

JP6589647B2 - フェライト焼結磁石

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Description

本発明は、フェライト焼結磁石に関する。

酸化物からなる永久磁石の材料としては、六方晶系のＭ型（マグネトプランバイト型）ＳｒフェライトまたはＢａフェライトが知られている。これらのフェライトからなる磁性材料は、フェライト焼結磁石やボンド磁石の形で永久磁石として供されている。

近年、電子部品の小型化、高性能化に伴って、永久磁石に対しても、高い磁気特性を有することが要求されている。

永久磁石の磁気特性の指標としては、一般に、残留磁束密度（Ｂｒ）および保磁力（ＨｃＪ）が用いられ、これらが高いほど高い磁気特性を有していると評価される。

例えば、特許文献１には、Ｓｉ成分を所定量含有させることで、高いＢｒおよびＨｃＪを有するのみならず、高いＨｋ／ＨｃＪを有するフェライト磁性材料が示されている。

また、特許文献２には、Ｓｉ成分を所定量含有させ、さらに、Ａｌ成分およびＣｒ成分を所定量含有させることで、高いＢｒおよびＨｃＪを有するフェライト磁性材料が示されている。

前述のように、ＢｒおよびＨｃＪの両方を良好に得るために、主組成に添加する元素の組み合わせを種々に変える試みがなされているが、どのような添加元素の組み合わせが高い磁気特性を与えるのかは、未だ明らかではない。

また、永久磁石には、高いＢｒおよびＨｃＪを有することに加え、ＨｃＪに対する磁化がＢｒの９０％であるときの磁界の値（Ｈｋ）の比率、いわゆる角型比（Ｈｋ／ＨｃＪ）も高いことが好ましい。

また、工業的に多量の製品を安定した品質で製造するためには、成型性が良好であることが必要である。

しかしながら、いずれかの磁気特性または成型性が向上すると他の磁気特性または成型性が低下してしまうなど、良好な磁気特性および良好な成型性を有する永久磁石を得ることは従来、決して容易なことではなかった。

国際公開第２０１１／００４７９１号国際公開第２０１４／０２１４２６号

そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高いＢｒおよびＨｃＪが維持され、しかも成型性が良好なフェライト焼結磁石を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のフェライト焼結磁石は、以下の通りである。

［１］下記式（１）で表される組成を有し、
Ｃａ_{１−ｗ−ｘ}Ｌａ_ｗＡ_ｘＦｅ_ｚＣｏ_ｍＭｎ_ａＯ_１９・・・（１）
前記式（１）中、ｗ、ｘ、ｚ、ｍおよびａは、下記式（２）、（３）、（４）、（５）および（６）を満たし、
０．２１≦ｗ≦０．６２（２）
０．０２≦ｘ≦０．４６（３）
７．４３≦ｚ≦１１．０３（４）
０．１８≦ｍ≦０．４１（５）
０．０４６≦ａ≦０．１８８（６）
ＡはＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素であることを特徴とするフェライト焼結磁石。

本発明によれば、ＢｒおよびＨｃＪを良好に維持しつつ、高い成型性を有するフェライト焼結磁石を提供できる。

上記［１］の具体的態様として、下記の態様が例示される。

［２］ｗ／ｍが０．８４〜２．４８である前記［１］に記載のフェライト焼結磁石。

［３］さらにＳｉをＳｉＯ_２換算で０．５２質量％〜１．１８質量％含む前記［１］または［２］に記載のフェライト焼結磁石。

［４］さらにＣｒをＣｒ_２Ｏ_３換算で０．９８質量％以下含む前記［１］〜［３］のいずれかに記載のフェライト焼結磁石。

図１は、本発明の一実施形態に係るフェライト焼結磁石を模式的に示す斜視図である。図２（Ａ）は、Ｍｎの原子比率（ａ）とＢｒの関係を示すグラフであり、図２（Ｂ）は、Ｍｎの原子比率（ａ）とＨｃＪの関係を示すグラフであり、図２（Ｃ）は、Ｍｎの原子比率（ａ）とＨｋ／ＨｃＪの関係を示すグラフである。図３（Ａ）は、Ｃｏの原子比率（ｍ）とＢｒの関係を示すグラフであり、図３（Ｂ）は、Ｃｏの原子比率（ｍ）とＨｃＪの関係を示すグラフであり、図３（Ｃ）は、Ｃｏの原子比率（ｍ）とＨｋ／ＨｃＪの関係を示すグラフである。図４（Ａ）は、Ｌａの原子比率（ｗ）とＢｒの関係を示すグラフであり、図４（Ｂ）は、Ｌａの原子比率（ｗ）とＨｃＪの関係を示すグラフであり、図４（Ｃ）は、Ｌａの原子比率（ｗ）とＨｋ／ＨｃＪの関係を示すグラフである。図５（Ａ）は、Ａの原子比率（ｘ）とＢｒの関係を示すグラフであり、図５（Ｂ）は、Ａの原子比率（ｘ）とＨｃＪの関係を示すグラフであり、図５（Ｃ）は、Ａの原子比率（ｘ）とＨｋ／ＨｃＪの関係を示すグラフである。図６（Ａ）は、Ｆｅの原子比率（ｚ）とＢｒの関係を示すグラフであり、図６（Ｂ）は、Ｆｅの原子比率（ｚ）とＨｃＪの関係を示すグラフであり、図６（Ｃ）は、Ｆｅの原子比率（ｚ）とＨｋ／ＨｃＪの関係を示すグラフである。図７（Ａ）は、ＳｉＯ_２の含有量とＢｒの関係を示すグラフであり、図７（Ｂ）は、ＳｉＯ_２の含有量とＨｃＪの関係を示すグラフであり、図７（Ｃ）は、ＳｉＯ_２の含有量とＨｋ／ＨｃＪの関係を示すグラフである。

