JP2003297618A - 希土類ゴム磁石用組成物、その製造方法及びそれを用いた希土類ゴム磁石 - Google Patents
希土類ゴム磁石用組成物、その製造方法及びそれを用いた希土類ゴム磁石Info
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Abstract
組成物、その製造方法及びそれを用いた希土類ゴム磁石
の提供。 【解決手段】 希土類元素を含む鉄系磁石粉からなる磁
性粉末(A)と樹脂バインダー(B)を含む希土類ゴム
磁石用組成物において、磁性粉末(A)の表面が平均5
〜100nmの燐酸塩被膜(C)で均一に被覆されてい
ることを特徴とする希土類ゴム磁石用組成物;磁石粉に
燐酸系化合物を含有する有機溶媒を混合して粉砕するこ
とで、表面に平均5〜100nmの燐酸塩被膜を均一に
被覆した後、不活性ガス中または真空中、100〜40
0℃に加熱して得た磁石粉末(A)に、樹脂バインダー
(B)を配合することを特徴とする希土類ゴム磁石用組
成物の製造方法などによって提供。
Description
組成物、その製造方法及びそれを用いた希土類ゴム磁石
に関し、さらに詳しくは、耐候性、磁気特性に優れた希
土類ゴム磁石用組成物、その製造方法及びそれを用いた
希土類ゴム磁石に関するものである。
磁石等が、一般家電製品、通信・音響機器、医療機器、
一般産業機器をはじめとする種々の製品にモーターなど
として組込まれ、使用されている。これら磁石は、主に
焼結法で製造されるが、脆く、薄肉化しにくいため複雑
形状への成形は困難であり、また焼結時に15〜20%
も収縮するため、寸法精度を高められず、研磨等の後加
工が必要で、用途面において大きな制約を受けている。
ともいう)は、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂等の熱可塑性樹脂をバインダーとし、磁性粉
末を充填して容易に製造できるため、新しい用途開拓が
繰り広げられている。しかし、製造工程で激しい剪断を
受けるため、磁石粉末に新生面が現れやすく、特に鉄元
素を含む希土類磁石材料の場合、塩水下で錆特性が極め
て悪いとされている。
マーやゴム類をバインダーとしたものはフレキシブルな
ゴム磁石として知られている。たとえば、特開平05−
55021号公報には、Nd−Fe−B系磁石粉と天然
ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブ
タジエンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴ
ム、エチレン酢ビゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、
ウレタンゴムの1種または2種以上のゴム成分とクロロ
プレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポ
リエチレンの一種または2種以上のゴム成分とからなる
ゴム磁石が記載されている。
特開2000−82611号公報には、Sm−Fe−N
系磁石粉とエラストマーなどからなるゴム磁石が、そし
て、特開平08−181015号公報や特開2000−
341916号公報には異方性のNd−Fe−B系磁石
粉と熱可塑性エラストマーとからなるゴム磁石が記載さ
れている。
エラストマーまたはゴム類と混練して希土類ゴム磁石と
して使用する場合、高い磁気特性を得るためには磁石合
金粉を数μm〜100μmに粉砕する必要がある。
または溶剤中で行なわれるが、粉砕後の磁石粉は極めて
活性が高いため、大気中では取り扱いにくく、酸化が急
激に進んで磁気特性が低下するという問題がある。また
成形してゴム磁石とした後にも、高温度高湿度下で経時
的に劣化するという問題がある。
特開昭52−54998号公報、特開昭59−1702
01号公報、特開昭60−128202号公報、特開平
03−211203号公報、特開昭46−7153号公
報、特開昭56−55503号公報、特開昭61−15
4112号公報、特開平03−126801号公報等に
