JP3604853B2

JP3604853B2 - 異方性ボンド磁石の製造方法

Info

Publication number: JP3604853B2
Application number: JP35830996A
Authority: JP
Inventors: 秀治辻本; 修嗣三野; 尚幸石垣; 宏樹徳原
Original assignee: Neomax Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: JPH09320876A

Description

【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、特に残留磁束密度（以下Ｂｒという）、最大磁気エネルギー積（以下（ＢＨ）ｍａｘという）および角型性のすぐれた異方性ボンド磁石の製造方法に係り、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Ｈ_２処理法により、特定の平均再結晶粒径を有する正方晶のＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ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液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末とハードフェライト磁石粉末、並びにバインダーの樹脂を配合混合後、２段階の成形を行い、さらに硬化処理することにより、成形時の単位重量のばらつきが少なく製品寸法精度が高く、さらに耐熱性、耐候性並びにＢｒ、（ＢＨ）ｍａｘ、角型性のすぐれた異方性ボンド磁石を生産性よく製造する方法に関する。
【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等より、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Ｈ_２吸蔵崩壊法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、溶融合金から超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、Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂ相が粒内破壊して粉砕されるので、Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂ相がＲリッチ相で囲まれた組織にならず、Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂ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Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂ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、成型圧力の増加に伴って、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Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂ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】
また、ボンド磁石の磁気特性の改善向上のため、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を２段成形することが提案（特開平２−２５０３０３号公報）されているが、前記公報に記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉は液体急冷法にて得られた等方性磁石粉末であり、また得られたボンド磁石も等方性磁石のため、磁気特性の改善向上は期待できなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、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粉砕粉を特定の熱処理条件のＨ_２処理法により、Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂ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（特開平１−１３２１０６号）されている。
【０００８】
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一般に知られている。
【０００９】
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、成形時の応力によって磁石粉末には割れが発生し、活性な金属面が露出してより酸化され易くなり、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Ｏ_２、Ｈ_２Ｏが容易に侵入してボンド磁石が酸化し、磁気特性が時間とともに劣化する問題があった。さらに成形時に磁石粉末が割れることは、磁石粉末へ多量の歪を導入することを意味し、保磁力および角型性の劣化を生じる観点からも好ましくなかった。
【００１０】
発明者等は、耐食性のすぐれた高性能ボンド磁石を得るために、前記異方性ボンド磁石にハードフェライト磁石粉末を添加配合した高性能ボンド磁石を提案（特願平７−２７３４７１号）したが、耐食性はすぐれているものの、ハードフェライト磁石粉末は磁気特性が低いために、ボンド磁石の磁気特性は向上するが、その効果は十分でなかった。
【００１１】
また、発明者等は、耐食性のすぐれた高性能ボンド磁石を得るために、前記異方性ボンド磁石に液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を添加配合した高性能ボンド磁石を提案（特願平７−３５３３１２号）したが、ボンド磁石の磁気特性の向上効果は大きいが、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末自体も酸化により、磁気特性の劣化が起こるため、耐食性の改善効果は小さかった。
【００１２】
また、ボンド磁石の密度および磁石特性のさらなる改善向上のため、水素化処理した磁気異方性を有する原料粉末を室温にして低圧力により仮成形し、原料粉末の脱気を行った後、原料粉末を加熱して温間中で磁場中成形する方法が提案（特開平８−３１６７７号）されているが、前記方法を用いても、ボンド磁石の密度の向上が充分でなく、このため磁気特性の向上も最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘで０．２〜０．５ＭＧＯｅに止まり、さらにボンド磁石内部の空孔部は依然として多く存在するため、ボンド磁石の酸化による磁石特性の経時的劣化により改善向上は期待できなかった。
【００１３】
また、発明者はボンド磁石の磁気特性の著しい改善向上のため、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系鋳塊あるいは粉砕後の粗粉砕粉を特定の熱処理条件にて水素化処理して得られた特定の平均再結晶粒径を有する正方晶Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂ相の再結晶粒集合組織を有する異方性磁石粉末に熱硬化樹脂を添加混合後、温間中にて磁場中成形した異方性ボンド磁石を提案（特願平６−３１１８７４号）したが、前記方法では加熱された金型中に原料粉末を供給中に、原料粉末は金型上表面及び内壁面に溶着するため、金型中に原料粉末を充填することが非常に困難であり、仮りに金型内に原料粉末を充填できたとしても、均一な充填が行われず、成形体内部の密度のバラツキの発生、または製品の単位重量バラツキの発生等、生産性の点でも問題があった。
