明 細 書 希土類ボ ン ド磁石用組成物、 希土類ボ ン ド磁石及び希土類ボ ン' ド磁石の製造方法 技 分 野 " 本発明 は、 希土類磁石粉末 と 樹脂成分か ら な る 希土類 ボ ン ド磁石に関 し 、 希土類ボ ン ド磁右中の磁石粉末の充 填量の多い、 従 っ て高性能な希土類ボ ン ド磁石お よ び こ の磁石を製造す る に用 い ら れ る希土類ボ ン ド磁石用組成 物、 希土類ボ ン ド磁石の製造方法に関す る も の で あ る 。
背 景 技 術
希土類ボ ン ド磁石.の成形方法 と し て は、 以下 に示すよ う な成形方法が挙げ られ る 。
1 . 圧縮成形法
2 . 射出成形法
3 . 押出成形法
圧縮成形法は、 一般に磁石粉末 と 熱硬化性樹脂か ら な る 磁石用組成物を室温でプ レ ス の金型中 に充填 し 、 こ れ に圧力を加え て圧縮 し て成形 し 、 そ の後、 加熱 し て樹脂 を硬化 さ せて成形す る 方法であ る 。 こ の圧縮成形法 は他 の成形方法に比べ磁石組成物中 の樹脂成分量が少な い た め、 成形 さ れた磁石の磁気性能 は高 いが、 磁石の形状に 対す る 自 由度は小 さ い。
射出成形法は、 磁石粉末と樹脂成分か ら な る磁石甩組 成物を加熱溶融 し、 十分な流動性を もたせた状態で金型 内 に注入 し て所定の形状に成形す る方法であ る 。 射出成 形法は磁石組成物に流動性を も たせ る た め に磁石用組成 物中の樹脂成分量が圧縮成形に比べて多 く な る た めに磁 石成形体の磁気性能は低下する。 しか し、 形状の 自 由度 は圧縮成形法に比べ大き い。 '
押出成形法は、 磁石粉末 と樹脂成分か ら な る磁石組成 物を加熱溶融 し、 十分な流動性を も たせた状態で金型内 で賦形 し、 かつ冷却固化 して所定の形状に成形す る方法 であ る。 押出成形法は射出成形法と 同様、 磁石組成物に 流動性を も たせ る ために樹脂成分の含有率が高 く な る。 こ の成形法は薄肉長尺磁石の製造が容易であ る とい う 利 点 ¾ 有する。
これ ら の成形法の 内、 主に樹脂 と して熱可塑性樹脂を 使用す る 成形法は射出成形法及び押出成形法が一般的で あ り 、 これ ら につ いては特開昭 6 2 — 1 2 3 7 0 2、 特 開昭 6 2 — 1 5 2 1 0 7 、 特開昭 6 0 — 1 9 4 5 0 3、 ま た は特開昭 6 0 — 2 1 1 0 8 に開示された方法があ る o
しか し、 従来の技術、 特に射出成形や押出成形に用 い られる希土類磁石粉末と熱可塑性樹脂か ら な る希土類ボ ン ド磁石用組成物について以下の問題点を有する。 すな わ ち、 希土類磁石粉末はそ の組成中に F e 、 C o 等の遷
移金属成分を有 じてい る た め、 熱可塑性樹脂 と 混合、 混 練及び組成物の成形を行な う と 金属成分が樹脂成分 に対 し触媒作用 を起 こ し 、 樹脂成分の分子量増加、 それに伴 う 溶融粘度の上昇等の組成物の物性の変化を引 き 起 こ す。 こ れは希土類ボ ン ド磁石用組成物の熱安定性の低下を意 味す る 。 こ の現象につ い ては一部、 「 日 本応用磁気学-会 誌 Vol .16 , No.2. 135-138 (1992)」 に N d — F e — B 系 磁石粉末 と ポ リ ァ ミ ド樹脂か ら な る 組成物が温度やせん 断に よ り 物性、 特に粘度が変化す る こ と が示 さ れて い る 。 こ の現象 は希土類磁石粉末の組成物中の充填率が増加す る ほ ど、 ま た希土類磁石粉末の比表面積が増加す る ほ ど 起 こ り 易 く な る 。 従 っ て、 こ れ ら の現象に よ り 、 希土類 ボ ン ド磁石用組成物を製造す る こ と がで き な か っ た り 、 で き た と し て も成形中の変質に よ り 安定成形を行な う こ と がで き な か っ た り 、 成形磁石の磁気性能の向上を図 る こ と が困難に な る と い う よ う な 問題点があ っ た。
希土類ボ ン ド磁石用組成物につ い て組成物の物性 と 成 形性 と の関係は特に押出成形に お いて はあ ま り 明確に な つ て い な い。 特開平 1 — 1 6 2 3 0 1 に開示 さ れた方法 の場合に は粘度のニ規定が成 さ れてい る が こ れは磁場配向 と の関係で成さ れてい る も のであ り 、 ま た使用 し てい る 樹脂 は熱硬化性樹脂であ り 熱可塑性樹脂を使用 し た磁石 用組成物の成形性 Jこ関わ る 物性につ い て は明確に な っ て は い な い。 ま た、 成形中での物性の変化につ い て も あ ま
り 留意されてはいな い。 前述 し た よ う な現象に よ り 生 じ る物性の変化は、 実際に成形を行な う 場合に は、 成形機 中の金型への搬送時に生 じ、 こ れに よ つ て成形を行な う こ と が出来な く な る と い う よ う な問題が生 じ る。 ま た、 射出成形の場合、 その成形法上、 ス プル一やラ ンナーを 生 じ、 こ れにつ いては リ サイ ク ルする必要が生 じ るが組 成物の物性が変わ る こ と に よ り リ サイ ク ルを行な う こ と が困難と な り 、 材料ロ スが増加する と い う 欠点があ っ た。 こ れは希土類ポ ン ド磁石のコ ス ト 増を も た らす。 押出成 形の場合に は射出成形に比ベ リ サイ ク ルを行な う 必要は 殆ど無いが連铳的に稼働する た め押出機中や金型中で滞 留が生 じ る と それが原因で成形が行なえ な く な る と い う よ う な事が起 こ る 。 更に は組成物の変質に よ り 機械に負 荷がかか り 、 機械の故障やス ク リ ュ一.や金型、 射出成形 機の ノ ズル等の破損を起 こ す事があ る。
押出成形に使用 されてい る磁石用組成物につ い ては特 開昭 6 2 — 2 6 4 -6 0 1 で減摩材の添加、 特開昭 6 3 - 2 8 9 8 0 7 、 特開平 1 一 1 6 2 3 0 1 では熱硬化性樹 脂を用い た磁石組成物、 特願平 3 - 2 7 0 8 8 4 で磁石 組成物の粘度規定が示さ れてい る。 しか し従来の技術に おけ る押 ^ }成形用磁石組成物につ いては上記に示 し たよ う に磁石組成物の溶融状態の物性や減摩林等の添加剤に つ いては考慮されている も のの特に樹脂成分と し て熱可 塑性樹脂を採用 し た と き の樹脂成分につ いての考慮が十
分 に はな さ れてい な か っ た。 希土類樹脂結合型磁石の押 出成形は成形磁石の磁気特性を高め る た め に磁石組成物 中 に非常に多 く の磁石粉末を充填 さ せ る た め に磁石組成 物の溶融時の強度、 すな わ ち メ ル ト ス ト レ ン グ ス が小 さ い た め に一般の樹脂の押出成形の よ う に金型で賦形 し た 後 に金型外に 引取機で取 り 出 し 、 金型外で冷却、 サイ-.ジ ン グを行な っ て最終形状に成形す る と い う 方法を採用す る こ と がで き な い。 そ こ で磁石組成物の押出成形法 し て は金型内で最終形状に賦形 し 、 そ の状態で金型先端部 で冷却固化 し た後に金型外に押 し 出す と い う 方法を採用 する 必要があ る 。 こ の成形方法の場合、 金型先端部 (以 後冷却部 と 称す) で冷却固化 さ れた状態の磁石組成物を 押 し 出す必要が生 じ る。 そ の た め、 磁石組成物に使われ てい る樹脂が 1 種類の場合、 特に結晶性の樹脂を使用 し て い る場合に は溶融状態か ら 固化状態への変化が急速で あ る た め押出成形を行な う こ と がで き な いか押出速度 (成形速度) が樹脂の融点近傍の特性に よ り 制限 さ れて し ま う と い う 問題点があ っ た。
また、 希土類磁石粉末は前述 し た よ う に成形中 に樹脂 成分を変質 さ せ る ほ ど活性であ り 、 従 っ て磁石成形体に し て放置 し てお く と 酸化に よ り 鐯びる と いう 欠点があ つ た。
さ ら に、 希土類ボ ン ド磁石の製造方法 と し て は 3 種類 の製造方法が挙げら れたが、 こ の う ち圧縮成形法が最 も
高性能な磁石を製造でき る製法であ るが樹脂 と し て熱硬 化性樹脂を使用する ために成形機に加熱硬化す る工程が 加わ る こ とか ら加熱硬化時の樹脂特性を考慮す る必要が 生 じ る こ とか ら成形性のみで樹脂を選定する こ とができ ず、 従っ て樹脂の種類や使用量や成形条件が成形性の改 善 と い う 観点のみで選定する こ とができ な い。 ま た、 熱 硬化性樹脂を使用する こ と か ら成形不良品を再生利用す る こ とができ な い と い う 間題点があ っ た。
