(57)【要約】【課題】  本発明は、工業的に生産可能で、大きなＢＨｍａｘを有するＦｅ１６Ｎ２粒子粉末の提供を目的とする。【解決手段】  酸化鉄又はオキシ水酸化鉄、必要により、前記酸化鉄又はオキシ水酸化鉄の粒子表面を少なくともアルミナやシリカによって被覆した出発原料を、還元処理及び窒化処理を行って得られる単相のＦｅ１６Ｎ２粉末からなり、また、単相のＦｅ１６Ｎ２粉末を熱処理時間３６ｈ以内に得る製造方法であり、また、該単相のＦｅ１６Ｎ２粉末を磁気的配向させた異方性磁石又はボンド磁石である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ１６Ｎ２単相からなる強磁性粒子粉末であって、該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末。
【請求項２】
Ｆｅ１６Ｎ２単相からなる強磁性粒子粉末であって、Ｆｅ１６Ｎ２粒子粉末の粒子表面がＳｉ及び／又はＡｌ化合物で被覆され、該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末。
【請求項３】
請求項１又は２記載の強磁性粒子粉末の飽和磁化値σｓが１３０ｅｍｕ／ｇ以上であって、保磁力Ｈｃが１８００Ｏｅ以上である強磁性粒子粉末。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の一次粒子径が平均短軸径５〜４０ｎｍ、平均長軸径３０〜２５０ｎｍである強磁性粒子粉末。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積が８０〜２５０ｍ２／ｇである強磁性粒子粉末。
【請求項６】
鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末は、一次粒子の平均短軸径が５〜４０ｎｍであって平均長軸径が３０〜２００ｎｍであり、ＢＥＴ比表面積が８５〜２３０ｍ２／ｇである酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる請求項１〜５のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法。
【請求項７】
鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆した後、還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末は、一次粒子の平均短軸径が５〜４０ｎｍであって平均長軸径が３０〜２００ｎｍであり、ＢＥＴ比表面積が８５〜２３０ｍ２／ｇである酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる請求項２〜５のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の強磁性粒子粉末の製造法において、還元処理及び窒化処理の合計時間が３６時間以内であることを特徴とする強磁性粒子粉末の製造法。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載の強磁性粒子粉末からなる異方性磁石。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載の強磁性粒子粉末を含有するボンド磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短時間で大きなＢＨｍａｘのＦｅ１６Ｎ２単相粉末及びその製法に関する。また、該Ｆｅ１６Ｎ２単相粉末を用いた異方性磁石又はボンド磁石を提供する。
【背景技術】
【０００２】
現在、Ｓｒ系フェライト磁性粉末、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末など種々の磁性材料が実用化されている。しかしながら、更なる特性の向上を目的として改良が加えられるとともに、新規材料の探索が行われている。その中でも、Ｆｅ１６Ｎ２などのＦｅ−Ｎ系の化合物が注目されている。
【０００３】
Ｆｅ−Ｎ系の化合物のうちα”−Ｆｅ１６Ｎ２は窒素を固溶するマルテンサイトやフェライトを長時間アニールした場合に晶出する準安定化合物として知られている。このα”−Ｆｅ１６Ｎ２の結晶はｂｃｔ構造であり、大きな飽和磁化を持つ巨大磁気物質として期待されている。しかしながら、準安定化合物と言われるように、この化合物を単離した粉末として化学的に合成された例は極めて少ない。
【０００４】
これまで、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単相を得ようと、蒸着法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）、イオン注入法、スパッタ法、アンモニア窒化法などの様々な方法が試みられた。しかし、より安定なγ‘−Ｆｅ４Ｎやε−Ｆｅ２〜３Ｎの生成とともに、マルテンサイト（α’−Ｆｅ）やフェライト（α−Ｆｅ）様金属の共晶が起き、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単一化合物を単離して製造することに困難を伴う。一部、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単一化合物を薄膜として得ているが、薄膜では磁性材料への適用に限界があり、より幅の広い用途展開には不向きである。