【００１４】
この発明は、上述の異方性ボンド磁石の製造方法の問題を解消し、耐熱性、耐候性と共に磁気特性、特にＢｒ、（ＢＨ）ｍａｘおよび角型性のすぐれた異方性ボンド磁石を成形時に単位重量のバラツキが少なく、製品寸法精度高く提供することを目的としている。
【００１５】
【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、発明者らは、成形したボンド磁石中の空孔部を減少させる方法について、種々検討を加えた結果、前記磁石粉末にバインダーとして樹脂を配合混合する前、もしくは配合混合と同時に、あるいは配合混合した後に、特定量の微細な液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末を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）液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石微粉末及びハードフェライト磁石粉末は成形時に磁石粉末間隙、あるいは薄く樹脂にて被覆された磁石粉末間隙に優先的に充填され、かかる現象により、ボンド磁石中の空孔率が減少し、この空隙部からボンド磁石内部にＯ_２、Ｈ_２Ｏ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、
（２）ボンド磁石内部の空隙部に充填される添加粉末である液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石微粉末及びハードフェライト磁石粉末は硬質強磁性体であることから、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＋液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石微粉末＋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）ボンド磁石内部の空隙部に充填されるハードフェライト磁石粉末は酸化物であり、Ｏ_２、Ｈ_２Ｏによる磁気特性の酸化、水酸化劣化がなく、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、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石微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）さらに前記のごとくボンド磁石の成形を温間中で行うことにより樹脂は軟化して流動性が増すため、密度が向上し、その結果磁気特性の向上と空隙率の低減が図られること、
（７）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であること、
の種々の作用効果を知見した。
【００１６】
また、発明者らは、温間成形時の問題点を解決すべく、種々検討した結果、前記異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末と液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石微粉末とハードフェライト粉末及び熱硬化性樹脂の混合物を樹脂軟化開始温度以下にて成形体の密度が特定密度になるごとく１次成形した後、樹脂軟化開始温度以上、硬化開始温度以下に加熱し、磁場中にて特定の成形圧力にて２次成形後、硬化処理することにより、高い磁気特性と共に均質な異方性ボンド磁石を生産性よく、製造できることを知見し、この発明を完成した。
【００１７】
すなわち、この発明は、
平均再結晶粒径が０．０５μｍ〜５０μｍのＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ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系磁石粉末が４５ｗｔ％〜９８．５ｗｔ％と樹脂が１ｗｔ％〜１０ｗｔ％、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末及びハードフェライト磁石粉末の配合比率が、重量比にて２．０／９８．０〜９８．５／１．５となるように調整した配合粉末を前記異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末との合計に対して０．５〜４５ｗｔ％からなり、これらを配合混合後、樹脂軟化開始温度以下にて、成形体の密度が３〜５．７ｇ／ｃｍ^２になるごとく、１次成形した後、樹脂軟化開始温度以上、硬化開始温度以下に加熱後、磁場中にて成形圧２〜１０ｔｏｎ／ｃｍ^２の２次成形し、その後、硬化処理することを特徴とする異方性ボンド磁石の製造方法である。
【００１８】
また、この発明は、上記の製造方法において、
異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に、Ｒ１０〜３０ａｔ％（ＲはＹを含む希土類元素の１種又は２種以上）、Ｂ２〜２８ａｔ％、Ｆｅ６５〜８０ａｔ％を主成分とする鋳塊あるいは溶体化処理した鋳塊を７５０℃〜９５０℃に３０分〜８時間、Ｈ_２ガス雰囲気中に保持した後、引き続いて温度７５０℃〜９５０℃に１５分〜４時間、真空雰囲気中に保持した水素化処理して得られた磁石粉末を用いる異方性ボンド磁石の製造方法を併せて提案する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明において、Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂ正方晶相からなる再結晶集合組織の磁石粉末は、Ｒ−Ｆｅ−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Ｈ_２ガス雰囲気中で昇温し、温度７５０℃〜９５０℃に３０分〜８時間のＨ_２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。
【００２０】
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１０μｍ〜３００μｍである。
【００２１】
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〜５０μｍの範囲とし、好ましい平均再結晶粒径は０．１μｍ〜１０μｍである。
【００２２】
この発明において、特定の異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に配合混合する、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末には、超急冷により非晶質あるいは非晶質と超微細結晶との混合組織からなるテープやリボンを再結晶化処理した磁気的に等方性である等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を用いることができる。また、同様に超急冷により非晶質と軟磁性結晶材料との中間状態で磁気的に等方性である等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を用いることもできる。
