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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-20
(45)【発行日】2022-07-28
(54)【発明の名称】窒化鉄系磁性材料
(51)【国際特許分類】
H01F 1/059 20060101AFI20220721BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20220721BHJP
B22F 1/00 20220101ALI20220721BHJP
B22F 3/00 20210101ALI20220721BHJP
【ＦＩ】
H01F1/059
C22C38/00 303A
B22F1/00 Y
B22F3/00 F
C22C38/00 303D
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2017206610
(22)【出願日】2017-10-25
(65)【公開番号】P2018182284
(43)【公開日】2018-11-15
【審査請求日】2020-10-22
(31)【優先権主張番号】P 2017077114
(32)【優先日】2017-04-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】516135298
【氏名又は名称】株式会社Ｆｕｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｚ
(73)【特許権者】
【識別番号】596032029
【氏名又は名称】関西触媒化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105821
【弁理士】
【氏名又は名称】藤井 淳
(72)【発明者】
【氏名】小川 智之
(72)【発明者】
【氏名】小林 斉也
(72)【発明者】
【氏名】戸田 ▲徳▼
(72)【発明者】
【氏名】大谷 昌司
【審査官】後藤 嘉宏
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－２５３２４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１４６３８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－０３１６２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－３４６２０３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｆ １／０５９
Ｃ２２Ｃ ３８／００
Ｂ２２Ｆ １／００
Ｂ２２Ｆ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
窒化鉄系材料を含む磁性材料であって、（１）前記窒化鉄系材料として、
ａ）一次粒子の平均粒径が１０～２００ｎｍである（Ｆｅ１６－ｍＸｍ）Ｎ２（但し、ＸはＦｅサイトに置換可能な元素の少なくとも１種を示し、ｍは０≦ｍ≦５を満たす。）を含み、その含有率が９０～１００体積％である第１粉末と、
ｂ）一次粒子の平均粒径が０．３～５００μｍであるＲ２Ｆｅ１７Ｎｎ（但し、Ｒは希土類元素の少なくとも１種を示し、ｎは０＜ｎ≦３を満たす。）を含み、その含有率が９５～１００体積％である第２粉末と、
（２）熱硬化性樹脂と、
を含むことを特徴とする窒化鉄系磁性材料。
【請求項2】
前記Ｘが、Ｇｅ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｙ、Ｓｃ、Ｚｒ及びＣｅの少なくとも１種である、請求項１に記載の窒化鉄系磁性材料。
【請求項3】
前記Ｒが、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｎｄ及びＤｙの少なくとも１種である、請求項１に記載の窒化鉄系磁性材料。
【請求項4】
第１粉末及び第２粉末の合計１００重量部として、重量比で第１粉末が５～９５重量部であり、第２粉末が９５～５重量部である、請求項１に記載の窒化鉄系磁性材料。
【請求項5】
圧粉体である、請求項１～４のいずれかに記載の窒化鉄系磁性材料。
【請求項6】
圧粉体が磁気的に異方な成形体である、請求項５に記載の窒化鉄系磁性材料。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、窒化鉄Ｆｅ１６Ｎ２を含む新規な窒化鉄系磁性材料に関する。
【背景技術】
【0002】
磁性材料は、例えば電子分野、自動車分野、医療分野等の各種の分野で利用されており、その用途等に応じて種々の化合物等が用いられている。例えば、フェライト系をはじめとして、パーマロイ系、ネオジム系、サマリウム系、アルニコ系等の各種の材料が知られている。
【0003】
これら磁性材料の中でも、窒化鉄Ｆｅ１６Ｎ２は、α－Ｆｅを超える磁化が期待できるうえ、通常の鉄系材料に比して耐食性等にも優れるという点で注目されている強磁性材料の一つである。このため、各種の分野においてもＦｅ１６Ｎ２系磁性材料の開発が進められている。
【0004】
