專利名稱：粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末及其制造方法、以及使用其的粘結(jié)磁體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末及其制造方法、以及使用其的粘結(jié)磁體。
背景技術(shù)：
在要求高磁力的視聽(AV)、辦公自動化(OA)機器、復(fù)印機的磁力輥等中使用的磁體中使用了鐵氧體系燒結(jié)磁體。但是，該鐵氧體系燒結(jié)磁體會發(fā)生開裂，并且由于需要研磨而導(dǎo)致生產(chǎn)效率差，具有難以加工成復(fù)雜形狀等固有的問題。最近，使用了稀土類磁體的粘結(jié)磁體在該領(lǐng)域被部分地使用?？墒?，稀土類磁體的成本大約是鐵氧體系燒結(jié)磁體的20 倍，具有成本高且易于生銹等的問題。于是，提出用鐵氧體系粘結(jié)磁體來代替鐵氧體燒結(jié)磁體的要求。然而，由于粘結(jié)磁體相對于燒結(jié)磁體的最大能積(日語最大工才、^ <一積) BHmax較差，因此為了進行替代，必須進一步提高最大能積BHmax的特性。為了提高最大能積BHmax，當然是必須提高剩余磁通密度Br和矯頑磁力He，然而對于前者，鐵氧體粉的飽和磁化強度ο S、填充性和取向性的提高很重要；而對于后者，結(jié)晶性的提高和鐵氧體粒子的多軸化的抑制很重要。作為提高飽和磁化強度σ s的方法，設(shè)計了通過添加具有W型的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的鐵氧體粉或其他元素(稀土類元素或鈷元素等)并使其固溶于結(jié)晶中以提高σ s的方法(專利文獻1)，但其提高幅度只有數(shù)個百分點，且制法復(fù)雜，雖然使用了高價的添加元素牽連到了成本的提高，但是卻沒有相應(yīng)的效果的提高，因此無法實現(xiàn)鐵氧體系燒結(jié)磁體的替換。為了提高填充性，還提出了以下的方法將粒徑不同的2種以上的鐵氧體粉混合， 通過使小粒子擠入大粒子的間隙中來提高填充率的方法(專利文獻幻。然而，供于混合的鐵氧體粉含有較多的六角片狀的粒子，這不利于同時實現(xiàn)復(fù)合物的鐵氧體填充性和流動性，同時對于鐵氧體粒子的分散性的考慮也不夠充分。流動性對復(fù)合物的混煉性和成形性有較大影響，極端的情況下會導(dǎo)致不能混煉或不能成形。并且，由于最終會影響成形體中鐵氧體粒子的取向性，所以必須補償由于提高鐵氧體粉的填充量而降低的取向性，在成型時需要IOkOe以上的高取向磁場。如果成型裝置規(guī)模較大，當然很有可能導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高，在這種情況下，也沒有達到滿足鐵氧體系燒結(jié)磁體的替換的要求。關(guān)于取向性，如前所述，受復(fù)合物的流動性影響較大。流動性受復(fù)合物中使用的樹脂或表面處理劑的影響也較大，但對于鐵氧體粉而言，作為結(jié)晶性好的鐵氧體粉的代表形狀的六角片狀形狀的粒子少、粒子分散性好、且比表面積小(粒子尺寸大)，因此優(yōu)選。然而，粒子尺寸變大時，由于會發(fā)生磁疇壁的生成而易于多軸粒子化，從而引起矯頑磁力的降低，所以不能單純地增大粒子尺寸。另一方面，為了提高矯頑磁力，使結(jié)晶性變好和能抑制多軸粒子化的小粒子尺寸是有利的。然而，要使結(jié)晶性變好而提高退火溫度時，有可能促進凝集(燒結(jié))、使分散性降低。并且，如果將粒子尺寸變小則會導(dǎo)致流動性的降低。因此，保持剩余磁通密度Br不變而使矯頑磁力提高是很困難的。專利文獻1 日本專利特開2001-189210號公報專利文獻2 日本專利第3257936號

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以提供一種各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末為課題，該鐵氧體粉末通過同時實現(xiàn)結(jié)晶性和分散性的提高以及對粒子形狀的控制，可制得在維持矯頑磁力的同時填充性和取向性優(yōu)良的具有高磁力的粘結(jié)磁體。本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的發(fā)明，更具體地講，本發(fā)明提供一種各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末，該鐵氧體粉末是混合了粒徑分布具有多個峰的鐵氧體粉末的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末，其壓縮密度(CD)為3. 