JPS63147301A - 樹脂磁石製造方法 - 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、樹脂磁石の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

磁石合金粉末を合成樹脂で結合して成る樹脂磁石は、様
々な形状への成形、加工が容易なことから各方面で広く
利用されている。

然しなから、従来公知の製法では、磁石合金粉末の結合
度を良好ならしめ充分な保形性を得るためには樹脂の配
合率を高くしなければならず、そのため磁石合金粉末の
充填密度が低下し、良好な磁気的特性が得られず、磁気
異方性も充分でないという問題があった。

また、従来の方法に於ては、磁石合金粉末と樹脂との混
合が必ずしも均一に行なわれず、均質な磁気特性を得る
ことが困難であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は叙上の問題点を解決するためなされたものであ
って、その目的とするところは、磁石合金粉末を高密度
で充填しても保形性が損なわれず、均質で、保磁力等の
磁気特性並びに磁気異方性にも優れた樹脂磁石を製造す
る方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

而して、上記の目的は、所望の組成の磁石合金を粉砕す
る工程と、粉砕して得た磁石合金粉末に樹脂被覆を施す
工程と、上記樹脂被覆を施した磁石合金粉末を所望の室
内で加熱、加圧して所望の形状に成形する工程とから成
る樹脂磁石製造方法によって達成される。

〔作　　用〕

畝上の如き方法であれば、磁石合金粉末の表面に薄い樹
脂被膜が形成され、これを所望の室内に充填し加熱、加
圧して成形するものであるから、磁石合金粉末と樹脂の
分散状態は均一となり、通常の加熱若しくは溶融成形に
比べて僅かな樹脂粉末の配合比でも充分な結合力が得ら
れるので、磁石粉末の高密度での充填が可能となり、均
質で磁気特性の優れた樹脂磁石が製造され得るものであ
る。

〔実　施　例〕

以下、実施例により本発明の詳細を具体的に説明する。

第１図、第２図及び第３図は、本発明にか＼る樹脂磁石
製造方法を実施するに当り樹脂被覆を施した磁石合金粉
末を成形するために使用する加熱及び加圧装置のそれぞ
れ異なった実施例の要部を示す説明図である。なお、各
図中、同一の参照符号を付したものは同−又は同等の機
能を有する構成要素を示している。

而して、原料となる磁石合金としては、ＦｅＣｒＣ０系
、ＲＣｏ系、ＲＦｅ系、ＲＦｅＢ系（但しＲはＳｍ、Ｎ
ｄ、Ｐｒ等の希土類元素）等の所望の磁石合金粉末が利
用され、これをボールミル、チューブミル、ハンマミル
、回転圧縮式粉砕機、円板摩擦式粉砕機、その他各種公
知の粉砕機を用いて、望ましくは粒径１〜数１０μｍ程
度に粉砕する。

而して、本発明に於ては、上記の如（して得た磁石合金
粉末の表面に樹脂被覆を施すものであるが、その被覆方
法としては各種の手段が利用できる。

例えば、被覆用樹脂としてフェニル環を有するＢｉｓ−
ＧＭＡやメチルメタクリレート　（ＭＭＡ）モノマ、ト
リエチレングリコールジメククリレートモノマに光増感
剤（ｄｌ−カンファーキノン；ＣＱ）や反応促進剤（Ｄ
ＡＥＭＡ、ＴＰ、ＭＰＭＡ等）を添加混合した樹脂モノ
マを用い、これをアセトン、クロロホルム、ベンゼン、
メタノール等の溶剤に溶かし、これに上記磁石合金粉末
を混合した上で、紫外線等光を照射してモノマを重合さ
せ、磁石合金粉末の表面に上記重合樹脂を定着させ、薄
い被膜を形成するものである。

即ち、上記の如く溶剤に溶き、光増感剤、反応促進剤等
を混合した光重合性の樹脂モノマを、磁石合金粉末に対
して例えば６重量％程度混合し、樹脂に応じて選定され
た波長の光を照射しつ一不活性ガス中で数分間充分に攪
拌し、その後溶剤を揮発、乾燥させると、磁石合金粉末
の表面に上記光重合性の樹脂の薄い被膜が形成される。

