JPH02251111A - 樹脂結合型希土類磁石の製造方法 - 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］ 本発明は、樹脂結合型希土類磁石の押出成形を用いた製
造方法に関するものである。

［従来の技術１ 樹脂結合型磁石の成形には、射出成形法、圧縮成形法、
押出成形法が主に用いられている。射出成形法は、磁石
粉末と熱可塑性樹脂からなる磁石組成物を十分な流動性
が得られる温度まで加熱した状態で金型中に充填し、所
定の形状に成形するものである。圧縮成形法は、磁石粉
末と熱硬化性樹脂からなる磁石組成物をプレスの金型中
に充填し圧縮して成形する方法である。この２つの成形
法は、磁場中で成形することにより磁石粉末の磁化容易
軸を磁場方向に配向させ磁気性能の高い磁石を製造する
ことができる。しかしながら、その成形工程に磁石組成
物の型内への充填、成形、成形品の取り出しという一定
のサイクルが必要であり、基本的にバッチ式生産システ
ムであることから、射出成形法および圧縮成形法の生産
性には限界がある。また、最近需要が増えている寸法の
長い磁石の成形に対しても、射出成形法ではキャビティ
ーへの磁石組成物の充填、成形品の取り出しができない
等の理由で、圧縮成形法では成形パンチのストロークで
成形品の長さが決まってしまう等の理由で、共にその成
形品の長さには限界がある。これに対し押出成形法は、
流動状態の磁石組成物をスクリューまたはプランジャー
を使って金型中に送り込み、この金型中を通過させるこ
とで成形する方法である。原料の供給から成形品の取り
出しまで連続して行うことができるため非常に生産性が
高く、また寸法の長い磁石も簡単に成形できる方法であ
るが、得られる成形品の磁気性能が低いという欠点があ
った。そこでこの磁気性能を向上させる研究、特に磁場
中押出成形法についての研究が多くなされている。これ
の例として、円柱状磁石については、Ｒ，Ｅ、　Ｊｏｈ
ｎｓｏｎの報告（”Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｔ
ｈｅ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＢｏｎｄｅｄＲａ
ｒｅ　Ｅａｒｔｈ−Ｃｏｂａｌｔ　Ｍａｇｎｅｔｓ、”
　５ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｗｏｒｋｓｈ
ｏｐ　ｏｎ　Ｒａｒｅ　Ｅａｒｔｈ−Ｃｏｂａｌｔ　Ｍ
ａｇｎｅｔｓ　ａｎｄＴｈｅｉｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎｓ、１９８１　）があり、円筒状磁石については、
特開昭５８−２１９７０５号公報に示されている方法な
どがある。これらの方法は共に、押出成形機の金型内に
磁界を印加して、この金型内を磁石組成物が通過する際
に磁石粉末を配向させながら成形するというものであっ
た。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の製造方法は以下に示すような課題
を有している。

（１）放射状に異方性を有する円筒状五井石を成形する
場合、磁気回路の構成上磁場を印加する配向部の長さは
成形品の内径によって決まってしまう。ここで希土類磁
石粉末は一般的に配向させるのに必要な磁場がかなり高
いので、配向部で十分な磁場を印加するためには配向部
の長さをかなり短くしなければならない。従って内径の
小さな６Ｒ気性能の高い円筒状Ｆａ石は、実質的には成
形できない。

（２）円柱状またはシート状磁石を成形する場合、配向
部の長さはある程度長（することができる。しかしなが
ら金型の強度的な問題からポールピース間のギャップは
あまり小さくできないので、配向部で印加する磁場はあ
まり高くてきない。このため成形品の磁気性能は低下し
てしまう。

そこで本発明はこのような課題を解決するもので、その
目的とするところは磁気性能の高い樹脂結合型磁石を生
産性良く製造する方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の樹脂結合型希土類磁石の製造方法は、あらかじ
め磁石粉末の保磁力よりも高い磁場中で着磁した希土類
磁石粉末と有機物樹脂の混合物を混練し、その後該混線
物を磁場中で押出成形することを特徴とする。

［作　用］ 本発明に使用する希土類磁石粉末とは、基本組成を希土
類金属とコバルト、鉄を主体とする遷移金属からなる組
成とする磁石粉末、あるいは基本組成を希土類金属と鉄
を主体とする遷移金属およびホウ素からなる組成とする
磁石粉末である。