【００２３】
また、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末の平均粒度は、１．０μｍ未満では実際の製造上困難かつ粉末の磁気特性の低下を生じ、また、５０μｍを超えると成形時の空孔低減効果や、応力緩和効果、すなわち磁石粉末の割れ抑制効果が少なく、耐熱性、耐候性並びに磁気特性向上の効果が少ないので好ましくなく、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末の粒度は１．０μｍ〜５０μｍとする。さらに好ましい液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末の粒度は１．０μｍ〜１０μｍである。
【００２４】
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・６Ｆｅ_２Ｏ（Ｍ：Ｂａ，Ｓｒ，Ｐｂ）で表されるＭ型及び化学式２ＭＯ・ＢａＯ・８Ｆｅ_２Ｏ_３（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、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、１０μｍ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〜１０μｍとする。さらに好ましい平均粒度は０．５μｍ〜５μｍである。
【００２５】
また、異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に配合する液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末とハードフェライト磁石粉末の総量は、前記異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末との合計に対して、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、４５ｗｔ％を越えるとボンド磁石の磁気特性が劣化するので、０．５ｗｔ％〜４５ｗｔ％とする。さらに好ましい添加配合量は３ｗｔ％〜３０ｗｔ％である。
【００２６】
また、前記磁石粉末に添加配合する液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末（比重７．６）とハードフェライト磁石粉末（比重５．１）の配合比率を、重量比で２．０／９８．０〜９８．５／１．５に限定する理由は、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末の配合量が２．０未満、ハードフェライト磁石粉末が９８．０を越えると、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、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末の配合量が９８．５を越え、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。好ましい液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石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３０．０／７０．０〜８０．０／２０．０である。
【００２７】
この発明の異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系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，Ｔｍ，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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、２．０ｗｔ％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。
【００３２】
さらに、Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｂｉ，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、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。
【００３３】
配合混合に用いる液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末は、商品名ＭＱＰで称される磁石粉末（平均粒径約１５０μｍ）を数μｍ〜数１０μｍまで微粉砕して得る。
液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末の組成は、Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種）８原子％〜３０原子％、Ｂ２原子％〜２８原子％、Ｆｅ４２原子％〜９０原子％を主成分とする。Ｒは、８原子％未満では高磁気特性、特に高保磁力が得られず、３０原子％を越えると残留磁束密度（Ｂｒ）が低下してすぐれた特性の永久磁石材料が得られないため、８原子％〜３０原子％の範囲とし、Ｂは、２原子％未満では高い保磁力（ｉＨｃ）は得られず、２８原子％を越えると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、２原子％〜２８原子％の範囲とし、Ｆｅは、４２原子％未満では残留磁束密度（Ｂｒ）が低下し、９０原子％を越えると高い保磁力が得られないので、４２原子％〜９０原子％の含有とし、Ｆｅの一部をＣｏで置換したり、種々の添加元素を添加できる。
【００３４】
また、この発明において、熱硬化性樹脂の種類は特に制限されないが、従来よりボンド磁石に使用されるエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂などを用いることができ、特に熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂は必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤と一緒に使用する。
【００３５】
熱硬化性樹脂は、軟化温度が４０℃〜１００℃のものが使用でき、好ましい樹脂の軟化温度は５０℃〜９０℃である。樹脂の軟化温度が４０℃未満では常温でも原料粉末の流動性が悪くなり、均質な１次成形体は得難く、また１００℃を超えると、２次成形時金型に投入した１次成形体を樹脂の軟化温度以上に加熱するのに長時間を要し、また加熱時の温度調整や磁場印加のための磁気回路の設計も難しくなるので問題があるため、軟化温度が４０℃〜１００℃のものを使用することが望ましい。
【００３６】
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１〜１０ｗｔ％とする。さらに好ましい樹脂の配合量は２〜５ｗｔ％である。
【００３７】
この発明の製造条件について限定した理由を説明する。
１次成形において、温度が樹脂の軟化開始温度を超えると、原料粉末の流動性が失われて、金型内への充填が困難になるため、温度は樹脂の軟化開始温度以下とする。