5g/cm3以上，壓粉體的矯頑磁力(p-iHc) 為21000e以上，比表面積(SSA)為2. 0m2/g以下。此外，本發(fā)明還提供一種鐵氧體粉末的含有率為92重量％，供于流動性試驗時的熔體流動速率為80g/10分鐘以上的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末。此外，本發(fā)明還提供一種即使在4. 3k0e的低磁場取向中，矯頑磁力(inj-iHc)也在21000e以上、最大能積 (inj-BHmax)在2. 2MG0e以上的各向異性粘結(jié)磁體。此外，本發(fā)明還提供一種各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造方法，該方法包括將含有氧化鐵的多種原材料造粒獲得造粒物的工序，將上述造粒物在氯化物的蒸氣壓下且在1050°C以上、1300°C以下的氣氛中燒成獲得燒成物的工序，以及將上述燒成物破碎 (日文解砕)或者粉碎獲得粉末的工序。本發(fā)明還提供一種各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造方法，該方法為在具有以下工序的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造工序中，在破碎工序或者退火工序的前后或者在該工序中具有混合比表面積不同的第2粉末的工序；(1)將含有氧化鐵的多種原材料造粒獲得第1造粒物的工序；(2)將上述第1造粒物在氯化物的飽和蒸氣壓下且在1050°C以上、1300°C以下的氣氛中燒成獲得第1燒成物的工序；(3)將上述第1燒成物破碎或者粉碎獲得第1粉末的工序；(4)將上述混合粉在大氣中且在800°C以上、1100°C以下的氣氛中進行退火的工序。本發(fā)明的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的壓縮密度(CD)和壓粉體的矯頑磁力(p-iHc)分別滿足3.5g/cm3以上和21000e以上。而且，通過使用本發(fā)明的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末，可以制得具有矯頑磁力(inj-iHc)為21000e以上、最大能積 (inj-BHmax))為2. 2MG0e以上的能積的各向異性粘結(jié)磁體。
具體實施例方式本發(fā)明的各向異性粘結(jié)磁體(以下簡稱為“粘結(jié)磁體”)用鐵氧體粉末具有如下的特性。以下，依次進行說明。壓縮密度(CD)可以說是表示作為粘結(jié)磁體的最小構(gòu)成單位的鐵氧體粒子在有限的體積內(nèi)可以充填多少的指標，與飽和磁通密度(Bs)的相關(guān)性較高。此外，壓縮密度(CD) 較高時，粒子間隙的容積就會變小，因此擠入間隙中的樹脂在表觀上會減少。相應(yīng)地，可以自由運動的、對粒子間的緩沖有利的樹脂的比例增大，混煉和成型時的流動性提高，還有提高取向性的效果。因此，壓縮密度(⑶)以高為宜，較好為3.55g/cm3以上、更好為3.6g/cm3 以上。此外，作為提高壓縮密度(CD)的方法，一直以來使用將粒徑不同的鐵氧體粉末混合的方法。本發(fā)明也將具有多種粒徑的鐵氧體粉末混合而得到了壓縮密度的提高。所以， 本發(fā)明的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的粒徑分布具有多個峰。此外，如果粒徑分布具有多個峰，則不混合多種鐵氧體粉也可以。即，在鐵氧體粉末的合成時，可制成粒度分布具有多個峰的鐵氧體粉末。另外，所謂的峰可以是峰的最大值不完全獨立，對于在一個峰的下部形成的肩峰(aioulder)，也可以將其視作其他的峰。另一方面，壓粉體的矯頑磁力(p-iHc)是指在2噸/cm2的高壓力下被壓縮、具有機械壓力滯后(日文履歴)的狀態(tài)下的矯頑磁力。另外，“噸”是IOOOkg的意思。通常在制造粘結(jié)磁體時的混煉和成形時受到機械的壓力，矯頑磁力(與沒有施加壓力的粉體狀態(tài)時相比)會降低。由于壓粉體的矯頑磁力(P-iHc)和粘結(jié)磁體(成形體)的矯頑磁力 (inj-iHc)具有高度相關(guān)性，所以是推測粘結(jié)磁體(成形體)的矯頑磁力(inj-iHc)的有效指標。因而，壓粉體的矯頑磁力(P-iHc)以高為宜，但由于矯頑磁力過高時會發(fā)生不易磁化的問題，所以較好為22000e以上、32000e以下。此外，本發(fā)明的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末滿足比表面積(SSA)為2. 0m2/g 以下。