JP2000309802A - 希土類系磁性粉末及びその表面処理方法並びにそれを用いた希土類ボンド磁石 - Google Patents

希土類系磁性粉末及びその表面処理方法並びにそれを用いた希土類ボンド磁石

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JP2000309802A
JP2000309802A JP2000047802A JP2000047802A JP2000309802A JP 2000309802 A JP2000309802 A JP 2000309802A JP 2000047802 A JP2000047802 A JP 2000047802A JP 2000047802 A JP2000047802 A JP 2000047802A JP 2000309802 A JP2000309802 A JP 2000309802A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は上述した問題を解決することを目的
として成され、希土類磁性粉末の耐酸化性を改良すると
同時に、耐酸化性を改良しても磁気特性を低下しない、
また樹脂等との混練時の高温高圧の環境に影響されない
高品質な希土類系磁性粉末を得ることを目的としてい
る。 【構成】 組成中に希土類元素を含有する合金または金
属間化合物からなる希土類系磁性粉末の表面にシリカ被
膜を形成する方法において、該磁性粉末に塩基を触媒と
するアルキルシリケートの加水分解から生成するシリカ
ゾルを混合し、不活性雰囲気中で加熱を行うことを特徴
とする希土類系磁性粉末の表面処理法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は希土類系磁性粉末の粒子
表面にシリカの薄膜を形成することにより磁性粉末の耐
酸化性を改良する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、高磁気特性を有する希土類磁石
は、磁石の小型化、小片化を可能にし、それを組み込ん
だ通信機器、情報処理機器といったエレクトロニクス製
品の小型化に欠くことのできない材料となっている。特
に、希土類ボンド磁石は優れた形状加工性を有し、薄肉
微小への成形が可能であることからその使用量は益々増
加の一途をたどっている。
【0003】代表的な希土類ボンド磁石には、Sm−C
o系、Nd−Fe−B系、Sm−Fe−N系の磁性材料
を使用し、これらはそれぞれ高い磁気特性を有してい
る。ところが、これら希土類磁石は希土類元素を構成成
分に含み、希土類元素は酸化されやすい元素であること
から、基本的にそれを組成に含んだ希土類磁石は酸化さ
れやすい。従って、実用性のある希土類ボンド磁石を得
るためには、基本的には耐酸化性を克服しなければなら
ない。
【0004】このような希土類磁石に対して、特開平3
−280404号公報には焼結磁石あるいはボンド磁石
の表面に、テトラエトキシシランを用いたゾルゲル法に
よるシリカガラスを析出させる方法が開示されている。
しかし、磁石成形品の表面にこのような特殊な被覆を行
うことは、製造工程の複雑化及び製造コストの増大を招
き得策ではない。これに対し特開昭62−152107
号公報には、希土類磁性粉末そのものの粒子表面に、ケ
イ酸ナトリウム等のケイ酸塩により被覆する方法が、ま
た、特開平2−265222号公報には、希土類磁性粉
末の粒子表面に亜鉛金属およびシリカ粉を機械的に付着
する方法が、特開平8−111306にはNdFeB系
合金粉末表面にエチルシリケートを原料とするゾルゲル
反応、又はプラズマ化学蒸着法により二酸化珪素の保護
被膜を形成する方法が開示されている。
【0005】しかし、これらの方法から得られる保護膜
は微粒子状であって、優れた耐酸化性を得るにはその隙
間を詰めるために磁性粉末表面の保護膜を厚くしなけれ
ばならず、その結果、磁性粉末本来の磁気特性を大幅に
低下させてしまう。つまり、これらの技術では、耐酸化
性と磁気特性がトレード・オフの関係となり、その点で
十分に満足のいくものではない。また、たとえ粒子状で
均一な被膜が形成されてもその後のボンド磁石作製時あ
るいはその原料のコンパウンド作製時の樹脂結合プロセ
スにおいて高温高圧に磁性粉末は高温高圧の環境にさら
され被膜が剥離してしまうことにより、その効果を発揮
できないという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は上述
した問題を解決することを目的として成され、希土類磁
性粉末の耐酸化性を改良すると同時に、耐酸化性を改良
しても磁気特性を低下しない、また樹脂等との混練時の
高温高圧の環境に影響されない高品質な希土類系磁性粉
末を得ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
課題を解決するためには、希土類磁性粉末の粒子表面
に、耐酸化作用のある被覆物を従来の方法よりもさらに
均一に被覆することで解決できると考え、種々の被覆材
料について鋭意検討したところ、エチルシリケートに代
表されるアルキルシリケート(ケイ酸エステル化合物、
シリコンアルコキシドともいう)を塩基性触媒下で加水
分解したときに得られるシリカゾルを不活性雰囲気中で
希土類磁性粉末に均一混合し、それを加熱することでさ
