JPH02151003A - 極異方性プラスチック磁石用磁性粉の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野ｊ 本発明は、ＯＡｍａや複写機などに用いられる小型モー
タやマグネットロールの永久磁石部分に用いられる、極
異方性プラスチック磁石用に適した磁性粉の製造方法に
関する。

［従来の技術］ 電気機器等に用いられる永久磁石材料としては、従来か
らフェライト磁石、希土類磁石等が用いられている。こ
れらは、主に成形後焼結を行うことにより製造されるが
、焼結時の収縮が大きいため寸法精度を上げるには研摩
等の後加工が必要である。そのためコストが高くなると
いう欠点があるばかりでなく、焼結物は一般にもろく、
また複雑な形状のものが製造しにくいという欠点もある
。

焼結磁石の欠点を補うものとして近年プラスチック磁石
が注目をあびている。プラスチック磁石は焼結磁石と比
較して１割れ、欠けが生じに＜（薄肉、複雑形状のもの
が得られ、また、低比重であるため軽量化が可能である
。さらに、成形収縮率が小さいため、寸法精度のよい成
形品が得られ、後加工が不要であり、他の部品との一体
成形による工程の省略化、射出成形による量産化が可能
であるなどの長所を持っている。

プラスチック磁石は通常、強磁性粉と樹脂との混合物か
ら成っている。強磁性粉としてはＢａフェライト、Ｓｒ
フェライト等のマグネトブランバイト型フェライト磁石
材料、及びＳｍ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｄ−Ｂ合金等の希
土類合金磁石材料などの粉末が用いられる。しかしなが
ら、希土類合金磁石材料は１価格が高いこともあり、現
在はフェライトｆｆ１石材料粉末の使用量が多い、しか
しプラスチック磁石は非磁性の樹脂を含むために、その
体積分だけ焼結磁石より磁力が低い。

Ｂａフェライト、Ｓｒフェライトの粉末は、般に酸化鉄
と炭酸バリウムまたは炭酸ストロンチウムをマグネトブ
ランバイト型フェライトを形成する組成比に混合し、次
いで１０００〜１３００℃で焼成した後微粉砕し、更に
熱処理することにより得られる。しかしながら通常の方
法による磁性粉は充填率があまり上がらす配向度が低い
という欠点があった。

そのため、磁性粉の配向性を高め、プラスチック磁石の
磁気特性を向上させるためにいくつかの提案がなされて
いる。

すなわち、特開昭５６−６４４０７には、乾式のボール
ミルにより磁性粉を粉砕して磁性粉の粒度分布を広げ、
圧縮密度を上げ磁性粉の充填性をよくすることにより磁
気特性を向上させることが開示されている。また特開昭
６３−１６２５３２には、Ｓｒ及びＢａよりなるマグネ
トブランバイト型フェライトにおいて、ＳｒとＢａの比
を選ぶことにより、粒子に丸みを持たせ配向度を上げる
ことが開示されている。また、プラスチック磁石の磁気
特性の向上方法として、従来、焼結磁石で用いられてい
た極異方化が行われるようにな、っている。この極異方
化によれば磁石表面から出る磁束の量を多くできるとい
う利点がある。

この極異方化したプラスチック磁石の原料磁粉として前
述の特開昭５６−６４４０７によるものを用いた場合、
この磁性粉には大きな単結晶粒子が存在するとともに０
．５　ｕ　ｍ以下の微小な粒子も多数存在し、この微小
粒子が大きな粒子の間をうめる形で圧縮密度を向上させ
ているが、この微小粒子は比表面積が大きいため磁場配
向の際、樹脂の粘性による抵抗を受けやすく、そのため
配向度を十分上げることができない。