比表面積(SSA)較高時，在混煉和成型時附著在鐵氧體粒子表面的樹脂(粘合劑)量增加，相應(yīng)地可以自由運動的樹脂的比例減少，導(dǎo)致流動性降低。流動性的降低關(guān)系到磁場成型時取向性的降低，即剩余磁通密度(Br)的降低。由于復(fù)合物中的鐵氧體粉末的含有率 (FC比率)越高、磁場成型中的取向磁場越低時這種傾向越明顯，所以比表面積以低為宜， 較好為1.8m2/g以下。本發(fā)明的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末由于具有高壓縮密度(CD)、低比表面積 (SSA)、還提高了鐵氧體粒子的分散性和減少了片狀粒子，因此可以獲得高流動性。如上所述，由于高流動性關(guān)系到磁場成型時的取向性的提高，即剩余磁通密度(Br)的提高，因此沒有特別的上限，鐵氧體粉末含有率為92重量％的復(fù)合物的熔體流動速率(MFR)在80g/10 分鐘以上，較好為100g/10分鐘以上。另外，本發(fā)明中的混煉顆粒是指平均粒徑約為2mm的復(fù)合物的破碎物。此外，本發(fā)明的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末滿足在無取向狀態(tài)下的飽和磁化強度(σ s)為Memu/g。由于飽和磁化強度(σ s)與飽和磁通密度(Bs)的相關(guān)性較高，所以以高為宜，較好為5kmu/g以上、更好為56emu/g以上。另外，本發(fā)明的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末還能夠以進一步提高磁特性為目的而含有(也可固溶)稀土類元素或過渡金屬元素(鈷等)。然而，稀土類元素或過渡金屬元素(鈷等)的添加會直接影響到成本的提高。例如，即使是稀土類元素中比較便宜的元素，僅固溶10at%的鍶或者鋇，原料費就會有20%以上的提升。由于鐵氧體粉末(粘結(jié)磁體)的最大長處最終還是價廉，所以重要的是成本上升幅度在20%以下、較好是在10%以下、更好是成本不上升。因此，為了使成本不上升，稀土類元素或過渡金屬元素的含有量期望是在10at%以下、較好是在5at%以下、 更好是不含有(作為不可避免的雜質(zhì)含有時除外)。此外，由于本發(fā)明的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的結(jié)晶性良好，且片狀粒子的比率少，因此對于機械的壓力其矯頑磁力的降低也少。即使是在鐵氧體粉末含有率為92 重量％的高填充率的復(fù)合物中，在制造粘結(jié)磁體時的混煉和成形時因機械的壓力造成的矯頑磁力的降低也較少，成形品的矯頑磁力(inj-iHc)可滿足21000e以上。與壓粉體的矯頑磁力(p-iHc) —樣，矯頑磁力以高為宜，但由于矯頑磁力過高時會發(fā)生不易磁化的問題，所以成形品的矯頑磁力(inj-iHc)較好也在22000e以上、32000e以下。到目前為止，有可以滿足壓縮密度(⑶)、壓粉體的矯頑磁力(P-iHc)、比表面積 (SSA)、無取向狀態(tài)下的飽和磁化強度(Os)和熔體流動速率(MFR)中的任何2個或3個項目的鐵氧體粉末，但沒有可滿足以上全部項目的鐵氧體粉末。在本發(fā)明中，通過滿足全部的項目，在鐵氧體粉末含有率為92重量％的高填充率下，并且在4. 3k0e的低取向磁場中的成型中也可以獲得高Hc和Br，其結(jié)果是可以獲得2. 2MG0e以上的高能積。此外，由于本發(fā)明的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造方法是在氯化物、特別是KCl的蒸氣壓下且在1050°C以上、1300°C以下的溫度下燒成，所以在促進粒子成長的同時還可以保持粒子間的距離。其結(jié)果是，可以獲得片狀粒子比率小、粒子間的燒結(jié)少、比表面積小且結(jié)晶性高的鐵氧體粉末。作為上述的氯化物，有KCl、NaCl、LiCl、RbCl、CsCl、BaCl2, SrCl2, CaCl2^MgCl2 等， 也可以將這其中的2種以上的化合物組合進行使用。此外，在氯化物以外，作為燒成時的助熔劑，還可以使用氧化物、無機酸或者無機酸鹽。作為氧化物、無機酸及其鹽，可例舉氧化鉍、硼酸、硼酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸、硅酸鹽等，也可以將這其中的2種以上的化合物組合進行使用。另外，由于直接測定燒成時的氯化物的蒸氣壓(分壓)比較困難，因此通過燒成后的氯化物的有無剩余、燒成爐(容器)的氣密性及其容積和燒成溫度下的飽和蒸氣壓來計算。更詳細地講，以化學(xué)便覽數(shù)據(jù)(表1)為基礎(chǔ)通過回歸計算來求出燒成時的氯化物的蒸氣壓。氯化物的分壓為50mmHg以上760mmHg以下、較好是在50mmHg以上且在飽和蒸氣壓以下，重要的是在燒成時(保持為燒成溫度的期間)氯化物總是以蒸氣狀態(tài)存在。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末，其特征在于，粒徑分布中具有多個峰，壓縮密度(CD)為3. 5g/cm3以上，壓粉體的矯頑磁力(p-iHc)為21000e以上。
