JPH10335124A - 磁性材料粉末およびその製造方法 - Google Patents

磁性材料粉末およびその製造方法

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JPH10335124A
JPH10335124A JP9138844A JP13884497A JPH10335124A JP H10335124 A JPH10335124 A JP H10335124A JP 9138844 A JP9138844 A JP 9138844A JP 13884497 A JP13884497 A JP 13884497A JP H10335124 A JPH10335124 A JP H10335124A
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magnetic material
molten metal
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producing
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JP9138844A
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English (en)
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Takasumi Shimizu
水 孝 純 清
Yoshihiro Sumida
田 義 博 隅
Takao Okochi
敬 雄 大河内
Mikio Kishimoto
本 幹 雄 岸
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Daido Steel Co Ltd
Maxell Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Hitachi Maxell Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気特性の優れたMn−Bi系磁性材料を提
供する。 【解決手段】 MnとBiとの金属間化合物MnBiに
近接したMn−Bi系(Mn:21.5〜24.0重量
%、Bi:76.0〜78.5重量%)の組成よりなる
磁性材料粉末を製造するに際し、Mn−Bi系の組成の
金属溶湯をムライト磁器製のるつぼ内で高周波誘導加熱
により溶製し、溶製した金属溶湯を不活性ガスの噴出に
より霧化・急冷して粉末化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気応用製品ない
しは部品の素材として利用される磁性材料粉末に関し、
さらにまた磁性材料粉末の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】磁気応用製品ないしは部品の素材として
利用される磁性材料には、高透磁率材料(コア材料)、
高保磁力材料(永久磁石材料)、記録用材料、高飽和磁
束密度材料、角形ヒステリシス材料、記憶・演算用材
料、磁気ひずみ材料、マイクロ波材料、恒透磁率材料な
ど、各種のものがある。
【0003】近年、種々の分野においてカード化の進展
が著しく、いわゆる磁気カード(バンキングカード,プ
リペイドカード,カストマーカード,通勤・通学用パス
などなど)が多方面において採用されている。
【0004】このような磁気カードは、用途において種
々の特性をそなえていることが要求されるが、一般的な
磁気カードとしては、一度だけ情報を記録すればよく、
いったん記録したあとは消去が行われず、むしろ誤まっ
て消去されることがないものであることの方が望ましい
ものである。
【0005】そこで、このような消去されがたい磁気カ
ードに用いる磁性材料としては、特に保磁力の大きいも
のを使用することによって、消去の防止をはかってい
る。
【0006】従来、この種の磁性材料としては、Coを
ドープしたγ・Feを用いることが多いが、これ
よりもさらに保磁力が大きく、しかも情報の記録も比較
的容易である磁性材料が望まれており、この要求を満た
す可能性のある磁性材料としてMnとBiとの原子比
1:1である金属間化合物MnBiを挙げることができ
る。
【0007】この金属間化合物MnBiは強磁性材料と
して古くから知られているものであり、大きな異方性定
数を有していてこの粉末で作成した磁石はきわめて大き
な保磁力を示し、磁気記録材料としても有望なものであ
る。
【0008】ところが、金属間化合物MnBiは、性質
の著しく異なる元素の化合物(すなわち、Mnは比重が
約7.4,融点が約1250℃、Biは比重が約9.
