(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストロンチウムを構成成分とするフェライト磁性粉であって、原料配合のさいに目標フェライト組成よりも過剰にストロンチウム成分を配合して焼成し該焼成後に湿式粉砕して該過剰分のストロンチウム成分を除去して製造されてなり、平均粒子径が１．５６〜１．６６μｍであり、下記の流動性試験に供したときの混練初期トルクが２０Ｋｇ・ｍ以下で且つメルトフローレイトが９１ｇ／１０分以上であって、粉体ｐＨが１０未満であるボンド磁石用フェライト磁性粉。
（１）供試磁性粉９０重量部、シランカップリング剤０．４重量部、滑剤０．１２重量部およびナイロン−６の粉体９．４８重量部をミキサーにてかき混ぜる。
（２）得られた混合物を２３０℃で混練して平均径２ｍｍのペレットにする。
（３）前記（２）において混練トルクを測定し、混練初期の最大値を混練初期トルク（単位Ｋｇ・ｍ）とする。
（４）前記（２）で得られたペレットをメルトフローインデクサーに供し、２７０℃で加重１０ｇで１０分間に押し出された重量を測定し、これをメルトフローレイト（単位ｇ／１０分）とする。
【請求項２】
ストロンチウムを構成成分とするフェライト磁性粉であって、原料配合のさいに目標フェライト組成よりも過剰にストロンチウム成分を配合して焼成し該焼成後に湿式粉砕しさらに弱酸による酸洗によって該過剰分のストロンチウム成分を除去して製造されてなり、平均粒子径が１．５６〜１．６６μｍであり、下記の流動性試験に供したときの混練初期トルクが２０Ｋｇ・ｍ以下で且つメルトフローレイトが９１ｇ／１０分以上であって、粉体ｐＨが１０未満であるボンド磁石用フェライト磁性粉。
（１）供試磁性粉９０重量部、シランカップリング剤０．４重量部、滑剤０．１２重量部およびナイロン−６の粉体９．４８重量部をミキサーにてかき混ぜる。
（２）得られた混合物を２３０℃で混練して平均径２ｍｍのペレットにする。
（３）前記（２）において混練トルクを測定し、混練初期の最大値を混練初期トルク（単位Ｋｇ・ｍ）とする。
（４）前記（２）で得られたペレットをメルトフローインデクサーに供し、２７０℃で加重１０ｇで１０分間に押し出された重量を測定し、これをメルトフローレイト（単位ｇ／１０分）とする。
【請求項３】
流動性試験の前記（２）で得られたペレットについて下記条件（５）で測定された磁気特性が、残留磁束密度：２９７０ガウス以上、エネルギー積：２．１（ＭＧＯｅ）以上を示す請求項１または２に記載のフェライト磁性粉。
（５）該ペレットを温度２９０℃、成形圧力８５ｋｇｆ／ｃｍ2で、１０ＫＧの磁場配向中で射出成形し、直径１５ｍｍ×高さ８ｍｍの円柱状の成形品（磁場の配向方向は円柱の中心軸に沿う方向）の磁気特性をＢＨトレーサーで測定する。
【請求項４】
ＢＥＴ法による比表面積が１．７０ｍ2／ｇ以下である請求項１〜３のいずれかに記載のフェライト磁性粉。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のフェライト磁性粉を用いたボンド磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，アルカリ土類金属を構成成分とするフェライト磁性粉に係り，詳しくは，高品質のボンド磁石に成形しやすいフェライト磁性粉に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴムや樹脂（バインダー）と磁性粉との混練物（コンパウンド）を磁場中で成形して得られるボンド磁石は，寸法精度よく複雑形状に成形できる点で焼結磁石などにはない利点を有し，ＡＶ, ＯＡ機器, 自動車電装部品等に装着される小型モーター類に汎用されている。また複写機のマグネットロール等にも適用されている。その磁性粉としては，アルカリ土類金属を構成成分とするフェライト磁性粉が多く使用されている。
【０００３】
かようなボンド磁石用フェライト磁性粉として，その粉末自身の磁気特性が良好であることが必要であることは勿論であるが，コンパウンドにしたさいの諸物性に優れていることが必要とされる。特に，該磁性粉を高い充填率で充填しても良好な流動性や配向性を有することが要求される。特許文献１にはＣ軸方向への厚みが中高となる粒子形状をもたせることによって，また特許文献２には硼酸化合物を含有することによって配向性の優れたフェライト磁性粉が得られると教示している。
