JPH01194305A - 極異方性ボンド磁石とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は希土類・遷移金属・硼素（Ｒ−ＴＭ−Ｂ−Ｍ）
系の極異方性ボンド磁石に係り、特に微細な結晶粒径を
持った等方性の希土類・遷移金属・硼素系永久磁石合金
粉を用いながら、極異方性を付与したボンド磁石とその
製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来より希土類コバルト磁石を粉砕した磁粉と樹脂との
混合物を射出成形したボンド磁石は周知であった。磁粉
はゴム、プラスチック等の樹脂他でバインドされボンド
磁石となる。

磁粉としては、最も一般的なものはハードフェライトで
あるが、希土類コバルト磁石も高性能用途に多く用いら
れていた。更に新素材の希土類・遷移金属・硼素系永久
磁石合金粉で置換したものも知られている。磁粉の製造
方法によって大別すると超急冷法によって磁粉を得る方
法（以下「超急冷法」と呼ぶ。）と鋳塊を粉砕磁粉を得
る方法（「粉末冶金法」と呼ぶ。）に二分される。

超急冷法としては、合金微細片を未硬化エポキシ樹脂で
細片間を充満して活性化触媒を混合する（特開昭６０−
２０７３０２号公報）、平均粒径５０〜ｌｏｏｏｕｍで
結晶粒径２０μＩ以上の噴霧粉を用いる（特開昭６０−
１８９９０２号公報）、微細片を接着剤で結合したちの
特開昭５９−２１１５４９号公報）などが知られている
。

粉末冶金法の例は多く１例えば鋳塊を粗粉砕した後、ボ
ールミルなどにより平均粒径０．３〜１１００ｔ程度し
たもの（特開昭５９−２１９９０４号公報）、Ｃｅ−Ｐ
ｒ−Ｎｄ−Ｌａ−Ｆｅ−Ｍ系（ただしＭはＢ。

Ｃ，Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ｓの１種又は２種以上。

Ｆｅの一部をＡＱ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｂｉの１
種又は２種以上で置換してもよい。）で廉価なもの（特
開昭６０−２２１５５０号公報）が知られている。なお
、Ｆｅ一部をＩｎで一部置換したものが保磁力ｂＨ０が
５．２ＫＯｅ、（ＢＨ）ｗａｘが１０．８ＭＧＯｅで最
高であり、（ＢＨ）ａ＋ａｘはＧａが１０．２Ｍ　ＧＯ
ｅと最低である（特開昭６０−２２１５５０号公報の第
６表参照）。

また、リング異方性と称せられる円筒状磁石の周面にラ
ジアル方向もしくは多極異方性（または単に極異方性と
呼ぶ、）と呼ばれる磁石も公知であった（例えば特開昭
５７−１９９２０５号公報）、極異方性磁石は、いわゆ
るラジアル異方性磁石と異なり、磁極間の磁束は磁石の
中を円弧状に流れ、しかも磁気異方性を持った粒子を実
質的に円弧に沿って配列されるので、磁極密度を著しく
向上することができるのみならず、磁極の磁力も向上す
るのでよく用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前述のボンド磁石は磁気特性が必ずしも十分で
はなく、特に着磁磁場強度が低い場合は不十分な特性の
ものしか得られなかった。

すなわち、超急冷法によって得られた磁粉を使用するも
のは本質的に等方性であり異方性化したボンド磁石を得
る技術は現状では開示されていないからである。鋳塊を
粉砕する方法によるものは酸化が著しく平均結晶粒径も
前述の通りせいぜい０．３〜１００μｍにしかできず、
結果としてボンド磁石特性が不十分だったためである。

希土類・遷移金属・硼素系磁石の場合には保磁力発生機
構がピンニング型ではなくニュークリエイジョン型であ
るから微細結晶粒のものが要望されていた。

そこで本発明は、比較的弱い磁場の中でも多極異方性が
付与されやすいボンド磁石を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、平均結晶粒径が０．Ｏ１〜０．５μ論であり
磁気異方性をもったＲ−ＴＭ−Ｂ−Ｍ系合金粉（ここで
ＲはＹを含む１種又は２種以上の希土類元素、ＴＭはＦ
ｅあるいはＦｅの一部をＣＯで置換したもの、Ｂは系硼
素２Ｍは必要に応じて添加する添加元素であってＧａ、
Ｓｉ、ＡＱ、Ｎｂ。

Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｐ、Ｃの１種又は２種以上）であっ
てその形状が板状で、平均粒径１〜１０００゜の磁石粉
と樹脂からなる極異方性ボンド磁石、及びＲ−ＴＭ−Ｂ
−Ｍ系合金溶湯を超急冷法で実質上等方性の板状薄片と
し、樹脂との混合物を極異方性磁場中で射出成形するこ
とを特徴とするボンド磁石の製造方法である。

