JP2002015909A - 磁石粉末、ボンド磁石の製造方法およびボンド磁石 - Google Patents
磁石粉末、ボンド磁石の製造方法およびボンド磁石Info
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Abstract
提供することができる磁石粉末およびボンド磁石を提供
すること。 【解決手段】本発明の磁石粉末1は、Rx(Fe1-yCo
y)100-x-zBz(ただし、Rは、少なくとも1種の希土
類元素、x:10〜15原子%、y:0〜0.30、
z:4〜10原子%)で表される合金組成からなり、そ
の表面の少なくとも一部に、複数の凸条2を有する。磁
石粉末1の平均粒径をaμmとしたとき、凸条2の長さ
は、a/40μm以上であるのが好ましい。凸条2は、
並設されており、その平均ピッチが0.5〜100μm
であるのが好ましい。
Description
ンド磁石に関するものである。
モータに使用される際の(実質的なパーミアンスにおい
ての)磁石の磁束密度が高いことが望まれる。ボンド磁
石における磁束密度を決定する要因は、磁石粉末の磁化
の値と、ボンド磁石中における磁石粉末の含有量(含有
率)とがある。従って、磁石粉末自体の磁化がそれほど
高くない場合には、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量を
極端に多くしないと十分な磁束密度が得られない。
石として使用されているものとしては、希土類磁石粉末
として、R−TM−B系磁石粉末(ただし、Rは少なく
とも1種の希土類元素、TMは少なくとも1種の遷移金
属)を用いた等方性ボンド磁石が大半を占めている。等
方性ボンド磁石は、異方性ボンド磁石に比べ次のような
利点がある。すなわち、ボンド磁石の製造に際し、磁場
配向が不要であるため、製造プロセスが簡単で、その結
果製造コストが安価となることである。しかしこのR−
TM−B系磁石粉末を用いた等方性ボンド磁石に代表さ
れる従来の等方性ボンド磁石には、次のような問題点が
ある。
密度が不十分であった。すなわち用いられる磁石粉末の
磁化が低いため、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量(含
有率)を多くしなければならないが、磁石粉末の含有量
を多くすると、ボンド磁石の成形性が悪くなるため、限
界がある。また、成形条件の工夫等により磁石粉末の含
有量を多くしたとしても、やはり、得られる磁束密度に
は限界があり、このためモータの小型化を図ることはで
きない。
度の高い磁石も報告されているが、その場合は逆に保磁
力が小さすぎて、実用上モータとして得られる磁束密度
(実際に使用される際のパーミアンスでの)は非常に低
いものであった。また、保磁力が小さいため、熱的安定
性も劣る。
る。すなわち、磁石粉末の磁気特性の低さを補うため
に、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量を多くしなければ
ならず(すなわちボンド磁石の密度を極端に高密度化す
ることとなり)、その結果、ボンド磁石は、機械的強度
が低いものとなる。
的強度が大きく、磁気特性に優れた磁石を提供すること
ができる磁石粉末およびボンド磁石を提供することにあ
る。
(1)〜(18)の本発明により達成される。
(ただし、Rは、少なくとも1種の希土類元素、x:1
0〜15原子%、y:0〜0.30、z:4〜10原子
%)で表される合金組成からなる磁石粉末であって、そ
の表面の少なくとも一部に複数の凸条または溝を有する
ことを特徴とする磁石粉末。
たとき、前記凸条または前記溝の平均長さは、a/40
μm以上である上記(1)に記載の磁石粉末。
の平均深さは、0.1〜10μmである上記(1)また
は(2)に記載の磁石粉末。
ており、その平均ピッチは、0.5〜100μmである
上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の磁石粉末。
製造された薄帯状磁石材料を粉砕して得られたものであ
る上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の磁石粉
末。
上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の磁石粉末。
凸条または前記溝の形成された部分の面積の占める割合
は、15%以上である上記(1)ないし(6)のいずれ
かに記載の磁石粉末。
たは製造後少なくとも1回熱処理が施されたものである
上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の磁石粉末。
性相であるR2TM14B型相(ただし、TMは少なくと
も1種の遷移金属)で構成されたものである上記(1)
ないし(8)のいずれかに記載の磁石粉末。
る前記R2TM14B型相の体積率は、80%以上である
上記(9)に記載の磁石粉末。
晶粒径は、500nm以下である上記(9)または(1
0)に記載の磁石粉末。
ずれかに記載の磁石粉末を結合樹脂で結合してなること
を特徴とするボンド磁石。
製造されたものである上記(12)に記載のボンド磁
石。
凸条間、または並設された前記溝内に、前記結合樹脂が
埋入した上記(12)または(13)に記載のボンド磁
石。
0〜1200kA/mである上記(12)ないし(1
4)のいずれかに記載のボンド磁石。
maxが40kJ/m3以上である上記(12)ないし(1
5)のいずれかに記載のボンド磁石。
99.5wt%である上記(12)ないし(16)のい
ずれかに記載のボンド磁石。
される機械的強度が50MPa以上である上記(12)
ないし(17)のいずれかに記載のボンド磁石。
ンド磁石の実施の形態について、詳細に説明する。
oy)100-x-zBz(ただし、Rは、少なくとも1種の希
土類元素、x:10〜15原子%、y:0〜0.30、
z:4〜10原子%)で表される合金組成からなるもの
である。磁石材料がこのような合金組成を有することに
より、特に、磁気特性、耐熱性に優れた磁石を得ること
が可能となる。
e、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、D
y、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、ミッシュメタルが