【特許文献１】特公平８−２２７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のように，ボンド磁石用フェライト磁性粉は，磁性粉の充填率を高くしてもバインダーとの混練性が良好で流動性の良いコンパウンドが得られることが必要である。特許文献１の場合でもこれらの点が改善されるであろうが，この場合，Ｃ軸方向の厚みが中高となるフェライト磁性粉を安定して製造しなければならない。
【０００５】
本発明の課題は特許文献１とは別の観点にたって磁性粉のバインダーとの混練性やコンパウンドの流動性を改善することにあり，これによって，優れた磁気特性のボンド磁石が製造できるフェライト磁性粉を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題は，フェライト磁性粉の製造過程，とくにフェライトへの焼成過程での条件を適正に制御すれば達成できることがわかった。詳しくは，原料配合のさいに目標フェライト組成よりも若干過剰にアルカリ土類金属を配合して焼成する。また，焼成後にあっては，フェライト反応に関与しなかった過剰のアルカリ土類金属成分の除去を，焼成品の湿式粉砕で行ない，さらには，粉砕後の粉体を水洗さらには弱酸による酸洗によって行う。このようにして得られたフェライト磁性粉は，バインダーとの混練性が良好で且つコンパウンドの流動性が向上することがわかった。
【０００７】
かくして，本発明によれば，アルカリ土類金属を構成成分とするフェライト磁性粉であって，平均粒子径が１.５０μｍ以上であり，下記の流動性試験に供したときの混練初期トルクが２０Ｋｇ・ｍ以下で且つメルトフローレイトが９１ｇ／１０分以上であるボンド磁石用フェライト磁性粉を提供する。
流動性試験：
(1) 供試磁性粉９０重量部，シランカップリング剤０.４重量部，滑剤０.１２重量部およびナイロン−６の粉体９.４８重量部をミキサーにてかき混ぜる。
(2) 得られた混合物を２３０℃で混練して平均径２ｍｍのペレットにする。
(3) 前記(2) において混練トルクを測定し，混練初期の最大値を混練初期トルク（単位Ｋｇ・ｍ）とする。
(4) 前記(2) で得られたペレットをメルトフローインデクサーに供し，２７０℃で荷重１０ｇで１０分間に押し出された重量を測定し，これをメルトフローレイト（単位ｇ／１０分）とする。
【０００８】
本発明に従うフェライト磁性粉は，流動性試験の前記(2) で得られたペレットについて下記条件(5) で測定された磁気特性が，残留磁束密度：２９７０ガウス以上, エネルギー積：２.１（ＭＧＯｅ）以上を示す。
(5) 該ペレットを温度２９０℃，成形圧力８５kgf/cm2 で，１０ＫＧの磁場配向中で射出成形し，直径１５ｍｍ×高さ８ｍｍの円柱状の成形品（磁場の配向方向は円柱の中心軸に沿う方向）の磁気特性をＢＨトレーサーで測定する。
【０００９】
また本発明に従うフェライト磁性粉は，ＢＥＴ法による比表面積が１.７０ｍ2/ｇ以下であり，粉体ｐＨが１０未満である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
アルカリ土類金属を構成成分とするフェライト磁性粉は，その成分組成や粒子形態には種々のものがあるが，その製法は一般に，原料配合→混合→造粒→焼成→粉砕→水洗・  脱水→乾燥→解砕→アニール→製品の諸工程からなる。このうち焼成工程は，フェライト磁性粉の結晶のサイズ，形状，磁力，分布等の諸特性を決定するうえで重要な役割を果たしている。
【００１１】
本発明によれば，この焼成に供する原料の配合において，アルカリ土類金属の配合量を目標フェライト組成よりも若干多くする。例えば一般式ＳｒＯ・ｎＦｅ2Ｏ3 （ｎ：６超え６.５）のフェライト磁性粉を得る場合には，ＳｒとＦｅのモル比（前記のｎの値に対応する）が５.２〜６となるように炭酸ストロンチウムと酸化鉄を配合する。この配合物に水を加えて造粒し，乾燥後，電気炉で１０００℃〜１３５０℃の範囲で１０分〜２時間の範囲で焼成する。焼成温度が１０００℃未満ではフェライト粒子のサイズが小さくなり，１３５０℃を超える場合と結晶が粗大成長し粒子間燒結が起こるので好ましくない。
【００１２】
焼結工程においてフェライトの生成に寄与しなかった過剰量のアルカリ土類金属はその大部分は酸化物として焼成品に残存するが，この過剰量のアルカリ土類金属の存在が焼成時にフェライト粒子の形状を好ましい形態に変えるのに有効に作用する。具体的にはその存在量に応じてフェライト粒子の形状がだんだん丸みを帯びるようになる。