また、特開昭６３−１６２５３２の方法による磁性粉を
用いる場合、ＳｒとＢａの比で組成的に限定を行っても
その製造条件によりさまざまな粒度分布を持つようにな
り、前述の特開昭５６−６４４０７の方法のように乾式
の粉砕方法を用いた場合はやはり０．５μｍ以下の微小
粒子が多数存在することとなり配向度が低下する。

極異方化により磁石の磁気特性の向上を行ったとき、一
般に極異方化の際の配向磁界は５ｋＯｅ以下と比較的小
さいため、従来の磁性粉では磁石表面から内側に入るほ
ど配向度が下がっていた。

この原因として０．５μｍ以下の微小粒子が多￥ｌ存・
在し、その微小粒子は比表面積が大きく磁場配向の際樹
脂の粘性による抵抗を受けやすく、そのため配向度を十
分上げることができなかったためと考えられる。また、
さらに従来技術においては、フェライト化反応及びその
後の結晶成長を同相下で行うため、粉砕後に多結晶粒子
が多数残りやす（、粒子の磁化容易方向が一方向に決ま
らず配向度が上らないなどの問題が生じていた。

〔発明が解決しようとする課題Ｊ 本発明は微小粒子が少なく粒径の揃った単結晶粒子から
なるフェライト磁性粉を有利に製造する方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段１ 本発明は上記課題を解決するために、Ｂａ。

Ｓｒ及びＰｂからなる群から選定した１種以上の金属の
酸化物または炭酸塩と酸化鉄とを、焼成後の結晶中のＦ
ｅ原子の数のＭｅ原子の数の和に対する比（但しＭｅは
Ｂａ、Ｓｒ及びＰｂからなる群から１定した１種以上の
金属）が１１．０〜１２．４となるように配合して出発
原料とし、該出発原料に焼成時液相生成材を該出発原料
に対する０、　１〜２．０重１％添加して調合原料とし
、該調合原料を１１５０〜１２５０°Ｃで焼成し、該焼
成物を平均粒径が１．０〜２．０　ｕ　ｍになるように
粉砕し、該粉砕物を８５０〜１０００℃で熱処理するこ
とを特徴とする極異方性プラスチック磁石用磁性扮の製
造方法を提供するもので、焼成時液相生成材としては５
ｂ２Ｏ３．Ｖ２Ｏ５．Ｂ２Ｏ３　。

ＧｅＯ２，５ｎ０２　、Ｃｕｂ、ＭｏＯ３。

Ｂｉ２Ｏ３、Ｎａ２ＳｉＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７゜Ｎａ４
Ｖ２Ｏ７からなる群から選定した１種以上が好適に使用
される。

〔作用１ 通常の同相でのフェライト化反応の場合、６００°Ｃ程
度で反応ははじまるが十分反応させるには１１００°Ｃ
以上に加熱する必要がある。このため粒子同士が焼結し
成長を行っているが、同相下での成長のため成長速度が
遅く、なおかつ粒子同士が粒界をはさんで強固に結合し
ており、後の粉砕によっても粒子が単結晶として分離せ
ず、多結晶体が数多く残ってしまう６ そこで、本発明者らは、極異方性プラスチック磁石用に
粒径の揃った単結晶粒子からなる磁性粉を得るため、結
晶性の調査および粉砕方法についての種）７検討を行っ
た結果、出発原料の混合比を限定し、さらに焼成時に液
相となる焼成時液相生成材を添加することにより、液相
伴在下でフェライト化反応と結晶成長が行われ、粒子間
の結合がなく、粒子が単結晶化しやすいことを見い出し
、本発明を完成した。

以下本発明について詳細に説明する４ 本発明ではＢａ、ＳｒおよびＰｂからなる群から１定し
た１　ｆ！！以上の金属の酸化物または炭酸塩と酸化鉄
とを、焼成後の結晶中のＦｅ原子の数のＭｅ原子の数の
和に対する比が（ＭｅはＢａ。

