高性能フェライト磁石開発に向けた雰囲気制御によるCo高濃度化及び異方性磁界増強

• 研究課題/領域番号: 17K14811
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 和氣 剛 京都大学, 工学研究科, 助教 (50463906)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 高性能フェライト磁石 / La-Co SrMフェライト / 磁気異方性 / 酸素分圧 / 磁性

研究成果の概要

La-Co置換SrM型フェライトは、高性能フェライト磁石の典型である。Co2+の添加により磁石の性能として重要な保磁力が増強されるが、置換量には上限が存在する。この上限は反応酸素分圧により規定されているであろうとの着想により、酸素分圧を制御して、Co置換量の高濃度化を狙った。本研究では期待以上に置換量を増やすことができ、理論的な上限までCoを置換することに成功した。またその様にして得られたLaFe11CoO19試料では、保磁力の主要因となる結晶磁気異方性が、非Co置換SrMフェライトの約3倍にも達することを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、La-Co共置換SrMフェライトのCo置換量上限が酸素分圧に非常に敏感であることを初めて明らかにしたものである。得られた試料が高性能フェライト磁石の母材として非常に有望な優れた磁気異方性を有していることを発見したことが重要な成果である。

研究成果

• [雑誌論文] Co site preference and site-selective substitution in La-Co co-substituted magnetoplumbite-type strontium ferrites probed by 59Co nuclear magnetic resonance (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, T. Waki, Y. Tabata, C. Meny
  • 雑誌名: J. Phys.: Mater 巻: 2 号: 1 ページ: 015007-015007
  • DOI: 10.1088/2515-7639/aaf540
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Single-crystal growth and magnetic properties of Co-substituted Ca-La magnetoplumbite-type ferrite (2019)
  • 著者名/発表者名: Waki T.、Uji K.、Tabata Y.、Nakamura H.
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 270 ページ: 366-369
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2018.11.036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Occupation sites and valence states of Co dopants in (La, Co)-codoped M-type Sr ferrite: 57Fe and 59Co nuclear magnetic resonance studies (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai,* T. Hattori, Y. Tokunaga, and S. Kambe, H. Ueda, Y. Tanioku, C. Michioka, and K. Yoshimura, K. Takao, A. Shimoda, T. Waki, Y. Tabata, and H. Nakamura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 98 号: 6 ページ: 064403-064403
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.064403
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of oxygen potential on Co solubility limit in La-Co co-substituted magnetoplumbite-type strontium ferrite (2018)
  • 著者名/発表者名: Waki T.、Okazaki S.、Tabata Y.、Kato M.、Hirota K.、Nakamura H.
  • 雑誌名: Materials Research Bulletin 巻: 104 ページ: 87-91
  • DOI: 10.1016/j.materresbull.2018.03.057
  • 査読あり