らに縮合を進行し、強固で緻密なコロイド状のシリカの
薄膜が形成され、そのシリカ膜に著しい耐酸化性の効果
があることを見いだした。
【0008】すなわち、本発明の希土類系磁性粉末は、
希土類系磁性粉末の粒子表面に、アルキルシリケートが
加水分解して得られるシリカが薄膜状に付着しているこ
とを特徴とする。
【0009】本発明の希土類磁性粉末の表面処理方法
は、組成中に希土類元素を含有する合金または金属間化
合物からなる希土類系磁性粉末の表面にシリカ被膜を形
成する方法において、該磁性粉末に塩基を触媒とするア
ルキルシリケートの加水分解から生成するシリカゾルを
混合し、不活性雰囲気中で加熱を行うことを特徴とす
る。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に使用するアルキルシリケ
ートは、次のような一般式で示されるケイ酸エステルで
ある。SinO(n-1)(OR)(2n+2)、ここでRはアルキ
ル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基等が使用できる。アルキル基は、特にコス
トが安価なこと、また、毒性がなく取り扱いが簡単なこ
とからエチル基を使用したエチルシリケートが好ましく
使用できる。また、nの値はアルキルシリケートの分子
量に関係し、n=1〜10の範囲のものが好ましく使用
できる。nが10よりも大きくなると、緻密なシリカは
得られにくくなる。
【0011】<アルキルシリケートの添加量>シリカ薄
膜形成に必要とされるアルキルシリケートの添加量は、
エチルシリケートの種類、磁性粉末の種類、形状、粒子
径等にも依存するが、平均粒径1〜10μm希土類磁性
粉末100重量部に対して、1〜10重量部の範囲を添
加することが好ましい。
【0012】<アルキルシリケートの加水分解と塩基性
触媒>本発明の最も特徴的なのは、アルキルシリケート
の加水分解を塩基性触媒中で行うことである。塩基性水
溶液のアルキルシリケートの加水分解、縮合反応メカニ
ズムは、酸性水溶液のそれと根本的に違うことが知られ
ている。塩基性水溶液の場合、アルキルシリケートのア
ルコキシ基が同時に水酸基に置換される。そのため、S
iからシロキサン結合が三次元的に成長し、凝縮した網
目構造のシリカゾルが形成される。塩基性触媒としてア
ンモニア、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水
酸化物、あるいは水酸化物が塩基性を呈する水酸化金属
を使用することができるが、アンモニアは後の加熱工程
ですべて揮発し残留しないことから最も好ましく使用で
きる。塩基性触媒下のアルキルシリケートの加水分解及
び縮合反応は、広範囲で起こるが、本発明において特に
水素イオン濃度(pH)が7.5以上の塩基性が好まし
く、特に、8〜13の範囲がより好ましい。
【0013】図1にSm2Fe17N3系磁性粉末にアルキ
ルシリケートからの加水分解から生成するシリカを被覆
する際のpHと耐熱性の関係を、磁性粉末の磁気特性に
優劣から調べた。Sm2Fe17N3系磁性粉末は、酸化さ
れると磁気特性は大幅に低下することが知られている。
【0014】この図より、pHが6以下では保磁力、残
留磁化とも低いが、7.5以上では両特性とも大きく改
善されている。ここで磁性粉末の磁気特性は、磁性粉末
をパラフィンワックスと共にサンプルケースに詰め、ド
ライヤーでパラフィンワックスを溶融させてから20k
Oeの配向磁場でその磁化容易軸を揃え、着磁磁場40
kOeでパルス着磁し、最大磁場20kOeのVSM
(振動試料型磁力計)で磁気特性を測定した相対値であ
る。
【0015】加水分解に添加する水は、アルキルシリケ
ートの加水分解に必要とされる理論量の0.1〜3倍で
ある。この範囲より少ないと、加水分解が緻密なシリカ
薄膜が得られず、この範囲より多いと、希土類系の磁性
粉末は酸化してしまう。従って、水の添加量は好ましく
は0.5〜2倍量であり、理論量の添加が最も好まし
い。
【0016】加水分解時に、アンモニアと水の添加と共
にアルコールを同時に加えてもよい。アルコールはアル
キルシリケート中への水の分散性を高める界面活性剤の
働きがある。
【0017】<磁性粉末とシリカゾルの混合>磁性粉末
表面への処理剤の被覆は、高速せん断式のミキサ中で乾
式で行う。被覆はシリカゾルの濡れ性だけに依存するの
ではなく、ミキサのせん断力を利用し、磁性粉末を強力
に撹拌分散させつつ、磁性粉末粒子表面に均一にシリカ
ゾルを塗りつける。この段階でシリカゾルをできるだけ
均一にしかも一様に分散させることが後のシリカ膜の耐
酸化性能に大きく影響する。
【0018】そのためには、エチルシリケートを予め磁
性粉末に均一に分散被覆しておき、その後塩基性水溶液
を添加して混合することでより均一な被覆が行うことが
できる。混合条件は撹拌速度、ミキサの容量、羽根の大
きさ形状にも依存し、特定することは困難であるが、個
々の系で全体が均一に混合されるように条件を設定すべ
きである。
【0019】<加熱処理>希土類磁性粉末の粒子表面に
三次元網目構造をもつシリカ薄膜が形成されるが、加熱
することにより残留するSiOHに重縮合反応させ安定
化し、より強固なシリカ薄膜を形成する。この縮合に必
要とされる処理温度は、60〜250℃、好ましくは1
00〜250℃である。
【0020】このようにして得られたシリカ薄膜は0.