本発明を、実施形態に基づき、図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明は以下に説明する実施形態のみに限定されない。

また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

フェライト焼結磁石
本実施形態に係るフェライト焼結磁石の全体構成について説明する。

図１は、本実施形態のフェライト焼結磁石を模式的に示す斜視図である。フェライト焼結磁石１０は、端面が円弧状になるように湾曲した形状であり、一般的には、アークセグメント形状、Ｃ形形状、瓦型形状、または弓形形状と呼ばれる形状である。フェライト焼結磁石１０は、例えばモータ用の磁石として好適に用いられる。

本発明の一実施形態に係るフェライト焼結磁石１０は、六方晶構造を有するフェライト相からなる主相を有するフェライトで構成される。

前記フェライト相としてはマグネトプランバイト型（Ｍ型）フェライト（以下では、「Ｍ型フェライト」とする。）が好ましい。なお、マグネトプランバイト型（Ｍ型）フェライトからなる主相を特に「Ｍ相」という。ここで「フェライト相からなる主相」とは、通常、フェライト焼結磁石は「主相（結晶粒子）」と「粒界部分」とからなるところ、この「主相」がフェライト相であることを意味する。焼結体に占める主相の割合としては、好ましくは９５体積％以上である。

フェライト焼結磁石は、焼結体の形態であり、結晶粒子（主相）と粒界とを含む構造を有している。この焼結体における結晶粒子の平均結晶粒径は、好ましくは２μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ〜１．６μｍである。このような平均結晶粒径を有することで、高いＨｃＪが得られ易くなる。なお、ここで述べた平均結晶粒径とは、Ｍ型フェライトの焼結体における結晶粒子の、磁化困難軸（ａ軸）方向の粒子径の相加平均値のことである。フェライト磁性材料の焼結体の結晶粒径は、走査型電子顕微鏡によって測定することができる。

本実施形態のフェライト焼結磁石は、たとえば、下記式（１）で表される組成を有する。
Ｃａ_{１−ｗ−ｘ}Ｌａ_ｗＡ_ｘＦｅ_ｚＣｏ_ｍＭｎ_ａＯ_１９・・・（１）

ここで、式（１）中、ＡはＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である。

式（１）中、ｗ、ｘ、ｚ、ｍおよびａは、それぞれ、Ｌａ、Ａ、Ｆｅ、ＣｏおよびＭｎの原子比率を示しており、下記式（２）、（３）、（４）、（５）および（６）の全てを満たす。
０．２１≦ｗ≦０．６２（２）
０．０２≦ｘ≦０．４６（３）
７．４３≦ｚ≦１１．０３（４）
０．１８≦ｍ≦０．４１（５）
０．０４６≦ａ≦０．１８８（６）

なお、酸素の組成比は、各金属元素の組成比、各元素（イオン）の価数に影響され、結晶内で電気的中性を維持するように増減する。また、後述する焼成工程の際に、焼成雰囲気を還元性雰囲気にすると酸素欠損が生じる場合もある。

以下、前述したフェライト焼結磁石の組成について、より詳細に説明する。

本実施形態のフェライト焼結磁石は、後述するように副成分としてＳｉＯ_２またはＣｒ_２Ｏ_３を含んでいてもよく、他の副成分をさらに含んでいてもよい。例えば、副成分としてＣａ成分を含んでいてもよい。

ただし、本実施形態のフェライト焼結磁石は、前述したように主相であるフェライト相を構成する成分としてＣａを含む。したがって、副成分としてＣａを含有させた場合、例えば焼結体から分析されるＣａの量は主相および副成分の総量となる。すなわち、副成分としてＣａ成分を用いた場合には、一般式（１）におけるＣａの原子比率（１−ｗ−ｘ）は副成分をも含んだ値となる。原子比率（１−ｗ−ｘ）の範囲は、焼結後に分析された組成に基づいて特定されるものであるから、副成分としてＣａ成分を含む場合と含まない場合との両方に適用できる。

Ｌａの原子比率（ｗ）は、０．２１≦ｗ≦０．６２であり、この範囲であることで、高いＢｒおよびＨｃＪが得られると共に、成型性が良好になる。また、異方性磁界を向上できる。上記の観点から、Ｌａの原子比率は、０．２４〜０．５６であると好ましく、０．３１〜０．５１であるとより好ましい。

Ａで示される元素は、ＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素であるが、Ａは、Ｓｒ単独もしくはＢａ単独であることがより好ましい。これにより、元素の種類を減らすことができ、製造の作業負荷を減らすことができる。なお、ＳｒとＢａが両方含まれていてもよい。

前記フェライト焼結磁石を構成する金属元素の組成中のＡの原子比率（ｘ）は、０．０２≦ｘ≦０．４６であり、この範囲であることで、高いＢｒおよびＨｃＪが得られると共に、成型性が良好になる。上記の観点から、Ａの原子比率（ｘ）は、０．０４〜０．３２であると好ましく、０．０７〜０．２３であるとより好ましい。

