CN102918607A - 烧结磁铁和烧结磁铁的制造方法 - Google Patents

烧结磁铁和烧结磁铁的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明解决的技术问题是确保薄化了的烧结磁铁的强度。因此，烧结磁铁（1）是通过烧结磁性材料而成的铁氧体烧结磁铁。烧结磁铁（1）通过如下方法制造：将混合磁性粉末与粘性树脂而得到的磁性粉末混合物在施加了磁场的模具的内部射出成形而制作成形体，并烧成该成形体。烧结磁铁（1）的重心位置的厚度为3.5mm以下。另外，烧结磁铁（1）的表面粗糙度（Rz）为0.1μm以上2.5μm以下。表面粗糙度（Rz）是十点平均粗糙度。

Description

烧结磁铁和烧结磁铁的制造方法
技术领域
本发明涉及确保薄化了的烧结磁铁的强度的方法。
背景技术
烧结磁铁被广泛使用在例如搭载于家电产品和汽车等的电机。近年来，烧结磁铁由于节省空间、改善燃费等的需要的原因，要求小型化、薄型化。为了提高铁氧体烧结磁铁的强度，例如在专利文件1中，公开了如下那样的技术。其是：由将含有Fe、元素A、元素R和元素M的铁氧体烧结磁铁粉末化后的磁铁粉末实质上构成成形对象粉末，或者由该磁铁粉末以及含有Fe、元素A、元素R和元素M的原料粉末实质上构成成形对象粉末。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-353021号公报[0006]
发明内容
发明所要解决的问题
另外，为了制造薄化了的烧结磁铁，有必要施与研磨具有一定程度的厚度的烧结体等的加工而进行减薄。然而，若为了减薄烧结磁铁而进行加工，则有烧结磁铁的机械强度下降的可能，加工也困难。特别地，若烧结磁铁的厚度小于4mm，则烧结磁铁的机械强度会显著下降。
专利文件1所公开的技术是通过在原材料的组成上花功夫来提高烧结磁铁的强度。然而，若由于烧结磁铁的薄化而使烧结磁铁的厚度小于4mm，则通过专利文件1所公开的方法来确保烧结磁铁的强度是有限度的。这样，在通过使烧结磁铁薄化来得到厚度小于4mm那样的厚度的烧结磁铁的情况下，确保烧结磁铁的强度是极其困难的。本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于确保薄化了的烧结磁铁的强度。
解决问题的手段
厚度为4mm以上的烧结磁铁由于烧结磁铁自身的厚度而能够确保必要的强度。厚度小于4mm的薄化了的烧结磁铁由于不能利用烧结磁铁自身的厚度，而不能确保足够的强度。为了确保不能利用烧结磁铁的厚度的薄化了的烧结磁铁的强度，本发明人着眼于，能够确保一定程度的厚度的烧结磁铁中到目前为止都没有着眼的表面粗糙度。然后，对此进行锐意研究时，发现所述表面粗糙度与烧结磁铁的强度之间相关性高。这种相关性特别在烧结磁铁的厚度越薄越高。本发明是基于相关的见解而完成的。
本发明所涉及的烧结磁铁是通过烧结磁性材料而成的烧结磁铁，该烧结磁铁的重心位置的厚度为3.5mm以下，且表面粗糙度Rz为2.5μm以下。
随着烧结磁铁的表面粗糙度Rz变小，烧结磁铁的强度变高。再者，即使在厚度薄化至3.5mm以下的烧结磁铁中，使表面粗糙度Rz为2.5μm以下，实际上也能够确保足够的强度。
作为本发明的优选方式，所述表面粗糙度Rz优选为0.1μm以上。通过使烧结磁铁的表面粗糙度Rz的下限值为0.1μm，从而不需要超过必要地减少烧结磁铁的表面粗糙度Rz，而能够抑制烧结磁铁的生产率的下降。
作为本发明的优选方式，所述烧结磁铁优选是铁氧体烧结磁铁。铁氧体烧结磁铁是陶瓷器的一种，容易产生裂缝和缺陷，因而若进行薄化则会大大地降低强度。根据本发明，通过使表面粗糙度Rz为2.5μm以下，即使是薄化了的铁氧体烧结磁铁，也能够确保足够的强度。
本发明所涉及的烧结磁铁的制造方法，其特征在于，包含：混合磁性粉末和至少粘性树脂而获得磁性粉末混合物的工序；在对所述磁性粉末混合物接触的面的表面粗糙度为3.0μm以下的模具施加磁场的状态下，在所述模具的内部将所述磁性粉末混合物射出成形而获得成形体的工序；以及对所述成形体进行烧成的工序。