01〜3μmの範囲の厚みで被覆されると、磁気性能を
損なわず耐酸化性を向上することができる。
【0021】本発明では、磁性粉末と樹脂との濡れ性、
磁石の強度を改善する目的でカップリング剤を使用する
ことができる。カップリング剤は、樹脂の種類に合わせ
て選定する。
【0022】本発明に使用することが可能である。カッ
プリング剤としてはγ−(2−アミノエチル)アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)
アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリ
ロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキ
シプロピルメチルジメトキシシラン、N−β−(N−ビ
ニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリ
メトキシシラン・塩酸塩、γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキ
シシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエト
キシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−クロロ
プロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチレンジシラザ
ン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニル
トリメトキシシラン、オクタデシル[3−(トリメトキ
シsリル)プロピル]アンモニウムクロライド、γ−ク
ロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシ
ラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラ
ン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス(βメトキ
シエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、β−
(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシ
シラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシ
ラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリ
メトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプ
ロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルト
リエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、オレイドプロピルトリエトキシシ
ラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラ
ン、ポリエトキシジメチルシロキサン、ポリエトキシメ
チルシロキサン、ビス(トリメトキシシリルプロピル)
アミン、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テト
ラスルファン、γ−イソシアネートプロピルトリメトキ
シシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、1,3,5
−N−トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソ
シアヌレート、t−ブチルカルバメートトリアルコキシ
シラン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−
(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン等のシラ
ンカップリング剤、イソプロピルトリイソステアロイル
チタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホ
ニルチタネート、イソプロピル(N−アミノエチル−ア
ミノエチル)チタネート、イソプロピルトリス(ジオク
タチルパイロホスフェート)チタネート、テトライソプ
ロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、、
テトライソプロピルチタネート、yテトラオクチルビス
(トリオクチルホスファイト)チタネート、イソプロピ
ルトリオクチルチタネート、イソプロピルトリ(ジオク
チルホスフェート)、イソプロピルジメタクリレートイ
ソステアロイルチタネート、テトラオクチルビス(ジト
リデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2−
ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジ−トリデ
シルホスファイト)チタネート、ビス(ジオクチルパイ
ロホスフェート)オキシアセテートチタネート、イソプ
ロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、ビス
(ジオクチルパイロホスヘート)エチレンチタネート等
のチタネート系カップリング剤、アセトアルコキシアル
ミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系カップ
リング剤が挙げられる。これらのカップリング剤の少な
くとも1種または2種以上を使用できる。添加量として
は0.01重量%〜10重量%である。0.01重量%
以下ではカップリング剤の効果が小さく、10重量%以
上では、希土類似性粉末の凝集により、希土類磁性粉
末、希土類磁石の磁気特性を低下させる。また、本発明
では希土類磁性粉末のシリカ薄膜とカップリング剤の反
応性からシラン系カップリング剤が好ましい。
【0023】本発明では、希土類磁石のバインダーを目
的として樹脂を使用し、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、
エラストマー、熱可塑性エラストマー等の少なくとも1
種または2種以上を使用できる。
【0024】熱可塑性樹脂としては、12−ナイロン、
6,12−ナイロン、4,6−ナイロン、6,10−ナイ
ロン、ナイロン6T、ナイロンMXD6、芳香族ナイロ
ン、11−ナイロン、非晶質ナイロン、共重合ナイロン
等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、高密度ポリエチ
レン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフ
ィン系樹脂エチレン系アイオマー樹脂等のアイオマー樹
脂、エチレン・アクリル酸エチル共重合体等のEEA樹
脂、アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン共重合
樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂、アクリ
ロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロ
ニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン共重合体等の
アクリロニトリル系樹脂、エチレン酢酸ビニルコポリマ
ー、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂等のポリビ
ニル系樹脂、酢酸繊維素樹脂、ポリテトラフルオロエチ
レン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘ
キシルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレ
ン・エチレン重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポ
リビニルフルオライド等のフッ素樹脂、ポリメタクリル
酸メチル、エチレン・エチルアクリレート樹脂等のアク
リル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、芳香族ポリエステル
樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリサルホ
ン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリアリレート、ポリフェニレンオキシド、
ポリフェニルスルフィド、ポリオキシペンジレン、ポリ
エーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテル
イミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアリルエ
ーテルニトリル、ポリベンゾイミダール、ポリアラミ
ド、ポリエステルアミド、全芳香族アミド、半芳香族ア
ミド等の液晶樹脂といったエンジニアリングプラスチッ
クス、スーパーエンジニアリングプラスチックス等の少
なくとも1種または2種以上が使用できる。
【0025】熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、アミド系特殊樹脂、エポキシ変性フェノ
ール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、キシレン樹脂、ユ
リア樹脂、メラニン樹脂、シリコーン樹脂、アルキド樹
脂、フラン樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、熱硬化性フッ
素樹脂等の少なくとも1種または2種以上が使用でき
る。
【0026】エラストマーとしては、天然ゴム、ニトリ
ル・ブチルゴム、ポリイソプレンゴム、シリコンゴム、
フッ素ゴム、また、エステル系、特殊エステル系エーテ
ル系、カプロラクトン系、アジペート系、カーボネート
系、ラクトン系等の熱可塑性ウレタンエラストマー、オ
レフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系系熱可塑
性エラストマー、スチレン・ブタジエン系熱可塑性エラ
ストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエ
ステル系熱可塑性エラストマー、ニトリル系熱可塑性エ
ラストマー、水添SBS系熱可塑性エラストマー、フッ
素系熱可塑性エラストマーといった熱可塑性エラストマ
ーの少なくとも1種または2種以上が使用できる。
【0027】本発明では混練および成形の際の熱履歴に
よるバインダー樹脂の劣化を防止する目的で酸化防止剤
を添加できる。酸化防止剤としてはトリエチレングリコ
ール−ビス−[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4
−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘ
キサンンジオール−ビス[3−(3,5−ジt−ブチル
−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4
−ビス−(nオクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−
3,5−ジ−t−ブチルアリニノ)−1,3,5−トリ
アジン、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,
5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピ
オネート]2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,
5−ジ−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネ
ート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル
−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2チ
オビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、
N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチ
ル−4−ヒドロキシ−ヒドロキシシナアミド)、3,5
−ジ−butiru−4−ヒドロキシ−ベンジルフォス
フォネート−ジエチルエステル、1,3,5−トリメチ
ル2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−
ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス−(3,5−ジ
−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌ
レート、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチ
ル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジ
ン、デカメチレンジカルボン酸ジサリチロイルヒドラジ
ド、N,N−ジベンザール、N,N−ビス(3,5−ジ
−t−ブチル−4−ハイドロキシハイドロシンナート、
トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファ
イト、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノー
ル、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−ブチル−4
−ヒドロキシフェニ)プロピオネーツ、2,2’−メチ
レン−ビス−(4メチル−6−t−ブチルフェノー
ル)、2−t−ブチル−6−(3’−t−ブチル−5’
−メチル−2’ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェ
ニルアクリレート、4,4’−ブチリデン−ビス−(3
−メチル−6−t−ブチルフェノール、4,4’−チオ
ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,