有機物樹脂は、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく
、熱可塑性樹脂としては、例えばポリプロピレン、ポリ
アミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイ
ド等のプラスチック、塩素化ポリエチレン、エチレン酢
酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のエラストマー、合成ゴ
ムなどがある。熱硬化樹脂としては、例えばエチレン系
不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などがある。

また、必要ならば添加剤として、金属石けん（ステアリ
ン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなど）、ワックス等
の滑剤や、前記架橋性の熱硬化性樹脂に対しては、パー
オキサイド類などの架橋反応を促進する添加剤などを用
いることができる。

これら磁石粉末と有機物樹脂を必要ならば添加剤を加え
て十分に混合し、その混合物を磁石粉末の保磁力よりも
高い磁場中で着６封する。あるいは、磁石粉末のみ先に
着磁し、この着磁した磁石粉末と有機物樹脂を混合して
も同様である。着磁方法としては、直流電磁石中で着磁
する方法、パルス着磁装置を使う方法等がある。次に上
記混合物を、混練機にて有機物樹脂の融点以上の温度に
加熱して充分混練した後造粒する。造粒した磁石組成物
を押出成形機に投入してシリング−内で加熱、流動状態
としてスクリューまたはプランジャーにて金型中に送り
込む。金型内に注入された磁石組成物は、磁場を印加さ
れた金型中を通過することて、原料中の磁石粉末の磁化
容易軸が磁場の方向に揃えられて（配向されて）成形さ
れる。成形品は、磁石組成物が金型内に形成された磁場
中にある時に、冷却硬化されて押し出される。この後、
この成形品を適当な長さに切断する。架橋性の熱硬化性
樹脂を結合材として用いた場合は、切断した成形品を脱
磁した後、加熱あるいは放射線（γ線や電子線など）を
照射することにより有機物樹脂を架橋する。このように
して樹脂結合型希土類磁石を製造する。

［実　施　例１ 以下本発明について実施例に基づき詳細に説明する。

［実施例１１ 組成がＳ　ｍ　（ＣＯ０６７２Ｃｕ　ｏ、ｏａＦ　ｅ　
Ｏ，２２Ｚ　ｒ　０．０２１＋　）　ａ３５となるよう
に原料を溶解、鋳造後、できたインゴットを熱処理して
磁気的に硬化させ、その後、該インゴットを粉砕して平
均粒径が１０ｔＬｍの磁石粉末を得た。この磁石粉末の
保磁力ｉ　Ｈｃ　Ｉ：１′１０　ｋ　Ｏｅであった。こ
の粉末とナイロン−１２の粉末およびステアリン酸亜鉛
粉末を、それぞれの比率が９２重量％、７９重量％、お
よび０．１重量％となるように混合した。

この混合物を、第１図に示すようにパルス着磁装置を用
いて２．５　ｋ　Ｏｅの磁場で着磁した後、２軸押用混
練機にて２６０°Ｃて混線した。この混線物を外径が１
〜１０ｍｍの粒に造粒して原料コンパウンドとし、押出
成形機にて円筒状磁石に成形した。この成形方法につい
て、第２図に基づいて説明する。押出成形機は、材料投
入部であるホッパ２０１、シリンダ２０２、スクリュー
２０３、シリンダ部に金型を取付けるためのアダプター
プレート２０４、金型２０５およびスクリュー駆動用モ
ータ（図には記入していない）から成っており、さらに
金型内に磁場を印加するための電磁コイル２０７が金型
の外側に配置された構成になっている。この押出成形機
に、造粒した前記原料コンパウンド２０８を投入した。

この原料コンパウンドを、シリンダ２’　０２内にて２
６０℃に加熱し、流動状態として金型２０５内を通過さ
せた。

この金型の構造については第３図に示す。

金型は、外ダイ３０１とマンドレル３０２で構成されて
いる。外ダイは非磁性材で作られているが、先端部に磁
束を誘導するためのリング状の磁性材３０１ａが取付け
られている。また、マンドレルも非磁性材からできてお
り、やはりその先端には磁性材３０２ａが取付けられて
いる。金型の外側に設置された電磁コイル２０７に電流
を流すと、発生する磁束は透磁率の高い磁性材中を通り
易いため図中の矢印Ｈのように流れる。このため、マン
ドレルの先端部３０２ａと外ダイに取付けられた磁性材
のリング３０１ａとの間の空間（以下配向部と呼ぶ）に
、放射状の磁場が発生する。よって、磁石組成物が配向
部を通過する時に、磁石粉末が配向されながら成形され
るわけである。