なお、ＳｒとＢａが両方含まれる場合には、その合計量が上記のＡの原子比率（ｘ）の範囲になることが好ましい。

Ｆｅの原子比率（ｚ）は、７．４３≦ｚ≦１１．０３であり、この範囲であることで、高いＢｒおよびＨｃＪが得られると共に、成型性が良好になる。上記の観点から、Ｆｅの原子比率（ｚ）は、８．０２〜１０．６５であると好ましく、８．５１〜１０．２３であるとより好ましく、８．７２〜９．５２であるとさらに好ましい。

Ｃｏの原子比率（ｍ）は、０．１８≦ｍ≦０．４１であり、この範囲であることで、高いＢｒおよびＨｃＪが得られると共に、成型性が良好になる。また、異方性磁界を向上できる。上記の観点から、Ｃｏの原子比率は、０．１８〜０．３６であると好ましく、０．２１〜０．２８であるとより好ましい。

Ｍｎの原子比率（ａ）は、０．０４６≦ａ≦０．１８８であり、この範囲であることで、高いＢｒおよびＨｃＪが得られると共に、成型性が良好になる。上記の観点から、Ｍｎの原子比率は、０．０４６〜０．１３７であると好ましく、０．０４９〜０．１１４であるとより好ましく、０．０５４〜０．０７９であるとさらに好ましい。

なお、フェライト焼結磁石のＣｒまたはＳｉなどの副成分は、フェライト焼結磁石の主相と粒界のどちらにも含まれ得る。フェライト焼結磁石においては、全体のうちの副成分以外が主相である。

Ｌａの原子比率（ｗ）とＣｏの原子比率（ｍ）は、ｗ／ｍが０．８４〜２．４８であることが好ましい。これにより、高いＢｒおよびＨｃＪが得られると共に、成型性が良好になる。上記の観点から、ｗ／ｍは１．２４〜２．０４であるとより好ましい。

本実施形態のフェライト焼結磁石は、副成分として、Ｓｉを含んでいてもよい。Ｓｉは、ＳｉＯ_２換算での含有量がフェライト焼結磁石全体の０．５２質量％〜１．１８質量％であることが好ましい。これにより、焼結性が良好となり、また焼結体の結晶粒径が適度に調整され、良好に磁気特性が制御されたフェライト焼結磁石となる。その結果、フェライト焼結磁石は、高いＢｒおよびＨｃＪが得られると共に、高いＨｋ／ＨｃＪおよび良好な成型性を得ることが可能となる。上記の観点から、ＳｉＯ_２の含有量はフェライト焼結磁石全体の０．５９質量％〜１．０１質量％であるとより好ましく、０．６４質量％〜０．９２質量％であるとさらに好ましい。

本実施形態のフェライト焼結磁石は、副成分として、Ｃｒを含んでいてもよい。Ｃｒは、Ｃｒ_２Ｏ_３換算での含有量が、フェライト焼結磁石全体の０．９８質量％以下であると好ましく、０．３０質量％以下であるとより好ましく、０．０８質量％以下であるとさらに好ましい。これにより、成型性が良好になる。

フェライト焼結磁石は、前述した金属元素の組成、およびＳｉＯ_２等の副成分を含有しているが、フェライト焼結磁石の組成は、蛍光Ｘ線定量分析によって測定することができる。また、主相の存在は、Ｘ線回折や電子線回折によって確認することができる。

また、副成分としては、ホウ素Ｂを例えばＢ_２Ｏ_３として含んでいてもよく、Ｂの含有量は、フェライト焼結磁石全体に対し、Ｂ_２Ｏ_３として０．５質量％以下であることが好ましい。これにより、フェライト焼結磁石を得る際の仮焼温度や焼成温度を低くすることができ、フェライト焼結磁石が生産性よく得られ、フェライト焼結磁石の飽和磁化の低下を抑えることができる。

さらに、本実施形態のフェライト焼結磁石は、副成分として、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｗ、Ｍｏ等を、酸化物の形態で含んでいてもよい。これらのフェライト焼結磁石全体における含有量は、各原子の化学量論組成の酸化物に換算して、酸化ガリウム５質量％以下、酸化マグネシウム５質量％以下、酸化銅５質量％以下、酸化ニッケル５質量％以下、酸化亜鉛５質量％以下、酸化インジウム３質量％以下、酸化リチウム１質量％以下、酸化チタン３質量％以下、酸化ジルコニウム３質量％以下、酸化ゲルマニウム３質量％以下、酸化スズ３質量％以下、酸化バナジウム３質量％以下、酸化ニオブ３質量％以下、酸化タンタル３質量％以下、酸化アンチモン３質量％以下、酸化砒素３質量％以下、酸化タングステン３質量％以下、酸化モリブデン３質量％以下であることが好ましい。ただし、これらを複数種類組み合わせて含む場合は、磁気特性の低下を避けるため、その合計が５質量％以下となるようにすることが望ましい。

アルカリ金属元素（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ等）は、フェライト焼結磁石の原料中に含まれている場合もあり、そのように不可避的に含まれる程度であれば、フェライト焼結磁石中に含まれていてもよい。磁気特性に大きく影響しないアルカリ金属元素の含有量は、３質量％以下である。

フェライト焼結磁石の製造方法
次に、本発明の一実施形態としてのフェライト焼結磁石の製造方法について具体的に説明する。

以下の実施形態では、フェライト焼結磁石の製造方法の一例を示す。本実施形態では、フェライト焼結磁石は、配合工程、仮焼工程、粉砕工程、成形工程および焼成工程を経て製造することができる。また、粉砕工程と成形工程の間に、微粉砕スラリーの乾燥工程、混練工程が含まれる場合があり、成形工程と焼成工程の間に、脱脂工程が含まれる場合がある。各工程について、以下に説明する。