【０００５】
α”−Ｆｅ１６Ｎ２に関する既存技術として、下記技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４００２３号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７３１１号公報
【特許文献３】特開２００９−８４１１５号公報
【特許文献４】特開２００８−１０８９４３号公報
【特許文献５】特開２００８−１０３５１０号公報
【特許文献６】特開２００７−３３５５９２号公報
【特許文献７】特開２００７−２５８４２７号公報
【特許文献８】特開２００７−１３４６１４号公報
【特許文献９】特開２００７−３６０２７号公報
【特許文献１０】特開２００６−３１９３４９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｍ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｈ．Ｓｈｏｊｉ，Ｈ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｈ，Ｎａｓｈｉ，Ｔ．Ｗａｋｉｙａｍａ，Ｍ．Ｄｏｉ，ａｎｄ  Ｍ．Ｍａｔｓｕｉ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．７６，ｐｐ．６６４２−６６４７，１９９４．
【非特許文献２】Ｙ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｍ．Ｋａｔｏｕ，Ｈ．Ｓｈｏｊｉ，ａｎｄ  Ｍ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｍａｇｎ．Ｍａｔｅｒ．，Ｖｏｌ．２３２，ｐ．１８−２６，２００１．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１〜１０及び非特許文献１及び２記載の技術では、未だ十分とは言い難いものである。
【０００９】
即ち、特許文献１には、表面酸化被膜が存在する鉄粒子を還元処理した後、窒化処理してＦｅ１６Ｎ２を得ることが記載されているが、最大エネルギー積を高くすることは考慮されていない。また、窒化反応が長時間にわたるものであり、工業的とは言い難い。
【００１０】
また、特許文献２には、酸化鉄粉末を還元処理して金属鉄粉末を生成し、得られた金属鉄粉末を窒化処理してＦｅ１６Ｎ２を得ることが記載されているが、磁気記録媒体用磁性粒子粉末として用いられるものであり、高い最大エネルギー積ＢＨｍａｘを有すべく硬磁性材料として好適とは言い難いものである。
【００１１】
また、特許文献３〜９では、フェライトに変わる磁気記録材料用の極大磁気物質として記載されているが、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単相は得られておらず、より安定なγ‘−Ｆｅ４Ｎやε−Ｆｅ２〜３Ｎ、マルテンサイト（α’−Ｆｅ）やフェライト（α−Ｆｅ）様金属が混相として生成している。
【００１２】
また、特許文献１０では、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単相粉末が得られたことが記載されているが、単相を得ることができるのは、１１０〜１２０℃にて１０日間と限られた条件で且つ非常に長い時間を要すことから量産には向いていない。
【００１３】
非特許文献１〜２には、薄膜でのα”−Ｆｅ１６Ｎ２単相を得ることに成功していて学術的には面白いが、薄膜では適用に限界があり、より幅の広い用途展開には不向きである。また、汎用の磁性材料とするには生産性や経済性に問題がある。
【００１４】
そこで、本発明では、工業的生産可能な短時間において、大きなＢＨｍａｘを持つＦｅ１６Ｎ２単相粉末及びその製造方法、該粉末を用いた異方性磁石及びボンド磁石の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下の本発明によって解決することができる。
【００１６】
即ち、本発明は、Ｆｅ１６Ｎ２単相からなる強磁性粒子粉末であって、該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末である（本発明１）。
【００１７】
また、本発明は、Ｆｅ１６Ｎ２単相からなる強磁性粒子粉末であって、Ｆｅ１６Ｎ２粒子粉末の粒子表面がＳｉ及び／又はＡｌ化合物で被覆され、該強磁性粒子粉末のＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とする強磁性粒子粉末である（本発明２）。