Ｓｒ及びＰｂから成る群から選定した１種以上の金属）
１１．０〜１２，４となるように出発原料を配合する。

上記配合比が１１．０未満または１２．４を越える場合
は、マグネトブランバイト型フェライト以外に他の非磁
性組成物が多量に生成するため、磁気特性が低下する。

−［記配合比の出発原料では、１１５０〜１２５０℃の
焼成温度において液相が出現しないか、存在しても粘性
が太き（、結晶成長への寄与が小さい。このため、上記
出発原料に上記焼成温度において液相を生成する焼成時
液相生成材（以下液相生成材と記す）を添加する。

液相生成材の添加量は出発原料に対する０、１〜２．０
重量％に限定する。

液相生成材は非道性体であるために添加量は少ないほう
が望ましいが、０．１ｉｉｉＬ％未満の場合は、焼成時
の液相が少ないために結晶成長が十分でなく、後の粉砕
により分離された単結晶粒子の大きさが１．０μｍを下
回るものの量が多くなり、比表面積が大きくなるため樹
脂の粘性抵抗を受けやすくなり配向度が上がらず、磁石
の表面磁界が小さくなる。他方、２．０重量％を越える
場合は非磁性体の体積が多くなるため、この場合にも表
面磁界が小さくなる。

液相生成材の種類については、焼成温度の１１５０〜１
２５０°Ｃで液相を生成し得るものであれば特に限定さ
れるものではないが、Ｓｂ２Ｏ３　、Ｖ２Ｏｓ　、Ｂ２
Ｏ３　、ＧｅＯ７゜５ｎ０２　、Ｃｕｂ、ＭｏＯ３、Ｂ
　ｉ２Ｏ３Ｎａ２Ｓｉ０３．Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ｎａ４Ｖ
２Ｏ７のうちの１挿圧以上が好適に用いられ、特にその
効果が著しく、磁気特性が向上する。しかし、塩化物、
硫酸塩、硝酸塩は焼成時に分解ガスにより製造設備を腐
食することがあるため好ましくない。

液相生成材は焼成時に液相になるため、フェライト化反
応と結晶成長が促進され１粒子の単結晶化が進行する。

また、粒子同士の焼結の際には液相成分が粒界を構成し
１粒子間士の結合を阻害し、焼成後には粒界に存在する
ため、粒界の強度が低下し、粉砕時に強力な粉砕を行わ
なくても。

粒子が単結晶として分離し、粉砕時の微小粒子の発生も
少なくすることができる。

焼成温度は１１５０〜１２５０℃に限定する。

焼成温度が１１５０℃未満の場合には、結晶成長が十分
でなく、後の粉砕により分離された単結晶粒子の大きさ
が１．０μｍ未満の粒子が多くなり、比表面積が大きく
な、るため樹脂の粘性抵抗を受けやすくなり、配向度が
上がらず磁石の表面磁界が小さ（なる。また焼成温度が
１２５０℃を越える場合には結晶成長が進行しすぎて大
きな単結晶となり、磁石特性として重要な保磁力が低下
する。大きな結晶を保磁力が回復する程度の大きさの単
結晶に粉砕する場合は、粒内破断を行わねばならず大き
な粉砕エネルギーを必要とすると共に、その際発生する
１、０μｍ未満の微小粒子の量が多くなり磁石の表面磁
界が小さくなる。

焼成後の磁性粉を平均粒径１．０〜２．０μｍに粉砕す
る。

粉砕方法については磁性粉の粒度分度を狭く粉砕しつる
ものであれば特定する必要がないが、現在工業的に使用
されている粉砕方法においては湿式ボールミルによる粉
砕が特に優れている。粉砕後の平均粒径が１．０　ｕ　
ｍ未満の場合は樹脂の粘性抵抗の影響を受けやすくなり
、配向度が上がらず表面磁界が小さ（なる。また、平均
粒径が２．０μｍを越える場合は焼結している単結晶粒
子が分離されておらず、多結晶体として存在するためこ
の場合も配向度が上がらず表面磁界が小さくなる。