１次成形においては、磁場の付与は任意であるが、磁場は付与しない方が金型減磁の影響がなく、より均一な原料粉末の充填が可能となり、また生産性が大で成形体の残磁もないため、１次成形体への粉つきも少なくかつ作業もし易いため好ましい。
【００３８】
成形体の密度は、原料の磁石粉末と樹脂との混合粉末の粒度分布及び成形圧により決まるが、成形体の密度が３ｇ／ｃｍ^３未満では１次成形体の強度が低くハンドリングに支障を及ぼすため、２次成形時、金型内に１次成形体を金型内に装入することが困難となり、また、５．７ｇ／ｃｍ^３を超えると磁石粉末の機械的な拘束力が強く、２次成形時の磁場配向が困難となるので好ましくない。
なお、１次成形体の形状、寸法は２次成形用金型内に装入することより、２次成形体の形状、寸法より小でなければならない。
【００３９】
また、２次成形において、温度を樹脂の軟化開始温度以上、硬化開始温度以下に限定した理由は、樹脂の軟化開始温度未満ではボンド磁石の密度が低く十分な磁石特性及び強度が得られないためであり、また、硬化開始温度を超えると成形体を得る以前に硬化が開始し、磁場配向並びに高密度化が困難となり、また磁石粉末が酸化し、得られたボンド磁石の磁気特性、耐食性も低下するためである。
【００４０】
また、２次成形圧が２Ｔｏｎ／ｃｍ^２未満ではボンド磁石の密度が低く、優れた磁気特性が得られず、また、１０Ｔｏｎ／ｃｍ^２を超えると金型の損傷、破損を惹起するので好ましくない。好ましい成形圧は２Ｔｏｎ／ｃｍ^２〜１０Ｔｏｎ／ｃｍ^２である。
この２次成形時の磁場の強さは２ｋＯｅ以上、好ましくは５ｋＯｅ以上で、上限値は規定しないが、直流電流コイルによる静磁場の上限は実用上、３０ｋＯｅ程度であり、また、パルス強磁場を単独または静磁場との併用で用いてもよい。パルス磁場では５０ｋＯｅ以上の磁場を得ることも可能であり、より好ましい。
【００４１】
【実施例】
実施例１
原料として真空溶解炉にて溶解鋳造し、組成がＮｄ１２．５ａｔ％−Ｂ６ａｔ％−Ｃｏ１２ａｔ％−Ｇａ０．５ａｔ％−残部Ｆｅからなる、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１１３０℃、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、７６０ＴｏｒｒのＨ_２ガスとして、加熱炉内の温度を室温から温度８６０℃に上昇し、引き続いて温度８６０℃に２時間保持した後、８６０℃に１時間保持して脱Ｈ_２を行って、真空度１×１０^−５Ｔｏｒｒになるまで排気冷却した。
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Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂ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。
【００４２】
液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石微粉末には、組成がＮｄ１２ａｔ％−Ｂ５．４ａｔ％−Ｃｏ５ａｔ％−残部Ｆｅからなる平均粒径約１５０μｍの商品名、ＭＱＰ−Ｂ磁粉（中国クエンチインターナショナル社製）を用い、該磁粉をジェットミルにより微粉砕して平均粒度３．３μｍの液体急冷Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石微粉末を得た。また、ＳｒＯ・６Ｆｅ_２Ｏ_３で表されるＭ型Ｓｒフェライト磁石を用い、該磁石をボールミルにより微粉砕後、８００℃で熱処理して平均粒径２０μｍのＳｒフェライト粉末を得た。
【００４３】
前記液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石微粉末とハードフェライト磁石粉末を、前述の工程で得られた平均粒径１５０μｍの前記異方性磁石粉末との合計に対してそれぞれ７．５ｗｔ％配合後、Ｖ型混合器にて３０分間混合し、さらに、バインダーとして３ｗｔ％のエポキシ樹脂（軟化開始温度５９℃、硬化開始温度１１０℃）を配合混合後、真空乾燥し、異方性ボンド磁石用コンパウンドを得た。
【００４４】
このコンパウンドを温度２５℃のプレス金型に自動給粉装置を用いて充填後に、成形圧力を変えて、成形体密度３．３〜５．６ｇ／ｃｍ^３になるごとく、各条件にて４０個を１次成形した後、それらを温度７０℃ならびに９０℃のプレス金型に挿入し、磁場の強さ１０ｋＯｅの静磁場にて成形圧７ｔｏｎ／ｃｍ^２の２次成形を行い、得られた２次成形体を１８０℃で２時間の硬化処理を行って、各条件ごと２０個の異方性ボンド磁石を得た。
【００４５】
得られた異方性ボンド磁石の磁気特性、角型性および空孔率と耐候性試験結果を表２に表す。ここで、空孔率は、異方性磁石粉末、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末とハードフェライト磁石粉末並びに樹脂の密度と配合比、および成形したボンド磁石の実測密度から計算によって求めた。
【００４６】
また、耐熱性、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、ついで大気中にて１００℃に１０００時間放置後、再び試験片を着磁し磁束を測定し、再着磁によっても復元しない減磁率、すなわち永久的な減磁率を算出した。この永久的な減磁は磁石の腐食等による変質に起因するものであり、耐熱性、耐候性向上の判定指標となり得る。
また、ボンド磁石の成形の安定性を評価するために、作製した２０個のボンド磁石について重量を測定し、そのばらつきについて調査した結果を、表３に表す。
【００４７】
比較例１
実施例１にて得られた磁石粉末に、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末及びＳｒ−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（ただし、２次成形温度は９０℃に限定）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、角型性および空孔率と耐候性試験結果を表２に、重量測定結果を表３に表す。
なお、この比較例１の製造方法は、前述した特開平８−３１６７７号に記載の製造方法に相当する。
【００４８】
比較例２
実施例１にて得られた磁石粉末に、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末を１５ｗｔ％配合混合する以外は実施例１と同一の製造条件（ただし、２次成形温度は９０℃に限定）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、角型性および空孔率と耐候性試験結果を表２に、重量測定結果を表３に表す。
【００４９】
比較例３
実施例１にて得られた磁石粉末にＳｒ−フェライト磁石粉末を１５ｗｔ％配合混合する以外は実施例１と同一の製造条件（ただし、２次成形温度は９０℃に限定）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、角型性および空孔率と耐候性試験結果を表２に、重量測定結果を表３に表す。
【００５０】
比較例４
実施例１と同一の異方性ボンド磁石用コンパウンドを金型温度９０℃のプレス金型に自動給粉装置を用いて充填後、１０ｋＯｅの静磁場中、７ｔｏｎ／ｃｍ^２の成形圧力で２０個の成形体を作製し、得られた成形体を１７０℃で１時間硬化処理して異方性ボンド磁石を得た。得られた異方性ボンド磁石の磁気特性、角型性および空孔率と耐候性試験結果を表２に、重量測定結果を表３に表す。
【００５１】
【表１】