2.如權(quán)利要求1所述的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末，其特征在于，比表面積(SSA) 為2. 0m2/g以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末，其特征在于，在無取向狀態(tài)下的飽和磁化強度(σ s)為Memu/g以上。
4.一種各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末，其特征在于，粒徑分布中具有多個峰，壓縮密度(⑶)為3. 5g/cm3以上，壓粉體的矯頑磁力(p-iHc)為21000e以上，比表面積(SSA)為 2. 0m2/g以下，且在無取向狀態(tài)下的飽和磁化強度(ο s)為Memu/g以上。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末，其特征在于， 鐵氧體粉末的含有率為92重量％，供于下述(1)到C3)的流動性試驗時的熔體流動速率為 80g/10分鐘以上；(1)將91.7重量份的供試磁性粉、0. 8重量份的硅烷偶聯(lián)劑、0. 8重量份的潤滑劑和 6. 7重量份的尼龍-6 (粉末狀)用攪拌機攪拌混合；(2)將得到的混合物在230°C下混煉制成平均粒徑為2mm的顆粒；(3)將所述(2)中得到的顆粒供于熔體流動指數(shù)測定儀，在270°C、負荷IOkg的條件下測定10分鐘內(nèi)的擠出重量，并將其作為熔體流動速率(單位g/10分鐘)。
6.一種各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末，其特征在于，粒徑分布中具有多個峰，壓縮密度(⑶)為3. 5g/cm3以上，壓粉體的矯頑磁力(p-iHc)為21000e以上，比表面積(SSA)為 2. 0m2/g以下，在無取向狀態(tài)下的飽和磁化強度(Os)為Memu/g以上，當鐵氧體粉末的含有率為91. 7重量％時，供于下述(1)到(3)的流動性試驗時的熔體流動速率為80g/10分鐘以上；(1)將91.7重量份的供試磁性粉、0. 8重量份的硅烷偶聯(lián)劑、0. 8重量份的潤滑劑和 6. 7重量份的尼龍-6 (粉末狀)用攪拌機攪拌混合；(2)將得到的混合物在230°C下混煉制成平均粒徑為2mm的顆粒；(3)將所述(2)中得到的顆粒供于熔體流動指數(shù)測定儀，在270°C、負荷IOkg的條件下測定10分鐘內(nèi)的擠出重量，并將其作為熔體流動速率(單位g/10分鐘)。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項所述的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末，其特征在于，鐵氧體粉末的含有率為92重量％，通過下述(1)、(2)、(4)測定的矯頑磁力iHc為21000e以上；(1)將91.7重量份的供試磁性粉、0. 8重量份的硅烷偶聯(lián)劑、0. 8重量份的潤滑劑和 6. 7重量份的尼龍-6 (粉末狀)用攪拌機攪拌混合；(2)將得到的混合物在230°C下混煉制成平均粒徑為2mm的顆粒；(4)于溫度290°C及成形壓力^kgf/cm2下，在4.3k0e的磁場取向中將該顆粒注塑成形，用BH追蹤裝置測定直徑15mmX高8mm的圓柱狀成形品的磁特性(所述磁場的取向方向是沿圓柱的中心軸的方向)。
8.一種各向異性粘結(jié)磁體，其特征在于，使用了權(quán)利要求1 7中任一項所述的鐵氧體粉末。
9.如權(quán)利要求8所述的各向異性粘結(jié)磁體，其特征在于，通過所述(4)測定的成形品的矯頑磁力(inj-iHc)為21000e以上。
10.如權(quán)利要求8或9所述的各向異性粘結(jié)磁體，其特征在于，通過所述(4)測定的成形品的最大能積(inj-BHmax)為2. 2MG0e以上。