粉砕後の磁性粉の熱処理温度を８５０〜１０００℃に限
定する。この熱処理は粉砕時に粒子内に入った歪を除く
ためのもので、熱処理温度が８５０℃未満の場合は、歪
の除去が十分比なく、保磁力が低くなる。また、１００
０℃を越える場合は、単結晶粒子が再び焼結し始め多結
晶体となるため配向度が劣化する。

【実施例］ 実施例１ 炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）５７６ｇ、酸化鉄（
Ｆｅ２Ｏ３）３４２４ｇ、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３
）４ｇをよく混合し、水を加えて造粒しよく乾燥した後
、電気炉中で１１５０”Ｃで２時間焼成した２次いで焼
成物を０．５　ｍ　ｍ程度に粗粉砕し、ボールミル中で
焼成物１市量部に対し水１重量部を加え平均粒径が１．
０　ｕｍになるまで粉砕を行った。次いでこのスラリを
乾燥し、アトマイザで分散した後電気炉中で８５０’Ｃ
で１時間熱処理を行った。このようにして得られた磁性
粉の保磁力を第１表に示す６ 次に得られた磁性粉３６００ｇをヘンシェルミキサ中で
Ｓ！カップリング剤１８ｇで表面処理し、次いで、ポリ
アミド１２（商品名ナイロン１２）粉末４００ｇを加え
混合を行った。この混合物を２軸押比機により２４０”
Ｃ程度で混練を行いフンパウンドとし、２〜５ｍｍの長
さにペレット化した。

コノヘレットを射出成形機に装入し、２８０　’Ｃ程度
で射出成形を行った。得られた成型体は外径２Ｏｍｍ、
内径１６ｍｍ高さ２５ｍｍの円筒状磁石であり、外周が
２４棒に極異方化されたものである。この外周の表面上
の磁界をガウスメータを用いて測定しＮ極とＳ極の極大
値の絶対値を平均した値を表面磁界として第１表に示す
。

実施例２ 熱処理温度を１０００℃とした以外は実施例１と同様で
ある。

実施例３ ボールミル中での粉砕後の平均粒径を２．０μｍとした
以外は実施例１と同様である。

実施例４ 熱処理温度を１０００℃とした以外は実施例３と同様で
ある。

実施例５ 焼成温度を１２５０°Ｃとした以外は実施例１と同様で
ある。

実施例６ 焼成温度を１２５０℃とした以外は実施例４と同様であ
る。

実施例７ 酸化アンチモンの添加量を８０ｇとした以外は実施例１
と同様である。

実施例８ 酸化アンチモンの添加量を８０ｇとした以外は実施例６
と同様である。

実施例９ 酸化アンチモンに替え酸化バナジウムを４ｇ添加した以
外は実施例１と同様である９ 実施例ＩＯ 酸化アンチモンに替え酸化バナジウムを８０ｇ添加した
以外は実施例６と同様である。