そ こ で本発明 は こ れ ら の課題を解決する も ので、 そ の 目 的 とす る と こ ろ は高性能な希土類ボ ン ド磁石を生産性 良 く 、 提供する こ と にあ る。 ま た、 希土類ボ ン ド磁石を 磁石の使用用途に応 じた種々 の形状で提供す る と こ ろ に
Φ る 0
発明の開示
本発明 は、 希土類ボ ン ド磁石用組成物は希土類磁石粉 末 と熱可塑性樹脂からな.る希土類ボ ン ド磁石用組成物に おいて、 希土類ボ ン ド磁石用組成物中にキ レ ー ト 化剤を 0 . 1 〜 2重量%添加する。 ま た、 希土類ボ ン ド磁石用 組成物中に フ ノ ール構造を有する キ レー ト 化剤を
0 . 1 〜 2 . 0 重量%添加す る。 も し く は希土類ボ ン ド 磁石用組成物中に 1 種 も し く は 2 種以上の酸化防止剤 と キ レ ー ト 化剤を総量で 0 . 1 〜 2 重量%添加す る。 ま た、 希土類磁石粉末と熱可塑性樹脂力、 ら な る希土類ボン ド磁 石用組成物において、 希土類ボ ン ド磁石用組成物中 に 1
種も しく は 2 種以上の酸化防止剤 と フ ユ ノ ー ル構造を有 す る キ レ ー ト 化剤を総量で 0 . 1 〜 2 重量%添加す る こ と を特徴 と す る 。 こ れ ら の こ と に よ っ て、 混練、 成形中 の希土類ボ ン ド磁石用 の熱的安定性を確保 し、 成形を安 定に さ せ る 。 ま た、 磁石用組成物中の磁粉体積率を増加 さ せ、 成形磁石を高性能化 さ せ る 。 さ ら に こ れ ら の こ.と に よ っ て希土類磁石粉末を不活性化 さ せ、 成形磁石の耐 食性を向上 さ せ る 。
ま た、 本発明 は希土類磁石粉末 と ポ リ ア ミ ド樹脂か ら な る 希土類ボ ン ド磁石用組成物に お いて、 希土類ボ ン ド 磁石用組成物中 に ア ミ ド基を有す る キ レ ー ト 化剤を
0 . 1 〜 2 重量%添加す る。 ま た、 希土類ポ ン ド磁石用 組成物中 に 1 種 も し く は 2 種以上の酸化防止剤と ア ミ ド 基を有す る キ レ ー ト 化剤を総量で 0 . 1 〜 2 重量%添加 す る 。 こ れ ら の こ と に よ っ て、 特に樹脂成分に ポ リ ア ミ ド樹脂を使用 し た と き の磁石用組成物の熱安定性、 成形 性を得 る こ と が可能に な る 。
ま た、 本発明 は希土類ボ ン ド磁石用組成物は希土類磁 石粉末 と 熱可塑性樹脂 (添加物を含む) か ら な る 押出成 形用 の希土類ボ ン ド磁石用組成物に お い て、 押出成形機 投入前の組成物の溶融状態に お け る 粘度 7] χ が
5 kpoise^ η { ≤5 0 0 kpoise (せん断速度 2 5 s e c一1) であ り 、 かつ押出機か ら吐出 さ れた と き の組成物の粘度 0 と 7} 、 が
0 . 3 ≤ ?7 2 / ?7 t ≤ 1 0
であ る とす る。
ま た、 希土類磁石粉末 と熱可塑性樹脂 (添加物を含む) か ら な る射出成形用 の希土類ボ ン ド磁石用組成物に おい て、 射出成形機投入前の組成物の溶融状態におけ る粘度
V が
1 kpoise^ η ≤ 1 0 0 kpoise (せん断 ¾g 1 0 0 0 s e c "1) であ り 、 かつ押出機か ら吐出 された と き の組成物の粘度
W 4 と 77 3 が
0 . 3 ≤ V / ^ ≤ 5 であ る と する。 これ ら の こ と に よ つ て、 押出成形 も し く は射出成形時の成形機の ト ラ ブル等を低減 し、 安定に製 造を行な う こ とを可能にす る。
さ ら に本発明 は押出成形用磁石組成物は希土類磁石粉 末 と樹脂成分 (無機添加剤を含む) か ら な る押出成形磁 石用組成物において、 樹脂成分が融点の異な る 2 種類以 上の熱可塑性樹脂か ら な る こ と とす る。 ま た、 樹脂成分 が 2 種類以上の熱可塑性樹脂か ら な り 、 それ ら の樹脂の 融点が 1 2 0 で以上かつ、 融点差が 5 0 で以下と す る 。 ま た、 樹脂成分が融点の異な る 2 種類以上の熱可塑性樹 脂か ら な 、 そ のう ち最も分子量の低い樹脂の平均分子 量に対 し、 そ の他の樹脂の平均分子量が最 も低い樹脂の 平均分子量の 5 倍以下で i る とする。 これ ら の こ と に よ つ て、 押出成形におけ る成形性を容易に さ せ、 ま た生産
性 拡大を図る こ とを可能に さ せ る。
• ま:た、 本発明 は希土類ボ ン ド磁石の製造方法は希土類 ボ ン ド磁石の製造方法に おいて、 希土類磁石粉末 と 融点 の異な る 2 種類以上の熱可塑性樹脂 (無機添加物を含む) か ら な る 押出成形磁石用組成物を金型内で冷却固化す る 押出成形で成形す る こ と と す る 。 ま た、 希土類樹脂結合 型磁石の製造方法 に おいて、 希土類磁石粉末 と 樹脂成分 か ら な る 押出成形用磁石組成物が 2 種類以上の熱可塑性 樹脂か ら な り 、 それ ら の樹脂の融点が 1 2 0 。C以上かつ、 融点差が 5 0 で以下であ る と す る 。 こ れ ら の こ と に よ つ て、 押出成形に よ っ て高性能な磁石を生産性良 く 製造す る こ と が可能と な る 。
更に、 本発明 は希土類磁石粉末 と樹脂成分か ら な る 希 土類ボ ン ド磁石の製造方法にお いて、 樹脂成分の溶融温 度領域で圧縮成形す る こ と に よ り 、 高密度かつ高性能な 希土類ボ ン ド磁石を提供す る こ と が可能 と な る 。
図面の簡単な説明
第 1 図 は本発明 の実施例 にお いて使用 し た押出成形用 の金型構造を示す断面図であ る 。
発明を実施す る た めの最良の形態
以下、 本発明を実施例 に従い説明する 。
実施例 1 と し て、 各磁石粉末 と熱可塑性樹脂の みを混 合、 混練 し た時の混練物の状態変化につ い て示す。
実験方法 と し て は表 1 に示 し た各磁石粉末 と ポ リ ァ ミ
ド樹脂 (ナイ ロ ン 1 2 ) を磁石粉末が体積率で 7 5 V 0 1 % と な る よ う に秤'量 した後に V型混合機で混合 し、 こ の 混合物 4 5 g をラ ボプラ ス ト ミ ル (東洋精器製作所製) に設置 し た ロ ー ラ ミ キサー ( R — 6 0 ) に投入 し、 温度 2 3 0 。C、 ス ク リ ュ ー回転数 l O r p mで混練を行な い 混練中の混練 ト ルク を測定 し た。 そ の時の結果を表 1 に 示す。
こ こ で、 表中の ト ルク上昇時間 Α は混練開始 1 分後の ト ルク 値に対 し、 ト ルク 値が 3倍以上にな る ま での混練 時間を示 し てい る 。
表中の結果か ら 明 らかな よ う にフ ェ ラ イ ト 磁石粉末を 使用 し た と き と希土類磁石粉末を使用 し た時では状況が 異な り 、 希土類磁石粉末を使用 した と き に は一様に ト ル
ク 上昇時間 は短い。 ま た ト ル ク の経時変化 も異な っ てお り 、 フ ユ ラ イ ト 磁'石粉末を使用 し た と き に は混練開始 1 分後の ト ノレ ク 値は高 く 、 経時的に徐々 に ト ル ク 値の上昇 が見 ら れ る も の の ト ル ク 値が 3 倍以上に はな ら な い。 そ れに対 し 、 希土類磁石粉末を使用 し た に は急激に ト ル ク 値が上昇す る 。 こ れは フ ユ ラ イ ト 系磁石粉末に比べ、 希土類磁石粉末が活性であ る た め に ト ル ク 値の上昇、 す な わ ち樹脂成分の変質を起 こ さ せ る も の と 考え られ る 。
こ の現象 は樹脂成分 と し てポ リ ア ミ ド樹脂を使用 し た 場合だ けでな く 、 P P S (ポ リ フ エ 二 レ ン サルフ ア イ ド) や液晶 ポ リ マ ー 、 P E N (ポ リ エー テル二 ト リ ノレ ) 等の 熱可塑性樹脂を使用 し た場合に も 同様に起 こ る 。
VI上の結果か ら 、 希土類磁石粉末を使用 した と き に は フ ユ ラ イ ト 磁石粉末を使用 し た と き と は異な り 、 混練物 の安定性の確保が困難であ る こ と は明 ら かであ る 。
そ こ で、 次に実施例 2 と し て上記の よ う な混練物の変 化を抑え る 方法につ い て の検討を行な っ た。 そ の結果に つ い て示す。