8,融点が約270℃)であり、化学的に不安定である
ため、量産使用に至っていないのが実情である。
【0009】この金属間化合物MnBiよりなる磁性材
料粉末の製造に際しては、例えば、Mn粉末とBi粉末
を溶解した後、150〜600℃で2〜100時間焼な
ましを施したあと、機械的に粉砕する方法があった。
【0010】また、Mn粉末とBi粉末とを用いて圧縮
成形したのちBiの融点直下の温度で長時間加熱し、M
nBi焼結体を得たのちボールミルにて機械的に粉砕す
る方法もあった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Mn粉
末とBi粉末とを溶解したのち焼なましを施し、次いで
機械的に粉砕する方法では、得られた磁性材料粉末間に
特性のばらつきが大きくなりやすく、磁気選別して所望
の磁性材料粉末のみを得るようにする必要があるなど、
操業の安定性や歩留りが低下してしまうという問題点が
あった。
【0012】また、Mn粉末とBi粉末を圧粉・焼結し
てMnBi焼結体を得たのち粉砕する方法では、不均一
な塊状の粒子が生成されたり、粒径による磁気特性のば
らつきがかなり大きく、量産性にも欠けるという問題点
があった。
【0013】
【発明の目的】本発明は、上述した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、磁気特性とくに保磁力が高
い値で揃ったMn−Bi系磁性材料粉末を安定してかつ
量産性良く得ることができるようにすることを目的とし
ている。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる磁性材料
粉末は、MnとBiとの金属間化合物MnBiに近接し
たMn−Bi系の組成よりなり、金属溶湯から噴霧急冷
されてなるものとしたことを特徴としており、より具体
的には、請求項1に記載しているように、組成が、M
n:21.5〜24.0重量%、Bi:76.0〜7
8.5重量%(すなわち、原子比でMnを1+αと少し
リッチにした組成)のMn−Bi系混合物組成よりな
り、金属溶湯から噴霧急冷されてなるものとしたことを
特徴としている。
【0015】そして、本発明に係わる磁性材料粉末の実
施態様においては、請求項2に記載しているように、こ
の磁性材料粉末は、平均粒径が0.1〜5.0μmであ
るものとすることができる。
【0016】また、本発明に係わる磁性材料粉末の製造
方法は、請求項3に記載しているように、MnとBiと
の金属間化合物MnBiに近接したMn−Bi系の組成
よりなる磁性材料粉末を製造するに際し、上記Mn−B
i系の組成の金属溶湯を溶製し、溶製した金属溶湯を噴
霧急冷して粉末化するようにしたことを特徴としてい
る。
【0017】そして、本発明に係わる磁性材料粉末の製
造方法の実施態様においては、請求項4に記載している
ように、組成が、Mn:21.5〜24.0重量%、B
i:76.0〜78.5重量%のMn−Bi系混合物組
成よりなるものであるようにすることができる。
【0018】同じく、本発明に係わる磁性材料粉末の製
造方法の実施態様においては、請求項5に記載している
ように、金属溶湯の溶製に際して、熱膨張係数が5×1
/℃以下のるつぼを用いるようになすことがで
き、この場合に、請求項6に記載しているように、金属
溶湯の溶製に際して、ムライト磁器よりなるるつぼを用
いるようになすことができる。
【0019】同じく、本発明に係わる磁性材料粉末の製
造方法の実施態様においては、請求項7に記載している
ように、金属溶湯の溶製に際して、高周波誘導加熱を用
いるようになすことができ、請求項8に記載しているよ
うに、金属溶湯の噴霧急冷に際して、金属溶湯流にアル
ゴンガスを噴射して霧化・冷却するようになすこともで
きる。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係わる磁性材料粉
末の実施の形態を例示する。
【0021】まず、原料として、MnおよびBiを例え
ば粉末や塊状等の形で用意し、原子比で1:1よりもM
n量が1+α分だけ多いMn:21.5〜24.0重量
%、Bi:76.0〜78.5重量%に秤量する。
【0022】この場合、原子比で1:1よりもMnを増
量してMn:21.5〜24.0重量%、Bi:76.
