铁氧体磁体及其制造方法技术

一种铁氧体磁体，其特征在于其包括式为（Ｓｒ↓［１－ｘ］Ａ↓［ｘ］）Ｏ.ｎ［（Ｆｅ↓［１－ｙ］↑［３＋］Ｆｅ↓［ｙ］↑［２＋］）↓［２］Ｏ↓［３］］的磁铅石单相，其中，Ａ是至少一种选自稀土元素中的元素，ｘ，ｙ和ｎ表示摩尔比率，并且０＜ｘ≤０．６，０＜ｙ≤０．０５，５．７≤ｎ≤６．０。为了制造该铁氧体磁体，在控制的还原气氛中进行烧结，以形成上述式表示的磁铅石单相。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有磁铅石型晶体结构的铁氧体磁体，以及它的制造方法。
技术介绍
铁氧体磁体广泛用在各种工业中，最近，越来越多的用在汽车应用中，汽车应用中正在积极的引入电子部件和信息技术(IT)系统。由于用于汽车应用中的电子部件被明确要求降低尺寸和重量，在比如发动机中采用的铁氧体磁体被要求具有比以往更优异的磁性能。熟知的，具有磁铅石型(M型)晶体结构的铁氧体磁体磁性能优异，对M型铁氧体磁体已进行了大量研究，目前有两种M型铁氧体磁体被用到了实际应用中式为SrO·nFe2O3的Sr铁氧体磁体和式为BaO·nFe2O3的Ba铁氧体磁体(式中的n代表Fe2O3与SrO或者BaO之间的摩尔比率)。尤其的，已知Sr铁氧体磁体呈现出优异的磁性能。在Sr铁氧体磁体中，在构成磁铅石相的组分中，Fe2O3与SrO的化学计量组成为摩尔比率n＝6.0(n＝Fe2O3/SrO)。然而，在Sr铁氧体磁体的实际制造过程中，所采用的组成范围与化学计量组成相比具有显著过量的SrO，例如，其中的n为大约5.2到5.6。已知在比上述组成范围含有更多Fe2O3的组成范围中，可烧结性恶化，如果用比上述组成范围具有更多Fe2O3的组成范围来制造磁体，必须把烧结温度设定到高温，导致显著的晶体生长。这使得矫顽力明显降低。而且，为了提高磁性和改善可烧结性，经常有选择的使用总量为1-3质量％的添加剂，例如SiO2，CaCO3，Al2O3和Cr2O3。上述具有过量SrO的组成范围(n＝5.2-5.6)自然需要大量贵重的SrCO3作原料，这提高了原料成本。另外，采用高Fe2O3的组成，可以增大剩余磁通密度，但会带来上述可烧结性的问题。为了制造高性能的磁体，必须提高矫顽力和剩余磁通密度。重要的是提高烧结密度并得到尺寸均匀的精细晶粒。为了得到高的烧结密度，必须采用高的烧结温度，但这会导致晶粒生长，不是理想选择。如上所述，可以采用添加剂，例如SiO2，CaCO3，Al2O3和Cr2O3来提高可烧结性。另一个改善可烧结性的方案是加入稀土元素的氧化物(参照例如日本专利No.S29-5139)。进一步的，为了提高磁各向异性，可以与稀土元素结合加入钴(参照例如日本专利申请No.S62-119760)。稀土元素的加入改善可烧结性，但很多稀土元素成为取代磁铅石相中Sr2+或Ba2+的位置的正三价离子，这导致破坏了磁铅石相中的离子平衡。现在，这个问题可以通过比如用Co2+代替磁铅石相中的Fe3+的位置来处理，这样就减小了对离子平衡的扰动，由此稳定了磁铅石相。依据同样技术思想的铁氧体磁体和磁记录材料已被公开(参照，例如日本专利申请Nos.H10-149910和H11-154604)。然而，这需要结合采用贵重的钴，因而进一步增加了原料成本，尽管磁性记录材料是薄膜制品，不会遭受太大增加，而对是块状制品的铁氧体磁体而言就尤其明显。如上所述，Sr铁氧体磁体用具有的Fe2O3与SrO的摩尔比率大约在5.2-5.6的范围的组成范围制造。这是因为，如果将摩尔比率n设定在从5.6向上到接近化学计量组成6.0的范围内，铁氧体磁体的可烧结性会显著恶化。进一步的，众所周知的，采用摩尔比率n高于6.0的组成范围，不能形成单一的磁铅石相。例如，如果将具有的组成范围为摩尔比率n在5.6以上范围的铁氧体磁体在通常采用的温度(大约1150℃)下烧结，难以有效提高烧结密度，而且，进一步的，在具有的组成范围为摩尔比率n超过6.0的铁氧体磁体中，杂相比如Fe2O3相会剩余在铁氧体磁体中，这会导致不能得到足够的磁性能。另外，如果将铁氧体在更高的温度下烧结以补偿低的可烧结性，尽管烧结密度提高了，晶粒会长大，因而破坏磁性能。因此，Sr铁氧体磁体通常用含有的SrO比化学计量组成多(例如n大约为5.2-5.6)的组成范围来制造。这样，传统的铁氧体磁体中含有过量的昂贵的SrO，增加了制造成本。并且，加入了钴的铁氧体磁体得到了相对好的磁性能，但因为钴的高成本而导致了高的制造成本。本专利技术是针对上述现有状况而提出的，本专利技术的一个目的是提供低廉的铁氧体磁体，其是用等于或者略低于化学计量组成的组成范围制造的，但仍得到了优异的磁性能，以及这种铁氧体磁体的制造方法。