JPH0374810A - 樹脂結合磁石 - 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Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末をエポキシ樹脂によっ
て結合した樹脂結合磁石に関するものであり、特に耐熱
性若しくは耐酸化性および機械的強度が優れると共に成
形性の良好な樹脂結合磁石に関するものである。

〔従来の技術〕

従来Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末をエポキシ樹脂によって結
合した樹脂結合磁石は、磁気特性および機械的性質が優
れていると共に、焼結磁石と比較して磁石形状を自由に
選定できるという利点があり、磁石応用製品の小型化、
軽量化の設計に対して極めて使い易いため１例えばステ
ッピングモータその他の用途に広く利用されている。

上記樹脂結合磁石を得るためには、磁石粉末とエポキシ
樹脂とを単に混合して成形に供するのみでなく、これま
でに種々の工夫を施した提案がされている。すなわち上
記のようなＲ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石粉末は、空気中におい
て酸化し易いため。

そのまま成形しても所定の磁気特性を発揮することがで
きない、また磁石粉末をエポキシ樹脂のような結合剤で
結合した場合においても磁気特性を安定化させるのが困
難である。更に高温の環境において使用した場合には、
上記磁気特性の劣化は更に顕著となる。なお上記磁石粉
末は製造工程中においても外気による酸化等の悪影響を
蒙り易く。

本来具有するところの高い磁気特性を充分に活用するこ
とができないという欠点がある。

次に従来技術における磁石粉末の処理手段について説明
する。

（１）磁石粉末の表面に潤滑剤のコーティングを行ない
、プレス成形中における磁石粉末相互間および磁石粉末
と結合樹脂との間の摩擦を低減させることにより、樹脂
結合磁石の密度と配向度を向上させ、磁気特性を向上さ
せようとするものがある（例えば特開昭６０−２２０９
２０号公報参照）。

（２）　　エポキシ樹脂にシラン系カップリング剤を１
〜１５重量％添加し混合した後、このエポキシ樹脂を１
表面に潤滑剤をコーティングした希土類磁石粉末に加え
て混線を行ない、以後のプレス成形に供する（特開昭６
２−２６４６０２号公報参照）。

（３）希土類系磁石合金粉末の表面に有機系酸化防止膜
を形威し、この粉末を熱可塑性若しくは熱硬化性樹脂に
よって結合する（特開昭６４−４１２０１号公報参照）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

まず上記（１１におけるように磁石粉末表面を潤滑剤で
コーティングしたままエポキシ樹脂と混合し。

成形、加熱硬化して得た永久磁石は、無処理の樹脂結合
永久磁石と比較して室温における磁気特性は優れてはい
るが、昇温時において磁気特性が劣化すると共に、耐薬
品性および機械的強度が低下するという問題点がある。

次に上記（２）に示すようにエポキシ樹脂中にシラン系
カップリング剤を混在させることにより、樹脂と潤滑剤
とのぬれ性を改善し、耐熱性および耐薬品性を向上させ
ることができるが、一方において機械的強度の向上が見
込めないという問題点がある。

更に上記（３）に示すように磁石合金粉末の表面に酸化
防止膜を形成すると、耐酸化性を向上させ。

安定性、保磁力およびエネルギ積を増大させることがで
きるが、成形性が低いという問題点がある。

すなわち例えば肉厚１閣のような薄肉リング状磁石を成
形する場合の粉末の振り込み性が悪いと共に、成形用金
型との間の摩擦熱によって金型に融着するため離型性も
低く、金型にカジリを発生させ易いという欠点がある。

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し、耐酸
化性、耐熱性および機械的強度が優れると共に５戒形性
を向上させた樹脂結合磁石を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために２本発明においては。

表面にシラン系カップリング剤からなる被覆を施してな
るＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末（但し、Ｒは希土類元素の少
なくともＩｍ）と、硬化剤および潤滑剤を添加混合して
なるエポキシ樹脂との混合物を，プレス成形後加熱硬化
させる。という技術的手段を採用した。

本発明においてはＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に対するエポ
キシ樹脂の混合比率を１〜２０重量％とするのが好まし
い、エポキシ樹脂の混合比率が１重量％未満では上記磁
石粉末の結合が不充分となり、成形性が悪く、かつ機械
的強度を著しく低下させるため不都合である。一方エポ
キシ樹脂を２０重量％を超えて混合させるとＲ−Ｆｅ−
Ｂ系磁石粉末の比率が小となり、所定の高磁気特性を発
揮できなくなるため好ましくない。