3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−
2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート、テトラ
キス[メチレン−3−(3,5’−ジ−t−ブチル−
4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、
3,9−ビス[2−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ
−5−メチルフェニル)プロピオニロキシ]−1,1−
ジメチルエチル)2,4,8,10−テトラオキサスピ
ロ[5,5]ウンデカン、N,N’−ジアリル−p−フ
ェニレンジアミン、ジアウリル−3,3’−チオジプロ
ピオネート、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピン
エート、ペンタエリスリトール−テトラキス(β−ラウ
リルチオプロピオネート)、ジトリデシル−3,3’−
チオジプロピオネート、2−メルカプトベンジイミダザ
ール、チオフェニルフォスファイト、トリス(2,4−
ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト、テトラキス
(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’ビフェ
ニレンフォスフォナイト、2−(5−メチル−2−ヒド
ロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒド
ロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フ
ェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−
ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリ
アゾール、2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒ
ドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、
2−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニ
ル)ベンゾトリアゾール、ポリ[{6−(1,1,3,
3−テトラメチルブチル)イミノ−1,3,5−トリア
ジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメ
チル−4−ピペリジル)イミノ}]、2−(3,5−ジ
−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−n−ブ
チルマロン酸ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル
−4−ピペリジル)、N,N’−ビス(3−アミノプロ
ピル)エチレンジアミン−2,4−ビス[N−ブチル−
N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリ
ジル)アミノ]−6−クロロ−1,3,5−トリアジン
縮合物、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノ
ン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2
−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2,
2’−ジ−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、
2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベン
ゾトリアゾール、2−[2’ヒドロキシ−3’−
(3’’,4’’,5’’,6’’−テトラハイドロフ
タリミドメチル)−5’−メチルフェニル]ベンゾトリ
アゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル
−5’−メチルフェニル]−5−クロロベンゾトリアゾ
ール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−t−ブチ
ルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロ
キシ−5’−t−オクチルフェニル]ベンゾトリアゾー
ル、2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ア
ミルフェニル]ベンゾトリアゾール、1,2,3−ベン
ゾトリアゾール、トリルトリアゾール、トリルトリアゾ
ールアミン塩、トリルトリアゾールカリウム塩、3−
(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾー
ル、2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3’,5’−ジ
−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート、ニッケルジ
ブチルジチオカーバメート、1,1−ビス−(4−ヒド
ロキシフェニル)シキルヘキサン、スチレン化フェノー
ル、N.N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、
N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジ
アミン、N−フェニル−N’−1,3−ジメチルブチル
−p−フェニレンジアミン、2,2,4−トリメチル−
1,2−ジヒドロキノリン重合体、6−エトキシ−2,
2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン、フェ
ニル−1−ナフチルアミン、アルキル化ジフェニルアミ
ン、オクチル化ジフェニルアミン、4,4’−(α,α
−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、p−(p−ト
ルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン、N,N’
−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン、N−フ
ェニル−N’−(3−メタクロイルオキシ−2−ヒドロ
キシプロピル)−p−フェニレンジアミン、2,6−ジ
−t−ブチル−4−エチルフェノール、2,2’−メチ
レン−ビス−(4−エチル−6−ブチルフェノール)、
4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチ
ルフェノール)、2,5−ジ−t−アミルハイドロキノ
ン、2−メルカプトベンツイミダゾール、2−メルカプ
トベンツイミダゾール亜鉛塩、2−メルカプトメチルベ
ンツイミダゾール亜鉛塩、ジエチルジチオカルバミン酸
ニッケル、ジブチルジチオカルバミン酸ニッケル、1,
3−ビス(ジメチルアミノプロピル)−2−チオ尿素、
トリブチルチオ尿素、トリス(ノニルフェニル)フォス
ファイト、チオジプロピオン酸ジラウリル、特殊ワック
ス等が挙げられる。