磁石合金粉末の表面の被覆形成方法としては、上記以外
の手段を利用することも可能であり、例えば磁石合金粉
末を少量づつ空中に降下させつ＼、これに向けて、溶剤
に溶いた樹脂をスプレィしたり、或いは溶剤で充分に薄
（溶いた樹脂溶液中に磁石合金粉末を混合して成る混合
液を空中にスプレィしたものを捕集する方法等も利用で
きる。

なお、被覆用の樹脂としては、エポキシ系、イミド系、
フェノール系、メラミン系、尿素系、シリコン系、ビス
マレイミド系、ポリウレタン系、不飽和ポリエステル系
、超高分子ＰＥ等も利用されるが、耐熱性の高いイミド
系やフェノール系、その他例えば数１００万前後の高分
子量のものが望ましい。

而して、被覆後の磁石合金粉末と被覆樹脂の重量比は、
前者が９０〜９８重量％、後者が２〜１０重量％、望ま
しくは前者が９３〜９７重量％、後者が３〜７重量％程
度となるように、被覆処理時に於ける溶剤の混合量、磁
石合金粉末と樹脂の混合比等を凋整する。被覆樹脂の被
覆厚さは、磁石合金粉末の寸法及び形状により、部分的
にも種々異なるが、平均厚さとしては、前述樹脂の量と
の関係から薄く、具体的には約１０μｍ前後、好ましく
はそれ以下、例えば約５〜６μｍ程度とすることが望ま
しい。被覆処理後に於ける磁石合金粉末の比率が９８重
量％以上であると最終製品に於ける粉末間の結合力が低
下し、また９０重量％以下であると磁気特性が低下する
。

而して、本発明にか＼る樹脂磁石製造方法に於ては、上
記の如く樹脂被覆された磁石合金粉末を所望の室内で加
熱、加圧して所望の形状に成形するものである。

第１図、第２図及び第３図には、この加熱、加圧成形を
行なうために使用する装置のそれぞれ異なった実施例の
要部が示されている。

先ず第１図から説明すれば、図中、１は前記の如く表面
が樹脂被覆された磁石合金粉末（以下、単に「被覆粉末
」と称する。）、２はセラミックス製又はグラファイト
等の炭素材及び耐熱性金属若しくは合金等の導電材で作
製された成形型、３及び４は炭素材又は耐熱合金の導電
材から成るバンチ、５はバンチ３及び４間に通電電圧を
印加する電源、６はスイッチ、７は成形型２の周囲に巻
回された磁界発生用兼誘導加熱用コイル、８はコイル７
に通電する加熱用高周波電源、９は低周波阻止コンデン
サ、１０はスイッチ、１１は磁界発生励磁用直流又はパ
ルス電源、１２は高周波阻止リアクタンス、１３はスイ
ッチである。

上記被覆粉末１を成形型２内に充填し、バンチ３及び４
で加圧しつ＼、スイッチ６を閉じて混合粉末１に電源５
からの電流を通じる。なお、このとき同時にコイル７に
励磁用電源１１からの直流又はパルス電流を通じて、成
形中の被覆粉末に一定又は変動磁界を作用させることに
より、得られる樹脂磁石の磁気異方性を向上させること
ができる。

被覆粉末１の電気抵抗が高い場合には、成形型２として
炭素材等の抵抗加熱体となる導電材を用い、成形型２に
対する通電加熱作用及び／又は高周波誘導加熱作用を生
ゼしめて被覆粉末１の加熱を助けるが、被覆粉末１が成
る程度以上導電性を有する場合には成形型として絶縁材
や高抵抗材を用いる。

通電用電源５は直流電源でも良いが、望ましくは直流に
１００）１ｚ〜数ＫＨｚの交流又はパルス電流を重畳し
たものが推奨される。補助的に被覆粉末１又は成形型２
を高周波誘導加熱する高周波電源８の周波数としては１
０ＫＨｚ〜１０Ｍ１１２のものが利用される。