这种烧结磁铁的制造方法，使用磁性粉末混合物接触的部分的表面粗糙度为3.0μm以下的模具，通过在所述模具的内部将磁性粉末混合物射出成形而获得成形体。然后，通过烧结所得到的成形体，制造烧结磁铁。通过烧结由这种模具所得到的成形体，可以简单地制造表面粗糙度为2.5μm以下的烧结磁铁。
发明的效果
本发明能够确保薄化了的烧结磁铁的强度。
附图说明
图1-1是表示本实施方式所涉及的烧结磁铁的一个例子的立体图。
图1-2是表示本实施方式所涉及的烧结磁铁的一个例子的立体图。
图1-3是表示本实施方式所涉及的烧结磁铁的一个例子的立体图。
图2是表示烧结磁铁的强度与厚度的关系的图。
图3是本实施方式所涉及的烧结磁铁的制造方法的工序的流程图。
图4是本实施方式所涉及的烧结磁铁的制造方法所使用的射出成形机的截面图。
图5是本实施方式所涉及的烧结磁铁的制造方法的工序的流程图。
图6-1是表示强度的测量方法的说明图。
图6-2是样品尺寸的说明图。
图6-3是样品尺寸的说明图。
图7是表示表1所示的强度与表面粗糙度Rz的关系的图。
图8是将表1所示的强度换算成烧结磁铁每单位厚度的强度并用与表面粗糙度Rz的关系表示的图。
符号说明
1、1a、1b 烧结磁铁
1C 样品
1CT 矩形端部
2 射出成形机
3 磁场施加装置
4 投入口
5 螺杆
6 挤出机
6C 筐体
6H 射出口
7 球团
8 模具
9 模槽
10 载荷施加体
11 试验台
具体实施方式
以下，参照本发明的附图详细地说明。再有，本发明并不是通过以下的说明来限定。对于以下的说明中的构成要素而言，包含本领域技术人员能够容易想到的、实质上相同的、所谓等同范围的构成要素。另外，可以适当地组合以下所公开的结构。
图1-1、图1-2、图1-3是本实施方式所涉及的烧结磁铁的一个例子的立体图。本实施方式所涉及的烧结磁铁有各种各样的形状。例如，图1-1所示的烧结磁铁1，整体是拱状，截面是圆弧状，角部经过倒角。图1-2所示的烧结磁铁1a，整体是板状，平面视图是长方形形状。图1-3所示的烧结磁铁1b是圆柱形状。在本实施方式中，烧结磁铁的厚度在整体上可以不是一定的。在本实施方式中，烧结磁铁的形状不限定于这些。
在本实施方式中，表面粗糙度Rz是十点平均粗糙度。十点平均粗糙度是指，从粗糙度曲线中在其平均线的方向上仅截取基准长度，求出从该截取部分的平均线开始在纵向倍率方向上测量的、从最高的峰顶至第5高的峰顶的位置的标高（Yp）的绝对值的平均值与从最低的谷底至第5低的谷底的标高（Yv）的绝对值的平均值之和，并用μm表示该值的粗糙度。
图1-1所示的烧结磁铁1，例如是电机的定子所使用的永久磁铁。本实施方式所涉及的烧结磁铁的适用对象不限定于电机，对于发电机、扬声器或麦克风、磁控管，MRI（Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像）用磁场产生装置、ABS（Anti-lock Braking System，防抱死刹车系统）传感器、燃料·油位传感器、分配器用传感器、磁离合器等所使用的永久磁铁也可以广泛适用。
本实施方式所涉及的烧结磁铁例如是铁氧体烧结磁铁。铁氧体烧结磁铁具有比较高的磁特性且便宜，因而被广泛地使用。铁氧体烧结磁铁的种类没有特别限定，可以是钡系，锶系，钙系等中的任何一种。再有，本实施方式所涉及的烧结磁铁不限定于铁氧体烧结磁铁，可以是稀土类烧结磁铁或钐·钴系磁铁那样的金属烧结磁铁。即，在本实施方式中，所有烧结磁铁都能成为对象。
图2是表示烧结磁铁的强度与厚度的关系的图。图2所示的关系是使如图1-1所示那样的拱状的铁氧体烧结磁铁的厚度变化而得到的结果。得到图2的结果的铁氧体烧结磁铁表面粗糙度Rz均为3.0μm。图2中，纵轴的强度是抗折强度，单位是N/mm2。抗折强度由后述的弯曲试验求得。抗折强度是表示相对于弯曲的强度的物理属性值的一种，也称为弯曲强度。在对烧结磁铁不作用剪切力而只作用弯曲动量的情况下，以即使受到弯曲作用也不会伸缩的面（即中立面）为界，在弯曲圆弧的内侧作用压缩力，在外侧作用拉伸力。抗折强度表示由于弯曲力矩（弯曲载荷）而使烧结磁铁断裂时的最大应力。