【0028】これらの酸化防止剤は必要に応じて1種ま
たは2種以上で用いられるが、一次酸化防止剤と二次酸
化防止剤の併用によって高い相乗効果がえられる。これ
らの酸化防止剤は加工温度に於いて安定であり磁性粉
末、樹脂その他の添加物との反応性を考慮して適宜選択
することが重要である。また、添加量は、磁性粉末とバ
インダーの総量に対して0.01〜5重量%が適当であ
る。酸化防止剤の添加量が5%を越えると溶融状態にお
ける滑り性の低下およびボンド磁石の機械的強度の著し
い低下をまねくので適当ではない。また、0.01%以
下の添加量ではバインダー樹脂に対する酸化防止効果は
ほとんど現れない。
【0029】本発明では溶融粘度を低下させ、射出成形
性を向上させる目的で滑剤を添加できる。使用可能な滑
剤としてはパラフィンワックス、流動パラフィン、ポリ
エチレンワックス、エステルワックス、ポリエチレンワ
ックス、ポリプロピレンワックス、ケトンワックス、カ
ルナウバ、マイクロワックス等のワックス類、ステアリ
ン酸、12ーオキシステアリン酸、ラウリン酸、カプリ
ン酸等の脂肪酸類、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カ
ルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミ
ニウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチ
ウム、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸ナト
リウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸ナトリウ
ム、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸カルシウム、ラウリン
酸バリウム、リノール酸亜鉛、リノール酸カルシウム、
2−エチルヘキソイン酸亜鉛、安息香酸鉛、パラターシ
ャリーブチル安息香酸亜鉛、パラターシャリーブチル安
息香酸バリウム、ステアリルアシッドホスファイト、マ
グネシウムステアリルアシッドホスファイト、アルミニ
ウムステアリルアシッドホスファイト、カルシウムステ
アリルアシッドホスファイト、ジンクステアリルアシッ
ドホスファイト、バリウムステアリルアシッドホスファ
イト、ジンクベヘニルアシッドホスファイト等の金属石
鹸系、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ
酸アミド、ベヘン酸アミド、パルミチン酸アミド、ヒド
ロキシステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシス
テアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、
エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスイソス
テアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミ
ド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N−N’−
ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセ
バシン酸アミド、m−キシリレンビスステアリン酸アミ
ド、N,N’−ジイソステアリルイソフタル酸アミド、
エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスオレイン
酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビ
スカプリル酸アミド、ジステアリルアジピン酸アミド、
ジオレイルアジピン酸アミド、N−ステアリルステアリ
ン酸アミド、N−オレイルステアリン酸アミド、N−ス
テアリルエルカ酸アミド、N−12ヒドロキシステアリ
ルステアリン酸アミド、N−12ヒドロキシステアリル
オレイン酸アミド、メチロールステアリン酸アミド、メ
チロールベヘン酸アミド等の脂肪酸アミド、N−ブチル
−N’−ステアリル尿素、N−フェニル−N’−ステア
リル尿素、N−ステアリル−N’−ステアリル尿素、キ
シリレンビスステアリル尿素、トルイレンビスステアリ
ル尿素、ヘキサメチレンビスステアリル尿素、ジフェニ
ルメタンビスステアリル尿素、ジフェニルメタンビスラ
ウリル尿素等の置換尿素類、2−エチルヘキサン酸セチ
ル、ヤシ油脂肪酸メチル、ラウリン酸メチル、ミリスチ
ン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミ
チン酸2−エチルヘキシル、パーム脂肪酸メチル、牛脂
脂肪酸メチル、ミリスチル酸オクチルドデシル、ステア
リン酸メチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸2−
エチルヘキシル、ステアリン酸イソトリデシル、カプリ
ン酸メチル、ミリスチン酸メチルオレイン酸メチル、オ
レイン酸イソブチル、オレイン酸オクチル、オレイン酸
ラウリル、オレイン酸オレイル、ミリスチン酸ミリスチ
ル、ミリスチン酸ヘキシルデシル、ステアリン酸ステア
リル、オレイン酸2−エチルヘキシル、オレイン酸デシ
ル、オレイン酸オクチルドデシル、ベヘニン酸オクチル
ドデシル、ベヘニン酸ベヘニル、エルカ酸オクチルドデ
シル、オレイン酸イソブチル、ソルビタンモノステアレ
ート、ソルビタンジステアレート等の脂肪酸エステル、
エチレングリコール、ステアリルアルコール、ベヘニル
アルコール等のアルコール類、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレング
リコール等のポリエーテル類、シリコーンオイル、シリ
コーングリース等のポリシロキサン類、弗素系オイル、
弗素系グリース、含弗素樹脂粉末といった弗素化合物等
が挙げられる。これらの滑剤は1種または2種以上使用
できるが、添加量が少なすぎる場合は流動性向上の効果
が小さく、また多すぎる場合はボンド磁石の機械的強度
が著しく小さくなり実用に適さなくなる。従って、添加
量は磁性粉末とバインダーの総量に対して0.01〜5
重量%が好ましい。
【0030】
【作用】希土類磁石粉末表面にシリカの緻密な三次元的
な縮重合体が形成されることで縮重合体を熱処理してシ
リカにゲル化する際、粉末に対し圧縮応力が働くように
皮膜が形成される。これは耐酸化性や耐食性の向上はも
ちろん、皮膜が粒子に強固に接着し、樹脂結合磁石の製
造プロセス中におけるコーティングの脱落が激減する。
【0031】緻密なシリカ膜が密着して付着しているこ
とで、粒子の表面積がほとんど変化せず、樹脂と混練す
る際に樹脂への分散性や流動性に有利に働く。樹脂への
最適な分散性を選るにはシランカップリング剤等のカッ
プリング処理も必要であるが、シリカ膜が均一で平滑で
あるため、カップリング剤の必要量は少なくすることが
できる。
【0032】
【実施例】[実施例1]ミキサに、平均粒径3μmのS
m2Fe17N3系磁性粉末300g、エチルシリケート
(n=5)を2.5g噴霧添加して、窒素ガス中1分間
混合した。その後、pHが12に調整されたアンモニア
水1.08gとエタノール3.24gの混合溶液を噴霧
添加し、ミキサで窒素ガス中1分間混合した。本発明に
使用するミキサは磁性粉末が十分流動するものであれば