而して、Ｎｂ２Ｆｅ１ｑＢ系の粒径５μφ程度の磁石粉
末（必要に応じて永久磁石化の熱処理等をしたもの、又
は未処理のもの）の表面を、磁石合金粉末の重量比が９
５％程度（平均樹脂被覆厚さ約６μｍ）となるようにメ
チルメタクリレートで被覆し、この被覆粉末を成形型２
内に充填し、ｌ０ＫＧの磁界中でバンチ３及び４により
　４５０ｋｇ　／　ｃｍ　”の加圧を行ないつ＼、電源
５から直流に４００１１ｚのパルスを重畳した電流を１
５秒間通じた結果、１９．５ＭＧＯｅの樹脂磁石が得ら
れた。

このように高いＭＧＯｅ値のものが得られるのは、磁石
粉末の充填密度が高いことに起因するものであり、磁石
粉末の充填密度をこのように高くしてもその曲げ強度は
１８５ｋｇ　／　ｃｍ　２であり、充分な結合が行なわ
れていることが判明した。

同様に、ＳｍＣｏ５系の粒径５μφ程度の磁石合金粉末
（９４重量％）の表面をイミド樹脂で被覆（６重量％）
した被覆粉末を上記成形型２内に充填し、１２ＫＧの磁
界中でバンチ３及び４により　８００ｋｇ　／　ｃｍ　
２の加圧を行ないつ＼、電源５から４００１１ｚの交流
を１５秒間通じた結果、１８．２Ｍ　Ｇ　Ｏｅの樹脂磁
石が得られた。

一般に、２４ＭＣ；ＯｅのＳ　ｍ、　Ｃｏ　５系の磁石
粉末を樹脂中に通常方式で９０重量％程度充填して成る
樹脂磁石は８〜１０ＭＧＯｅ程度であるが、本発明にか
＼る方法によって得られる樹脂磁石は上記の如＜１５〜
２０ＭＧＯｅ程度であり、従来に比べて格段に高いＭＧ
Ｏｅ値が得られることが理解される。

而して、上記の如き本発明の方法によって得られる樹脂
磁石の曲げ強度は一般的に１８０〜２５０　ｋｇ／ｃｍ
２であるが、上記被覆粉末中にカーボンウィスカ、グラ
スファイバ、アラミド等の繊維材料を５〜１０重量％程
度又はそれ以下、通常被覆粉末に対し体積比で最大７〜
１５％程度の割合で混入させて上記と同様に加圧、通電
処理することにより、曲げ強度を１０００〜３０００ｋ
ｇ　／　ｃｍ　２程度まで格段に向上させることができ
る。

例えば、約５μｍφのＳｍ２Ｃｏ＋７の磁石粉末に６重
量％程度のエポキシ樹脂被覆を施して成る被覆粉末に対
し、下記（Ａ＞ないしくＤ）の繊維材料をそれぞれに記
載の体積比で混合し、前述Ｓｍ　Ｃｏ　５樹脂磁石と同
様の条件で加圧、加熱成形したちの＼最大エネルギ積と
抗折力は下記「表−１」の通りとなった。

（Ａ）　約６μｍφｘ１５μｍｘのカーボンウィスカを
体積比で１０％混合。

（Ｂ）約１０μｍφＸ　１８００μｍｌのアラミド繊維
を体積比で１５％混合。

（Ｃ）上記ＡのカーボンウィスカとＢのアラミド繊維を
１：３の割合で混合した繊維材料を体積比で１３％混合
。

（Ｄ）約１５μｍφ×６００μｍｌのガラス繊維を体積
比で１．５％混合。

表−１ この結果から本発明の樹脂磁石製造に於てカーボンウィ
スカ、アラミド繊維とかの引張強さの大きい繊維材料の
被覆粉末への添加混合が、抗折力の大きい樹脂磁石を得
るのに有効なことが判る。