0〜78.5重量%に秤量するようにしたのは、噴霧急
冷して粉末化した時の磁気特性を向上させることができ
るようにしたためである。
【0023】一方、Mn−Bi系組成の金属溶湯を溶製
するに際しては、熱膨張係数が5×10−6/℃以下の
るつぼを用いるのがより望ましい。すなわち、MnBi
の融点は約1040℃であり、Mnを増やしたMn−B
i系の融点はこれよりも若干増加したものとなるが、熱
膨張係数の大きい材料からなるるつぼ(例えば、Al
等)を用いたときにはるつぼが割れて金属溶湯の浸
透・漏出を生じるおそれがある。また、熱膨張係数を小
さなものとするために多孔質にしたるつぼでは、溶湯が
浸透してしまうおそれがある。したがって、高温でも緻
密な材料からなるるつぼとすることが望ましく、そのた
め、熱膨張係数が5×10−6/℃以下の材料からなる
るつぼを用いることとするのがより望ましい。
【0024】そして、具体的にはムライト(3Al
・2SiO〜2Al・SiO)からなるる
つぼを用いることが耐浸透性,耐熱衝撃性,耐反応性な
どの観点から望ましく、例えば、主体が3Al
2SiOであって、ムライトの発達した針状晶がから
みあって強固な組織をつくっているムライト磁器(熱膨
張係数は4.1×10−6/℃)よりなるるつぼを用い
ることが望ましい。
【0025】このようにして、上記るつぼ内に上記原料
を装入したのち、より望ましくは高周波誘導加熱によっ
て加熱して溶解する。
【0026】このとき、高周波誘導加熱を行うことによ
って、金属溶湯は流動することとなるので、密度が約
7.4g/cmのMnと密度が約9.8g/cm
Biとの密度差による影響をなくすことができ、Mnと
Biとが均一に混合した金属溶湯を得ることが可能とな
る。
【0027】次いで、るつぼより上記Mn−Bi系組成
の金属溶湯を流下させると共に、不活性なガス、例えば
アルゴンガスを噴出させることによって、金属溶湯を霧
化・冷却し、Mn−Bi系組成の磁性材料粉末を得る。
【0028】この磁性材料粉末を得るに際しては、上記
アルゴンガスの噴射による霧化・冷却のほか、高速回転
する円盤上に金属溶湯を流下させて霧化する遠心噴霧法
や、回転する単ロールや双ロールの周表面に金属溶湯を
流下させて急冷薄帯を得たのちこれを機械的に粉砕する
手法を採用することもできる。
【0029】一般的に、噴霧で得られる粉末の大きさ
は、噴霧条件にもよるが、10〜200μmである。そ
して、磁性体として使用する場合には、これを粉砕して
より微細な粉末とし、好ましくは平均粒径が0.1〜
5.0μm、より好ましくは平均粒径が0.1〜0.5
μmである磁気特性、とくに保磁力に優れた磁性材料粉
末を得る。
【0030】この場合、平均粒径が0.1μm未満の場
合には取扱い性が低下する傾向となり、平均粒径が5.
0μm超過の場合には磁気特性、とくに保磁力が低下す
る傾向となる。
【0031】
【実施例】図1に示すように、Mn含有量が、19.9
8重量%、20.82重量%、21.24重量%、2
1.50重量%、21.82重量%、22.46重量
%、22.82重量%、23.82重量%、すなわち、
Bi含有量が80.02重量%、79.18重量%、7
8.76重量%、78.50重量%、78.18重量
%、77.54重量%、77.18重量%、76.18
重量%となるようにそれぞれMnおよびBiを秤量した
のち、ムライト磁器製のるつぼ内に装入し、周波数3k
Hz,出力20kWの高周波誘導加熱を行うことによっ
てMnBiないしはMn−Bi系の金属溶湯を溶製し
た。
【0032】次いで、るつぼ下部より金属溶湯を流下さ
せると共に金属溶湯流に向けてアルゴンガスを噴出する
ことによって噴霧急冷を行った。
【0033】このようにして得られた磁性材料粉末の平
均粒径は10〜200μmであった。
【0034】次いで、この粉末を粉砕して平均粒径が
0.5μmであるものとしてその磁気特性を調べて評価
したところ、同じく図1に示す結果であった。
【0035】図1に示すように、原子比が約1:1であ
るMn:20.82重量%、Bi:79.18重量%の
場合に比べて、Mn含有量を21.5〜24.0重量%
に増加させた磁性粉末の場合に良好なる磁気特性(保磁
力)を得ることが可能であった。
【0036】
【発明の効果】本発明に係わる磁性材料粉末では、Mn
とBiとの金属間化合物MnBiに近接したMn−Bi
系の組成よりなり、金属溶湯から噴霧急冷されてなるも
のであるから、磁気特性、とくに保磁力が高い値で揃っ
たMn−Bi系磁性材料粉末を安定して得ることが可能
であるという著しく優れた効果がもたらされ、とくに、
請求項1に記載しているように、組成が、Mn:21.