【００１８】
また、本発明は、本発明１又は２記載の強磁性粒子粉末の飽和磁化値σｓが１３０ｅｍｕ／ｇ以上であって、保磁力Ｈｃが１８００Ｏｅ以上である強磁性粒子粉末である（本発明３）。
【００１９】
また、本発明は、本発明１〜３のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の一次粒子径が平均短軸径５〜４０ｎｍ、平均長軸径３０〜２５０ｎｍである強磁性粒子粉末である（本発明４）。
【００２０】
また、本発明は、本発明１〜４のいずれかに記載の強磁性粒子粉末のＢＥＴ比表面積が８０〜２５０ｍ２／ｇである強磁性粒子粉末である（本発明５）。
【００２１】
また、本発明は、鉄化合物粒子粉末について還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末は、一次粒子の平均短軸径が５〜４０ｎｍであって平均長軸径が３０〜２００ｎｍであり、ＢＥＴ比表面積が８５〜２３０ｍ２／ｇである酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる請求項１〜５のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法である（本発明６）。
【００２２】
また、本発明は、鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆した後、還元処理を行い、次いで、窒化処理を行う強磁性粒子粉末の製造方法であって、前記鉄化合物粒子粉末は、一次粒子の平均短軸径が５〜４０ｎｍであって平均長軸径が３０〜２００ｎｍであり、ＢＥＴ比表面積が８５〜２３０ｍ２／ｇである酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を出発原料として用いる請求項１〜５のいずれかに記載の強磁性粒子粉末の製造法である（本発明７）。
【００２３】
また、本発明は、本発明６又は７記載の強磁性粒子粉末の製造法において、還元処理及び窒化処理の合計時間が３６時間以内であることを特徴とする強磁性粒子粉末の製造法である（本発明８）。
【００２４】
また、本発明は、本発明１〜５のいずれかに記載の強磁性粒子粉末からなる異方性磁石である（本発明９）。
【００２５】
また、本発明は、本発明１〜５のいずれかに記載の強磁性粒子粉末を含有するボンド磁石である（本発明１０）。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、大きなＢＨｍａｘを有するので、磁性材料として好適である。
【００２７】
また、本発明に係る強磁性粒子粉末の製造法は、大きなＢＨｍａｘを有するＦｅ１６Ｎ２粒子粉末を容易に得ることができるので、強磁性粒子粉末の製造法として好適である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、Ｆｅ１６Ｎ２単相からなる。他の結晶相が存在する場合には、磁気特性が十分とは言い難い。
【００２９】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、最大エネルギー積ＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ以上である。ＢＨｍａｘが５ＭＧＯｅ未満では、硬磁性材料として磁気特性が十分とは言い難い。好ましくはＢＨｍａｘが６．０ＭＧＯｅ以上、更により好ましくは６．５ＭＧＯｅ以上である。
【００３０】
本発明に係る強磁性粒子粉末は飽和磁化値σｓが１３０ｅｍｕ／ｇ以上であって、保磁力Ｈｃが１８００Ｏｅ以上である。飽和磁化値σｓ及び保磁力Ｈｃが前記範囲未満の場合、硬磁性材料として磁気特性が十分とは言い難い。好ましくは飽和磁化値σｓが１３５ｅｍｕ／ｇ以上、保磁力Ｈｃが２０００Ｏｅ以上、更により好ましくは保磁力Ｈｃが２２００Ｏｅ以上である。
【００３１】
本発明に係る強磁性粒子粉末の一次粒子径は、平均短軸径が５〜４０ｎｍ、平均長軸径が５〜２５０ｎｍであることが好ましい。。本発明では、平均短軸径及び平均長軸径が前記範囲外の単相のＦｅ１６Ｎ２を得ることが困難となる。好ましくは、平均短軸径が７〜３８ｎｍ、平均長軸径が７〜２２０ｎｍ、より好ましくは平均短軸径が８〜３５ｎｍ、平均長軸径が８〜２００ｎｍである。
【００３２】
本発明に係る強磁性粒子粉末の比表面積は８０〜２５０ｍ２／ｇであることが好ましい。８０ｍ２／ｇ未満では、窒化が進みにくく、単相Ｆｅ１６Ｎ２粉末を得ることが困難となる。２５０ｍ２／ｇを超える場合は、窒化が過剰に起きるため単相Ｆｅ１６Ｎ２粉末を得ることが困難となる。より好ましい比表面積は８２〜２４５ｍ２／ｇ、更により好ましくは８５〜２４０ｍ２／ｇである。
【００３３】