N d - F e — B 系急冷磁石粉末 ( G M社製 M Q P - B ) と ポ リ ア ミ ド樹脂及び表 2 に示 し た各種キ レ ー ト 化剤を 磁石粉末力 7 0 V 0 1 %、 キ レ ー ト 化剤添加量を 1 . 0 w t % と な る よ う に混合 し、 こ の混合物 4 5 g を ラ ボブラ ス ト ミ ル (東洋精器製作所製) に設置 し た ロ ー ラ ミ キサ 一 ( R - 6 0 ) に投入 し、 温度 2 3 0 。C、 ' ス ク リ ュ ー 回
転数 1 0 -r p mで混練を行ない、 混練中の混練 ト ル ク を 測定 し た。 そ の時の評価結果を表 3 に示す。 表 2
こ こ で表 3 中 の ト ルク上昇時間 B と は ラ ボプラ ス ト ミ ルに よ る混練中の混練 ト ルク の変動を経時的に測定 し、 混練開始 1 分後 ト ルク 値の 1 . 5 倍の ト ルク にな る まで の時間を表わ してい る 。 こ の時間が長ければ長い ほ ど組
成物.は熱的 に安定-であ り 、 従 っ て成形を行な う こ と が容 易であ る こ と を示 し てい る。 こ の測定は各サ ン プル 6 0 分測定を行な っ てお り 、 6 0 分ま でに ト ル ク の上昇がみ ら れな 力、 つ た も の につ いて は 〉 6 0 と 示 し てあ る 。
ま た、 表中の組成物 1 9 につ いて は比較例 と し て、 キ レ 一 ト 化剤を添加 し な か っ た組成物の ト ル ク 上昇時 ^を 評
価 し た。 表 3
3
繊物 19 - 7
表 3 か ら 明 らかなよ う にキ レ ー ト 化剤を添加す る こ と によ り 、 キ レー ト 化剤の種類に よ り そ の効果にば らつ き はみ られる も の の、 キ レー ト 化剤をいれなか っ た も の に 比ベ、 ト ノレク 上昇時間は一様に長 く な つ てい る 。 こ の こ と か ら、 キ レー ト 化剤を添加する こ と に よ り 、 磁石甩組 成物の熱安定性の向上は明 らかであ り 、 従 っ て、 混練、 成形時の生産性は向上す る。 ま た、 フ ユ ノ ール構造を有 するキ レ ー ト 剤 8〜 1 0 、 1 2 を添加す る こ と に よ り 、 他のキ レ ー ト 化剤に比べそ の効果が高 く 、 よ り 有効であ る こ と は明 ら かであ る。 こ れはフ エ ノ ー ル構造に よ り 、 よ り 樹脂の酸化に よ る変質を抑え る効果に よ る も の と考 え られる。
次に実施例 3 と し て実施例 2で示 し .た よ う に混練物の 変質の抑制に有効であ っ たキ レ ー ト 化剤の添加量に よ る 影響を調べた。 そ の結果を如何に示す。
粉砕に よ り 粒度分布を平均粒径 2 0 mに調製 した N d - F e - B系急冷磁石粉末 ( G M社製 M Q P - B ) と ポ リ ア ミ ド樹脂及び表 2 に示 し た各種キ レ ー ト 化剤を 磁石粉末が 7 2 , 5 V 0 1% . キ レー ト 化剤添加量を表 4 に示 した添加量と な る よ う に混合 し、 こ の混合物 4 5 g をラ ボプラ ス ト ミ ル (東洋精器製作所製) に設置 し た 口 ー ラ ミ キサー ( R — 6 0 ) に投入 し、 温度 2 3 0 で、 ス ク リ ュ ー回転数 1 0 r p mで混練を行ない、 混練中の混
練 ト ル ク を測定 し た。 そ の時の評価結果を表 4 に示す
繊物 34 0 2. 0 >60 6. 7 組成物 35 0 2. 6 >60 4. 9 こ こ で、 表中の圧壊強度 と は各組成物 と 同 じ組成に秤 量、 混合 し 、 そ の混合物を 2 軸混練機に よ り 混練を行な
い 、 混練物を作製 し、 こ の混練物を射出成形機によ り 成 形を行な い外径 1 8 m m、 内径 1 6 m m、 高さ 1 0 m m の リ ン グ磁石を作製 し、 こ の リ ン グ磁石を圧壊す る 時に 必要な荷重を圧縮試験機によ り 測定 し た。 その結果を表 中 に示 し てい る。
表 4 力、 ら 明 ら かな よ う に添加量が 0 . 1 w t %以下の 時には若干効果はみ られる も の の ト ルク 上昇時間が短 く 、 組成物の熱安定性は不十分であ っ た。 そ の ため添加量 0. 1 w t %以下の組成物につ いては成形を行な う こ と がで きず、 従っ て形成品の圧壌強度を測定する こ と がで き なか っ た。 一方、 添加量が 0 , 1 w t %以上の も の に つ いてはどれ も ト ルク 上昇時間を伸びてお り 、 成形 も可 能で ¾ つ た こ と か ら圧壊強度を行な う こ と は可能であ つ た。 し 力、 し なが ら添加量が 2 . 0 w t %以上の組成物の 成形品は一様に圧壌強度の低下がみ られる。 こ れは添加 量の増加に と も ない相対的に樹脂量が低下 し たため、 機 械的強度が低下 し た も の と考え られる。 従っ てキ レ ー ト 剤の添加量の上限値は 2 . 0 w t %が適当であ る と考え られる。
次に組成物 2 2、 2 7、 3 3 につ いては圧壊強度用サ ン プル作 に使用 し た組成物を Φ 1 0 m m の金型に投入 し、 2 3 0 で に加温 し た後、 成形圧 3 t / c m 2 かけて 温間成形を行ない、 外径 1 0 m m、 長さ 1 0 m mの 円柱 状磁石を作製 し、 こ のサ ン プルを用 いて磁気性能を測定
し た。 そ の結果を表 5 に示す
磁石 2 組成物 27 6. 49 9. 58 8. 4 5. 75 磁石 3 組成物 33 6. 51 . 58 8. 3 5. 75 表 5 か ら 明 ら かな よ う に熱的安定性が良好であ る 組成 物を用 い る こ と に よ り 、 高い磁気性能を有す る磁石を製 造す る こ と が可能 な た。 ま た、 表 5 に示 さ れてい る 磁石の理論密度は 5. 8 g / c m 3 であ り 、 こ の こ と か ら 、 温間成形に よ り 空孔の ほ と ん ど無い高密度の成形を 行な う こ と が可能であ つ
次に実施例 3 と し てキ レ ー ト 化剤 と 酸化防止剤を複合 添カ卩 し た と き の結果を以下に示す。
粉砕に よ り 粒度分布を平均粒径 2 0 m に調製 し た N d - F e - B系急冷磁石粉末 ( G M社製 M Q P - B ) と ポ V ア ミ ド樹脂及び表 2 に示 し た各種キ レ ー ト 化剤、 表 6 に示 し た酸化防止剤を磁石粉末が 7 5 , 0 V 0 1 % キ レ ー ト 化剤 と酸化防止剤の添加量を総量で 1 . 0 w t % 、 キ レ ー ト 化剤 と 酸化防止剤を等量 と な る よ う に混合 し / 0
表 6
こ の混合物 4 5 g をラ ボプラ ス ト ミ ル (東洋精器製作 所製) に設置 した ロ ーラ ミ キサー ( R — 6 0 ) に投入 し、 温度 2 3 0 で 、 ス ク リ ュ ー回転数 1 ひ r p mで混鍊を行 ない、 混鍊中の混練 ト ルク を測定 した。 そ の時の評価锆 -果を表 7 に示す。
表 7
こ で表 6 中の酸化防止剤 D はキ レ ー ト 構造を有す る 酸化防止剤で あ る 。 ま た、 表 6 中で酸化防止剤を示 し て い な い もの につ い ては酸化防止剤を いれず、 キ レ ー ト 化
剤を 1 . 0 w t %入れた と き の結果であ る。
表 7 力、 ら 明 ら かな よ う にキ レ ー ト 化剤に酸化防止剤を 添加する こ と に よ り 、 一様に ト ルク 上昇時間が長 く な り 、 組成物の熱安定性は向上 し てい る 。 これは酸化防止剤を 複合添加する こ と に よ り 、 キ レ ー ト 化剤の分散の不均一 等によ り 生 じ た樹脂の変質を酸化防止剤に よ り 反応 c 連 鎮を抑え る こ と が可能にな つ た こ と か ら 、 よ り 安定性が 向上 し た も の と考え られる。 ま た、 酸化防止剤と してフ ェ ノ ー ル構造を有する キ レ ー ト 化剤を添加する こ と に よ り 、 よ り酸化防止効果を果たす こ と が可能と な る。 以上 の結果か ら キ レー ト 化剤 (フ エ ノ ール構造を有す る も の を含む) と酸化防止剤の複合添加によ り 、 よ り 組成物を 熱的に安定化させ る こ とが可能 と な り 、 成形性が改善さ れる。
続いて実施例 4 と してキ レ ー ト 化剤と酸化防止剤の添 加量を変えた と きの結果を以下に示す。