挙げられ、これらを1種または2種以上含むことができ
る。
%とされる。Rが10原子%未満では、十分な保磁力が
得られない。一方、Rが15原子%を超えると、構成組
織中におけるR2TM14B型相(ハード磁性相)の存在
比率が低下し、十分な残留磁束密度が得られなくなる。
とする希土類元素であるのが好ましい。その理由は、こ
れらの希土類元素は、後述するR2TM14B型相(ハー
ド磁性相)の飽和磁化を高め、また磁石として良好な保
磁力を実現するために有効だからである。
体に対し5〜75%であるのが好ましく、20〜60%
であるのがより好ましい。この範囲であると、残留磁束
密度の低下をほとんど生じることなく、保磁力および角
型性を向上させることができるためである。
体に対し14%以下であるのが好ましい。この範囲であ
ると、残留磁束密度の著しい低下を生じることなく、保
磁力を向上させることができると共に、温度特性(熱的
安定性)の向上も可能となるからである。
属である。このCoを添加すること(Feの一部を置換
すること)により、キュリー温度が高くなり、温度特性
が向上するが、Feに対するCoの置換比率が0.30
を超えると、結晶磁気異方性の減少による保磁力の低下
を招くとともに、残留磁束密度も低下する。Feに対す
るCoの置換比率が0.05〜0.20の範囲では、温
度特性の向上のみならず、残留磁束密度自体も向上する
ので、さらに好ましい。
有効な元素であり、その含有量は、4〜10原子%とさ
れる。Bが4原子%未満であると、B−H(J−H)ル
ープにおける角型性が悪くなる。一方、Bが10原子%
を超えると、非磁性相が多くなり、残留磁束密度が急減
する。
的で、磁石粉末を構成する合金中には、必要に応じ、A
l、Cu、Si、Ga、Ti、V、Ta、Zr、Nb、
Mo、Hf、Ag、Zn、P、Ge、Cr、Wよりなる
群(以下この群を「Q」で表す)から選択される少なく
とも1種の元素を含有することもできる。Qに属する元
素を含有する場合、その含有量は、2原子%以下である
のが好ましく、0.1〜1.5原子%であるのがより好
ましく、0.2〜1.0原子%であるのがさらに好まし
い。
た固有の効果を発揮する。例えば、Al、Cu、Si、
Ga、V、Ta、Zr、Cr、Nbは、耐食性を向上さ
せる効果がある。
相であるR2TM14B型相(ただし、TMは少なくとも
1種の遷移金属)で構成されたものであるのが好まし
い。磁石粉末が主としてR2TM14B型相で構成された
ものであると、保磁力が特に優れたものとなるととも
に、耐熱性も向上する。
も含む)中に占めるR2TM14B型相の体積率は、80
%以上であるのが好ましく、85%以上であるのがより
好ましい。磁石粉末の全構成組織中に占めるR2TM14
B型相の体積率が80%未満であると、保磁力、耐熱性
が低下する傾向を示す。
結晶粒径が500nm以下であるのが好ましく、200
nm以下であるのがより好ましく、10〜120nm程
度がさらに好ましい。R2TM14B型相の平均結晶粒径
が500nmを超えると、磁気特性、特に保磁力および
角型性の向上が十分に図れない場合がある。
の構成組織(例えば、R2TM14B型相以外のハード磁
性相、ソフト磁性相、常磁性相、非磁性相、非晶質組織
等)を含むものであってもよい。
も一部に複数の凸条または溝を有している。これによ
り、次のような効果が得られる。
用いた場合、結合樹脂が溝内(または凸条間)に埋入す
る。このため、磁石粉末と結合樹脂との結着力が向上
し、結合樹脂量が比較的少なくても、高い機械的強度が
得られる。したがって、磁石粉末の含有量(含有率)を
多くすることが可能となり、結果として、高い磁気特性
のボンド磁石が得られる。
けられているため、磁石粉末と結合樹脂との混練時等に
おける、両者の接触性(濡れ性)が向上する。このた
め、混練物は、結合樹脂が磁石粉末の周囲を覆うような
状態となり易くなり、結合樹脂量が比較的少なくても、
良好な成形性が得られる。
特性のボンド磁石を良好な成形性で製造することが可能
となる。
い値については後述する)としたとき、凸条または溝の
長さは、a/40μm以上であるのが好ましく、a/3
0μm以上であるのがより好ましい。
であると、磁石粉末の平均粒径aの値等によっては、前
述した本発明の効果が十分に発揮されない場合がある。
0.1〜10μmであるのが好ましく、0.3〜5μm
であるのがより好ましい。
ような範囲の値であると、磁石粉末をボンド磁石の製造
に用いた場合、凸条間または溝内に結合樹脂が必要かつ
十分に埋入することにより、磁石粉末と結合樹脂との結
着力が一層向上し、得られるボンド磁石の機械的強度、
磁気特性がさらに向上する。
れたものであってもよいが、一定の方向性をもって、並
設されたものであるのが好ましい。凸条または溝は、例
えば、図1に示すように、複数の凸条2または溝がほぼ
平行に並設されたものであってもよいし、図2に示すよ
うに、2方向に延在し、これらが互いに交差するもので
あってもよい。また、凸条または溝は、しわ状に形成さ
れたものであってもよい。また、例えば、凸条(または
溝)がある程度の方向性を有して存在している場合、凸
条(または溝)の長さ、高さ(または溝の深さ)、形状
等は、個々の凸条(または溝)について、バラツキがあ
ってもよい。
均ピッチは、0.5〜100μmであるのが好ましく、
3〜50μmであるのがより好ましい。
均ピッチがこのような範囲の値であると、前述した本発
明の効果が特に顕著となる。
粉末1の全表面積の15%以上であるのが好ましく、2
5%以上であるのがより好ましい。
末1の全表面積の15%未満であると、前述した本発明
の効果が十分に発揮されない場合がある。
mであるのが好ましく、10〜200μmであるのがよ
り好ましい。磁石粉末1の平均粒径aが、下限値未満で
あると、酸化による磁気特性の劣化が顕著となる。ま
た、発火のおそれがあるなど取り扱い上の問題も生じ
る。一方、磁石粉末1の平均粒径aが、上限値を超える
と、後述するボンド磁石を製造するためのものの場合、
混練時、成形時等における組成物の流動性が十分に得ら
れない可能性がある。
形性を得るために、磁石粉末の粒径分布は、ある程度分
散されている(バラツキがある)のが好ましい。これに
より、得られたボンド磁石の空孔率を低減することがで
き、その結果、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量を同じ
としたときに、ボンド磁石の密度や機械的強度をより高
