(57)【要約】  窒素源の存在下で鉄含有原材料をミリングして、窒化鉄を含み、少なくとも１．４のアスペクト比を有する異方的形状の粒子を作製するための技術が開示される。鉄を含む異方性粒子を窒化し、及び窒化鉄を含む異方性粒子をアニーリングして、窒化鉄を含む異方性粒子内に少なくとも１つのａ”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを形成するための技術も開示される。加えて、異方性粒子を整列し、接合して、少なくとも１つのａ”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを含むバルク永久磁石などの窒化鉄を含むバルク材料を形成するための技術についても述べる。縦長ロッド棒、電場、及び磁場を用いるミリング装置も開示される。【選択図】図２５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄含有原材料を窒素源の存在下でミリングして、複数の異方性粒子を含む粉末を作製することを含む方法であって、
前記複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子は、窒化鉄を含み、
前記複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し、
前記複数の異方性粒子における異方性粒子の前記アスペクト比は、前記異方性粒子の最短寸法の長さに対する最長寸法の長さの比を含み、及び
前記最長寸法と前記最短寸法とは、実質的に直交している、
方法。
【請求項２】
前記鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の容器中、前記鉄含有原材料を約２０時間から約６５時間にわたってミリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の容器中、前記鉄含有原材料を約０．１ギガパスカル（ＧＰａ）から約２０ＧＰａの圧力下でミリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記圧力を作り出すために前記容器中にガスが流入し、前記ガスは、空気、窒素、アルゴン、又はアンモニアのうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の容器中、前記鉄含有原材料を約−１９６．１５℃から約２３℃の温度でミリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記鉄含有原材料が、ミリングされる際に、液体窒素によって約−１９６．１５℃の温度まで冷却される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の容器中、前記鉄含有原材料を磁場の存在下でミリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記磁場が、約０．１テスラ（Ｔ）から約１０Ｔの強度を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記回転モードミリング装置又は前記振動モードミリング装置の前記容器が、約５０回転毎分（ｒｐｍ）から約５００ｒｐｍの速度で回転するか、又は
前記撹拌モードミリング装置のシャフトが、約５０ｒｐｍから約５００ｒｐｍで回転し、及び少なくとも１つのパドルが、前記シャフトから放射状に伸びている、
請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記鉄含有原材料が、鉄含有粉末を含み、前記磁場が、前記鉄含有粉末の少なくとも１つの粒子を特定の配向に実質的に維持し、それによって、少なくとも、前記少なくとも１つの粒子の第一の面が、前記少なくとも１つの粒子の第二の面よりも多く摩滅される、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記鉄含有粉末の前記少なくとも１つの粒子の少なくとも１つの窒化鉄結晶の磁化容易軸が、前記鉄含有粉末がミリングされる時間の少なくとも一部にわたって前記磁場の方向に対して実質的に平行である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の容器中、前記鉄含有原材料を電場の存在下でミリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電場が、１０メガヘルツ（ＭＨｚ）までの周波数及び約０．１ワット（Ｗ）から１００Ｗの電力を有する交流電流を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電場が、約１０ボルト（Ｖ）から約１００００Ｖの電圧を有する直流電流を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置又は振動モードミリング装置の容器中、前記鉄含有原材料を複数の縦長ロッド棒でミリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子が、少なくとも５．０のアスペクト比を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の縦長ロッド棒が、複数の円柱形状ロッド棒を含み、前記複数の円柱形状ロッド棒の各円柱形状ロッド棒が、約５ミリメートル（ｍｍ）から約５０ｍｍの直径を有する、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記鉄含有原材料が、前記回転モードミリング装置又は前記振動モードミリング装置の前記容器の容積の約２０％から約８０％を占める、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記回転モードミリング装置又は前記振動モードミリング装置の前記容器が、２５０ｒｐｍ超の速度で回転する、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子の少なくとも１つの寸法が、約５ナノメートル（ｎｍ）から約５０ｎｍの長さである、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記窒素源の存在下で前記鉄含有原材料をミリングする前に、鉄前駆体をミリングして前記鉄含有原材料を形成することをさらに含み、前記鉄前駆体は、鉄（Ｆｅ）、ＦｅＣｌ３、Ｆｅ２Ｏ３、又はＦｅ３Ｏ４のうちの少なくとも１つを含む、請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記鉄前駆体をミリングして前記鉄含有原材料を形成することが、Ｃａ、Ａｌ、又はＮａのうちの少なくとも１つの存在下、Ｃａ、Ａｌ、又はＮａのうちの少なくとも１つと前記鉄前駆体中に存在する酸素との間の酸化反応を引き起こすのに充分である条件下で前記鉄前駆体をミリングすることを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記窒素源が、アンモニア、硝酸アンモニウム、アミド含有材料、又はヒドラジン含有材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記アミド含有材料が、液体アミド、アミドを含有する溶液、カルバミド、メタナミド、ベンズアミド、又はアセタミドのうちの少なくとも１つを含み、並びに前記ヒドラジン含有材料が、ヒドラジン又は前記ヒドラジンを含有する溶液のうちの少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記鉄含有原材料に触媒を添加することをさらに含む、請求項１から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記触媒が、ニッケル又はコバルトのうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
窒化鉄を含む前記少なくともいくつかの異方性粒子が、ＦｅＮ、Ｆｅ２Ｎ、Ｆｅ３Ｎ、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ２Ｎ６、Ｆｅ８Ｎ、Ｆｅ１６Ｎ２、又はｘが約０．０５から約０．５の範囲であるＦｅＮｘのうちの少なくとも１つを含む、請求項１から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記窒化鉄が、少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記鉄含有原材料が、少なくとも１つのドーパントをさらに含み、前記複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子が、前記少なくとも１つのドーパントを含み、及び前記少なくとも１つのドーパントが、Ａｌ、Ｍｎ、Ｌａ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、希土類金属、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ｓｉ、又はＯのうちの少なくとも１つを含む、請求項１から２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
請求項１から２９のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成された装置。
【請求項３１】
請求項１から２９のいずれか一項に記載の方法によって形成された材料。
【請求項３２】
少なくとも１つの窒化鉄結晶を含む異方性粒子を含む材料であって、
前記異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し、
前記アスペクト比は、前記異方性粒子の最短寸法の長さに対する前記異方性粒子の最長寸法の長さの比を含み、及び
前記最長寸法と前記最短寸法とは、実質的に直交している、
材料。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの窒化鉄結晶が、α”−Ｆｅ１６Ｎ２を含む、請求項３２に記載の材料。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの窒化鉄結晶が、複数の窒化鉄結晶を含み、前記複数の窒化鉄結晶のそれぞれの＜００１＞結晶軸が、実質的に平行である、請求項３２又は３３に記載の材料。
【請求項３５】
前記異方性粒子の前記最長寸法が、前記複数の窒化鉄結晶の前記実質的に平行であるそれぞれの＜００１＞結晶軸に対して実質的に平行である、請求項３４に記載の材料。
【請求項３６】
前記複数の窒化鉄結晶の前記実質的に平行である＜００１＞結晶軸の方向に測定された前記異方性粒子の長さが、前記異方性粒子の前記複数の窒化鉄結晶の＜１００＞結晶軸の実質的に直交する方向、又は前記異方性粒子の前記複数の窒化鉄結晶の＜０１０＞結晶軸の実質的に直交する方向のうちの少なくとも１つの方向に測定された前記異方性粒子の長さの少なくとも約１．４倍である、請求項３４又は３５に記載の材料。
【請求項３７】
前記実質的に平行である＜００１＞結晶軸の方向に測定された前記異方性粒子の前記長さが、約１ミクロン（μｍ）であり、前記実質的に平行である＜１００＞結晶軸又は前記実質的に平行である＜０１０＞結晶軸のうちの少なくとも１つの方向に測定された前記異方性粒子の前記長さが、約２００ナノメートル（ｎｍ）から５００ｎｍである、請求項３６に記載の材料。
【請求項３８】
前記複数の窒化鉄結晶の少なくともいくつかの窒化鉄結晶が、少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを含む、請求項３４から３７のいずれか一項に記載の材料。
【請求項３９】
前記異方性粒子が、複数の異方性粒子を含む、請求項３２から３８のいずれか一項に記載の材料。
【請求項４０】
前記複数の異方性粒子のそれぞれの粒子の前記それぞれの最長寸法が、実質的に平行である、請求項３９に記載の材料。
【請求項４１】
請求項３９又は４０に記載の材料を含むバルク永久磁石。
【請求項４２】
複数の異方性粒子を、前記複数の異方性粒子のそれぞれの異方性粒子の最長寸法が実質的に平行となるように整列させることであって、
前記複数の異方性粒子の少なくともいくつかの異方性粒子は、窒化鉄を含み、及び少なくとも１．４のアスペクト比を有し、
前記アスペクト比は、異方性粒子の最短寸法の長さに対する前記異方性粒子の最長寸法の長さの比を含み、並びに
前記最長寸法と前記最短寸法とは、実質的に直交している、前記整列させることと；
前記複数の異方性粒子を接合して窒化鉄を含むバルク材料を形成することと；
を含む方法。
【請求項４３】
前記複数の異方性粒子の各異方性粒子が、少なくとも１つの窒化鉄結晶を含み、及び前記複数の異方性粒子の前記少なくとも１つの窒化鉄結晶の少なくともいくつかのそれぞれの＜００１＞結晶軸が、前記それぞれの異方性粒子の最長寸法に対して実質的に平行である、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記複数の異方性粒子を整列させることが、前記異方性粒子を磁場に暴露することを含む、請求項４２又は４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記磁場が、約０．０１テスラ（Ｔ）から約５０Ｔの強度を有する、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記複数の異方性粒子を接合することが、前記複数の異方性粒子に対して焼結、接着、合金化、溶接、樹脂若しくはバインダーの使用、衝撃圧縮の使用、又は放電の使用を行うことのうちの少なくとも１つを含む、請求項４２から４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記複数の異方性粒子を焼結することが、前記複数の異方性粒子を約２３℃から約２００℃の温度に加熱することを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記バルク材料が、バルク永久磁石を含む、請求項４２から４７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
前記窒化鉄が、少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを含む、請求項４２から４８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
複数の縦長ロッド棒であって、前記複数の縦長ロッド棒のうちの少なくともいくつかの縦長ロッド棒が約５ミリメートル（ｍｍ）から約５０ｍｍの幅を有する、複数の縦長ロッド棒；
前記複数の縦長ロッド棒を収容するように構成された容器；
前記容器を支持するように構成された少なくとも１つの支持構造；及び
前記容器の軸線周りに前記容器を回転させるための手段；
を備える装置。
【請求項５１】
前記容器を振動させるための手段をさらに備える、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記支持構造及び前記容器を回転可能に連結させるための手段をさらに備える、請求項５０又は５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記容器が、２５０回転毎分（ｒｐｍ）超の速度で回転するように構成されている、請求項５０から５２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５４】
前記容器を回転させるための前記手段が、前記容器に機械的に連結されたモーターを備える、請求項５０から５３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５５】
前記複数の縦長ロッド棒の各縦長ロッド棒が、前記容器の直径よりも長い前記縦長ロッド棒の水平軸線に沿った長さを有する、請求項５０から５４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５６】
複数のミリングメディア；
前記複数のミリングメディアを収容するように構成された容器；
スパーク放電モード又はグロー放電モードのうちの少なくとも１つを備え、前記容器内に電場を発生させるように構成された発電機；
第一の端部及び第二の端部を備える第一のワイヤであって、前記第一のワイヤの前記第一の端部は、少なくとも１つのミリングメディアに固定されており、前記第一のワイヤの前記第二の端部は、前記発電機の第一の端子に電気的に連結されている、第一のワイヤ；
第一の端部及び第二の端部を備える第二のワイヤであって、前記第二のワイヤの第一の端部は、前記容器及びアースに電気的に連結されており、前記第二のワイヤの前記第二の端部は、前記発電機の第二の端子に電気的に連結されている、第二のワイヤ；
前記容器を支持するように構成された少なくとも１つの支持構造；並びに
前記容器の軸線周りに前記容器を回転させるための手段；
を備える装置。
【請求項５７】
前記容器を振動させるための手段をさらに備える、請求項５６に記載の装置。
【請求項５８】
前記構造及び前記容器を回転可能に連結するための手段をさらに備える、請求項５６又は５７に記載の装置。
【請求項５９】
複数のミリングメディア；
前記複数のミリングメディアを収容するように構成された容器；
前記容器内に磁場を発生させるための手段；
前記容器を支持するように構成された少なくとも１つの支持構造；及び
前記容器の軸線周りに前記容器を回転させるための手段
を備える装置。
【請求項６０】
前記容器を振動させるための手段をさらに備える、請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記支持構造及び前記容器を回転可能に連結するための手段をさらに備える、請求項５９又は６０に記載の装置。
【請求項６２】
鉄を含む異方性粒子を窒化して窒化鉄を含む異方性粒子を形成すること；及び
前記窒化鉄を含む異方性粒子をアニーリングして、前記窒化鉄を含む異方性粒子内に少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを形成すること；
