JPH02257603A - ボンド磁石 - 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］ 本発明は微粒化しても保磁力の低ドしない箱土類一鉄一
窒素一水素系組成を有する磁性粉体を用いて作製するボ
ンド磁石に関する。

［従来の技術］ 永久磁石の高性能化に対する要求は近年とみに大きくな
っている。高性能磁石は、従来は焼結磁石に限られ、そ
の最大エネルギー＜　（Ｂｉｔ）、、、　＞積は例えば
Ｓｍ−Ｃｏ系磁石で２０８ＧＯｃ以上、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ
系磁石で３５〜４０ＭＧＯｃ以上に達している。しかし
、焼結磁石は機械的応力による割れ、欠けが発生し易く
、成形性か劣っている。また、比較的重い祠質が多い。

一方、プラスチック・マグネット（ブラフグ）あるいは
ボンド磁石は磁性粉体と合成ゴム又はプラスチックの粉
末を組み合わせた複合材料であり、磁気特性は焼結磁石
の　１／２〜ｌ／３に低減するものの加工性に優れ、複
雑形状品の成型や異種材料との複合化も可能である上に
、コスト、工程面でも大きな長所を合している。

ボンド磁石は圧縮成型と射出成型の２つに大別され、バ
インダーとしては合成ゴム、ナイロン、エポキシ樹脂な
どが用いられてきた。

射出成型によるボンド磁石としては磁性粉体としててＳ
　ｍ　Ｃｏ　ｓ　、Ｓ　ｍ　２　Ｃａ　＋ｒなどが用い
られ、これらをＰＢＴ　（ポリブチレンテレフタレート
）、ＰＰ５（ポリフェニレンサルファイド）さらに液晶
ポリマーなどと混練し、造粒した後、磁場中で射出成型
する。

圧縮成形によるボンド磁石としては、磁性粉体としてＮ
ｄ−Ｆｅ−Ｂ系が多く用いられ、バインダーとしてはエ
ポキシ、フェノ争−ル樹脂などが多用されている。これ
は磁場中の圧縮成型後、加熱硬化（キユアリング）によ
り作製される。

一般に工程面、応用面では射出成型ボンド磁石が優れて
いるが、物性、とくに高磁気特性という点では圧縮成型
磁石の方が優れている。

磁気特性に関してはＳｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の
いずれを用いる場合でも、高磁気特性を得るためには磁
性粉体の熱処理、もしくはボンド磁石成形時の成形加工
技術などが重要である。たとえば、Ｓｍ−Ｃｏ系では母
合金の多段時効処理が必要であり、最高エネルギー積で
１３〜１７ＭＧＯｃ程度のボンド磁石では、コストは高
くなる。

一方、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系では微粉砕によってバルクとし
ての特性が損なわれ、保持力の大幅な低下により（ｎｉ
ｌ）□、値が小さくなってしまう。しかＩＪ　％等方性
のボンド磁石が実用化されており、（Ｂｌｌ）　、、、
はほぼ６〜ｌＯＭＧＯｅである。

この磁性粉体を用いた磁石では１０ＭＧＯｅ以上の（Ｂ
ｌｌ）３．、を得るためにはホットプレスや、圧縮異方
化の工程により、−度、高物性の粉体を作製し、異方性
のボンド磁石を作製する必要があるが、実用化のための
困難が多い。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は先願の希土類−鉄一窒索一水素系の新規な磁性
材料の特性である粉体における高い磁気特性を利用１７
て、ｒ１１純な工程のみで作製し得る異方性ボンド磁石
を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段コ 上記課題を解決するための本発明のボンド磁石は （１）一般式Ｒｅ　、　Ｆ　ｅ　ｆｌｏＯ−ａ−１−ｙ
ｌ　Ｎ　ｓ　Ｈｖで表わされる磁性材料を含有するボン
ド磁石。

ただし、ＲｅはＹを含む希土類元素のうち少なくとも一
種、α、β、γはそれぞれの原子百分率で ５≦α≦２０ ５≦β≦３０ ０．０１≦γ≦ｌ０ （２）磁性材料の成分であるＦｅの（１，１）１〜５０
原子％をＣｏで置換１．た上記請求項（１）記載のボン
ド磁石である。

本発明のボンド磁石を製造するには、上記請求項（１）
または（２）における磁性材料の粉体をバインダーと混
練した後に磁場中または磁場のない状態で圧縮または射
出成形するか、圧粉成形体を磁場中で作製後バインダー
を含浸させるか、圧入するのが好ましい。

ここで圧縮成形とは磁性粉体とバインダーを混合し、こ
れを金型に入れ、磁場中で圧縮して成形し、バインダー
を加熱硬化させることをさし、射出成形とは同混合物を
加熱混練ｌ−て、造粒後、金型を用い、磁場中で射出成
形することをさす。なお、成形後の磁石は必要に応じ消
磁、もしくは着磁を施す。また圧粉成形体を作製し、そ
れにパインターを含浸もしくは圧入させるタイプのボン
ド磁石では、成形時の磁場引加のａ無、最終的な消磁も
しくは着磁などの処理により、異方性、等方性のいずれ
のボンド磁石も作製可能であるが、ここでは異方性ボン
ド磁石を簡便な手法で作製し得ることを示す。