例えば、鉄と窒素を少なくとも構成元素とし、かつＦｅ１６Ｎ２相を少なくとも含む磁性粉末であって、鉄に対する窒素の含有量が１．０～２０．０原子％であり、粒子長軸の平均サイズが２０～１００ｎｍの範囲の紡錘状または針状であることを特徴とする窒化鉄系磁性粉末が知られている（特許文献１）。
【0005】
また例えば、Ｆｅ１６Ｎ２相を含み、粒径の個数分布において、粒径１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲の粒子の個数が全体のｘ％、粒径１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲の粒子が全体のｙ％とするとき、前記ｘが３０≦ｘ≦７０であり、前記ｙが３０≦ｙ≦７０であり、前記ｘ及びｙが６０≦ｘ＋ｙ≦１００であることを特徴とする窒化鉄系磁性粉が提案されている（特許文献２）
【0006】
さらに、Ｆｅ１６Ｎ２を主成分とする窒化鉄粉末であって、粉末表面の少なくとも一部に、希土類金属元素、アルミニウムおよびシリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素ならびに（ＣｏＸＦｅ１－Ｘ）Ｆｅ２Ｏ４（０＜ｘ≦１）で表される組成を有するコバルト含有フェライトを含む被覆層を有する窒化鉄粉末が提案されている（特許文献３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００４－３１９９２３
【文献】特開２０１６－１７１９９
【文献】特開２００９－８８２８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
このように、Ｆｅ１６Ｎ２系磁性材料は、さまざまな研究・開発がなされているが、保磁力という点ではなお改善の余地が残されている。すなわち、Ｆｅ１６Ｎ２系磁性材料の保磁力をより高めることができれば、さらなる用途の拡大が期待できる。この点、窒化鉄Ｆｅ１６Ｎ２に第３元素をドーピングする方法も考えられるが、第３元素をドープしても高い保磁力は得られていないのが現状である。
【0009】
従って、本発明の主な目的は、より高い保磁力を発揮できるＦｅ１６Ｎ２系磁性材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の組成・構成からなる材料が上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
すなわち、本発明は、下記の窒化鉄系磁性材料に係る。
１． 窒化鉄系材料を含む磁性材料であって、
前記窒化鉄系材料として、
ａ）一次粒子の平均粒径が１０～２００ｎｍである（Ｆｅ１６－ｍＸｍ）Ｎ２（但し、ＸはＦｅサイトに置換可能な元素の少なくとも１種を示し、ｍは０≦ｍ≦５を満たす。）を含む第１粉末と、
ｂ）一次粒子の平均粒径が０．３～５００μｍであるＲ２Ｆｅ１７Ｎｎ（但し、Ｒは希土類元素の少なくとも１種を示し、ｎは０＜ｎ≦３を満たす。）を含む第２粉末
とを含むことを特徴とする窒化鉄系磁性材料。
２． 前記Ｘが、Ｇｅ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｙ、Ｓｃ、Ｚｒ及びＣｅの少なくとも１種である、前記項１に記載の窒化鉄系磁性材料。
３． 前記Ｒが、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｎｄ及びＤｙの少なくとも１種である、前記項１に記載の窒化鉄系磁性材料。
４． 第１粉末及び第２粉末の合計１００重量部として、重量比で第１粉末が５～９５重量部であり、第２粉末が９５～５重量部である、前記項１に記載の窒化鉄系磁性材料。
５． 圧粉体である、請求項１～４のいずれかに記載の窒化鉄系磁性材料。
６． 圧粉体が磁気的に異方な成形体である、前記項５に記載の窒化鉄系磁性材料。
１． 窒化鉄系材料を含む磁性材料であって、
前記窒化鉄系材料として、
ａ）一次粒子の平均粒径が１０～２００ｎｍである（Ｆｅ１６－ｍＸｍ）Ｎ２（但し、ＸはＦｅサイトに置換可能な元素の少なくとも１種を示し、ｍは０≦ｍ≦５を満たす。）を含む第１粉末と、
ｂ）一次粒子の平均粒径が０．３～５００μｍであるＲ２Ｆｅ１７Ｎｎ（但し、Ｒは希土類元素の少なくとも１種を示し、ｎは０＜ｎ≦３を満たす。）を含む第２粉末
とを含むことを特徴とする窒化鉄系磁性材料。
２． 前記Ｘが、Ｇｅ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｙ、Ｓｃ、Ｚｒ及びＣｅの少なくとも１種である、前記項１に記載の窒化鉄系磁性材料。
３． 前記Ｒが、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｎｄ及びＤｙの少なくとも１種である、前記項１に記載の窒化鉄系磁性材料。
４． 第１粉末及び第２粉末の合計１００重量部として、重量比で第１粉末が５～９５重量部であり、第２粉末が９５～５重量部である、前記項１に記載の窒化鉄系磁性材料。
５． 圧粉体である、請求項１～４のいずれかに記載の窒化鉄系磁性材料。
