(57)【要約】【課題】窒素ガスの供給コストを抑制し、効率よく高性能のフェライト磁石を得る磁性体の製造方法を提供する。【解決手段】大気を取り込んで窒素ガスを製造する窒素発生装置を動作させ、前記窒素ガスをＷ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用い、前記窒素発生装置から得られる排出ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用いることを特徴とする磁性体の製造方法を用いる。前記排出ガスは、大気から窒素ガスを抽出した残部のガスであることを特徴とする。【選択図】　　　　図１
2004091223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気を取り込んで窒素ガスを製造する窒素発生装置を動作させ、
酸化の抑制が必要な磁性体用材料を処理する雰囲気に前記窒素ガスを用い、
前記窒素発生装置から得られる排出ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用いることを特徴とする磁性体の製造方法。
【請求項２】
大気を取り込んで窒素ガスを製造する窒素発生装置を動作させ、
前記窒素ガスをＷ型フェライト磁石を仮焼もしくは焼成する雰囲気として用い、
前記窒素発生装置から得られる排出ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用いることを特徴とする磁性体の製造方法。
【請求項３】
大気を取り込んで窒素ガスを製造する窒素発生装置を動作させ、
希土類磁石の微粉砕工程で用いる装置の雰囲気として前記窒素ガス用い、希土類を含む微粉の酸化を抑制し、
前記窒素発生装置から得られる排出ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用いることを特徴とする磁性体の製造方法。
【請求項４】
前記排出ガスは、大気から窒素ガスを抽出した残部のガスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁性体の製造方法。
【請求項５】
大気を取り込んで酸素ガスを製造する酸素発生装置を動作させ、
前記酸素ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用い、
酸化の抑制が必要な磁性体用材料を処理する雰囲気として前記酸素発生装置から得られる排出ガスを用いることを特徴とする磁性体の製造方法。
【請求項６】
大気を取り込んで酸素ガスを製造する酸素発生装置を動作させ、
前記酸素ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用い、
前記酸素発生装置から得られる排出ガスをＷ型フェライト磁石を仮焼もしくは焼成する雰囲気として用いることを特徴とする磁性体の製造方法。
【請求項７】
大気を取り込んで酸素ガスを製造する酸素発生装置を動作させ、
前記酸素ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用い、
希土類磁石の微粉砕工程で用いる装置の雰囲気として前記窒素発生装置から得られる排出ガスを用いることを特徴とする磁性体の製造方法。
【請求項８】
前記排出ガスは、大気から酸素ガスを除外した残部のガスであることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の磁性体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁石の製造方法に係り、特に複数種類の磁石の製造工程にまたがって製造効率を向上する製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｗ型フェライト磁石の焼成工程では、高い磁気特性を得るために、雰囲気として窒素ガスを用いている。窒素ガスの供給手段としては、窒素ガスボンベや液体窒素タンクが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、窒素ガスボンベはコストが高く、こまめにガスボンベを交換する必要がある。液体窒素タンクは、純度９９．９９９容積％以上の高純度の窒素を得ることができるが、低温貯蔵容器および蒸発設備等を設ける必要があるため、設備が大きくなり更にコストが非常に高くなるという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は窒素ガスの供給コストを抑制し、且つ高性能のフェライト磁石を得られる磁性体の製造方法および磁性体の製造システムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
［１］　本発明の磁性体の製造方法は、大気を取り込んで窒素ガスを製造する窒素発生装置を動作させ、