粉碎に よ り 粒度分布を平均粒径 2 0 m に調製 し た N d - F e - B 系急冷磁石粉末 ( G M社製 M Q P - B ) と ポ リ ア ミ ド樹脂及び表 2 に示 し たキ レー ト剤、 表 6 に 示 した酸化防止剤を磁石粉末が 7 8 . 0 V 0 1 、 キ レ ー ト 化剤 と 化防止剤の添加量を総量につ いて は表 8 に示 し た よ う な量に、 キ レー ト 剤 と酸化防止剤を等量と な る よ う に混合 し、 こ の混合物 4 5 g を ラ ボプラ ス ト ミ ル (東洋精器製作所製) に設置 し た ロ ー ラ ミ キサー ( R —
6 0 ) に投入 し、 温度 2 3 0 °C 、 ス ク リ ュ ー 回転数 1 0 r p mで混練を行な い、 混練中の混練 ト ル ク を測定 し た。 そ の時の評価結果を表 8 に示す。
こ こ で、 表中の圧壊強度 と は各組成物 と 同 じ組成に秤 量、 混合 し 、 そ の混合物を 2 軸混練機に よ り 混練を行な い、 混練物を作製 し 、 こ の混練物を押出成形機に よ ^成 形を行な っ た。 こ の時の成形方法の詳細 は以下の通 り で あ る。
製造 さ れた磁石用組成物を 1 軸の押出成形機に投入 し 押出機中で溶融状態 と す る 。 こ の状態で図 1 に示 し た よ う な金型に押 し流 し 、 金型内で所望の形状に賦形 し た後、 磁石用組成物は金型先端部 (冷却部) 1 で冷却 さ れ、 固 化状態 と さ れた後に金型外 に押 し 出 さ れる。 こ こ で図 1 は金型構造の概略断面図であ り 、 シ ー ト やかわ ら形状 も し く は ブロ ッ ク 形状の成形用 の金型の構造であ る 。 図中、
1 は冷却部、 2 は磁石組成物流路、 3 は金型流路入口 、 4 は金型流路出 口 、 5 は断熱材、 6 は ヒ ー タ ー 、 7 は冷 却治具であ る 。 パイ プ形状の成形の場合に は金型中央部 流路 2 内 に マ ン ド レ ルが設置 さ れ る 。 ま た、 異方性磁石 粉末を使用す る 場合に は必要に応 じ て冷却部に軟磁性材 料を使用 し 、 冷却部に磁気回路を設置 し 、 金型流路 に磁 束を生 じ さ せ、 磁場配向を行な う 。 押 し 出 さ れた成形品 は切断機に よ り 必要な形状に切断 さ れ、 成形品 は最終形 状 と な る 。
こ こ で成形 し た磁石は外径 1 8 m m、 内径 1 6 m m の 磁石であ り 、 こ れを長さ 1 O m m に切断 して リ ン グ磁石 を作製 し た。 こ の リ ン グ磁石を圧壊する 時に必要な荷重 を圧縮試験機に よ り 測定 した。 そ の結果を表中に示 し て い る。 ま た、 表中の添加量はキ レ ー ト剤 と酸化防止剤の 総添加量を示 してい る。 ま た、 組成物 6 9 はキ レ ー Κ·化 剤のみを入れた組成物であ る。 表 8 繊物 キレート 酸 化 添加量 トルク ± 圧壌敵 側 防止剤 (wt%) 時間 (rain) (Kg)
つ
1 U. U D b
誠物 55 7 A 0. 1 24 8. 8 繊物 56 7 A 1. 0 31 8. 6 繊物 57 7 A 2. 0 33 8. 2 繊物 58 7 A 2. 4 34 6. 4 誠物 59 9 D 0. 05 7
繊物 60 9 D 0. 1 37 8. 6 繊物 61 9 D 1. 0 46 S. 7 誠物 62 9 D 1. 9 48 8. 1 繊物 63 9 D 2. 6 46 5. 6 誠物 64 10 C 0. 05 11
繊物 65 10 C 0. 1 3S 10, 1 繊物 66 10 C 0. 5 48 9. 9 繊物 67 10 C 2. 0 >60 10. 0 繊物 68 10 C 2. 3 . >60 6. 1 組成物 69 10 2. 0 39 7. 3
表 8 か ら 明 ら かな よ う に キ レ ー ト 化剤 と 酸化防止剤の 総添加量が 0 . 1 w t %以下の時に は ト ル ク 上昇時間が 短 く 、 従 っ て組成物の熱安定性は良好ではな い o そ の た め実際に押出成形を行な つ た時 成形を行な う こ と が で き ず、 圧壊強度を図 る こ と がで き な か っ た。 総添加量 が 0 . 1 w t %以上の時には どの組成物 も ト ル ク 上昇.時 間が増加 し 、 組成物の熱安定性が増加 し た こ と を示 し て い る 。 し か し なが ら総添加量が 2 . 0 w t % を越え る と 成形品の-圧壊強度の低下力 見 ら れ る 。 こ れは添加量の増 加に よ り 相対的に樹脂量が減少 し 、 樹脂のバイ ン ド能力 が低下 し た た め と 添加剤に よ っ て は樹脂のバイ ン ド能力 を低下 さ せ る た めであ る と考え られ る 0
以上の結果か ら 、 キ レ一 ト 化剤 と 酸化防止剤の添加量 は 0 . 1 w t %以上、 2 . 0 w t %以下が望ま し い と考 え ら れ る o 表 9
ま た、 表 9 に組成物 5 6 、 6 1 、 6 7 の圧壊試験用 に 作製 し たサ ン プルの磁気性能測定結果を示す。 こ こ で作
製 し た磁石の理論密度は 6. 1 2 g Z c m
3 であ る。 表 9 力、 ら 明 ら かな よ う に熱安定性の向上 した組成物を 用 いて成形する こ と によ り 、 高密度かつ高性能な磁石を 製造す る こ とが可能と な っ た。
更に こ れ ら の磁石を 6 0 °C X 9 5 %恒温.恒湿槽に静置 し、 耐食性試験を行な っ た。 比較例 と し て従来の圧縮成 形法で同 じ形状に成形 した磁石 も試験を行な つ た。
試験結果と し て は従来の圧縮成形磁石は 1 0 0時間で 発鐯が見 られたの に対 し、 本発明の磁石は 5 0 0時間ま で発锖がみ られなかっ た。 こ の結果か ら磁石中にキ レ一 ト 化剤が含ま れる こ と及び磁石中に空孔が少ない こ と に よ っ て耐食性は向上する。
次に実施例 5 と して各種樹脂を用 いた と き の本発明の 評価結果を以下に示す。
粉砕に よ り 粒度分布を平均粒径 2 0 p mに調製 し た N d - F e - B系急冷磁石粉末 ( G M社製 M Q P — B ) と表 7 に示 した樹脂及び表 2 に示 し たキ レー小 剤、 表 6 に示 した酸化防止剤を磁石粉末が 7 5. 0 V 0 1 % キ レ 一 ト 化剤、 も し く はキ レ ー ト化剤 と酸化防止剤の添加量 を 1 . 0 w t % に、 キ レー ト 化剤と酸化防止剤の複合添 加の時に は等量と な る よ う に混合 し、 . こ の混合物 4 5 g をラ ボプラ ス ト ミ ル (東洋精器製作所製) に設置 し た 口 — ラ ミ キサー ( R — 6 0 ) に投入 し、 温度 2 8 0 で、 ス ク リ ユ ー 回転数 1 0 r p mで混練を行ない、 混練中の混
練 ト ル ク を測定 し た。 そ の時の評価結果を表 1 0 に示す 表 10
こ こ で表中の P P S 、 P E N、 P A 6 はそ れぞれポ リ フ エ 二 レ ン サ ノレ フ ア イ ド 、 ポ リ エ ー テ ル二 ト リ ノレ 、 ポ リ ア ミ ド - 6 (ナイ ロ ン 6 ) を示 し てい る。
表か ら 明 ら かな よ う にキ レ ー ト 化剤 も し く はキ レ ー ト 化剤 と酸化防止剤の複合添加を行な わな か つ た も の に比 ベ、 添加 し た も の の方が一様に ト ル ク 上昇時間 に増加が み ら れ る。 こ の こ と か ら 、 各樹脂につ いて効果に程度差 はあ る も の の熱安定性を増加 さ せ る こ と は可能であ る 。
ま た、 ポ リ ア ミ ド樹脂にア ミ ド基を有する キ レ ー ト 化剤 1 0 を添加す る こ と によ り 他の樹脂 と の組合せに比べ、 熱安定性を増加させる こ とが可能であ っ た。
実施例 6 と し て磁石粉末と して S m — C o 系磁石粉末 を使用 し た と き の結果を示す。
合金組成が -
Sm (C o0 672 r eo.22C U0.08Z Γ 0.028 8.35
と な る よ う に溶解 * 铸造 した磁石合金を熱処理 し た後に 粉砕 し、 平均粒径約 2 0 mの S m — C o 系磁石粉末を 得た。 こ の磁石粉末と ポ リ ア ミ ド樹脂及び表 2 に示 し た キ レー ト 化剤 と表 6 に示 した酸化防止剤を磁粉体積率 8 0 . 0 V 0 1 %、 添加剤の添加量 1 . 0 w t %、 キ レ 一 ト化剤 と酸化防止剤を複合添加した と き に は等量にな る よ う に秤量 し混合 し た。 こ の混合物 4 5 g をラ ボブラ ス ト ミ ノレ (東洋精器製作所製) に設置 し た ロ ー ラ ミ キサー ( R — 6 0 ) に投入 し、 温度 2 3 0 °C、 ス ク リ ュ ー 回転 数 1 0 r p mで混練を行な い、 混練中の混練 ト ル ク を測 定 した。 そ の時の評価結果を表 1 1 に示す。