を含む方法であって、
前記窒化鉄を含む異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し、
前記窒化鉄を含む異方性粒子の前記アスペクト比は、前記窒化鉄を含む異方性粒子の最短寸法の長さに対する最長寸法の長さの比を含み、並びに
前記最長寸法と前記最短寸法とは、実質的に直交している、
方法。
【請求項６３】
前記鉄を含む異方性粒子を窒化する前に、異方性鉄前駆体を還元して前記鉄を含む異方性粒子を形成することをさらに含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記異方性鉄前駆体が、酸化鉄を含む異方性粒子を含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記異方性鉄前駆体を還元することが、前記鉄前駆体を水素ガスに暴露して鉄を含む前記異方性粒子を形成することを含む、請求項６３又は６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記窒化鉄を含む異方性粒子をアニーリングすることが、前記窒化鉄を含む異方性粒子を、約１００℃から約２５０℃の温度で、約２０時間から約２００時間にわたって加熱することを含む、請求項６２から６５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６７】
前記鉄を含む異方性粒子が、複数の鉄を含む異方性粒子を含み、前記複数の鉄を含む異方性粒子が窒化されて、複数の窒化鉄を含む異方性粒子が形成され、及び前記複数の窒化鉄を含む異方性粒子がアニーリングされて、前記複数の窒化鉄を含む異方性粒子における少なくともいくつかの前記窒化鉄を含む異方性粒子内に、少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインが形成される、請求項６２から６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６８】
請求項１〜２９、４２〜４９、又は６２〜６７のいずれか一項に記載の方法によって作製された前記異方性粒子を含むワークピース。
【請求項６９】
前記ワークピースが、フィルム又はワイヤである、請求項６８に記載のワークピース。
【請求項７０】
前記ワークピースが、ワイヤ、ロッド、バー、コンジット、中空コンジット、フィルム、シート、又はファイバーである、請求項６８に記載のワークピース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その全内容があらゆる点で参照により本明細書に援用される２０１５年１月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／１０７，７４８号の利益を主張するものである。
【０００２】
発明における政府所有権
本発明は、エネルギー省によって与えられたＡＲＰＡ−Ｅプロジェクト、ＤＥ−ＡＲ００００１９９の下、政府の支援によって行われた。政府は、本発明に関して一定の権利を有する。
【０００３】
本開示は、窒化鉄磁性材料を形成するための技術に関する。
【背景技術】
【０００４】
永久磁石は、電気車両及び風力タービンなどを含む再生可能エネルギー技術にとっての高い効率及び信頼性を提供することができる。希土類永久磁石は、供給上の制約があり、高価であることから、もっと豊富に存在し、戦略的重要性の低い元素による新規な磁石が、希土類磁石に置き換わるものとして所望されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
α”−Ｆｅ１６Ｎ２を含む材料は、希土類非含有磁石の有望な候補である。本開示は、鉄含有原材料を窒素源の存在下でミリングして鉄含有原材料を窒化し、窒化鉄を含む異方的形状の粒子を形成することを含む技術について述べる。ある例では、異方的形状の粒子は、Ｆｅ１６Ｎ２相組成（例：α”−Ｆｅ１６Ｎ２）を含んでよい。Ｆｅ１６Ｎ２を含む異方性粒子は、Ｆｅ１６Ｎ２を含む等方的形状の粒子と比較して、例えば、向上された保磁力、磁化、磁気配向、又はエネルギー積のうちの少なくとも１つを含む向上された磁気特性を有し得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ある例では、ミリングは、原材料に異方性粒子を形成させるために、１つ以上の方法で制御されてよい。ある例では、異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し得る。本明細書で用いられる場合、アスペクト比は、異方性粒子の最短寸法の長さに対する最長寸法の長さの比として定義され、ここで、最長寸法と最短寸法とは、実質的に直交している。例えば、本開示は、鉄含有原材料を、窒素源の存在下で、所定の時間にわたって、所定の圧力下、所定の低い温度でミリングすることを含むか、又はこれらの技術の２つ以上の組み合わせを用いることを含む技術について述べる。ある例では、鉄含有原材料は、窒素源、及び磁場又は電場の存在下でミリングされて、異方性粒子が形成されてよい。ある例では、鉄含有原材料は、窒素の存在下、回転及び／又は振動するように構成された容器内に収容された縦長ロッド棒を用いてミリングされてよく、それによって、窒化鉄を含むより小さいサイズの粒子を有する粉末が作り出される。加えて、窒化鉄を含む異方性粒子は、接合されて、向上された磁気特性を有するバルク材料が形成されてもよい。
【０００７】
本開示はまた、原材料をミリングし、異方性粒子を形成するように構成された装置についても述べる。例えば、ロッドミリング装置（bar milling apparatus）、放電援用ミリング装置（electro-discharge assisted milling apparatus）、及び磁気援用ミリング装置（magnetic assisted milling apparatus）が開示される。ある例では、そのような装置は、以下でより詳細に述べるように、回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の種類の例であってよい。
【０００８】
ある例では、本開示は、鉄含有原材料を窒素源の存在下でミリングして、複数の異方性粒子を含む粉末を作製することを含む技術について述べるものであり、ここで、複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子は、窒化鉄を含み、ここで、複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有する。さらに、複数の異方性粒子の異方性粒子のアスペクト比は、異方性粒子の最短寸法の長さに対する最長寸法の長さの比を含んでよく、ここで、最長寸法と最短寸法とは、実質的に直交している。さらなる例では、本開示は、本明細書で述べる技術のうちのいずれかによって形成されたバルク永久磁石の例についても述べる。
【０００９】
別の例では、本開示は、少なくとも１つの窒化鉄結晶を含む異方性粒子を含む材料について述べるものであり、ここで、異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有する。ここでも、アスペクト比は、異方性粒子の最短寸法の長さに対する異方性粒子の最長寸法の長さの比を含んでよく、ここで、最長寸法と最短寸法とは、実質的に直交している。
【００１０】
別の例では、本開示は、鉄を含む異方性粒子を窒化して、窒化鉄を含む異方性粒子を形成すること、及び窒化鉄を含む異方性粒子をアニーリングして、窒化鉄を含む異方性粒子内に少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを形成することについて述べるものであり、ここで、窒化鉄を含む異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し、ここで、窒化鉄を含む異方性粒子のアスペクト比は、窒化鉄を含む異方性粒子の最短寸法の長さに対する最長寸法の長さの比を含み、及びここで、最長寸法と最短寸法とは、実質的に直交している。
【００１１】
別の例では、本開示は、複数の異方性粒子のそれぞれの異方性粒子の最長寸法が実質的に平行になるように、複数の異方性粒子を整列することを含む技術について述べるものであり、ここで、複数の異方性粒子の少なくともいくつかの異方性粒子は、窒化鉄を含み、及び少なくとも１．４のアスペクト比を有する。ここでも、アスペクト比は、異方性粒子の最短寸法の長さに対する異方性粒子の最長寸法の長さの比を含んでよく、ここで、最長寸法と最短寸法とは、実質的に直交している。この技術の例はまた、複数の異方性粒子を接合して、窒化鉄を含むバルク材料を形成することも含んでよい。
【００１２】
本開示はまた、複数の縦長ロッド棒であって、複数の縦長ロッド棒のうちの少なくともいくつかの縦長ロッド棒が約５ミリメートル（ｍｍ）から約５０ｍｍの幅を有する複数の縦長ロッド棒、複数の縦長ロッド棒を収容するように構成された容器、容器を支持するように構成された少なくとも１つの支持構造、及び容器の軸線周りに容器を回転させるための手段を含む装置の例についても述べる。
【００１３】
加えて、本開示は、複数のミリングメディア、複数のミリングメディアを収容するように構成された容器、及びスパーク放電モード又はグロー放電モードのうちの少なくとも１つを含む発電機を含む装置の例について述べるものであり、ここで、発電機は、容器内に電場を発生させるように構成されている。この装置の例はまた、第一の端部及び第二の端部を含む第一のワイヤであって、第一のワイヤの第一の端部は、少なくとも１つのミリングメディアに固定されており、第一のワイヤの第二の端部は、発電機の第一の端子に電気的に連結されている第一のワイヤ、並びに第一の端部及び第二の端部を含む第二のワイヤであって、第二のワイヤの第一の端部は、容器及びアースに電気的に連結されており、第二のワイヤの第二の端部は、発電機の第二の端子に電気的に連結されている第二のワイヤも含んでよい。この装置の例は、さらに、容器を支持するように構成された少なくとも１つの支持構造、及び容器の軸線周りに容器を回転させるための手段も含んでよい。
【００１４】
さらに、本開示はまた、複数のミリングメディア、複数のミリングメディアを収容するように構成された容器、容器内に磁場を発生させるための手段、容器を支持するように構成された少なくとも１つの支持構造、及び容器の軸線周りに容器を回転させるための手段を含む装置の例についても述べる。
【００１５】
加えて、本開示は、本明細書で述べる技術のいずれかによって作製された異方性粒子を含むワークピースについても述べる。ワークピースは、各々が広く様々な断面形状及びサイズを有していてよいワイヤ、ロッド、バー、コンジット、中空コンジット、フィルム、シート、又はファイバーなどの様々な形態を取ってよく、さらには、これらのいずれかの組み合わせであってもよい。
【００１６】
１つ以上の例の詳細は、添付の図面及び以下の記述に示される。その他の特徴、目的、及び利点は、明細書及び図面から、並びに請求項から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、Ｆｅ１６Ｎ２窒化鉄結晶の例を示す概念図である。
【図２】図２は、鉄含有原材料を窒素源と共にミリングして窒化鉄を含む異方性粒子を形成するためのミリング装置の例を示す概念図である。
【図３】図３は、鉄含有原材料を窒素源と共にミリングして窒化鉄を含む異方性粒子を形成するためのミリング装置の別の例を示す概念図である。
【図４】図４は、鉄含有原材料をミリング及び窒化して窒化鉄を含む異方性粒子を形成するためのミリング装置の別の例を示す概念図である。
【図５】図５は、異方性粒子の平均アスペクト比とミリング時間との間の関係を示すチャートである。
【図６】図６は、高圧ボールミリング装置の例を示す概念図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本開示に従う低温ボールミリング技術の例を示す概念図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示される低温ボールミリング技術の異なるステージにおける粒子サイズの例を示す概念図である。
【図８】図８は、磁気援用ミリング装置の例を示す概念図である。
【図９】図９は、放電援用ミリング装置の例を示す概念図である。
【図１０】図１０は、ロッドミリング装置の例を示す概念図である。
【図１１】図１１は、少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを含む異方性粒子を形成するための技術の例を示すフロー図である。
【図１２】図１２は、窒化鉄を含む複数の異方性粒子を整列及び接合してバルク材料を形成することを含む技術の例を示すフロー図である。
【図１３】図１３は、鉄前駆体の粗ミリング（rough milling）によって作製された鉄含有原材料のサンプルのＸＲＤスペクトルの例を示す。
【図１４】図１４は、鉄含有原材料をミリングすることによって作製された窒化鉄を含む粒子のサンプルのＸＲＤスペクトルの例を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａ〜１５Ｄは、走査型電子顕微鏡によって作成されたボールミリングサンプルのイメージの例である。
【図１５Ｂ】図１５Ａ〜１５Ｄは、走査型電子顕微鏡によって作成されたボールミリングサンプルのイメージの例である。
【図１５Ｃ】図１５Ａ〜１５Ｄは、走査型電子顕微鏡によって作成されたボールミリングサンプルのイメージの例である。
【図１５Ｄ】図１５Ａ〜１５Ｄは、走査型電子顕微鏡によって作成されたボールミリングサンプルのイメージの例である。
【図１６Ａ】図１６Ａ〜１６Ｄも、走査型電子顕微鏡によって作成されたボールミリングサンプルのイメージの例である。
【図１６Ｂ】図１６Ａ〜１６Ｄも、走査型電子顕微鏡によって作成されたボールミリングサンプルのイメージの例である。
【図１６Ｃ】図１６Ａ〜１６Ｄも、走査型電子顕微鏡によって作成されたボールミリングサンプルのイメージの例である。
【図１６Ｄ】図１６Ａ〜１６Ｄも、走査型電子顕微鏡によって作成されたボールミリングサンプルのイメージの例である。
【図１７】図１７は、ボールミリングによって作製されたサンプル粉末のサイズ分布の例を示す図である。
【図１８】図１８は、ミリングボール、及びボールミリング技術によって作製された窒化鉄粉末のサンプルを示すイメージである。
【図１９Ａ】図１９Ａ〜１９Ｄは、窒化鉄を含むサンプル粉末に対するオージェ電子スペクトル（ＡＥＳ）試験結果を示す図の例である。
【図１９Ｂ】図１９Ａ〜１９Ｄは、窒化鉄を含むサンプル粉末に対するオージェ電子スペクトル（ＡＥＳ）試験結果を示す図の例である。
【図１９Ｃ】図１９Ａ〜１９Ｄは、窒化鉄を含むサンプル粉末に対するオージェ電子スペクトル（ＡＥＳ）試験結果を示す図の例である。
【図１９Ｄ】図１９Ａ〜１９Ｄは、窒化鉄を含むサンプル粉末に対するオージェ電子スペクトル（ＡＥＳ）試験結果を示す図の例である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、材料をアニーリングした後の、窒化鉄を含む材料サンプルのＸＲＤスペクトルの例を示す。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、材料をアニーリングした後の、窒化鉄を含む材料サンプルにおける磁化対適用磁場の図の例である。
【図２１】図２１は、材料をアニーリングした後の、窒化鉄を含む材料サンプルのＸＲＤスペクトルの例である。
【図２２】図２２は、材料をアニーリングした後の、窒化鉄を含む材料サンプルのＸＲＤスペクトルの別の例である。
【図２３】図２３は、図２１に関して述べる材料サンプルのＸＲＤスペクトルの別の例である。
【図２４】図２４は、材料をアニーリングした後の、窒化鉄を含む材料サンプルのＸＲＤスペクトルの別の例である。
【図２５】図２５は、少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２相ドメインを含む異方性粒子の概念図である。
【図２６】図２６は、他の材料のマトリクス中に少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２相ドメインを含む複数の異方性粒子を含むワークピースの例を示す概念図である。
【図２７】図２７は、図２６に示されるワークピースに対するヒステリシス曲線の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示は、本開示の一部を形成する添付の図面及び例と合わせて以下の詳細な記述を参照することによって、より容易に理解することができる。本開示が、本明細書で記載される、及び／又は示される特定のデバイス、方法、適用、条件、又はパラメータに限定されないこと、並びに本明細書で用いられる専門用語が、特定の例について述べる目的のものであり、請求項を限定することを意図するものではないことは理解されたい。値の範囲が表される場合、別の例は、１つの特定の値から、及び／又は他の特定の値までを含む。同様に、値が、先行詞「約」を用いることによって近似値として表される場合、特定の値が別の例を形成することは理解されるであろう。すべての範囲は、境界値を含み、組み合わせ可能である。さらに、範囲で記載される値への言及は、その範囲内のすべての値を含む。
【００１９】
明確にするために別々の例という状況で本明細書で述べる本開示の特定の特徴が、組み合わされた単一の例としても提供され得ることは理解されたい。逆に、簡潔にするために単一の例という状況で述べる本開示の様々な特徴は、別々に、又はいずれかのサブ組み合わせとしても提供され得る。
【００２０】
本開示は、窒化鉄磁性材料を含む異方的形状の粒子を形成するための様々なミリング技術について述べる。ある例では、粒子の形状異方性は、同じ窒化鉄磁性材料を含む等方的形状の粒子と比較して増加された磁気異方性に寄与し得る。ある例では、様々な技術によって作製された窒化鉄含有異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有する。本開示の技術によって形成された異方性粒子は、例えば、針、フレーク、又は積層体としての形状であってよい。本開示はまた、異方的形状の粒子を接合して、バルク永久磁石などのバルク材料を形成するための技術についても述べる。