めることができ、磁気特性をさらに向上することができ
る。
(Fischer Sub-Sieve Sizer)法により測定することが
できる。
(アモルファス組織)の再結晶化の促進、組織の均質化
等を目的として、その製造過程または製造後に少なくと
も一回の熱処理を施してもよい。この熱処理の条件とし
ては、例えば、400〜900℃で、0.2〜300分
程度とすることができる。
に、真空または減圧状態下(例えば1×10-1〜1×1
0-6Torr)、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウ
ムガス等の不活性ガス中のような、非酸化性雰囲気中で
行うのが好ましい。
とも一部に凸条または溝が形成されていれば、いかなる
方法で製造されたものでもよいが、金属組織(結晶粒)
を比較的容易に微細化することが可能であり、磁気特
性、特に、保磁力等を向上させるのに有効であるという
点で、冷却ロールを用いた急冷法で製造された薄帯状磁
石材料(急冷薄帯)を粉砕して得られたものであるのが
好ましい。
限定されず、例えばボールミル、振動ミル、ジェットミ
ル、ピンミル等の各種粉砕装置、破砕装置を用いて行う
ことができる。この粉砕は、酸化を防止するために、真
空または減圧状態下(例えば1×10-1〜1×10-6To
rr)、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス
等の不活性ガス中のような、非酸化性雰囲気中で行うこ
ともできる。
石粉末は、合金組成、冷却ロールの表面材質、表面性
状、冷却条件等を適宜設定することにより形成すること
もできるが、凸条または溝の形状等を制御して確実に形
成するには、冷却ロールの周面上に溝または凸条を形成
し、これを急冷薄帯に転写するのが好ましい。
れた冷却ロールを用いた場合、単ロール法においては、
得られる急冷薄帯の少なくとも片面に、前述したような
凸条または溝を形成することができる。また、双ロール
法においては、周面上に溝または凸条が形成された冷却
ロールを2つ用いることにより、得られる急冷薄帯の対
向する一対の面のそれぞれ(両面)に、前述したような
凸条または溝を形成することができる。
る。本発明のボンド磁石は、好ましくは、前述の磁石粉
末を結合樹脂で結合してなるものである。
性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。
ド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナ
イロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロ
ン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66)、熱可
塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマ
ー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファ
イド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸
ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィ
ン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルエー
テルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等、
またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマ
ーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種
以上を混合して用いることができる。
り、機械的強度が高いことから、ポリアミド、耐熱性向
上の点から、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイ
ドを主とするものが好ましい。また、これらの熱可塑性
樹脂は、磁石粉末との混練性にも優れている。
重合化等により、例えば成形性を重視したものや、耐熱
性、機械的強度を重視したものというように、広範囲の
選択が可能となるという利点がある。
スフェノール型、ノボラック型、ナフタレン系等の各種
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン
樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリ
イミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙
げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して
用いることができる。
り、機械的強度が高く、耐熱性に優れるという点から、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリ
コーン樹脂が好ましく、エポキシ樹脂が特に好ましい。
また、これらの熱硬化性樹脂は、磁石粉末との混練性、
混練の均一性にも優れている。
は、室温で液状のものでも、固形(粉末状)のものでも
よい。
次のようにして製造される。磁石粉末と、結合樹脂と、
必要に応じ添加剤(酸化防止剤、潤滑剤等)とを混合、
混練してボンド磁石用組成物(コンパウンド)を製造
し、このボンド磁石用組成物を用いて、圧縮成形(プレ
ス成形)、押出成形、射出成形等の成形方法により、無
磁場中で所望の磁石形状に成形する。結合樹脂が熱硬化
性樹脂の場合には、成形後、加熱等によりそれを硬化す
る。
いが、用いられる結合樹脂が軟化を開始する温度または
それ以上の温度で行われるのが好ましい。特に、結合樹
脂が熱硬化性樹脂である場合、結合樹脂が軟化を開始す
る温度以上の温度で、かつ結合樹脂が硬化を開始する温
度未満の温度で混練されるのが好ましい。
混練の効率が向上し、常温で混練する場合に比べて、よ
り短時間で均一に混練することが可能となるとともに、
結合樹脂の粘度が下がった状態で混練されるので、磁石
粉末と結合樹脂との密着性が向上し、磁石粉末の表面に
設けられた凸条間または溝内にも、軟化または溶融した