【００５２】
【表２】

【００５３】
【表３】

【００５４】
【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Ｈ_２処理法により、特定の平均再結晶粒径を有する正方晶のＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ相の再結晶粒集合組織を有する異方性磁石粉末となし、これに所定配合比の微細な液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末とハードフェライト磁石粉末並びにバインダー樹脂を配合混合後、特定の温度範囲で特定密度範囲に１次成形した成形体を次いで所定の温度範囲、磁場強度範囲、成形圧力範囲で２次成形して得られたもので、この方法によれば、実施例に明らかなように磁気特性に優れかつ単重ばらつきの少ない、すなわち寸法精度の高く、耐熱、耐食性に優れた異方性ボンド磁石を安定して製造することができる。

Claims

平均再結晶粒径が０．０５μｍ〜５０μｍのＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ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系磁石粉末が４５ｗｔ％〜９８．５ｗｔ％、樹脂が１ｗｔ％〜１０ｗｔ％、液体急冷Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石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２．０／９８．０〜９８．５／１．５となるように調整した配合粉末を前記異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末との合計に対して０．５ｗｔ％〜４５ｗｔ％からなり、これらを混合した後、樹脂軟化開始温度以下にて成形体の密度が３〜５．７ｇ／ｃｍ^３になるよう１次成形した後、樹脂軟化開始温度以上、硬化開始温度以下に加熱後、磁場中にて成形圧２〜１０ｔｏｎ／ｃｍ^２の２次成形し、その後硬化処理することを特徴とする異方性ボンド磁石の製造方法。
請求項１において、異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末は、Ｒ１０〜３０ａｔ％（ＲはＹを含む希土類元素の１種又は２種以上）、Ｂ２〜２８ａｔ％、Ｆｅ６５〜８０ａｔ％を主成分とする鋳塊、あるいは溶体化処理した鋳塊を７５０℃〜９５０℃に３０分〜８時間、Ｈ_２ガス雰囲気中に保持した後、引き続いて温度７５０℃〜９５０℃に１５分〜４時間、真空雰囲気中に保持した水素化処理にて得られた磁石粉末である異方性ボンド磁石の製造方法。