繊物 キレ一トイ!^ 酸化防止剤 トルク上昇
組成物 82 7 一 3 7 組成物 8 3 7 D > 6 0 組成物 84 7 9 繊物 8 5 1 0 > 6 G 組成物 8 6 1 0 C 〉6 0 組成物 8 7 1 3 表 1 1 力、 ら 明 ら かな よ う に磁石粉末 と し て S m — C o 系磁石粉末を使用 し た場合に も キ レ ー ト 化剤 も し く は キ レ ー ト 化剤 と 酸化防止剤の複合添加を行な う こ と に よ り 添加 し な い も の に比ベ、 組成物の熱安定性を向上さ せ る こ と が可能であ り 、 従 っ て こ の組成物を使用す る こ と に よ り 容易 に成形を行な う こ と が可能 と な る。
実施例 7 と し て磁石粉末の体積率に よ る 影響を調べた 粉砕に よ り 粒度分布を平均粒径 2 0 m に調製 し た N d — F e — B 系急冷磁石粉末 ( G M社製 M Q P - B ) と ポ リ ア ミ ド樹脂及び表 2 に示 し た キ レ ー ト 剤、 表 6 に 示 し た酸化防止剤をキ レ ー ト 化剤、 も し く はキ レ ー ト 化 剤 と 酸化防止剤の添加量を 1 , 0 w t % に、 キ レ ー ト 剤 と 酸化防止剤の複合添加の時に は等量 と な る よ う に し 、 各種磁粉体積率の混合物を作製 し 、 こ の混合物を 2 軸押 出機に投入 し混練物を作製 し た。 こ の混練物を押出成形
機に投入 し ø 1 8 X 0 1 6 のパイ プ磁石の作製を行な た。 こ の時、 各組成でどこ ま で磁粉体積率を上げて成形 がで き る かを調査 し た。 そ の時の結果を表 1 2 に示す。 表 1 2
表か ら 明 ら かな よ う に添加剤を入れてい な い組成の場 合に は 5 0 V 0 1 %まで し か成形で き な いの に対 し他の組 成につ いては一様に 7 5 V 0 1 %以上の高体積率化を図 る こ とが可能であ り 、 従っ て高性能な磁石を成形す る こ と が可能であ る。
次に組成 5 及び 6、 7 につ い ては最大磁粉体積率の組 成物で磁気性能を測定 し た。 その結果を表 1 3 に示す。
表 13
( :) 内値:空孔率 (%) 表か ら 明 ら かな よ う に本発明の組成物を用 い る こ と に よ り 高性能かつ高密度の磁石を成形す る こ と が可能 と な 更に こ れ ら の磁石を 6 0 °C x 9 5 %恒温恒湿槽に静置 し 、 耐食性試験を行な っ た。 比較例 と し て従来の圧縮成 形法で同 じ形状に成形 し た磁石 も試験を行な っ た。
試験結果 と し て は従来の圧縮成形磁石は 1 0 0 時間で 発鲭が見 ら れた の に対 し 、 本発明 の磁石は 5 0 0 時間ま で発鲭がみ ら れな か っ た。 こ の結果か ら 磁石中 に キ レ ー ト 化剤が含ま れる こ と に よ つ て耐食性は向上す る 。
次に実施例 8 と し て磁粉体積率及び添加剤量等を変え る こ と に よ り 組成物の物性を変え た と き の押出成形性等 につ いて調べた。 そ の結果を以下に示す。
N d - F e - B 系急冷磁石粉末 ( G M社製 M Q P - B ) と ポ リ ア ミ ド樹脂及びキ レ ー ト 化剤 1 0 、 酸化防止剤 C
及び滑剤を所望の量比にな る よ う に秤量 し、 こ れ ら を混 合 し た後に 2 軸の押出機に投入 して 2 3 0 でで混練を行 な い、 各種の組成物を作製 し た。 こ の時、 磁石粉末の体 積率を変えて各種の粘度の組成物を作製 し た。 こ れ ら の 組成物は 1 軸押出機に投入 し て 2 3 0 2 7 0 でで押出 成形を行ない成形性の評価を行な つ た。 成形性の評価は 外径 1 0 m m、 内径 8 m m のノヾイ ブ磁石を 1 0 時間以 上の成形ができ る か否かで評価を行な っ た。 ま た成形機 投入前と押出成形機か ら狎 し 出された後の組成物をキヤ ビラ リ 一 レオメ 一 夕一で粘度測定を行な っ た。 こ の時の 前者の粘度を ?7 ェ 、 後者の それを V とす る。 こ の粘度 の測定条件は温度 2 3 0 で、 せん断速度 2 5 s e c _ 1で め っ た 0 れら の評価結果を表 1 4 に示す。 表 14
表 1 4 か ら明 ら かな よ う に組成物の粘度が 5 0 0
kpoi se以上の時に は押出成形を行な う こ と がで き な い。 組成物の粘度が 5 0 0 kpo i s e以下で且つ粘度比が 1 0 以 下の時に は成形を行な う こ と が可能であ っ た。 こ れ ら の 結果か ら 押出成形時の粘度の上限値は 5 0 0 kpoiseであ る 表 15
ま た 、 成形可能であ っ た組成物 9 2 、 9 3 の成形品を
V S M に よ り 磁気性能を測定 し た。 そ の結果を表 1 5 に 示す。
表か ら 明 ら かな よ う に本発明の範囲 に組成物の物性を 抑え る こ と に よ り 高性能な磁石を得 る こ と が可能 と な つ た。
次に R — F e — B 系磁石粉末 と ポ リ ア ミ ド樹脂及びキ レ ー 卜 化剤 1 0 と 酸化防止剤 C 、 滑剤か ら な る 組成物の 添加剤量を変え て組成物の粘度を変え た と き の各種評価 結果を表 2 に示す。 こ の時磁石粉末の体積率 は 6 0 % に 固定 し て各種組成物を作製 し た。 成形性につ い て は どの 組成物 も 問題な く 成形可能であ っ た。
表 16
こ こ で表中の圧壊強度は成形 し た ø 1 0 X 0 8 の リ ン グ磁石を 1 0 m m に切断 し た も のを圧壊 し た時の強度を 示 し てい る 。 表 1 6 力、 ら 明 ら かな よ う に組成物の粘度が
5 kpo i seii ~ の時には成形性に は問題無い も の の成形品 の機械的強度が低下 してい る。 こ の こ とか ら、 押出成形 用 の組成物の粘度の下限は 5 kpoiseで.あ る。
更に N d — F e 一 B 系磁石粉末と ナイ 口 ン 1 2 及びキ レ ー ト 化剤 1 0 、 酸化防止剤 C 、 滑剤か ら な る組成物中 の酸化防止剤の添加量を変えて、 成形機投入前の組成物 の粘度 ?? i と押出成形機か ら吐出 された後の組成物の粘 度 J? 0 の比を変えた組成物の成形性、 圧壊強度の評価を -ΓΓな つ ' た。 の時磁石粉末の体積率は 6 7 %であ っ た。 そ の結菜 表 1 7 に示す。 こ の時の評価方法は実施例 8 と 同様であ る
表 1 7
表 1 7 に示 されてい る よ う に粘度比 "
2 / η
{ が 1 0 よ り 大き い と き に は成形機中での組成物の変質に よ り 成 形を行な う こ と が困難 と な る 。 1 0 以下の時に は 1 0 時 間以上の成形が可能 と な り 、 こ の こ と から成形可能範囲 の上限は 1 0 であ る 。 一方、 粘度比が 0 . 3 以下の時に は 1 0 時間以上の安定成形を行な う 事は可能であ る が機 械的強度は 0 . 3 以上の組成物の約半分 と な り 、 強度の 低下が見 ら れ る 。 こ の こ と か ら粘度比は機械的強度を確 保す る た め に は 0 . 3 以上必要 と な る 。
次に実施例 9 と し て実施例 8 と 同様な実験を射出成形 につ い て 査 し た o
N d - F e 一 B 系急冷磁石粉末 ( G Μ社製 M Q Ρ - Β ) と ポ リ ア ミ ド樹脂及びキ レ ー ト 化剤 1 0 、 酸化防止剤 (: 、
滑剤を所望の量比にな る よ う に秤量 し、 こ れ ら を混合 し た後に 2 軸の押出機に投入 し て 2 3 0 でで混練を行な い 各種の組成物を作製 し た。 こ の時、 磁石粉末の体積率を 変えて各種の粘度の組成物を作製 し た。 これ ら の組成物 は射出成形機に投入 し て 2 5 0〜 3 0 0 でで射出成形を 行ない成形性の評価を行な つ た。 成形性の評価は組成物 の リ サ イ ク ル性で評価を行な つ o 成形 し た磁石形状は 外径 R 4 . 6 m m、 内径 r 3 . 6 m m、 円周角 1 1 5 ° 長 さ 1 0 m m の力、わ ら磁石でめ っ た o ま た成形機投入前 と射出成形機から吐出 された後の組成物をキ ヤ ピラ リ ー レオ メ 一 夕 一で粘度測定を行な っ た。 こ の時の前者の粘 度を 3 、 後者の それを ? 7 4 とする。 こ の粘度の測定条 件は温度 2 5 0 で、 せん断速度 1 0 0 0 s e c一1であ つ た。 こ れ ら の評価結果を表 1 8 に示す。 表 1 8