製造方法 本発明におけるボンド磁石の製造方程の工程を第１図に
示す。

（１）母合金の合成では希土類−鉄系合金を合成する。

（２）粗粉砕、 （３）窒化、水素化で本発明における磁性粉体（ＲＦＮ
Ｈ系磁性粉体）を作製し得る。

（４）微粉砕はおもに保磁力の最適化処理である。

（５）ボンド磁石作製工程は主に３種類の方法をかある
。

以下、これらの各工程について説明する。

（１）母合金の合成 原料合金は高周波炉、アーク溶解炉によっても、又液体
超急冷法によっても作製できる。その組成はＲｅが５〜
２５原子％、Ｆｅが７５〜９５原子％の範囲にあること
が好ましい。Ｒｅが５原子％未満では合金中にα−Ｆｅ
相が多く存在し、高保磁力が得られない。また、Ｒｅが
２５原子％を越えると高い飽和磁束密度が得られない。

高周波炉及びアーク溶解炉を用いた場合、溶融状態から
合金が凝固する際にＦｅが析出し易く、このことは磁気
特性、とくに保磁力の低下をひきおこす。そこでＦｅ単
体での相を消失させ、合金の組成の均一化および結晶性
の向上を目的として焼鈍を行うことが有効である。この
焼鈍は１０００℃〜１８００℃で行う場合に効果が顕著
である。この方法で作製した合金は液体超急冷法などと
比較して結晶性が良好であり、高い飽和磁化をイｆして
いる。

液体超急冷法、ロール回転法などの合金作製法でも、目
的組成の合金を作製できる。しかも、これらの方法によ
り作製した合金の結晶粒は微細であり、条件によっては
サブミクロンの粒子も調製できる。ただし、冷却速度が
大きい場合には合金の非晶質化が起こり、窒化、水素化
後にも飽和磁化、保磁力が他の方法はど上昇しない。こ
の場合にも焼鈍等の後処理が必要である。

（２）粗粉砕 この段階の粉砕はショークラッシャー　スタンプミルの
ような粗粉のみを調製するような方法でもよいし、ボー
ルミル、ジェットミルによっても条件次第で可能である
。しかし、この粉砕は次の段階における窒化、水素化を
均一に行わしめるためのものであり、その条件とあわせ
て十分な反応性を有し、かつ酸化は進行しない粉体状態
に調製することが重要である。

（３）窒化、水素化 粉砕された原料母合金中に窒素及び水素を化合もしくは
含浸させる方法としては原料合金粉末をアンモニアガス
或いはアンモニアガスを含む還元性の混合ガス中で加圧
あるいは加熱処理する方法が有効である。合金中に含ま
れる窒素及び水素量はアンモニアガス含有混合ガスの混
合成分比、及び加熱温度、加圧力、処理時間によって制
御し得る。

混合ガスとしては水素、ヘリウム、ネオン、窒素及びア
ルゴンのいずれか、もしくは２種以上とアンモニアガス
を混合したガスが有効である。混合比は処理条件との関
連で変化させ得るが、アンモニアガス分圧としては、と
くに０．０２〜０．７５ａｔｍが有効であり、処理温度
は２００〜７００℃の範囲が好ましい。低温では侵入速
度が小さく、７００℃以上の高温では鉄の窒化物が生成
し、磁気特性は低下する。加圧処理では１Ｏａｔｅ程度
の加圧でも窒素、水素の含有量を変化させ得る。

この窒化、水素化の工程で注意すべき点は酸化であり、
雰囲気中に酸素が存在していると磁気特性は低下する。

従って、でき得る限り酸素分圧を低下させる必要がある
。

アンモニアガス以外のガスを窒化、水素化雰囲気の主成
分とすると、反応効率は著しく低下する。しかし、たと
えば水素ガスと窒素ガスの混合ガスを用い長時間反応を
行うと窒素及び水素の導入は可能である。

（４）微粉砕 窒化・水素化後の粗粉はそのままでも飽和磁化１３ＫＧ
、保磁力５００〜７０００ｃを有しているが、これを振
動ボールミル、遊昆ボールミル、さらに回転型の通常の
ポット型ボールミルで粉砕することにより、保磁力を８
００００ｃ程度まで向上させることが可能である。通常
磁化は多少低下するが、必要な磁化、保磁力を有する粉
体をこの微粉砕条件の設定で得ることができる。

（５）ボンド磁石作製 ここではＲＦＮＨ系磁性粉体を用いて作製するボンド磁
石の典型的な作成法を３例示す。ただし、磁場配向の工
・程など、工程の細部はこれらに限定するものではない
。