＜配合工程＞
配合工程では、フェライト焼結磁石の原料を配合して、原料混合物を得る。まず、フェライト焼結磁石の原料としては、これを構成する元素のうちの１種または２種以上を含む化合物（原料化合物）が挙げられる。原料化合物は、例えば粉末状のものが好適である。

原料化合物としては、各元素の酸化物、または焼成により酸化物となる化合物（炭酸塩、水酸化物、硝酸塩等）が挙げられる。例えばＣａＣＯ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、ＳｒＣＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＭｎＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２等が例示できる。原料化合物の粉末の平均粒径は、例えば、均質な配合を可能とする観点から、０．１μｍ〜２．０μｍ程度とすることが好ましい。

配合は、例えば、各原料を、所望とするフェライト磁性材料の組成が得られるように秤量し、混合した後、湿式アトライタ、ボールミル等を用い、０．１時間〜２０時間程度、混合、粉砕処理することにより行うことができる。

なお、この配合工程においては、全ての原料を混合する必要はなく、一部を後述する仮焼後に添加するようにしてもよい。例えば、副成分であるＳｉの原料（例えばＳｉＯ_２）、Ｃｒの原料（例えばＣｒ_２Ｏ_３）または金属元素の組成の構成元素であるＭｎの原料（例えばＭｎＯ）、Ｃａの原料（例えばＣａＣＯ_３）は、後述する仮焼後、粉砕（特に微粉砕）工程において添加してもよいし、配合工程および粉砕工程で添加してもよい。添加の時期は、所望とする組成や磁気特性が得られ易いように調整すればよい。

＜仮焼工程＞
仮焼工程では、配合工程で得られた原料粉末を仮焼する。仮焼は、例えば、空気中等の酸化性雰囲気中で行うことが好ましい。仮焼の温度は、１１００°Ｃ〜１４００°Ｃの温度範囲とすることが好ましく、１１００°Ｃ〜１３００°Ｃがより好ましく、１１５０°Ｃ〜１３００°Ｃがさらに好ましい。仮焼の時間は、１秒間〜１０時間とすることができ、１秒間〜５時間であると好ましい。

仮焼により得られる仮焼体は、前述したような主相（Ｍ相）を７０％以上含む。仮焼体の一次粒子径は、好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以下であり、さらに好ましくは２μｍ以下である。

＜粉砕工程＞
粉砕工程では、仮焼工程で顆粒状や塊状となった仮焼体を粉砕し、再び粉末状にする。これにより、後述する成形工程での成形が容易となる。この粉砕工程では、前述したように、配合工程で配合しなかった原料を添加してもよい（原料の後添加）。粉砕工程は、例えば、仮焼体を粗い粉末となるように粉砕（粗粉砕）した後、これをさらに微細に粉砕する（微粉砕）、２段階の工程で行ってもよい。

粗粉砕は、例えば、振動ミル等を用いて、平均粒径が０．５μｍ〜５．０μｍとなるまで行われる。微粉砕では、粗粉砕で得られた粗粉砕材を、さらに湿式アトライタ、ボールミル、ジェットミル等によって粉砕する。

微粉砕では、得られた微粉砕材の平均粒径が、好ましくは０．０８μｍ〜２．０μｍ、より好ましくは０．１μｍ〜１．０μｍ、さらに好ましくは０．１μｍ〜０．５μｍ程度となるように、微粉砕を行う。微粉砕材の比表面積（例えばＢＥＴ法により求められる。）は、４ｍ^２／ｇ〜１２ｍ^２／ｇ程度とすることが好ましい。好適な粉砕時間は、粉砕方法によって異なり、例えば湿式アトライタの場合、３０分間〜２０時間程度が好ましく、ボールミルによる湿式粉砕では１時間〜５０時間程度が好ましい。

粉砕工程で原料の一部を添加する場合、例えば、添加は微粉砕時において行うことができる。本実施形態では、Ｓｉ成分であるＳｉＯ_２や、Ｃａ成分であるＣａＣＯ_３を、微粉砕の際に添加することができるが、これらを配合工程や粗粉砕工程において添加してもよい。

微粉砕工程では、湿式法の場合、分散媒として水の他、トルエン、キシレン等の非水系溶媒を用いることができる。非水系溶媒を用いた方が、後述の湿式成形時において高配向性が得られる傾向がある。一方、水系溶媒を用いる場合、生産性の観点で有利である。

また、微粉砕工程では、焼成後に得られる焼結体の配向度を高めるため、例えば公知の多価アルコールや分散剤を添加してもよい。

＜成形・焼成工程＞
成形・焼成工程では、粉砕工程後に得られた粉砕材（好ましくは微粉砕材）を成形して成形体を得た後、この成形体を焼成して焼結体を得る。成形は、乾式成形、湿式成形またはＣＩＭ成形（ＣｅｒａｍｉｃＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ（セラミック射出成形））のいずれの方法でも行うことができるが、好ましくは、ＣＩＭ成形または湿式成形であり、特に好ましくはＣＩＭ成形である。