从图2可知，铁氧体烧结磁铁的强度随着厚度变小而变小，若厚度小于4mm，则强度急剧下降。再者，若铁氧体烧结磁铁为3.5mm以下，则强度会小于基准值（本实施方式为50N/mm2）。由此可知，铁氧体烧结磁铁的强度依赖于厚度，若厚度在某一值以下，则不能确保必要的强度。虽然发现了所有烧结磁铁都有同样的倾向，但是尤其在铁氧体烧结磁铁中，上述倾向会变得显著。铁氧体烧结磁铁是陶瓷的一种，被认为是容易产生裂缝或缺口的原因。
为了解决使烧结磁铁薄化时不能保证足够的强度这样的问题，在本实施方式中着眼于烧结磁铁的表面粗糙度。其结果是，发现了若使烧结磁铁（特别是铁氧体烧结磁铁）的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，则强度确保是有效的。若使表面粗糙度Rz处于这样的范围，则即使在烧结磁铁的厚度薄的情况下（例如3.5mm以下），也能够确保足够的强度。特别地，若烧结磁铁的厚度薄至3.0mm以下，则能够确保烧结磁铁的强度的效果会变大。
若减小表面粗糙度Rz，则烧结磁铁的强度会上升，但若表面粗糙度Rz小于0.1μm，则烧结磁铁的强度基本上不会提高。因此，通过使表面粗糙度Rz的下限值为0.1μm，从而不需要为了减小烧结磁铁的表面粗糙度而过度地加工烧结磁铁，因而可以降低烧结磁铁的制造成本，并且抑制生产率的降低。
如上所述，本实施方式所涉及的烧结磁铁能够适用各种各样的形状，另外，在整个烧结磁铁中厚度也可以不一样。因此，在本实施方式中，有必要规定代表烧结磁铁的厚度是哪部分。在本实施方式中，将烧结磁铁的重心位置的厚度视为代表该烧结磁铁的厚度。在重心在烧结磁铁内的情况下，重心位置的厚度为，通过烧结磁铁的重心的直线在该烧结磁铁的表面的2点交叉时，该2点间距离成为最小的部分的尺寸。在烧结磁铁内不存在重心的情况下，如下述那样规定重心位置的厚度。例如，在截面是大致C形形状的烧结磁铁的情况下，重心位置的厚度为：将内径或外径成为圆时的中心轴与内径或外径的弧的两端连结时的角度二等分，并且与前述中心轴正交，且通过前述烧结磁铁的重心的直线贯通所述烧结磁铁的部分的尺寸。另外，在截面是圆或椭圆或多边形形状的筒状的烧结磁铁的情况下，重心位置的厚度为：与所述筒状的烧结磁铁的中心轴正交，且通过前述烧结磁铁的重心的直线在贯通前述烧结磁铁的部分的尺寸中最薄的部分的尺寸。烧结磁铁的厚度和密度是一定的情况下，烧结磁铁的重心位置为该烧结磁铁的平面图的重心。再有，在烧结磁铁的厚度和密度是一定的情况下，厚度在任何位置规定都是相同的。
本实施方式所涉及的烧结磁铁中，重心位置的厚度优选为3.5mm以下，进一步地，重心位置的厚度更优选为3.0mm以下。这样的薄化了的烧结磁铁虽然难以确保强度，但像本实施方式那样通过使烧结磁铁的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，便能够确保足够的强度。特别地，若铁氧体烧结磁铁薄至厚度为3.5mm以下，进一步为3.0mm以下，则强度下降变得显著，但由于通过使表面粗糙度Rz为2.5μm以下能够确保足够的强度，因而是优选的。下面，说明本实施方式所涉及的烧结磁铁的制造方法。在本实施方式中，需要能够制造表面粗糙度Rz为2.5μm以下的烧结磁铁，若能够制造这样的烧结磁铁，则制造方法不限定于以下的方法。首先，说明烧结磁铁是铁氧体烧结磁铁的情形。
[烧结磁铁的制造方法例1]
图3是表示本实施方式所涉及的烧结磁铁的制造方法的工序的流程图。在本实施方式所涉及的烧结磁铁的制造方法中，首先，说明铁氧体烧结磁铁。在准备初始原料的粉末（原料粉末）并称量之后，一边通过例如湿式磨碎机（attritor）粉碎原料粉末一边进行混合（步骤S11）。原料粉末没有特别限定。边粉碎边混合后的原料粉末干燥后进行整粒，接着进行预烧（步骤S12）。在预烧中，将原料粉末例如置于空气中，在1000℃至1350℃下烧成1小时至10小时左右。通过预烧原料粉末，获得颗粒状的预烧体。
所得到的预烧体进行粗粉碎（步骤S13），获得预烧粉末。在本实施方式中，预烧体例如使用振动粉碎机进行干式粗粉碎，但粉碎预烧体的机构不限于此。例如，作为上述机构，可以使用干式磨碎机（介质搅拌型粉碎机）、干式球磨机等。粗粉碎的时间可以根据粉碎机构适当地决定。干式粗粉碎也有将结晶变形导入预烧体的粒子而使矫顽力HcJ变小的效果。通过矫顽力HcJ的下降，抑制粒子的凝聚，并提高分散性。另外，也提高了取向度。导入至粒子的结晶变形由于后述的烧结而被释放，由此返回到本来的硬磁性而成为永久磁铁。