【００１３】
焼成品は，次いで粉砕と水洗に供されるが，粉砕工程では粗砕のあと湿式粉砕を行ってから水洗することによって，過剰量のアルカリ土類金属の酸化物はフェライト磁性粉から或る程度分離され，さらには，後続のアニール後のフェライト磁性粉を鉱酸処理するさいにほぼ完全に除去されるので，高品位のフェライト磁性粉を採取することができる。
【００１４】
最終工程のアニール処理は，焼成後の微粉砕時，さらには乾燥後の解砕時に発生した結晶歪を除去するために，８００〜１１００℃の温度に保持する熱処理である。処理温度が８００℃未満では歪の除去効果が得られず，１１００℃を超えると凝集が発生するので好ましくない。アニール処理を経ると，フェライト磁性粉の粉体ｐＨは１０〜１２程度となり，強アルカリを呈するうになる。この粉体ｐＨの上昇はアルカリ土類金属を含有するフェライト磁性粉の場合に特に顕著となり，ボンド磁石に供する場合のバインダーとの親和性を害することになる。本発明によれば，アニールされたフェライト磁性粉（アニール後の塊状物を解砕した粉体）を水中に懸濁させ，さらにこの水中に鉱酸を添加することで，フェライト磁性粉の粉体ｐＨを下げる処理を行うと同時に，この鉱酸添加の水中に過剰に添加したアルカリ土類金属の残留成分を溶解除去する処理を行う。これにより粉体ｐＨが１０未満，好ましくは９以下，さらに好ましくは６以下で且つ残留成分の少ない高品質のフェライト磁性粉が得られる。
【００１５】
このようにして得られたフェライト磁性粉は，前記の流動性試験に供したときに，混練初期トルク：２０Ｋｇ・ｍ以下，メルトフローレイト：９１ｇ／１０分以上を示す。流動性試験は前記した(1) (2) (3) および(4) の条件で実施するが，そのための装置等は後記した実施例で用いたものを適用するのが好ましい。また，本発明に従うフェライト磁性粉は平均粒径が１.５０μｍ以上，ＢＥＴ法による比表面積が１.７０ｍ2/ｇ以下であるのが好ましく，且つ該流動性試験で得られた押し出し品について測定されたボンド磁石の磁気特性として，残留磁束密度：２９７０ガウス以上, エネルギー積：２.１（ＭＧＯｅ）以上を示す。
【実施例】
【００１６】
以下に本発明の代表的な実施例を挙げるが，その諸特性値の測定法について予め説明する。
【００１７】
平均粒子径（ＡＰＤ）：株式会社島津製作所製の粉体比表面積測定装置SS-100を用いて計測した。
比表面積（ＢＥＴ）：湯浅アイオニクス株式会社製のＢＥＴ法法によるモノソーブ直読式比表面積測定装置を用いて計測した。
圧縮密度（ＣＤ）：供試粉を１トン／ｃｍ2で加圧成形し，その圧粉成形体の密度を測定する。
【００１８】
流動性（メルトフローレイト）および混練初期トルクは，次の条件で測定した。
(1) 供試磁性粉：９０重量部，
シランカップリング剤（日本ユニカ株式会社製の商品名A-1122）：０.４重量部，
滑剤（ステアリン酸カルシュウム）：０.１２重量部，
ナイロン−６の粉体（宇部興産株式会社製の商品名P-1010）：９.４８重量部
をミキサー（共立理工株式会社製の商品名サンプルミルSK-M10）にてかき混ぜる。
(2) 得られた混合物を２３０℃で混練して平均径２ｍｍのペレットにする。混練機として株式会社東洋精機製作所製のラボプラストミル (本体形式 100C100・ミキサー形式 R-100：２軸のバッチ式混練機）を用いた。
(3) 前記(2) において混練トルクを測定し，混練初期の最大値を混練初期トルク（単位Ｋｇ・ｍ）とする。
(4) 前記(2) で得られたペレットをメルトフローインデクサー〔株式会社東洋精機製作所製のメルトフローインデクサー（JIS  K-5101 対応）〕に供し，２７０℃で荷重１０ｇで１０分間に押し出された重量を測定し，これをメルトフローレイト（単位ｇ／１０分）とする。
【００１９】
磁気特性は次の条件で測定した。
上記（２）のペレットを温度２９０℃，成形圧力８５kgf/cm2 で，１０ＫＧの磁場配向中で射出成形し（射出成形機としては住友重機株式会社製の射出成形機を使用），直径１５ｍｍ×高さ８ｍｍの円柱状の成形品（磁場の配向方向は円柱の中心軸に沿う方向）の磁気特性を東英株式会社製のＢＨトレーサーで測定する。
【００２０】
〔実施例１〕