表 1 8 力、 ら 明 ら かなよ う に組成物の粘度が 1 0 0
kpoise以上の時に は射出成形を行な う こ と がで き な い。 組成物の粘度が 1 0 0 kpoi se以下で且つ粘度比が 5以下 の時に は成形を行な う こ と が可能であ っ た。 こ れは 1 0 O kpoise以上の時に は組成物の流動性が悪 く な り 、 金型へ射出す る こ と ができ な い た めであ る .0 こ れ ら の結 果か ら射出成形時の粘度の上限値は 1 0 0 kpo i s eである 表 19
ま た、 成形可能であ っ た組成物 1 0 9、 1 1 0 の成形 口 を V S Mに よ り 磁気性能を測定 し た。 そ の結果を表 9 に示す。
表か ら 明 ら かな よ う に.本発明の範囲 に組成物の物性を 抑え る こ と に よ り 高性能な磁石を得 る こ と が可能 と な つ た o
次に R — F e — B系磁石粉末 と ポ リ ア ミ ド樹脂及びキ レ一 ト 化剤 1 0 、 酸化防止剤 C 、 滑剤か ら な る 組成物の 加剤量を変え て組成物の粘度を変え た と き の各種評価 果を表 2 0 に示す。 こ の時磁石粉末の体積率は 6 0 % 固定 し て各種組成物を作製 し た。 成形性につ い て は ど の組成物 も 問題な く 成形可能であ つ た。
表 20
こ こ で表中の圧壌強度は成形 し た ø 1 0 X ø 8 X t 1 0 の リ ン グ磁石を圧壌 した時の強度を示 してい る。 表 2 0 か ら 明 ら かな よ う に組成物の粘度が 1 kpoise以下 の時に は成形性に は問題無い も の の成形品の機械的強度 が低下 してい る。 こ の こ とか ら 、 射出成形用 の組成物の 粘度の下限は 1 kpo i s eであ る。
更に N d — F e — B 系磁石粉末 と ナイ ロ ン 1 2 及びキ レ ー ト 化剤 1 0 、 酸化防止剤 C、 滑剤か ら な る組成物中 の酸化防止剤の添加量を変えて、 成形機投入前の組成物 の粘度 ?7 。 と成形機か ら吐出 された後の組成物の粘度 /7 4 の比を変え た組成物の成形性、 圧壊強度の評価を行 な っ た。 こ の時磁石粉末の体積率は 7 0 %であ っ た。 そ の結果を表 2 1 に示す。 こ の時の評価方法は実施例 8 と 同様であ る。
表 2
表 2 1 に示 さ れてい る よ つ に粘度比 ??
4 / 7} が 5 よ り 大 き い と き に は成形機中での組成物の変質に よ り 成形 を行な う こ と が困難 と な る 。 5 以下の時に は 1 0 回以上 の リ サイ ク ルが可能 とな り 、 こ の こ と 力、 ら成形可能範囲 の上限は 5 であ る 0 —方、 粘度比が 0 . 3 以下の時に は 1 0 回以上の リ サイ ク ル成形を行な う 事は可能であ る が 機械的強度は 0 , 3 以上の組成物の約半分 と な り 、 強度 の低下が見 ら れ る。 の こ と か ら粘度比は機械的強度を 確保す る た め に は 0 . 3 以上必要 と な る 。
次に実施例 1 0 と し て実施例 9 と 同様な実験を磁石粉 末及び樹脂成分を変え た と き の影響につ い て調査 し 7 0 実施例 6 で使用 し た S m - C o 系磁石粉末 と 液晶ポ リ マ ー及びキ レ 一 ト 化剤 1 0 、 酸化防止剤 、 滑剤を所望 の量比に な る よ う に秤虽 し 、 こ れ ら を混合 し た後に 2 軸 の押出機に投入 し て 2 8 0 °C で混練を行な い、 各種の組
成物を作製 し た。 こ の時、 磁石粉末の体積率を変えて各 種の粘度の組成物 'を作製 し た。 こ れら の組成物は射出成 形機に投入 して 2 8 0 〜 3 3 0 でで射出成形を行な い成 形性の評価を行な つ た。 成形性の評価は組成物の リ サイ ク ル性で評価を行な つ た。 成形 し た磁石形状は外径 R 4. 6 m m、 内 ¾ r 3, 6 m m、 円周角 1 1 5。 、 長さ 1 0 m mの力、わ ら磁石であ っ た。 ま た成形機投人前と射 出成形機か ら吐出 さ れた後の組成物をキヤ ピラ リ ー レオ メ タ一で粘度測定を行な つ た。 こ の時の前者の粘度を
71 3 、 後者のそれを とする。 こ の粘度の測定条件は 温度 3 2 0 で、 せん断速度 1 0 ひ 0 s e c 1であ つ こ れ ら の評価結果を表 2 2 に示す。 表 22
表 1 8力、 ら 明 らかな よ う に組成物の粘度が 1 0 0 kpoise以上の時には射出成形を行な う こ と がで き な い。 組成物の粘度が 1 0 0 kpoise以下で且つ粘度比が 5以下
の時に は成形を行な う こ と が可能であ っ た。 こ れは
1 0 0 kpoise以上-の時に は組成物の流動性が悪 く な り 、 金型へ射出する こ と がで き な い た めであ る 。 こ れ ら の結 果か ら射出成形時の粘度の上限値は 1 0 0 kpoiseであ る 次に S m — C 0 系磁石粉末 と 液晶 ポ リ マ ー及びキ レ ー ト 化剤 1 0 、 酸化防止剤 C 、 滑剤か ら な る 組成物の添加 剤量を変え て組成物の粘度を変え た と き の各種評価結果 を表 2 3 に示す。 こ の時磁石粉末の体積率は 6 0 % に 固 定 し て各種組成物を作製 し た。 成形性につ い て は どの組 成物 も 問題な く 成形可能であ っ た。 表 23
こ こ で表中の圧壊強度は成形 し た 0 1 0 X 8 X t 1 0 の リ ン グ磁石を圧壊 し た時の強度を示 し てい る 。 表 2 3 か ら 明 ら かなよ う に組成物の粘度力 1 kpoise以下 の時に は成形性に は問題無い も の の成形品の機械的強度 が低下 し て い る 。 こ の こ と か ら 、 射出成形用 の組成物の 粘度の下限は 1 kpoiseであ る。
更に S m — C o 系磁石粉末 と 液晶ポ リ マー (商標ぺク ト ラ 、 ポ リ ブラ ス チ ッ ク 社製) 及びキ レー小化剤 1 0 、 酸化防止剤 (: 、 滑剤か ら な る組成物中の添加剤の添加量 を変えて、 成形機投入前の組成物の粘度 ?7
3 と成形機か ら 出 された後の組成物の粘度 77
4 の比を変えた組成物 の成形性、 圧壊強度の評価'を行'な つ た。 こ の時磁石粉末 の体積率は 7 0 %であ っ た。 そ の結果を表 2 4 に示す。 こ の時の評価方法は実施例 8 と 同.様であ る 。 表 24
表 2 4 に示 さ れてい る よ う に粘度比 ?7
4 / V 3 が 5 よ り 大 き い と き に は成形機中での組成物の変質に よ り 成形 を行な う こ とが困難と な る 。 5 以下の時に は 1 0 回以上 の リ サイ ク ルが可能と な り 、 こ の.こ と か ら成形可能範囲 の上限は 5 であ る 。 一方、 粘度比が 0 . 3 以下の時に は 1 0 回以上の リ サイ ク ル成形を行な う 事は可能であ る が
機械的強度は 0 . 3以上の組成物の約半分 と な り 、 強度 の低下が見 られ る 。 こ の こ と か ら粘度比は機械的強度を 確保す る た め に は 0 . 3以上必要 と な る。
実施例 8、 9、 1 0 で得 ら れた結果 は樹脂成分 と し て P P S や P E N等の樹脂を使用 し た と き に も 同様な結果 が得 ら れ る 。 ま た、 実施例 9 、 1 0 か ら磁石粉末 と して 希土類磁石粉末を使用 し た と き に も 同様な結果が得 ら れ る o
次に実施例 1 1 に押出成形に お け る 樹脂の影響につ い て調べた。
N d — F e — B 系磁石粉末 ( G M社製 M Q P — B粉末) と 表 2 5 に示 し た各種の樹脂成分にキ レ ー ト 化剤 1 0 を l w t %を加え、 磁粉体積率 7 5 v o l% と な る よ う に混 合物を調製し た。 こ の混合物を混練 し た後に押出成形機 に投入 し成形実験を実施 し た。
こ こ で表 2 5 中の樹脂中の成分比は樹脂成分全体を体 積比で 1 0 0 と し た時の各樹脂の割合を示 し た も のであ る 。 成形実験につ い て、 成形 し た磁石の形状は外径 1 8 m m、 内径 1 6 m mのパイ プ形状であ り 、 冷却部の長 さ は 2 0 m m と し た。