６． 圧粉体が磁気的に異方な成形体である、前記項５に記載の窒化鉄系磁性材料。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、より高い保磁力を発揮できるＦｅ１６Ｎ２系磁性材料を提供することができる。より具体的には、本発明材料では、比較的粒径の小さな第１粉末と比較的粒径の大きな第２粉末との混合粉末（特に複合材料）として用いることにより、高い保磁力とともに、第１粉末の特徴と第２粉末の特徴とを兼ね備えた物性を得ることができる。
【0013】
このような特徴をもつ本発明材料は、例えば粉末又は圧粉体（成形体）の形態で、従来の硬質磁性材料の代替品として利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】試験例１で求めた各試料の磁性ヒステリシスループを示す。
【図2】試験例２で求めた各試料の磁化曲線を示す。
【図3】試験例３において、第１粉末と第２粉末との比率と、磁化との関係について調べた結果を示す。
【図4】試験例４において、第１粉末と第２粉末との比率と、保磁力との関係について調べた結果を示す。
【図5】試験例５において、第１粉末と第２粉末との比率と、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘとの関係について調べた結果を示す。
【図6】本発明材料（ＦＮ２０重量％及びＳＦＮ８０重量％）の磁気特性について高温域における温度依存性について調べた結果を示す。
【図7】本発明材料（ＦＮ２０重量％及びＳＦＮ８０重量％）を走査型電子顕微鏡で観察した結果（ＳＥＭ像）を示す。
【図8】試験例８で求めた測定資料ｇの磁性ヒステリシスループを示す。
【図9】試験例８で求めた測定資料ｈの磁性ヒステリシスループを示す。
【図10】試験例８で求めた測定資料ｉの磁性ヒステリシスループを示す。
【図11】試験例８で求めた測定資料ｊ磁性ヒステリシスループを示す。
【図12】試験例８で求めた測定資料ｋの磁性ヒステリシスループを示す。
【図13】試験例８で求めた測定資料ｌの磁性ヒステリシスループを示す。
【発明を実施するための形態】
【0015】
１．窒化鉄系磁性材料
本発明の窒化鉄系磁性材料（本発明材料）は、窒化鉄系材料を含む磁性材料であって、
前記窒化鉄系材料として、
ａ）一次粒子の平均粒径が１０～２００ｎｍである（Ｆｅ１６－ｍＸｍ）Ｎ２（但し、ＸはＦｅサイトに置換可能な元素の少なくとも１種を示し、ｍは０≦ｍ≦５を満たす。）を含む第１粉末と、
ｂ）一次粒子の平均粒径が０．３～５００μｍであるＲ２Ｆｅ１７Ｎｎ（但し、Ｒは希土類元素の少なくとも１種を示し、ｎは０＜ｎ≦３を満たす。）を含む第２粉末とを含むことを特徴とする。
本発明の窒化鉄系磁性材料（本発明材料）は、窒化鉄系材料を含む磁性材料であって、
前記窒化鉄系材料として、
ａ）一次粒子の平均粒径が１０～２００ｎｍである（Ｆｅ１６－ｍＸｍ）Ｎ２（但し、ＸはＦｅサイトに置換可能な元素の少なくとも１種を示し、ｍは０≦ｍ≦５を満たす。）を含む第１粉末と、
ｂ）一次粒子の平均粒径が０．３～５００μｍであるＲ２Ｆｅ１７Ｎｎ（但し、Ｒは希土類元素の少なくとも１種を示し、ｎは０＜ｎ≦３を満たす。）を含む第２粉末とを含むことを特徴とする。
【0016】
第１粉末として、（Ｆｅ１６－ｍＸｍ）Ｎ２（但し、ＸはＦｅサイトに置換可能な元素の少なくとも１種を示し、ｍは０≦ｍ≦５を満たす。）を含む粉末を用いる。すなわち、１）窒化鉄Ｆｅ１６Ｎ２及び２）そのＦｅサイトが他の元素により置換された化合物の少なくとも１種を含む粉末を用いる。
【0017】
このような粉末自体は、公知又は市販のものを使用することができるほか、公知の合成方法に従って調製することができる。また、第１粉末は、（Ｆｅ１６－ｍＸｍ）Ｎ２成分の含有率が１００体積％であることが最も望ましいが、本発明の効果を妨げない範囲内で他の成分（他の結晶相等）が含まれていても良い。一般的には、上記含有率は８０～１００体積％とし、好ましくは９０～１００体積％とし、より好ましくは９５～１００体積％とすることができる。
【0018】
Ｆｅサイトを置換する元素としては、特に限定されないが、特に本発明ではＧｅ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｙ、Ｓｃ、Ｚｒ及びＣｅの少なくとも１種であることが好ましく、特にＧｅ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ，Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ及びＲｈの少なくとも１種であることがより好ましい。
【0019】
また、上記ｍの値は、通常は０～５である。すなわち、Ｆｅサイトが置換されていない組成（Ｆｅ１６Ｎ２）のほか、Ｆｅサイトが置換された組成も採用することができる。Ｆｅサイトが置換されている場合は、０＜ｍ≦５とすれば良いが、特に１．５～５であることが好ましい。これによって、よりいっそうの結晶構造の安定化を図ることもできる。
【0020】
第１粉末の一次粒子の平均粒径は、通常１０～２００ｎｍであり、好ましくは３０～１８０ｎｍである。このような粒径範囲に設定することにより、第１粉末を構成する粒子が、それよりも大きな第２粉末の粒子を取り囲み、あるいは被覆する状態を確保することができる結果、所望の磁気特性を発揮させることができる。上記の平均粒径は、公知の分級処理、粉砕処理、作製諸条件等によって適宜調整することもできる。
【0021】
