烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法、Sr铁氧体颗粒的使用方法、Sr铁氧体烧结磁铁及其 ...的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法，其特征在于，具有：混合工序，将铁化合物、锶化合物、以及碱金属化合物混合来调制混合物，所述碱金属化合物具有K和Na的至少一种元素作为构成元素并且不具有Cl和S作为构成元素；预烧工序，在850～1100℃下烧成混合物从而得到一次颗粒的平均粒径为0.2～1.0μm的Sr铁氧体颗粒，在混合工序中，以K和Na的总量相对于铁化合物的粉末以及锶化合物的粉末的总量以K2O和Na2O换算为0.03～1.05质量％的方式，混合碱金属化合物。
【专利说明】烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法、Sr铁氧体颗粒的使 用方法、Sr铁氧体烧结磁铁及其制造方法、以及马达和发 电机
【技术领域】
[0001] 本发明涉及烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法、Sr铁氧体颗粒的使用方法、Sr 铁氧体烧结磁铁及其制造方法、以及马达和发电机。
【背景技术】
[0002] 作为用于铁氧体烧结磁铁的磁性材料，已知有具有六方晶系结晶结构的Ba铁氧 体、Sr铁氧体以及Ca铁氧体。近年来，这些铁氧体中，作为马达用等的磁铁材料主要采用 磁铅石型（M型）的Sr铁氧体。M型铁氧体以例如AFe 12019的通式来表示。Sr铁氧体在结 晶结构的A位点具有Sr。
[0003] 为了改善Sr铁氧体烧结磁铁的磁特性，尝试着通过分别用La等稀土元素以及Co 置换A位点的元素以及B位点的元素的一部分，从而改善磁特性。例如，在专利文献1中公 开有通过用特定量的稀土元素以及Co置换A位点以及B位点的一部分从而提高剩余磁通 密度（Br)以及矫顽力（HeJ)的技术。
[0004] Sr铁氧体烧结磁铁通常使用Sr铁氧体颗粒来进行制造。作为Sr铁氧体烧结磁铁 的代表性的用途，可以列举马达以及发电机。被用于马达以及发电机的Sr铁氧体烧结磁铁 虽然要求高方形度，并且要求在Br和HeJ两种特性方面表现优异，但是通常已知Br和HeJ 处于消长（trade off)的关系。为此，寻求确立能够进一步提高Br以及HeJ两种特性的技 术。
[0005] 作为表示考虑了 Br以及HeJ两种特性的磁特性的指标，已知有 Br(kG)+l/3HcJ(k0e)的计算式（例如，参照专利文献1)。该值越高，则可以说是越适合于 马达或发电机等要求高磁特性的用途的Sr铁氧体烧结磁铁。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开平11-154604号公报
【发明内容】
[0009] 发明所要解决的技术问题
[0010] 如上述专利文献1所示，控制构成Sr铁氧体烧结磁铁的主要晶粒的组成来改善磁 特性是有效的。但是，只控制晶粒的组成难以较大地改善现有的Sr铁氧体烧结磁铁的磁特 性。作为提高Sr铁氧体烧结磁铁的磁特性的其它方法，可以考虑对组织进行细微化。作为 对组织进行细微化的方法，可以考虑对用作Sr铁氧体烧结磁铁的原料的Sr铁氧体颗粒进 行细微化。作为对Sr铁氧体颗粒进行细微化的方法，虽然可以列举机械地细微粉碎Sr铁 氧体颗粒的方法或延长粉碎时间，但是如果这样机械地进行细微粉碎，则会担忧粒度分布 变宽、由于电力消耗的增大和设备的磨损等而引起制造成本增大、以及成品率降低等。