粗粉碎结束后，所得到的预烧粉末进行细粉碎（步骤S14）。在本实施方式中实行细粉碎时，将预烧粉末、分散剂与水进行混合，制作粉碎用浆料（slurry）。然后，使用球磨机对粉碎用浆料进行湿式粉碎。细粉碎的机构不限于球磨机，例如可以使用磨碎机、振动粉碎机等。细粉碎的时间可以根据粉碎机构适当地决定。在粉碎用浆料中可以添加界面活性剂（例如，通式Cn（OH）nHn+2所表示的多价乙醇）。多价乙醇的碳的数目n在4以上，优选为4至100，更优选为4至30，进一步优选为4至20，最优选为4至12。
细粉碎结束后的粉碎用浆料进行干燥（步骤S15），获得磁性粉末。步骤S15的干燥温度优选为80℃至150℃，进一步优选为100℃至120℃。另外，步骤S15的干燥时间优选为60分钟至600分钟，进一步优选为300分钟至600分钟。所得到的磁性粉末与粘性树脂、蜡类、润滑剂和可塑剂进行混合，使用混合机（kneader）在加热环境下（在本实施方式为150℃左右的温度）混炼规定时间（2小时左右）（步骤S16），由此获得混炼物。再有，磁性粉末可以至少与粘性树脂进行混炼。
作为粘性树脂，可以使用热可塑性树脂等的高分子化合物，作为热可塑性树脂，可以使用例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物，无规聚丙烯，丙烯酸聚合物，聚苯乙烯，聚缩醛等。作为蜡类，除了例如棕榈蜡、褐煤蜡、蜜蜡等天然的蜡以外，还可以使用石蜡、聚氨酯蜡、聚乙二醇等合成蜡。作为润滑剂，可以使用例如脂肪酸酯等，作为可塑剂，可以使用邻苯二甲酸酯等。
由上述工序所得到的混炼物通过造粒机（pelletizer）（例如，2轴1轴挤出机等）成形。由此，获得磁性粉末分散在粘性树脂中的磁性粉末混合物（以下称“球团（pellet）”）。所得到的球团进行射出成形（步骤S17），获得磁性粉末的成形体。以下，对射出成形所用的射出成形机进行说明。
图4是本实施方式所涉及的烧结磁铁的制造方法所使用的射出成形机的截面图。该射出成形机2是利用CIM（Ceramic Injection Molding，陶瓷注射成形）成形的射出成形机，通过磁场施加装置3可以在磁场中射出成形。射出成形机2具有磁场施加装置3、投入口4、螺杆5、挤出机6、以及模具8。在投入口4投入磁性粉末的球团（图4中的符号7）。挤出机6具有筒状的筐体6C以及可旋转地配置在筐体6C的内部的螺杆5。投入口4与筐体6C由球团7通过的通路连结，投入至投入口4的球团7向筐体6C的内部导入球团7。挤出机6一边对导入至筐体6C内部的球团7进行加热使其熔融，一边通过螺杆5搬送至射出口6H。
射出口6H与模具8的模槽9连通。挤出机6将熔融的球团7（熔融体）从射出口6H射出到模具8内的模槽9。模具8具有的模槽9是转印了烧结磁铁的外形形状的形状。在模具8的周围，配置有磁场施加装置3，能够在对模具8施加磁场的状态下射出成形。在射出成形中，在向模具8的射出前关闭模具8，并且通过磁场施加装置3对模具8施加磁场。在射出成形中，球团7在挤出机6的内部被加热至例如160℃至230℃左右而熔融，通过螺杆5射出到模具8的模槽9内。模具8的温度例如在20℃至80℃左右。对模具8施加的磁场例如为400kA/m至1200kA/m左右。
模槽9的表面是熔融的球团（磁性粉末混合物）7接触的面（球团接触面）。在使用射出成形来制造烧结磁铁的情况下，为了将模槽9的表面的形状转印至成形体的表面，有必要令模槽9的球团接触面的表面粗糙度Rz与所要制造的铁氧体烧结磁铁的表面粗糙度为相同程度。在本实施方式中，有必要使铁氧体烧结磁铁的表面为2.5μm以下。通过烧结由步骤S17的射出成形所得到的成形体而获得烧结磁铁，但是由于烧结而使烧结体的体积变得比成形体小。考虑因烧结引起的体积收缩，模槽9的球团接触面的表面粗糙度Rz（十点平均粗糙度）优选为3.0μm以下，更优选为2.5μm以下。若这样做，则通过仅烧结由射出成形所得到的成形体，不需要研磨，便可以获得表面粗糙度Rz在2.5μm以下的烧结磁铁。由此，提高了铁氧体烧结磁铁的生产率。再有，模槽9的球团接触面的表面粗糙度Rz可以根据进行制造的烧结磁铁的表面粗糙度Rz来适当地变更。