本発明において、Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物を被覆する場合には、その存在量は強磁性粒子粉末に対しＳｉ換算又はＡｌ換算で２００００ｐｐｍ以下が好ましい。Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物を被覆することによって、熱処理（還元処理、窒化処理）の温度を低減することができ、局所的に過剰に窒化が進行することを抑制することができる。Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物の被覆量が２００００ｐｐｍを超える場合には、非磁性成分が増加することとなるため好ましくない。より好ましくは１０００〜１５０００ｐｐｍ、更により好ましくは１５００〜１３０００ｐｐｍである。
【００３４】
次に、本発明に係る強磁性粒子粉末の製造法について述べる。
【００３５】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、必要により、鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆した後、還元処理を行い、次いで、窒化処理を行って得ることができる。
【００３６】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄の粒子形状には特に限定はないが、針状、粒状、紡錘状、板状、球状、立方体状、直方体状などいずれでもよい。
【００３７】
出発原料である鉄化合物粒子粉末としては、酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を用いることができ、特に限定されないが、マグネタイト、γ−Ｆｅ２Ｏ３、α−Ｆｅ２Ｏ３、α−ＦｅＯＯＨ、β−ＦｅＯＯＨ、γ−ＦｅＯＯＨなどが挙げられる。また、出発原料は単相でも不純物を含んでいてもよく、不純物としては主相以外の酸化鉄又はオキシ水酸化鉄を含んでいてもよい。
【００３８】
出発原料である鉄化合物粒子粉末の一次粒子径は、平均短軸径が５〜４０ｎｍ、平均長軸径が５〜２００ｎｍである。平均短軸径が５ｎｍ未満及び／又は平均長軸径が５ｎｍ未満では、窒化が過剰に起きるため単相のＦｅ１６Ｎ２が得られない。短軸径が４０ｎｍを超える及び／又は長軸径が２００ｎｍを超える場合、窒化が進みにくく、単相のＦｅ１６Ｎ２が得られない。好ましくは平均短軸径が７〜３８ｎｍ、平均長軸径が７〜１９０ｎｍ、より好ましくは平均短軸径が８〜３５ｎｍ、平均長軸径が８〜１８５ｎｍである。
【００３９】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄の比表面積は、８５〜２３０ｍ２／ｇである。８５ｍ２／ｇ未満では、窒化が進みにくく、単相Ｆｅ１６Ｎ２粉末は得られない。２３０ｍ２／ｇを超える場合は、窒化が過剰に起きるため単相Ｆｅ１６Ｎ２粉末は得られない。好ましい比表面積は９０〜２２０ｍ２／ｇ、より好ましくは９５〜２１０ｍ２／ｇである。
【００４０】
出発原料である鉄化合物粒子粉末中には、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｉなどの不純物元素が含有されないものが好ましい。鉄化合物粒子粉末中に異種元素が多量に存在する場合、硬磁性材料として好適な磁気特性を有する強磁性材料が得られない。前記不純物の含有量は３ｗｔ％未満であることがより好ましい。
【００４１】
本発明においては、必要により、鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物を被覆してもよい。
【００４２】
Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物による被覆は、鉄化合物粒子粉末を分散して得られる水懸濁液のｐＨを調整した後、Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物を添加して混合攪拌することにより、又は、必要により、混合攪拌後にｐＨ値を調整することにより、前記鉄化合物粒子粉末の粒子表面をＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物で被覆し、次いで、濾別、水洗、乾燥、粉砕する。
【００４３】
Ｓｉ素化合物としては、３号水ガラス、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、コロイダルシリカ等が使用できる。
【００４４】
Ａｌ化合物としては、酢酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等のアルミニウム塩や、アルミン酸ナトリウム等のアルミン酸アルカリ塩及びアルミナゾル等が使用できる。
【００４５】
Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物の添加量は、鉄化合物粒子粉末に対しＳｉ換算又はＡｌ換算で１０００〜２００００ｐｐｍが好ましい。１０００ｐｐｍ未満の場合には熱処理時に粒子間の焼結を抑制する効果が十分とは言い難い。２００００ｐｐｍを超える場合には、非磁性成分が増加することとなり好ましくない。