本発明において平均結晶粒径を０．０１〜０．５μ勤に
限定したのは、平均結晶粒径が０．０１μＩ未満では成
形後のボンド磁石のＩＨＣが低く、０．５μｍを超える
とｘＨｃが低下し不可逆減磁率が悪化し熱安定性を低下
させるためである。このように微細な平均結晶粒径を得
るには、本発明においてＲ−ＴＭ−Ｂ−Ｍ系合金を溶解
したものを超急冷法によりフレーク状薄片となし、極異
方性磁場中で磁粉の分散の疎密を生じさせて、等方性磁
粉を用いながら極異方性を有効に発生させて製品の表面
磁束密度に板状の形態をしており、これが極異方性磁場
中示す。

また、平均粒径を１〜１０００μｍに限定したのは、平
均粒径が１ＩＡ１１未満の場合は発火しやすく空気中で
の取扱いが困難であり、１０００μ−を超える場合は厚
さ１〜２ｍｍの薄物品に適用困難であり、射出成形に不
適当だからである。

なお、コンパウンドのＭＩ値は、０．５ｇ／１０分未満
だと成形性が悪く、３００ｇ／１０分を超えると成形体
の強度が著しく低下するから、０．５〜３００ｇ／１０
分が適当である。

本発明において磁性粉の組成限定理由は下記の通りであ
る。

すなわち希土類Ｒは１ｌａｔ％未満の場合は充分なｚＨ
ｃが得られず、　１８ａｔ％を越えると４πＩｒの低下
を生じる。硼ＪＢが４ａｔ％未満の場合は主相であるＲ
　２　Ｆ　ｅ　ｌ　４相の形成が充分ではなく、４πＩ
ｒとＩＨＣともに低い。１ｌａｔ％を越える場合は磁気
特性が好ましくない相の出現により４πＩｒが低下する
。

Ｃｏ量はキュリー温度を上げ熱安定性改善に顕著な硬効
果を呈するが３０ａｔ％を越えると主相の異方性数が低
下し高ｘ　Ｈｃが得られない、Ｇａ、Ｓｉ。

ＡＱ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｐ、Ｃは保磁力ｘＨｃ
向上に効果があり特にＧａの効果が顕著である。しかし
、３ａｔ％を越える場合は４πＩｒの低下を招き好まし
くない。従って複合添加する場合にも総和は３ａｔ％を
越えないことが好ましい。

本発明において磁粉は表面処理したほうが性能が良く、
シラン系、チタネート系、ジルコアルミネート系カップ
リング剤等の酸化を抑制する被膜剤のいずれでもよいが
、特にチタネート系カップリング剤が最も好ましい。

本発明において樹脂はポリアミド、ポリフェレンサルフ
ァイド、ポリエーテルサルホン等の公知の樹脂のいずれ
でもよいが、成形性等の良好さからポリアミド樹脂、特
にナイロン６、ナイロン１２が好ましい。そして、融点
が９０〜３００℃でコンパウンドのメルトインデックス
値（ＭＩ値）が０．５〜３００ｇ／分であることが必要
である。

ここで、樹脂の融点が９０℃未満のものは成形性が悪く
、３００℃を越える場合にはＲ−ＴＭ−Ｂ−Ｍ基磁石粉
のキュリー温度に近く磁場を印加しても十分に配向しな
いからである。

なおメルトインデックス値（ＭＩ値）は流動性の目安と
なるものでＡＳＴＭＤ−１２３８で測定される。ＭＩ値
が０．５ｇ／１０分未満の場合は射出成形時の流動性が
悪く、３００ｇ／１０分を越える場合は、成形品の機械
強度の低下を招き好ましくない。

以上述べた様に、本発明は等方性磁粉を用いては、異方
性化はできないという、従来の常識を覆してなされたも
のである。

以下、実施例によって本発明を説明する。

［実施例］ （実施例１） 原子％でＮ　ｄ　１５％、Ｆｅ７８％、　Ｂ７％の合金
をアーク溶解で作成し、Ａｒ雰囲気中で単ロール法によ
りフレーク状薄片を作成した。ロール周速は３０ｗ／ｓ
ｅｅである。この薄片を３２メツシユ以下となるように
粗粉砕して磁粉を得た。

次に得られた磁粉１００重量％に対してイソプロピルト
リス（ジオクチルパイロホスフユート）チタネートを１
．０重量％添加して高速ミキサーで１０分間混合攪拌し
たのち、８０℃に調節した熱風循環乾燥機中で１時間乾
燥した。

そして、これに融点が１７８℃でメルトインデックス値
が７５ｇ／１０分のナイロン１２粉末を８．０重量％添
加して高速ミキサーにて混合してコンパウンドを作製し
た。この混合物を二軸式混線機で押出し、ペレット状の
成形材料を得た。

次いで、直径２０ｍ＋ｓｙ高さ１０ＩＩ＋ｍの２４極の
極異方性（配向磁場強度３ＫＯｅ）が付与できるような
金型を設置した射出成形機で射出成形した。射出条件は
ノズル温度３００℃、射出圧１　、０００ｋｇ／平方ｃ
ａｍ、金型温度１２０℃、時間は６秒である。

得られた成形体を磁場強度１５ＫＯｅで２４極異方性着
磁したところ表面磁束密度２４００　Ｇであった。

この値は従来の超急冷法（比較例２に示す。）によるも
のが１７００Ｇで、従来の粉末冶金法（比較例１）が１
３００Ｇであるのに対して７００〜ｌ１００Ｇも高いも
のである。

