페라이트 소결 자석

종래, 페라이트 소결 자석에 사용되는 자성 재료로서, 육방정계의 Ba 페라이트 및 Sr 페라이트가 알려져 있다. 최근, 이러한 페라이트 중에서도, 마그네토플럼바이트형(magnetoplumbite; M형)의 Ba 페라이트 및 Sr 페라이트가 주로 채용되어 있다. M형 페라이트는 AFe12O19의 화학식으로 나타나고, A로 나타나는 원소로서 Ba, Sr이 사용된다. 상기 M형 페라이트 중에서, A로 나타나는 원소가 Sr이고, 또한 그 일부가 희토류 원소로 치환되고, 또한 Fe의 일부가 Co로 치환된 M형 페라이트는 잔류 자속 밀도나 보자력과 같은 자기 특성이 우수한 것이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1, 2 참조). 이러한 M형 페라이트는 희토류 원소로서 La를 포함하는 것이 필수로 되어 있다. La는 육방정 M형 페라이트에 대한 고용 한계량이 희토류 원소 중에서도 가장 많기 때문이다. 또한, 특허문헌 1, 2에는 A로 나타나는 원소의 치환원소로서 La를 사용함으로써, Fe의 일부를 치환하는 Co의 고용량(固溶量)을 많게 할 수 있고, 그 결과, 자기 특성이 향상되는 것이 개시되어 있다. 상술한 화학식에 있어서의 A로 나타나는 원소가, Sr이나 Ba보다도 이온 반경이 작은 Ca이면, 육방정 페라이트의 결정 구조로는 되지 않기 때문에, 이것을 자성 재료로서 사용할 수는 없다. 그러나, A로 나타나는 원소가 Ca이거나, 그 일부가 La로 치환되면, 육방정 페라이트의 결정 구조를 취할 수 있다. 또한 Fe의 일부가 Co로 치환되면, 페라이트 소결 자석은 높은 자기 특성을 나타내는 것이 알려져 있다(특허문헌 3 참조). 즉, 이 자성 재료는 A로 나타나는 원소가 Ca이고, 또한 그 일부를, La를 필수 성분으로서 포함하는 희토류 원소로 치환하고, 또한 Fe의 일부를 Co로 치환한 M형 페라이트이다. A로 나타나는 원소가 Ca인 M형 페라이트는 상기 특허문헌 3 외에, 특허문헌 4, 5에도 개시되어 있다. 특허문헌 4에 의하면, 잔류 자속 밀도(Br) 및 보자력(HcJ)을 향상시키고, 또한 높은 각형비를 나타내는 산화물 자성 재료 및 소결 자석의 제공을 의도하여, 하기 식 9로 나타나고, 육방정의 M형 마그네토플럼바이트(magnetoplumbite) 구조를 갖는 페라이트를 주상(主相)으로 하는 산화물 자성 재료가 개시되어 있다. (1-x)CaO·(x/2)R2O3·(n-y/2)Fe2O3·yMO …(9) 여기에서 식 9중에서, R은 La, Nd, Pr로부터 선택되는 적어도 1종의 원소이고 La를 반드시 포함하며, M은 Co, Zn, Ni, Mn으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소로서 Co를 반드시 포함하고, 몰비를 나타내는 x, y, n이 각각, 0.4≤x≤0.6, 0.2≤y≤0.35, 4≤n≤6이고, 또한 1.4≤x/y≤2.5의 관계식을 만족하는 조성을 갖는다. 또한, 특허문헌 5에 의하면, 높은 잔류 자속 밀도를 유지하면서 박형으로 하여도 저하하지 않는 높은 보자력을 갖는 것을 의도하여, 하기 화학식 10의 조성을 갖는 페라이트 소결 자석이 제안되어 있다. A1-x-y+aCax+yRy+cFe2n-zCoz+dO19 …(10) 여기에서 식 10 중, A 원소는 Sr 또는 Sr 및 Ba, R 원소는 Y를 포함하는 희토류 원소의 적어도 1종이며 La를 필수로 포함하고, x, y, z 및 n은 각각 가소제중의 Ca, R 원소 및 Ca의 함유량 및 몰비를 나타내고, a, b, c 및 d는 각각 가소체의 분쇄 공정에서 첨가된 A 원소, Ca, R 원소 및 Co의 양을 나타내고, 각각 하기 조건: 0.03≤x≤0.4, 0.1≤y≤0.6, 0≤z≤0.4, 4≤n≤10, x+y003c#1, 0.03≤x+b≤0.4, 0.1≤y+c≤0.6, 0.1≤z+d≤0.4, 0.50≤[(1-x-y+a)/(1-y+a+b)]≤0.97, 1.1≤(y+c)/(z+d)≤1.8, 1.0≤(y+c)/x≤20, 0.1≤(z+d)≤1.2를 만족한다. 특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제(평)11-154604호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2000-195715호 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 제(평)12-223307호 특허문헌 4: 일본 공개특허공보 2006-104050호 특허문헌 5: 국제공개 제2005/027153호 팜플렛