【００２１】
様々な例では、本開示は、窒素源の存在下で鉄含有原材料をミリングして、窒化鉄を含む異方性粒子を含む粉末を作製するための技術について述べる。
【００２２】
例えば、本開示は、鉄含有原材料を、窒素源の存在下、所定の時間にわたって、所定の圧力下、所定の低い温度で、磁場の存在下又は電場の存在下でミリングすることについて述べる。ある例では、ミリングは、例えば、回転モード、撹拌モード、又は振動モードのミリング装置の容器中、ミリングボールを用いて行われてよい。鉄含有原材料はまた、窒素源の存在下、縦長ロッド棒を、単独又は他のミリングメディアと合わせて用いてミリングされて、異方的形状の粒子が形成されてもよい。例えば、鉄含有原材料は、回転モード又は振動モードのミリング装置の容器内に収容された円柱形状ロッド棒を用いて、尿素の存在下でミリングされてよい。
【００２３】
ある例では、開示される技術の２つ以上が組み合わされて用いられて、窒化鉄を含む異方的形状の粒子が形成されてよい。例えば、限定されるものではないが、技術の例は、鉄含有原材料を、窒素源の存在下、電場の存在下で所定の時間にわたってミリングすることを含んでよい。別の例として、技術の例は、鉄含有原材料を、窒素源の存在下、磁場の存在下で、ミリング装置の容器の内容物が所定の圧力下にある状態でミリングすることを含んでよい。別の例として、技術の例は、鉄含有原材料を、窒素源の存在下、少なくとも鉄含有原材料が所定の低い温度にある状態で、ミリング装置に収容された縦長ロッド棒を用いてミリングすることを含んでよい（例：縦長ロッド棒を用いた低温ミリング）。
【００２４】
本開示の技術に従って作製された異方性粒子は、様々な結晶格子構造又は相ドメインを有する１つ以上の窒化鉄結晶を含んでよい。図１は、Ｆｅ１６Ｎ２窒化鉄結晶の例を示す概念図である。本開示全体を通して、例えば、Ｆｅ１６Ｎ２、α”−Ｆｅ１６Ｎ２、α”−Ｆｅ１６Ｎ２相、及びα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインの用語は、材料内のα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを意味するために交換可能に用いられてよい。図１は、鉄原子間の格子間空間（interstitial spaces）に窒素原子が挿入されてＦｅ１６Ｎ２窒化鉄単位格子を形成した歪状態の８個の鉄単位格子を示す。図１に示されるように、α”−Ｆｅ１６Ｎ２相では、Ｎ原子は、（００２）（鉄）結晶面に沿って整列されている。窒化鉄単位格子は、＜００１＞軸に沿った単位格子の長さが、およそ６．２８オングストローム（Å）であり、一方＜０１０＞及び＜１００＞軸に沿った単位格子の長さが、およそ５．７２Åであるように歪んでいる。α”−Ｆｅ１６Ｎ２単位格子は、歪状態にある場合、体心立方（ｂｃｔ）単位格子と称され得る。α”−Ｆｅ１６Ｎ２単位格子が歪状態にある場合、＜００１＞軸は、単位格子のｃ軸と称され得る。ｃ軸は、α”−Ｆｅ１６Ｎ２単位格子の磁化容易軸であり得る。言い換えると、α”−Ｆｅ１６Ｎ２結晶は、磁気異方性を示す。
【００２５】
α”−Ｆｅ１６Ｎ２は、高い飽和磁化及び磁気異方性定数を有する。高い飽和磁化及び磁気異方性定数の結果として、希土類磁石よりも高い可能性のある磁気エネルギー積が得られる。例えば、薄膜α”−Ｆｅ１６Ｎ２永久磁石から集められた実験的証拠から、バルクＦｅ１６Ｎ２永久磁石は、約１３４メガガウス＊エルステッド（ＭＧＯｅ）もの高いエネルギー積を含む望ましい磁気特性を有し得ることが示唆されており、それは、ＮｄＦｅＢ（約６０ＭＧＯｅのエネルギー積を有する）のエネルギー積の約２倍である。加えて、鉄及び窒素は、豊富な元素であり、したがって、比較的安価であり、入手も容易である。
【００２６】
ある例では、本明細書で開示される技術に従って作製された異方的形状の粒子は、少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２窒化鉄結晶を有し得る。ある例では、そのような異方性粒子は、複数の窒化鉄結晶を含んでよく、そのうちの少なくともいくつか（又はすべて）が、Ｆｅ１６Ｎ２結晶である。上述のように、Ｆｅ１６Ｎ２を含む異方性粒子は、Ｆｅ１６Ｎ２を含む等方的形状の粒子と比較して、例えば、向上された保磁力、磁化、磁気配向、又はエネルギー積のうちの少なくとも１つを含む向上された磁気特性を有し得る。したがって、例えば、Ｆｅ１６Ｎ２を含む異方性粒子を用いて形成された材料は、永久磁石用途のための有望な候補であり得る。
【００２７】
理論に束縛されるものではないが、３つの種類の異方性が、Ｆｅ１６Ｎ２の磁気異方性エネルギー又は磁気異方性磁場に寄与し得る。これらの３つの種類の異方性は、結晶磁気異方性、形状異方性、及び歪異方性を含む。上述のように、結晶磁気異方性は、図１に示されるように、ｂｃｃ鉄結晶格子からｂｃｔ窒化鉄結晶格子への変形に関連し得る。形状異方性は、少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２窒化鉄相ドメインを含む粒子の形状に関連し得る。例えば、図２５に示されるように、少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２相ドメインを含む異方性粒子１３８は、最長寸法を定め得る（図２５のｚ軸に対して実質的に平行であり、ここで、直交ｘ−ｙ−ｚ軸は、記載を容易とするためにのみ示されている）。異方性粒子１３８は、最短寸法も定め得る（例：図７のｘ軸又はｙ軸に対して実質的に平行）。最短寸法は、異方性粒子１３８の最も長い軸線に対して直交する方向に測定され得る。
【００２８】
歪異方性は、α”−Ｆｅ１６Ｎ２又は他の鉄系磁性材料に作用される歪に関連し得る。ある例では、少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２相ドメインを含む異方性粒子は、鉄又は他の種類の窒化鉄（例：Ｆｅ４Ｎ）の結晶粒を含むマトリクス内に配置されるか、又は埋め込まれる。少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２相ドメインを含む異方性粒子は、鉄又は他の種類の窒化鉄の結晶粒とは異なる熱膨張係数を有し得る。この相違が、熱処理の過程での粒子及び鉄又は他の種類の窒化鉄の結晶粒中での差異的な寸法変化に起因して、少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２相ドメインを含む異方性粒子中に歪を導入し得る。別の選択肢として、又は加えて、材料又はワークピースは、処理の過程で、機械的歪、又は適用磁場への暴露に起因する歪を受けて、少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２相ドメインを含む異方性粒子を形成し得るものであり、歪の少なくとも一部は、処理後も材料又はワークピース中に残留し得る。アニーリングは、応力下状態における磁気弾性エネルギーを低下させる目的で、サンプルの内部応力及び局所的マイクロ構造の再分布をもたらし得る。歪異方性下での磁気ドメイン構造は、磁気弾性エネルギー、静磁気エネルギー、及び交換エネルギーに依存する。
【００２９】
図２６は、他の材料のマトリクス１４２中に少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２相ドメインを含む複数の異方性粒子１３８を含むワークピースの例１４０を示す概念図である。図２６に示されるように、異方性粒子１３８の各々が、異方的形状を定める。さらに、異方性粒子１３８の各それぞれの異方性粒子の磁化容易軸は、それぞれの異方性粒子のそれぞれの最長寸法に対して実質的に平行（例：平行からほぼ平行）である。ある例では、各それぞれの異方性粒子の磁化容易軸は、他のそれぞれの磁化容易軸に対して実質的に平行（例：平行からほぼ平行）（したがって、他のそれぞれの最長寸法に対して実質的に平行（例：平行からほぼ平行））であってよい。ある例では、これは、以下に図１２で述べる複数の異方的形状の粒子を整列及び接合するための技術によって達成され得る。この方法により、ワークピース１４０は、すべてワークピース１４０の異方性磁場に寄与する結晶磁気異方性、形状異方性、及び歪異方性を結果としてもたらす構造的特徴を有し得る。
【００３０】
図２７は、ワークピース１４０に対するヒステリシス曲線の例を示す図である。図２７に示されるヒステリシス曲線は、磁場が図２６のｃ軸方向に対して平行に適用された場合のワークピース１４０の保磁力（ｘ軸切片）が、磁場が図２６のａ軸及びｂ軸方向に対して平行に適用された場合のワークピース１４０の保磁力（ｘ軸切片）と異なっていることから、ワークピース１４０が磁気異方性を有することを示している。
【００３１】
本明細書で述べる様々なミリング技術と関連して、鉄含有原材料の数多くの形態のうちのいずれか１つ以上が、ミリング装置でミリングされてよい。鉄含有原材料は、原子状鉄（atomic iron）、酸化鉄、塩化鉄、又は同種のものを含む鉄を含有するいかなる材料を含んでいてもよい。例えば、鉄含有原材料は、鉄粉末、バルク鉄、ＦｅＣｌ３、Ｆｅ２Ｏ３、又はＦｅ３Ｏ４を含んでよい。ある例では、鉄含有原材料は、バルク又は粉末形態の実質的に純粋な鉄（例：ドーパント又は不純物が約１０原子パーセント（原子％）未満の鉄）を含んでよい。ドーパント又は不純物としては、例えば、酸素又は酸化鉄が挙げられ得る。鉄含有原材料は、粉末又は比較的小さい粒子など、適切ないかなる形態で提供されてもよい。ある例では、鉄含有原材料中の粒子の平均サイズは、約５０ナノメートル（ｎｍ）から約５マイクロメートル（μｍ）であってよい。本開示で記載される技術のいずれかに従って鉄含有原材料をミリングした後、作製された粉末は、約５ｎｍから約５０ｎｍ範囲の長さの寸法を平均で有する粒子を含んでよい。
【００３２】
記載した鉄含有原材料は、本開示で記載される様々なミリング技術と関連して、１つ以上の窒素源の存在下でミリングされてよい。窒素源は、固体、液体、又は気体の窒素源など、様々な形態を取ってよい。さらに、本明細書で述べる窒素源は、窒化鉄を含む粒子を含む粉末を形成するための窒素ドナーとして作用し得る。例えば、鉄含有原材料は、窒素源として、アンモニア、硝酸アンモニウム（ＮＨ４ＮＯ３）、アミド含有材料、及び／又はヒドラジン含有材料を用いて、本開示の技術に従って窒化されてよい。アミドは、Ｃ−Ｎ−Ｈ結合を含み、一方ヒドラジンは、Ｎ−Ｎ結合を含む。例えば、アミド含有材料としては、アミド、液体アミド、アミドを含有する溶液、カルバミド（（ＮＨ２）２ＣＯ、尿素とも称される）、メタナミド、ベンズアミド、又はアセタミドが挙げられ得るが、いかなるアミドが用いられてもよい。ヒドラジン含有材料の例としては、ヒドラジン、又はヒドラジンを含有する溶液が挙げられ得る。
【００３３】
ある例では、アミドは、カルボン酸のヒドロキシル基をアミン基で置き換えることによってカルボン酸から誘導されてよい。この種類のアミドは、酸アミドと称され得る。カルボン酸から酸アミドを形成し、鉄を窒化し、鉄の窒化後に残留する炭化水素から酸アミドを再生するための反応順序は、その全内容が参照により本明細書に援用される国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０４３９０２号明細書に記載されている。
【００３４】
加えて、本開示の技術のある例では、窒化鉄を含む異方性粒子の形成を補助するために、ミリング装置の容器に触媒が導入されてもよい。触媒（それぞれ図２及び４に示される触媒２２又は５２など）としては、例えば、コバルト（Ｃｏ）粒子及び／又はニッケル（Ｎｉ）粒子が挙げられ得る。触媒は、鉄含有原材料（それぞれ図２及び４に示される鉄含有原材料１８又は４８など）の窒化を触媒する。Ｃｏ触媒を用いて鉄を窒化するための１つの考え得る概念化反応経路が、以下の反応１〜３に示される。Ｎｉを触媒として用いる場合も、類似の反応経路に従ってよい。
【００３５】
【化１】
2018510498.tif 000003
【００３６】
【化２】
2018510498.tif 000004
【００３７】
【化３】
2018510498.tif 000005
【００３８】
したがって、充分なアミド及び触媒を混合することによって、鉄含有原材料は、本開示で述べる技術に従って窒化鉄含有材料に変換され得る。例えば、そのような触媒は、鉄含有原材料を、窒素源の存在下、所定の低い温度でミリングする場合に、窒化鉄を含む異方性粒子の形成を補助するために用いられてよい。
【００３９】
図２は、鉄含有原材料を窒素源と共にミリングして窒化鉄を含む異方性粒子を形成するためのミリング装置の例１０を示す概念図である。ミリング装置１０は、回転モードで運転されてよく、この場合、矢印１４で示されるように、ミリング装置１０の容器１２は、容器１２の水平軸線の周りに回転する。容器１２が回転すると、ミリングメディア１６（ミリングボール、ミリングロッド棒、又は同種のものなど）は容器１２内を動き、時間経過と共に鉄含有原材料１８を粉砕又は摩滅させる。鉄含有原材料１８及びミリングメディア１６に加えて、容器１２は、少なくとも窒素源２０及び所望に応じて存在してよい触媒２２も封入する。図２は、容器１２内の鉄含有原材料１８、窒素源２０、及び触媒２２の特定の形態を示しているが、鉄含有原材料１８、窒素源２０、及び触媒２２は、本開示全体を通してより詳細に述べる鉄含有原材料、窒素源、又は触媒の形態のいずれか１つ以上を含んでもよい。
【００４０】
図２に示される例では、ミリングメディア１６は、鉄含有原材料１８と充分な力で接触した場合に、鉄含有原材料１８を摩滅させ、鉄含有原材料１８の粒子を平均してより小さいサイズの粒子とする充分に硬い材料を含んでよい。ある例では、ミリングメディア１６は、鋼鉄、ステンレス鋼、又は同種のものから形成されてよい。ある例では、ミリングメディア１６が形成される材料は、鉄含有原材料１８及び／又は窒素源２０と化学的に反応してはならない。ある例では、ミリングボールなどのミリングメディア１６は、約５ミリメートル（ｍｍ）から約２０ｍｍの平均径を有してよい。
【００４１】
運転中、回転モードミリング装置１０の容器１２は、容器１２中の成分（例：ミリングメディア１６、鉄含有原材料１８、窒素源２０、及びある例では、触媒２２）を混合させ、並びにミリングメディア１６による鉄含有原材料１８のミリングを引き起こすのに充分な速度で回転されてよい。ある例では、容器１２は、約６００ｒｐｍから約６５０ｒｐｍ、約６００ｒｐｍ、又は約６５０ｒｐｍなど、約５００回転毎分（ｒｐｍ）から約２０００ｒｐｍの回転速度で回転されてよい。さらに、鉄含有原材料１８のミリングを促進するために、ある例では、ミリングメディア１６の総質量の鉄含有原材料１８の総質量に対する質量比は、約１：１から約５０：１、例えば、約２０：１であってよい。
【００４２】
他の例では、ミリングプロセスは、異なる種類のミリング装置を用いて行われてもよい。図３は、鉄含有原材料を窒素源と共にミリングして窒化鉄を含む異方性粒子を形成するためのミリング装置の別の例を示す概念図である。図３に示されるミリング装置は、撹拌モードミリング装置３０と称され得る。撹拌モードミリング装置は、容器３２及びシャフト３４を含む。シャフト３４には、複数のパドル３６が搭載されており、これらが、シャフト３４の回転に従って容器３２の内容物を撹拌する。容器３２には、ミリングメディア、鉄含有原材料、窒素源、及び所望に応じて含まれてよい触媒による混合物３８が含有される。ミリングメディア、鉄含有原材料、窒素源、及び所望に応じて含まれてよい触媒は、図２に関して述べるミリングメディア１６、鉄含有原材料１８、窒素源２０、及び触媒２２と同じか又は実質的に類似していてよい。
【００４３】
撹拌モードミリング装置３０を用いて、回転モードミリング装置１０と同様の方法で窒素源の存在下で鉄含有原材料をミリングして、複数の異方性粒子が形成され得る。例えば、シャフト３４は、約６００ｒｐｍから約６５０ｒｐｍ、約６００ｒｐｍ、又は約６５０ｒｐｍなど、約５００ｒｐｍから約２０００ｒｐｍの速度で回転されてよい。さらに、鉄含有原材料のミリングを促進するために、ある例では、ミリングメディアの鉄含有原材料に対する質量比は、約２０：１であってよい。
【００４４】
図４は、鉄含有原材料をミリング及び窒化して窒化鉄を含む異方性粒子を形成するためのミリング装置の別の例を示す概念図である。図４に示されるミリング装置は、振動モードミリング装置４０と称され得る。図４に示されるように、振動モードミリング装置４０は、軸線（容器４２の水平軸線など）の周りの容器４２の回転（矢印４４で示される）及び容器４２の垂直振動運動（矢印５４で示される）の両方を利用して、ミリングメディア４６（ミリングボール、ミリングロッド棒、又は同種のものなど）を用いて鉄含有原材料４８をミリングし得る。図４に示されるように、容器４２は、ミリングメディア４６、鉄含有原材料４８、窒素源５０、及び所望に応じて含まれてよい触媒５２による混合物を含有する。ミリングメディア４６、鉄含有原材料４８、窒素源５０、及び所望に応じて含まれてよい触媒５２は、図２に関して述べるミリングメディア１６、鉄含有原材料１８、窒素源２０、及び触媒２２と同じか又は実質的に類似していてよい。
【００４５】
振動モードミリング装置４０を用いて、図２に示されるミリング装置１０と同様の方法で鉄含有原材料４８を窒化して、異方的形状の粒子が形成され得る。例えば、容器４２は、約６００ｒｐｍから約６５０ｒｐｍ、約６００ｒｐｍ、又は約６５０ｒｐｍなど、約５００ｒｐｍから約２０００ｒｐｍの速度で回転されてよい。さらに、鉄含有原材料のミリングを促進するために、ある例では、ミリングメディアの鉄含有原材料に対する質量比は、約２０：１であってよい。
【００４６】