次に本発明においてエポキシ樹脂に添加混合させる潤滑
剤としては、ステアリン酸、オレイン酸等の脂肪族カル
ボン酸、およびその誘導体、ならびに脂肪族アルコール
の１種若しくは２種以上の混合とすることができる。

なお上記脂肪族アルコールとしてはアルキル基（ＣｎＨ
ｘａ＋＋）におけるｎが５以上であるものが好ましい。

次に本発明においてエポキシ樹脂に対する潤滑剤の混合
比率は０．１〜２０重量％とするのが好ましい。上記混
合比率が０．１重量％未満では、＊形性を著しく低下さ
せると共に、成形特においてエポキシ樹脂が成形用金型
に融着するため不都合である。一方上記混合比率が２０
重量％を超えると。

エポキシ樹脂の結合性を阻害し２機械的強度を低下させ
るため好ましくない。

更に本発明においてＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に対するシ
ラン系カップリング剤の被覆は０．０５〜１．０重量％
とするのが好ましい、上記被覆が０．０５重量％未満で
は磁石粉末の表面被覆が不充分であり、耐酸化性を充分
に付与することができないと共に、エポキシ樹脂とのぬ
れ性が不充分となって磁石粉末の分散性を低下させるた
め不都合である。

一方１，０重量％を超えると、被覆による酸化防止作用
が飽和状態となるのみならず、余剰のシラン系カップリ
ング剤がエポキシ樹脂中に存在することとなり、＊械的
強度を低下させるため好ましくない、なお本発明におけ
るシラン系カップリング剤としては、その有機反応基に
エポキシ基、アミノ基等の、エポキシ樹脂と反応性があ
る有機反応基を有するものが好ましい。

〔作用〕

上記の構成により、空気中におけるＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
粉末の酸化を防止し得ると共に、高温の環境においても
この作用は持続するから、耐熱性を付与することができ
る。一方結合剤であるエポキシ樹脂中に潤滑剤を添加混
合させであるため。

成形特においてＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末相互間およびこ
の磁石粉末とエポキシ樹脂との間の摩擦を低減させ得る
結果、成形性を著しく向上させ得る。

〔実施例〕

まず原材料を秤量して溶解、鋳造し９合金組戒がＮｄ＋
＋１Ｆｅｔｓ、ｏｃｏｓ、ｓ　Ｂｓ、４なる合金インゴ
ットを製造する。次にこの合金インゴットをアーク炉に
よって溶解した後、Ａｒ雰囲気中において単ロール法に
よってフレーク状の薄片を作製する。超急冷用のロール
の周速を３０ｍ／秒として作製した薄片は、厚さ約３０
ｔ１ｍの不定形状態を呈し、Ｘ線回折の結果、非晶質と
結晶質との混合物であることを確認した０次にこの薄片
をＡｒ雰囲気中において７００’Ｃ，３０分間熱処理し
た後。

スタンプミルにより５０〜２００μｍの平均粒子径とな
るように粉砕して、磁石粉末を作製した。

次にトルエンに、上記磁石粉末と、磁石粉末に対して０
．５重量％のシラン系カップリング剤（例えばＴ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン）とを投入して充
分に撹拌し２Ｍ１石粉末の表面に被覆を施した。一方エ
ボキシ樹脂（油化シェル社製エピコート８２Ｂ）に硬化
剤として２−メチル−４−エチルイミダゾールを３重量
％、更に潤滑剤としてオレイン酸を１重量％添加し、１
２０°Ｃで溶融する０次にこのエポキシ樹脂を前記磁石
粉末に対して２重量％の割合で配合し、加熱混練後。

冷却固化し、平均粒径５００μｍ以下に解砕した。

次に比較例として前記従来技術における（１）〜（３）
に対応する表面処理を行なったＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末
を作製した。

（比較例１） 前記磁石粉末に潤滑剤として０．５重量％のオレイン酸
を混合してコーティングをする。前記実施例同様のエポ
キシ樹脂に硬化剤のみを３重量％添加して充分に混合す
る０次に上記磁石粉末に対してエポキシ樹脂を２重量％
配合して混合する。

（比較例２） 前記実施例同様のエポキシ樹脂に硬化剤を３重量％、シ
ラン系カップリング剤を４重量％加えて充分に混合する
０次に上記比較例１と同様にして作製した磁石粉末に対
してこのエポキシ樹脂を２重量％配合して混合する。