【００４６】
本発明おける出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄は、少なくともアルミナやシリカによって被覆されていることが好ましい。ゲータイトから窒化処理前の原料である鉄金属を得るための熱処理によって粒子同士の焼結を抑制するためにゲータイト粒子表面を被覆する。表面被覆量は特に限定されないが、Ｓｉ若しくはＡｌ金属元素換算で、１０００〜２００００ｐｐｍが好ましく、より好ましい表面被覆量は１５００〜１５０００ｐｐｍ、更により好ましくは１５００〜１３０００ｐｐｍである。
【００４７】
Ｓｉ化合物及び／又はＡｌ化合物によって被覆された酸化鉄又はオキシ水酸化鉄の比表面積は９０〜２５０ｍ２／ｇが好ましい。９０ｍ２／ｇ未満では、窒化が進みにくく、単相Ｆｅ１６Ｎ２粉末は得られない。２５０ｍ２／ｇを超える場合は、窒化が過剰に起きるため単相Ｆｅ１６Ｎ２粉末は得られない。好ましくは、９２〜２４０ｍ２／ｇ、より好ましくは、９５〜２４０ｍ２／ｇである。
【００４８】
本発明においては、Ｓｉ化合物、Ａｌ化合物とともに、ＹやＬａなどの希土類化合物等を被覆させても良い。
【００４９】
次に、鉄化合物粒子粉末又は粒子表面がＳｉ化合物及び／又はＡｌ化合物によって被覆された鉄化合物粒子粉末について、還元処理を行う。
【００５０】
還元処理の温度は３００〜６００℃である。還元処理の温度が３００℃未満の場合には鉄化合物粒子粉末が十分に金属鉄に還元されない。還元処理の温度が６００℃を超える場合には鉄化合物粒子粉末は十分に還元されるが、粒子間の焼結も進行することになり、好ましくない。より好ましい還元温度は３５０〜５００℃である。
【００５１】
還元処理の雰囲気は、水素雰囲気が好ましい。
【００５２】
還元処理を行った後、窒化処理を行う。
【００５３】
窒化処理の温度は１００〜２００℃である。窒化処理の温度が１００℃未満の場合には窒化処理が十分に進行しない。窒化処理の温度が２００℃を超える場合には、γ‘−Ｆｅ４Ｎやε−Ｆｅ２〜３Ｎが生成するため、Ｆｅ１６Ｎ２単相は得られない。より好ましい還元温度は１１０〜１８０℃である。
【００５４】
窒化処理の雰囲気は、Ｎ２雰囲気が好ましく、Ｎ２の他、ＮＨ３、Ｈ２などを混合させてもよい。
【００５５】
本発明に係る強磁性粒子粉末は、３６時間以内の熱処理（還元処理及び窒化処理の合計時間）で得られる。工業的に単相のＦｅ１６Ｎ２粉末を生産するにはできる限りの短い時間で単相化させることで、時間当たりの収量が増えるものであり、工業的生産性に優れるものである。好ましくは３３時間以内、より好ましくは３０時間以内である。
【００５６】
次に、本発明に係る異方性磁石について述べる。
【００５７】
本発明に係る強磁性磁石の磁気特性は目的とする用途に応じて所望の磁気特性（保磁力、残留磁束密度、最大エネルギー積）となるように調整すればよい。
【００５８】
磁気的な配向をさせる方法は特に限定されない。例えばガラス転移温度以上温度においてＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合）樹脂に単相のＦｅ１６Ｎ２粉末を分散剤などとともに混練して成形し、ガラス転移温度を超えた付近の温度で所望の外部磁場をかけて、磁気的配向を促せばよい。または、ウレタン等の樹脂と有機溶剤と単相のＦｅ１６Ｎ２粉末をペイントシェーカーなどで強く混合・粉砕したインクをブレードやＲｏｌｌ−ｔｏ−Ｒｏｌｌ法によって樹脂フィルムに塗布印刷し、素早く磁場中を通して、磁気的な配向をさせればよい。
【００５９】
次に、本発明におけるボンド磁石用樹脂組成物について述べる。
【００６０】
本発明におけるボンド磁石用樹脂組成物は、本発明に係る強磁性粒子粉末を結合剤樹脂中に分散してなるものであって、該強磁性粒子粉末を８５〜９９重量％含有し、残部が結合剤樹脂とその他添加剤とからなる。
【００６１】
前記結合剤樹脂としては、成形法によって種々選択することができ、射出成形、押し出し成形及びカレンダー成形の場合には熱可塑性樹脂が使用でき、圧縮成形の場合には、熱硬化性樹脂が使用できる。前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ナイロン（ＰＡ）系、ポリプロピレン（ＰＰ）系、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）系、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）系、液晶樹脂（ＬＣＰ）系、エラストマー系、ゴム系等の樹脂が使用でき、前記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ系、フェノール系等の樹脂を使用することができる。
【００６２】
なお、ボンド磁石用樹脂組成物を製造するに際して、成形を容易にしたり、磁気特性を十分に引き出すために、必要により、結合剤樹脂の他に可塑剤、滑剤、カップリング剤など周知の添加物を使用してもよい。また、フェライト磁石粉末などの多種の磁石粉末を混合することもできる。