（Ａ）圧縮成形 ＲＦＮＨ系磁性粉体の磁気特性を調整後、エポキシ樹脂
、フェノール樹脂、合成ゴムなどのバインダーと混合し
、金型中へ必要量を移し、磁場中で圧縮成形する。これ
を加熱硬化した後、金型から取り出し、青磁もしくは消
磁して最終的な成形磁石とする。

（Ｂ）射出成形 ＲＦＮＨ系磁性粉体の磁気特性を調整後、ポリアミド、
ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファ
イド、液晶ポリマーなどと混合後、混練し、造粒した後
、金型を用いて射出成形する。この成形体に着磁もしく
は消磁を施し、成形磁石とする。

（Ｃ）圧粉成形 ＲＦＮＨ系磁性粉体の磁気特性を調整後、磁場中で金型
を用い加圧成形する。この成形体を取り出し、ポリマー
　もしくはポリマーとその硬化剤を混合したものを、ト
ルエン、エタノール、シクロヘキサンなどの可溶解性溶
媒に溶解し、成形体中へ含浸もしくは圧入して、その後
溶媒を揮発させて乾燥する。これに着磁を施して、異方
性ボンド磁石とする。

［実施例コ 以下に本発明を実施例によって、具体的に説明する。

実施例ｌ Ｓｍ１１Ｆｅ８７組成の合金を高周波溶融法で作製し、
この合成を１２５０℃Ａｒ雰囲気中で約３時間アニール
し、Ｓ　ｍ　ｌｏ、５Ｆ　ｅ　８９．母合金を調製した
。

この母合金を１約１００μＩになる程度に粗粉砕して、
アンモニア−水素雰囲気［Ｎ　Ｈ３（２０）−Ｈ２（８
０）１　４６５℃でＮ、Ｈを構造中へ導入して、Ｓ　ｍ
ｓ、５　Ｆ　ｅ　７２．、Ｎ　、７Ｈ２□組成の磁性粉
体を作製する。この粉体をＨ２中、４６５℃でアニール
した後、１５０℃大気中でさらにアニールして、振動ボ
ールミルで微粉砕して飽和磁化１２ＫＧ。

保磁力４５０００ｅの磁性粉体を得た。

この粉体０．５ｇとエポキシ接着剤（２液温合型）を０
．４ｇ混合し、これをセラミックス製の型に移し、一つ
はそのまま５０分間硬化させ、他にもう一つを１５ＫＯ
ｅの磁場中で５０分間硬化させた。

これらの成形体を１５ＫＯｅの磁場中で着磁して振動試
料型磁力計（ＶＳＭ装置）を用いて測定した。

”ｊ３磁は８０）［Ｏｃで行なった。

実施例３ 実施例１の粉体及びこの粉体の製法中、Ｆｅの５０原子
％をＣＯで置換した母合金と実施例１の出発合金および
その組成をＳｍ、□、５Ｆｅ８７．５とした出発合金を
用いて実施例１と同様の処理を施し、以下に示す組成と
磁気特性を有する４ｇ１石磁は６０ＫＯｃで行なった。

実施例２ 実施例１の粉体を用いて、この粉体１００ｇと８−ナイ
ロン５０ｇを混練し、５〜ＩＯａｍの円柱状チップに裁
断し、射出成形器により窒素雰囲気中２５０℃で３ｍｍ
８１２ｍｍの断面を有する金型に射ち込み、棒状の成形
体を得た。

保磁力（Ｉｄｌｅ）　　　４．７ＫＯｅ残留磁化（Ｂｒ
）　　６．５ＫＯｅ （Ｂｌｌ）　、、、　　　　６．３ＭＧＯｅこれらの粉
体各０．５ｇづつを１５ＫＯｃの磁場中で１０ｔｏｎ／
ｃｍ　２で５ｍ１ＩＸ　ｌＯｍｎ＋Ｘ約０　、５＋ｍの
圧粉成形体にした。これに対して、トルエンに５ｗｔ％
溶解したインブレンゴムを含浸させ、乾燥させた。

これを６０ＫＯｅの磁場中で着磁した。以下の特性のボ
ンド磁石が得られた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の希土類（Ｒｅ）鉄（Ｆｅ
）−窒素（Ｎ）−水素（Ｈ）系磁性材料（ＲＦＮＨ磁性
粉体）では、磁気異方性、保磁力などをそこなうことな
く、微粉砕が可能であり、さらに構造中にＮ、Ｈを導入
した時点でただちに高磁気特性が発現するため熱処理、
ホットプレスなどをＴ捏上はふくことも可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のボンド磁石の製造工程図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式Ｒｅ＿αＦｅ＿（＿１＿０＿０＿−＿α＿
   β＿γ＿）Ｎ＿βＨ＿γで表わされる磁性材料を含有す
   るボンド磁石。 ただし、ＲｅはＹを含む希土類元素のうち 少なくとも一種、α、β、γはそれぞれの原子百分率で ５≦α≦２０ ５≦β≦３０ ０．０１≦γ≦１０
2. （２）磁性材料の成分であるＦｅの０．０１〜５０原子
   ％をＣｏで置換したことを特徴とする上記請求項（１）
   記載のボンド磁石。