11.一種各向異性粘結(jié)磁體，其特征在于，粒徑分布中具有多個峰，壓縮密度(CD)為 3. 5g/cm3以上，壓粉體的矯頑磁力(p-iHc)為21000e以上，比表面積(SSA)為2. 0m2/g以下，在無取向狀態(tài)下的飽和磁化強度(σ s)為Memu/g以上，當鐵氧體粉末的含有率為91. 7 重量％時，供于下述(1)到(3)的流動性試驗時的熔體流動速率為80g/10分鐘以上，并且通過所述(4)測定的成形品的最大能積為2. 2MG0e以上；(1)將91.7重量份的供試磁性粉、0. 8重量份的硅烷偶聯(lián)劑、0. 8重量份的潤滑劑和 6. 7重量份的尼龍-6 (粉末狀)用攪拌機攪拌混合；(2)將得到的混合物在230°C下混煉制成平均粒徑為2mm的顆粒(復(fù)合物的破碎物)；(3)將所述(2)中得到的顆粒供于熔體流動指數(shù)測定儀，在270°C、負荷IOkg的條件下測定10分鐘內(nèi)的擠出重量，并將其作為熔體流動速率(單位g/10分鐘)。
12.—種各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造方法，其特征在于，具有將含有氧化鐵的多種原材料造粒獲得造粒物的工序，將所述造粒物在氯化物的蒸氣壓下且在1050°C以上、1300°C以下的氣氛中燒成獲得燒成物的工序，以及將所述燒成物破碎或者粉碎獲得粉末的工序。
13.如權(quán)利要求12所述的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造方法，其特征在于， 氯化物蒸氣的分壓為50mmHg以上、760mmHg以下。
14.如權(quán)利要求12或13所述的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造方法，其特征在于，所述氯化物為NaCl或者KCl。
15.一種各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造方法，其特征在于，在具有以下工序的鐵氧體粉的制造工序中，在破碎工序或者退火工序的前后或者在該工序中具有按規(guī)定的比率混合比表面積(SSA)不同的第2粉末的工序；(1)將含有氧化鐵的多種原材料造粒獲得第1造粒物的工序；(2)將所述第1造粒物在氯化物的蒸氣壓下且在1050°C以上、1300°C以下的氣氛中燒成獲得第1燒成物的工序；(3)將所述第1燒成物破碎或者粉碎獲得第1粉末的工序；(4)在大氣中且在800°C以上、1100°C以下的氣氛中進行退火的工序。
16.如權(quán)利要求15所述的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造方法，其特征在于， 所述比表面積不同的第2粉末通過下述的( (7)或者( (8)進行制造；(5)將含有氧化鐵的多種原材料造粒獲得第2造粒物的工序；(6)將所述第2造粒物在大氣中且在900°C以上、1200°C以下的氣氛中燒成獲得第2燒成物的工序；(7)將所述第2燒成物破碎或者粉碎獲得第2粉末的工序；(8)將所述第2粉末在大氣中且在800°C以上、1100°C以下的氣氛中進行燒成的工序。
17.如權(quán)利要求15或16所述的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造方法，其特征在于，所述比表面積不同的第2粉末的比表面積(SSA)為8m2/g以下。
18.如權(quán)利要求15 17中任一項所述的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造方法，其特征在于，所述第1粉碎粉末與所述第2粉碎粉末的混合比率為60 40至85 15。
19.如權(quán)利要求15或18所述的各向異性粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末的制造方法，其特征在于，所述氯化物為NaCl或者KCl。
全文摘要
粘結(jié)磁體需要增大作為磁化Br和矯頑磁力Hc的乘積的能積。可是在為了提高矯頑磁力而減小粒徑時，粘結(jié)磁體用鐵氧體粉末變得難以填充壓縮而使得Br降低。另外，當要提高磁化而增大粒徑時矯頑磁力會降低。因此，為了增大能積，不得不使Br和Hc兩者都增大。使在氯化物的飽和蒸氣壓下于1050℃至1300℃的溫度下燒成的鐵氧體粉與粒徑較小的微粉鐵氧體混合，并在800℃至1100℃的溫度下退火，可得到粒徑較大、結(jié)晶漂亮、即使加壓矯頑磁力的降低也較小的鐵氧體粉末。用該粉末制得的粘結(jié)磁體具有2.0MGOe以上的能積。
文檔編號H01F1/113GK102388423SQ201080016639
公開日2012年3月21日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者坪井禪, 堀井一良, 平田晃嗣, 末永真一, 綾部敬祐 申請人:同和電子科技有限公司