酸化の抑制が必要な磁性体用材料を処理する雰囲気に前記窒素ガスを用い、
前記窒素発生装置から得られる排出ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用いることを特徴とする。
【０００６】
［２］　本発明の他の磁性体の製造方法は、大気を取り込んで窒素ガスを製造する窒素発生装置を動作させ、
前記窒素ガスをＷ型フェライト磁石を仮焼もしくは焼成する雰囲気として用い、
前記窒素発生装置から得られる排出ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用いることを特徴とする。
【０００７】
［３］　本発明の他の磁性体の製造方法は、大気を取り込んで窒素ガスを製造する窒素発生装置を動作させ、
希土類磁石の微粉砕工程で用いる装置の雰囲気として前記窒素ガス用い、希土類を含む微粉の酸化を抑制し、
前記窒素発生装置から得られる排出ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用いることを特徴とする。
【０００８】
［４］　上記［１］〜［３］の本発明に係る磁性体の製造方法にて、前記排出ガスは大気から窒素ガスを抽出した残部のガスであることを特徴とする。
【０００９】
本発明の磁性体の製造システムは、大気を取り込んで窒素ガスを製造する窒素発生装置と、
前記窒素ガスを雰囲気として導入するＷ型フェライト磁石の仮焼装置もしくは焼成炉と、
前記窒素発生装置から得られる排出ガスを雰囲気として導入するＭ型フェライト磁石の焼成炉を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の磁性体の製造システムは、大気を取り込んで窒素ガスを製造する窒素発生装置と、
前記窒素ガスを雰囲気として導入する希土類磁石の材料粉砕用の微粉砕装置と、
前記窒素発生装置から得られる排出ガスを雰囲気として導入するＭ型フェライト磁石の焼成炉を備えることを特徴とする。
【００１１】
窒素発生装置としては、大気を窒素と酸素に分離するものを用いる。より詳しくは、大気から高純度の窒素ガスを分離し、分離後の残部のガスは酸素濃度の高いものが望ましい。例えば、ＰＳＡ式窒素ガス発生装置を用いることができる。特性劣化や酸化防止のため、雰囲気に用いる窒素ガスは純度９９体積％以上のものがよく、更に望ましくは純度９９．５体積％以上とする。窒素発生装置の排出ガスは酸素濃度が大気に比べて高いほどよく、酸素濃度をより高めたガスをＭ型（マグネトプランバイト型）のフェライト磁石の焼成に用いることで、その焼結磁石の磁気特性を向上し易くなる。このように上述の［１］〜［６］の発明は、窒素発生装置から得られるガスを、異なる磁石製造工程に分けることで、ガスの利用効率を高めてコストを低減することができる。
【００１２】
ＰＳＡ式窒素ガス発生装置で、比較的純度の高い窒素ガスを製造するものは本発明の要素として適している。ＰＳＡ式窒素ガス発生装置は、吸着剤を充填した吸着塔に原料ガスを加圧下で送入し、酸素を選択的に吸着させ、窒素ガスを分離するものである。また、希土類磁石の材料粉砕用の微粉砕装置としては、ジェットミル等が挙げられる。ジェットミル等に供給する窒素ガスは、望ましくは純度９９．９９％以上のものを用いる。このような高純度窒素を得るには、分離能力の高い窒素発生装置を用いてもよいし、複数の窒素発生装置を直列に結合して動作させて、分離した窒素ガスの高純度化を図ってもよい。例えば、１段目の窒素発生装置から得た窒素ガスを、２段目の窒素発生装置に導入し、より高純度に精製した窒素を得ることができる。また、微粉砕後の粉末を次のプロセスに移行する際に大気に曝す場合には、ジェットミルに導入する窒素ガスの純度を若干下げて酸素を含有させてもよい。ただし、含有させる酸素量は、微粉末の表面にごく薄い酸化被膜をゆるやかに設ける程度の量とし、急速に酸化が進むような量とはしない。このように、装置や処理する磁性材料の状況に応じて、窒素ガスの純度を種々調整して用いるとよい。
【００１３】
［５］　本発明の他の磁性体の製造方法は、大気を取り込んで酸素ガスを製造する酸素発生装置を動作させ、
前記酸素ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用い、
酸化の抑制が必要な磁性体用材料を処理する雰囲気として前記酸素発生装置から得られる排出ガスを用いることを特徴とする。
【００１４】
［６］　本発明の他の磁性体の製造方法は、大気を取り込んで酸素ガスを製造する酸素発生装置を動作させ、
前記酸素ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用い、
前記酸素発生装置から得られる排出ガスをＷ型フェライト磁石を仮焼もしくは焼成する雰囲気として用いることを特徴とする。