なお上記に於てガラス繊維は添加量が増大すると被覆樹
脂の結合力を低下させるので、あまり多くすることがで
きない。

而して、斯種樹脂磁石に於て、磁気性能、ｊｊ常最大エ
ネルギ積、を優れたものとするには、製作された樹脂磁
石中の磁石粉末の密度、又は単位体積当りの磁石粉末の
重量割合（充填量）を大きくすることが必要であって、
従って例えば同一磁石粉末量に対して同一量の樹脂被覆
を施したものであっても、製作されたちの一体積が大き
いものは体積を小さく高密度に作製できたものに対して
一般的に磁気性能が劣るものである。

磁石として約２４Ｍ　Ｇ　Ｏｅの磁気性能を有するＳｍ
２ｃｏ１７の約５μｍφの粉末をナイロン樹脂で被覆し
て固める場合、従来方法によればナイロン樹脂の割合を
少なくとも重量比で約５％（体積比で約４０％）以上と
しなければならないが、本発明の製造方法によれば、樹
脂の含有量を約２％（体積比約１６％）程度まで減少さ
せることができる（従来の５％添加と同一程度の強度を
維持して）だけでなく、磁石粉末を従来よりも高密度に
固化成形することができ、磁気性能の優れた樹脂磁石を
得ることができる。その結果を下記「表−２」に示す。

表−２ 次に磁石粉末密度を増大させるために、−上記本発明の
５％ナイロン樹脂添加の固化成形に於て、一方の加圧バ
ンチ３に周波数２４Ｋ　ｉ（ｚ、出力ＩＫＷの超音波を
加えるようにしたところ、被覆樹脂の割合を最大約１．
４重量％（体積比約１１％）まで減少させて固化成形す
ることができ、約１２．２〜１４．１ＭＧＯｅの磁気性
能のものが得られた。

また次に、圧縮、曲げ、抗折力等が大きい樹脂磁石を得
るために、分子量１００万ないし５００万のポリエチレ
ンを用い、約５μｍφのＳｍ２Ｃｏ１７に対し２重量％
となるように被覆し、約ＩＬＫＯｅの磁場中で約２００
℃に加熱し、約６５０ｋｇ　／　ｃｍ　２で成形したも
のは、約１８Ｍ　Ｇ　Ｏｅで、曲げ強度が約７５ＭＰａ
であった。次にこれに前記樹脂（Ｐ　Ｅ）に前述のカー
ボンウィスカを体積比で約８％含むものとしたところ、
曲げ強度が約１１０Ｍ　Ｐ　ａとなった。

上記Ｓｍ２Ｃｏ１７に代えて、約１μｍφのバリウム・
フェライト粉末を用い、ＰＥを約５％とし、約５ＫＯｅ
の磁場で約２００℃に加熱圧縮成形したものは約２．２
Ｍ　Ｇ　Ｏｅであった。

第２図は、本発明にか＼る方法を実施するために使用す
る装置の別の実施例を示しており、図中、第１図と同様
の構成要素については同一の参照番号を付してあり、更
に１４及び１５はそれぞれバンチ３及び４の周囲に巻回
されたコイル、１６は上記コイルに通電するための直流
電源、１７はスイッチ、１８及び１９は、抵抗及びリア
クタンス等の充電インピーダンス２０及び２１を介して
充電されるコンデンサ、２２及び２３はコンデンサ１８
及び１９の充電電荷をコイル１４及び１５に放電させて
パルス励磁するスイッチである。

即ち、この図示の例では、混合粉末１の通電加熱及び加
圧圧縮中に、所定時間幅の期間、所定強度の磁場を作用
させるパルス磁場印加を所定の期間を置いて繰り返す方
式のものである。なお、コイル１４による磁場の方向と
、コイル１５によるそれとは、通常同一方向で行なう。

前記と同様の磁石粉末及び樹脂粉末から成る混合粉末１
を成形型２内に充填し、バンチ３及び４でこれを加圧し
つ＼スイッチ６を閉じて被覆粉末１に通電を行なう。こ
のとき同時にスイッチ２２及び２３を開閉してコイル１
４及び１５に間歇的にパルス通電を行ない、被覆粉末１
内に一定方向（図中上下方向）に例えば５〜５０ＫＯｅ
程度の間歇的なパルス磁界を作用させる。然るときは、
上記磁界方向に磁気異方性を有すると共に着磁された永
久樹脂磁石が得られる。