（比較例３） 前記実施例同様にして作製した磁石粉末に、前記比較例
１と同様のエポキシ樹脂を２重量％混合する。

上記のようにして作製した夫々の成形用原料を使用し、
５ｔ／ｃｄの無磁場加圧成形を行ない１次いで１８０°
Ｃの温度で樹脂を硬化させ９着磁した結果の磁気特性を
表に示す。

また上記夫々の樹脂結合磁石の見掛の強度σを測定した
結果を表に併記した。なお見掛の強度σは下記のように
定義したものである。

Ｐ πＤＬ 但し、Ｄ：磁石の直径 Ｌ：磁石の軸方向長さ Ｐ：直径方向に印加した最大圧縮荷重 表から明らかなように、比較例１．２においては、残留
磁束密度Ｂｒ、保磁力ｉＨｃおよび最大エネルギ積（Ｂ
Ｈ）ｗａｘの磁気特性が何れも低い値に留まっている。

比較例１．２においては前記のように磁石粉末の表面に
潤滑剤であるオレイン酸をコーティングすることによっ
て，プレス成形中における磁石粉末相互間および磁石粉
末とエポキシ樹脂との間の摩擦低減を図ろうとするもの
である。

しかし上記潤滑剤のコーティングにより、エポキシ樹脂
との間のぬれ性が、無処理の磁石粉末と比較して却って
低下することとなる。従って見掛の強度σが当然低くな
ると共に、磁石粉末の充填性およびエポキシ樹脂の分散
性が低下する結果、前記磁気特性が低い値を示すものと
推定される。なお比較例２においては、エポキシ樹脂に
シラン系カップリング剤を添加したものであり、エポキ
シ樹脂の表面張力を低下させ、潤滑剤によってコーティ
ングした磁石粉末とのぬれ性を改良する作用を図ったも
のであるが１表に示す結果からは上記改良作用を認める
には至っていない。これに対して実施例および比較例３
においては、磁石粉末の表面をシラン系カップリング剤
でコーティングしたものであり、結合剤であるエポキシ
樹脂とのぬれ性が大幅に改善されると共に、磁石粉末の
充填性およびエポキシ樹脂の分散性が大幅に向上する結
果、見掛の強度σが高い値を示すのみに留まらず１Ｍ１
気特性も優れた値を示している。なお比較例３において
は、潤滑剤を使用していないため。

後述するように成形性すなわち磁性粉末の充填性が低く
、この結果磁気特性、特に残留磁束密度Ｂｒが低く、従
って最大エネルギ積（ＢＨ）■ａｘが実施例より低い値
となって現われている。

第１図は暴露時間と減磁率との関係を示す図であり１前
記夫々の成形用原料を使用した樹脂結合磁石について直
径１２．５ｍ、高さ８■のサンプルを作製し、２０ｋＯ
ｅの着磁磁場にて着磁した後２００°Ｃに暴露した結果
を示す、第１図において曲線ａｗｄは夫々前記の実施例
、比較例１〜３に対応するものである。第１図から明ら
かなように。

曲線す、　　ｃすなわち比較例１．２の樹脂結合磁石の
減磁率は暴露時間の経過と共に大きな値を示し。

−古曲線ｄすなわち比較例３のものはそれらより減磁率
の値が小である。これらに対して曲線ａすなわち実施例
のものは′＄ｉ磁率が極めて小であり。

耐熱性が極めて優れていることが認められる。これは磁
石粉末の表面をシラン系カップリング剤によってコーテ
ィングした結果、エポキシ樹脂とのぬれ性が大幅に改善
された結果であると推定される。

次に第２図は暴露時間と重量増加率との関係を示す図で
あり、前記同様の樹脂結合磁石について直径１２．５閣
、高さ８■のサンプルを作製し、８０℃、９５％ＲＨの
雰囲気に暴露した場合の重量増加率を示す、なお第２図
中の符号は、前記第１図における符号と対応する。第２
図から明らかなように１曲線ａすなわち実施例の樹脂結
合磁石は。

曲線ｂ−ｄすなわち比較例１〜３のものより重量増加率
が小である。これは実施例における磁石粉末の酸化増量
が極めて小であることを示し、第１図におけるものと同
欅に耐酸化性が極めて優れていることを示している。