特に問わない。混合分散が終了するとミキサから磁性粉
末を取り出し、減圧下230℃で30分間加熱処理し、
Sm2Fe17N3系磁性粉末シリカ薄膜が形成された。
【0033】得られたシリカ被覆された磁性粉末につい
て、XPS(X線光電子分光法)による表面分析を行っ
たところ、任意の位置に103.5eV付近にピークが
観測され、二酸化ケイ素のSi2Pの束縛エネルギーと
一致した。このことから、本法で確かにシリカの被覆が
成されていることが確認された。この粉末を走査型電子
顕微鏡(SEM)で観察したところ、図2に示すようで
あり、図3に示す何も被覆しないものと外観の差はなか
った。従って、Sm2Fe17N3磁性粉末の粒子表面には
粒子状のシリカを観察されず、このことから上記処理に
より生成したシリカは粒子状ではなく均一な薄膜状に形
成されていると結論される。
【0034】また、得られた粉末のBET法よる比表面
積を測定したところ0.7m2/gであり、これはシリカ
被覆する前の磁性材料の0.6m2/gに対し1.2倍増加
している程度であった。すなわち、シリカ被覆により比
表面積の増加はそれほど大きな物ではない。
【0035】[実施例2]実施例1で得られた磁性粉末
300gに、シランカップリング剤(γ―アミノプロピ
ルトリエトキシシラン)1.2g、アンモニア水0.6
gとエタノール3.6gの混合溶液を噴霧添加して、ミ
キサで窒素ガス中、1分間混合した。磁性粉末を取り出
し、減圧下、90℃、30分間加熱処理することで、シ
リカ膜上にカップリング剤膜が形成された磁性粉末を得
た。
【0036】[実施例3−1]実施例2で得られたSm
2Fe17N3系磁性粉末を100重量部に9重量部のナイ
ロン12樹脂(ポリアミド樹脂)を加え、同様に5分混
合したものを2軸混練機により220℃で混練してコン
パウンド・ペレットを得た。
【0037】これを配向磁場9KOe、ノズル及びシリ
ンダー温度250℃の条件で射出成形し、10φx7t
の柱状ボンド磁石成形体を得た。得られたボンド磁石成
形体を脱磁後25kOeでパルス着磁して磁石の磁気特
性をBHカーブトレーサを用いて測定したところ、残留
磁化Br:7500G、保磁力iHc:11kOe、B
H(max):13M・G・Oeと極めて優れた磁気特性を
有していた。
【0038】また、このコンパウンド30gを分取し、
東洋精機製メルトフロー測定機にてJIS−K7210
Aにより250℃,98.07Nの荷重をかけメルトフ
ローレート(M.F.R.)を測定した結果、107g/
10minという高い結果を示した。
【0039】得られたコンパウンドを、磁場射出成形機
で外径10mm高さ7mmの円柱形に配向成形した。得
られた成形体、保磁力iHcは10.7kOeであっ
た。
【0040】[実施例3−2]実施例2で得られたSm
2Fe17N3系磁性粉末を100重量部に9重量部のナイ
ロン12樹脂(ポリアミド樹脂)を加え、酸化防止剤
N,N−ビス{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒ
ドロキシフェニル)プロピオニル}ヒドラジン(チバガ
イギー製)を0.5重量部、滑剤m−キシリレンビスス
テアリン酸アミドを0.5重量部、ミキサーで5分混合
し、2軸混練機により220゜Cで混練してコンパウン
ド・ペレットを得た。
【0041】実施例2で得られたSm2Fe17N3系
磁性粉末を100重量部に9重量部のポリアミド系エラ
ストマー(ペバックス(東レ(株))、 酸化防止剤N,
N−ビス{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロ
キシフェニル)プロピオニル}ヒドラジン(チバガイギ
ー製)を0.5重量部、滑剤m−キシリレンビスステア
リン酸アミドを0.5重量部、ミキサーで5分混合し、
2軸混練機により220゜Cで混練してコンパウンド・
ペレットを得た。
【0042】[比較例1]ケイ酸ナトリウムを純水に溶
解させ、14wt%ケイ酸ナトリウム水溶液を調製し
た。この水溶液1リットル中で、平均粒径3μmのSm2F
e17N3系磁性粉末100gを30分間撹拌し、エタノ
ールを0.5リットル投入して30分間撹拌しろ過した。得
られた粉末は、減圧下、80℃、2時間乾燥すること
で、ケイ酸ナトリウム膜を形成させた磁性粉末を得た。
【0043】得られたシリカ被覆された磁性粉末につい
て、XPS(X線光電子分光法)による表面分析を行っ
たところ、任意の位置に103.0eV付近にピークが
観測され、ケイ酸塩のSi2Pの束縛エネルギーと一致
した。この粉末をSEMで観察したところ、Sm2Fe1
7N3磁性粉末の粒子表面には0.1μm程度の微粒子の
ケイ酸塩が観察された。このことから上記処理により粒
子状のケイ酸塩が被覆していると結論された。
【0044】また、得られた粉末のBET法よる比表面
積を測定したところ1.9m2/gであり、これはシリカ
被覆する前の磁性材料の0.6m2/gに対し3.2倍に
増加していた。すなわち、この方法によるシリカ被覆に
より、比表面積は大幅に増加した。
【0045】[比較例2]テトラエトキシシランをイソ
プロピルアルコールに溶解して、50wt%テトラエト
キシイランーイソプロピルアルコール溶液を得た。この
溶液に対して、酸触媒として、0.3wt%の硝酸水溶
液を7wt%添加撹拌し24時間放置した。この溶液を
イソプロピルアルコールで20倍に希釈し表面処理溶液
を得た。
【0046】この表面処理溶液に、平均粒径3μmのS
m2Fe17N3系磁性粉末を浸潰し撹拌した。その後ろ過
して室温で乾燥した後、減圧下250℃で1時間加熱す
ることでシリカ被覆した磁性粉末を得た。
【0047】得られたシリカ被覆された磁性粉末につい
て、XPS(X線光電子分光法)による表面分析を行っ
たところ、任意の位置に103.5eV付近にピークが
観測され、二酸化ケイ素Si2Pの束縛エネルギーと一
致した。この粉末をSEMで観察したところ、図4に示
すように、Sm2Fe17N3磁性粉末の粒子表面には0.
1μm程度の微粒子のシリカが観察された。このことか
ら上記処理により生成したシリカは粒子状のシリカが被
覆していると結論される
【0048】また、得られた粉末のBET法よる比表面
積を測定したところ1.3m2/gであり、これはシリ
カ被覆する前の磁性材料の0.6m2/gに対し2.2
倍に増加していた。この方法によるシリカ被覆は粒子状
であるため比表面積は大幅に増加したと結論できる。
【0049】[比較例3]比較例1で得られたSm2F
e17N3系磁性粉末に実施例2と同様のシランカップリ
ング剤による処理を行い、同様にしてコンパウンドペレ
ット、ボンド磁石を作製した。
【0050】[比較例4]シリカ被膜もシランカップリ
ング剤による処理も行っていないSm2Fe17N3磁性粉
末を用いて同様にボンド磁石を作製した。
【0051】得られた磁石の耐熱性を調べるために、大
気中100℃で所定の時間加熱した後、室温に冷却して
フラックスを測定した。加熱前の値を100%としたと
きの相対フラックスの経時変化を図5に示した。この図
より、本発明の表面処理を施した磁性粉末は経時的安定
性が極めて高いことが分かる。
【0052】[実施例4]ミキサに、粒子径40〜30
0μmのメルトスピニング法によるNdFeB系急冷薄
帯を粉砕してできる磁石粉末(Nd13.5Fe64.5Co16
B6)を300g、エチルシリケート(n=5)を2.