結合樹脂が効率よく埋入する。その結果、コンパウンド
中の空孔率を小さくすることができる。また、コンパウ
ンド中の結合樹脂の含有量(含有率)の低減にも寄与す
る。
合樹脂が軟化または溶融状態となる温度で行われるのが
好ましい(温間成形)。
結合樹脂の流動性が向上し、結合樹脂量が少ない場合で
も高い成形性を確保することができる。また、結合樹脂
の流動性が向上することにより、磁石粉末と結合樹脂と
の密着性が向上し、磁石粉末の表面に設けられた凸条間
または溝内にも、軟化または溶融した結合樹脂が効率よ
く埋入する。このため、磁石粉末と結合樹脂との結着力
が向上するとともに、得られるボンド磁石中の空孔率は
低くなる。その結果、高密度で、磁気特性、機械的強度
の高いボンド磁石が得られる。
電子材料工業会標準規格「ボンド磁石の小形試験片によ
る打ち抜きせん断試験方法」(EMAS−7006)に
よる打ち抜きせん断試験によって得られる機械的強度が
挙げられるが、本発明のボンド磁石では、この機械的強
度が50MPa以上であるのが好ましく、60MPa以
上であるのがより好ましい。
率)は、特に限定されず、通常は、成形方法や、成形性
と高磁気特性との両立を考慮して決定される。具体的に
は、75〜99.5wt%程度であるのが好ましく、8
5〜97.5wt%程度であるのがより好ましい。
れたものの場合には、磁石粉末の含有量は、90〜9
9.5wt%程度であるのが好ましく、93〜98.5
wt%程度であるのがより好ましい。
形により製造されたものの場合には、磁石粉末の含有量
は、75〜98wt%程度であるのが好ましく、85〜
97wt%程度であるのがより好ましい。
一部に凸条または溝が設けられているため、磁石粉末と
結合樹脂との結着力が大きい。このため、用いる結合樹
脂量を少なくした場合においても、高い機械的強度が得
られる。したがって、磁石粉末の含有量(含有率)を多
くすることが可能となり、結果として、高い磁気特性の
ボンド磁石が得られる。
石粉末の比重、磁石粉末の含有量、空孔率等の要因によ
り決定される。本発明のボンド磁石において、その密度
ρは特に限定されないが、5.3〜6.6Mg/m3程
度であるのが好ましく、5.5〜6.4Mg/m3程度
であるのがより好ましい。
限定されず、例えば、形状に関しては、例えば、円柱
状、角柱状、円筒状(リング状)、円弧状、平板状、湾
曲板状等のあらゆる形状のものが可能であり、その大き
さも、大型のものから超小型のものまであらゆる大きさ
のものが可能である。特に、小型化、超小型化された磁
石に有利であることは、本明細書中で度々述べている通
りである。
固有保磁力)HcJが320〜1200kA/mであるの
が好ましく、400〜800kA/mがより好ましい。
保磁力が前記下限値未満では、逆磁場がかかったときの
減磁が顕著になり、また、高温における耐熱性が劣る。
また、保磁力が前記上限値を超えると、着磁性が低下す
る。従って、保磁力HcJを上記範囲とすることにより、
ボンド磁石(特に、円筒状磁石)に多極着磁等をするよ
うな場合に、十分な着磁磁場が得られないときでも、良
好な着磁が可能となり、十分な磁束密度が得られ、高性
能なボンド磁石を提供することができる。
ー積(BH)maxが40kJ/m3以上であるのが好まし
く、50kJ/m3以上であるのがより好ましく、70
〜120kJ/m3であるのがさらに好ましい。最大磁
気エネルギー積(BH)maxが40kJ/m3未満である
と、モータ用に用いた場合、その種類、構造によって
は、十分なトルクが得られない。
る。
製造装置を用いて、以下に述べるような方法で合金組成
が(Nd0.7Pr0.3)10.5Febal.B6で表される磁石
粉末を得た。
されたものを用意した。この溝の平均深さ、平均長さ、
および並設された溝の平均ピッチの条件が異なる5種の
冷却ロールを用意した。
装置を用いて、単ロール法により、急冷薄帯を製造し
た。
量して母合金インゴットを鋳造した。
バー内を脱気した後、不活性ガス(ヘリウムガス)を導
入し、所望の温度および圧力の雰囲気とした。
とし、さらに、冷却ロールの周速度を28m/秒とし
た。雰囲気ガスの圧力を60kPa、溶湯の噴射圧を4
0kPaとしたうえで、溶湯を冷却ロールの周面に向け
て噴射し、急冷薄帯を連続的に作製した。得られた急冷
薄帯の厚さは、いずれも約20μmであった。
した後、アルゴンガス雰囲気中675℃×300秒の熱
処理を施すことにより、磁石粉末(サンプルNo.1
a、No.2a、No.3a、No.4a、No.5
a)を得た。
凸条を有していない)冷却ロールを用い、同様にして、
磁石粉末を得た(サンプルNo.6a、No.7a)。
各磁石粉末の平均粒径aの値を表1に示す。
微鏡(SEM)を用いて、これらの表面形状を観察し
た。サンプルNo.1a〜No.5a(本発明)の磁石
粉末の表面には、各冷却ロールの周面に形成された溝に
対応する凸条が形成されていることが確認された。一
方、サンプルNo.6a、No.7a(いずれも比較
例)の磁石粉末の表面には、このような凸条または溝の
存在は、認められなかった。
さ、長さ、および並設された凸条のピッチを測定した。
また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察の結果か
ら、各磁石粉末について、全表面積に対し、凸条または
溝の形成された部分の面積が占める割合を求めた。これ
らの値を表1に示す。
分析するため、Cu−Kαを用い、回折角(2θ)が2
0°〜60°の範囲において、X線回折試験を行った。
その結果、いずれの磁石粉末においても、回折パターン
に現れた明確なピークは、ハード磁性相であるR2TM
14B型相によるもののみであった。
微鏡(TEM)を用いて、構成組織の観察を行った。そ
の結果、各磁石粉末は、いずれも、主として、ハード磁
性相であるR2TM14B型相で構成されるものであるこ
とが確認された。透過型電子顕微鏡(TEM)による観
察結果(異なる10箇所での観察結果)から求められた
全構成組織(非晶質組織も含む)中に占めるR2TM14
B型相の体積率は、いずれも85%以上であった。
型相の平均結晶粒径を測定した。これらの値を表1に示
す。
ドラジン系酸化防止剤とを混合し、これらを100℃×
10分間混練(温間混練)して、ボンド磁石用組成物
(コンパウンド)を作製した。
ラジン系酸化防止剤の配合比率(重量比率)は、サンプ
ルNo.1a〜No.6aについては、それぞれ97.