再有，在本实施方式中，表面粗糙度Rz的下限值为0.1μm以下，因而模槽9的球团接触面的表面粗糙度Rz的下限值为0.1μm即可。由此，由于减少可以模槽9的表面完成所需要的时间，因此可以减少模具8的制造成本。另外，在本实施方式中，由于通过射出成形获得磁性粉末的成形体，因此，也具有该成形体的形状的自由度提高这样的益处。因此，通过本实施方式所涉及的烧结磁铁的制造方法，也可以制造复杂的三维形状的烧结磁铁。
通过步骤S17的射出成形获得成形体后，对该成形体进行脱粘合剂处理（步骤S18）。脱粘合剂处理是将所得到的成形体例如在大气中保持规定温度（例如，300℃至600℃左右）和规定时间（例如，1小时至60小时左右）的处理。脱粘合剂处理后的成形体，例如在大气中进行烧结（步骤S19），获得烧结体。成形体的烧结温度例如为1100℃至1250℃，更优选为1160℃至1220℃。烧结时间例如为0.2小时至3小时左右。
根据需要，对所得到的烧结体进行去毛刺（deburring），或者施与加工或研磨，完成烧结磁铁（步骤S20）。再有，其后对铁氧体烧结磁铁进行着磁。在本实施方式中，由于通过射出成形制作烧结前的成形体，因此，通过原则上仅烧结成形体，完成烧结磁铁。由此，由于可以省略了烧结体的研磨或加工，因此提高了生产率。另外，通过利用射出成形制作烧结前的成形体，由于即使在制作复杂的三维形状的烧结磁铁的情况下也不需要复杂的加工，因此，极大地提高了生产率。此外，由于加工中烧结体不会出现缺陷、裂缝的可能，因此提高了成品率。
在上述说明中，虽然使用CIM制作了成形体，但利用本实施方式所涉及的烧结磁铁的制作方法来制作成形体的方法不限于此。例如，也可以利用以下的工序来制作成形体。首先，在步骤S14的细粉碎中，对粉碎用浆料进行湿式粉碎后，使所得到的粉碎用浆料成形而制作成形体。烧结所得到的成形体而获得烧结体后，通过研磨该烧结体的表面，从而制造表面粗糙度在2.5μm以下的烧结磁铁。接着，说明烧结磁铁是金属烧结磁铁的情形。
[烧结磁铁的制造方法例2]
图5是表示本实施方式所涉及的烧结磁铁的制造方法的工序的流程图。下面说明的烧结磁铁是金属烧结磁铁，是具有R-Fe-B（R是稀土类元素）的组成的稀土类烧结磁铁。本实施方式所涉及的烧结磁铁的制造方法能够适用的金属烧结磁铁并不限于此。在本实施方式中，以成为其最终组成的方式组合两种以上的合金之后进行烧结，从而制造烧结磁铁。在本实施方式中，组合以R2Fe14B结晶粒作为主体的合金（低R合金）与比低R合金含有更多R的合金（高R合金），但也可以组合三种以上的合金。另外，也可以由一种合金制造稀土类烧结磁铁。在使用本实施方式所涉及的烧结磁铁的制造方法制造烧结磁铁时，制作低R合金和高R合金（步骤S21）。
低R合金和高R合金，例如使用铸带（strip casting）法来制作。根据铸带法，依靠低R合金和高R合金中结晶粒的生长，能够改善磁特性，因而是优选的。低R合金和高R合金的制作方法不限定于此，例如也可以使用铸造（离心铸造等）。接着，对低R合金和高R合金进行粗粉碎（步骤S22）。在本实施方式中，粗粉碎使用氢粉碎和机械粉碎（例如圆盘粉碎机），但粗粉碎的机构不限定于此。
在本实施方式中，实现氢粉碎的情况下，将低R合金和高R合金在室温附近至100℃之间置于氢气氛中保持1小时至5小时，使氢被吸入至R合金和高R合金，并进行粉碎。其后，使低R合金和高R合金升温至500℃到600℃，保持1小时至10小时左右，由此对低R合金和高R合金进行脱氢。粗粉碎结束后，对粗粉碎后的低R合金和高R合金进行微粉碎（步骤S23）。在本实施方式中，细粉碎使用了使用惰性气体（例如N2气）的喷射粉碎机，但不限定于此。通过细粉碎，从低R合金获得低R合金粉末，从高R合金获得高R合金粉末。
制造低R合金粉末和高R合金粉末后，按规定的比率将它们混合（步骤S24）。混合了低R合金粉末和高R合金粉末后，使低R合金粉末和高R合金粉末的混合粉末成形为规定的形状，制作成形体（步骤S25）。在混合粉末的成形中，对前述混合粉末施加规定的成形压力而进行成形，但在这种情况下，为了使低R合金粉末和高R合金粉末定向，优选在800kA/m以上的大小的磁场中成形。成形压力优选为10MPa至500MPa。