乾式成形法では、例えば、乾燥した磁性粉末を加圧成形しつつ磁場を印加して成形体を形成し、その後に、成形体を焼成する。一般的に、乾式成形法では、乾燥した磁性粉末を金型内で加圧成形するので、成形工程に要する時間が短いという利点がある。

湿式成形法では、例えば、磁性粉末を含むスラリーを磁場印加中で加圧成形しながら液体成分を除去して成形体を形成し、その後に、成形体を焼成する。湿式成形法では、成形時の磁場により磁性粉末が配向し易く、焼結磁石の磁気特性が良好であるという利点がある。

また、ＣＩＭ成形法は乾燥させた磁性粉末をバインダ樹脂と共に加熱混練して、形成したペレットを、磁場が印加された金型内で射出成形して予備成形体を得て、この予備成形体を脱バインダ処理した後、焼成する方法である。

以下ではＣＩＭ成形と、湿式成形について詳細に説明する。

（ＣＩＭ成形・焼成）
ＣＩＭ成形法によってフェライト焼結磁石を得る場合には、湿式粉砕後、磁性粉末を含む微粉砕スラリーを乾燥させる。乾燥温度は、好ましくは８０°Ｃ〜５００°Ｃ、さらに好ましくは１００°Ｃ〜４００°Ｃである。また、乾燥時間は、好ましくは１秒間〜１００時間、さらに好ましくは１秒間〜５０時間である。乾燥後の磁性粉末の水分量は、好ましくは１．０質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下である。乾燥後の磁性粉末の一次粒子の平均粒径は、好ましくは０．０８μｍ〜２μｍの範囲内、さらに好ましくは０．１μｍ〜１μｍの範囲内である。

この乾燥後の磁性粉末を、バインダ樹脂、ワックス類、滑剤、可塑剤、昇華性化合物など（以下これらを、「有機成分」とする。）と共に混練し、ペレタイザなどで、ペレットに成形する。前記有機成分は、成形体中に好ましくは３５体積％〜６０体積％、より好ましくは４０体積％〜５５体積％含まれる。混練は、例えば、ニーダーなどで行えばよい。ペレタイザとしては、例えば、２軸１軸押出機が用いられる。また、混練およびペレット成形は、使用する有機成分の溶融温度に応じて、加熱しながら実施してもよい。

バインダ樹脂としては、熱可塑性樹脂などの高分子化合物が用いられ、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アタクチックポリプロピレン、アクリルポリマー、ポリスチレン、ポリアセタールなどが用いられる。

ワックス類としては、カルナバワックス、モンタンワックス、蜜蝋などの天然ワックス以外に、パラフィンワックス、ウレタン化ワックス、ポリエチレングリコールなどの合成ワックスが用いられる。

滑剤としては、例えば、脂肪酸エステルなどが用いられ、可塑剤としては、例えば、フタル酸エステルが用いられる。

バインダ樹脂の添加量は、磁性粉末１００質量％に対して、好ましくは３質量％〜２０質量％、ワックス類の添加量は、好ましくは３質量％〜２０質量％、滑剤の添加量は、好ましくは０．１質量％〜５質量％である。可塑剤の添加量は、バインダ樹脂１００質量％に対して、好ましくは０．１質量％〜５質量％である。

本実施形態では、たとえば、磁場射出成形装置を用いて、前記ペレットを、金型内に射出成形する。金型への射出前に、金型は閉じられ、内部にキャビティが形成され、金型には磁場が印加される。

なお、ペレットは、押出機の内部で、たとえば１６０°Ｃ〜２３０°Ｃに加熱溶融され、スクリューにより金型のキャビティ内に射出される。金型の温度は、２０°Ｃ〜８０°Ｃである。金型への印加磁場は８０ｋＡ／ｍ〜２０００ｋＡ／ｍ程度とすればよい。

次に、ＣＩＭ成形により得られた予備成形体を、大気中または窒素中において１００°Ｃ〜６００°Ｃの温度で熱処理して、脱バインダ処理を行って成形体を得る。

脱バインダ処理する有機成分に応じて、揮発したり分解したりする温度域の昇温速度を、例えば、０．０１°Ｃ／分〜１°Ｃ／分程度のゆっくりとした昇温速度に適宜調整して、脱バインダ処理をすることが好ましい。これにより、成形体や焼結体のワレやクラックを防ぐことができ、成形体の保形力が向上する。また、有機成分を複数種使用している場合、脱バインダ処理を複数回に分けて実施してもよい。

次いで焼成工程において、脱バインダ処理した成形体を、例えば、大気中で好ましくは１１００°Ｃ〜１２５０°Ｃ、より好ましくは１１６０°Ｃ〜１２３０°Ｃの温度で０．２時間〜３時間程度焼成して、本発明に係るフェライト焼結磁石を得る。上記の焼成温度および焼成温度保持時間とすることで、十分な焼結体密度を得ることができ、添加されている元素の反応が十分となり、所望の磁気特性が得られる。

なお、焼成工程は、前述の脱バインダ工程と連続で実施しても、一度脱バインダ処理した後に室温まで冷却してから、焼成を実施してもよい。

（湿式成形・焼成）
湿式成形法によってフェライト焼結磁石を得る場合は、例えば、上述した微粉砕工程を湿式で行うことでスラリーを得た後、このスラリーを所定の濃度に濃縮して、湿式成形用スラリーを得、これを用いて成形を行うことが好ましい。

スラリーの濃縮は、遠心分離やフィルタープレス等によって行うことができる。湿式成形用スラリーは、その全量中、微粉砕材が３０質量％〜８０質量％程度を占めるものであると好ましい。