図５は、異方性粒子の平均アスペクト比とミリング時間との間の関係を示すチャートである。図５のチャート中のデータ点は、鋼鉄ミリングボールを用いて硝酸アンモニウムの存在下で純粋鉄片をミリングすることによって作製されたサンプルから得た。この例では、純粋鉄片及び硝酸アンモニウムは、Ｒｅｔｓｃｈ（登録商標）遊星ボールミル  ＰＭ  １００（Ｒｅｔｓｃｈ（登録商標）、ハーン、ドイツ）（以降、「ＰＭ  １００遊星ボールミリング装置」と称する）の容器又はジャーに、約１：１の質量比で導入された。ミリングの前、純粋鉄片は、平均して長さが少なくとも１ミリメートルと測定される少なくとも１つの寸法を有していた。ジャー内の純粋鉄片と鋼鉄ミリングボールとの間の質量比は、約１：５であった。純粋鉄片は、ジャーがその長さ方向の軸線の周りに約６５０回転毎分（ｒｐｍ）の速度で１００時間にわたって回転するに従って、硝酸アンモニウムの存在下でミリングされた。ジャーがその長さ方向の軸線の周りに回転すると同時に、ＰＭ１００遊星ボールミリング装置はまた、ジャー自体を垂直軸線の周りに遊星回転で回転させた。このミリング技術は、周囲温度（約２３℃）及び圧力で行われた。
【００４７】
図５のチャート２４は、１００時間の試験期間にわたって異なる時間でサンプリングされた粒子の平均アスペクト比を示す。示されるように、約２０時間から約６５時間の時間ウィンドウにわたるミリングにより、少なくとも１．４のアスペクト比を、ある場合では、少なくとも２．２のアスペクト比を有する異方性粒子が作製された。
【００４８】
本明細書で用いられる場合、アスペクト比は、異方性粒子の最短寸法の長さに対する異方性粒子の最長寸法の長さの比として定義され、ここで、最長寸法は、最短寸法に対して実質的に直交している（例：直交又はほぼ直交）。例えば、絶対最長寸法が測定されてよく、その絶対最長寸法の方向に対して直交する方向の粒子の最短寸法が、粒子のアスペクト比の決定における最短寸法に用いられてよい。したがって、例えば、ｚ方向に１４ナノメートル（ｎｍ）、ｘ方向に１２ｎｍ、及びｙ方向に１０ｎｍの長さを有する粒子は、１．４のアスペクト比を有する（１４ｎｍ［粒子の最長寸法］：１０ｎｍ［粒子の最長寸法に対して実質的に直交する方向の粒子の最短寸法］）。一般的に、本明細書で開示される技術に従って窒素源の存在下で鉄含有原材料をミリングすることにより、窒化鉄を含む複数の異方性粒子を含む粉末が作製され得る。作製された異方性粒子の少なくともいくつかは、少なくとも１．４のアスペクト比を有し得る。
【００４９】
本明細書で開示されるミリング技術を用いて磁性材料を含む粒子に形状異方性を形成することにより、例えば同じ材料を含む実質的に等方性である粒子と比較して、粒子の磁気特性及び磁気異方性が高められ得る。例えば、少なくとも１．４のアスペクト比を有する異方性粒子などの窒化鉄を含む異方性粒子は、窒化鉄の同じ組成を含む等方的形状の粒子（例：球状）と比較して、改善された保磁力、磁化、磁気配向、又はエネルギー積のうちの少なくとも１つを有し得る。Ｆｅ１６Ｎ２などのある窒化鉄相は、窒化鉄結晶の原子構造に起因して、結晶磁気異方性を有する。Ｆｅ１６Ｎ２などの相は、結晶の磁化容易軸に沿って磁化がよりエネルギー的に有利であるか又は安定であるような磁化容易軸を有する。ある例では、窒化鉄結晶は、磁化容易軸が粒子の最長寸法と実質的に整列されるように、異方性粒子内で配向され得る。これらの例のいくつかでは、Ｆｅ１６Ｎ２相を含む異方性粒子は、粒子中の窒化鉄結晶の１つ以上の磁化容易軸と実質的に整列し得る粒子の最長寸法に沿ってその磁気モーメントをより容易に整列し得る。このことは、窒化鉄を含む等法的形状の粒子と比較して向上された磁気異方性及び／又は磁気特性に寄与し得る。
【００５０】
さらに、本開示の技術に従って窒化鉄を含む異方性粒子を作製することは、窒化鉄含有材料及び窒化鉄（例：Ｆｅ１６Ｎ２）を含むバルク永久磁石の費用対効果の高い大量生産に繋がり得る。さらに、窒化鉄を含む異方性粒子は、ある例では、より高いエネルギー積を得るために他の材料（他の磁性材料を含む）と固化又は接合されてもよい。
【００５１】
窒化鉄を含む異方的形状の粒子は、本開示に従う様々なミリング技術によって形成されてよい。例えば、鉄含有材料は、窒素源の存在下、ミリングボール又はミリングロッド棒によってミリングされて、窒化鉄（例：Ｆｅ１６Ｎ２）を含む異方性粒子が形成されてよい。記載したように、ある例では、２つ以上の開示されるミリング技術が組み合わされて、窒化鉄を含む異方性粒子が形成されてもよい。ある例では、そのような異方性粒子を形成するための技術は、窒素源２０の存在下、鉄含有原材料１８を所定の時間にわたってミリングすることを含んでよい。この技術は、図２、３、及び４に関して本明細書で述べる回転モードミリング装置１０、撹拌モードミリング装置３０、若しくは振動モードミリング装置４０、又は図６、７Ａ、８、９、及び１０に関して以下でより詳細に述べるミリング装置６０、７４、９０、１００、若しくは１２０などの適切ないかなるミリング装置を用いて実行されてもよい。
【００５２】
例えば、鉄含有原材料１８及び窒素源２０（図２）は、回転モードミリング装置１０の容器１２中、ミリングメディア１６により、約２０時間から約６５時間にわたってミリングされてよい（例：平均してより小さいサイズの粒子に摩砕）。例えば、図５に示されるチャートは、約２０時間から約６５時間ミリングされた粒子は、約１．４から約２．２の範囲の平均アスペクト比に対応する異方的形状を有し得ることを示している。ある例では、所定の時間にわたるミリングは、鉄含有原材料１８及び窒素源２０を約３０時間から約５０時間ミリングすることを含んでよい。
【００５３】
別の例として、本開示の技術は、鉄含有原材料を窒素源の存在下、所定の圧力下でミリングして、窒化鉄を含む異方性粒子を形成することを含んでよい。図６は、高圧ボールミリング装置の例を示す概念図である。ある例では、図６に示される高圧ボールミリング装置６０は、図２の回転モードミリング装置１０と類似しているか、又は同じ特徴を含んでよい。高圧ボールミリング装置６０は、ある例では、特徴の中でも特に、容器６２、ミリングメディア６３（示されるように、ミリングボール、又は縦長ロッド棒など）、原材料投入部６４、ベアリング６５、ガス投入部６６、ライナープレート６７、及び粉末取り出し部６８を含んでよい。図６に示される例では、容器６２内の圧力を増加させるために、窒素、アルゴン、空気、又はアンモニアなどの投入ガスが、ガス投入部６６を介して容器６２に導入されてよい。ある例では、ガス投入部６６を介して導入される投入ガスは、図２に関して述べる窒素源２０など、鉄含有原材料に窒素を提供する窒素源であってよい。
【００５４】
高圧ボールミリング装置６０が図６に示されるが、この技術は、例えば、図２、３、及び４に関して述べる回転モードミリング装置１０、撹拌モードミリング装置３０、若しくは振動モードミリング装置４０、又は図７Ａ、８、９、及び１０に関してより詳細に述べるミリング装置７４、９０、１００、若しくは１２０のうちのいずれか１つを用いて実行されてもよい。さらに、この技術において用いられるミリングメディア、鉄含有原材料、窒素源、及び所望に応じて用いられてよい触媒は、図１に関して述べるミリングメディア１６、鉄含有原材料１８、窒素源２０、及び触媒２２と同じか又は実質的に類似していてよい。
【００５５】
ある例では、ミリングの過程で、ミリング装置６０の容器６２内の圧力は、窒化鉄を含む異方的形状の粒子の形成を促進するために、約０．１ＧＰａから約２０ＧＰａの間に増加されてよい。例えば、容器６２内の圧力は、ミリングの過程で、約０．１ＧＰａから約１ＧＰａの間に増加されてよい。ある例では、所定の圧力下で容器６２の内容物をミリングすることは、ミリングの過程で内容物を容器６２の内側面に向かって（例：容器６２のライナープレート２６に向かって）指向させる補助とすることができ、このことは、異方的形状の粒子の形成を促進し得る。例えば、所定の圧力下でミリング装置６０の内容物をミリングすることにより、Ｆｅ１６Ｎ２相組成を含む複数の異方性粒子を含む粉末が形成され得る。ある例では、異方性粒子の少なくともいくつかは、少なくとも１．４のアスペクト比を有する。
【００５６】
高圧ボールミリング装置６０の例では、ライナープレート６７は、容器６２の内側面に取り付けられているか、又は容器６２の内側面を形成してよい。ライナープレート６７は、例えば、鋼鉄、ニッケル、クロム、又は同種のものなどの硬質金属から成っていてよい。さらに、図６に示されるように、容器６２は、全体としてバレル状の形状であってよい。ある例では、容器６２のバレル形状の中央部分は、バレル形状部分の両側にある第一及び第二の端部と比較して広い周囲を有してよく、これらの端部は、テーパー状であってよく、したがって周囲が狭く、容器６２のより広いバレル部分の両端部に容器６２のより狭いバレル形状部分を形成している。ある例では、原材料投入部６４及びガス投入部６６は、容器６２のより狭い開口部のうちの一方にフィードを行い、一方粉末取り出し部６８は、容器６２の他方のより狭い開口部から排出を行う。ベアリング６５は、図６に示されるように、容器６２の回転を促進するために、容器６２のより狭い第一及び第二の端部にある開口部の各々を取り囲んでいてよい。
【００５７】
例えば、鉄含有粉末が、原材料投入部６４に導入されてよく、アンモニアガスが、ガス投入部６６及び約０．１ＧＰａから約２０ＧＰａの圧力の容器６２に投入されてよい。容器６２の内容物は、容器６２内で約５００ｒｐｍから約２０００ｒｐｍの速度で回転され、ミリングメディア６３（例：ミリングボール）によってミリングされてよく、それによって、窒化鉄を含む異方性粒子を含む粉末が作製され、それが高圧ボールミリング装置６０から粉末取り出し部６８を介して排出される。ある例では、本技術のために用いられるミリング装置（ミリング装置６０など）の容器内の温度は、容器６２内において約０．１ＧＰａから約２０ＧＰａの所望される上昇された圧力を達成するために、適切な加圧ガスの導入と組み合わせて上昇されてよい。
【００５８】
ある例では、成分がミリングされる温度は、窒化鉄を含む異方性粒子の形成を促進するために制御されてよい。例えば、本開示に従う技術は、所定の低い温度で、窒素源の存在下、ミリングメディアを用いて鉄含有原材料をミリングすることを含んでよい。例えば、約７７ケルビン（Ｋ）（約−１９６．１５℃）から周囲温度（約２３℃）の温度でミリング装置の内容物をミリングすることにより、窒化鉄を含む異方的形状の粒子の形成が促進され得る。ある例では、少なくとも鉄含有原材料が、又はさらにはミリング装置の全内容物が、少なくとも鉄含有原材料を例えば約−１９６．１５℃の温度まで冷却し得る液体窒素のミリング装置の容器への導入によって、約−１９６．１５℃から周囲温度近辺の温度まで冷却されてよい。この技術は、図２、３、及び４に関して本明細書で述べる回転モードミリング装置１０、撹拌モードミリング装置３０、若しくは振動モードミリング装置４０、又は図６、７Ａ、８、９、及び１０に関して本明細書で述べるミリング装置６０、７４、９０、１００、若しくは１２０などの適切ないかなるミリング装置を用いて実行されてもよい。さらに、この技術において用いられるミリングメディア、鉄含有原材料、窒素源、及び所望に応じて用いられてよい触媒は、図２に関して述べるミリングメディア１６、鉄含有原材料１８、窒素源２０、及び所望に応じて用いられてよい触媒２２と同じか又は実質的に類似していてよい。所定の低い温度でのミリングは、本明細書において低温ボールミリングと称される場合がある。
【００５９】
図７Ａは、低温ボールミリング技術の例の概念図を示す。例えば、鉄前駆体７０は、粗ミリング装置の例７２で、Ａｌ、Ｃａ、又はＮａと共にミリングされてよい。ある例では、鉄前駆体７０は、Ｆｅ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、又はＦｅＣｌのうちの少なくとも１つを含んでよい。この方法での粗ミリングにより、Ａｌ、Ｃａ、又はＮａのうちの少なくとも１つが、存在する場合は鉄前駆体７０中に存在する酸素又は塩素と反応し得る。酸化されたＣａ、Ａｌ、又はＮａのうちの少なくとも１つは、次に、堆積技術、蒸発技術、又は酸洗浄技術のうちの少なくとも１つを用いて、混合物から除去されてよい。このように、Ｃａ、Ａｌ、又はＮａのうちの少なくとも１つと酸素又は塩素を反応させることによって、より純粋な鉄含有原材料が形成され得る。
【００６０】
粗ミリングされた鉄含有原材料は、次に、低温ボールミリング装置７４で微細にミリングされてよい。図７Ａに示されるように、低温ボールミリング装置７４は、回転モードミリング装置の一種であってよい。角度の付いた容器７８は、実質的に水平である軸線７５の周りに回転するフレーム７６と機械的に連結されていてよい。容器７８内にあるミリングメディアは、窒素源の存在下（例：尿素）、約７７Ｋから周囲温度（約２３℃）の温度で鉄含有原材料をミリングしてよい。ある例では、ミリングの過程で鉄含有原材料が（他の内容物と共に）約７７Ｋから周囲温度（例：約７７Ｋ）の温度で冷却されるように、液体窒素が容器７８中に導入されてよい。
【００６１】
図７Ｂは、図７Ａに示される低温ボールミリング技術の異なるステージにおける粒子サイズの概念図である。例えば、混合物８０は、鉄前駆体粒子（鉄前駆体７０など）を含有する粉末を含んでよい。鉄前駆体７０の粒子は、例えば、約５００ナノメートル（ｎｍ）から約５００マイクロメートル（μｍ）の平均サイズを有してよい。例えばＡｌ、Ｃａ、又はＮａのうちの１つと共に鉄前駆体粒子を粗ミリングした後、混合物８２は、例えば約５０ｎｍから約５μｍのより小さい平均サイズを有する鉄含有原材料（鉄含有原材料２０など）を含んでよい。さらに、例えば窒素源及び触媒と共に、所定の低い温度で鉄含有前駆体をミリングした後、混合物８２の粒子よりも小さいサイズを有する粒子を含む混合物８４が形成される。例えば、粒子は、約５ｎｍから約５０ｎｍの範囲の長さの寸法を有してよい。混合物８４の粒子は、例えば、窒化鉄を含み、少なくとも約１．４のアスペクト比を有する異方性粒子を含んでよい。ある例では、そのような異方性粒子中に存在する窒化鉄は、Ｆｅ１６Ｎ２相組成を含み得る。
【００６２】
窒化鉄を含む異方性粒子は、窒素源及び磁場の存在下で鉄含有原材料をミリングすることによって形成されてもよい。図８は、磁気援用ミリング装置の例を示す概念図である。図８に示されるように、例えば、容器８８の中、近傍、又は寸法に沿って磁場８７を発生させるために、磁石８６（例：永久磁石又は電磁石）が、回転モードミリング装置９０の容器８８に隣接して配置されてよい。回転モードミリング装置９０は、図２に関して述べる回転モードミリング装置１０と同じか又は類似する特徴を含んでよい。
【００６３】
運転中、容器８８に連結されたモーター（図示せず）が、容器８８を回転及び／又は振動させて、容器８８の内容物のミリングを誘発してよい。さらに、容器８８の軸線（例：水平軸線）の周りの容器８８の回転を促進するために、１セット以上のベアリング（図示せず）が、容器８８に隣接する１つ以上の位置に配置されてもよい。例えば、ベアリングのセットは、容器８８の支持構造内、及び容器８８の各両端部の周囲の少なくとも一部分の周りに配置されてよく、それによって、各ベアリングは、一方の側で容器８８の外周の少なくとも一部分と、並びに反対の側でその支持構造及び／又はコンポーネントと係合してよい。これらの例では、ベアリングのセットは、容器８８及び容器８８のための支持構造（図示せず）を回転可能に連結してよい。支持構造の例は、図１０に関して述べる。この構成及びその他の構成において、容器及び支持構造は、１セット以上のベアリングによって回転可能に連結されていると考えられる。
【００６４】
容器８８が転動で回転する際に（矢印９２で示される）、磁場８７が、ミリング時間の少なくとも一部にわたって、鉄含有原材料９６を特定の配向に実質的に維持（例：維持又はほぼ維持）してよい。そのような例では、ミリングメディア９４は、鉄含有原材料９６のすべての寸法又はすべての面において全体として均一又は等方的な形で摩滅されるのではなく、鉄含有原材料９６の少なくとも第一の面が第二の面と比較して（例：第一及び第二の面が実質的に直交している場合）不均一に摩滅されるように、鉄含有原材料９６を不均一又は異方的様式で摩滅させてよい。
【００６５】
例えば、鉄含有原材料９６は、鉄含有磁性材料内の鉄結晶（又は、鉄含有原材料が窒化された後は、窒化鉄結晶）の磁化容易軸が適用された磁場の方向に対して実質的に平行となるように、それ自体を整列させてよい。ある例では、鉄結晶（又は窒化鉄結晶）の磁化容易軸は、鉄含有原材料９６がミリングされている時間の少なくとも一部（又はすべて）において、そのような形で整列される。
【００６６】
例えば、ミリングメディア１６（ミリングボールなど）は、ｘ方向又はｙ方向に配向された粒子の面から、鉄含有原材料９６の粒子を多く摩滅させてよく、及びｚ方向の鉄含有原材料９６の粒子を少なく摩滅させてよく、それによって、ｚ方向の粒子の長さが、ｘ又はｙ方向の粒子の長さよりも長くなる。例えば、ミリングされた粒子のｚ方向（ある例では、粒子内の窒化鉄結晶の＜００１＞結晶軸に対して平行であってよい）の長さは、ミリングされた粒子のｘ又はｙ方向の長さよりも約１．４倍長くてよい。
【００６７】
この技術は、図２、３、及び４に関して本明細書で述べる回転モードミリング装置１０、撹拌モードミリング装置３０、若しくは振動モードミリング装置４０、又は図６、７Ａ、９、及び１０に関して本明細書で述べるミリング装置６０、７４、１００、若しくは１２０など、その中に又はそれに沿って磁場が導入される適切ないかなるミリング装置を用いて実行されてもよい。ある例では、本技術と合わせて用いられる磁場は、約０．１テスラ（Ｔ）から約１０Ｔの強度を有してよい。外部磁場８７は、交流電流又は直流電流による電磁石を用いて発生された磁場を含んでよい。選択されたミリング装置の容器は、例えば、約５０回転毎分（ｒｐｍ）から５００ｒｐｍの速度で回転してよい。さらに、本技術において用いられるミリングメディア９４、鉄含有原材料９６、窒素源、及び所望に応じて用いられてよい触媒は、図２に関して述べるミリングメディア１６、鉄含有原材料１８、窒素源２０、及び触媒２２と同じか又は実質的に類似していてよい。ある例では、鉄含有原材料を少なくとも窒素源の存在下でミリングすることにより、窒化鉄（例：Ｆｅ１６Ｎ２相組成を含む）を含む複数の異方性粒子を含む粉末が作製され得る。これらの例のうちのいくつかにおいて、粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比も有し得る。
【００６８】