なお、上記の一次粒子の平均粒径は、第１粉末を日本電子株式会社製の透過型電子顕微鏡「ＪＥＭ－１４００」で観察したデジタル画像データをＰＬＹＭＰＵＳ製「ｉＴＥＭ５．２」にて任意の粒子１２０個の粒径を測定・解析し、その算術平均値とした。
【0022】
第２粉末として、一次粒子の平均粒径が０．３～５００μｍであるＲ２Ｆｅ１７Ｎｎ（但し、Ｒは希土類元素の少なくとも１種を示し、ｎは０＜ｎ≦３を満たす。）を含む粉末を用いる。
【0023】
このような粉末自体は、公知又は市販のものを使用することができるほか、公知の合成方法に従って調製することができる。また、第２粉末は、Ｒ２Ｆｅ１７Ｎｎ成分の含有率が１００体積％であることが最も望ましいが、本発明の効果を妨げない範囲内で他の成分（他の結晶相等）が含まれていても良い。例えば、Ｒ２Ｆｅ１７Ｎｎ結晶相の安定化成分、表面修飾材等の粒子間の磁気的分離等のための各種の成分が含まれていても良い。一般的には、上記含有率は８０～１００体積％とし、好ましくは９０～１００体積％とし、より好ましくは９５～１００体積％とすれば良い。
【0024】
上記Ｒは、希土類元素であれば特に制限されない。例えば、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｙｂ、Ｌｕ等の各種の元素が挙げられるが、特にＳｍ、Ｃｅ、Ｎｄ及びＤｙの少なくとも１種であることが望ましい。特に、本発明の効果を最大限に発揮できるＲを組み合わせた組成の材料を選択すれば良い。これにより、Ｒ２Ｆｅ１７Ｎｎ相の安定化を図れるほか、所望の磁気特性をより確実に得ることができる。従って、第２粉末として、例えばＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３含む粉末等を好適に用いることができる。
【0025】
また、上記ｎの値は、通常は０＜ｎ≦３であるが、好ましくは２≦ｎ≦３とする。これにより、所望の磁気特性（特に高保磁力特性）が得られる。
【0026】
第２粉末の一次粒子の平均粒径は、通常０．３～５００μｍであり、好ましくは０．５～１００μｍである。このような粒径範囲に設定することにより、第１粉末を構成する粒子が、それよりも大きな第２粉末の粒子を取り囲み、あるいは被覆する状態を確保することができる結果、所望の磁気特性を発揮させることができる。特に、後記の図７にも示すように、第１粉末を構成する粒子表面に第２粉末の粒子が付着して一体化してなる複合粒子を構成することが望ましい。上記の平均粒径は、公知の分級処理、粉砕処理等によって適宜調整することもできる。
【0027】
なお、上記の一次粒子の平均粒径については、第２粉末を日本電子株式会社製のショットキー電界放出形走査電子顕微鏡「ＪＳＭ－７８００Ｆ」で観察したデジタル画像データをＰＬＹＭＰＵＳ製「ｉＴＥＭ５．２」にて任意の粒子１２０個の粒径を測定・解析し、その算術平均値を前記平均粒径とした。
【0028】
本発明材料における第１粉末と第２粉末との割合は、用途、所望の磁気特性等に応じて適宜設定することができるが、通常は第１粉末及び第２粉末の合計１００重量部として、重量比で第１粉末が５～９５重量部であり、第２粉末が９５～５重量部であることが好ましい。特に、第１粉末が１０～８５重量部であり、第２粉末が９０～１５重量部であることがより好ましい。
【0029】
また、本発明材料中における第１粉末と第２粉末との合計含有量が占める割合は限定的ではないが、通常は本発明材料中８０～１００重量％とし、特に８５～１００重量％とすることが好まし、さらに９０～１００重量％とすることがより好ましい。従って、本発明材料中における第１粉末と第２粉末との合計含有量が占める割合を例えば１００重量％と設定することもできる。
【0030】
本発明材料では、本発明の効果を妨げない範囲内において他の成分が含まれていても良い。例えば、着色剤、潤滑剤、焼結助剤、樹脂バインダー、分散剤等の成分が添加されていても良い。
【0031】
本発明材料の形態としては、粉末状であるほか、本発明粉末を構成する結晶相が維持されている限りは圧粉体（成形体）であっても良い。本発明の圧粉体の例としては外部磁場印加しない状態で作製されるものであるが、それに限定されない。例えば、外部磁場を印加して磁気配向した圧粉体でも良い。これらは、用途等に合わせて適宜選択すれば良い。
【0032】
圧粉体とする場合は、粉末状の本発明材料を公知の成形方法（例えばプレス成型（冷間・熱間）、鋳込み成型、射出成形、ローラー成形等）によって成形すれば良い。この場合、圧粉体中にも、本発明の効果を妨げない範囲内で本発明材料以外の成分が含まれていても良い。例えば、圧粉体を成形するに添加される樹脂バインダーとして、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を５重量％以下の範囲内（好ましくは０．１～３重量％の範囲内）で含まれていても良い。
【0033】
本発明材料（特に圧粉体）の特性としては、例えば以下のような磁気特性を有するものが挙げられる。本発明材料が等方性磁石として機能する場合、保磁力Ｈｃについては、通常１．５～２０ｋＯｅの範囲内にあり、好ましくは５～２０ｋＯｅである。また、残留磁化Ｍｒについては、通常１８０～３５０ｅｍｕ／ｃｍ３の範囲内にあり、好ましくは２２０～３５０ｅｍｕ／ｃｍ３である。他方、本発明材料が異方性磁石として機能する場合、保磁力Ｈｃについては、通常２０００～２００００Ｏｅの範囲内にあり、好ましくは２５００～２００００Ｏｅである。また、残留磁化Ｍｒについては、通常３５０～７００ｅｍｕ／ｃｍ３の範囲内にあり、好ましくは４００～７００ｅｍｕ／ｃｍ３である。