5wt%、1.3wt%、1.2wt%とし、サンプル
No.7aについては、97.0wt%、2.0wt
%、1.0wt%とした。
とし、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填
し、無磁場中にて、温度120℃、圧力600MPaで
圧縮成形(温間成形)してから冷却し、離型した後、1
70℃でエポキシ樹脂を加熱硬化させ、直径10mm×
高さ7mmの円柱状のボンド磁石(磁気特性、耐熱性試
験用)と、10mm角×厚さ3mmの平板状のボンド磁
石(機械的強度測定用)とを得た。なお、平板状ボンド
磁石は各磁石粉末毎に5個づつ作製した。
明)およびサンプルNo.7a(比較例)のボンド磁石
は、良好な成形性で製造することができた。
3.2MA/mのパルス着磁を施した後、直流自記磁束
計(東英工業(株)製、TRF−5BH)にて最大印加
磁場2.0MA/mで磁気特性(保磁力HcJ、残留磁束
密度Brおよび最大磁気エネルギー積(BH)max)を
測定した。測定時の温度は、23℃(室温)であった。
た。この耐熱性は、各ボンド磁石を100℃×1時間の
環境下に保持した後、室温まで戻した際の不可逆減磁率
(初期減磁率)を測定し、評価した。不可逆減磁率(初
期減磁率)の絶対値が小さいほど、耐熱性(熱的安定
性)に優れる。
打ち抜きせん断試験により機械的強度を測定した。試験
機には、(株)島津製作所製オートグラフを用い、円形
ポンチ(外径3mm)により、せん断速度1.0mm/
分で行った。
微鏡(SEM)を用いて各ボンド磁石の破断面の様子を
観察した。その結果、サンプルNo.1a〜No.5a
(本発明)のボンド磁石では、並設された凸条間に結合
樹脂が効率よく埋入している様子が確認された。磁気特
性の測定、耐熱性の試験、機械的強度の測定の結果を表
2に示す。
1a〜No.5a(本発明)のボンド磁石では、磁気特
性、耐熱性、機械的強度のいずれもが優れている。
例)のボンド磁石では、機械的強度が低く、サンプルN
o.7a(比較例)のボンド磁石では、磁気特性が低く
なっている。これは、以下のような理由によるものであ
ると推定される。
明)のボンド磁石では、磁石粉末の表面に凸条が並設さ
れているため、この凸条間に結合樹脂が効率よく埋入し
ている。このため、磁石粉末と結合樹脂との結着力が増
し、少ない結合樹脂量でも、高い機械的強度が得られ
る。また、用いられる結合樹脂量が少ないため、ボンド
磁石の密度が大きくなり、結果として、磁気特性も高く
なる。
例)のボンド磁石では、用いた結合樹脂の量は、本発明
のボンド磁石と同量であるが、磁石粉末と結合樹脂との
結着力が本発明のボンド磁石に比べて低く、機械的強度
が低くなっている。
ンド磁石では、成形性、機械的強度を向上させるために
結合樹脂の含有量(含有率)を多くしたため、相対的に
磁石粉末の含有量(含有率)が低下し、それに伴い、磁
気特性が低くなっている。
11.5Febal.B4.6で表されるものとした以外は、前記
実施例1と同様にして、7種の磁石粉末(サンプルN
o.1b、No.2b、No.3b、No.4b、N
o.5b、No.6b、No.7b)を製造した。各磁
石粉末の平均粒径aの値を表3に示す。
微鏡(SEM)を用いて、これらの表面形状を観察し
た。サンプルNo.1b〜No.5b(本発明)の磁石
粉末の表面には、各冷却ロールの周面に形成された溝に
対応する凸条が形成されていることが確認された。一
方、サンプルNo.6b、No.7b(いずれも比較
例)の磁石粉末の表面には、このような凸条または溝の
存在は、認められなかった。
さ、長さ、および並設された凸条のピッチを測定した。
また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察の結果か
ら、各磁石粉末について、全表面積に対し、凸条または
溝の形成された部分の面積が占める割合を求めた。これ
らの値を表3に示す。
分析するため、Cu−Kαを用い、回折角(2θ)が2
0°〜60°の範囲において、X線回折試験を行った。
その結果、いずれの磁石粉末においても、回折パターン
に現れた明確なピークは、ハード磁性相であるR2TM
14B型相によるもののみであった。
微鏡(TEM)を用いて、構成組織の観察を行った。そ
の結果、各磁石粉末は、いずれも、主として、ハード磁
性相であるR2TM14B型相で構成されるものであるこ
とが確認された。透過型電子顕微鏡(TEM)による観
察結果(異なる10箇所での観察結果)から求められた
全構成組織(非晶質組織も含む)中に占めるR2TM14
B型相の体積率は、いずれも95%以上であった。
型相の平均結晶粒径を測定した。これらの値を表3に示
す。
ドラジン系酸化防止剤とを混合し、これらを100℃×
10分間混練(温間混練)して、ボンド磁石用組成物
(コンパウンド)を作製した。
ラジン系酸化防止剤の配合比率(重量比率)は、サンプ
ルNo.1b〜No.6bについては、それぞれ97.