5〜24.0重量%、Bi:76.0〜78.5重量%
のMn−Bi系混合物組成よりなるものとすることによ
って、磁気特性のより一層優れたMn−Bi系磁性材料
粉末を提供することができ、請求項2に記載しているよ
うに、平均粒径が0.1〜5.0μmであるものとする
ことによって保磁力の良好なる磁性材料粉末を提供する
ことが可能であるという著しく優れた効果がもたらされ
る。
【0037】また、本発明に係わる磁性材料粉末の製造
方法によれば、請求項3に記載しているように、Mnと
Biとの金属間化合物MnBiに近接したMn−Bi系
の組成よりなる磁性材料粉末を製造するに際し、上記M
n−Bi系の組成の金属溶湯を溶製し、溶製した金属溶
湯を噴霧急冷して粉末化するようにしたから、磁気特
性、とくに保持力が高い値で揃ったMn−Bi系磁性材
料粉末を製造することが可能であるという著しく優れた
効果がもたらされる。
【0038】そして、請求項4に記載しているように、
組成が、Mn:21.5〜24.0重量%、Bi:7
6.0〜78.5重量%のMn−Bi系混合物組成より
なるものとすることによって、磁気特性のより一層優れ
たMn−Bi系磁性材料粉末を製造することができると
いう著しく優れた効果がもたらされる。
【0039】また、請求項5に記載しているように、金
属溶湯の溶製に際して熱膨張係数が5×10−6/℃以
下のるつぼを用いることとし、例えば、請求項6に記載
しているように、ムライト磁器よりなるるつぼを用いる
こととすることによって、金属溶湯のるつぼへの浸透な
いしは漏出を防止することが可能になるという著しく優
れた効果がもたらされ、請求項7に記載しているよう
に、金属溶湯の溶製に際して高周波誘導加熱を用いるよ
うになすことによって比重差の大きいMnとBiとの偏
在を防止してMnとBiとが均一に混合した金属溶湯と
することができ、請求項8に記載しているように、金属
溶湯の噴霧急冷に際して、金属溶湯流にアルゴンガスを
噴射して霧化・冷却するようになすことによって磁性材
料粉末の酸化を防止することが可能であるという著しく
優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例において調べたMn−Bi成分
組成による磁気特性比への影響を例示するグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大河内 敬 雄 愛知県知多市大草字四方田中8−1 臨海 荘A204 (72)発明者 岸 本 幹 雄 大阪府茨木市丑寅1丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mn:21.5〜24.0重量%、B
    i:76.0〜78.5重量%のMn−Bi系混合物組
    成よりなり、金属溶湯から噴霧急冷されてなることを特
    徴とする磁性材料粉末。
  2. 【請求項2】 平均粒径が0.1〜5.0μmである請
    求項1に記載の磁性材料粉末。
  3. 【請求項3】 MnとBiとの金属間化合物MnBiに
    近接したMn−Bi系の組成よりなる磁性材料粉末を製
    造するに際し、上記Mn−Bi系の組成の金属溶湯を溶
    製し、溶製した金属溶湯を噴霧急冷して粉末化すること
    を特徴とする磁性材料粉末の製造方法。
  4. 【請求項4】 組成が、Mn:21.5〜24.0重量
    %、Bi:76.0〜78.5重量%のMn−Bi系混
    合物組成よりなる請求項3に記載の磁性材料粉末の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 金属溶湯の溶製に際して、熱膨張係数が
    5×10−6/℃以下のるつぼを用いる請求項3または
    4に記載の磁性材料粉末の製造方法。
  6. 【請求項6】 金属溶湯の溶製に際して、ムライト磁器
    よりなるるつぼを用いる請求項5に記載の磁性材料粉末
    の製造方法。
  7. 【請求項7】 金属溶湯の溶製に際して、高周波誘導加
    熱を用いる請求項3ないし6のいずれかに記載の磁性材
    料粉末の製造方法。
  8. 【請求項8】 金属溶湯の噴霧急冷に際して、金属溶湯
    流にアルゴンガスを噴射して霧化・冷却する請求項3な
    いし7のいずれかに記載の磁性材料粉末の製造方法。
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