[0011] 关于Sr铁氧体烧结磁铁，在C轴方向上结晶取向的各向异性的Sr铁氧体烧结磁 铁成为现在的主流。在制造各向异性的Sr铁氧体烧结磁铁的情况下，在制作成型体的阶段 为了提高由铁氧体颗粒的磁场产生的取向性而有必要在预烧工序中充分地使铁氧体化反 应持续进行。为此，现有的技术是在1250°C以上的高温下进行预烧。其结果，预烧工序中的 能源成本增大，并且铁氧体颗粒也晶粒生长至数?数十ym。为了提高Sr铁氧体烧结 磁铁的磁特性而这样均匀地将晶粒生长后的铁氧体颗粒细微化至1 U m以下是困难的。另 夕卜,担忧为了粉碎Sr铁氧体颗粒从而成本也将增大。
[0012] 作为获得细微的Sr铁氧体粉末的方法，有共沉淀法和添加助熔剂的助熔剂法 (flux method)等，但是在用这些方法来制造Sr铁氧体粉末的情况下，需要清洗助熔剂的 工序或调制溶液等繁琐的操作，工序变得复杂并且制造成本增大。在这样的状况下，要求确 立能够以简便的工序并且以低制造成本来制造具有高磁特性的Sr铁氧体烧结磁铁的制造 方法。另外，要求确立能够以简便的工序并且以低制造成本来制造适合于制造具有高磁特 性的Sr铁氧体烧结磁铁的Sr铁氧体颗粒的制造方法。
[0013] 可是，Sr铁氧体烧结磁铁多用于马达或发电机。为此，在马达或发电机的使用中 为了回避Sr铁氧体烧结磁铁发生破损或剥离脱落而导致马达或发电机损坏，还要求Sr铁 氧体烧结磁铁在可靠性方面表现优异。
[0014] 本发明鉴于上述情况，其目的在于提供一种能够以简便的工序来制造具有优异的 磁特性和高可靠性的Sr铁氧体烧结磁铁的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法。另外，本发明 的目的在于提供一种适合于制造这样的Sr铁氧体烧结磁铁的Sr铁氧体颗粒的制造方法、 以及该Sr铁氧体颗粒的使用方法。另外，本发明的目的在于提供一种具有优异的磁特性和 1?可罪性的Sr铁氧体烧结磁铁。进一步，本发明的目的在于提供一种具有1?效率和1?可罪 性的马达以及发电机。
[0015] 解决技术问题的手段
[0016] 本
【发明者】们为了将铁氧体烧结磁铁的组织细微化，对制造含有Sr铁氧体的细微 粉碎粉的方法进行了各种研究。其结果发现，通过添加具有K和/或Na作为构成元素并且 不具有C1和S作为构成元素的碱金属化合物，从而能够大幅度地降低Sr铁氧体生成的温 度。而且，还发现：通过使用在低温下烧成而获得的Sr铁氧体颗粒（预烧体），从而能够在 降低制造成本的同时提高Sr铁氧体烧结磁铁的磁特性和可靠性，至此完成了本发明。
[0017] 即，本发明在一个侧面提供一种烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法，其具有： 混合工序，将铁化合物、锶化合物、以及碱金属化合物混合来调制混合物，所述碱金属化合 物具有K和Na的至少一种元素作为构成元素并且不具有C1和S作为构成元素；预烧工序， 在850?1KKTC下烧成混合物从而得到一次颗粒的平均粒径为0. 2?1. 0 ii m的Sr铁氧体 颗粒，在混合工序中，以K和Na的总量相对于铁化合物的粉末以及锶化合物的粉末的总量 以K20和Na 20换算为0. 03?1. 05质量％的方式，混合碱金属化合物。
[0018] 通过上述本发明的制造方法，能够以简便的工序制造充分细微并且磁特性高的Sr 铁氧体颗粒。这样的Sr铁氧体颗粒能够较高地维持方形度（Hk/HcJ)、剩余磁通密度（Br) 以及矫顽力（HcJ)所有的特性，并且能够适合用作具有高可靠性的Sr铁氧体烧结磁铁制造 用。
[0019] 得到这样的效果的理由推测为如下所述。即，在本发明的制造方法中，将以规定量 含有具有K(钾）和/或Na(钠）作为构成元素并且不具有Cl(氯）以及S(硫）作为构成 元素的碱金属化合物的混合物用作原料。由此，即使在预烧时烧成温度为850?1100°C，也 能够充分地生成Sr铁氧体。由于这样能够降低预烧时的烧成温度，因此，能够得到适度细 微且烧结性优异的Sr铁氧体颗粒。通过使用这样的Sr铁氧体颗粒，从而能够制造出晶粒 细微并且具有优异的均匀性的Sr铁氧体烧结磁铁。另外，能够充分地抑制异物（粉末）在 Sr铁氧体烧结磁铁的表面上析出，并且能够制造出可靠性优异的Sr铁氧体烧结磁铁。