其后，对所得到的成形体进行烧结（步骤S26）。在烧结中，将步骤S25所得到的成形体置于真空（减压气氛）中，在规定的温度条件下烧结规定时间，由此获得烧结体。例如，烧结温度为1000℃至1100℃的范围，对成形体烧结1小时至10小时左右。若烧结时间短，则所得到的烧结体的密度或磁特性偏差变大，若烧结时间过长，则烧结磁铁的生产率下降。因此，考虑前述偏差与前述生产率的平衡，决定烧结时间。
烧结工序结束后，在大气中，优选在惰性气体气氛中，对前述烧结体施与时效处理（步骤S27）。时效处理是通过在比烧结温度低的温度对烧结体保持规定时间而调整烧结体的组织，从而调整所得到的烧结磁铁的磁特性的处理。在合适条件施与时效处理，以便得到高磁特性（矫顽力HcJ或良好的方形度）。时效处理也可以为2个阶段。在这种情况下，令第1阶段的时效温度为700℃至900℃，第2阶段为的时效温度为450℃至600℃，并将烧结体在各自的温度范围保持1小时至10小时。
对于时效处理结束后的烧结体，根据需要进行加工（步骤S28）。在本实施方式所涉及的烧结磁铁中，有必要在施与表面处理之前使表面粗糙度Rz为2.5μm以下。因此，时效处理结束且必要的加工结束后的烧结体，根据需要研磨表面，以使表面粗糙度Rz为2.5μm以下，成为烧结磁铁。在该烧结磁铁中，表面粗糙度Rz为2.5μm以下，因而即使薄化也能确保足够的强度。对表面粗糙度Rz为2.5μm以下的烧结磁铁施与用于抑制腐蚀的表面处理（镀金或树脂的覆盖）。再有，烧结磁铁在其后进行着磁。
在成形（步骤S25）中，也可以通过射出成形得到成形体。在这种情况下，如下述那样，制造成形体。首先，按规定的比率混合通过至步骤S24为止的工序所制作的低R合金粉末和高R合金粉末，得到磁性粉末。所得到的磁性粉末与粘性树脂、蜡类、润滑剂和可塑剂进行混合，使用混合机在150℃左右的温度下混炼规定时间（2小时左右），由此获得混炼物。该混炼与上述步骤S16的混炼相同。所得到的混炼物通过造粒机（pelletizer）（例如，2轴1轴挤出机等）成形。由此，获得磁性粉末分散在粘性树脂中的球团（磁性粉末混合物）。所得到的球团进行射出成形，获得磁性粉末的成形体。射出成形与上述步骤S17相同。
以上，在本实施方式所涉及的烧结磁铁中，通过使表面粗糙度Rz为2.5μm以下，从而即使在薄型化了的情况下也能够确保足够的强度。另外，本实施方式所涉及的烧结磁铁在模具内对是磁性粉末与粘性树脂的混合物射出成形，并且在模具中，使磁性粉末混合物接触的部分的表面粗糙度为3.0μm以下。通过烧结从这样的模具得到的成形体，能够简单地制造表面粗糙度为2.5μm以下的烧结磁铁。
在制造烧结磁铁中的铁氧体烧结磁铁的情况下，有时在工序的过程中添加Si等作为辅助剂，但这些元素烧结时大部分聚集在烧结磁铁的晶体粒界，表面上几乎不出现。另外，稀土类烧结磁铁在烧结后施与时效处理。然而，时效处理的温度是比为了形成含有Si等的玻璃状态的异相所需要的温度低的温度。另外，在烧结后对铁氧体烧结磁铁施与通常热处理。因此，在烧结磁铁中，不会在烧结磁铁的表面出现前述异相而降低表面粗糙度Rz。因此，为了确保薄化了的烧结磁铁的强度，有必要使表面不出现前述异相来降低自身的表面粗糙度Rz。
在射出成形中，通过调整模具具有的模槽的球团接触面的表面粗糙度Rz，可以容易且大量地制作表面粗糙度Rz小的成形体。因此，在射出成形中，通过仅烧结所制作的成形体，不用研磨所得到的烧结磁铁的表面，便可以容易且大量地制造表面粗糙度Rz小的烧结磁铁。如此，射出成形适用于大量且容易地制造薄化了的且强度高的烧结磁铁。
[评价]
制造表面粗糙度或厚度不同的烧结磁铁，评价强度。所制造的烧结磁铁是铁氧体烧结体，通过射出成形制造。以下的比较例不是指现有例。首先，说明烧结磁铁的制造方法。作为初始原料，准备Fe2O3粉末、SrCO3粉末、La(OH)3粉末、CaCO3粉末、以及Co3O4粉末。对这些称量规定量，与添加物一起用湿式磨碎机粉碎后，进行干燥并整粒。其后，置于空气中，在1230℃下烧成3小时，获得颗粒状的预烧体。