窒化鉄を含む異方性粒子を形成するための技術の別の例は、単独で、又は磁場若しくは本明細書で述べる他の技術と組み合わせて、電場を用いることを含んでよい。図９は、本技術に従って用いるための放電援用ミリング装置の例を示す概念図である。放電援用ミリング装置１００は、例えば、上述のような回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の一種であってよい。例えば、ミリング装置１００の容器１０６は、方向１０２に（若しくは逆の方向に）回転するか、又は両矢印１０４で示されるように振動してよい。少なくとも容器１０６に機械的に連結されたモーターが、容器１０６を回転させてよい。加えて、又は別の選択肢として、ある例では、少なくとも容器１０６に機械的に連結されたそのようなモーターは、容器１０６の内容物のミリングを促進するために、容器１０６を振動させてもよい。本技術における１つ以上のミリングメディア１１４、鉄含有原材料１１６、窒素源、及び所望に応じて用いられてよい触媒は、図２に関して述べるミリングメディア１６、鉄含有原材料１８、窒素源２０、及び触媒２２と同じか又は実質的に類似していてよい。
【００６９】
放電援用ミリング装置１００は、放電援用ミリング装置１００の容器１０６内に電場を発生させる発電機１０８（例：高圧発電機）を含んでよい。例えば、発電機１０８は、第一のワイヤ１０９に沿って容器１０６内に電圧を印加してよい。第一のワイヤ１０９は、ある例では、コネクタ１１０を介して第一のワイヤ１０９と接続され、容器１０６内のミリングメディア１１４を終端とするフレキシブルワイヤ部分１１２を含んでよい。ある例では、第一のワイヤ１０９は、容器１０６内の空間に配置されてよい。ある例では、放電援用ミリング装置１００は、フレキシブルワイヤ部分１１２を介して第一のワイヤ１０９が接着された単一のミリングメディア１１４を含んでよい。他の例では、複数のミリングメディアが、コネクタ１１０から対応するミリングメディアまで伸びる複数の対応するフレキシブルワイヤ部分１１２を介して、ワイヤ１０９と接着されてもよい。ある例では、第一のワイヤ１０９は、１つ以上のミリングメディア及び対応するフレキシブルワイヤ部分の動きを、これらのコンポーネントが容器１０６の回転時に容器１０６内を動く際に支持するのに充分であるように実質的に剛性であってよく、又は実質的に剛性であるコーティング又はクラッディングを有してよい。
【００７０】
ある例では、図９に示されるように、第一のワイヤ１０９は、第一の端部で発電機１０８と電気的及び機械的に連結され、容器１０６内に配置及び／又は支持され、フレキシブルワイヤ部分１１２を介して第二の端部でミリングメディア１１４（例：ミリングボール）を終端としてよい。第二のワイヤ１１１は、第一の端部で発電機１０８と電気的及び機械的に連結され、容器１０６又は容器１０６と電気的に連結されたコンポーネントとは、第二の端部で連結されていてよい。第二のワイヤ１１１はまた、アース１１５にも連結されていてよい。したがって、第一のワイヤ１０９、コネクタ１１０、フレキシブルワイヤ部分１１２、ミリングメディア１１４、及び第二のワイヤ１１１は、適切ないかなる電気伝導性材料から構成されてもよい。したがって、例えば、発電機１０８は、ミリングメディア１４を、アースされた第二のワイヤ１１１とは異なる電圧として、ミリングメディア１１４とアースされた第二のワイヤ１１１との間に電位差を発生させてよい。ある例では、ミリングをさらに補助するために、ワイヤ１０９と電気的に連結されていない追加のミリングメディアが、放電援用ミリング装置１００の容器１０６内に含まれてもよい。
【００７１】
発電機１０８から発せられる電圧は、交流電流、直流電流、又はその両方によって送られてよい。例えば、発電機１０８は、約１０ボルト（Ｖ）から約１００００Ｖの直流電圧を発生させてよい。他の例では、交流発電機は、１０メガヘルツ（ＭＨｚ）までの周波数を有する電流、及び約０．１ワット（Ｗ）から約１００Ｗの出力電力を発生させてよい。
【００７２】
ミリング装置１００の容器１０６と電気的に連結された（及びある例では、機械的に連結された）高電圧発電機は、スパーク放電モード及び／又はグロー放電モードを含んでよい。例えば、発電機１０８は、第一のワイヤ１０９及びコネクタ１１０を介してミリングメディア１１４から発せられるスパーク又はグローを発生させてよい。例えば、スパーク又はグローは、電位のより高いミリングメディア１１４から、アースされた第二のワイヤ１１１と連結された電位のより低い容器１１６へ伝導されてよい。ある例では、図９に示されるように、スパーク又はグローは、鉄含有原材料１１６を通って容器１０６及び／又は容器１０６と電気的に連結された電気伝導性コンポーネントへ、そして最終的には、電位のより低いアース１１５へ電気的に伝導されてよい。したがって、電気力が、スパーク又はグローを介して、鉄含有原材料１１６に伝達されてよい。ある例では、鉄含有原材料１１６内の電気分極性材料が、伝達されたスパーク若しくはグローに応答して鉄含有原材料１１６自体を特定の向きに配向させてよく、及び／又はそれ自体を第一のワイヤ１０９及び第二のワイヤ１１１（又は第一のワイヤ１０９若しくは第二のワイヤ１１１と電気的に連結された対応するコンポーネント）の間に発電機１０８によって発生された電場と整列させてよい。この方法により、鉄含有原材料１１６は、不均一又は異方的様式でミリングされ、窒化鉄を含み、少なくとも１．４のアスペクト比を例とする異方的形状を有する粒子を含む粉末が作製され得る。
【００７３】
ある例では、異方性粒子の形成を促進するために、時間、温度、圧力、磁場、又は電場を用いることに加えて、又はそれに対する別の選択肢として、ミリング技術は、異方性粒子の形成を促進するために、縦長ミリングメディアを用いてよい。図１０は、ロッドミリング装置の例を示す概念図である。図１０に示されるように、縦長ロッド棒１２２が、ロッドミリング装置１２０の容器１２４内に収容されてよい。縦長ロッド棒１２２は、例えば、円柱状の形状であってよいが、適切なその他の形状が用いられてもよい。ある例では、容器１２４は、全体としてバレル形状である。例えば、容器１２４の水平軸線は、縦長ロッド棒１２２が容器１２４内に収容された際に、縦長ロッド棒１２２のそれぞれの水平軸線と実質的に平行であってよい。ロッドミリング装置１２０は、例えば、図２及び４に関して述べるような回転モードミリング装置又は振動モードミリング装置の一種であってよい。
【００７４】
ある例では、ロッドミリング装置１２０の容器１２４は、縦長ロッド棒１２２がそれぞれの水平軸線の周りに回転し、及び／又は縦長ロッド棒１２２が容器１２４中で互いの上に転動するように、容器１２４の水平軸線（図示せず）の周りに、方向１２６（又は逆方向）に回転してよい。容器１２４の回転を開始する前に、縦長ロッド棒１２２は、容器１２４内で、図９に示される三角形状配列など、適切ないかなる数の形で配列されてもよい。鉄含有原材料は、円柱形状ロッド棒１２４を容器１２４に導入する前又は後に、容器１２４に導入されてよい。容器１２４を回転させた後、縦長ロッド棒１２２は、窒素の存在下で鉄含有原材料を摩砕して、窒化鉄を含む平均してより小さい異方的形状の粒子を形成してよい。ある例では、ロッドミリングによって作製された粉末は、少なくとも１．４の、例えば少なくとも５．０のアスペクト比を有する粒子を含んでよい。
【００７５】
縦長ロッド棒１２２の縦長形状は、鉄含有原材料を、不均一又は異方的様式で摩砕し得る。ある例では、ロッドミリング装置１２０中、窒素源の存在下で鉄含有原材料をミリングすることによって、針、フレーク、又は積層体の形状の粒子が形成されてよい。
【００７６】
ある例では、縦長ロッド棒の少なくともいくつか（又はすべて）は、約５ミリメートル（ｍｍ）から約５０ｍｍの幅（例：それらの水平（長）軸線に対して実質的に直交する面内の少なくとも１つの寸法）を有してよい。例えば、円柱形状の縦長ロッド棒１２２は、約５ミリメートル（ｍｍ）から約５０ｍｍの直径を有する円形状断面を有してよい。縦長ロッド棒１２２は、他の断面形状を有していてもよい。例えば、縦長ロッド棒の水平（長）軸線に対して実質的に直交する面内において、縦長ロッド棒は、正方形、長方形、他の多角形、楕円形、又は他の閉じた曲線形状を有していてよい。さらに、ある例では、縦長ロッド棒１２２は、その水平（長）軸線に沿って、容器１２４の直径よりも長い長さを有してよい。ある例では、容器１２４内に導入された鉄含有原材料は、ロッドミリング装置１２０の容器１２４の容積の約２０％から約８０％を占めてよい。
【００７７】
加えて、ある例では、容器１２４は、少なくとも２５０ｒｐｍの速度で回転してよい。これらの例のいくつかでは、容器１２４が少なくともこの速度で回転している間、縦長ロッド棒１２２のいくつか又はすべては、容器１２４の内周面に沿って配置された状態が維持されてよい。さらに、このロッドミリング技術で用いられる鉄含有原材料、窒素源、及び所望に応じて用いられてよい触媒は、図２に関して述べる鉄含有原材料１８、窒素源２０、及び触媒２２と同じか又は実質的に類似していてよい。さらに、縦長ロッド棒１２２は、鋼鉄、ステンレス鋼、又は同種のものなど、本明細書で述べるミリングメディア１６と同じか又は実質的に類似する材料から構成されてよい。ロッドミリング装置１２０は、さらに、ある例では、容器１２４及び／又はミリング装置１２０の他の特徴を支持するように構成された少なくとも１つの支持構造１２８を含んでもよい。例えば、図１０に示されるように、支持構造１２８は、容器１２４の両端部と係合し、それらを支持するブラケットを含んでよい。支持構造１２８はまた、ブラケットと係合するレッグも含んでよい。さらに、容器１２４の軸線（例：水平軸線）の周りの容器１２４の回転を促進するために、１セット以上のベアリング（図示せず）が、容器１２４に隣接する１つ以上の位置に配置されてもよい。例えば、ベアリングのセットは、支持構造１２８内及び容器１２４の各両端部の周囲の少なくとも一部分の周りに配置されてよく、それによって、各ベアリングは、一方の側で容器１２４の外周の少なくとも一部分と、並びに反対の側でその支持構造１２８及び／又はコンポーネントと係合してよい。これらの例では、ベアリングのセットは、容器１２４及び支持構造１２８を回転可能に連結してよい。
【００７８】
ある例では、ロッドミリング装置１２０は、図１０に矢印１２７で示され、図４の振動モードミリング装置４０に関して述べるように、例えば、垂直方向に振動してよい。ある例では、モーターが、容器１２４を回転及び／又は振動させるために、容器１２４に少なくとも機械的に連結されていてよい。一般的に、ロッドミリング装置１２０のコンポーネントは、ロッドミリング技術と合わせて用いられる鉄含有原材料、窒素源、又は所望に応じて用いられてよい触媒と反応しないように選択される適切ないかなる材料から構成されていてもよい。
【００７９】
本明細書で述べる窒化鉄を含む異方性粒子を含む粉末を形成するために用いられるミリング技術に関わらず、異方性粒子は、ＦｅＮ、Ｆｅ２Ｎ（例：ξ−Ｆｅ２Ｎ）、Ｆｅ３Ｎ（例：ε−Ｆｅ３Ｎ）、Ｆｅ４Ｎ（例：γ’−Ｆｅ４Ｎ）、Ｆｅ２Ｎ６、Ｆｅ８Ｎ、Ｆｅ１６Ｎ２（例：α”−Ｆｅ１６Ｎ２）、又はＦｅＮｘ（ここで、ｘは、約０．０５から約０．５）のうちの少なくとも１つを含んでよい。加えて、ある例では、窒化鉄粉末は、純粋鉄、コバルト、ニッケル、ドーパント、又は同種のものなどの他の材料を含んでもよい。ある例では、コバルト、ニッケル、ドーパント、又は同種のものは、１つ以上の適切な技術を用いたミリングプロセスの後、少なくとも部分的に除去されてよい。ミリングから作製された粉末の粒子内のドーパントは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、ランタン（Ｌａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、希土類金属、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、リン（Ｐ）、ケイ素（Ｓｉ）、又は酸素（Ｏ）のうちの少なくとも１つを含んでよい。ある例では、窒化鉄粉末は、続いてのプロセスで用いられて、Ｆｅ１６Ｎ２などの窒化鉄相を含む永久磁石などの磁性材料が形成されてよい。硝酸アンモニウム、又はアミド若しくはヒドラジン含有液体又は溶液などの窒素源の存在下で鉄含有原材料をミリングすることは、窒化鉄含有材料を形成するための費用対効果の高い技術であり得る。さらに、硝酸アンモニウム、又はアミド若しくはヒドラジン含有液体又は溶液などの窒素源の存在下で鉄含有原材料をミリングすることは、窒化鉄含有材料の大量生産を促進し、鉄の酸化を低減し得る。
【００８０】
上述のように、窒化鉄を含む異方性粒子の形成に用いられるミリング技術のいずれも、鉄含有原材料を用いてよい。記載したミリング技術のいずれにおいても、窒素源の存在下で鉄含有原材料をミリングする前に、鉄前駆体が、例えば粗ミリング技術又は溶融スピン技術（melting spinning technique）を用いて鉄含有原材料に変換されてよい。鉄前駆体材料を粗ミリングすることにより、本開示で述べる微細ミリング技術（fine milling technique）のいずれかなどのさらなる処理に用いるための平均してより小さいサイズの鉄含有原材料の粒子が形成され得る。ある例では、鉄前駆体（例：図７Ａに示される鉄前駆体７０）は、Ｆｅ、ＦｅＣｌ３、Ｆｅ２Ｏ３、又はＦｅ３Ｏ４のうちの少なくとも１つを含んでよい。ある実行では、鉄前駆体は、約０．１ｍｍ（１００μｍ）よりも大きい平均径を有する粒子を含んでよい。粗ミリング後、鉄含有原材料の粒子は、約５０ナノメートルから約５μｍの平均径を有してよい。
【００８１】
鉄前駆体が粗ミリングされる際、上述のミリング技術のいずれが用いられてもよく、例えば、回転モードミリング、撹拌モードミリング、振動モードミリング、又は本明細書で述べるこれらの変型例である。ある例では、鉄前駆体は、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はナトリウム（Ｎａ）のうちの少なくとも１つの存在下、Ｃａ、Ａｌ、又はＮａのうちの少なくとも１つと鉄前駆体中に存在するいずれかの酸素との間の酸化反応を引き起こすのに充分な条件下でミリングされてよい。Ｃａ、Ａｌ、及び／又はＮａのうちの少なくとも１つは、例えば、鉄前駆体中に存在する分子酸素又は酸素イオンと、これらが存在する場合、反応し得る。酸化されたＣａ、Ａｌ、及び／又はＮａのうちの少なくとも１つは、次に、混合物から除去されてよい。例えば、酸化されたＣａ、Ａｌ、及び／又はＮａのうちの少なくとも１つは、堆積技術、蒸発技術、又は酸洗浄技術のうちの少なくとも１つを用いて除去されてよい。
【００８２】
ある例では、ミリング装置内に水素ガスを流すことによって、酸素還元プロセスが行われてよい。水素は、鉄含有原材料中に存在するいずれの酸素とも反応し得るものであり、鉄含有原材料から酸素が除去され得る。ある例では、このことにより、実質的に純粋な鉄（例：ドーパントが約１０原子％未満の鉄）が形成され得る。加えて、又は別の選択肢として、鉄含有原材料は、酸洗浄技術を用いて洗浄されてよい。例えば、約５％から約５０％の濃度の希ＨＣｌが、鉄含有原材料から酸素を洗い流すために用いられてよい。混合物中の鉄前駆体をＣａ、Ａｌ、及び／又はＮａのうちの少なくとも１つと共にミリングすること（又は酸洗浄）は、鉄の酸化を低減し得るものであり、例えば、Ｆｅ、ＦｅＣｌ３、Ｆｅ２Ｏ３、若しくはＦｅ３Ｏ４、又はこれらの組み合わせを含む多くの異なる鉄前駆体で効果的であり得る。鉄前駆体のミリングは、窒化鉄含有材料の形成に用いるための鉄含有原材料を作製する場合に、柔軟性及びコスト上の利点を提供し得る。
【００８３】
他の例では、鉄含有原材料は、溶融スピンによって形成されてよい。溶融スピンでは、鉄前駆体は、例えば、鉄前駆体を炉中で加熱することによって溶融されて、溶融鉄前駆体が形成されてよい。溶融鉄前駆体は、次に、冷却ローラー面上に流され、溶融鉄前駆体が急冷されて、脆性リボン（brittle ribbon）材料が形成されてよい。ある例では、冷却ローラー面は、水などの冷却剤によって、室温よりも低い温度に冷却されてよい。例えば、冷却ローラー面は、約１０℃から約２５℃の温度に冷却されてよい。脆性リボン材料は、次に、熱処理工程に掛けられて、脆性鉄材料の予備アニーリングが行われてよい。ある例では、熱処理は、約２００℃から約６００℃の温度で、大気圧下、約０．１時間から約１０時間にわたって行われてよい。ある例では、熱処理は、窒素又はアルゴン雰囲気中で行われてよい。脆性リボン材料を不活性ガス下で熱処理した後、脆性リボン材料は、破砕されて、鉄含有粉末が形成されてよい。この粉末は、窒化鉄及び／又は異方性粒子を含む粉末を作製する開示されるミリング技術のいずれかにおける鉄含有原材料として用いられてよい。
【００８４】
一般的に、本開示の技術に従って作製された窒化鉄を含む異方性粒子は、１つ以上の異なる窒化鉄相（例：Ｆｅ８Ｎ、Ｆｅ１６Ｎ２、Ｆｅ２Ｎ６、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ３Ｎ、Ｆｅ２Ｎ、ＦｅＮ、及びＦｅＮｘ（ここで、ｘは、約０．０５から約０．５））を含んでよい。次に、混合物は、様々な方法のうちの少なくとも１つを介して、バルク材料（例：バルク磁性材料）へと成形されてよい。
【００８５】
バルク材料へと成形される前に、本開示のミリング技術のいずれかに従って作製された窒化鉄を含む異方的形状の粒子は、粒子内での少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインの形成を促進させるために、アニーリングされてよい。例えば、窒化鉄を含む異方性粒子のアニーリングは、窒化鉄を含む異方性粒子中の少なくともいくつかのＦｅ８Ｎ相ドメインを、Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインに変換し得る。
【００８６】