スラリーにおいて、微粉砕材を分散する分散媒としては水が好ましい。この場合、スラリーには、グルコン酸、グルコン酸塩、ソルビトール等の界面活性剤を添加してもよい。また、分散媒としては非水系溶媒を使用してもよい。非水系溶媒としては、トルエンやキシレン等の有機溶媒を使用することができる。この場合には、オレイン酸等の界面活性剤を添加することが好ましい。

なお、湿式成形用スラリーは、微粉砕後の乾燥状態の微粉砕材に、分散媒等を添加することによって調製してもよい。

湿式成形では、次いで、この湿式成形用スラリーに対し、磁場中成形を行う。その場合、成形圧力は、９．８ＭＰａ〜９８ＭＰａ（０．１ｔｏｎ／ｃｍ^２〜１．０ｔｏｎ／ｃｍ^２）程度であると好ましく、印加磁場は４００ｋＡ／ｍ〜１６００ｋＡ／ｍ程度とすればよい。また、成形時の加圧方向と磁場印加方向は、同一方向でも直交方向でもよい。

湿式成形により得られた成形体の焼成は、大気中等の酸化性雰囲気中で行うことができる。焼成温度は、１０５０°Ｃ〜１２７０°Ｃであると好ましく、１０８０°Ｃ〜１２４０°Ｃであるとより好ましい。また、焼成時間（焼成温度に保持する時間）は、０．５時間〜３時間程度であると好ましい。

なお、前述したような湿式成形で成形体を得た場合、前記の焼成温度まで到達させる前に、例えば、室温から１００°Ｃ程度まで、０．５°Ｃ／分程度のゆっくりとした昇温速度で加熱して成形体を充分に乾燥させることで、クラックの発生を抑制することが好ましい。

さらに、界面活性剤（分散剤）等を添加した場合は、例えば、１００°Ｃ〜５００°Ｃ程度の温度範囲において、２．５°Ｃ／分程度の昇温速度で加熱を行うことで、これらを充分に除去する（脱脂処理）ことが好ましい。なお、これらの処理は、焼成工程の最初に行ってもよく、焼成工程よりも前に別途行っておいてもよい。

以上、フェライト焼結磁石の好適な製造方法について説明したが、製造方法は上記には限定されず、条件等は適宜変更することができる。

本発明により得られるフェライト焼結磁石は、本発明のフェライトの組成を有するものである限り、形態は限定されない。例えば、フェライト焼結磁石は、異方性を有するアークセグメント形状、平板状、円柱状等、筒状、種々の形状を有することができる。本発明のフェライト焼結磁石によれば、磁石の形状によらず高いＢｒおよびＨｃＪを維持しつつ、高いＨｋ／ＨｃＪが得られ、特にアークセグメント形状の磁石であっても、高いＢｒおよびＨｃＪを維持しつつ、高いＨｋ／ＨｃＪが得られる。

本実施形態におけるフェライト焼結磁石は、一般的なモータ、回転機、センサ等に使用することができる。

本実施形態におけるフェライト焼結磁石は、例えば、フューエルポンプ用、パワーウィンドウ用、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）用、ファン用、ワイパ用、パワーステアリング用、アクティブサスペンション用、スタータ用、ドアロック用、電動ミラー用等の自動車用モータの部材として使用することができる。

また、ＦＤＤスピンドル用、ＶＴＲキャプスタン用、ＶＴＲ回転ヘッド用、ＶＴＲリール用、ＶＴＲローディング用、ＶＴＲカメラキャプスタン用、ＶＴＲカメラ回転ヘッド用、ＶＴＲカメラズーム用、ＶＴＲカメラフォーカス用、ラジカセ等キャプスタン用、ＣＤ／ＤＶＤ／ＭＤスピンドル用、ＣＤ／ＤＶＤ／ＭＤローディング用、ＣＤ／ＤＶＤ光ピックアップ用等のＯＡ／ＡＶ機器用モータの部材として使用することができる。

さらに、エアコンコンプレッサー用、冷凍庫コンプレッサー用、電動工具駆動用、ドライヤーファン用、シェーバー駆動用、電動歯ブラシ用等の家電機器用モータの部材としても使用することができる。また、ロボット軸、関節駆動用、ロボット主駆動用、工作機器テーブル駆動用、工作機器ベルト駆動用等のＦＡ機器用モータの部材としても使用することが可能である。

その他の用途としては、オートバイ用発電器、スピーカ・ヘッドホン用マグネット、マグネトロン管、ＭＲＩ用磁場発生装置、ＣＤ−ＲＯＭ用クランパ、ディストリビュータ用センサ、ＡＢＳ用センサ、燃料・オイルレベルセンサ、マグネトラッチ、アイソレータ、ジェネレータ等の部材が挙げられる。あるいは、磁気記録媒体の磁性層を蒸着法またはスパッタ法等で形成する際のターゲット（ペレット）として用いることもできる。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１
＜配合工程＞
出発原料として、ＣａＣＯ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、ＳｒＣＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＭｎＯを準備し、表１〜表４に記載の各試料の組成になるように秤量した。また、Ｓｉ成分としてＳｉＯ_２を前記出発原料１００質量％に対して０．３５質量％秤量した。