実施例１１ 酸化アンチモンに替え酸化硼素を４ｇ７Ｆ５加した以外
は実施例１と同様である。

実施例１２ 酸化アンチモンに替え酸化硼素を８０ｇ添加した以外は
実施例６と同様である。

実施例１３ 酸化アンチモンに替え酸化ゲルマニウムを４ｇ添加した
以外は実施例１と同様である。

実施例１４ 酸化アンチモンに替え酸化ゲルマニウムを８０ｇ添加し
た以外は実施例６と同様である。

実施例１５ 酸化アンチモンに替え酸化錫４ｇを添加した以外は実施
例１と同様である。

実施例１６ 酸化アンチモンに賛え酸化錫８０ｇを添加した以外は実
施例６と同様である。

実施例１７ 酸化アンチモンに替え酸化銅を４ｇ添加した以外は実施
例！と同様である。

実施例１８ 酸化アンチモンに替え酸化銅を８０ｇ添加した以外は実
施例６と同様である。

実施例１９ 酸化アンチモンに替え酸化モリブデンを４ｇ添加した以
外は実施例１と同様である。

実施例２Ｏ 酸化アンチモンに替え酸化モリブデンを８０ｇ添加した
以外は実施例６と同様である。

実施例２１ 酸化アンチモンに賛え酸化ビスマスを４ｇ添加した以外
は実施例１と同様である。

実施例２２ 酸化アンチモンに賛え酸化ビスマスを８０ｇ添加した以
外は実施例６と同様である。

実施例２３ 酸化アンチモンに替え珪酸ナトリウムを４ｇ添加した以
外は実施例１と同様である。

実施例２４ 酸化アンチモンに替え珪酸ナトリウムを８０ｇ添加した
以外は実施例６と同様である。

実施例２５ 酸化アンチモンに替え四硼酸ナトリウム４ｇ添加した以
外は実施例１と同様である。

実施例２６ 酸化アンチモンに替え四硼酸ナトリウム８０ｇを添加し
た以外は実施例６と同様である。

実施例２７ 酸化アンチモンに替えニバナジン酸ナトリウム４ｇを添
加した以外は実施例［と同様である。

実施例２８ 酸化アンチモンに賛えニバナジン酸ナトリウム８０ｇを
添加した以外は実施例６と同様である。

実施例２９ 酸化アンチモンと酸化バナジウムを２ｇずつ添加した以
外は実施例１と同様である。

実施例３０ 酸化硼素と酸化ゲルマニウムを２ｇずつ添加した以外は
実施例１と同様である。

実施例３１ 酸化錫と酸化銅を２ｇずつ添加した以外は実施例１と同
様である。

実施例３２ 酸化ビスマスと珪酸ナトリウムを２ｇずつ添加した以外
は実施例１と同様である。

実施例３３ 炭酸ストロンチウム９２Ｏｇ、酸化鉄３４８０ｇ及び酸
化アンチモン４ｇを用いた以外は実施例１と同様である
。

実施例３４ 炭酸ストロンチウム９２Ｏｇ、酸化鉄３４８０ｇ及び酸
化アンチモン８０ｇを用いた以外は実施例６と同様であ
る。

実施例３５ 炭酸バリウム７３２ｇ、酸化鉄３２６８ｇ及び酸化アン
チモン４ｇを用いた以外は実施例１と同様である。

実施例３６ 炭酸バリウム６６４ｇ、酸化鉄３３３６ｇ及び酸化アン
チモン８０ｇを用いた以外は実施例６と同様である。

実施例３７ 酸化鉛８１２ｇ、酸化鉄３１８８ｇ及び酸化アンチモン
４ｇを用いた以外は実施例１と同様である。

実施例３８ 酸化鉛７３６　ｇ、酸化鉄３２６４ｇ及び酸化アンチモ
ン８０ｇを用いた以外は実施例６と同様である。

実施例３９ 酸化ストロンチウム３２２　ｇ、炭酸バリウム３２２ｇ
、酸化鉄３３５６ｇ及び酸化アンチモン４ｇを用いた以
外は実施例１と同様である。

実施例４０ 酸化ストロンチウム３３７ｇ、酸化鉛３３７ｇ、酸化鉄
３３２６ｇ及び酸化アンチモン４ｇを用いた以外は実施
例１と同様である。

実施例２〜４０で得られた磁粉の保磁力と得られた成形
体の表面磁界の値を第１表に示す。

比較例１ 酸化アンチモンを添加しないこと以外は実施例１と同様