ある例では、窒化鉄を含む異方性粒子のアニーリングは、約１８０℃から２２０℃を例とする約１２０℃から約２２０℃などの約１００℃から約２５０℃の温度まで粒子を加熱することを含んでよい。ある例では、粒子に歪を与えた（straining）状態で（例：それに引張り力を適用）窒化鉄を含む異方性粒子をアニーリングすることにより、窒化鉄相ドメインの少なくともいくつかのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインへの変換が促進され得る。アニーリングプロセスは、鉄結晶格子の適切な格子間空間に窒素原子を拡散させるのに充分である所定の時間にわたって継続されてよい。ある例では、アニーリングプロセスは、約４０時間から約６０時間などの約２０時間から約２００時間にわたって継続される。ある例では、アニーリングプロセスは、鉄の酸化を低減又は実質的に防止するために、Ａｒなどの不活性雰囲気下で行われてよい。さらに、ある実行では、窒化鉄を含む異方性粒子がアニーリングされる間、温度は、実質的に一定に保持される。窒化鉄を含む異方性粒子のアニーリング（例：歪を与えた状態でのアニーリング）の結果、少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを含む向上された磁性材料が得られ得る。
【００８７】
ある例では、窒化鉄を含む異方性粒子は、アニーリングプロセスの過程で外部磁場に暴露されてよい。適用された磁場の存在下での窒化鉄材料のアニーリングにより、窒化鉄材料中でのＦｅ１６Ｎ２相ドメインの形成が向上され得る。α”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインの体積分率の増加により、窒化鉄を含む異方性粒子の磁気特性が改善され得る。改善される磁気特性としては、例えば、保磁力、磁化、及び磁気配向が挙げられ得る。
【００８８】
ある例では、アニーリングの過程で適用される磁場は、少なくとも０．２テスラ（Ｔ）であってよい。磁場アニーリング（magnetic field annealing）が行われる温度は、少なくとも部分的に、窒化鉄ベースの組成物へのさらなる元素の添加、及び窒化鉄ベースの組成物を最初に合成する際に用いられる手法に依存し得る。ある例では、磁場は、少なくとも約０．２Ｔ、少なくとも約２Ｔ、少なくとも約２．５Ｔ、少なくとも約６Ｔ、少なくとも約７Ｔ、少なくとも約８Ｔ、少なくとも約９Ｔ、少なくとも約１０Ｔ、又はそれ以上であってよい。ある例では、磁場は、約５Ｔから約１０Ｔである。他の例では、磁場は、約８Ｔから約１０Ｔである。鉄及び窒素を含む材料のアニーリングに関するさらなる詳細は、その全内容が参照により本明細書に援用される２０１４年６月３０日出願の米国特許仮出願第６２／０１９０４６号明細書に見出され得る。
【００８９】
ある例では、ミリング技術を用いて形成される代わりに、少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを含む異方性粒子は、異方的形状の鉄含有前駆体を窒化し、アニーリングすることによって形成されてもよい。図１１は、少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを含む異方性粒子を形成するための技術の例を示すフロー図である。そのような技術の例は、例えば、鉄を含む異方性粒子を窒化して、窒化鉄を含む異方性粒子を形成することを含んでよい（１３１）。
【００９０】
この技術の例に関連して述べる鉄を含む異方性粒子としては、例えば、鉄粉末、バルク鉄、ＦｅＣｌ３、Ｆｅ２Ｏ３、又はＦｅ３Ｏ４など、異方的形状の本明細書で述べる鉄含有原材料が挙げられ得る。ある例では、鉄を含む異方性粒子は、バルク又は粉末の形態の実質的に純粋な鉄（例：ドーパント又は不純物が約１０原子パーセント（原子％）未満の鉄）を含んでよい。ドーパント又は不純物としては、例えば、酸素又は酸化鉄が挙げられ得る。ある例では、鉄を含む異方性粒子は、少なくとも約１．４（例：約１．４）のアスペクト比を有し得るものであり、アスペクト比は、本開示の他所で述べるように定義される。しかし、他のアスペクト比が適する場合もあり得る。
【００９１】
ある例では、鉄を含む異方性粒子を窒化する前に、図１１の技術は、所望に応じて、異方性鉄前駆体を還元して鉄を含む異方性粒子を形成することを含んでもよい（１３０）。そのような工程で用いられる鉄前駆体としては、例えば、Ｆｅ、ＦｅＣｌ３、若しくは鉄（例：Ｆｅ２Ｏ３若しくはＦｅ３Ｏ４）を含むバルク若しくは粉末サンプル、又はこれらの組み合わせが挙げられ得る。ある例では、異方性鉄前駆体は、粒子を含む粉末を含んでよく、ここで、粒子の少なくともいくつか（又はすべて）は、少なくとも１．４のアスペクト比を有しており、アスペクト比の用語は、本明細書にて定義される通りである。
【００９２】
ある例では、異方性鉄前駆体の還元は、異方性鉄前駆体中の酸素分を還元又は除去することを含んでよい。例えば、酸素還元プロセスは、異方性鉄前駆体を水素ガスに暴露することによって行われてよい。水素は、異方性鉄前駆体中に存在するいずれの酸素とも反応して、鉄含有原材料から酸素を除去し得る。ある例では、そのような還元工程は、鉄を含む異方性粒子内に実質的に純粋な鉄（例：ドーパントが約１０原子％未満の鉄）を形成し得る。加えて、又は別の選択肢として、異方性鉄前駆体の還元は、酸洗浄技術を用いることを含んでよい。例えば、約５％から約５０％の濃度の希ＨＣｌが、異方性鉄前駆体から酸素を洗い流すために用いられて、鉄を含む異方性粒子（例：記載したように、実質的に純粋な鉄）が形成されてよい。
【００９３】
鉄を含む異方性粒子を窒化して窒化鉄を含む異方性粒子を形成することは（１３１）、いくつかの方法で進行され得る。一般的に、窒素源からの窒素が鉄を含む異方性粒子と組み合わされて、窒化鉄を含む異方性粒子が形成される。そのような窒素源は、本開示の他所で述べる窒素源と同じか又は類似していてよい。
【００９４】
ある例では、鉄を含む異方性粒子を窒化することは、鉄を含む異方性粒子の実質的に体積全体にわたって所定の濃度まで窒素を拡散させるのに充分な時間及び温度での鉄を含む異方性粒子の加熱を含んでよい。この方法では、加熱時間及び温度は関連しており、鉄を含む異方性粒子の組成及び／又は形状にも影響され得る。例えば、鉄ワイヤ又はシート２８が、約１２５℃から約６００℃の温度まで、約２時間から約９時間にわたって加熱されてよい。
【００９５】
鉄を含む異方性粒子の加熱に加えて、鉄を含む異方性粒子の窒化は、鉄を含む異方性粒子を原子窒素物質に暴露することも含んでよく、これは、鉄を含む異方性粒子中に拡散する。ある例では、原子窒素物質は、二原子窒素（Ｎ２）として供給されてよく、これは続いて、個々の窒素原子に分離（開裂）される。他の例では、原子窒素は、アンモニア（ＮＨ３）などの別の窒素原子前駆体から提供されてもよい。他の例では、原子窒素は、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）から提供されてもよい。窒素は、気相単独で（例：実質的に純粋なアンモニア又は二原子窒素ガス）、又はキャリアガスとの混合物として供給されてよい。ある例では、キャリアガスは、アルゴン（Ａｒ）である。
【００９６】
ある例では、鉄を含む異方性粒子の窒化は、尿素拡散プロセスを含んでよく、この場合、尿素は、窒素源として用いられる（例：二原子窒素又はアンモニアではなく）。尿素（カルバミドとも称される）は、化学式ＣＯ（ＮＨ２）２を有する有機化合物である。鉄を含む異方性粒子を窒化するために、尿素は、例えば、鉄を含む異方性粒子を封入した炉内で加熱されて、分解された窒素原子を発生させてよく、それが、鉄を含む異方性粒子中に拡散し得る。ある例では、得られる窒化された鉄材料の組成は、拡散プロセスの温度、さらにはプロセスで用いられる尿素に対する鉄含有ワークピースの比率（例：重量比）によって、ある程度制御され得る。さらに、このような窒化プロセス（尿素拡散を含む）に関する詳細は、その全内容が参照により本明細書に援用される２０１２年８月１７日出願の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１２／５１３８２号明細書に見出され得る。
【００９７】
図１１の技術に従って形成された窒化鉄を含む異方性粒子は、本明細書で述べるミリング技術で作製された窒化鉄を含む異方性粒子と同じか又は類似していてよい。例えば、窒化鉄を含む異方性粒子は、１つ以上の異なる窒化鉄相（例：Ｆｅ８Ｎ、Ｆｅ１６Ｎ２、Ｆｅ２Ｎ６、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ３Ｎ、Ｆｅ２Ｎ、ＦｅＮ、及びＦｅＮｘ（ここで、ｘは、約０．０５から０．５））を含んでよい。図１１の技術は、さらに、窒化鉄を含む異方性粒子をアニーリングして、窒化鉄を含む異方性粒子内に少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを形成することを含む（１３２）。窒化鉄を含む異方性粒子のアニーリングは、本開示のミリング技術のいずれかによって形成された窒化鉄を含む異方性粒子のアニーリングに関して上述するものと同じか又は類似の条件下で進行されてよい。
【００９８】
窒化及びアニーリング後、窒化鉄を含む異方性粒子は、１．４から２．０を例とする少なくとも１．４のアスペクト比を有し得る。本技術で参照されるアスペクト比は、本開示の他の例と同様に定義される。ここでも、窒化鉄を含む異方性粒子のアスペクト比は、窒化鉄を含む異方性粒子の最短寸法の長さに対する最長寸法の長さの比を含み、ここで、最長寸法と最短寸法とは、実質的に直交している。
【００９９】
ある例では、本技術に従って窒化される鉄を含む異方性粒子は、単一の鉄結晶であってよい。したがって、窒化後、そのような例では、単一の窒化鉄結晶を含む異方性粒子は、アニーリングされて、窒化鉄結晶内にα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインが形成される。これらの例のいくつかでは、窒化鉄結晶を含む異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し得る。
【０１００】
他の例では、鉄を含む異方性粒子は、複数の鉄結晶を含んでよい。したがって、窒化後、複数の鉄結晶は、異方性粒子内に複数の窒化鉄結晶を形成する。そのような例では、複数の窒化鉄結晶のアニーリングにより、異方性粒子のいくつか（又はすべて）の窒化鉄結晶内に少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインが形成されてよい。これらの例のいくつかでは、窒化鉄結晶を含む異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し得る。
【０１０１】
ある例では、記載の技術は、鉄を含む複数の異方性粒子から開始して行われてよい。例えば、鉄を含む複数の異方性粒子が、本明細書で述べる条件下で窒化されて、窒化鉄を含む複数の異方性粒子が形成されてよい。そのような例では、窒化鉄を含む複数の異方性粒子は、本明細書で述べる条件下でアニーリングされて、窒化鉄を含む少なくともいくつか（又はすべて）の異方性粒子内に少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインが形成されてよい。これらの例のいくつかでは、窒化鉄を含む複数の異方性粒子の少なくともいくつか（又はすべて）は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し得る。
【０１０２】
ある例では、窒化鉄を含む異方性粒子の接合によって、バルク永久磁石などのバルク材料が形成されてよい。図１２は、窒化鉄を含む複数の異方性粒子を整列及び接合してバルク材料を形成することを含む技術の例を示すフロー図である。図１２に示される技術は、窒化鉄を含む複数の異方的形状の粒子を、それぞれの異方性粒子の少なくともいくつかの最長寸法が実質的に平行（例：平行又はほぼ平行）となるように整列させることを含む（１３４）。ある例では、窒化鉄を含む異方性粒子の少なくともいくつか（又はすべて）は、１．４から２．０のアスペクト比を例とする少なくとも１．４のアスペクト比を有し得る。これらの例では、アスペクト比は、本開示の他所で述べるように定義されてよい。ある例では、整列された複数の異方性粒子のいくつかの異方性粒子は、窒化鉄を含んでよく、又は少なくとも１．４の異方性比を有してよく、又は両方であってよく、又はいずれでもなくてもよい。
【０１０３】
ある例では、それぞれの窒化鉄含有粒子は、少なくとも１つの窒化鉄結晶を含む。加えて、いくつかの窒化鉄含有粒子は、Ｆｅ８Ｎ又はＦｅ１６Ｎ２相のうちの少なくとも１つを含んでよい。さらに、ある例では、複数の窒化鉄結晶のうちの少なくともいくつかの窒化鉄結晶の＜００１＞結晶軸は、複数の異方性粒子のそれぞれの最長寸法に対して実質的に平行であってよい。窒化鉄を含むそれぞれの異方性粒子の＜００１＞結晶軸（例：Ｆｅ１６Ｎ２の結晶磁気磁化容易軸（magnetocrystalline easy axis）＜００１＞）を整列させることにより、異方性粒子から形成された磁性材料に一軸性の磁気異方性が提供され得る。
【０１０４】
ある例では、複数の異方性粒子を整列することは、異方性粒子内の磁性材料が、異方性粒子を磁場に沿って整列させるように、異方性粒子を磁場に暴露することを含んでよい。ある例では、用いられる適用磁場は、約０．０１テスラ（Ｔ）から約５０Ｔの強度を有してよい。これらの例では、適用される磁場は、例えば、直流電流（ＤＣ）モードの電磁石によって発生される静磁場、交流電流（ＡＣ）モードの電磁石によって発生される変動磁場、又はパルス磁石によって発生されるパルス磁場であってよい。ある例では、適用される磁場の強度は、磁場の方向に沿って変動してよい。例えば、磁場の方向に沿った勾配が、約０．０１Ｔ／メートル（ｍ）から約５０Ｔ／ｍであってよい。
【０１０５】
図１２の技術の例はまた、複数の異方性粒子を接合して、バルク永久磁石などの窒化鉄を含むバルク材料を形成することも含んでよい（１３６）。異方性粒子を接合するための技術としては、例えば、焼結、接着、樹脂の使用、合金化、溶接、衝撃圧縮の使用、放電圧縮（electrodischarge compression）の使用、又は電磁圧縮の使用のうちの少なくとも１つが挙げられ得る。異方性粒子の接合において、形成されるバルク材料は、個々の異方性粒子よりも大きいサイズを有し得る。ある例では、異方性粒子を接合する２つ以上の方法が組み合わせて用いられてもよい。
【０１０６】
ある例では、Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインなどの窒化鉄を含む複数の異方性粒子を接合することは、スズ（Ｓｎ）、Ｃｕ、Ｚｎ、又はＡｇのうちの少なくとも１つを用いて粒子を合金化して、異方性粒子の界面で鉄合金を形成することを含んでよい。例えば、結晶子及び／又は原子移動が、Ｓｎの凝集を引き起こし得る。異方性粒子は、次に、一緒にプレス及び加熱されて、鉄−スズ（Ｆｅ−Ｓｎ）合金が形成されてよい。Ｆｅ−Ｓｎ合金は、約１５０℃から約４００℃の温度でアニーリングされて、複数の異方性粒子が接合されてよい。ある例では、アニーリング温度は、異方性粒子の磁気特性が実質的に不変であり得るように充分に低くてよい。ある例では、窒化鉄を含む異方性粒子の接合にＳｎを用いる代わりに、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、又は銀（Ａｇ）が用いられてもよい。
【０１０７】
ある例では、複数の異方性粒子を接合して窒化鉄を含むバルク材料を形成することは、粒子を樹脂又は他の接着剤の中に配置することを含んでよい。樹脂又は他の接着剤の例としては、天然又は合成樹脂が挙げられ、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ、ミッドランド、ミシガン州からのＡｍｂｅｒｌｉｔｅ（商標）の商品名で入手可能であるものなどのイオン交換樹脂；ビスマレイミド−トリアジン（ＢＴ）−エポキシなどのエポキシド；ポリアクリロニトリル；ポリエステル；シリコーン；プレポリマー；ポリビニルブチラール；尿素−ホルムアルデヒド、又は同種のものを含む。樹脂又は他の接着剤は、窒化鉄を含む複数の異方性粒子を実質的に完全に封入し得ることから、粒子は、樹脂又は他の接着剤の実質的に体積全体にわたって配置され得る。ある例では、樹脂又は他の接着剤は、硬化されて、窒化鉄を含む複数の異方性粒子が互いに結合されてよい。
【０１０８】
ある例では、窒化鉄を含む異方性粒子を接合することは、焼結を含んでよい。例えば、異方性粒子を焼結することは、周囲温度（約２３℃）から約２００℃の温度で異方性粒子を少なくとも加熱することを含んでよい。ある例では、焼結されたバルク材料は、エージングされてよい。
【０１０９】
さらに、ある例では、複数の異方性粒子を接合してバルク材料を形成することは、複数の強磁性粒子を、異方性粒子内のＦｅ１６Ｎ２硬磁性材料などの窒化鉄材料に交換スプリング結合を介して磁気的に結合させることを含んでよい。交換スプリング結合は、磁気的に軟質である強磁性粒子を効果的に硬化し、Ｆｅ１６Ｎ２から本質的に成るバルク材料に類似の磁気特性をバルク材料に提供し得る。磁性材料の体積全体にわたる交換スプリング結合を達成するために、Ｆｅ１６Ｎ２ドメインは、例えばナノメートル又はマイクロメートルスケールで、磁気構造全体にわたって分布されていてよい。強磁性粒子としては、例えば、Ｆｅ、ＦｅＣｏ、Ｆｅ８Ｎ、又はこれらの組み合わせが挙げられ得る。ある例では、バルク材料は、約５０℃から約２００℃の温度で、約０．５時間から約２０時間にわたってアニーリングされて、固体磁性バルク材料が形成されてよい。
【０１１０】
ある例では、複数の異方性粒子を接合してバルク材料を形成することは、窒化鉄を含む異方性粒子を接合する圧縮衝撃を発生させることを含んでよい。ある例では、強磁性粒子が、窒化鉄を含む異方性粒子の周囲に配置されてよい。他の例では、窒化鉄を含む複数の異方性粒子のみが用いられてよい。上述のように、ある例では、窒化鉄を含む異方性粒子の最長寸法を実質的に整列させることは、異方性粒子の＜００１＞結晶軸を実質的に整列させることを含んでよく、これによって、異方性粒子から形成されたバルク材料又は磁石に一軸性の磁気異方性が提供され得る。強磁性粒子が用いられる例では、少なくともいくつかの強磁性粒子が、窒化鉄を含むそれぞれの異方性粒子の間に配置されてよい。
【０１１１】