【0034】
２．窒化鉄系磁性材料の製造方法
本発明材料は、第１粉末及び第２粉末を混合する工程を含む方法によって製造することができる。両粉末を混合する方法は、両者をできる限り均一に混合する。その手法は特に制限されず、公知のミキサー、ニーダー等の装置を用いて実施することができる。
本発明材料は、第１粉末及び第２粉末を混合する工程を含む方法によって製造することができる。両粉末を混合する方法は、両者をできる限り均一に混合する。その手法は特に制限されず、公知のミキサー、ニーダー等の装置を用いて実施することができる。
【0035】
また、両粉末の混合に際しては、乾式混合又は湿式混合のいずれであっても良い。なお、本発明における乾式混合とは、液体を一切使用しない条件下での混合をいう。また、湿式混合とは、非水系（有機溶媒の存在下）での混合をいう。
【0036】
また、本発明材料を圧粉体とする場合は、粉末状の本発明材料を公知の成形方法（例えばプレス成型（冷間・熱間）、鋳込み成型、射出成形、ローラー成形等）によって成形すれば良い。この場合、樹脂バインダーを用いることもできる。樹脂バインダーとしては、特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂（粉末）を好適に用いることができる。樹脂バインダーの添加量は、用いる樹脂バインダーの種類等に応じて適宜設定できるが、通常は５重量％以下の範囲内（好ましくは０．１～３重量％の範囲内）とすれば良い。このような樹脂バインダーを上記添加量で配合することにより、より確実かつ効率的に圧粉体を作製することができる。成形するための材料は、粉末状の本発明材料と樹脂バインダーを水の不存在下で混合することにより調製することができる。樹脂バインダーを添加する場合、粉末状の樹脂バインダーをそのまま添加することもできるが、特に樹脂バインダーを有機溶剤（例えばアセトン、トルエン、テトラヒドロフラン等）に溶解又は分散させて得られた液状物（ペースト等）の形態で粉末状の本発明材料と混合することも可能である。
【0037】
粉末状の本発明材料と前記ペーストとを混合する場合、これらが均一に混合することができれば良いが、特にペースト中に含まれる有機溶剤の一部又は全部を揮発させることにより、得られる混合物が粉末状とすることが好ましい。これにより、所望の成形体密度を有する成形体をより確実に得ることが可能となる。
【0038】
また、粉末状の本発明材料と前記ペーストとの混合は磁場中で行うこともできる。これにより、磁気的な配向状態が得られ易くなる。この場合の磁場の強さは、限定的ではないが、通常は０．２～１．５Ｔ程度とすれば良い。
【0039】
成形条件としては、特に制限されない。成形圧は、特に制限されないが、通常は０．１～２５ｔｏｎｆ／ｃｍ２程度とし、好ましくは０．２～２０ｔｏｎｆ／ｃｍ２とすれば良い。また、成形する際の雰囲気は、大気中でも良いが、特に第１粉末及び第２粉末が酸化されないように不活性雰囲気あるいは真空中で成形工程を実施することが好ましい。成形温度は、限定的でなく、例えば室温でも良い。また、特に樹脂バインダーが含まれている場合の成形温度は、通常７０～２５０℃程度とし、特に８０～２００℃とすることが望ましい。雰囲気は、大気中でも良いが、特に実質的に非酸化性雰囲気であることが望ましく、例えば不活性ガス中、真空中等で成形を実施することができる。
【0040】
成形に際しては、成形時に外部磁界をかけずに圧粉体を製造した場合は、磁気等方性の圧粉体を得ることができる。これに対し、成形時に外部磁界をかけながら圧粉体を製造した場合は、磁気異方性の圧粉体（異方性磁石）を得ることができる。すなわち、外部磁界をかけながら成形することによって、得られる圧粉体の磁気特性を異方性化させることができる。
【0041】
外部磁界をかける場合は、公知の方法に従って実施すれば良い。例えば、市販の磁場発生装置を用いて実施することができる。また、磁場配向機能と成形機能を併せ持つ磁場中プレス成型装置を使用することもできる。外部磁界をかける場合の外部磁場の強さは、限定的ではなく、通常は０．２Ｔ以上とすれば良い。その上限値は、用いる磁場発生装置等の上限とすれば良く、一般的には７Ｔ程度とし、特に５Ｔ程度とすれば良い。また、外部磁場をかける時間（保持時間）は、特に限定されず、通常１～６０分程度の範囲内において、圧粉体の大きさ等に応じて適宜設定すれば良い。外部磁場の向きは一方向のみでも良いが、場合によっては反転方向に磁場をかけても良い。また、これらを組み合わせて反転操作を複数回行っても良い。
【0042】
圧粉成形時の温度は、特に限定されず、例えば圧粉体の第一粉末と第二粉末との配合組成、用いる樹脂に最適な温度を選択すれば良い。従って、例えば室温（２０℃）～１５０℃程度であっても良いが、これに限定されない。
【0043】
３．窒化鉄系磁性材料の使用
本発明材料は、通常の硬質磁性材料等と同様の用途に適用することができる。特に、本発明材料は、例えばダイレクトドライブ型風力発電等の発電機、ＶＣＭ、ビデオ、ＣＤ、ＤＶＤ等の再生記録装置のモーター等のほか、家電・自動車搭載機器におけるモーター等の各種用途に好適に用いることができる。