【００６３】
これらの添加物は、目的に応じて適切なものを選択すればよく、可塑剤としては、それぞれの使用樹脂に応じた市販品を使用することができ、その合計量は使用する結合剤樹脂に対して０．０１〜５．０重量％程度が使用できる。
【００６４】
前記滑剤としては、ステアリン酸とその誘導体、無機滑剤、オイル系等が使用でき、ボンド磁石全体に対して０．０１〜１．０重量％程度が使用できる。
【００６５】
前記カップリング剤としては、使用樹脂とフィラーに応じた市販品が使用でき、使用する結合剤樹脂に対して０．０１〜３．０重量％程度が使用できる。
【００６６】
本発明におけるボンド磁石用樹脂組成物は、強磁性粒子粉末を結合剤樹脂と混合、混練してボンド磁石用樹脂組成物を得る。
【００６７】
前記混合は、ヘンシェルミキサー、Ｖ字ミキサー、ナウター等の混合機などで行うことができ、混練は一軸混練機、二軸混練機、臼型混練機、押し出し混練機などで行うことができる。
【００６８】
次に、本発明に係るボンド磁石について述べる。
【００６９】
ボンド磁石の磁気特性は目的とする用途に応じて所望の磁気特性（保磁力、残留磁束密度、最大エネルギー積）となるように調整すればよい。
【００７０】
本発明におけるボンド磁石は、前記ボンド磁石用樹脂組成物を用いて、射出成形、押出成形、圧縮成形又はカレンダー成形等の周知の成形法で成形加工した後、常法に従って電磁石着磁やパルス着磁することにより、ボンド磁石とすることができる。
【００７１】
＜作用＞
本発明に係る強磁性粒子粉末は、単相のＦｅ１６Ｎ２粉末であって他相の混在がないことから、大きなＢＨｍａｘが得られる。
【実施例】
【００７２】
本発明の代表的な実施の形態は次の通りである。
【００７３】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄や得られたＦｅ１６Ｎ２粒子粉末の比表面積値は、窒素によるＢ．Ｅ．Ｔ．法により測定した。
【００７４】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄や得られたＦｅ１６Ｎ２の一次粒子サイズは透過型電子顕微鏡（日本電子（株）、ＪＥＭ−１２００ＥＸＩＩ）を用いて測定した。粒子１２０個をランダマイズに選び粒子サイズを計測して平均値を求めた。
【００７５】
出発原料である酸化鉄又はオキシ水酸化鉄や得られたＦｅ１６Ｎ２粒子またはこれらの表面被覆を行った試料の組成分析は、加熱した試料を酸で溶解し、プラズマ発光分光分析装置（セイコー電子工業（株）、ＳＰＳ４０００）を用い分析して求めた。
【００７６】
出発原料及び得られたＦｅ１６Ｎ２粒子粉末の構成相は、粉末Ｘ線回折装置（ＸＲＤ、（株）リガク製、ＲＩＮＴ−２５００）による同定と、透過型電子顕微鏡（日本電子（株）、ＪＥＭ−１２００ＥＸＩＩ）を用いた電子線回折（ＥＤ）評価を行い決定した。ＥＤ評価は、ＸＲＤでは分からない、不純物相としてのα−ＦｅやＦｅ４Ｎなどがそれらの格子定数の相違を利用してミクロに存在しているかどうかを決定することができる。
【００７７】
得られたＦｅ１６Ｎ２粒子粉末の磁気特性は、物理特性測定システム（ＰＰＭＳ、日本カンタム・デザイン（株））を用いて室温（３００Ｋ）にて、０〜７Ｔの磁場中で測定した。
【００７８】
実施例１
＜出発原料の調整＞
短軸径１７ｎｍ、長軸径１１０ｎｍ、比表面積１２３ｍ２／ｇのゲータイト粒子を塩化第二鉄、苛性ソーダ、炭酸ソーダを用いて作製した。これをヌッチェで濾別分離し、純水中３ｇ／Ｌとなるようディスパーミキサーを用いてリパルプした。これを攪拌しながら、希硝酸を用いてスラリーのｐＨが６．５となるように保持し、５ｗｔ％−ＳｉＯ２とした水ガラス溶液を、ＳｉＯ２被覆ゲータイト粒子としてＳｉが５０００ｐｐｍとなるよう、４０℃にて２ｈかけて滴下した。再びヌッチェで濾別分離して、試料５ｇに対して純水１５０ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。続いて、６０℃の真空乾燥機で乾燥し、アトマイザー粉砕機と振動篩で１０μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。得られた試料のＳｉ含有量は４８００ｐｐｍであった。
【００７９】
＜出発原料の還元処理及び窒化処理＞
上記で得られた試料粉末５０ｇをアルミナ製甲鉢（１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×深さ３０ｍｍ）に入れ、熱処理炉に静置させた。炉内を真空引きした後、アルゴンガスを充填し、再び真空引きする操作を３回繰り返した。その後、水素ガスを５Ｌ／ｍｉｎの流量で流しながら、５℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃まで昇温し、４ｈ保持して還元処理を行った。その後、１４０℃まで降温して水素ガスの供給を止めた。続いて、アンモニアガスを１０Ｌ／ｍｉｎにて流しながら、１４０℃で２０ｈ窒化処理を行った。その後、アルゴンガスを流通させて室温まで降温し、アルゴンガス供給を止めて、空気置換を３ｈかけて行った。