本実施例において、成形時の金型の温度は２５０°Ｃて
あり、冷却は金型出口の部分て強制空冷することにより
行った。これにより、配向した原料コンパウンドは金型
出口で冷却硬化されて押出成形された。成形品の寸法は
、外径３３ｍｍ、内径３２ｍｍである。第４図に、成形
磁場の違いによる残留磁束密度（Ｂｒ）の変化を、成形
前に原料粉末を着磁した場合としない場合について比較
して示す。この図から、成形前の粉末に着磁を行うこと
で、成形磁場が低くてもＢｒの高いすなわち配向の程度
の高い磁石を製造できることがわかる。また高い成形磁
場（１５ｋＯｅ付近）での磁気性能でも着磁した場合の
ほうが高くなっており、成形前の粉末の着磁の効果が大
きいことがわかる。

［実施例２］ Ｓ　ｍｏ、ｓ　　Ｐ　ｒ　ｏ５（ＣＯｏ、ａ７ｚ　　Ｃ
ｕａ、ｏａＦ　ｅ　０．２２Ｚ　ｒ　０．０２１＋　）
　ａ、　ａｓの組成となるように原料を溶解、鋳造後、
できたインゴットを熱処理して磁気的に硬化させ、その
後、該インゴットを粉砕して平均粒径が１１０１Ｌの磁
石粉末を得た。この際、熱処理条件を変えることにより
、保磁力ｉＨｃがそれぞれ７ｋＯｅ、１０ｋＯｅである
２種類の磁石粉末を作製した。これらの粉末とナイロン
−１２の粉末およびステアリン酸亜鉛粉末を、それぞれ
の比率が９２重量％、７．９重量％および０１重量％と
なるように混合した。これらの混合物を、直流電磁石装
置を用いて磁場を変えて着磁した後、２軸押出混紳機に
て２６０°Ｃで混練した。これらの混練物を外径が１〜
１０ｍｍの粒に造粒して原料コンパウンドとし、第５図
に示したような金型を用いて薄板状磁石に押出成形した
。この金型では、電６１蚕コイル５０３に電流を流すと
、上下のポールピース５０４間に金型内のコンパウンド
の流路に対して垂直な磁場が発生ずる。そのため、厚さ
方向に磁石粉末が配向した薄板状磁石が成形できる。成
形品の寸法は、幅６０ｍｍ、厚さ１ｍｍであり、成形時
の磁場の大きさは１２ｋＯｅであった。第６区に、成形
前の着磁磁場の大きさと成形品の残留磁束密度との関係
を示す。この図から、成形前の着磁を磁石粉末の保磁力
よりも小さな磁場中で行っても効果はないが、保磁力よ
りも大きな磁場中で行うと磁気性能の向上に効果がある
ことがわかる。

［実施例３１ Ｎｄ＋ａＦｅａ。７Ｂ４３の組成となるように原料を溶
解、鋳造し、得られたインゴットから急冷薄帯製造装置
を用い、アルゴンガス雰囲気中で急冷薄帯を作製した。

この急冷薄帯を軽く粉砕し、型の中にいれてアルゴンガ
ス雰囲気中、７００〜８００°Ｃの温度で短時間に２０
ｋｇ／ｍｍ”の圧力で高温圧縮成形を施した。得られた
圧密体は密度がほぼ１００％であった。この圧密体を、
再びアルゴンガス雰囲気中７００〜８００°Ｃの温度で
、１０ｋｇ／ｍｍ２の圧力で最初の圧縮方向と垂直な方
向に高温圧縮成形を施した。（すなわち、ダイアップセ
ットを施した。）得られたバルク状磁石を粉砕し、平均
粒径が２０μｍの磁石粉末を得た。この磁石粉末の保磁
力は１２ｋＯｅであった。この磁石粉末と、ビスフェノ
ールＡ型エポキシ、ノボラック型エポキシ、ビニルブチ
ラル・ビニルアルコール共重合体の混合物からなる樹脂
粉末および添加剤としてステアリン酸カルシウム粉末と
シリカ粉末を、それぞれの比率が、磁石粉末９０３重量
％、樹脂粉末９．１重量％、添加剤０．６重量％となる
ように混合した。この混合物を、パルス着磁装置を用い
て３５ｋＯｅの磁場で着磁した後、２本ロール型ミルに
て９０°Ｃで混練した。この混線物を外径が１〜１０ｍ
ｍの粒に造粒して原料フンパウンドとし、実施例１のよ
うに押出成形機にて円筒状磁石に成形した。本実施例に
おいて、成形時の金型の温度は１４０°Ｃであり、成形
磁場の大きさは８ｋＯｅであった。