5wt%、1.3wt%、1.2wt%とし、サンプル
No.7bについては、97.0wt%、2.0wt
%、1.0wt%とした。
とし、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填
し、無磁場中にて、温度120℃、圧力600MPaで
圧縮成形(温間成形)してから冷却し、離型した後、1
75℃でエポキシ樹脂を加熱硬化させ、直径10mm×
高さ7mmの円柱状のボンド磁石(磁気特性、耐熱性試
験用)と、10mm角×厚さ3mmの平板状のボンド磁
石(機械的強度測定用)とを得た。なお、平板状ボンド
磁石は各磁石粉末毎に5個づつ作製した。
明)およびサンプルNo.7b(比較例)のボンド磁石
は、良好な成形性で製造することができた。
例1と同様にして、磁気特性(保磁力HcJ、残留磁束密
度Brおよび最大磁気エネルギー積(BH)max)の測
定、耐熱性(熱的安定性)の試験を行った。
記実施例1と同様にして、打ち抜きせん断試験により機
械的強度を測定した。
微鏡(SEM)を用いて各ボンド磁石の破断面の様子を
観察した。その結果、サンプルNo.1b〜No.5b
(本発明)のボンド磁石では、並設された凸条間に結合
樹脂が効率よく埋入している様子が確認された。磁気特
性の測定、耐熱性の試験、機械的強度の測定の結果を表
4に示す。
1b〜No.5b(本発明)のボンド磁石では、磁気特
性、耐熱性、機械的強度のいずれもが優れている。
例)のボンド磁石では、機械的強度が低く、サンプルN
o.7b(比較例)のボンド磁石では、磁気特性が低く
なっている。これは、以下のような理由によるものであ
ると推定される。
明)のボンド磁石では、磁石粉末の表面に凸条が並設さ
れているため、この凸条間に結合樹脂が効率よく埋入し
ている。このため、磁石粉末と結合樹脂との結着力が増
し、少ない結合樹脂量でも、高い機械的強度が得られ
る。また、用いられる結合樹脂量が少ないため、ボンド
磁石の密度が大きくなり、結果として、磁気特性も高く
なる。
例)のボンド磁石では、用いた結合樹脂の量は、本発明
のボンド磁石と同量であるが、磁石粉末と結合樹脂との
結着力が本発明のボンド磁石に比べて低く、機械的強度
が低くなっている。
ンド磁石では、成形性、機械的強度を向上させるために
結合樹脂の含有量(含有率)を多くしたため、相対的に
磁石粉末の含有量(含有率)が低下し、それに伴い、磁
気特性が低くなっている。
14.2(Fe0.85Co0.15)bal.B6.8で表されるものと
した以外は、前記実施例1と同様にして、7種の磁石粉
末(サンプルNo.1c、No.2c、No.3c、N
o.4c、No.5c、No.6c、No.7c)を製
造した。各磁石粉末の平均粒径aの値を表5に示す。
微鏡(SEM)を用いて、これらの表面形状を観察し
た。サンプルNo.1c〜No.5c(本発明)の磁石
粉末の表面には、各冷却ロールの周面に形成された溝に
対応する凸条が形成されていることが確認された。一
方、サンプルNo.6c、No.7c(いずれも比較
例)の磁石粉末の表面には、このような凸条または溝の
存在は、認められなかった。
さ、長さ、および並設された凸条のピッチを測定した。
また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察の結果か
ら、各磁石粉末について、全表面積に対し、凸条または
溝の形成された部分の面積が占める割合を求めた。これ
らの値を表5に示す。
分析するため、Cu−Kαを用い、回折角(2θ)が2
0°〜60°の範囲において、X線回折試験を行った。
その結果、いずれの磁石粉末においても、回折パターン
に現れた明確なピークは、ハード磁性相であるR2TM
14B型相によるもののみであった。
微鏡(TEM)を用いて、構成組織の観察を行った。そ
の結果、各磁石粉末は、いずれも、主として、ハード磁
性相であるR2TM14B型相で構成されるものであるこ
とが確認された。透過型電子顕微鏡(TEM)による観
察結果(異なる10箇所での観察結果)から求められた
全構成組織(非晶質組織も含む)中に占めるR2TM14
B型相の体積率は、いずれも90%以上であった。
型相の平均結晶粒径を測定した。これらの値を表5に示
す。
ドラジン系酸化防止剤とを混合し、これらを100℃×
10分間混練(温間混練)して、ボンド磁石用組成物
(コンパウンド)を作製した。
ラジン系酸化防止剤の配合比率(重量比率)は、サンプ
ルNo.1c〜No.6cについては、それぞれ97.
5wt%、1.3wt%、1.2wt%とし、サンプル
No.7cについては、97.0wt%、2.0wt
%、1.0wt%とした。
とし、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填
し、無磁場中にて、温度120℃、圧力600MPaで
圧縮成形(温間成形)してから冷却し、離型した後、1
75℃でエポキシ樹脂を加熱硬化させ、直径10mm×
高さ7mmの円柱状のボンド磁石(磁気特性、耐熱性試
験用)と、10mm角×厚さ3mmの平板状のボンド磁
石(機械的強度測定用)とを得た。なお、平板状ボンド
磁石は各磁石粉末毎に5個づつ作製した。
明)およびサンプルNo.7c(比較例)のボンド磁石
は、良好な成形性で製造することができた。
例1と同様にして、磁気特性(保磁力HcJ、残留磁束密
度Brおよび最大磁気エネルギー積(BH)max)の測
定、耐熱性(熱的安定性)の試験を行った。
記実施例1と同様にして、打ち抜きせん断試験により機
械的強度を測定した。
微鏡(SEM)を用いて各ボンド磁石の破断面の様子を
観察した。その結果、サンプルNo.1c〜No.5c
(本発明)のボンド磁石では、並設された凸条間に結合
樹脂が効率よく埋入している様子が確認された。磁気特