ある例では、衝撃圧縮は、窒化鉄を含む異方性粒子（例：窒化鉄を含み、少なくとも１．４のアスペクト比を有する粒子）を平行板の間に配置することを含んでよい。異方性粒子は、平行板の一方又は両方の裏側に連結されたコンジットに液体窒素を流すことによって、例えば０℃未満の温度に冷却されてよい。約８５０ｍ／秒などの高速度でのガスの噴出によって平行板の一方に衝撃を与えるために、ガスガンが用いられてよい。ある例では、ガスガンは、約４０ｍｍから約８０ｍｍの直径を有してよい。
【０１１２】
あるさらなる例では、複数の異方性粒子を接合してバルク材料を形成することは、電流が流されてよい導電性コイルを用いて電磁場を発生させることを含んでよい。電流は、電磁力を発生させるためにパルスで発生されてよく、このことは、Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインなどの窒化鉄を含む異方性粒子を固化する補助となり得る。ある例では、強磁性粒子が、異方性粒子の周りに配置されてよい。さらに、ある例では、窒化鉄を含む異方性粒子は、導電性コイルのボア内にある電気伝導性の管又は容器内に配置されてもよい。導電性コイルは、高電流のパルスが流されて導電性コイルのボアに磁場を発生させてよく、続いてそれが、電気伝導性の管又は容器に電流を誘導する。誘導電流は、導電性コイルによって発生された磁場と相互作用して、電気伝導性の管又は容器を崩壊させる内向きに作用する磁力を発生させる。崩壊する電磁容器又は管は、窒化鉄を含む異方性粒子に力を伝達し、粒子を接合させる。窒化鉄を含む異方性粒子を強磁性粒子と共に固化した後、強磁性粒子は、少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２相ドメインなどの異方性粒子内の硬磁性材料と交換スプリング結合を介して磁気的に結合され得る。ある例では、この技術を用いて、円柱対称、高アスペクト比、又はネットシェイプ（ワークピースの所望される最終形状に相当する形状）のうちの少なくとも１つを有するバルク材料が作製され得る。上記で述べたように、強磁性粒子は、例えば、Ｆｅ、ＦｅＣｏ、Ｆｅ８Ｎ、又はこれらの組み合わせを含んでよい。
【０１１３】
上記の例のいずれにおいても、窒化鉄を含む複数の異方性粒子の固化を補助するための他の技術が用いられてもよく、圧力、電気パルス、スパーク、外部磁場の適用、高周波シグナル、レーザー加熱、赤外加熱などである。窒化鉄を含む複数の異方性粒子の接合のためのこれらの技術の例の各々は、用いられる温度がいずれのＦｅ１６Ｎ２相ドメインも実質的に未修飾の状態のままとし得るように（例：Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインが他の種類の窒化鉄に変換されないように）、比較的低い温度を含んでよい。
【０１１４】
他の例では、開示される技術は、複数の異方性粒子を接合してワークピースを形成することを含んでよい。ワークピースは、各々が広く様々な断面形状及びサイズを有していてよいワイヤ、ロッド、バー、コンジット、中空コンジット、フィルム、シート、又はファイバーなどの様々な形態を取ってよく、さらには、これらのいずれかの組み合わせであってもよい。異方性粒子を接合してワークピースを形成するために、記載した接合技術の１つ以上が用いられてよい。ある例では、ワークピースは、記載したようなバルク材料を含んでよい。
【０１１５】
本開示はまた、少なくとも１つの窒化鉄結晶を含む異方性粒子を含む材料についても述べる。ある例では、異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し得るものであり、アスペクト比は、本明細書で述べる通りに定義される。ある例では、材料は、少なくとも１つの窒化鉄結晶を有する異方性粒子を含んでよく、異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し得る。さらに、ある例では、少なくとも１つの窒化鉄結晶は、α”−Ｆｅ１６Ｎ２を含んでもよい。
【０１１６】
さらに、これらの材料のある例では、複数の窒化鉄結晶の＜００１＞結晶軸が、実質的に平行であってよく、異方性粒子の最長寸法が、実質的に平行である窒化鉄結晶の＜００１＞結晶軸に対して実質的に平行であってよい。窒化鉄結晶の＜００１＞結晶軸（ある例では、磁化容易軸）を実質的に平行に整列させることは、＜００１＞結晶軸を異方性粒子の最長寸法と実質的に平行に整列させることと合わせて、向上された磁気特性という結果をもたらし得る。例えば、結晶単位のレベルでの磁気異方性は、磁性材料を含む粒子の形状異方性と合わせて、ランダムに配列された結晶及び／又は等方的形状を有する材料と比較して、向上された保磁力、磁化、磁気配向、及び／又はエネルギー積を示す粒子という結果をもたらし得る。
【０１１７】
本開示に従う材料のある例では、１．４のアスペクト比に対応して、複数の窒化鉄結晶の実質的に平行である＜００１＞結晶軸の方向に測定された異方性粒子の長さが、異方性粒子の複数の窒化鉄結晶の＜１００＞結晶軸の実質的に直交する方向、又は異方性粒子の複数の窒化鉄結晶の＜０１０＞結晶軸の実質的に直交する方向のうちの少なくとも１つの方向に測定された異方性粒子の長さの少なくとも約１．４倍であり得る。そのような例では、複数の窒化鉄結晶の＜１００＞結晶軸も、実質的に平行であってよい。
【０１１８】
ある例では、窒化鉄結晶の実質的に平行である＜００１＞結晶軸に対して直角に取った材料の異方性粒子の断面は、実質的に円形状であってよい。例えば、粒子は、針形状を有してよい。他の例では、鉄結晶の実質的に整列された＜００１＞結晶軸に対して直交する面で取った異方性粒子の断面は、粒子がフレーク形状を有するように、実質的に四角形状であってよい。他の異方的粒子形状及びこれらの形状の断面も、上述のように、本開示で考慮される。
【０１１９】
例えば、材料のある例では、実質的に平行である＜００１＞結晶軸の方向に測定された異方性粒子の長さは、約１ミクロン（μｍ）であってよく、実質的に平行である＜１００＞結晶軸又は実質的に平行である＜０１０＞結晶軸のうちの少なくとも１つの方向に測定された異方性粒子の長さは、約２００ｎｍから５００ｎｍであってよい。
【０１２０】
ある例では、材料の例は、複数の異方性粒子を含んでよい。あるそのような例では、異方性粒子の最長寸法は、実質的に平行であってよい。例えば、最長寸法は、異方性粒子の最長寸法に沿った磁気モーメントが適用された磁場と整列するように、磁場に暴露することによって整列されてよい。さらに、複数の異方性粒子は、その最長寸法が整列された場合の例を含めて、バルク永久磁石の形態を取ってよい。
【０１２１】
本明細書で述べる技術によって形成された窒化鉄材料は、例えばバルク永久磁石を含む様々な用途での磁性材料として用いられてよい。バルク永久磁石は、少なくとも約０．１ｍｍの最小寸法を含んでよい。ある例では、窒化鉄を含むバルク材料は、適用された磁場の存在下でアニーリングされてよい。他の例では、適用された磁場の存在下でアニーリングされた窒化鉄材料は、バルク材料でなくてもよく（約０．１ｍｍ未満の最小寸法を有してよい）、窒化鉄材料は、他の窒化鉄材料と共に固化されて、バルク永久磁石が形成されてもよい。窒化鉄磁性材料を固化するために用いられてよい技術の例は、例えば、その全内容が参照により本明細書に援用される２０１２年８月１７日出願の「ＩＲＯＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴ  ＡＮＤ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ  ＦＯＲ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＩＲＯＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴ」と題する国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５１３８２号明細書に記載されている。他の例は、その全内容が参照により本明細書に援用される２０１４年２月６日出願の「ＩＲＯＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴ  ＡＮＤ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ  ＦＯＲ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＩＲＯＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴ」と題する国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０１５１０４号明細書に記載されている。さらに他の例は、その全内容が参照により本明細書に援用される２０１４年６月２４日出願の「ＩＲＯＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＡＮＤ  ＭＡＧＮＥＴＳ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  ＩＲＯＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ」と題する国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０４３９０２号明細書に記載されている。
【０１２２】
節（Clause）１：鉄含有原材料を窒素源の存在下でミリングして、複数の異方性粒子を含む粉末を作製することを含む方法であって、複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子は、窒化鉄を含み、複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し、複数の異方性粒子の異方性粒子のアスペクト比は、異方性粒子の最短寸法の長さに対する最長寸法の長さの比を含み、及び最長寸法と最短寸法とは、実質的に直交している、方法。
【０１２３】
節２：鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の容器中、鉄含有原材料を約２０時間から約６５時間にわたってミリングすることを含む、節１に記載の方法。
【０１２４】
節３：鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の容器中、鉄含有原材料を約０．１ギガパスカル（ＧＰａ）から約２０ＧＰａの圧力下でミリングすることを含む、節１に記載の方法。
【０１２５】
節４：圧力を作り出すために容器中にガスが流入し、ガスは、空気、窒素、アルゴン、又はアンモニアのうちの少なくとも１つを含む、節３に記載の方法。
【０１２６】
節５：鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の容器中、鉄含有原材料を約−１９６．１５℃から約２３℃の温度でミリングすることを含む、節１に記載の方法。
【０１２７】
節６：鉄含有原材料が、ミリングされる際に、液体窒素によって約−１９６．１５℃の温度まで冷却される、節５に記載の方法。
【０１２８】
節７：鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の容器中、鉄含有原材料を磁場の存在下でミリングすることを含む、節１に記載の方法。
【０１２９】
節８：磁場が、約０．１テスラ（Ｔ）から約１０Ｔの強度を有する、節７に記載の方法。
【０１３０】
節９：回転モードミリング装置又は振動モードミリング装置の容器が、約５０回転毎分（ｒｐｍ）から約５００ｒｐｍの速度で回転するか、又は撹拌モードミリング装置のシャフトが、約５０ｒｐｍから約５００ｒｐｍで回転し、及び少なくとも１つのパドルが、シャフトから放射状に伸びている、節７又は８に記載の方法。
【０１３１】
節１０：鉄含有原材料が、鉄含有粉末を含み、磁場が、鉄含有粉末の少なくとも１つの粒子を特定の配向に実質的に維持し、それによって、少なくとも、少なくとも１つの粒子の第一の面が、少なくとも１つの粒子の第二の面よりも多く摩滅される、節７から９のいずれか１つに記載の方法。
【０１３２】
節１１：鉄含有粉末の少なくとも１つの粒子の少なくとも１つの窒化鉄結晶の磁化容易軸が、鉄含有粉末がミリングされる時間の少なくとも一部にわたって磁場の方向に対して実質的に平行である、節１０に記載の方法。
【０１３３】
節１２：鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置、撹拌モードミリング装置、又は振動モードミリング装置の容器中、鉄含有原材料を電場の存在下でミリングすることを含む、節１に記載の方法。
【０１３４】
節１３：電場が、１０メガヘルツ（ＭＨｚ）までの周波数及び約０．１ワット（Ｗ）から１００Ｗの電力を有する交流電流を含む、節１２に記載の方法。
【０１３５】
節１４：電場が、約１０ボルト（Ｖ）から約１００００Ｖの電圧を有する直流電流を含む、節１２に記載の方法。
【０１３６】
節１５：鉄含有原材料をミリングすることが、回転モードミリング装置又は振動モードミリング装置の容器中、鉄含有原材料を複数の縦長ロッド棒でミリングすることを含む、節１に記載の方法。
【０１３７】
節１６：複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子が、少なくとも５．０のアスペクト比を有する、節１５に記載の方法。
【０１３８】
節１７：複数の縦長ロッド棒が、複数の円柱形状ロッド棒を含み、複数の円柱形状ロッド棒の各円柱形状ロッド棒が、約５ミリメートル（ｍｍ）から約５０ｍｍの直径を有する、節１５又は１６に記載の方法。
【０１３９】
節１８：鉄含有原材料が、回転モードミリング装置又は振動モードミリング装置の容器の容積の約２０％から約８０％を占める、節１５から１７のいずれか１つに記載の方法。
【０１４０】
節１９：回転モードミリング装置又は振動モードミリング装置の容器が、２５０ｒｐｍ超の速度で回転する、節１５から１８のいずれか１つに記載の方法。
【０１４１】
節２０：複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子の少なくとも１つの寸法が、約５ナノメートル（ｎｍ）から約５０ｎｍの長さである、節１から１９のいずれか１つに記載の方法。
【０１４２】
節２１：窒素源の存在下で鉄含有原材料をミリングする前に、鉄前駆体をミリングして鉄含有原材料を形成することをさらに含み、鉄前駆体は、鉄（Ｆｅ）、ＦｅＣｌ３、Ｆｅ２Ｏ３、又はＦｅ３Ｏ４のうちの少なくとも１つを含む、節１から２０のいずれか１つに記載の方法。
【０１４３】
節２２：鉄前駆体をミリングして鉄含有原材料を形成することが、Ｃａ、Ａｌ、又はＮａのうちの少なくとも１つの存在下、Ｃａ、Ａｌ、又はＮａのうちの少なくとも１つと鉄前駆体中に存在する酸素との間の酸化反応を引き起こすのに充分である条件下で鉄前駆体をミリングすることを含む、節２１に記載の方法。
【０１４４】
節２３：窒素源が、アンモニア、硝酸アンモニウム、アミド含有材料、又はヒドラジン含有材料のうちの少なくとも１つを含む、節１から２２のいずれか１つに記載の方法。
【０１４５】
節２４：アミド含有材料が、液体アミド、アミドを含有する溶液、カルバミド、メタナミド、ベンズアミド、又はアセタミドのうちの少なくとも１つを含み、並びにヒドラジン含有材料が、ヒドラジン又はヒドラジンを含有する溶液のうちの少なくとも１つを含む、節２３に記載の方法。
【０１４６】
節２５：鉄含有原材料に触媒を添加することをさらに含む、節１から２４のいずれか１つに記載の方法。
【０１４７】
節２６：触媒が、ニッケル又はコバルトのうちの少なくとも１つを含む、節２５に記載の方法。
【０１４８】
節２７：窒化鉄を含む少なくともいくつかの異方性粒子が、ＦｅＮ、Ｆｅ２Ｎ、Ｆｅ３Ｎ、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ２Ｎ６、Ｆｅ８Ｎ、Ｆｅ１６Ｎ２、又はｘが約０．０５から約０．５の範囲であるＦｅＮｘのうちの少なくとも１つを含む、節１から２６のいずれか１つに記載の方法。
【０１４９】
節２８：窒化鉄が、少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを含む、節２７に記載の方法。
【０１５０】
節２９：鉄含有原材料が、少なくとも１つのドーパントをさらに含み、複数の異方性粒子の少なくともいくつかの粒子が、少なくとも１つのドーパントを含み、及び少なくとも１つのドーパントが、Ａｌ、Ｍｎ、Ｌａ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、希土類金属、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ｓｉ、又はＯのうちの少なくとも１つを含む、節１から２８のいずれか１つに記載の方法。
【０１５１】
節３０：節１から２９のいずれか１つに記載の方法を実施するように構成された装置。
【０１５２】
節３１：節１から２９のいずれか１つに記載の方法によって形成された材料。
【０１５３】
節３２：少なくとも１つの窒化鉄結晶を含む異方性粒子を含む材料であって、異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し、アスペクト比は、異方性粒子の最短寸法の長さに対する異方性粒子の最長寸法の長さの比を含み、及び最長寸法と最短寸法とは、実質的に直交している、材料。
【０１５４】
節３３：少なくとも１つの窒化鉄結晶が、α”−Ｆｅ１６Ｎ２を含む、節３２に記載の材料。
【０１５５】
節３４：少なくとも１つの窒化鉄結晶が、複数の窒化鉄結晶を含み、複数の窒化鉄結晶のそれぞれの＜００１＞結晶軸が、実質的に平行である、節３２又は３３に記載の材料。
【０１５６】
節３５：異方性粒子の最長寸法が、複数の窒化鉄結晶の実質的に平行であるそれぞれの＜００１＞結晶軸に対して実質的に平行である、節３４に記載の材料。
【０１５７】