【００８０】
＜得られた試料の分析・評価＞
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２単相であった。また、一次粒子サイズは、短軸径２２ｎｍ、長軸径９８ｎｍ、比表面積１３２ｍ２／ｇであった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１４７ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２７１０Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝７．４ＭＧＯｅであった。
【００８１】
実施例２
実施例１と同様にして、短軸径１５ｎｍ、長軸径３０ｎｍ、比表面積１９７ｍ２／ｇのゲータイト粒子を塩化第二鉄、苛性ソーダ、炭酸ソーダを用いて得た。これをヌッチェで濾別分離し、純水中５ｇ／Ｌとなるようディスパーミキサーを用いてリパルプした。これを攪拌しながら、ｐＨを希硝酸で７．０保持となるようにして、５ｗｔ％−ＳｉＯ２とした水ガラス溶液を、ＳｉＯ２被覆ゲータイト粒子としてＳｉが１００００ｐｐｍとなるよう、４０℃にて５ｈかけて滴下した。再びヌッチェで濾別分離して、試料５ｇに対して純水２００ｍｌ相当の純水でよく洗浄した。続いて、５５℃の真空乾燥機で乾燥し、アトマイザー粉砕機と振動篩で１０μｍ以下の凝集粒子のみを抽出した。得られた試料のＳｉ含有量は９８００ｐｐｍであった。
【００８２】
次に、実施例１同様に還元処理と窒化処理を行った。ただし、窒化処理時のガスは、アンモニアガスと窒素ガスと水素ガスの混合比が７：２．８：０．２の混合ガスとして、全量で８Ｌ／ｍｉｎを流しながら、１４０℃で１７ｈ窒化処理を行った。
【００８３】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２単相であった。また、一次粒子サイズは、短軸径１９ｎｍ、長軸径２８ｎｍ、比表面積２０１ｍ２／ｇであった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１５９ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２６５８Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝７．０ＭＧＯｅであった。
【００８４】
実施例３
実施例２同様にして試料を得た。ただし、ゲータイト粒子表面をまずイットリアをＹ換算で７００ｐｐｍを被覆し、さらにその上にアルミナをＡｌ換算で３０００ｐｐｍとなるように表面被覆した。還元処理は実施例１同様に行った。また、窒化処理はアンモニアガス５Ｌ／ｍｉｎ気流中１４２℃にて１５ｈ行った。得られた試料のＹ，Ａｌ含有量はそれぞれ６８９ｐｐｍ、２９５０ｐｐｍであった。
【００８５】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２単相であった。また、一次粒子サイズは、短軸径１８ｎｍ、長軸径３０ｎｍ、比表面積２０５ｍ２／ｇであった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１５１ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２６８８Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝７．１ＭＧＯｅであった。
【００８６】
実施例４
硝酸第一鉄と硝酸第二鉄のＦｅ比率が０．９７：２となるように秤量し溶解した溶液と苛性ソーダを用いて長軸、短軸ともに１３ｎｍ、比表面積１５６ｍ２／ｇのマグネタイトを得た。実施例１同様にしてＳｉ換算４０００ｐｐｍのシリカコートを行い、分析の結果、Ｓｉ含有量は３７８０ｐｐｍであった。このマグネタイトには、不純物として、ごく微量のα−Ｆｅ２Ｏ３が含まれていることがＸＲＤより分かった。これを実施例１同様にして洗浄・乾燥・粉砕・篩の作業をして、実施例２と同様に還元処理及び窒化処理を行った。
【００８７】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２単相であった。また、一次粒子サイズは、短軸径、長軸径ともに１４ｎｍ、比表面積１７３ｍ２／ｇであった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１４５ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝２２５８Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝６．３ＭＧＯｅであった。
【００８８】
実施例５