【００１５】
［７］　本発明の他の磁性体の製造方法は、大気を取り込んで酸素ガスを製造する酸素発生装置を動作させ、
前記酸素ガスをＭ型フェライト磁石を焼成する雰囲気として用い、
希土類磁石の微粉砕工程で用いる装置の雰囲気として前記窒素発生装置から得られる排出ガスを用いることを特徴とする。
【００１６】
［８］　上記［５］〜［７］の本発明に係る磁性体の製造方法にて、前記排出ガスは、大気から酸素ガスを除外した残部のガスであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の磁性体の製造システムは、大気を取り込んで酸素ガスを製造する酸素発生装置と、
前記酸素ガスを雰囲気として導入するＭ型フェライト磁石の焼成炉と、
前記窒素発生装置から得られる排出ガスを雰囲気として導入するＷ型フェライト磁石の仮焼装置もしくは焼成炉を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の磁性体の製造システムは、大気を取り込んで酸素ガスを製造する酸素発生装置と、
前記酸素ガスを雰囲気として導入するＭ型フェライト磁石の焼成炉と、
前記窒素発生装置から得られる排出ガスを雰囲気として導入する希土類磁石の材料粉砕用の微粉砕装置を備えることを特徴とする。
【００１９】
酸素発生装置としては、大気を窒素と酸素に分離するものを用いる。より詳しくは、大気から高純度の窒素ガスを分離し、分離後の残部のガスは酸素濃度の高いものが望ましい。例えば、上述のＰＳＡ式窒素ガス発生装置の出力ガスと排気ガスの関係を逆にして用いればよい。
【００２０】
上述のＭ型フェライト磁石を構成する材料として、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等がある。より好ましくは、（Ａ１−ｘＲｘ）Ｏ・ｎ［（Ｆｅ１−ｙＭｙ）２Ｏ３］（ただし、ＡはＳｒ及び／又はＢａであり、ＲはＹを含む希土類元素の少なくとも１種であり、ＭはＣｏまたはＣｏ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも１種であり、ｘ、ｙ及びｎはそれぞれ下記条件：
０．０１≦ｘ≦０．４，　０．００５≦ｙ≦０．０４，及び　５≦ｎ≦６
を満たす数字である）により表される基本組成を有し、マグネトプランバイト型結晶構造を有するフェライト磁石について本発明の製造方法を適用し、焼成の雰囲気の酸素分圧を高めると、磁気特性を向上することができる。例えば、Ａ＝Ｓｒ、Ｒ＝Ｌａとし、ランタンコバルト置換ストロンチウムフェライト磁石とすると、ストロンチウムフェライト磁石に比べて、磁気特性向上の度合いをより大きくすることができる。
【００２１】
上述のＷ型フェライト磁石を構成する材料として、例えば次の組成等を挙げることができる。（１）Ａを２価のアルカリ土類金属イオンまたはＰｂとし、Ｂを２価の金属イオンとした組成式：ＡＯ・２（ＢＯ）・８Ｆｅ２Ｏ３で表されるＷ型フェライト。（２）組成式：ＳｒＯ・２（ＦｅＯ）・ｎＦｅ２Ｏ３で（例えば、ｎ＝７〜８）表されるＷ型フェライト。ただし、これらに限らず、非酸化性雰囲気による熱処理を行うＷ型フェライト組成であれば、本発明の製造方法に適用することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。本発明は必ずしもこれら実施形態に限定されるものではない。
（実施例１）
図１は、本発明に係る磁性体の製造システム１０であり、Ｎ２発生装置１と、Ｗ型フェライト用の焼成炉２と、Ｍ型フェライト用の焼成炉３を有する。まず、Ｎ２発生装置１に大気を取り込み、高純度窒素ガスの製造を開始する。次いで、純度９９．５体積％の高純度窒素ガスをバルブａを介して焼成炉２に送り込み、焼成炉２に通電して炉内温度を上げてＷ型フェライト成形体の焼成を開始する。焼成炉２および焼成炉３の直前にはヒーター４，５を設けており、各々のガスを予備加熱している。焼成炉２は大気の侵入による酸化を防ぐ構造をした電気炉であり、焼成雰囲気の排出はトラップ６を介して行う。並行して、窒素ガスを高純度に抽出した残りの分離ガス（酸素、二酸化炭素、不活性ガス等）をバルブｄを介して焼成炉３に送り込むと共に、バルブｅから焼成炉３に燃焼ガスを送り込んでＭ型フェライト生成形体の焼成を開始する。焼成炉３はガス炉であるため、外部から取り入れた大気を、バーナー部で天然ガスと混合して混合気として入れて燃焼に供する。
【００２３】
このようにして、分離ガスを無駄にすることなく、Ｗ型フェライト磁石の焼成を行うと共に、Ｍ型フェライト磁石の焼成を行うことができた。なお、比較例１として、バルブｄを閉鎖して、バルブｅの燃焼ガスと導入大気により焼成炉３を稼働させてＭ型フェライト磁石を作製した。比較例１に比べて焼成雰囲気の酸素分圧を高めた実施例１は、より磁気特性の高いＭ型フェライト磁石を得ることができた。
【００２４】
