JPH0997708A

JPH0997708A - 異方性ボンド磁石

Info

Publication number: JPH0997708A
Application number: JP7277124A
Authority: JP
Inventors: Hideji Tsujimoto; 秀治辻本; Nobutsugu Mino; 修嗣三野; Masahiro Asano; 正宏浅野
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-04-08
Anticipated expiration: 2015-09-28
Also published as: JP3652752B2

Abstract

(57)【要約】【課題】成形時に磁石粉末に割れを生ずることなく、
耐熱性、耐候性と共に磁気特性のすぐれた異方性ボンド
磁石の提供。【解決手段】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金鋳塊あるいは前記鋳
塊を粉砕して得られた粗粉砕粉を、特定の熱処理条件の
Ｈ₂処理法により、特定の平均再結晶粒径を有する正方
晶のＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の再結晶粒集合組織を有する異方性
磁石粉末となし、微細な卑金属粉末とハードフェライト
粉末とバインダーの樹脂を所定量配合混合して、成形、
硬化処理して得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、耐熱性、耐候性
と共に磁気特性のすぐれた異方性ボンド磁石に係り、Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系合金鋳塊あるいは前記鋳塊を粉砕して得ら
れた粗粉砕粉を特定の熱処理条件のＨ₂処理法により、
特定の平均再結晶粒径を有する正方晶のＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相
の再結晶粒集合組織を有する異方性磁石粉末となし、こ
れに特定量の微細な卑金属粉末、ハードフェライト磁石
粉末及びバインダーの樹脂を配合混合後、成形、硬化処
理して得られた耐熱性、耐候性並びに磁気特性のすぐれ
た異方性ボンド磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にボンド磁石は焼結磁石に比して、
磁気特性では劣るにもかかわらず、機械的強度にすぐ
れ、且つ形状の自由度が高いことなどにより、近年、そ
の利用範囲が急速に拡大している。かかるボンド磁石
は、磁石粉末と有機バインダー、金属バインダー等によ
り結合して成形されるが、ボンド磁石の磁気特性は使用
する磁石粉末の磁気特性に左右される。

【０００３】ボンド磁石用磁石粉末としては、（１）Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系鋳塊を機械的粉砕法、あるいはＨ₂吸蔵崩
壊により得られた磁石粉末や、あるいは、（２）液体急
冷法やアトマイズ法によって、溶融合金から急冷して得
られた磁石粉末が利用されている。

【０００４】前者の（１）磁石粉末では、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ
相が粒内破壊して粉砕されるので、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相がＲ
リッチ相で囲まれた組織にならず、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の一
部にＲリッチ相が一部付着した組織となり、また、粉砕
時に磁石粉末に歪が残留するため、粉砕のままでは保磁
力ｉＨｃは３ｋＯｅ以下に低下し、歪取り熱処理した磁
石粉末やＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相粒界部にＲリッチ相を形成させ
る集合粉末とした磁石粉末でも、ボンド磁石用粉末とし
て使用した場合、成形圧の増加に伴って、ボンド磁石の
ｉＨｃは大幅に低下し、また、バインダーの硬化時にも
磁気特性が低下する欠点がある。

【０００５】一方、後者の（２）磁石粉末の場合は、個
々のＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の結晶粒の結晶方向が任意で粉末の
磁気特性が等方性であるため、ボンド磁石自体も等方性
であるため、高磁気特性が望めず、実用的には用途が制
限される問題がある。

【０００６】最近、耐食性のすぐれた高性能ボンド磁石
を得るために、超急冷法あるいは鋳塊粉砕法にて得られ
た等方性の磁石粉末にＺｎ等の卑金属粉末を添加配合し
た高性能ボンド磁石が提案されているが、磁気特性の改
善向上は望めなかった（特開昭６４−７７１０４号、特
開平２−２６５２２２号、特開平４−１４２０４号、特
開平４−３５４１０４号）。

【０００７】また、低価格かつ高性能ボンド磁石を得る
ためにフェライト磁石粉末に高性能のＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁
石粉末を添加配合した高性能ボンド磁石が提案されてい
るが、前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末は超急冷粉、あるい
は鋳塊粉砕粉の等方性の磁石粉末であり、磁気特性の改
善向上は望めなかった（特開昭６１−２８４９０６号、
特開平３−１８１１０４号、特開平３−２２２３０３
号）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、最近、異方性
ボンド用磁石粉末として、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金鋳塊ある
いは粉砕後の粗粒を特定の熱処理条件のＨ₂処理法によ
り、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ正方晶相からなる再結晶集合組織とな
した異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末が提案されている
（特開平１−１３２１０６号公報）。