実施例１と同様にして、短軸径１７ｎｍ、長軸径１１０ｎｍ、比表面積１２３ｍ２／ｇのゲータイト粒子を得た。これを空気中で３００℃にて１ｈ熱処理することでヘマタイト粒子粉末とした。続けて、得られたヘマタイト粒子粉末を水素１００％気流中で２９５℃にて４ｈの還元処理を行った。１００℃まで水素を流通させながら炉冷した。流通ガスをアンモニアガス１００％に切換え、４Ｌ／ｍｉｎにてガスを流した。１５０℃まで５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温し、１５０℃にて１０ｈ窒化処理を行った。
【００８９】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２単相であった。また、一次粒子サイズは、短軸径３２ｎｍ、長軸径５３ｎｍ、比表面積８６ｍ２／ｇであった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１６６ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝１９４０Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝９．１ＭＧＯｅであった。
【００９０】
比較例１
実施例１と同様にして得られたシリカ被覆ゲータイト粒子を、実施例１と同様にして還元処理した。窒化処理時のガスは、アンモニアガスと窒素ガスと水素ガスの混合比が７：０．３：２．７の混合ガスとして、全量で８Ｌ／ｍｉｎを流しながら、１６０℃にて２４ｈ窒化処理を行った。
【００９１】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤよりＦｅ１６Ｎ２、Ｆｅ３Ｎ、Ｆｅ４Ｎの混相であった。また、一次粒子サイズは、短軸径２３ｎｍ、長軸径９８ｎｍ、比表面積１３１ｍ２／ｇであった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１１５ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝１３８０Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝３．８ＭＧＯｅであった。
【００９２】
比較例２
実施例１と同様にして得られたシリカ被覆ゲータイト粒子を６５０℃にて２０ｈ還元し、アンモニアガス４Ｌ／ｍｉｎ気流中で１６０℃にて１２ｈ窒化処理を行った。
【００９３】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤよりα−Ｆｅ、Ｆｅ１６Ｎ２、Ｆｅ３Ｎ、Ｆｅ４Ｎの混相であった。また、一次粒子サイズは、短軸径３４ｎｍ、長軸径８５ｎｍ、比表面積１０５ｍ２／ｇであった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１３６ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝１２３５Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝３．４ＭＧＯｅであった。
【００９４】
比較例３
塩化第二鉄と苛性ソーダを用いて短軸径２４ｎｍ、長軸径２４０ｎｍ、比表面積８８ｍ２／ｇのゲータイトを得た。次いで、実施例１と同様にしてＳｉ換算４０００ｐｐｍのシリカ被覆を行い、分析の結果、Ｓｉ含有量は３５３０ｐｐｍであった。これを実施例１同様にして洗浄・乾燥・粉砕・篩の作業をして、比較例１同様に還元及び窒化処理を行った。
【００９５】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤよりα−Ｆｅ、Ｆｅ１６Ｎ２、Ｆｅ３Ｎ、Ｆｅ４Ｎの混相であった。また、一次粒子サイズは、短軸径３０ｎｍ、長軸径２０７ｎｍ、比表面積９９ｍ２／ｇであった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１０８ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝１７４５Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝２．９ＭＧＯｅであった。
【００９６】
比較例４
塩化第二鉄と苛性ソーダを用いて短軸径３５ｎｍ、長軸径１５７ｎｍ、比表面積７８ｍ２／ｇのゲータイトを得た。次いで、実施例１と同様にしてＳｉ換算９０００ｐｐｍのシリカ被覆を行い、分析の結果、Ｓｉ含有量は８６００ｐｐｍであった。これを実施例１同様にして洗浄・乾燥・粉砕・篩の作業をし、次いで、実施例１と同様に還元及び窒化処理を行った。
【００９７】
得られた粒子粉末はＸＲＤ、ＥＤよりα−Ｆｅ、Ｆｅ１６Ｎ２、Ｆｅ３Ｎ、Ｆｅ４Ｎの混相であった。また、一次粒子サイズは、短軸径４３ｎｍ、長軸径１２６ｎｍ、比表面積９７ｍ２／ｇであった。磁気特性を測定したところ、飽和磁化値σｓ＝１０６ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ＝１３６８Ｏｅ、ＢＨｍａｘ＝２．１ＭＧＯｅであった。