こ の時の実験結果を表 2 6 に示す。 こ こ で、 表中の成 形可能冷却部温度 と は成形実験を行な つ た と き に成形品 形状が維持 さ れかつ そ の形状で金型か ら成形品が押 し 出 さ れ、 成形を行な う こ と がで き た と き の冷却部温度の範
囲を示 してい る 。 こ の温度範囲が広い ほ ど成形を行な う こ とが容易であ る こ と を示す。 ま た、 表中の押出速度は 成形可能であ っ た最大の成形速度を示 し てい る。 ま た、 押出成形性につ いては成形可能な条件への設定を行な う こ と の難易度及び成形の安定性を示 してい る。
表 25 樹脂成分 樹脂中の成分
比 (vol!¾) 樹脂 1 ナイロン 12Zナイロン 11 50/50
樹脂 2 ナイ口ン 12 ナイ口ン 6 50/50
樹脂 3 ナイ口ン 12Zナイ口ン 11Zナイ口ン 6 40/80/30
樹脂 4 ナイロン 12Zナイロン 6- 12 (コポリマー) 50/50
樹脂 5 P P S Z液晶ポリマー ' 50/50
樹脂 6 ナイロン 1 2 100
樹脂 7 ナイロン 6 100
樹脂 8 P P S 100
表 2 6
注 〇:成形 好、△:成形難、 X:成形不可 表 2 6 か ら 明 ら かな よ う に 1 種類の樹脂だけ用 い た成 形 6 、 7 、 8 に つ い て は どれ も 成形可能温度範囲が 2 で 以下 と狭 く 、 そ の た め成形を行な う こ と が困難であ り 、 ま た押出速度を上げ る こ と も困難であ っ た。 一方、 2 種 類以上の樹脂を用 い た場合に は成形可能温度範囲が約 1 0 。C前後 と 広 く な り 、 こ の こ と 力、 ら成形を行な う こ と が容易 と な り 、 ま た押出速度を向上 さ せ る こ と も可能 と
7よ つ■た 0
以上の結果か ら 、 押出成形用磁石組成物中の樹脂成分 の融点の異な る 2 種類以上の樹脂を用 い る こ と に よ り 、 成形性の 向上及び成形速度の 向上を図 る こ と が可能 と な
つ た
次に混合する樹脂の融点差の影響を調査し た
基本組成が
Sm (Co0 672 F eo.22C uO,08Z Γ0.028 ) 8.35
と な る よ う に各種原料を抨量 し、 溶解 · 铸造 し 合金を 熱処理 し た後に粉砕 し、 平均粒径を約 2 0 # m し た磁 石粉末 と表 2 7 に示 し た樹脂成分及び可塑剤を磁粉体積 率が 7 0 V 0 1 %と な る よ う に混合 し、 こ の混合物を混練 し て磁石組成物を作製 した。 こ こ で表 2 7 中に は混合 し た各種樹脂の融点及び融点差を示 してい る。 ま 、 混合 した樹脂の混合比はすべて P P S 、 ナイ ロ ン 1 2が全樹 脂成分の 7 0 % と なるよ う に混合 した。 表 27 樹脂 成 分
下段数字:各樹脂の融点 CC) CO 樹脂 9 PPSZナイロン 66 30
(290) (260)
樹脂 10 P P S Zポリエーテル二トリル (PEN) 50
(290) (340)
樹脂 11 PPSZナイロン 6 70
(290) (220)
樹脂 12 ナイロン 12 ナイロン 6 40
(180) (220)
樹脂 13 ナイ口ン 12Zナイ口ン 6-12 (コポリマー) 40
(180) (140)
樹脂 14 ナイロン 12/ナイロン 66 80
(180) (260)
表 2 7 に示 し た樹脂か ら な る 各磁石組成物を押出成形 機に投入 し 、 押出成形実験を実施 し た。 そ の時の結果を 表 2 8 に示す。 こ の時成形 し た磁石の形状は R 5 . 0 X r 4 . 0 X 1 1 5 。 の ア ー ク 形状の磁石であ り 、 冷却部 の長 さ は 1 5 m m と し た。 表 28
注 〇:成形 好、△:成,、 X:成形不可 表 2 8 か ら 明 ら かな よ う に融点差が 5 0 で以下であ る 樹脂 9、 1 0、 1 2、 1 3 を使用 し て成形実験を行な つ た時に は成形温度範囲 も約 1 0 C ほ どあ る た め成形が容 易で高速成形を行な う こ と も可能であ っ た。 し 力、 し なが ら 融点差が 5 0 C よ り 大 き な樹脂成分を使用 し た成形 1 0、 1 4 の時に は押出成形は可能であ るが成形温度範 囲が狭 く 、 ま た高速成形を行な う こ と も で き ず、 押出速 度は遅い。 ま た、 こ の成形条件 に調整す る こ と が困難で
あ り 、 さ ら に調整後 も成形に安定性がな く 、 量産化は困 難であ る。
以上の結果か ら 、 混合する樹脂の融点差は 5 0 で以下 が望ま し い こ と は明 ら力、であ る 。
次に使用する樹脂の融点の影響につ い て調べた。
N d - F e - B 系磁石粉末 ( G M社製 M Q P - B 粉末) と樹脂成分及び酸化防止剤を磁石粉末の体積率が 8 0 v o l% と な る よ う に秤量 し た後、 混合 * 混練 して磁石組 成物を作製 し た。 こ の時、 樹脂成分と し ては融点 1 5 0 。C の ナイ ロ ン 6 — 1 2 コ ポ リ マ ー (ナイ ロ ン 6、 2 5 % ) を全樹脂成分中の 6 0 %、 残 り 4 0 %を表 5 に示 し た よ う なモ ノ マ ーの比率等を変え る こ と によ り 得 ら れた各種 融点のナイ ロ ン 6 — 1 2 コ ポ リ マー と し、 こ れ らの樹脂 の混合物と した。 これ ら の磁石組成物を押出機に投入 し 押出成形を行な い、 外径 2 0 m m、 内径 1 7 m m のパイ プ形状を成形 し た。 こ の時の成形品の寸法ば らつ き は外 径で ± 2 Z 1 0 0 m mであ っ た。 こ の磁石を長 さ 1 0 m m に切断 し た後に温度 1 2 0 で の恒温槽に 5 0 0 時間 投人し、 投入後の成形品の外径寸法ば らつ き を測定 し た。 そ の結果を表 2 9 に示す。
表 29
表 2 9 力、 ら 明 ら かな よ う に混合 し た コ ポ リ マ ー の融点 が低 く な る につれて 1 2 0 で に 5 0 0時間投入 し た後の 磁石の寸法ば らつ き が増加 し て い る 。 こ れは融点の低い 樹脂を混合 し た成形品は高温化で低融点樹脂成分が溶解 し成形品の変形が生 じ る ため、 そ の結果寸法ば ら つ き が 増加す る 0 — ¾x に磁石成形品 に求め られ る 特性は耐熱性 1 2 0 °c、 寸法精度は ± 5 Z 1 0 0 m m程度であ り 、 融 点が 1 2 0 。C よ り 低い樹脂を混合 し た場合 に は要求寸法 精度は維持す る こ と は困難であ っ た。
以上の結果か ら混合す る樹脂の融点は 1 2 0 で以上が 望 ま し い o
ま た 、 使用す る 樹脂の分子量影響につ い て調査 し た。
S m 一 C o 系磁石粉末 と 数平均分子量が 1 2 0 0 0 で あ る ナ ィ D ン 1 2 を全樹脂成分の 5 0 v o l%含有 し た樹 脂成分及び可塑剤か ら な り 、 磁粉体積率が 7 2 . 5 V 0 1 % と な る よ う に混合 し 、 こ れを混練 し て磁石組成物を作
製 し た。 こ の時残 り の 5 0 %の樹脂成分は表 6 に示 し た よ う な各種分子量の ナイ ロ ン 6 を用 いた。 こ れ ら の磁石 組成物を押出機に投入 し て押出成形を行な い成形性の調 査を行な っ た。 そ の結果を表 3 0 に示す。 こ の時成形 し た磁石の形状は外径 3 0 m m、 内径 2 7 m mのパイ プ磁 石であ っ た。 こ こ で表中の連続成形時間 と は押出成形開 始時に成形条件を設定 した後に無調整で何時間連続成形 が可能であ つ たかを示 してい る 。 表 3 0
表力、 ら 明 らかな よ う にナイ ロ ン 6 の分子量が
5 5 0 0 0 以下の時に は量産可能な連続成形時間の 目安 であ る 8 時間以上の成形が可能であ る が分子量
6 5 0 0 0 の時には 8時間以上の成形がで きてい な い。 これは分子量の異な る樹脂を混合する と混練に よ る樹脂 成分の分散が不十分と な り 、 磁石組成物の均一性が低下 す る 。 そ の結果成形時に押出速度の ば ら つ き が生じ、 こ
れが成形条件の変化を引 き起 こ し成形中の吐出 し の停止 を起 こ させ.る 。 こ-れに よ り 連続成形がで き な く な る と 考 れ る £>
以上の結果か ら 、 混合す る 樹脂の分子量差が低い樹脂 の平均分子量に対 し 、 5 倍以下が連続 形に は良好であ る こ と は明 ら かであ る 。 - 上記の押出成形の製造方法 は実施例 4 で示 し た よ う な 金型内での冷却固化成形であ り 、 以下に比較例 と し て一 般的な樹脂の押出成形法でボ ン ド磁石を作製 し た と き の 結果を以下 に示す。