である。実施例に比較し成形体の表面磁界の値が劣って
いる。

比較例２ 酸化アンチモンを添加しないこと以外は実施例６と同様
である。実施例に比較し成形体の表面磁界の値が劣って
いる。

比較例３ 熱処理温度を７５０℃とした以外は実施例１と同様であ
る。実施例に比較し磁粉の保磁力と成形体の表面磁界の
値が劣っている。

比較例４ 熱処理温度を１１００℃とした以外は実施例１と同様で
ある。実施例に比較し成形体の表面磁界の値が劣ってい
る。

比較例５ ボールミル中での粉砕後の平均粒径を０．８μｍとした
以外は実施例１と同様である。実施例に比較し成形体の
表面磁界の値が劣っている。

比較例６ ボールミル中での粉砕後の値の平均粒径を２．２μｍと
した以外は実施例１と同様である。実施例に比較し成形
体の表面磁界の値が劣っている。

比較例７ 焼成温度を１１００℃とした以外は以外は実施例１と同
様である６実施例に比較し成形体の表面磁界の値が劣っ
ている。

比較例８ 焼成温度を１３００℃とした以外は実施例１と同様であ
る。実施例に比較し成形体の表面磁界の値が劣っている
。

比較例９ 酸化アンチモンの添加量をｌｏｏｇとした以外は実施例
１と同様である。実施例に比較し成形体の表面磁界の値
が劣っている。

比較例１０ 酸化アンチモンの替りに酸化珪素を４ｇ添加した以外は
実施例１と同様である。実施例に比較し成形体の表面磁
界の値が劣っている。

比較例１１ 炭酸ストロンチウム６２４ｇ、酸化鉄３３７６ｇを用い
た以外は実施例１と同様である。実施例に比較し成形体
の表面磁界の値が劣っている。

比較例１２ 炭酸ストロンチウム４９８ｇ、酸化鉄３５０２ｇを用い
た以外は実施例１と同様である。実施例に比較し成形体
の表面磁界の値が劣っている。

比較例１−１２で得られた磁粉の保磁力と得られた成形
体の表面磁界の値を第２表に示す。

［発明の効果１ 本発明により得られた磁性粉は微小な粒子が少なく、粒
径の揃った単結晶粒子から成るため、極異方化したプラ
スチック磁石の表面磁界を大きくすることが可能であり
、モータに組込んだ場合にモータの出力トルクを大きく
することができる。

また、この磁性粉は十分な保磁力を持つため。

モータ使用時に発生する減磁効果が少ない。

上記のように本発明による磁性粉は極異方性プラスチッ
ク磁石に用いられる磁性粉としては格段の有用性を持っ
ている。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｂａ、Ｓｒ及びＰｂからなる群から選定した１種以
   上の金属の酸化物または炭酸塩と酸化鉄とを、焼成後の
   結晶中のＦｅ原子の数のＭｅ原子の数の和に対する比（
   但しＭｅは Ｂａ、Ｓｒ及びＰｂからなる群から選定した１種以上の
   金属）が１１．０〜１２．４となるように配合して出発
   原料とし、該出発原料に焼成時液相生成材を該出発原料
   に対する０．１〜２．０重量％添加して調合原料とし、
   該調合原料を１１５０〜１２５０℃で焼成し、該焼成物
   を平均粒径が１．０〜２．０μｍになるように粉砕し、
   該粉砕物を８５０〜１０００℃で 熱処理することを特徴とする極異方性プラスチック磁石
   用磁性粉の製造方法。
2. ２．焼成時液相生成材がＳｂ＿２Ｏ＿３、Ｖ＿２Ｏ＿５
   、Ｂ＿２Ｏ＿３、ＧｅＯ＿２、ＳｎＯ＿２、ＣｕＯ、Ｍ
   ｏＯ＿３、Ｂｉ＿２Ｏ＿３、Ｎａ＿２ＳｉＯ＿３、Ｎａ
   ＿２Ｂ＿４Ｏ＿７、Ｎａ＿４Ｖ＿２Ｏ＿７からなる群か
   ら選定した１種以上である請求項１記載の 極異方性プラスチック磁石用磁性粉の製造方法。