本発明材料は、通常の硬質磁性材料等と同様の用途に適用することができる。特に、本発明材料は、例えばダイレクトドライブ型風力発電等の発電機、ＶＣＭ、ビデオ、ＣＤ、ＤＶＤ等の再生記録装置のモーター等のほか、家電・自動車搭載機器におけるモーター等の各種用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【0044】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。
【0045】
なお、本実施例において、粒子の平均粒径、磁性ヒステリシスループ等は、以下のようにして測定した。
【0046】
（１）平均粒子径及び粒子表面酸化物皮膜厚みの測定
日本電子株式会社製の透過型電子顕微鏡ＪＥＭ－１４００、あるいは日本電子株式会社製のショットキー電界放出形走査電子顕微鏡ＪＳＭ－７８００Ｆで試料を観察したデジタル画像データをＰＬＹＭＰＵＳ製「ｉＴＥＭ５．２」にて任意の粒子１２０個の粒径を測定・解析し、算出した。
日本電子株式会社製の透過型電子顕微鏡ＪＥＭ－１４００、あるいは日本電子株式会社製のショットキー電界放出形走査電子顕微鏡ＪＳＭ－７８００Ｆで試料を観察したデジタル画像データをＰＬＹＭＰＵＳ製「ｉＴＥＭ５．２」にて任意の粒子１２０個の粒径を測定・解析し、算出した。
【0047】
（２）ヒステリシスループ
日本カンタム・デザイン株式会社製の振動試料型磁力計付きＰｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍを用いて印加磁場を－５００００～５００００Ｏｅ、３００Ｋの条件下でＭ－Ｈヒステリシスループを測定し、飽和磁化及び保磁力を求めた。
日本カンタム・デザイン株式会社製の振動試料型磁力計付きＰｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍを用いて印加磁場を－５００００～５００００Ｏｅ、３００Ｋの条件下でＭ－Ｈヒステリシスループを測定し、飽和磁化及び保磁力を求めた。
【0048】
（３）試料粉末の純度の決定
ブルカー・エイエックスエス株式会社製 Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥにてＸＲＤ測定を行い、そのデータを用いて、同社製ＴＯＰＡＳ解析ソフトを用いて、生成相の分率を求めた。
ブルカー・エイエックスエス株式会社製 Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥにてＸＲＤ測定を行い、そのデータを用いて、同社製ＴＯＰＡＳ解析ソフトを用いて、生成相の分率を求めた。
【0049】
実施例１
アルゴンガスで満たされた露点０℃ＤＰ以下のグローブボックス中（酸素濃度１０００ｐｐｍ以下）にて、第１粉末としてＦｅ１６Ｎ２粉末（一次粒子の平均粒径４８ｎｍ、純度９０％、以下「ＦＮ」とも表記する。）、第２粉末としてＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３粉末（一次粒子の平均粒径８μｍ、純度１００％、以下「ＳＦＮ」とも表記する。）を用意し、両粉末を所定の割合で量り取り、これらをグローブボックス中でメノウ乳鉢ライカイ機にて均一に乾式にて混合・粉砕することによって混合粉末全量として３ｇを調製した。
なお、ＦＮＳ又はＦＮのいずれか一方のみからなる粉末（比較試料）については、単独の粉末をグローブボックス中でメノウ乳鉢ライカイ機にて均一に乾式にて粉砕・混合することによって粉末全量として３ｇを調製した。
次いで、同グローブボックス中で得られた混合粉末及び比較試料を用いて圧粉体を作製した。より具体的には、樹脂バインダーとして、液状高粘性の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）０．２ｇをアセトン３ｍＬに溶解させてペーストを調製した。上記で用意した混合粉末に対して前記ペーストを添加して混合しながら、アセトンを蒸発させて粉末状の混合物を得た。この混合物を同グローブボックス中に配置した金型（７ｍｍ角、割子）に充填して成形圧１．５ｔｏｎｆ／ｃｍ２、温度１００℃でプレス成形することにより直方体状の圧粉体を得た。得られた圧粉体の断片（約０．５ｇ）を採取し、これを測定試料として用いた。
アルゴンガスで満たされた露点０℃ＤＰ以下のグローブボックス中（酸素濃度１０００ｐｐｍ以下）にて、第１粉末としてＦｅ１６Ｎ２粉末（一次粒子の平均粒径４８ｎｍ、純度９０％、以下「ＦＮ」とも表記する。）、第２粉末としてＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３粉末（一次粒子の平均粒径８μｍ、純度１００％、以下「ＳＦＮ」とも表記する。）を用意し、両粉末を所定の割合で量り取り、これらをグローブボックス中でメノウ乳鉢ライカイ機にて均一に乾式にて混合・粉砕することによって混合粉末全量として３ｇを調製した。
なお、ＦＮＳ又はＦＮのいずれか一方のみからなる粉末（比較試料）については、単独の粉末をグローブボックス中でメノウ乳鉢ライカイ機にて均一に乾式にて粉砕・混合することによって粉末全量として３ｇを調製した。