[0020] 作为Sr铁氧体在这样低的烧成温度下生成的理由，可以认为是由于混合体中所 含的钾以及/或者钠成分促进了 Sr铁氧体的生成。为此，通过本发明的制造方法获得的Sr 铁氧体颗粒具有高的磁特性。进一步，通过本发明的制造方法获得的Sr铁氧体颗粒因为细 微并且在形状以及大小方面具有高的均匀性，所以烧结性优异。因此，通过将由本发明的制 造方法获得的Sr铁氧体颗粒用于Sr铁氧体烧结磁铁的制造，能够以简便的工序制造出可 靠性优异并且具有高的磁特性的Sr铁氧体烧结磁铁。
[0021] 如果碱金属化合物具有C1作为构成元素，则不会获得生成Sr铁氧体的促进效果， 如果在850?1100°C下进行预烧工序，则不能够获得具有高的磁特性的Sr铁氧体颗粒。作 为该理由，认为由C1与Sr的反应生成的SrCl 2稳定，从而具有高的分解温度。推测这样的 稳定的化合物的生成阻碍了铁氧体化反应。另外，例如可以认为由于如NaCl这样的碱金属 氯化物其自身为稳定的化合物，并且在预烧工序中容易发生气化而飞散，所以不会获得生 成Sr铁氧体的促进效果。
[0022] 另外，在碱金属化合物具有S作为构成元素的情况下，与C1的情况相同地也不能 获得生成Sr铁氧体的促进效果。与C1的情况相同地，推测SrS0 4等稳定化合物的生成成 为主要原因。即，本发明中的碱金属化合物为不包括具有C1和/或S作为构成元素的化合 物的化合物。
[0023] 在预烧工序中获得的Sr铁氧体颗粒的饱和磁化强度优选为67emu/g以上。这样 的Sr铁氧体颗粒因为Sr铁氧体相的比率充分高，所以可以更适宜用作具有高磁特性的Sr 铁氧体烧结磁铁的制造用。
[0024] 碱金属化合物优选包含碳酸盐以及硅酸盐中的至少一种。这些盐因为在低温下分 解并反应，所以能够获得具有更高的磁特性的Sr铁氧体颗粒。另外，也能够进一步降低制 造Sr铁氧体颗粒时的烧成温度。由此，可以将Sr铁氧体烧结磁铁的组织进一步细微化，并 且可以进一步提高磁特性和可靠性。
[0025] Sr铁氧体颗粒的氯含量优选为0. 05质量％以下。由此，可以获得磁特性更高的 Sr铁氧体颗粒。
[0026] 本发明的烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法优选具有对Sr铁氧体颗粒进行干 式粉碎的粗粉碎工序。由此，能够进一步提高Sr铁氧体颗粒的烧结性。但是，如果将预烧 工序中获得的Sr铁氧体颗粒制成细微颗粒，则也可以省略粗粉碎工序。
[0027] 在预烧工序中获得的Sr铁氧体颗粒的比表面积为例如1. 5?10m2/g，优选为2? l〇m2/g。由此，不使成型性降低，能够进一步提高所获得的Sr铁氧体烧结磁铁中的Sr铁氧 体晶粒的均匀性。因此，能够进一步提高Sr铁氧体烧结磁铁的磁特性和可靠性。
[0028] 铁化合物也可以是通过喷雾焙烧法（Ruthner法）制得的氧化铁。通过喷雾焙烧 法制得的氧化铁通常含有数百ppm?数千ppm的C1。在本发明中，因为混合有规定的碱金 属化合物，所以氧化铁中所含的氯与碱金属结合生成例如NaCl这样的氯化物。该氯化物因 为在预烧工序中容易飞散，所以可以除去阻碍铁氧体化反应的C1。
[0029] 在本发明中，在另一个侧面提供一种Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，其中，使用 通过上述的Sr铁氧体颗粒的制造方法获得的Sr铁氧体颗粒来制造Sr铁氧体烧结磁铁。
[0030] 本发明的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法也可以是具备以下的工序的制造方法， 所述工序为：微粉碎工序，对由所述的制造方法得到的Sr铁氧体颗粒进行湿式粉碎；成型 工序，将湿式粉碎后的Sr铁氧体颗粒湿式成型，制作成型体；烧结工序，在1000?1250°C 下烧成成型体，从而得到烧结磁铁。