なお、表１では、Ｍｎの原子比率（ａ）を変化させた試料を作製した。表２では、Ｃｏの原子比率（ｍ）を変化させた試料を作製した。表３では、Ｌａの原子比率（ｗ）を変化させた試料を作製した。表４ではＡ元素種およびＡの原子比率（ｘ）を変化させた試料を作製した。

前記出発原料およびＳｉＯ_２、それぞれの粉末を湿式アトライタにて混合、粉砕し、スラリー状の原料混合物を得た。

＜仮焼工程＞
この原料混合物を乾燥後、大気中、１２００°Ｃで２時間保持する仮焼処理を行い、仮焼体を得た。

＜粉砕工程＞
得られた仮焼体をロッドミルにて粗粉砕し、粗粉砕材を得た。焼成後のフェライト焼結磁石を構成する金属元素の比率が、表１〜表４に記載の各試料に示す値となるように、得られた粗粉砕材に対して、ＣａＣＯ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、ＳｒＣＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＭｎＯおよびＳｉＯ_２を、それぞれ適宜添加した。

次に、湿式ボールミルにて微粉砕を２８時間行い、スラリーを得た。得られたスラリーを固形分濃度が７０〜７５質量％となるように調整して湿式成形用スラリーとした。

＜成形・焼成工程＞
次に、湿式磁場成形機を使用して予備成形体を得た。成形圧力は、５０ＭＰａ、印加磁場は８００ｋＡ／ｍとした。また、成形時の加圧方向と磁場印加方向は、同一方向に設定した。湿式成形で得られた予備成形体は円板状であり、直径３０ｍｍ、高さ１５ｍｍであった。

予備成形体を大気中、１１９０°Ｃ〜１２３０°Ｃで１時間保持する焼成を行い、焼結体であるフェライト焼結磁石を得た。

実施例２
実施例２では、表５に示す通り、Ａ元素種としてＳｒとＢａを用い、Ｓｒの原子比率を０．０８として、Ｂａの原子比率を０．０７として、「Ａの原子比率ｘ」を０．１５（＝０．０８＋０．０７）とした以外は、実施例１と同様にしてフェライト焼結磁石を得た。

実施例３
実施例３では、表６に示すとおり、Ｆｅの原子比率（ｚ）を変化させた試料を作製した以外は実施例１と同様にしてフェライト焼結磁石を得た。

実施例４
実施例４では、配合工程において、出発原料の他に、ＳｉＯ_２を準備し、ＳｉＯ_２を表７に記載の各試料の組成になるように秤量し、仮焼工程において、出発原料の他に、ＳｉＯ_２の粉末を湿式アトライタにて混合等して、実施例１と同様にして仮焼体を得た。また、実施例４では、粉砕工程において、表７に記載の各試料に示す値となるように、得られた粗粉砕材に対して、ＣａＣＯ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、ＳｒＣＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＭｎＯおよびＳｉＯ_２を、適宜添加等して実施例１と同様にしてフェライト材料粉末を得た。実施例４では、上記した工程以外は実施例１と同様にしてフェライト焼結磁石を得た。

実施例５
実施例５は、配合工程において、出発原料の他に、Ｃｒ_２Ｏ_３を準備し、Ｃｒ_２Ｏ_３を表８に記載の各試料の組成になるように秤量し、仮焼工程において、出発原料の他に、Ｃｒ_２Ｏ_３の粉末を湿式アトライタにて混合等して、実施例１と同様にして仮焼体を得た。また、実施例５では、粉砕工程において、表８に記載の各試料に示す値となるように、得られた粗粉砕材に対して、ＣａＣＯ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、ＳｒＣＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＭｎＯおよびＣｒ_２Ｏ_３を、適宜添加等して実施例１と同様にしてフェライト材料粉末を得た。実施例５では、上記した工程以外は実施例１と同様にしてフェライト焼結磁石を得た。