次いで、同グローブボックス中で得られた混合粉末及び比較試料を用いて圧粉体を作製した。より具体的には、樹脂バインダーとして、液状高粘性の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）０．２ｇをアセトン３ｍＬに溶解させてペーストを調製した。上記で用意した混合粉末に対して前記ペーストを添加して混合しながら、アセトンを蒸発させて粉末状の混合物を得た。この混合物を同グローブボックス中に配置した金型（７ｍｍ角、割子）に充填して成形圧１．５ｔｏｎｆ／ｃｍ２、温度１００℃でプレス成形することにより直方体状の圧粉体を得た。得られた圧粉体の断片（約０．５ｇ）を採取し、これを測定試料として用いた。
【0050】
試験例１
実施例１で得られた各測定試料ａ～ｆについて、そのヒステリシスループを求めた。その結果を図１にそれぞれ示す。
なお、図１において、測定試料と配合割合との関係は、以下のとおりである。
測定試料ａ：ＳＦＮ／ＦＮ＝０重量％／１００重量％（比較試料）
測定試料ｂ：ＳＦＮ／ＦＮ＝２０重量％／８０重量％
測定試料ｃ：ＳＦＮ／ＦＮ＝４０重量％／６０重量％
測定試料ｄ：ＳＦＮ／ＦＮ＝５０重量％／５０重量％
測定試料ｅ：ＳＦＮ／ＦＮ＝８０重量％／２０重量％
測定試料ｆ：ＳＦＮ／ＦＮ＝１００重量％／０重量％（比較試料）
実施例１で得られた各測定試料ａ～ｆについて、そのヒステリシスループを求めた。その結果を図１にそれぞれ示す。
なお、図１において、測定試料と配合割合との関係は、以下のとおりである。
測定試料ａ：ＳＦＮ／ＦＮ＝０重量％／１００重量％（比較試料）
測定試料ｂ：ＳＦＮ／ＦＮ＝２０重量％／８０重量％
測定試料ｃ：ＳＦＮ／ＦＮ＝４０重量％／６０重量％
測定試料ｄ：ＳＦＮ／ＦＮ＝５０重量％／５０重量％
測定試料ｅ：ＳＦＮ／ＦＮ＝８０重量％／２０重量％
測定試料ｆ：ＳＦＮ／ＦＮ＝１００重量％／０重量％（比較試料）
【0051】
試験例２
実施例１で得られた各測定試料ａ～ｆについて、その磁化曲線を求めた。その結果を図２にそれぞれ示す。
なお、図２において、測定試料と配合割合との関係は、以下のとおりである。
測定試料ａ：ＳＦＮ／ＦＮ＝０重量％／１００重量％（比較試料）
測定試料ｂ：ＳＦＮ／ＦＮ＝２０重量％／８０重量％
測定試料ｃ：ＳＦＮ／ＦＮ＝４０重量％／６０重量％
測定試料ｅ：ＳＦＮ／ＦＮ＝８０重量％／２０重量％
測定試料ｆ：ＳＦＮ／ＦＮ＝１００重量％／０重量％（比較試料）
実施例１で得られた各測定試料ａ～ｆについて、その磁化曲線を求めた。その結果を図２にそれぞれ示す。
なお、図２において、測定試料と配合割合との関係は、以下のとおりである。
測定試料ａ：ＳＦＮ／ＦＮ＝０重量％／１００重量％（比較試料）
測定試料ｂ：ＳＦＮ／ＦＮ＝２０重量％／８０重量％
測定試料ｃ：ＳＦＮ／ＦＮ＝４０重量％／６０重量％
測定試料ｅ：ＳＦＮ／ＦＮ＝８０重量％／２０重量％
測定試料ｆ：ＳＦＮ／ＦＮ＝１００重量％／０重量％（比較試料）
【0052】
試験例３
第１粉末と第２粉末との配合割合を変えて実施例１と同様にして作製した測定試料について、その配合割合（ＦＮ含有量）と磁化との関係について調べた。その結果を図３に示す。
第１粉末と第２粉末との配合割合を変えて実施例１と同様にして作製した測定試料について、その配合割合（ＦＮ含有量）と磁化との関係について調べた。その結果を図３に示す。
【0053】
試験例４
第１粉末と第２粉末との配合割合を変えて実施例１と同様にして作製した測定試料について、その配合割合（ＦＮ含有量）と保磁力（保磁力Ｈｃ及び残留磁化Ｍｒ）との関係について調べた。その結果を図４に示す。
第１粉末と第２粉末との配合割合を変えて実施例１と同様にして作製した測定試料について、その配合割合（ＦＮ含有量）と保磁力（保磁力Ｈｃ及び残留磁化Ｍｒ）との関係について調べた。その結果を図４に示す。
【0054】
試験例５
第１粉末と第２粉末との配合割合を変えて実施例１と同様にして作製した測定試料について、その配合割合（ＦＮ含有量）と最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘとの関係について調べた。その結果を図５に示す。
第１粉末と第２粉末との配合割合を変えて実施例１と同様にして作製した測定試料について、その配合割合（ＦＮ含有量）と最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘとの関係について調べた。その結果を図５に示す。
【0055】
試験例６
測定試料ｅにおける磁気特性の温度依存性について調べた。その結果を図６に示す。温度は、３５０Ｋ、４５０Ｋ及び５５０Ｋで設定した。
測定試料ｅにおける磁気特性の温度依存性について調べた。その結果を図６に示す。温度は、３５０Ｋ、４５０Ｋ及び５５０Ｋで設定した。
【0056】
試験例７
測定試料ｅの成形体断面を前記ＳＥＭにより観察した結果を図７に示す。図７中、符号Ａに示すようにサブミクロンオーダーのＳＦＮ粒子であり、そのＳＦＮ粒子表面に苔のように付着している小さな粒子がＦＮ粒子（符号Ｂで示す粒子）である。本発明材料は、ＦＮ粒子とＳＦＮ粒子との単なる混合粉末であっても良いが、図７に示すようにＳＦＮ粒子表面にＦＮ粒子が付着して一体化してなる複合粒子を含む粉末であっても良い。