節３６：複数の窒化鉄結晶の実質的に平行である＜００１＞結晶軸の方向に測定された異方性粒子の長さが、異方性粒子の複数の窒化鉄結晶の＜１００＞結晶軸の実質的に直交する方向、又は異方性粒子の複数の窒化鉄結晶の＜０１０＞結晶軸の実質的に直交する方向のうちの少なくとも１つの方向に測定された異方性粒子の長さの少なくとも約１．４倍である、節３４又は３５に記載の材料。
【０１５８】
節３７：実質的に平行である＜００１＞結晶軸の方向に測定された異方性粒子の長さが、約１ミクロン（μｍ）であり、実質的に平行である＜１００＞結晶軸又は実質的に平行である＜０１０＞結晶軸のうちの少なくとも１つの方向に測定された異方性粒子の長さが、約２００ナノメートル（ｎｍ）から５００ｎｍである、節３６に記載の材料。
【０１５９】
節３８：複数の窒化鉄結晶の少なくともいくつかの窒化鉄結晶が、少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを含む、節３４から３７のいずれか１つに記載の材料。
【０１６０】
節３９：異方性粒子が、複数の異方性粒子を含む、節３２から３８のいずれか１つに記載の材料。
【０１６１】
節４０：複数の異方性粒子のそれぞれの粒子のそれぞれの最長寸法が、実質的に平行である、節３９に記載の材料。
【０１６２】
節４１：節３９又は４０に記載の材料を含むバルク永久磁石。
【０１６３】
節４２：複数の異方性粒子を、複数の異方性粒子のそれぞれの異方性粒子の最長寸法が実質的に平行となるように整列させることであって、複数の異方性粒子の少なくともいくつかの異方性粒子は、窒化鉄を含み、及び少なくとも１．４のアスペクト比を有し、アスペクト比は、異方性粒子の最短寸法の長さに対する異方性粒子の最長寸法の長さの比を含み、並びに最長寸法と最短寸法とは、実質的に直交している、整列させること；並びに複数の異方性粒子を接合して窒化鉄を含むバルク材料を形成すること、を含む方法。
【０１６４】
節４３：複数の異方性粒子の各異方性粒子が、少なくとも１つの窒化鉄結晶を含み、及び複数の異方性粒子の少なくとも１つの窒化鉄結晶の少なくともいくつかのそれぞれの＜００１＞結晶軸が、それぞれの異方性粒子の最長寸法に対して実質的に平行である、節４２に記載の方法。
【０１６５】
節４４：複数の異方性粒子を整列させることが、異方性粒子を磁場に暴露することを含む、節４２又は４３に記載の方法。
【０１６６】
節４５：磁場が、約０．０１テスラ（Ｔ）から約５０Ｔの強度を有する、節４４に記載の方法。
【０１６７】
節４６：複数の異方性粒子を接合することが、複数の異方性粒子に対して焼結、接着、合金化、溶接、樹脂若しくはバインダーの使用、衝撃圧縮の使用、又は放電の使用を行うことのうちの少なくとも１つを含む、節４２から４５のいずれか１つに記載の方法。
【０１６８】
節４７：複数の異方性粒子を焼結することが、複数の異方性粒子を約２３℃から約２００℃の温度に加熱することを含む、節４６に記載の方法。
【０１６９】
節４８：バルク材料が、バルク永久磁石を含む、節４２から４７のいずれか１つに記載の方法。
【０１７０】
節４９：窒化鉄が、少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを含む、節４２から４８のいずれか１つに記載の方法。
【０１７１】
節５０：複数の縦長ロッド棒であって、複数の縦長ロッド棒のうちの少なくともいくつかの縦長ロッド棒が約５ミリメートル（ｍｍ）から約５０ｍｍの幅を有する、複数の縦長ロッド棒；複数の縦長ロッド棒を収容するように構成された容器；容器を支持するように構成された少なくとも１つの支持構造；及び容器の軸線周りに容器を回転させるための手段を備える装置。
【０１７２】
節５１：容器を振動させるための手段をさらに備える、節５０に記載の装置。
【０１７３】
節５２：支持構造及び容器を回転可能に連結させるための手段をさらに備える、節５０又は５１に記載の装置。
【０１７４】
節５３：容器が、２５０回転毎分（ｒｐｍ）超の速度で回転するように構成されている、節５０から５２のいずれか１つに記載の装置。
【０１７５】
節５４：容器を回転させるための手段が、容器に機械的に連結されたモーターを備える、節５０から５３のいずれか１つに記載の装置。
【０１７６】
節５５：複数の縦長ロッド棒の各縦長ロッド棒が、容器の直径よりも長い縦長ロッド棒の水平軸線に沿った長さを有する、節５０から５４のいずれか１つに記載の装置。
【０１７７】
節５６：複数のミリングメディア；複数のミリングメディアを収容するように構成された容器；スパーク放電モード又はグロー放電モードのうちの少なくとも１つを備え、容器内に電場を発生させるように構成された発電機；第一の端部及び第二の端部を備える第一のワイヤであって、前記第一のワイヤの第一の端部は、少なくとも１つのミリングメディアに固定されており、前記第一のワイヤの第二の端部は、発電機の第一の端子に電気的に連結されている、第一のワイヤ；第一の端部及び第二の端部を備える第二のワイヤであって、前記第二のワイヤの第一の端部は、容器及びアースに電気的に連結されており、前記第二のワイヤの第二の端部は、発電機の第二の端子に電気的に連結されている、第二のワイヤ；容器を支持するように構成された少なくとも１つの支持構造；並びに、容器の軸線周りに容器を回転させるための手段；を備える装置。
【０１７８】
節５７：容器を振動させるための手段をさらに備える、節５６に記載の装置。
【０１７９】
節５８：支持構造及び容器を回転可能に連結するための手段をさらに備える、節５６又は５７に記載の装置。
【０１８０】
節５９：複数のミリングメディア；複数のミリングメディアを収容するように構成された容器；容器内に磁場を発生させるための手段；容器を支持するように構成された少なくとも１つの支持構造；及び容器の軸線周りに容器を回転させるための手段；を備える装置。
【０１８１】
節６０：容器を振動させるための手段をさらに備える、節５９に記載の装置。
【０１８２】
節６１：支持構造及び容器を回転可能に連結するための手段をさらに備える、節５９又は６０に記載の装置。
【０１８３】
節６２：鉄を含む異方性粒子を窒化して窒化鉄を含む異方性粒子を形成すること；及び、窒化鉄を含む異方性粒子をアニーリングして、窒化鉄を含む異方性粒子内に少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインを形成すること；を含む方法であって、窒化鉄を含む異方性粒子は、少なくとも１．４のアスペクト比を有し、窒化鉄を含む異方性粒子のアスペクト比は、窒化鉄を含む異方性粒子の最短寸法の長さに対する最長寸法の長さの比を含み、並びに最長寸法と最短寸法とは、実質的に直交している、方法。
【０１８４】
節６３：鉄を含む異方性粒子を窒化する前に、異方性鉄前駆体を還元して鉄を含む異方性粒子を形成することをさらに含む、節６２に記載の方法。
【０１８５】
節６４：異方性鉄前駆体が、酸化鉄を含む異方性粒子を含む、節６３に記載の方法。
【０１８６】
節６５：異方性鉄前駆体を還元することが、鉄前駆体を水素ガスに暴露して鉄を含む異方性粒子を形成することを含む、節６３又は６４に記載の方法。
【０１８７】
節６６：窒化鉄を含む異方性粒子をアニーリングすることが、窒化鉄を含む異方性粒子を、約１００℃から約２５０℃の温度で、約２０時間から約２００時間にわたって加熱することを含む、節６２から６５のいずれか１つに記載の方法。
【０１８８】
節６７：鉄を含む異方性粒子が、鉄を含む複数の異方性粒子を含み、鉄を含む複数の異方性粒子が窒化されて、窒化鉄を含む複数の異方性粒子が形成され、及び窒化鉄を含む複数の異方性粒子がアニーリングされて、窒化鉄を含む複数の異方性粒子の窒化鉄を含む少なくともいくつかの異方性粒子内に少なくとも１つのα”−Ｆｅ１６Ｎ２相ドメインが形成される、節６２から６６のいずれか１つに記載の方法。
【０１８９】
節６８：節１〜２９、４２〜４９、又は６２〜６７のいずれか１つに記載の方法によって作製された異方性粒子を含むワークピース。
【０１９０】
節６９：ワークピースが、フィルム又はワイヤである、節６８に記載のワークピース。
【０１９１】
節７０：ワークピースが、ワイヤ、ロッド、バー、コンジット、中空コンジット、フィルム、シート、又はファイバーである、節６８に記載のワークピース。
【実施例】
【０１９２】
例１
図１３は、鉄前駆体を粗くミリングすることによって作製された鉄含有原材料のサンプルのＸＲＤスペクトルの例を示す。この例では、純粋鉄片の形態の鉄前駆体を、ＰＭ  １００遊星ボールミリング装置（上述の通り）の容器（例：ジャー）中、約１０から５０時間にわたって粗ミリングして、鉄含有粉末を形成した。鉄前駆体の粗ミリングの間、ジャーを、窒素及びアルゴンを含むガスで充填した。ミリングには、直径約１０ｍｍから約２０ｍｍの鋼鉄ミリングボールを用い、ボール対粉末質量比は、約５：１であった。ｘ線回折スペクトル（ＸＲＤ）に示されるように、純粋鉄片の粗ミリング後、Ｆｅ（２００）及びＦｅ（２１１）結晶相を含む鉄含有原材料が形成された。ＸＲＤスペクトルは、Ｃｕ放射線源を有するＤ５００５  ｘ線回折計を用いて収集した。
【０１９３】
図１４は、鉄含有原材料を微細ミリングすることによって作製された窒化鉄を含む粒子のサンプルのＸＲＤスペクトルの例を示す。この例では、図１３のスペクトルにＸＲＤが示される鉄含有粉末を、ＰＭ  １００遊星ボールミリング装置のジャー中、硝酸アンモニウムと共に約２０時間から約６０時間にわたって微細ミリングして、窒化鉄を含む複数の異方性粒子を含む粉末を形成した。鉄前駆体の微細ミリングの間、ＰＭ  １００遊星ボールミリング装置のジャーを、窒素ガスで充填した。ミリングには、直径約１ｍｍから約５ｍｍのミリングボールを用い、ボール対粉末質量比は、約５：１であった。ＸＲＤスペクトルに示されるように、硝酸アンモニウムの存在下での鉄含有原材料の微細ミリング後、窒化鉄を含む粒子を含有する粉末は、Ｆｅ（２００）、Ｆｅ３Ｎ（１１０）、Ｆｅ（１１０）、Ｆｅ４Ｎ（２００）、Ｆｅ３Ｎ（１１２）、Ｆｅ、（２００）、及びＦｅ（２１１）結晶相を含んでいた。例えば、Ｆｅ３Ｎ及びＦｅ４Ｎ結晶相を含む粒子が少なくとも、異方的形状で形成され得る。ここでも、ＸＲＤスペクトルは、Ｃｕ放射線源を有するＤ５００５  ｘ線回折計を用いて収集した。
【０１９４】
例２
以下の表１は、ＰＭ  １００遊星ミリング装置中、鋼鉄ミリングボールと共にミリングすることによって作製された窒化鉄を含む異方性粒子を含む粉末の４つのサンプル、すなわち、ＦｅＮ９０、ＦｅＮ９１、ＦｅＮ９２、及びＦｅＮ９３を示す。各サンプルにおいて、ＰＭ  １００遊星ボールミリング装置中でミリングする前に、鉄含有片を、水素雰囲気中、１００℃で約２時間にわたって予備アニーリングし、鉄含有片中の炭素含有量を低下させた。次に、鉄含有片を、窒素源として硝酸アンモニウム（ＮＨ４ＮＯ３）の存在下、鉄含有片と硝酸アンモニウムとの重量比１：１で、ＰＭ  １００遊星ボールミリング装置（上述）中でミリングした。各サンプルにおいて、各々が約５ｍｍの直径を有する１０個の鋼鉄ボールを用いた。１０時間のミリングが終了する毎に、ミリング装置を１０分間停止してシステムを冷却させた。ボールミリング後、作製された各異方的形状の窒化鉄含有粒子を、表１に記載した温度及び時間にわたって後アニーリングした。
【０１９５】
【表１】
2018510498.tif 000006
【０１９６】
以下の表２は、上述の通りの炭素低減及びアニーリングを受けた後のサンプルＦｅＮ９０からＦｅＮ９３までの各々について測定した保磁力（Ｈｃ）及び飽和磁化（Ｍｓ）を示す。
【０１９７】
【表２】
2018510498.tif 000007
【０１９８】
図１５Ａ〜１５Ｄは、走査型電子顕微鏡によって作成されたボールミリングサンプルのイメージの例である。詳細には、図１５Ａは、８４５倍の倍率でのサンプルＦｅＮ９０のイメージを示し、図１５Ｂは、サンプルサイズの９１５倍の倍率でのサンプルＦｅＮ９１のイメージを示し、図１５Ｃは、サンプルサイズの５５０倍の倍率でのサンプルＦｅＮ９２のイメージを示し、図１５Ｄは、サンプルサイズの６６５倍の倍率でのサンプルＦｅＮ９３のイメージを示す。
【０１９９】
さらに、図１６Ａ〜１６Ｄも、走査型電子顕微鏡によって作成されたボールミリングサンプルのイメージの例である。詳細には、図１６Ａは、サンプルサイズの２５４０倍の倍率でのサンプルＦｅＮ９０のイメージを示し、図１６Ｂは、サンプルサイズの２３６０倍の倍率でのサンプルＦｅＮ９１のイメージを示し、図１６Ｃは、サンプルサイズの２３６０倍の倍率でのサンプルＦｅＮ９２のイメージを示し、図１６Ｄは、サンプルサイズの２２２０倍の倍率でのサンプルＦｅＮ９３のイメージを示す。図１５Ａ〜１５Ｄ及び１６Ａ〜１６Ｄは、いくつかある特徴の中でも特に、ＰＭ  １００遊星ボールミリング装置を用い、鋼鉄ボールでミリングすることによって作製された異方性粒子のサイズを示す。
【０２００】
図１７は、ボールミリングによって作製されたサンプル粉末のサイズ分布を示す図である。詳細には、図１７に示される図は、サンプルＦｅＮ９０のサイズ分布を示す。示されるように、図は、粒子サイズの頻度パーセントをマイクロメートル単位の粒子径に対してプロットしたものである。図はまた、粒子径に関してそれよりも下回るサイズの粒子のパーセントを示す線もプロットしている。図１８は、ミリングボールの例、及びボールミリング技術によって作製された窒化鉄粉末のサンプルを示すイメージである。詳細には、このイメージは、サンプルＦｅＮ９０を示す。
【０２０１】
図１９Ａ〜１９Ｄは、窒化鉄を含むサンプル粉末に対するオージェ電子スペクトル（ＡＥＳ）試験結果を示す図の例である。図１９Ａは、サンプルＦｅＮ９０の組成が、約５１原子パーセント（原子％）の鉄（Ｆｅ）、約４．２原子％の窒素（Ｎ）、約１６．５原子％の酸素（Ｏ）、及び約２８．３原子％の炭素（Ｃ）であったことを示す。さらに、図１９Ｂは、サンプルＦｅＮ９１の組成が、約５８．３原子％のＦｅ、約３．１原子％のＮ、約２５．８原子％のＯ、及び約１２．７原子％のＣであったことを示す。図１９Ｃは、サンプルＦｅＮ９２の組成が、約６４．３原子％のＦｅ、約３．６原子％のＮ、約１１．５原子％のＯ、及び約２０．６原子％のＣであったことを示す。さらに、図１９Ｄは、サンプルＦｅＮ９３の組成が、約６２．３原子％のＦｅ、約４．５原子％のＮ、約１３．８原子％のＯ、及び約１９．３原子％のＣであったことを示す。
【０２０２】
図２０Ａは、本明細書の表１に関して述べ、そこに識別される条件に従って材料をアニーリングした後の、窒化鉄を含む材料のサンプルのＸＲＤスペクトルの例を示す。図２０Ａの図に示されるサンプルは、ＦｅＮ９０サンプルである。ＸＲＤスペクトルに示されるように、ＦｅＮ９０サンプルをアニーリングし、周囲温度（室温）に冷却した後、窒化鉄を含む粒子を含有する得られた粉末は、少なくともＦｅ１６Ｎ２（１１２）、Ｆｅ１６Ｎ２（２０２）、及びＦｅ（１１）／Ｆｅ１６Ｎ２（２２０）結晶相を含んでいた。
【０２０３】
図２０Ｂは、表１に関して述べ、そこに識別される条件に従って材料をアニーリングした後の、窒化鉄を含む材料のサンプルにおける磁化対適用磁場の図の例である。磁化は、Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｅｓｉｇｎ，  Ｉｎｃ．から商品名ＭＰＭＳ（登録商標）−５Ｓで入手可能である超電導磁化率計（超伝導量子干渉計（ＳＱＵＩＤ））を用いて測定した。図２０Ｂ及び上記表２に示されるように、サンプルＦｅＮ９０は、５４０Ｏｅの保磁力及び約２０９ｅｍｕ／ｇの飽和磁化を有していた。
【０２０４】
図２１は、表１に関して述べ、そこに識別される条件に従って材料をアニーリングした後の、窒化鉄を含む材料のサンプルのＸＲＤスペクトルの例である。ＸＲＤスペクトルに示されるように、サンプルＦｅＮ９０は、Ｆｅ１６Ｎ２相を含み、Ｆｅ１６Ｎ２相体積のパーセントは、約２４．５％であり、Ｆｅの体積は、約７５．５％であった。
【０２０５】
図２２は、約２２０℃の温度で約２０時間にわたって材料をアニーリングした後の、窒化鉄を含む材料のサンプルのＸＲＤスペクトルの別の例である。ＸＲＤスペクトルに示されるように、サンプルＦｅＮ１０６は、Ｆｅ１６Ｎ２結晶相を含み、Ｆｅ１６Ｎ２相体積の合計パーセントは、約４７．７％であり、Ｆｅの体積は、約５２．３％であった。図２２のＸＲＤスペクトルは、図２３に示されるスペクトルをスムージングしたバージョンである。サンプルＦｅＮ１０６は、ＰＭ  １００ミリング装置のジャー中で、硝酸アンモニウムと共に約２０時間にわたって純粋鉄片をボールミリングすることによって作製した。ジャーは、約６５０ｒｐｍの速度で回転させた。ミリングに用いた鋼鉄ボールは、約１０ｍｍの直径を有し、鋼鉄ボールと純粋鉄片との間の質量比は、約５：１であった。ミリング後、窒化鉄含有材料を、約２２０℃で約２０時間にわたってアニーリングして、材料内での少なくとも１つのＦｅ１６Ｎ２相ドメインの形成を促進した。
【０２０６】
図２３は、図２２に関して述べた材料サンプルのＸＲＤスペクトルの別の例である。図２３に示されるスペクトルは、図２２に示されるスムージングされたスペクトルの粗バージョンである。図２３のＸＲＤスペクトルに示されるように、サンプルＦｅＮ１０６は、Ｆｅ１６Ｎ２相を含み、Ｆｅ１６Ｎ２相体積のパーセントは、約４７．７％であり、Ｆｅの体積は、約５２．３％であった。
【０２０７】
図２４は、材料をアニーリングした後の、窒化鉄を含む材料のサンプルのＸＲＤスペクトルの別の例である。サンプルＦｅＮ１０７は、ＰＭ  １００遊星ボールミリング装置中、約１０ｍｍの直径を有する鋼鉄ミリングボールを用い、２つのミリング時間にわたって硝酸アンモニウムと共に純粋鉄片をミリングすることによって作製した。第一のミリング時間は、約２０時間継続し、第二のミリング時間も、約２０時間継続した。２回ミリングしたＦｅＮ１０７サンプルは、次に、約２２０℃の温度で約２０時間にわたってアニーリングした。ＸＲＤスペクトルに示されるように、サンプルＦｅＮ１０７は、複数のＦｅ１６Ｎ２相ドメインを含み、サンプル中のＦｅ１６Ｎ２相ドメイン体積の合計パーセントは、約７１．１％であり、サンプル中のＦｅの体積は、約２８．９％であった。
【０２０８】
様々な例について述べた。これらの及びその他の例は、以下の請求項の範囲内である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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