酸化鉄と炭酸ストロンチウムを，酸化鉄／炭酸ストロンチウムのモル比が５.４０になるように評量して乾式混合し，水で造粒した後に乾燥した。得られた造粒品をを電気炉で１２８０℃で２０分間焼成した。この焼成品を粗砕し，さらにウエットミルで１５０分間湿式粉砕し，粉砕品を乾燥し，乾燥品を解砕したあと電気炉で１０２０℃でアニール処理した。得られた磁性粉のＦｅ／Ｓｒのモル比は５.７５であった。表１にこの磁性粉の粉体特性，流動性，磁気特性に示した。なお，混練初期トルクの測定に使用したラボプラストミルへの仕込量は１００ｃｃである。
【００２１】
〔実施例２〕
混練初期トルクの測定に使用したラボプラストミルへの仕込量を，実施例１の１００ｃｃに対して，１０１ｃｃ増量した以外は，実施例１の磁性粉の諸特性を測定した。その結果を表１に併記した。
〔実施例３〕
ウエットミルで１８０分間湿式粉砕した以外は，実施例１を繰り返した。得られた磁性粉のＦｅ／Ｓｒのモル比は５.８０であった。表１にこの磁性粉の粉体特性，流動性，磁気特性に示した。
【００２２】
〔実施例４〕
混練初期トルクの測定に使用したラボプラストミルへの仕込量を，実施例３の１００ｃｃに対して，１０１ｃｃ増量した以外は，実施例３の磁性粉の諸特性を測定した。その結果を表１に併記した。
【００２３】
〔比較例１〕
酸化鉄と炭酸ストロンチウムを，酸化鉄／炭酸ストロンチウムのモル比が５.７５になるように評量して乾式混合した以外は，実施例１を繰り返した。得られた磁性粉のＦｅ／Ｓｒのモル比は５.８６であった。表１にこの磁性粉の粉体特性，流動性，磁気特性に示した。
【００２４】
〔比較例２〕
酸化鉄と炭酸ストロンチウムを，酸化鉄／炭酸ストロンチウムのモル比が５.９５になるように評量して乾式混合し，且つ焼成温度を１３２０℃とした以外は，実施例１を繰り返した。得られた磁性粉のＦｅ／Ｓｒのモル比は５.９５であった。表１にこの磁性粉の粉体特性，流動性，磁気特性に示した。
【００２５】
〔比較例３〕
混練初期トルクの測定に使用したラボプラストミルへの仕込量を，比較例２の１００ｃｃに対して，９６ｃｃに減量した以外は，比較例２の磁性粉の諸特性を測定した。その結果を表１に併記した。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
安定した製品を連続混練して行く場合に，混練負荷は生産性と品質に大きく影響を及ぼすので，その混練負荷の調整を行う必要がある。通常，連続混練機における混練負荷は混練機へ樹脂とフェライトの混合粉体を供給する量で調節されるのであるが，バッチ混練（単一混練）を用いた本実施例では，混練初期トルクをモニターすることで，連続混練における混練負荷を想定しており，混練負荷具合をバッチ混練機への投入量により調整した。連続混練による安定した混練負荷レベルは，バッチ式混練初期トルクで２０Ｋｇ・ｍと推定され，初期トルクが２０Ｋｇ・ｍより小さい場合には，混練不足となり，逆に初期トルクが２０Ｋｇ・ｍよりも高くなった場合には過剰混練になり，磁気特性の低下などから品質悪化につながる。上記の実施例結果から次のことがわかる。
【００２８】
(1) 実施例１では混練初期トルクが１９.５６Ｋｇ・ｍで２０Ｋｇ・ｍよりも低く，初期トルクをさらに上げることができるので，充填量を増やすことが可能である。
(2) 実施例２において，実施例１よりも充填量を１％増やしたところ，トルクが若干上がったものの２０Ｋｇ・ｍを超えること無く，流動性（ＭＦＲ）ならびに成形体の磁気特性（ＢＨ（ｍａｘ））の向上が見られた。
(3) 実施例３でも実施例１と同様に混練初期トルクが２０Ｋｇ・ｍよりも低く，初期トルクを上げれるため，充填量を増やすことが可能である。
(4) 実施例４において，実施例３よりも充填量を１％増やしたところ，トルクが若干上がったものの２０Ｋｇ・ｍを超えること無く，流動性（ＭＦＲ）ならびに成形体の磁気特性（ＢＨ（ｍａｘ））の向上が見られた。
(5) 比較例１では，混練トルクが２０Ｋｇ・ｍを超えてしまっているため，充填量を下げる必要がある。
(6) 比較例２でも同様に混練トルクが２０Ｋｇ・ｍを超えてしまっているため，充填量を下げる必要がある。
(7) 比較例３は，比較例２よりも充填量を下げることによって初期混練トルクを下げた結果である。その結果，樹脂とフェライト粉との分散不足により流動性（ＭＦＲ）ならびに成形体の磁気特性（ＢＨｍａｘ）の低下が見られた。すなわち，混練時の負荷は樹脂とフェライトの分散性に大きく影響し，混練後の特性を大きく左右する。