专利技术简述本专利技术人研究发现如果加入少量的稀土元素，并在烧结过程中控制氧的浓度以提供合适的还原气氛，具有的组成范围等于或者略低于化学计量组成的铁氧体磁体可以在通常采用的温度下充分烧结，而不会太促进晶体的生长。而且，本专利技术人已发现，如果适时的控制氧的浓度，得到合适的还原气氛，部分Fe3+会还原产生Fe2+，由此不必加入Co及其它类似物质即可保持与稀土离子之间的电平衡。并且，进一步发现，由于适时保持了电平衡，大大阻止了Fe2O3相和SrO相的剩余。本专利技术是基于上述这些发现做出的。依据本专利技术的第一个方面，铁氧体磁体中包括式为(Sr1-xAx)O·n[(Fe3+1-yFe2+y)2O3]的磁铅石型晶体结构单相，其中，A是至少一种选自稀土元素中的元素，x，y和n是摩尔比率，其中，0＜x≤0.6，0＜y≤0.05，5.7≤n≤6.0。在上述铁氧体磁体中，由于甚至在化学计量组成或者接近化学计量组成的组成范围中生成了Fe2+，在磁铅石型单相中形成了具有尺寸均匀的精细晶粒的晶体结构，并且由于所生成的Fe2+具有高的磁各向异性，从而提高了磁性能。并且，由于在组成范围中具有过量的Fe2O3，昂贵的SrCO3的量得到了最小化。在本专利技术的第一个方面中，铁氧体磁体中可以进一步包括至少一种选自0.01-0.5质量％的SiO2，0.01-1.0质量％的CaCO3，0.01-2.0质量％的Al2O3，以及0.01-2.0质量％的Cr2O3中的组分。由于上述组分的少量加入，可以提高铁氧体磁体的磁性和烧结反应性。依据本专利技术的第二个方面，制造铁氧体磁体的方法包括步骤称量SrCO3，Fe2O3和A2O3原料粉末；将称量的粉末混合成粉末混合物；将粉末混合物在还原气氛中煅烧；将煅烧的粉末混合物压制成生坯；将生坯在还原气氛中烧结，以形成式为(Sr1-xAx)O·n[(Fe3+1-yFe2+y)2O3]的磁铅石型晶体结构单相，其中，A是至少一种选自稀土元素中的元素，x，y和n是摩尔比率，其中，0＜x≤0.6，0＜y≤0.05，5.7≤n≤6.0。在此制造方法中，煅烧步骤和烧结步骤在适当控制的还原气氛中进行，这样，在磁铅石相中的部分Fe3+会还原成Fe2+，由所生成的Fe2+和最初包含的三价稀土元素离子可维持磁铅石晶体结构中的离子平衡。如果在煅烧步骤和烧结步骤中没有合适控制气氛中的氧浓度，而使其过低，因此生成的过多Fe2+会使2ny＞＞x，这破坏了磁铅石相中的离子平衡，反过来，如果煅烧步骤和烧结步骤在大气中进行，那么根本就不会生成Fe2+，由此使得2ny＜＜x，这不但破坏了磁铅石相中的离子平衡，而且使杂相剩余，从而阻碍磁铅石型晶体结构单相的形成。上述铁氧体磁体具有的组成在大气中很难烧结，不能形成磁铅石型晶体结构单相。而现在发现，通过在还原气氛中进行烧结步骤并使用平衡控制的方法，不但对烧结步骤有利，而且可以得到磁铅石型晶体结构单相。依据本专利技术的第三个方面，制造铁氧体磁体的方法包括称量SrCO3，Fe2O3和A2O3原料粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括式为（Ｓｒ↓［１－ｘ］Ａ↓［ｘ］）Ｏ.ｎ［（Ｆｅ↑［３＋］↓［１－ｙ］Ｆｅ↑［２＋］↓［ｙ］）↓［２］Ｏ↓［３］］的磁铅石型晶体结构单相的铁氧体磁体，其中，Ａ是至少一种选自稀土元素中的元素，ｘ，ｙ和ｎ是摩尔比率，其中，０＜ｘ≤０．６，０＜ｙ≤０．０５，５．７≤ｎ≤６．０。

【技术特征摘要】
JP 2003-3-25 83116/20031.包括式为(Sr1-xAx)O·n[(Fe3+1-yFe2+y)2O3]的磁铅石型晶体结构单相的铁氧体磁体，其中，A是至少一种选自稀土元素中的元素，x，y和n是摩尔比率，其中，0＜x≤0.6，0＜y≤0.05，5.7≤n≤6.0。2.依据权利要求1中的铁氧体磁体，其中铁氧体磁体中还包括至少一种选自0.01-0.5质量％的SiO2，0.01-1.0质量％的CaCO3，0.01-2.0质量％的Al2O3，以及0.01-2.0质量％的Cr2O3中的组分。3.一种制造铁氧体磁体的方法，该方法包括步骤称量SrCO3，Fe2O3和A2O3原料粉末；将称量的粉末混合成粉末混合物；将粉末混合物在还原气氛中煅烧；将煅烧的粉末混合物压制成生坯；将生坯在还原气氛中烧结，以形成式为(Sr1-xAx)O·n[(Fe3...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林修，
申请(专利权)人：美蓓亚株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]