【０００９】前記異方性磁石粉末を用いて異方性ボンド
磁石を製造する方法としては、前記磁石粉末にバインダ
ーとして溶剤にて液状化した樹脂を添加配合後、溶剤を
蒸発させて前記粉末を乾燥後、圧縮成形し、さらにバイ
ンダー硬化のためのキュア熱処理する工程などが知られ
ている。

【００１０】しかし、原料粉末の異方性磁石粉末は非常
に酸化され易いうえ、予め磁石粉末をカップリング処理
等で粉末表面を被覆しても、成形時に磁石粉末に割れを
発生し、活性な金属面が露出して酸化され易くなり、ま
た、成形したボンド磁石は密度が低くて空孔部が多く、
前記空孔部にＯ₂、Ｈ₂Ｏが容易に侵入してボンド磁石が
酸化し、磁気特性の劣化を生ずる問題があった。

【００１１】この発明は、上述の異方性ボンド磁石の問
題点を解消し、成形時に磁石粉末に割れを生ずることな
く、耐熱性、耐候性と共に磁気特性のすぐれた異方性ボ
ンド磁石の提供を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】従来の異方性ボンド磁石
の問題点を解決すべく、発明者は種々検討した結果、前
記異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に卑金属粉末及びハー
ドフェライト磁石粉末を配合、混合することにより、
（１）電気的に卑なる卑金属粉末が異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ
系磁石粉末と接触し、卑金属粉末が犠牲陽極として働く
ことより、卑金属粉末が前記磁石粉末より優先的に酸化
されることにより、前記磁石粉末が防食され、ボンド磁
石の耐熱性、耐候性が向上すること、（２）ボンド磁石
内部の空隙部に充填される添加粉末に硬質強磁性体のハ
ードフェライト磁石粉末が含まれることより、ボンド磁
石の単位体積当たりの硬質強磁性体（Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁
石粉末＋ハードフェライト磁石粉末）の総量は増加し、
これによりボンド磁石の磁気特性、特にＢｒの低下を防
止し、向上させること、（３）卑金属粉末とハードフェ
ライト粉末の混合粉末はボンド磁石内部の空隙部に充填
されて、空隙部は減少し、この空隙部からボンド磁石内
部にＯ₂、Ｈ₂Ｏが侵入することを防止し、ボンド磁石の
耐熱性、耐候性が向上すること、（４）ボンド磁石成形
時において、卑金属粉末とハードフェライト磁石粉末の
混合粉末は成形時に起こる磁石粉末局部への応力集中を
緩和し、磁石粉末の割れによる活性な金属面の発生を抑
制するので、耐熱性、耐候性は一段と向上すること、
（５）また、前記応力集中の緩和により、磁石粉末に発
生の歪を抑制するため磁気特性が向上すること、（６）
前記の各作用効果の相乗により、ボンド磁石の耐熱性、
耐候性の向上及び磁気特性の改善向上に有効なることを
知見して、この発明を完成した。

【００１３】すなわち、この発明は、平均再結晶粒径が
０．０５μｍ〜５０μｍのＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ正方晶相からな
る再結晶粒の集合組織を有する異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁
石粉末６０ｗｔ％〜９８．５ｗｔ％と樹脂１ｗｔ％〜１
０ｗｔ％と卑金属粉末およびハードフェライト磁石粉末
の総量０．５ｗｔ％〜３０ｗｔ％からなり、前記卑金属
粉末とハードフェライト磁石粉末の配合比率が重量比に
て１．５／９８．５〜９８．５／１．５であることを特
徴とする異方性ボンド磁石である。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明において、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ
正方晶相からなる再結晶集合組織の磁石粉末は、Ｒ−Ｆ
ｅ−Ｂ系合金鋳塊あるいは前記鋳塊を粗粉砕して得られ
た粗粒を均質化処理するか、または、均質化処理せずに
Ｈ₂ガス雰囲気中で昇温し、温度７５０℃〜９５０℃に
３０分〜８時間のＨ₂ガス雰囲気中に保持した後、引き
続いて温度７５０℃〜９５０℃に５分〜４時間の真空雰
囲気中に保持した後、冷却し、粉砕して得られるもので
ある。