成形品の寸法は、外径８ｍｍ、内径６ｍｍであった。成
形品は適当な長さに切断して脱磁した後、２００℃×４
５分の条件で焼成した。得られた成形品の磁気特性につ
いて第１表に示す。比較例としては、成形前に着磁をぜ
ず成形磁場８ｋＯｅで成形した試料の磁気特性（比較例
１）および、先端の配向部の長さを短くした金型て成形
磁場を１５ｋＯｅとして成形した試料磁気特性（比較例
２）について示す。

第１表 第１表から明らかなように、比較例１ではほとんど配向
せず、等方性に近い性能しか得られていない。これに対
し、本実施例では十分に配向した高性能の磁石が得られ
ている。また、比較例２の場合、成形磁場が高いにもか
かわらず磁気特性が低くなっているのは、この成形品が
内径６ｍｍという大変細い円筒形状のため、配向部に１
５ｋＯｅの磁場を印加しようとすると配向部の長さは１
ｍｍ以下と非常に短くなってしまい、成形時に磁石粉末
を十分に配向させることができなかったためと考えられ
る。このように、本発明の成形方法は、成形品からの制
約から、または金型の構追上成形磁場が高くとれない場
合に非常に有効な方法である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の製造方法を用いることにより
、磁気性能の高い樹脂結合型希土類磁石を生産性良く製
造することができる。特に、本発明の方法は、成形時に
高い成形磁場の得にくい径方向に放射状に異方性を有す
る円筒状磁石の成形に効果の大きい製造方法であり、小
型精密でかつ高性能が要求されるステッピングモータ、
ＤＣＣモーフセンサー、マグロール等に広く利用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いたパルス着磁装置の１実施例を示
す図。 第２図は押出成形装置の１実施例を示す図。 第３図は円筒状樹脂結合型磁石の６Ｈ場中押出成形用金
型構造の１実施例を示す図。 第４図は成形前に原料粉末を着磁した場合としない場合
の成形磁場の大きさと成形品の残留磁束密度との関係を
示す図。 第５図は薄板状樹脂結合型磁石の磁場中押出成形用金型
構造の１実施例を示す図。 第６図は成形前の着１１磁場の大きさと成形品の残留磁
束密度との関係を示す図。 １０２　・ １０３　・ １０４　・ １０５　　・ ２０１　　・ ２０２　・ ２０３　・ ２０４　・ ２０５　・ ２０６、 ・電磁コイル ・パルス電流発生用電源 ・試料高さ調整用台 ・試料ケース ・磁石原料粉末 ・ホッパー ・シリング ・スクリュ ・アダプタープレート ・金型 ０．２１ト ヒータ ・電磁コイル ２０８　・　・ ２０９　・　・ ３０１　・　・ ３０１　ａ ３０２　・ ３０２　ａ ５０１　　・ ５０２　・ ５０３　・ ５０４　・ 原料コンパウンド 磁石成形体 外グイ 外タイ部磁性材 々ンドレル マンドレル部磁性材 金型 ヒータ　。 電磁コイル ポールピース 磁束の流れ 以 上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴　木１喜三部（他１名）（ケわ η死″１ア、％Ｍ ぢＯ３ 第５図 羞￥に鳳冬 （ｋＤｅ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　あらかじめ磁石粉末の保磁力よりも高い磁場中で着磁
   した希土類磁石粉末と有機物樹脂の混合物を混練し、そ
   の後該混練物を磁場中で押出成形することを特徴とする
   樹脂結合型希土類磁石の製造方法。