[0031] 通过上述的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，能够较高地维持方形度（Hk/HcJ)、剩 余磁通密度（Br)以及矫顽力（HcJ)这所有的特性，并且能够以简便的工序制造具有高可靠 性的Sr铁氧体烧结磁铁。获得这样的效果的理由推测为如下所述。即，在上述制造方法中， 将用含有规定量的K(钾）以及/或者Na(钠）的混合物制造的Sr铁氧体颗粒用作原料。 由此，即使在预烧时烧成温度为850?1KKTC，也能够充分地生成Sr铁氧体。由于这样预 烧时的烧成温度充分低，所以能够获得细微并且在形状以及大小方面具有高均匀性且烧结 性优异的Sr铁氧体颗粒。通过使用这样的Sr铁氧体颗粒，能够制造出晶粒细微并且具有 优异的均匀性的Sr铁氧体烧结磁铁。另外，可以充分地抑制在烧结磁铁表面的由来于过量 的碱金属化合物的异物的析出，从而能够制造出可靠性优异的Sr铁氧体烧结磁铁。
[0032] 本发明中制造的Sr铁氧体烧结磁铁因为Sr铁氧体的晶粒细微并且具有优异的均 匀性，所以具有高的磁特性，并且在可靠性方面表现优异。本发明的Sr铁氧体烧结磁铁的 制造方法与共沉淀法或助熔剂法不同，不用实行烦杂的操作，可以以简便的工序制造出Sr 铁氧体烧结磁铁。即，本发明的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法可以说是适合于Sr铁氧体 烧结磁铁量产的制造方法。
[0033] 由本发明的制造方法获得的Sr铁氧体烧结磁铁例如Sr铁氧体的晶粒的平均粒径 为0? 6 y m以下，粒径为1. 8 y m以上的晶粒的个数基准的比例可以是1 %以下。这样细微并 且具有高均匀性的Sr铁氧体烧结磁铁在可靠性方面更加优异，并且能够稳定地发挥出高 的磁特性。
[0034] 由本发明的制造方法获得的Sr铁氧体烧结磁铁优选满足下述式（1)。由此，可以 制成能够以更高水准兼顾剩余磁通密度（Br)和矫顽力（HcJ)的Sr铁氧体烧结磁铁。另外， 由本发明的制造方法获得的Sr铁氧体烧结磁铁优选满足下述式（1)并且方形度为80%以 上。
[0035]
[0036] [式（1)中，Br以及HcJ分别表示剩余磁通密度（kG)以及矫顽力（kOe)。]
[0037] 本发明在另一个侧面提供一种Sr铁氧体烧结磁铁，其中，是含有具有六方晶系结 构的Sr铁氧体的Sr铁氧体烧结磁铁，含有碱金属化合物，所述碱金属化合物具有K和Na 中的至少一种元素，K和Na的合计含量分别换算成K 20和Na20为0. 17质量％以下，Sr铁 氧体的晶粒的平均粒径为〇. 6 iim以下，粒径为1. 8 iim以上的晶粒的个数基准的比例为1% 以下。
[0038] 本发明的Sr铁氧体烧结磁铁具备充分细微并且具有高均匀性的组织。这样的Sr 铁氧体烧结磁铁在方形度（Hk/HcJ)、剩余磁通密度（Br)以及矫顽力（HcJ)的所有特性方面
【权利要求】
1. 一种烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法，其中， 具有： 混合工序，将铁化合物、锶化合物、以及碱金属化合物混合来调制混合物，所述碱金属 化合物具有K和Na的至少一种元素作为构成元素并且不具有C1和S作为构成元素； 预烧工序，在850?1KKTC下烧成所述混合物从而得到一次颗粒的平均粒径为0. 2? 1. 0 y m的Sr铁氧体颗粒， 在所述混合工序中，以K和Na的总量相对于所述铁化合物的粉末以及所述锶化合物的 粉末的总量以K20和Na20换算为0. 03?1. 05质量％的方式，混合所述碱金属化合物。
2. 如权利要求1所述的烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法，其中， 所述Sr铁氧体颗粒的饱和磁化强度为67emu/g以上。