測定試料ｅの成形体断面を前記ＳＥＭにより観察した結果を図７に示す。図７中、符号Ａに示すようにサブミクロンオーダーのＳＦＮ粒子であり、そのＳＦＮ粒子表面に苔のように付着している小さな粒子がＦＮ粒子（符号Ｂで示す粒子）である。本発明材料は、ＦＮ粒子とＳＦＮ粒子との単なる混合粉末であっても良いが、図７に示すようにＳＦＮ粒子表面にＦＮ粒子が付着して一体化してなる複合粒子を含む粉末であっても良い。
【0057】
これらの結果からも明らかなように、本発明材料では、一次粒子の平均粒径が特定の範囲に制御されたＦＮとＳＮＦとをブレンドすることによって、ＦＮとＳＦＮとの中間的な特性が確実に得られることがわかる。すなわち、ＦＮよりも高い保磁力が得られるとともに、ＦＮ本来の特性（高い磁化等）も得られることがわかる。従って、本発明材料においては、両者の特性を活かした新たな用途の開拓が期待される。
【0058】
実施例２
ＦＮとＳＦＮとを表１に示す組成となるように混合したほかは、実施例１と同様にして混合粉末を調製した。
なお、ＦＮのみからなる粉末（比較試料）については、ＦＮの粉末をグローブボックス中でメノウ乳鉢ライカイ機にて均一に乾式にて粉砕・混合することによって全量として３ｇを調製した。
次いで、同グローブボックス中で得られた混合粉末又は比較試料を用いて圧粉体を作製した。より具体的には、樹脂バインダーとして、液状高粘性の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）０．２ｇをアセトン３ｍＬに溶解させてペーストを調製した。グローブボックス中で外部磁界２．０Ｔをかけた雰囲気下において、上記で用意した混合粉末又は比較試料に対して前記ペーストを添加して混合しながら、アセトンを蒸発させて粉末状の混合物を得た。この混合物を同グローブボックス中に配置した金型（７ｍｍ角、割子）に充填し、成形圧２０．５ｔｏｎｆ／ｃｍ２、温度約２４℃、外部磁界２．６Ｔの条件下で３分間かけてプレス成形することにより所定の直方体の圧粉体（測定試料ｇ，ｈ，ｉ，ｊ）を得た。得られた圧粉体のサイズ、密度等を表２に示す。
ＦＮとＳＦＮとを表１に示す組成となるように混合したほかは、実施例１と同様にして混合粉末を調製した。
なお、ＦＮのみからなる粉末（比較試料）については、ＦＮの粉末をグローブボックス中でメノウ乳鉢ライカイ機にて均一に乾式にて粉砕・混合することによって全量として３ｇを調製した。
次いで、同グローブボックス中で得られた混合粉末又は比較試料を用いて圧粉体を作製した。より具体的には、樹脂バインダーとして、液状高粘性の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）０．２ｇをアセトン３ｍＬに溶解させてペーストを調製した。グローブボックス中で外部磁界２．０Ｔをかけた雰囲気下において、上記で用意した混合粉末又は比較試料に対して前記ペーストを添加して混合しながら、アセトンを蒸発させて粉末状の混合物を得た。この混合物を同グローブボックス中に配置した金型（７ｍｍ角、割子）に充填し、成形圧２０．５ｔｏｎｆ／ｃｍ２、温度約２４℃、外部磁界２．６Ｔの条件下で３分間かけてプレス成形することにより所定の直方体の圧粉体（測定試料ｇ，ｈ，ｉ，ｊ）を得た。得られた圧粉体のサイズ、密度等を表２に示す。
【0059】
【表1】
【0060】
実施例３
表１に示す組成を採用し、かつ、成形方法として成形圧１０ｔｏｎｆ／ｃｍ２、温度（約８０℃）、外部磁界２．６Ｔの条件下で１０分間かけて成形したほかは、実施例２と同様にして所定の直方体の圧粉体（測定試料ｋ，ｌ）を得た。得られた圧粉体のサイズ、密度等を表２に示す。
表１に示す組成を採用し、かつ、成形方法として成形圧１０ｔｏｎｆ／ｃｍ２、温度（約８０℃）、外部磁界２．６Ｔの条件下で１０分間かけて成形したほかは、実施例２と同様にして所定の直方体の圧粉体（測定試料ｋ，ｌ）を得た。得られた圧粉体のサイズ、密度等を表２に示す。
【0061】
試験例８
実施例２及び実施例３で得られた各圧粉体（測定試料ｇ～ｌ）の磁気特性（飽和磁化Ｍｓ、残留時間Ｍｒ等）を調べた。その結果を表２に示す。また、各圧粉体（測定試料ｇ～ｌ）のヒステリシスループを図８（測定資料ｇ）、図９（測定資料ｈ）、図１０（測定資料ｉ）、図１１（測定資料ｊ）、図１２（測定資料ｋ）及び～図１３（測定資料ｌ）に示す。各ヒステリシスループの「Ａ」が磁化容易軸、「Ｂ」が磁化困難軸を示す。なお、図８においては、磁化容易軸と磁化困難軸がほぼ一致しており、磁気的な配向はほとんど得られていない状態となっている。
実施例２及び実施例３で得られた各圧粉体（測定試料ｇ～ｌ）の磁気特性（飽和磁化Ｍｓ、残留時間Ｍｒ等）を調べた。その結果を表２に示す。また、各圧粉体（測定試料ｇ～ｌ）のヒステリシスループを図８（測定資料ｇ）、図９（測定資料ｈ）、図１０（測定資料ｉ）、図１１（測定資料ｊ）、図１２（測定資料ｋ）及び～図１３（測定資料ｌ）に示す。各ヒステリシスループの「Ａ」が磁化容易軸、「Ｂ」が磁化困難軸を示す。なお、図８においては、磁化容易軸と磁化困難軸がほぼ一致しており、磁気的な配向はほとんど得られていない状態となっている。
【0062】
【表2】
【0063】
これらの結果からも明らかなように、本発明の圧粉体はＳＦＮ、ＦＮそれぞれ単独では得られない特異な物性を示すことがわかる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