通过振动粉碎机对所得到的预烧体进行干式粗粉碎，获得预烧粉末。接着，使用山梨糖醇（sorbitol）作为分散剂，相对于预烧粉末100质量份，按0.5质量份的山梨糖醇、0.6质量份的SiO2、1.4质量份的CaCO3的比例添加后，与水一起混合并制作粉碎用浆料。使用球磨机湿式粉碎该粉碎用浆料。湿式粉碎的时间为40小时。对湿式粉碎后的粉碎用浆料在100℃下干燥10小时，获得磁性粉末。所得到的磁性粉末的平均粒子径为0.3μm。
利用混合机在150℃、2小时的条件下将所得到的磁性粉末与粘性树脂（聚缩醛树脂）、蜡类（石蜡）、润滑剂（脂肪酸酯）和可塑剂（邻苯二甲酸酯）一起进行混炼，获得混炼物。此时，相对于磁性粉末100质量份，调配7.5质量份的粘性树脂、7.5质量份的蜡类、0.5质量份的润滑剂。另外，相对于粘性树脂100质量份，调配1质量份的可塑剂。利用造粒机使所得到的混炼物成形，从而制作磁性粉末分散在粘性树脂中的球团（磁性粉末混合物）。
接着，使所得到的球团射出成形而制作成形体。成形体是截面为圆弧状（C型形状）的成形体。模具使用具有这样的形状的模槽的模具。所得到的球团从射出成形机的投入口投入后，导入到被加热至160℃的挤出机内。该球团在射出成形机的挤出机的内部被加热并熔融，通过螺杆射出至施加了磁场的模具的模槽内。由此获得C型形状的成形体。
该成形体置于大气中，施与在500℃下保持48小时的脱粘合剂处理。脱粘合剂处理后的成形体置于大气中，在1200℃下烧成1小时。由此，获得具有La0.4Ca0.2Sr0.4Co0.3Fe11.3O19的组成的铁氧体烧结磁铁。所得到的铁氧体烧结磁铁被研磨成厚度为1mm、2mm、3mm。此时，通过用改变砥石的粒度，获得具有各种厚度的烧结磁铁的样品。在该评价中，制作实施例1至21和比较例1至6共计27个样品来进行评价。样品的厚度在样品的重心位置测得。在该评价中，各个样品由于厚度均匀，因此与重心位置无关，样品的哪个位置均为相同大小。对所得到的样品测量强度和表面粗糙度。
图6-1是表示强度的测量方法的说明图。图6-2、图6-3是样品的尺寸的说明图。如图6-1所示，样品的强度通过弯曲试验求得。在弯曲试验中，C型形状的样品1C的矩形端部1CT载置于试验台11上，将载荷施加体10压在样品1C的圆弧部分而将载荷F付给样品1C。然后，测量样品1C破坏时的载荷F。从式（1）求出强度σ。
σ[N/mm2]＝3×L×F/(2×A×T2)……（1）
如图6-2所示，L是样品长度[mm]，A是矩形端部1CT间的距离[mm]。如图6-3所示，T是样品厚度[mm]。另外，F是载荷[N]。在本评价中，L是9.0mm，A是7.1mm，T是1.0mm、2.0mm、3.0mm。
对所得到的样品1C的表面的表面粗糙度Rz进行测量。表面粗糙度Rz使用测量表面的凸凹的大小的触针式表面粗糙度计来进行测量。令此时的基准长度为0.7mm，切断（cutoff）值为0.8mm，触针的扫描速度为0.3mm/sec。对于各个样品，在表1中示出测量了厚度、强度σ和表面粗糙度Rz的结果。
Figure BDA00002212697100151
图7是表示表1所示的强度与表面粗糙度Rz的关系的图。图7的白色方块是样品的厚度为3mm的结果，×是样品的厚度为2.5mm的结果，白色三角是样品厚度为2mm的结果，白色的◇是样品的厚度为1.5mm的结果，白色的圆是样品的厚度为1mm的结果。在该评价中，令强度σ小于50N/mm2的情况为×，50N/mm2以上的情况为○，90N/mm2以上的情况为◎，在样品的强度σ为50N/mm2以上的情况下，满足评价的基准值。从表1和图7的结果可知，样品的表面粗糙度Rz越小，样品的强度σ越大。样品的强度σ的变动与样品的厚度无关，表示出与上述相同的倾向。再者，可知若样品的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，则强度σ为50N/mm2以上，满足基准值。另外，可知若样品的表面粗糙度Rz为2.5μm以下，则与样品的表面粗糙度Rz大于2.5μm的情况相比，强度σ显著地上升。