性の測定、耐熱性の試験、機械的強度の測定の結果を表
6に示す。
1c〜No.5c(本発明)のボンド磁石では、磁気特
性、耐熱性、機械的強度のいずれもが優れている。
例)のボンド磁石では、機械的強度が低く、サンプルN
o.7c(比較例)のボンド磁石では、磁気特性が低く
なっている。これは、以下のような理由によるものであ
ると推定される。
明)のボンド磁石では、磁石粉末の表面に凸条が並設さ
れているため、この凸条間に結合樹脂が効率よく埋入し
ている。このため、磁石粉末と結合樹脂との結着力が増
し、少ない結合樹脂量でも、高い機械的強度が得られ
る。また、用いられる結合樹脂量が少ないため、ボンド
磁石の密度が大きくなり、結果として、磁気特性も高く
なる。
例)のボンド磁石では、用いた結合樹脂の量は、本発明
のボンド磁石と同量であるが、磁石粉末と結合樹脂との
結着力が本発明のボンド磁石に比べて低く、機械的強度
が低くなっている。
ンド磁石では、成形性、機械的強度を向上させるために
結合樹脂の含有量(含有率)を多くしたため、相対的に
磁石粉末の含有量(含有率)が低下し、それに伴い、磁
気特性が低くなっている。
3(Fe0.8Co0.2)bal.B3.5で表されるものとした以
外は、前記実施例1と同様にして、7種の磁石粉末(サ
ンプルNo.1d、No.2d、No.3d、No.4
d、No.5d、No.6d、No.7d)を製造し
た。各磁石粉末の平均粒径aの値を表7に示す。
微鏡(SEM)を用いて、これらの表面形状を観察し
た。サンプルNo.1d〜No.5dの磁石粉末の表面
には、各冷却ロールの周面に形成された溝に対応する凸
条が形成されていることが確認された。一方、サンプル
No.6d、No.7dの磁石粉末の表面には、このよ
うな凸条または溝の存在は、認められなかった。
さ、長さ、および並設された凸条のピッチを測定した。
また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察の結果か
ら、各磁石粉末について、全表面積に対し、凸条または
溝の形成された部分の面積が占める割合を求めた。これ
らの値を表7に示す。
分析するため、Cu−Kαを用い、回折角(2θ)が2
0°〜60°の範囲において、X線回折試験を行った。
その結果、回折パターンから、ハード磁性相であるR2
TM14B型相の回折ピークや、ソフト磁性相であるα−
(Fe,Co)型相の回折ピーク等、多数の回折ピーク
が認められた。
微鏡(TEM)を用いて、構成組織の観察(異なる10
箇所での観察)を行った。その結果、各磁石粉末におけ
る、全構成組織(非晶質組織も含む)中に占めるR2T
M14B型相の体積率は、いずれも30%以下であった。
型相の平均結晶粒径を測定した。これらの値を表7に示
す。
ドラジン系酸化防止剤とを混合し、これらを100℃×
10分間混練(温間混練)して、ボンド磁石用組成物
(コンパウンド)を作製した。
ラジン系酸化防止剤の配合比率(重量比率)は、サンプ
ルNo.1d〜No.6dについては、それぞれ97.
5wt%、1.3wt%、1.2wt%とし、サンプル
No.7dについては、97.0wt%、2.0wt
%、1.0wt%とした。
とし、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填
し、無磁場中にて、温度120℃、圧力600MPaで
圧縮成形(温間成形)してから冷却し、離型した後、1
75℃でエポキシ樹脂を加熱硬化させ、直径10mm×
高さ7mmの円柱状のボンド磁石(磁気特性、耐熱性試
験用)と、10mm角×厚さ3mmの平板状のボンド磁
石(機械的強度測定用)とを得た。なお、平板状ボンド
磁石は各磁石粉末毎に5個づつ作製した。
ンプルNo.7dのボンド磁石は、良好な成形性で製造
することができた。
例1と同様にして、磁気特性(保磁力HcJ、残留磁束密
度Brおよび最大磁気エネルギー積(BH)max)の測
定、耐熱性(熱的安定性)の試験を行った。
記実施例1と同様にして、打ち抜きせん断試験により機
械的強度を測定した。
微鏡(SEM)を用いて各ボンド磁石の破断面の様子を
観察した。その結果、サンプルNo.1d〜No.5d
のボンド磁石では、並設された凸条間に結合樹脂が効率
よく埋入している様子が確認された。磁気特性の測定、
耐熱性の試験、機械的強度の測定の結果を表8に示す。
1d〜No.7dのボンド磁石は、いずれも、磁気特
性、耐熱性に劣っている。
ボンド磁石では、磁石粉末の含有量が多いにも関わら
ず、満足な磁気特性が得られていない。
は、結合樹脂量が多いにも関わらず、満足な耐熱性が得
られていない。
末自体の磁気特性、耐熱性が低いためであると考えられ
る。
のような効果が得られる。
面の少なくとも一部に凸条または溝が設けられているた
め、磁石粉末と結合樹脂との結着力が増し、高い機械的
強度でかつ高い磁気特性のボンド磁石が得られる。
高い機械的強度のボンド磁石が得られるため、磁石粉末
の含有量(含有率)を多くすることが可能となり、ま
た、空孔率も低減され、結果として、高い磁気特性のボ
ンド磁石が得られる。
構成されることにより、保磁力、耐熱性がさらに向上す
る。
ンド磁石に比べ、より小さい体積のボンド磁石で同等以
上の磁気特性を発揮することができる。
で、高密度のボンド磁石においても、高い耐食性を有す
る。
形状の一例を模式的に示す図である。
形状の一例を模式的に示す図である。
びボンド磁石
磁石の製造方法およびボンド磁石に関するものである。
的強度が大きく、磁気特性に優れた磁石を提供すること
ができる磁石粉末、ボンド磁石およびボンド磁石の製造
方法を提供することにある。
(1)〜(16)の本発明により達成される。
(ただし、Rは、少なくとも1種の希土類元素、x:1
0〜15原子%、y:0〜0.30、z:4〜10原子