第３図は、本発明にか＼る方法を実施するために使用す
る装置の更に異なった実施例を示しており、図中、２４
及び２５は成形型２の側壁の対向位置に設けられた鉄芯
、２６及び２７は上記鉄芯にそれぞれ巻回されたコイル
である。

前記と同様の被覆粉末１を成形型２内に充瞑し、パンチ
３及び４でこれを加圧しつ＼上記パンチを介して被覆粉
末１に通電を行なう。このとき同時にスイッチ１７を閉
じてコイル２６及び２７に通電を行ない、被覆粉末ｌ内
に一定方向（図中左右方向）に、一定又はパルス磁界を
作用させる。然るときは、上記磁界方向、即ち成形型２
の直径方向に沿って着磁された永久樹脂磁石が得られる
ものであり、鉄芯２４．２５等を成形型２の側壁に放散
同形に多数配置して直径方向に沿った複数の磁界を作用
させることにより、多極の永久樹脂磁石が得られ？、も
のである。

Ｊ発明の効果〕 本発明は、畝上の如く構成、−１おるか〔１１，（；発
明によるときは、磁石合金粉末を高密度で充ｔｉ　ｌッ
ても保形性が損なわれず、均質で、保磁力等の磁気特性
並びに磁気異方性にも優れた樹脂磁石を製造することが
可能となるものである。

なお、本発明の構成は畝上の実施例に限定されるもので
ない。即ち例えば、使用し得る磁石合金粉末及び被覆用
樹脂の種類並びにそれらの配合比、更にはその加圧成形
の際に添加される繊維材料の種類と配合比等々は、製造
すべき樹脂磁石の種類や使用目的に応じて適宜変更する
ことが可能であり、成形型やパンチの形状、加熱手段、
磁界の形成手段、磁界の方向等も変更可能であり、本発
明はその目的の範囲内で上記の説明から当業者が容易に
想到し得るすべての変更実施例を包摂するものである。

例えば、磁石合金粉末に、特にダ（シ硬化性系の樹脂（
モノマ）被覆して使用する場合、粉末に対する被覆処理
の段階で、高分子樹脂化、及び硬化反応が、１００％完
全にではなく、例えば４０〜６０％程度中途迄反応が進
行した所で粉末に対する被覆が行なわれた状態とし、こ
の樹脂被覆粉末を、所望の室内で加熱、加圧、好ましく
は所定強度の磁界中で加熱、加圧して、残りの４０〜６
０％の高分子樹脂化及び硬化反応を行なわせると共に結
合成形を行なうようにするものであり、また前記の熱硬
化性系の樹脂が、二成分以上の混合系から成るもの一場
合には、粉末に対し先ず一成分以上を除く他の成分の樹
脂モノマを被覆しておき、該粉末を所定形状に加熱、加
圧して結合成形する際に、上記予め除いておいた成分の
樹脂モノマを添加混合し、之を所望の室内で加熱、加圧
、好ましくは所定強度の磁界中で加熱、加圧することに
より熱硬化性樹脂化の硬化反応を行なわせて結合成形さ
せるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、本発明にか＼る樹脂磁石
製造方法を実施するに当り樹脂被覆を施した磁石合金粉
末を成形するために使用する加熱及び加圧装置のそれぞ
れ異なった実施例の要部を示す説明図である。 １−−−−・・・・・・・−被覆粉末 ２−・・−−−−一・・・・−・成形型３．４−・−−
−−・−バンチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所望の組成の磁石合金を粉砕する工程と、粉砕して
   得た磁石合金粉末に樹脂被覆を施す工程と、上記樹脂被
   覆を施した磁石合金粉末を所望の室内で加熱、加圧して
   所望の形状に成形する工程とから成る樹脂磁石製造方法
   。 ２）成形を磁界内で行なうことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の樹脂磁石製造方法。