5g噴霧添加して、窒素ガス中1分間混合した。その
後、pHが12に調整されたアンモニア水1.08gと
エタノール3.24gの混合溶液を噴霧添加し、ミキサ
で窒素ガス中1分間混合した。混合分散が終了するとミ
キサから磁性粉末を取り出し、減圧下230℃で30分
間加熱処理し、Nd2Fe14B系磁性粉末シリカ薄膜が
形成された。
【0053】得られたシリカ被覆された磁性粉末につい
て、XPS(X線光電子分光法)による表面分析を行っ
たところ、任意の位置に103.5eV付近にピークが
観測され、二酸化ケイ素Si2Pの束縛エネルギーと一
致した。このことから、本法でシリカの被覆が成されて
いることが確認された。この粉末をSEMで観察したと
ころ、図6に示すようであり、これは図7に示すシリカ
被覆前の粒子写真と外観上の差がなかった。従って、磁
性粉末粒子表面の微粒子はシリカとは無関係であると結
論され、上記処理により生成したシリカは粒子状ではな
く均一な薄膜状に形成されていると結論される。
【0054】また、得られた粉末のBET法よる比表面
積を測定したところ0.45m2/gであり、これはシ
リカ被覆する前の磁性材料の0.12m2/gに対し
3.75倍に増加していた。このような増加は、生成し
たシリカ被膜が粒子状であることに起因する。
【0055】[実施例5]実施例4で得られた磁性粉末
300gに、シランカップリング剤(γ―アミノプロピ
ルトリエトキシシラン)1.2g、アンモニア水0.6
gとエタノール3.6gの混合溶液を噴霧添加して、ミ
キサで窒素ガス中、1分間混合した。磁性粉末を取り出
し、減圧下、90℃、30分間加熱処理することで、シ
リカ膜上にカップリング剤膜が形成された磁性粉末を得
た。
【0056】[実施例6]次に得られた粉末100重量
部に対し液状エポキシ樹脂2重量部を混合し、金型圧縮
にて10φ×7tの成形体を得た。この成形体をキュア
ーおよび着磁した後、磁気特性を測定した。その結果は
残留磁化Br:7.4kG、保磁力iHc:9.5kO
e、BHmax:11.5MGOeであった。
【0057】[比較例5]ケイ酸ナトリウムを純水に溶
解させ、14wt%ケイ酸ナトリウム水溶液を調製し
た。この水溶液1リットル中で、実施例2で使用したのと同
じNd2Fe14B系磁石粉末100gを30分間撹拌
し、エタノールを0.5リットル投入して30分間撹拌し、
濾過した。ろ過して得られた粉末は、減圧下、80℃、
2時間乾燥することで、ケイ酸ナトリウム膜を形成させ
た磁性粉末を得た。
【0058】得られた磁性粉末について、XPS(X線
光電子分光法)による表面分析を行ったところ、任意の
位置に103.0eV付近にピークが観測され、ケイ酸
塩のSi2Pの束縛エネルギーと一致した。この粉末を
SEMで観察したところ、図8に示すように磁性粒子以
外の隙間部に多くの微粒子が観察され、これはXPSに
よりケイ酸塩であることが確認された。このことから、
上記処理により生成したケイ酸塩は、粒子状のケイ酸塩
が混合あるいは被覆されているものであると結論され
る。
【0059】[比較例6]比較例5で得られたNdFe
B系磁性粉末に実施例5と同様のシランカップリング剤
による処理を行い、同様にしてコンパウンドペレット、
ボンド磁石を作製した。
【0060】[比較例7]比較例5で得られたNdFe
B系磁性粉末にシランカップリング剤による処理をせず
に、同様にしてコンパウンドペレット、ボンド磁石を作
製した。
【0061】[比較例8]シリカ被膜もシランカップリ
ング剤による処理も行っていないNdFeB系磁性粉末
を同様にしてコンパウンドペレット、ボンド磁石を作製
した。
【0062】得られた磁石の耐熱性を調べるために、大
気中100℃で所定の時間加熱した後、室温に冷却して
フラックスを測定した。加熱前の値を100%としたと
きの相対フラックスの経時変化を図9に示した。この図
より、本発明の表面処理を施した磁性粉末は経時的安定
性が極めて高いことが分かる。
【0063】図10にNdFeB系磁性粉末を大気中に
200℃の環境下に置いたときの、重量の経時変化を示
す。本発明の実施例5の磁性粉末は比較例に比べると、
耐熱性が際だって改良されている。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の希土類磁
性粉末の表面処理方法に従うと、希土類磁性粉末の耐酸
化性を改良すると同時に、耐酸化性を改良しても磁気特
性を低下しない。また樹脂等との混練時の高温高圧の環
境に影響されない高品質な希土類系磁性粉末を及びボン
ド磁石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリカ被覆時のpHとSm2Fe17N3磁性粉末
の磁気特性の関係図
【図2】本発明のSm2Fe17N3磁性粉末のSEM写真
【図3】本発明の比較のためのSEM写真図
【図4】本発明の比較のためのSEM写真図
【図5】磁性材料への種々のシリカ被膜とフラックスの
経時変化を示す特性図
【図6】本発明のNdFeB系磁性粉末のSEM写真図
【図7】本発明の比較のためのSEM写真図
【図8】本発明の比較のためのSEM写真図
【図9】磁性材料への種々のシリカ被膜とフラックスの
経時変化を示す特性図
【図10】磁性材料への種々のシリカ被膜と重量変化の
経時変化を示す特性図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組成中に希土類元素を含有する合金また
    は金属間化合物からなる希土類系磁性粉末の粒子表面
    に、アルキルシリケートが加水分解して得られるシリカ
    薄膜が付着していることを特徴とする希土類系磁性粉
    末。
  2. 【請求項2】 前記シリカ薄膜は0.01〜3μmの範
    囲の厚みであることを特徴とする請求項1に記載の希土
    類系磁性粉末。
  3. 【請求項3】 前記シリカ薄膜に表面にシランカップリ
    ング剤が被覆されていることを特徴とする請求項1乃至
    2に記載の希土類系磁性粉末。
  4. 【請求項4】 前記磁性粉末を用いたことを特徴とする
    希土類磁石。
  5. 【請求項5】 組成中に希土類元素を含有する合金また
    は金属間化合物からなる希土類系磁性粉末の表面にシリ
    カ被膜を形成する方法において、該磁性粉末に塩基を触
    媒とするアルキルシリケートの加水分解から生成するシ
    リカゾルを混合し、不活性雰囲気中で加熱を行うことを
    特徴とする希土類系磁性粉末の表面処理法。
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