%)で表される合金組成からなる磁石粉末であって、そ
の表面の少なくとも一部に、一定の方向性をもって形成
された複数の凸条または溝を有することを特徴とする磁
石粉末。
り、磁石粉末の平均粒径をaμmとしたとき、前記凸条
または前記溝の平均長さが、a/40μm以上である上
記(1)に記載の磁石粉末。
り、前記凸条の平均高さまたは前記溝の平均深さが、
0.1〜10μmである上記(1)または(2)に記載
の磁石粉末。
凸条または前記溝の形成された部分の面積の占める割合
は、15%以上である上記(1)ないし(4)のいずれ
かに記載の磁石粉末。
性相であるR2TM14B型相(ただし、TMは少なくと
も1種の遷移金属)で構成されたものである上記(1)
ないし(5)のいずれかに記載の磁石粉末。
前記R2TM14B型相の体積率は、80%以上である上
記(6)に記載の磁石粉末。
粒径は、500nm以下である上記(6)または(7)
に記載の磁石粉末。
かに記載の磁石粉末と、結合樹脂とを混練して得られる
混練物を所望の形状に成形してボンド磁石を製造する方
法であって、前記成形は、前記結合樹脂が軟化または溶
融状態となるような条件で行うことを特徴とするボンド
磁石の製造方法。
製造されたことを特徴とするボンド磁石。
れかに記載の磁石粉末を結合樹脂で結合してなることを
特徴とするボンド磁石。
凸条間、または並設された前記溝内に、前記結合樹脂が
埋入した上記(10)または(11)に記載のボンド磁
石。
0〜1200kA/mである上記(10)ないし(1
2)のいずれかに記載のボンド磁石。
maxが40kJ/m3以上である上記(10)ないし(1
3)のいずれかに記載のボンド磁石。
99.5wt%である上記(10)ないし(14)のい
ずれかに記載のボンド磁石。
される機械的強度が50MPa以上である上記(10)
ないし(15)のいずれかに記載のボンド磁石。
磁石の製造方法およびボンド磁石の実施の形態につい
て、詳細に説明する。
並設されたものである。凸条または溝は、例えば、図1
に示すように、複数の凸条2または溝がほぼ平行に並設
されたものであってもよいし、図2に示すように、2方
向に延在し、これらが互いに交差するものであってもよ
い。また、凸条または溝は、しわ状に形成されたもので
あってもよい。また、例えば、凸条(または溝)がある
程度の方向性を有して存在している場合、凸条(または
溝)の長さ、高さ(または溝の深さ)、形状等は、個々
の凸条(または溝)について、バラツキがあってもよ
い。
石の製造方法について説明する。本発明のボンド磁石
は、好ましくは、前述の磁石粉末を結合樹脂で結合して
なるものである。
Claims (18)
- 【請求項1】 Rx(Fe1-yCoy)100-x-zBz(ただ
し、Rは、少なくとも1種の希土類元素、x:10〜1
5原子%、y:0〜0.30、z:4〜10原子%)で
表される合金組成からなる磁石粉末であって、 その表面の少なくとも一部に複数の凸条または溝を有す
ることを特徴とする磁石粉末。 - 【請求項2】 磁石粉末の平均粒径をaμmとしたと
き、前記凸条または前記溝の平均長さは、a/40μm
以上である請求項1に記載の磁石粉末。 - 【請求項3】 前記凸条の平均高さまたは前記溝の平均
深さは、0.1〜10μmである請求項1または2に記
載の磁石粉末。 - 【請求項4】 前記凸条または前記溝が並設されてお
り、その平均ピッチは、0.5〜100μmである請求
項1ないし3のいずれかに記載の磁石粉末。 - 【請求項5】 磁石粉末は、冷却ロールを用いて製造さ
れた薄帯状磁石材料を粉砕して得られたものである請求
項1ないし4のいずれかに記載の磁石粉末。 - 【請求項6】 平均粒径が5〜300μmである請求項
1ないし5のいずれかに記載の磁石粉末。 - 【請求項7】 磁石粉末の全表面積に対し、前記凸条ま
たは前記溝の形成された部分の面積の占める割合は、1
5%以上である請求項1ないし6のいずれかに記載の磁
石粉末。 - 【請求項8】 磁石粉末は、その製造過程で、または製
造後少なくとも1回熱処理が施されたものである請求項
1ないし7のいずれかに記載の磁石粉末。 - 【請求項9】 磁石粉末は、主として、ハード磁性相で
あるR2TM14B型相(ただし、TMは少なくとも1種
の遷移金属)で構成されたものである請求項1ないし8
のいずれかに記載の磁石粉末。 - 【請求項10】 磁石粉末の全構成組織中に占める前記
R2TM14B型相の体積率は、80%以上である請求項
9に記載の磁石粉末。 - 【請求項11】 前記R2TM14B型相の平均結晶粒径
は、500nm以下である請求項9または10に記載の
磁石粉末。 - 【請求項12】 請求項1ないし11のいずれかに記載
の磁石粉末を結合樹脂で結合してなることを特徴とする
ボンド磁石。 - 【請求項13】 ボンド磁石は、温間成形により製造さ
れたものである請求項12に記載のボンド磁石。 - 【請求項14】 前記磁石粉末の並設された前記凸条
間、または並設された前記溝内に、前記結合樹脂が埋入
した請求項12または13に記載のボンド磁石。 - 【請求項15】 室温での固有保磁力HcJが320〜1
200kA/mである請求項12ないし14のいずれか
に記載のボンド磁石。 - 【請求項16】 最大磁気エネルギー積(BH)maxが
40kJ/m3以上である請求項12ないし15のいず
れかに記載のボンド磁石。 - 【請求項17】 前記磁石粉末の含有量が75〜99.
5wt%である請求項12ないし16のいずれかに記載
のボンド磁石。 - 【請求項18】 打ち抜きせん断試験により測定される
機械的強度が50MPa以上である請求項12ないし1
7のいずれかに記載のボンド磁石。
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