開示されているように、湿式ないし乾式処理による徐酸
化被膜を磁石粉に形成したり、特開昭60−13826
号公報のように、分子内にP−O結合を有するリン酸化
合物とオルガノポリシロキサン化合物との混合物を用い
ている。また、特許第2602883号公報、特開平0
2−46703号公報には、中性リン酸エステル類を溶
解した有機溶媒中でR−Fe−B系希土類永久磁石用合
金を微粉砕する技術が開示され、あるいは特開平11−
251124号公報に記載されたリン酸塩によって粉砕
後の磁石粉に被覆処理を施したり、特開昭61−950
1号公報、特開昭61−253302号公報、特許第2
602979号公報、特開平7−278602号公報、
特開2000−260616号公報などのように、オル
トリン酸などによって粉砕後の磁石粉表面にリン酸被膜
を形成する方法が実施されている。
力により互いに凝集しているので、凝集体の表面が被膜
で保護されたとしても個々の磁石粉(一次粒子)に対す
る保護が十分ではないため、こうして得られた磁石粉や
それから製造された希土類ゴム磁石は、高温度高湿度環
境下での耐候性は満足できるほど改善されないという問
題がある。
するこれら公知の手段では、ほとんどが磁石粉の粉砕終
了後に被膜処理している。しかしながら、これらの方法
で粉砕後は、その磁力によって磁石粉が互いに凝集する
ため、この状態で被膜処理しても微細な磁石粉同士の接
触面には被膜が形成されない。また、燐酸エステル類を
用いる手段では、たとえ磁石粉の微粉砕中に被膜処理し
ても有効な被膜が形成されない。
るために樹脂バインダー等と一旦混練されると、凝集し
ていた磁石粉が混練による剪断力により解砕され、被膜
のない活性な粉末表面が露出する。このため、該磁石粉
を混練・成形されたゴム磁石は、実用上重要な高温度高
湿度環境下では容易に酸化されて磁気特性が低下する。
発生型の保磁力発現機構を示す磁石粉では、粉末の一部
にこのような酸化領域が生じると、著しく保磁力が低下
し永久減磁率の絶対値が大きくなる。
OA機器等に用いられるゴム磁石として、機器の小型化
の要請から磁気特性に優れたものが要求されているが、
従来の希土類元素を含む鉄系磁石粉から得られる希土類
ゴム磁石では、その耐候性が上記用途に使用するには不
十分であり、耐候性、磁気特性ともに向上した希土類ゴ
ム磁石用組成物の出現が切望されていた。
した従来技術の問題点に鑑み、耐候性、磁気特性などに
優れた希土類ゴム磁石用組成物、その製造方法及びそれ
を用いた希土類ゴム磁石を提供することにある。
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、希土類元素を
含む鉄系磁石粉からなる磁性粉末(A)及び樹脂バイン
ダー(B)を含む希土類ゴム磁石用組成物において、磁
性粉末(A)表面に形成される燐酸塩被膜の形態と性能
の関係を鋭意検討した結果、被膜の厚さと均一性を最適
化し、樹脂バインダー(B)として特定なエラストマー
またはゴムを用いると、磁気特性が良好で、耐侯性に優
れた希土類ゴム磁石用組成物が得られることを見出し、
本発明を完成するに至った。
類元素を含む鉄系磁石粉からなる磁性粉末(A)と樹脂
バインダー(B)を含む希土類ゴム磁石用組成物におい
て、磁性粉末(A)の表面が平均5〜100nmの燐酸
塩被膜(C)で均一に被覆されていることを特徴とする
希土類ゴム磁石用組成物が提供される。
の発明において、磁性粉末(A)が、23〜26重量%
のSm、2〜5重量%のNを含有し、残部が実質的にF
eまたはFeおよびCoであり、かつ平均粒径が4μm
以下であることを特徴とする希土類ゴム磁石用組成物が
提供される。
又は2の発明において、さらにフェライト磁石粉を含ん
でいることを特徴とする希土類ゴム磁石用組成物が提供
される。
〜3のいずれかの発明において、樹脂バインダー(B)
が、エラストマーまたはゴムであり、それを純水中で1
5時間加熱したとき液の水素イオン濃度pHが5以上で
あることを特徴とする希土類ゴム磁石用組成物が提供さ
れる。
1〜4のいずれかの発明において、燐酸塩被膜(C)
は、少なくとも燐酸鉄と希土類元素燐酸塩を含む複合燐