実施例１〜実施例５の各フェライト焼結磁石について、蛍光Ｘ線定量分析を行い、各フェライト焼結磁石がそれぞれ表１〜表８に示す組成となっていることが確認できた。

なお、表１〜表８の各フェライト焼結磁石の組成はＣａ_{１−ｗ−ｘ}Ｌａ_ｗＡ_ｘＦｅ_ｚＣｏ_ｍＭｎ_ａＯ_１９であった。

表１の各フェライト焼結磁石は、Ａ＝Ｓｒ、ｗ＝０．３９、ｘ＝０．１４、ｚ＝９．０５、ｍ＝０．２５、ｗ／ｍ＝１．６、ＳｉＯ_２＝０．８１質量％で一定であった。

表２の各フェライト焼結磁石は、Ａ＝Ｓｒ、ｗ＝０．３９、ｘ＝０．１４、ｚ＝９．０５、ａ＝０．０６１、ＳｉＯ_２＝０．８１質量％で一定であった。

表３の各フェライト焼結磁石は、Ａ＝Ｓｒ、ｘ＝０．１４、ｚ＝９．０５、ｍ＝０．２５、ａ＝０．０６１、ＳｉＯ_２＝０．８１質量％で一定であった。

表４の各フェライト焼結磁石は、ｗ＝０．３９、ｚ＝８．９５、ｍ＝０．２５、ｗ／ｍ＝１．６、ａ＝０．０６１、ＳｉＯ_２＝０．８１質量％で一定であった。

表５の各フェライト焼結磁石は、ｗ＝０．３９、ｘ＝０．１５、ｚ＝８．９５、ｍ＝０．２５、ｗ／ｍ＝１．６、ａ＝０．０６１、ＳｉＯ_２＝０．８１質量％であった。

表６の各フェライト焼結磁石は、Ａ＝Ｓｒ、ｗ＝０．３９、ｘ＝０．１４、ｍ＝０．２５、ｗ／ｍ＝１．６、ａ＝０．０６１、ＳｉＯ_２＝０．８１質量％で一定であった。

表７の各フェライト焼結磁石は、Ａ＝Ｓｒ、ｗ＝０．３９、ｘ＝０．１４、ｚ＝８．９５、ｍ＝０．２５、ｗ／ｍ＝１．６、ａ＝０．０６１で一定であった。

表８の各フェライト焼結磁石は、Ａ＝Ｓｒ、ｗ＝０．３９、ｘ＝０．１４、ｚ＝９．０５、ｍ＝０．２５、ｗ／ｍ＝１．６、ａ＝０．０６１、ＳｉＯ_２＝０．８１質量％で一定であった。

また、Ｘ線回折測定により、表１〜表８の各フェライト焼結磁石の主相が六方晶構造を有するフェライト相であることを確認した。

＜磁気特性（Ｂｒ、ＨｃＪ、Ｈｋ）の測定＞
実施例１〜実施例５の各フェライト焼結磁石の上下面を加工した後、２５°Ｃの大気雰囲気中にて、最大印加磁場１９８９ｋＡ／ｍのＢ−Ｈトレーサを使用して磁気特性（残留磁束密度Ｂｒ、保磁力ＨｃＪ、角形比Ｈｋ／ＨｃＪ）を測定した。実施例１〜実施例４の結果を表１〜表７に示し、実施例５の結果を後述する。ここで、Ｈｋは磁気ヒステリシスループの第２象限において、磁束密度が残留磁束密度の９０％になるときの外部磁界強度である。

＜成型性＞
下記の方法により、成型性を評価した。
実施例１〜実施例５の各フェライト焼結磁石１００個について、観察し、割れ、欠けまたはクラックが０〜５個だったものは最も良い場合としてＡとし、５〜１０個だったものは非常に良い場合としてＢとし、１１〜１５個だったものは良い場合としてＣとし、１６個以上だったものは悪い場合としてＤとした。結果を表１および表８に記載し、表１または表８以外の試料の結果は後述する。

実施例１〜実施例４の各試料の組成および磁気特性の評価結果を表１〜表７に示す。

実施例５の各試料の組成および成型性の評価結果を表８に示す。

また、実施例１〜実施例４の各試料の組成および磁気特性を図２〜図７に示す。

表１および図２より、Ｍｎの原子比率（ａ）の範囲は、０．０４６≦ａ≦０．１８８が好ましいことが確認できた。

表２および図３より、Ｃｏの原子比率（ｍ）の範囲は、０．１８≦ｍ≦０．４１が好ましいことが確認できた。なお、表２の各試料は成型性がＡ〜Ｃのいずれかであった。

表３および図４より、Ｌａの原子比率（ｗ）の範囲は、０．２１≦ｗ≦０．６２が好ましいことが確認できた。なお、表３の各試料は成型性がＡ〜Ｃのいずれかであった。

表２および表３より、Ｌａ／Ｃｏ（ｗ／ｍ）の範囲は、０．８４〜２．４８が好ましいことが確認できた。

表４、表５および図５より、Ａ元素種がＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である場合には、Ａの原子比率（ｘ）の範囲は、０．０２≦ｘ≦０．４６が好ましいことが確認できた。なお、表４および表５の各試料は成型性がＡ〜Ｃのいずれかであった。

表６および図６より、Ｆｅの原子比率（ｚ）は、７．４３≦ｚ≦１１．０３の範囲が好ましいことが確認できた。なお、表６の各試料は成型性がＡ〜Ｃのいずれかであった。

表７および図７より、ＳｉＯ_２の含有量の範囲は、０．５２質量％〜１．１８質量％が好ましいことが確認できた。なお、表７の各試料は成型性がＡ〜Ｃのいずれかであった。

表８より、Ｃｒ_２Ｏ_３の含有量の範囲は、０．９８質量％以下が好ましいことが確認できた。なお、表８の各フェライト焼結磁石の磁気特性は、Ｂｒが４３９ｍＴ以上、ＨｃＪが３５２ｋＡ／ｍ以上であった。

１０… フェライト焼結磁石

Claims

下記式（１）で表される組成を有し、
Ｃａ_{１−ｗ−ｘ}Ｌａ_ｗＡ_ｘＦｅ_ｚＣｏ_ｍＭｎ_ａＯ_１９・・・（１）
前記式（１）中、ｗ、ｘ、ｚ、ｍおよびａは、下記式（２）、（３）、（４）、（５）および（６）を満たし、
０．２１≦ｗ≦０．６２（２）
０．０２≦ｘ≦０．４６（３）
７．４３≦ｚ≦１１．０３（４）
０．１８≦ｍ≦０．４１（５）
０．０５４≦ａ≦０．１１４（６）
ＡはＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素であることを特徴とするフェライト焼結磁石。
ｗ／ｍが０．８４〜２．４８である請求項１に記載のフェライト焼結磁石。
さらにＳｉをＳｉＯ_２換算で０．５２質量％〜１．１８質量％含む請求項１または２に記載のフェライト焼結磁石。
さらにＣｒをＣｒ_２Ｏ_３換算で０．９８質量％以下含む請求項１〜３のいずれかに記載のフェライト焼結磁石。