第３図は充填深さと見掛の振り込み密度との関係を示す
図であり、第３図中の符号は前記第１図および第２図と
対応する。第３図から明らかなように曲線ｄすなわち比
較例３のものは、充填深さが１５ｍを越えると見掛の振
り込み密度が大幅に減少するのに対し２曲線ａすなわち
実施例のものにおいては見掛の振り込み密度の減少する
充填深さが大であり、かつ減少割合が小である。比較例
３の樹脂結合磁石は、第１図および第２図に示すように
耐熱性において実施例のものより僅かに劣るにすぎない
が、第３図から明らかなように成形性については実施例
のものが優れた特性を有することがわかる。これはエポ
キシ樹脂中に潤滑剤としてオレイン酸を混合した結果、
磁石粉末相互間および磁石粉末とエポキシ樹脂との間の
摩擦を低減する作用によるものと認められる。

本実施例においてはＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末としてＮｄ
＋＋、ｓＦｅｔｍ、ａＣＯｓ、ｓ　ＢＳ、４なる組成の
合金を使用した例を示したが、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末
として他の組成のものを使用しても作用は同一である。

またエポキシ樹脂中に添加混合すべき潤滑剤としては、
オレイン酸の他にステアリン酸等の脂肪族カルボン酸、
およびその誘導体ならびに脂肪族アルコールの１種若し
くは２種以上を使用できる。なお脂肪族アルコールとし
ては２例えば次の化学式で示されるようなアルキル基（
ＣｎＨｔ＊−＋）におけるｎが５以上のものが好ましい
。

Ｃ＋　＊　Ｈ３ｆｆＣＨＣＨｔ　ＯＨ Ｈ 〔発明の効果〕 本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
下記の効果を奏し得る。

（１）　　Ｒ−Ｆ　ｅ　−Ｂ系磁石粉末をシラン系カッ
プリング剤によって被覆したものであるから、上記磁石
粉末の酸化を防止し、高温高湿の環境下においてもこの
作用を持続するから、耐酸化性。

耐熱性が極めて大である。

（２）結合剤であるエポキシ樹脂中に潤滑剤を添加混合
させたものであるから、成形特においてＲ−Ｆｅ−Ｂ系
磁石粉末相互間およびこの磁石粉末とエポキシ樹脂との
摩擦を低減させ、成形用金型との融着を防止し、成形性
を大幅に向上させ得る。

（３）結合剤中に混合させる潤滑剤は、硬化剤との同時
溶融混練により均一に分散すると共に、固形ステージま
で反応させであるため、を形性を向上させるのみでなく
、成形特に潤滑剤がブリードし、Ｆｉ、旋用金型面にお
いて潤滑剤中の−ＯＨ基が配向するから離型性も大幅に
向上する。

ング剤を被覆したため、磁石粉末とエポキシ樹脂とのぬ
れ性が大幅に改善され、樹脂結合磁石の機械的強度を向
上させ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は暴露時間と減磁率との関係を示す間第２図は暴
露時間と重量増加率との関係を示す図。 第３図は充填深さと見掛の振り込み密度との関係を示す
図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面にシラン系カップリング剤からなる被覆を施
   してなるＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末（但し，Ｒは希土類元
   素の少なくとも１種）と，硬化剤および潤滑剤を添加混
   合してなるエポキシ樹脂との混合物を，プレス成形後加
   熱硬化させたことを特徴とする樹脂結合磁石。
2. （２）Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に対するエポキシ樹脂の
   混合比率が１〜２０重量％である請求項（１）記載の樹
   脂結合磁石。
3. （３）エポキシ樹脂に添加混合する潤滑剤が，脂肪族カ
   ルボン酸，脂肪族カルボン酸の誘導体，脂肪族アルコー
   ルの少なくとも１種である請求項（１）若しくは（２）
   記載の樹脂結合磁石。
4. （４）脂肪族アルコール中のアルキル基（ＣｎＨ＿２＿
   ｎ＿＋＿１）におけるｎが５以上である請求項（３）記
   載の樹脂結合磁石。
5. （５）エポキシ樹脂に対する潤滑剤の混合比率が０．１
   〜２０重量％である請求項（１）ないし（４）何れかに
   記載の樹脂結合磁石。
6. （６）Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に対するシラン系カップ
   リング剤の被覆が０．０５〜１．０重量％である請求項
   （１）ないし（５）何れかに記載の樹脂結合磁石。