【００１５】かかる異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末の平
均粒度を５μｍ〜５００μｍに限定した理由は、５μｍ
未満では酸化し易く作業中に燃える恐れがあり、また、
５００μｍを超えると磁石粉末として実用的ではないの
で好ましくないことにあり、好ましい平均粒度は１０μ
ｍ〜３００μｍである。

【００１６】また、異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末の平
均再結晶粒径は、０．０５μｍ未満では着磁が困難とな
り、５０μｍを超えるとｉＨｃ（保磁力）が５ｋＯｅ以
下となり、磁気特性が低下するため、０．０５μｍ〜５
０μｍの範囲とし、好ましい平均再結晶粒径は０．１μ
ｍ〜１０μｍである。

【００１７】この発明において、磁石粉末に配合混合す
る卑金属粉末は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に含まれ
るＦｅに対して電気的に卑である金属を指し、例えば、
Ｚｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ等が挙げられる。磁石粉末に配
合混合する卑金属粉末の平均粒度は、１μｍ未満では卑
金属粉末の酸化が著しく、犠牲陽極としての働きが低下
し、また、１００μｍを越えると磁石粉末との接触面積
が少なく、卑金属粉末による犠牲防食効果が減少するの
で、磁石の耐熱性、耐候性の改善向上に好ましくなく、
卑金属粉末の平均粒度は１μｍ〜１００μｍとする。好
ましい卑金属粉末の平均粒度は１μｍ〜３０μｍであ
る。

【００１８】また、この発明において、配合添加するハ
ードフェライト磁石粉末は化学式ＭＯ・６Ｆｅ₂Ｏ
（Ｍ：Ｂａ，Ｓｒ，Ｐｂ）で表されるＭ型及び化学式２
ＭＯ・ＢａＯ・８Ｆｅ₂Ｏ₃（Ｍ：Ｂａ，Ｓｒ，Ｐｂ）で
表されるＷ型等のいずれでもよい。前記ハードフェライ
ト磁石粉末の平均粒度は、０．５μｍ以下では製造的に
困難であり、また、ハードフェライト磁石粉末同士が凝
集して均一に分散し難いため好ましくなく、また、１０
μｍを越えると、ボンド磁石内部の空隙部に十分に充填
され難いばかりでなく、ハードフェライト磁石粉末の磁
気特性の低下が大きいため、ボンド磁石の耐熱性、耐候
性及び磁気特性向上の効果が少ないので好ましくなく、
ハードフェライト磁石粉末の平均粒度は０．５μｍ〜１
０μｍとする。好ましい平均粒度は０．５μｍ〜５μｍ
である。

【００１９】また、異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に配
合する卑金属粉末とハードフェライト磁石粉末の総量が
０．５ｗｔ％未満では耐熱性、耐候性及び磁気特性の改
善効果が得られず、また、３０ｗｔ％を越えるとボンド
磁石の磁気特性が劣化するので、０．５ｗｔ％〜３０ｗ
ｔ％とする。好ましい添加配合量は３ｗｔ％〜２０ｗｔ
％である。

【００２０】また、前記磁石粉末に添加配合する卑金属
粉末とハードフェライト磁石粉末の配合比率を重量比で
１．５／９８．５〜９８．５／１．５に限定する理由
は、卑金属粉末の配合量が１．５未満、ハードフェライ
ト磁石粉末が９８．５を越えると犠牲防食効果が得られ
ないため、異方性ボンド磁石の耐熱性、耐候性の改善向
上の効果が充分に得られず、また、卑金属粉末の配合量
が９８．５を越えると、また、ハードフェライト磁石粉
末が１．５未満ではボンド磁石の磁気特性の改善効果が
少ないので好ましくない。好ましい卑金属粉末とハード
フェライト磁石粉末の配合比率は重量比にて３０．０／
７０．０〜７０．０／３０．０である。

【００２１】なお、前記卑金属粉末、及びハードフェラ
イト磁石粉末の添加は（１）異方性磁石粉末に直接混合
したり、（２）磁石粉末と樹脂との混合物に添加混合し
たり、（３）磁石粉末と樹脂の混合時に同時に混合する
等、いずれの方法でも採用でき、また、卑金属粉末とハ
ードフェライト粉末は予め所定の量を配合後、前記方法
により、異方性磁石粉末に添加してもよく、さらに、卑
金属粉末とハードフェライト磁石粉末をそれぞれ単独に
順次異方性磁石粉末に添加してもよい。