从图7的结果得出，即使是任一种厚度的铁氧体烧结磁铁，若表面粗糙度Rz为2.25μm以下，则强度σ大于评价成为◎的90N/mm2。因此，优选地，表面粗糙度Rz为2.25μm以下，更优选地，表面粗糙度Rz为1.8μm以下。此外，即使是任一种厚度的铁氧体烧结磁铁，在表面粗糙度Rz为1.6μm处，因表面粗糙度Rz的减少而引起的强度σ的增加的比例变小。即，可以说在表面粗糙度Rz为1.6μm处，存在强度σ相对于表面粗糙度Rz的变化曲线的拐点。即，对于表面粗糙度Rz比1.6μm大的情况和表面粗糙度Rz为1.6μm以下的情况，可以说表面粗糙度Rz为1.6μm以下的情况强度σ更显著地变大。因此，更优选地，表面粗糙度Rz为1.6μm以下。
在上述的图2结果中，厚度为5mm且表面粗糙度为3.0μm的铁氧体烧结磁铁的强度σ是104N/mm2。另外，厚度为4mm且表面粗糙度为3.0μm的铁氧体烧结磁铁的强度σ是62N/mm2。当看实施例1至21的强度σ和表面粗糙度Rz时，若表面粗糙度Rz为2.0μm以下，则获得与厚度为5mm且表面粗糙度为3.0μm的铁氧体烧结磁铁同等以上的强度σ。另外，若表面粗糙度Rz为2.5μm以下，则获得与厚度为5mm且表面粗糙度为3.0μm的铁氧体烧结磁铁同等以上的强度σ。这样，即使在使铁氧体烧结磁铁薄化并令其厚度为3mm以下的情况下，可以说通过使表面粗糙度Rz小于2.5μm，能够确保与厚度更大的情况同等以上的强度。
若样品的表面粗糙度Rz小于1.0μm，则即使表面粗糙度Rz小至0.1μm，样品的强度σ也会成为大致恒定的值。因此，不需要不合理地减小表面粗糙度Rz，实用上表面粗糙度Rz的下限为1.0μm便能够判断是足够的。另外，随着烧结磁铁的使用条件或烧结磁铁的厚度变化，若表面粗糙度Rz的下限为0.5μm以上，或者1.0μm以上，则可以认为也有能够确保足够的强度σ的情况。因此，可以避免对烧结磁铁的过度加工（研磨）而能够提高生产率。
图8是表示将表1所示的强度换算成烧结磁铁每单位厚度的强度、并与表面粗糙度Rz的关系的图。图8的白色方形是样品的厚度为3mm的结果，白色三角是样品的厚度为2mm的结果，白色圆是样品的厚度为1mm的结果。图8的纵轴所示的比强度是将样品的强度σ换算成烧结磁铁的每单位厚度的强度的值，即用各个样品的厚度除样品的强度σ的值，单位是N/mm3。
从图8可知，随着样品的表面粗糙度Rz变小，比强度上升。再者，随着样品的厚度变小，比强度的上升相对于表面粗糙度Rz的减少变得急剧。另外，随着样品厚度变小，比强度上升，样品的厚度是1mm的情况与样品的厚度是2mm的情况相比，比强度约为2倍。如此，通过减小烧结磁铁的表面粗糙度Rz而提高强度的效果在烧结磁铁的厚度越小越显著。因此，可以说，本实施方式所涉及的烧结磁铁能够有效地发挥烧结磁铁的厚度越小强度σ越提高的效果。
从图8的结果可知，超过规定的比强度（本实施方式中比强度为50N/mm3）的比强度由于厚度或表面粗糙度Rz而不同，各自有优选的范围。另外，随着样品的厚度变小，超过规定的比强度的表面粗糙度Rz的范围有变大的倾向。下面，示出超过规定的比强度的厚度和表面粗糙度Rz的优选范围。在各个厚度中，若表面粗糙度Rz为下面所述的范围，则能够确保规定的比强度。
（1）在厚度大于2.5mm且3.5mm以下的情况下，Rz为0.1μm以上1.6μm以下。
（2）在厚度大于2.0mm且2.5mm以下的情况下，Rz为0.1μm以上1.9μm以下。
（3）在厚度大于1.5mm且2.0mm以下的情况下，Rz为0.1μm以上2.2μm以下。
（4）在厚度大于1.0mm且1.5mm以下的情况下，Rz为0.1μm以上2.4μm以下。
（5）在厚度为1.0mm以下的情况下，Rz为0.1μm以上2.75μm（优选2.5μm）以下。
产业上的利用可能性
如以上所述，本发明所涉及的烧结磁铁和烧结磁铁的制造方法，在确保薄化了的烧结磁铁的强度方面是有用的，特别适用于铁氧体烧结磁铁。

Claims (3)

1.一种烧结磁铁，其特征在于，
是烧结磁性材料而成的烧结磁铁，
该烧结磁铁的重心位置上的厚度为3.5mm以下，且表面粗糙度Rz为2.5μm以下。
2.根据权利要求1所述的烧结磁铁，其特征在于，
所述表面粗糙度Rz为0.1μm以上。
3.根据权利要求1或2所述的烧结磁铁，其特征在于，
所述烧结磁铁是铁氧体烧结磁铁。
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