[发明专利]磁体粉末、烧结磁体，其制造工艺、粘结磁体、马达和磁记录介质

说明书

本申请为申请号99801371.1、申请日1998年9月21日、发明名称“磁体粉末、烧结磁体，其制造工艺、粘结磁体、马达和磁记录介质”的分案申请。

本发明涉及适合用做例如汽车马达的永磁材料的六角型铁氧体，特别是涉及含有六角型磁铅石铁氧体的磁体材料及其制造工艺。

作为氧化物永磁材料，主要采用具有磁铅石（M型）六角结构的锶（Sr）铁氧体和钡（Ba）铁氧体，作为烧结磁体和粘结磁体来生产。

磁体性能中重要的是剩余磁通密度（Br）和内禀矫顽力（HcJ）。

Br取决于磁体密度、磁体的取向度，和取决于晶体结构的饱和磁化强度（4πIs）。Br由下式表示：

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。烧结磁体的密度和取向度均至多约是98%，这提供了最高值。因此，这些磁体的Br被限制在至多约4.46kG，基本不可能提供4.5kG或更高的高Br值。

本发明的发明人已经发现在M型铁氧体中添加适量的La和Zn，可以将其4πIs值提高最大约200G，可以获得4.5kG或更高的Br值，正如美国专利申请系列号No.08/672848所公开的。但是，此时由于以下将说明的各向异性磁场（H_A）降低，所以很难同时获得4.5kG或更高的Br值和3.5kOe或更高的HcJ。

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

另一方面，在铁氧体颗粒是单畴状态时，希望HcJ最大，因为磁化强度必须抵抗各向异性磁场旋转，使磁化强度反向。为了使铁氧体晶粒成为单畴晶粒，铁氧体颗粒的尺寸必须小于由下式表示的以下临界直径：

dc=2（k·Tc·K₁/a）^1/2/Is²

其中k代表玻尔兹曼常数，Tc代表居里温度，a代表铁离子之间的距离。在M型锶铁氧体的情况，由于dc约是1μm，所以就制造烧结磁体而言，烧结磁体的晶粒尺寸必须控制在1μm或更低。虽然难以同时实现这种细微晶粒和高密度和高取向度，以便提供高Br，但是本发明人已经提出一种新的制造工艺，证实可以获得已有技术中不能发现的优异性能，正如日本专利申请公开6-53064所公开的。但是在此工艺中，当Br值是4.4kG时，HcJ值成为4.0kOe，因此难以获得4.5kOe或更高的高HcJ，同时保持4.4kG或更高的高Br值。

为了把烧结体的晶粒尺寸控制在1μm或更低，考虑到烧结工序中的晶粒生长，必须使成型工序中的粉末尺寸在0.5μm或更低。使用这种微粒造成生产率通常降低的问题，这是因为成型时间的增加以及成型时开裂发生的增加。因此，极难同时实现高性能和高生产率。

已知添加Al₂O₃和Cr₂O₃有利于获得高HcJ值。此时，通过置换在M型结构中具有向上自旋的Fe³⁺，Al³⁺和Cr³⁺具有提高H_A和抑制晶粒生长的作用，以便可以获得4.5kOe或更高的高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，呈现4.5kOe的最大HcJ的组成仅能够提供4.2kG的Br。