【００２２】また、バインダーとしての樹脂の配合量
は、１ｗｔ％未満ではボンド磁石の強度が十分に得られ
ず、また１０ｗｔ％を超えると磁気特性の劣化を招来す
るので好ましくないため、樹脂の配合量は１ｗｔ％〜１
０ｗｔ％とする。樹脂としては、熱硬化性あるいは熱可
塑性の公知の樹脂で良く、固状の樹脂は溶媒にて液状化
バインダーとして使用してもよく、溶媒はボンド磁石の
成形前に加熱揮発してもよい。

【００２３】この発明の磁石粉末に用いる希土類元素Ｒ
は、組成の１０原子％〜３０原子％を占めるが、Ｎｄ，
Ｐｒ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｂのうち少なくとも１種、あるい
はさらに、Ｌａ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙのうち少なくとも１種を含むものが
好ましい。また、通常Ｒのうち１種をもって足りるが、
実用上は２種以上の混合物（ミッシュメタル、シジム
等）を入手上の便宜等の理由により用いることができ
る。なお、このＲは純希土類元素でなくてもよく、工業
上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を含有するも
のでも差し支えない。

【００２４】Ｒは、上記系磁石粉末における必須元素で
あって、１０原子％未満では結晶構造がα−鉄と同一構
造の立方晶組織となるため、高磁気特性、特に高保磁力
が得られず、３０原子％を超えるとＲリッチな非磁性相
が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）が低下してすぐれた
特性の永久磁石が得られない。よって、Ｒは、１０原子
％〜３０原子％の範囲が望ましい。

【００２５】Ｂは、上記系磁石粉末における必須元素で
あって、２原子％未満では菱面体構造が主相となり、高
い保磁力（ｉＨｃ）は得られず、２８原子％を超えると
Ｂリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）
が低下するため、すぐれた永久磁石が得られない。よっ
て、Ｂは２原子％〜２８原子％の範囲が望ましい。

【００２６】Ｆｅは、上記系磁石粉末において必須元素
であり、６５原子％未満では残留磁束密度（Ｂｒ）が低
下し、８０原子％を超えると高い保磁力が得られないの
で、Ｆｅは６５原子％〜８０原子％の含有が望ましい。
また、Ｆｅの一部をＣｏで置換することは、得られる磁
石の磁気特性を損なうことなく、温度特性を改善するこ
とができるが、Ｃｏ置換量がＦｅの２０％を超えると、
逆に磁気特性が劣化するため、好ましくない。Ｃｏの置
換量がＦｅとＣｏの合計量で５原子％〜１５原子％の場
合は、（Ｂｒ）は置換しない場合に比較して増加するた
め、高磁束密度を得るために好ましい。

【００２７】また、Ｒ，Ｂ，Ｆｅのほか、工業的生産上
不可避的不純物の存在を許容でき、例えば、Ｂの一部を
４．０ｗｔ％以下のＣ、２．０ｗｔ％以下のＰ、２．０
ｗｔ％以下のＳ、２．０ｗｔ％以下のＣｕのうち少なく
とも１種、合計量で２．０ｗｔ％以下で置換することに
より、永久磁石の製造性改善、低価格化が可能である。

【００２８】さらに、Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｂ
ｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｓｂ，Ｇｅ，Ｇａ，Ｓｎ，
Ｚｒ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｚｎ，Ｈｆのうち少なくとも１種
は、磁石粉末に対してその保磁力、減磁曲線の角型性を
改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があるため
添加することができる。なお、添加量の上限は、異方性
ボンド磁石の（ＢＨ）ｍａｘを１４ＭＧＯｅ以上とする
には、（Ｂｒ）が少なくとも８ｋＧ以上必要となるた
め、該条件を満たす範囲が望ましい。