図１の製造システムにて、焼成炉２と焼成炉３の各々へガスを送り込むタイミングは、同時でなくともよい。稼働時間に多少ズレがあったとしても、Ｎ２発生装置１の精製ガス及び排出ガスを有効に利用することができることには変わりない。焼成炉２に代えて、Ｗ型フェライト磁石の仮焼きを行う仮焼装置に精製ガスを供給することもできる。なお、先に焼成炉３を稼働させたい場合には、バルブｂを介して高純度窒素を貯留装置７に貯めておくことができる。貯留装置７はコンプレッサーや貯留用タンクを備える。貯留した高純度窒素ガスは焼成炉２の稼働に応じてバルブｃを介して焼成炉２に送り込むことができる。なお、Ｎ２発生装置１において、精製後のガス中に含まれる炭酸ガス及び水分の両方あるいは片方を除去する吸着剤あるいはドライヤーを備えたフィルター装置を併設することは可能である。なお、同図にて装置間を結ぶ線は配管に相当する。
【００２５】
（実施例２）
図２は、本発明に係る磁性体の製造システム２０であり、高純度窒素ガスと分離ガスを製造するＮ２発生装置２１と、希土類磁石用の合金材料を微粉砕するためのジェットミル２２と、Ｍ型フェライト用の焼成炉２３を有する。まず、Ｎ２発生装置２１に大気を取り込み、高純度窒素ガスの製造を開始する。次いで、純度９９．５体積％の高純度窒素ガスをジェットミル２２に送り込み、ジェットミルを稼働させてＮｄＦｅＢ系合金の粗粉を微粉砕する。並行して、窒素ガスを抽出した残りの分離ガスをガス炉である焼成炉２３に送り込み、分離ガス中に含まれる酸素と、大気と、燃焼ガスにより、Ｍ型フェライト成形体の焼成を開始する。この磁性体の製造システム２０により、分離ガスを無駄にすることなく、且つＭ型フェライト磁石の磁気特性を高めることができた。
【００２６】
（実施例３）
図３は、本発明に係る磁性体の製造システム３０であり、Ｏ２発生装置３１と、Ｗ型フェライト用の焼成炉３２と、Ｍ型フェライト用の焼成炉３３を有する。まず、Ｏ２発生装置３１に大気を取り込み、高濃度酸素ガスの製造を開始する。次いで、酸素を除去した分離ガスを焼成炉３２に送り込み、焼成炉３２に通電して炉内温度を上げてＷ型フェライト成形体の焼成を開始する。焼成炉３２の詳細は実施例１と同様とする。並行して、高濃度酸素ガスを焼成炉３３に送り込むと共に、大気と燃焼ガスにより、Ｍ型フェライト生成形体の焼成を開始する。このようにして、分離ガスを無駄にすることなく、Ｍ型フェライト磁石の焼成を行うと共に、Ｗ型フェライト磁石の焼成を行うことができた。
【００２７】
（実施例４）
図４は、本発明に係る磁性体の製造システム４０であり、高濃度酸素ガスと分離ガスを製造するＯ２発生装置４１と、希土類磁石用の合金材料を微粉砕するためのジェットミル４２と、Ｍ型フェライト用の焼成炉４３を有する。まず、Ｏ２発生装置４１に大気を取り込み、高濃度酸素ガスの製造を開始する。次いで、酸素を除去した分離ガスをジェットミル４２に送り込み、ジェットミルを稼働させてＮｄＦｅＢ系合金の粗粉を微粉砕する。並行して、酸素ガスをガス炉である焼成炉２２に送り込み、大気と、燃焼ガスにより、Ｍ型フェライト成形体の焼成を開始する。この磁性体の製造システム４０により、分離ガスを無駄にすることなく、且つＭ型フェライト磁石の磁気特性を高めることができた。
【００２８】
（実施例５）
実施例１のシステムにおいて、焼成炉３を電気炉に置き換えて焼成を行ったところ、Ｍ型フェライト焼結磁石の磁気特性を更に向上することができた。ガス炉ではガス燃焼を行っており、酸素消費量が多いためと考えられる。なお、実施例２〜４についても、同様の炉の置換えを行えば、同様の効果を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の構成によって、窒素ガスの供給コストを抑制し、効率よく高性能のフェライト磁石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁性体の製造システムの配置を説明する概略図である。
【図２】本発明に係る磁性体の製造システムのフロー図である。
【図３】本発明に係る他の磁性体の製造システムのフロー図である。
【図４】本発明に係る他の磁性体の製造システムのフロー図である。
【符号の説明】
１　Ｎ２発生装置、　２　焼成炉、　３　焼成炉、
４　５　ヒーター、　６　トラップ、　７　貯留装置、
１０　磁性体の製造システム、　２０　磁性体の製造システム、
２１　Ｎ２発生装置、　２２　ジェットミル、　２３　焼成炉、
３０　磁性体の製造システム、　３１　Ｏ２発生装置、
３２　焼成炉、　３３　焼成炉、　４０　磁性体の製造システム、
４１　Ｏ２発生装置、　４２　ジェットミル、　４３　焼成炉
【図１】
2004091223.tif 000003
【図２】
2004091223.tif 000004
【図３】
2004091223.tif 000005
【図４】
2004091223.tif 000006