[发明专利]六角型铁氧体磁体

说明书

本发明涉及适合用做汽车电机等中的永磁材料的六角型铁氧体磁体，特别是涉及具有磁铅石结构的铁氧体磁体。

目前，磁铅石型(M型)的六角型锶铁氧体和钡铁氧体主要用做氧化物永磁材料，并且制造成为烧结磁体和粘结磁体。

非常重要的磁体性能有剩磁或剩余磁通密度(Br)和内禀矫顽力(HcJ)。

磁体的剩磁(Br)取决于密度、取向度，和由晶构决定的饱和磁化强度(4πIs)。Br表示为：Br＝4πIs×(取向度)×(密度)。M型锶铁氧体和钡铁氧体具有约4.65kG的4πIs值。密度和取向度均限制在至多约是理论值的98％，即使是密度值和取向度值最高的烧结磁体也是如此。因此，这些磁体的Br被限制在约4.46kG，按基本常识来说不可能获得4.5kG以上的Br值。

在JP-A 9-115715中，本发明人发现在M型铁氧体中例如添加适量的La和Zn，可以将其4πIs值提高至多约200G，结果可以获得4.5kG以上的Br值，但是，这是以损失以下将说明的各向异性场(H_A)为代价来实现的，所以很难同时获得至少4.5kG的Br值和至少3.5kOe的HcJ。

HcJ正比于各向异性磁场(H_A＝2K₁/Is)和单畴晶粒比例(fc)的乘积(H_A×fc)。注意K₁代表磁晶各向异性常数，与Is一样是由晶体结构决定的。对于M型钡铁氧体K₁等于3.3×10⁶erg/cm³，对于M型锶铁氧体K₁等于3.5×10⁶erg/cm³。已知M型锶铁氧体具有最大的K₁值，但是很难再提高K₁值。

假如N是由颗粒形状决定的退磁场系数，则随着N的增大，更大的退磁场施加于颗粒使HcJ降低，如下式(1)所示。

            HcJ∝(2K₁/Is-NIs)         (1)

通常，随着颗粒长宽比的增大(颗粒变平坦)，N变大并且HcJ降低。

另一方面，如果铁氧体颗粒是单畴状态，则HcJ可期望为最大，因为磁化必须抵抗各向异性场旋转，以便使磁化反向。为了使铁氧体颗粒成为单畴颗粒，铁氧体颗粒的尺寸必须降低到等于或小于由下式表示的临界直径(dc)：

           dc＝2(k·Tc·K₁/a)^1/2/Is²

其中k是伯尔兹曼常数，Tc是居里温度，a是铁离子之间的距离。在M型锶铁氧体的情况，由于dc等于约1μm，所以例如制造烧结磁体时，烧结磁体必须控制为晶粒尺寸在1μm或以下。虽然已有技术难以同时实现这种细微晶粒和用于提供高Br的高密度和高取向度，但是本发明人在JP-A 6-53064中已经提出一种新的制造工艺，实现了已有技术中未发现的高性能。但是即使采用此工艺，当Br值是4.4kG时，HcJ约为4.0kOe，因此难以获得至少4.5kOe的高HcJ，同时保持至少4.4kG的高Br值。

而且，为了把烧结体的晶粒直径控制在不超过1μm，考虑到烧结阶段的晶粒生长，必须使成型阶段的颗粒尺寸在不超过0.5μm。使用这种微粒通常造成因成型时间的增加和成型时增多的开裂而产生的生产率降低的问题。极难在性能和生产率的提高之间找到良好妥协。

另一方面，已有技术中已知添加Al₂O₃或Cr₂O₃有利于获得高HcJ值。此时，由于Al³⁺和Cr³⁺置换在M型结构中具有向上自旋的Fe³⁺，从而用于提高H_A和抑制晶粒生长，所以可获得至少4.5kOe的高HcJ。但是，当Is值降低时，由于烧结密度降低所以Br值明显降低。结果，保证4.5kOe的HcJ的组成仅能够提供最大约4.2kG的Br。

本发明的目的在于提供一种六角型铁氧体磁体，通过同时提高M型铁氧体的饱和磁化强度和磁各向异性，从而具有已有技术的M型六角铁氧体磁体从未能实现的高剩磁和高矫顽力。

通过以下限定的构成(1)～(18)任一项可以实现本发明的这种和其它目的。

(1)一种六角型铁氧体磁体，包括A、R和Fe，其中A代表选自锶、钡和钙之中的至少一种元素，R代表能够具有+3或+4价并且具有至少1.00埃的离子半径的元素，