【００２９】

【実施例】

実施例１原料として真空溶解炉にて溶解鋳造し、表１に組成を表
すＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石用合金鋳塊を得た。これらの合金
鋳塊を温度１１２０℃、時間１０時間でＡｒ雰囲気中に
て均質化処理を行った。前記鋳塊を加熱炉に挿入し、７
６０ＴｏｒｒのＨ₂ガスとして、加熱炉内の温度を室温
から温度８５０℃に上昇し、引き続いて温度８５０℃に
３時間保持した後、８５０℃に１時間保持して脱Ｈ₂を
行って、真空度１×１０^-5Ｔｏｒｒになるまで排気冷却
した。

【００３０】その後、鋳塊をＡｒ雰囲気中で３００μｍ
以下になるまで粉砕して、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を得
た。得られた磁石粉末は平均結晶粒径０．５μｍのＲ₂
Ｆｅ₁₄Ｂ正方晶相からなる再結晶粒の集合組織を有する
異方性磁石粉末であった。得られた平均粒径１５０μｍ
の前記異方性磁石粉末に、平均粒度３．０μｍのＺｎ粉
末と平均粒度３．２μｍのＳｒ−フェライト粉末を前記
磁石粉末に対してそれぞれ３ｗｔ％配合後、さらに、バ
インダーとして３ｗｔ％のエポキシ樹脂を配合混合後、
真空乾燥し、１２ｋＯｅの磁場中で成形圧７ｔｏｎ／ｃ
ｍ²で成形後、温度１７０℃に１時間保持して硬化し、
異方性ボンド磁石を得た。

【００３１】得られた異方性ボンド磁石の磁気特性、角
型性および耐候性試験結果を表２に表す。また、耐候性
試験の試験条件は大気中で１００℃×１０００時間の条
件で、試験中の磁束の経時変化を測定した。なお、磁束
の経時変化試験方法は試験片を着磁した後、磁束を測定
し、大気中にて１００℃に１０００時間放置後、再び試
験片を着磁し磁束を測定し、放置前の磁束からの低下率
を算出した。

【００３２】比較例１実施例１にて得られた磁石粉末に卑金属粉末及びハード
フェライト磁石粉末を配合混合しない以外は実施例１と
同一の製造条件にて異方性ボンド磁石を作成し、得られ
た異方性ボンド磁石の磁気特性および耐候性試験結果を
表２に表す。

【００３３】

【表１】

【００３４】比較例２実施例１にて得られた磁石粉末に実施例１と同一のＺｎ
粉末を６ｗｔ％配合混合する以外は実施例１と同一の製
造条件にて異方性ボンド磁石を作製し、得られた異方性
ボンド磁石の磁気特性および耐候性試験結果を表２に表
す。

【００３５】比較例３実施例１にて得られた磁石粉末に実施例１と同一のＳｒ
フェライト粉末を６ｗｔ％配合混合する以外は実施例１
と同一の製造条件にて異方性ボンド磁石を作製し、得ら
れた異方性ボンド磁石の磁気特性および耐候性試験結果
を表２に表す。

【００３６】比較例４実施例１にて得られた磁石粉末に実施例１と同一のＺｎ
粉末２０ｗｔ％とＳｒ−フェライト粉末２０ｗｔ％を配
合混合する以外は実施例１と同一の製造条件にて異方性
ボンド磁石を作製し、得られた異方性ボンド磁石の磁気
特性および耐候性試験結果を表２に表す。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【発明の効果】この発明による異方性ボンド磁石は、Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系合金鋳塊あるいは前記鋳塊を粉砕して得ら
れた粗粉砕粉を、特定の熱処理条件のＨ₂処理法によ
り、特定の平均再結晶粒径を有する正方晶のＲ₂Ｆｅ₁₄
Ｂ相の再結晶粒集合組織を有する異方性磁石粉末とな
し、微細な卑金属粉末とハードフェライト粉末及びバイ
ンダーの樹脂を所定量配合混合して、成形して得られた
もので、実施例に明らかなように、耐熱性、耐候性並び
に磁気特性にすぐれている。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均再結晶粒径が０．０５μｍ〜５０μ
ｍのＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ正方晶相からなる再結晶粒の集合組織
を有する異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末６０ｗｔ％〜９
８．５ｗｔ％と樹脂１ｗｔ％〜１０ｗｔ％と卑金属およ
びハードフェライト磁石粉末の総量０．５ｗｔ％〜３０
ｗｔ％からなり、前記卑金属粉末とハードフェライト磁
石粉末の配合比率が重量比にて１．５／９８．５〜９
８．５／１．５であることを特徴とする異方性ボンド磁
石。