3. 如权利要求1或者2所述的烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法，其中， 所述碱金属化合物包含碳酸盐以及硅酸盐中的至少一种。
4. 如权利要求1?3中任一项所述的烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法，其中， 所述Sr铁氧体颗粒的氯含量为0. 05质量％以下。
5. 如权利要求1?4中任一项所述的烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法，其中， 具有对所述Sr铁氧体颗粒进行干式粉碎的粗粉碎工序。
6. 如权利要求1?5中任一项所述的烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法，其中， 在所述预烧工序中得到的Sr铁氧体颗粒的比表面积为1. 5?10m2/g。
7. 如权利要求1?6中任一项所述的烧结磁铁用Sr铁氧体颗粒的制造方法，其中， 所述铁化合物通过喷雾焙烧法进行制造。
8. -种Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，其中， 使用通过权利要求1?7中任一项所述的制造方法得到的Sr铁氧体颗粒来制造Sr铁 氧体烧结磁铁。
9. 一种Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，其中， 具有： 微粉碎工序，对由权利要求1?7中任一项所述的制造方法得到的Sr铁氧体颗粒进行 湿式粉碎； 成型工序，将湿式粉碎后的Sr铁氧体颗粒湿式成型，制作成型体； 烧结工序，在1000?1250°C下烧成所述成型体，从而得到烧结磁铁。
10. 如权利要求8或9所述的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，其中， 在所述Sr铁氧体烧结磁铁中，Sr铁氧体的晶粒的平均粒径为0. 6 ii m以下， 粒径为l.Sym以上的所述晶粒的个数基准的比例为1%以下。
11. 如权利要求8?10中任一项所述的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，其中， 满足下述式（1)， Br+l/3HcJ ^ 5. 5 (1) 式（1)中，Br和HcJ分别表示剩余磁通密度以及矫顽力，剩余磁通密度的单位为kG，矫 顽力的单位为kOe。
12. 如权利要求8?11中任一项所述的Sr铁氧体烧结磁铁的制造方法，其中， 方形度为80%以上。
13. -种马达，其中， 具备通过权利要求8?12中任一项所述的制造方法得到的Sr铁氧体烧结磁铁。
14. 一种发电机，其中， 具备通过权利要求8?12中任一项所述的制造方法得到的Sr铁氧体烧结磁铁。
15. -种Sr铁氧体烧结磁铁，其中， 是含有具有六方晶系结构的Sr铁氧体的Sr铁氧体烧结磁铁， 含有碱金属化合物，所述碱金属化合物具有K和Na中的至少一种元素并且不具有C1 和S作为构成元素，K和Na的合计含量分别换算成K20和Na20为0. 17质量％以下， Sr铁氧体的晶粒的平均粒径为0. 6 ii m以下， 粒径为l.Sym以上的所述晶粒的个数基准的比例为1%以下。
16. -种马达，其中， 具备权利要求15所述的Sr铁氧体烧结磁铁。
17. -种发电机，其中， 具备权利要求15所述的Sr铁氧体烧结磁铁。
18. -种Sr铁氧体颗粒的使用方法，其中， 将通过权利要求1?7中任一项所述的制造方法得到的Sr铁氧体颗粒用于Sr铁氧体 烧结磁铁的制造。
【文档编号】H01F41/02GK104350029SQ201380029949
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2012年6月7日
【发明者】田口仁 申请人:Tdk株式会社