N d - F e - B 系磁石粉末 ( G M社製 M Q P - B 粉末) と 樹脂 4 及び酸化防止剤か ら な り 、 磁粉体積率が 7 0
V 0 1 %と な る よ う に秤量 し 、 混合 · 混練を行な い、 磁石 組成物を作製 し た。 こ の磁石組成物を押出機に投入 し て 押出成形を行な っ た。 こ の時金型内で所望の形状に賦形 し た後に先端冷却部で は冷却せず、 賦形 さ れた だけの状 態で吐出 さ せた。 こ の吐出物を押出機の前方に設置 し た 引取機で引 き 取 り なが ら サイ ジ ン グダイ に導入 し、 そ こ で最終形状に調整 し なが ら冷却を行な う 成形を行な つ た。 こ の時の成形磁石形状は外径 1 8 m m、 内径 1 6 m m を 目標 と した。
そ の結果、 吐出物を金型か ら サイ ジ ン グダイ に導入す る 間 に切れて し ま い成形を行な う こ と がで き ず、 た ま に で き た に し て も す ぐ に き れて安定に成形を行な う こ と は
で き なかっ た。
ま た、 S m — C o 系磁石粉末 (平均粒径約 2 0 m ) と樹脂 1 2 及び可塑剤か ら な り 、 磁粉体積率が 7 5 V 0 1 % と な る よ う に秤量 し、 混合 · 混練を行ない、 磁石組成 物を作製 し た。 こ の磁石組成物を押出機に投入 し て押出 成形を行な っ た。 こ の時金型内で所望の形状に賦形 し た 後に先端冷却部では冷却せず、 賦形さ れただけの状態で 吐出 ざせた。 こ の吐出物を押出機の前方に設置 し た弓 j取 機で引 き取 り なが らサイ ジ ン グダイ に導入 し 、 そ こで最 終形状に調整 し なが ら冷却を行な う成形を行な っ た。 こ の時の成形磁石形状は R 5 . 0 X r 4 . 0 X 1 1 5 ° の かわ ら形状を目標と し た。
そ の結果、 吐出物を金型か らサイ ジ ン グダイ に導入す る 間に切れてし ま い成形を行な う こ とができず、 た ま に で き た に し て もす ぐ に きれて安定に成形を行な う こ と は でき な力、 つ た。
更に S m — C o 系磁石粉末 (平均粒径約 2 0 /i m ) と 成形 1 5 で使用 し た樹脂及び可塑剤か ら な り 、 磁粉体積 率が 7 2 . 5 V 0 1 % と な る よ う に秤量 し、 混合 · 混練を 行な い、 磁石組成物を作製 し た。 こ の磁石組成物を押出 機に投入 し て押出成形を行な っ た。 こ の時金型内で所望 の形状に賦形 した後に先端冷却部では冷却せず、 賦形さ れただけの状態で吐出 させた。 こ の吐出物を押出機の前 方に設置 した引取機で引 き取 り なが ら サイ ジ ン グダイ に
導入 し 、 そ こ で最終形状に調整 し なが ら 冷却を行な う 成 形を行な っ た。 こ の時の成形磁石形状は外径 3 0 m m、 内径 2 7 m m のパイ プ形状を 目標 と し た。
そ の結果、 吐出物を金型か ら サ イ ジ ン グダイ に導入す る 間 に切れて し ま い成形を行な う こ と がで き ず、 た ま に で き た に し て も す ぐ に き れて安定に成形を行な う こ と は で き な 力、 つ た。
次に希土類ボ ン ド磁石の製造方法 と し て温間圧縮成形 に つ い で の調査を行な っ た。 そ の結果を下記に示す。
N d — F e — B 系磁石粉末 と ポ リ ア ミ ド樹脂及びキ レ 一 ト 化剤 9 、 酸化防止剤 D を磁粉体積率が 7 8 . 0 V 0 1 % と な る よ う に秤量 し て混合 し 、 こ の混合物を K C K 混 練機に よ り 混練を し 、 磁石用組成物を作製 し た。 こ の組 成物を樹脂の溶融温度以上の 2 2 0 で に加熱 し た金型に 投入 し 、 成形圧 3 t / c m 2 で温間圧縮成形を行な っ た。 こ の時の成形品形状 は外径 2 0 m m、 内径 1 7 m m 、 長 さ 2 O m m の リ ン グ磁石であ っ た。 こ の磁石を磁石 1 6 と する
ま た、 比較例 と し て混合物を混練 し な いで成形を行な い磁石を作製 し た。 こ の磁石を磁石 1 7 と す る 。 ま た、 従来の圧縮成形法に よ り ボ ン ド磁石を作製 し た。 こ の磁 石を磁石 1 8 と す る 。 こ の磁石 1 8 につ い て は樹脂成分 と し てエ ポ キ シ榭脂 1 . 5 w t % を使用 し た。 こ れ ら の 磁石の磁気性能及び成形品密度、 成形品内の密度ば ら つ
き 、 耐食性を調べた。 こ の結果を表 3 1 に示す。 こ こ で 成形品内の密度ば らつ き は成形品を 1 m m厚さ にス ラ イ ス し、 それぞれの ス ラ イ ス品の密度を測定 した と き の ば らっ き を示 し てい る。 ま た、 耐食性は 6 0 で X 9 5 % の 恒温恒湿槽に各磁石を 1 0 個を 5 0 0 時間静置 した時の 良 数を示 してい る 表 3 1
表か ら 明 らかなよ う に混鍊物を温間圧縮成形で成形 し た時には密度ば らっ き も小さ く 、 耐食性 も良好でめ る 。 —方、 混合物の成形品や.従来の成形方法におけ る成形品 の場合に は密度ば らつ き が大き く 、 耐食性が大き い こ れは従来品の場合に は磁石内に空孔が多 く 、 こ れに よ る 耐食性の劣化、 密度ば らつ き の増加が生 じ る o ま た、 混 合物の成形品の場合に は磁粉等の分散が悪い ため、 密度 耐食性が 下する一方、 磁石 1 6 の場合、 添加剤が十分 に分散され、 ま た理論密度通 り の成形が可能であ る こ と か ら高耐食性の磁石を得る こ とが可能と な る
次に S m — C o 系磁石粉末と P P S 及びキ レ ー ト化剤
9 、 酸化防止剤 D を磁粉体積率が 7 8. 0 V 0 1 % と な る よ う に秤量 し て混合 し、 こ の混合物を K C K混練機に よ り 混練を し 、 磁石用組成物を作製 し た。 こ の組成物を樹 脂の溶融温度以上の 3 0 0 で に加熱 し た金型に投入 し 、 配向磁場 1 5 k O e 、 成形圧 2 t / c m 2 で温間圧縮成 形を行な つ た。 こ の時の成形品形状は外径 2 0 m m、 -.内
7 m m、 長 さ 2 0 m mの リ ン グ磁石であ っ た。 こ の 磁石を磁石 1 9 とす る 。
ま た、 比較例 と し て混合物を混練 し な いで成形を行な い磁石を作製 し た。 こ の磁石を磁石 2 0 と す る 。 ま た、 従来の圧縮成形法に よ り ボ ン ド磁石を作製 し た。 こ の磁 石を磁石 2 1 と す る 。 こ の磁石 2 1 につ い ては樹脂成分 と してェポ キ シ榭脂約 1 . 5 w t %を使用 し た。 こ れ ら の磁石の磁気性能及び成形品密度、 成形品内の密度ば ら つ き 、 耐食性を調べた。 こ の結果を表 3 2 に示す。 こ こ で 、 成形 π πα内の密度ば らつ き は成形品を 1 m m厚 さ に ス ラ ィ ス し 、 それぞれの ス ラ イ ス品の密度を測定 し た と き の ば ら つ き を示 し てい る。 表 32 磁石 B r (kG) iHc(kOe) (气 ax
磁石 19 8. 12 10. 59 15. 1 7. 10±0. 01 磁石 20 8. 00 10. 54 14. 6 7. 05±0. 1
磁石 21 8. 11 10. 56 15. 0 7. 10±0. 1
表か ら明 ら かな よ う に混練物を温間圧縮成形で成形 し た時に は密度ば らつ き も小さ い。 一方、 混合物の成形品 や従来の成形方法におけ る成形品の場合に は密度ば らつ き が大き い。 これは従来品の場合には磁石内 に空孔が多 く 、 こ れに よ る密度ば らつ き の増加が生 じ る 。 ま た、 混 合物の成形品の場合には磁粉等の分散が悪い ため、 密度 がば らつ く 。 一方、 磁石 1 6 の場合、 添加剤が十分に分 散され、 ま た理論密度通 り の成形が可能であ る こ と か ら 高密度の磁石を得る こ と が可能と な る 。
産業上の利用可能性
以上の よ う に本発明 にかか る希土類ボ ン ド磁石用組成 物及び製造方法は高性能、 高耐食性の希土類磁石を生産 良 く 提供す る こ とを可能にする。 ま た、 本発明 にか力、 る希土類ボ ン ド磁石は 自動車や 0 A機器に使用する の に 適 し てい る。