（比較例１） 実施例１と同一組成の合金をアーク溶解後、！８造して
鋳造して粉砕して平均粒径８０μｍの磁粉を得て実施例
１と同様の表面処理を施して磁粉とした。その後の工程
、は実施例１と全く同様である。

この場合には得られた２４極異方性ボンド磁石の表面磁
束密度は１３００Ｇであった。

（比較例２） 実施例２と同一組成の合金をアーク溶解後、同様に超急
冷によってフレーク状薄片を得たのち３２メツシユ以下
となるように粗粉砕した。

次いで平均粒径が５００μ−になるように微粉砕したの
ち直ちに実施例１と同様に表面処理施して磁粉とした。

あとは実施例１と同様にナイロンに粉とともに混線ペレ
ット状の成形体を得たのち射出成形した。得られた２４
極異方性ボンド磁石の表面磁束密度は１７００　Ｇであ
った。

（実施例２） 実施例１と同様にして、単ロールのロール周速を変える
ことにより平均結晶粒径をｏ、ｏｏｓ〜０．８ｔｍまで
変化させて、成形後のボンド磁石のＸＨＣ，不可逆減磁
率及び表面磁束密度を測定した。

なお不可逆減磁率は測定試料のパーミアンス係数Ｐｃが
−２となる形状（８，５Ｘ　１０．９　Ｘ　８．５ｍで
８．５＋ｕ＋方向に着磁）に機械加工して、２５ＫＯｅ
の磁場強度で着磁し、ヘルムホルツコイルとデジタル磁
束計を用いた測定器により２５℃における試料の磁束を
測定し、磁束の初期値とした０次に試料を１４０℃の恒
温槽に３０分間保持し、２５℃に冷却後。

再度磁束を８１ｇ定し、減磁率を算出することにより求
められる。

結果を第１表に示す通り０．０１〜０．５−の範囲でｌ
ＨＣｌ不可逆減磁率が良好であり、かつ表面磁束密度が
十分であることがわかる。

（以下余白） 第１表 （実施例３）（比較例３） 実施例１と異なる種々の組成の合金について他は同様に
しぞボンド磁石を作製して、磁気特性を測定した。結果
を第２表に示す、併せて比較例として、同一組成の合金
を比較例１（粉末冶金法。

第２表の１の試料魔１）、比較例２（急冷法、第２表の
１の試料Ｎα３）と同一条件でボンド磁石を作製した。

（実施例４） 樹脂の種類を変えた他は実施例１同様にしてボンド磁石
を得た。結果を第３表に示す。樹脂の融点が９０〜２３
０℃でコンパウンドのメルトインデックス値（ＭＩ値）
が１〜３００ｇ／１０分のとき良好な表面磁束密度が得
られることがわかる。

（実施例５） 等方性磁粉を用いながら、表面磁束密度の極めて高い原
因を調べる為、実施例１と同様にして、直径２０ｍ１＋
高さｌＯ關の軸方向異方性を着磁磁場強度Ｏと６ｋＧの
場合について、成形体の密度と寸法を調べたところ、Ｏ
ｋＧの場合は密度５．２１ｇ／ｃｃ、寸法が直径１９．
８８．高さ１０．１４ｍｍであるのに対して、　６ｋＧ
の場合は密度５．２２ｇ／ｃｃ、寸法が直径１９．８６
ｍ＋ｍ。

高さ１０．２０ｍ＋ｍであった。すなわち、磁場方向に
垂直方向に収縮が大きくなることから、中心磁界に磁粉
が引き寄せられ疎密が生じていることがわかる。

更に、直径２０ｍｍ高さ１抛ｍであって２４極の極異方
性に成様子を示す。

（実施例６） 実施例１と同様にして着磁磁場強度のみを変化させて、
軸方向異方性を付与したときのパーミアンス係数Ｐｃ＝
中成形の方が顕著に高くなっていることがわかる。

［発明の効果］ 本発明によれば異方性磁粉を用いることなく、著しく表
面磁束密度の高い極異方性ボンド磁石が得られるため、
ステッピングモータ等の高速化、小型化が容易になる。

【図面の簡単な説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．平均結晶粒径が０．０１〜０．５μｍであり磁気異
   方性をもったＲ−ＴＭ−Ｂ−Ｍ系合金粉（ここでＲはＹ
   を含む１種又は２種以上の希土類元素，ＴＭはＦｅある
   いはＦｅの一部をＣｏで置換したもの，Ｂは系硼素，Ｍ
   は必要に応じて添加する添加元素であってＧａ，Ｓｉ，
   Ａｎ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，Ｐ，Ｃの１種又は２種
   以上）であってその形状が板状で、平均粒径１〜１００
   ０μｍの磁石粉と樹脂からなる極異方性ボンド磁石。
2. ２．Ｒ−ＴＭ−Ｂ−Ｍ系合金溶湯を超急冷法で実質上等
   方性の板状薄片とし、樹脂との混合物を極異方性磁場中
   で射出成形することを特徴とするボンド磁石の製造方法
   。