酸塩からなり、かつ複合燐酸塩中の燐酸鉄含有率(Fe
/希土類元素比)が8以上であることを特徴とする希土
類ゴム磁石用組成物が提供される。
〜5のいずれかの発明において、磁石粉に燐酸系化合物
を含有する有機溶媒を混合して粉砕することにより、表
面に平均5〜100nmの燐酸塩被膜を均一に被覆した
後、不活性ガス中または真空中、100〜400℃に加
熱して得た磁石粉末(A)に、樹脂バインダー(B)を
配合することを特徴とする希土類ゴム磁石用組成物の製
造方法が提供される。
〜5のいずれかの希土類ゴム磁石組成物を、磁界中で押
出成形し、異方性磁石特性を付与したことを特徴とする
希土類ゴム磁石が提供される。
4、5又は7の発明において、95℃・95%RHの環
境下で300時間放置したときの永久減磁率の絶対値が
10%未満であることを特徴とする希土類ゴム磁石が提
供される。
組成物、その製造方法及びそれを用いた希土類ゴム磁石
について詳細に説明する。
土類ボンド磁石の原料となる各種の磁性粉末を使用で
き、特に制限されない。
く、異方性磁性粉末だけでなく、等方性磁性粉末も対象
となるが、異方性磁場(HA)が、50kOe以上の磁
性粉末が好ましい。また、粒径が100μm以下の磁石
粉末を30重量%以上、特に50重量%以上含む磁性粉
末が好ましい。
素系、希土類−鉄−窒素系の磁性粉末等を使用でき、中
でも希土類−鉄−窒素系の磁性粉末が好適である。希土
類元素としては、Sm、Nd、Pr、Y、La、Ce、
Gd等が挙げられ、単独若しくは混合物として使用でき
る。
には、磁石粉の平均粒径を4μm以下に細かくしたSm
−Fe(Co)−N系の合金粉末、または該合金粉末の
表面に亜鉛を化学的に被覆反応させたSm−Fe(C
o)−N系の合金粉末が、特に好適である。
m、2〜5重量%のN、残部が実質的にFeまたはFe
およびCoであるTh2Zn17型の結晶構造を持つ金
属間化合物であることが望ましい。Smが23重量%未
満ではゴム磁石の保磁力HcJが低下し、26重量%を
超えるとゴム磁石の残留磁束密度Brが低下し、一方、
Nが2重量%未満であるか5重量%を超えるとゴム磁石
の保磁力HcJが低下する。残部のFeのうち、その3
0重量%以下をCoで置換すると、磁石粉の飽和磁化と
キュリー温度が上がり、ゴム磁石の温度係数α(Br)
を低く抑えることができる。
l、Si、P、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Ni、C
u、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、S
n、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、または
Auから選択される一種以上を磁性粉末に3wt%以下
添加すると、磁石粉の耐熱性を高めることができる。
土類元素を含む鉄系磁石粉にフェライト磁石粉を混合し
て用いることができる。性能がフェライトゴム磁石を上
回る程度のゴム磁石を製造するときには、単に希土類元
素を含む鉄系磁石粉の含有率を調整するよりもコスト的
に有利である。
ムフェライト、バリウムフェライトの高保磁力のものが
望ましい。希土類−鉄系磁石粉に対するフェライト磁石
粉の混合比率は任意に設定できるが、目標とする磁気特
性に対して希土類−鉄系磁石粉を多めに設定すると、ゴ
ム磁石を磁界中で成形するとき配向性が向上し良好な角
形性のゴム磁石が得られ、逆にフェライトを多めに設定
するとコストパフォーマンスを高めることができる。
くエラストマーまたはゴムからなる成分である。
ン−ブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NB
R)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、ブチルゴム
(IIR)、アクリルゴム(ACM)、シリコンゴム、
ウレタンゴム、フッ素ゴム、ネオプレンゴム、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリブテン、塩素化ポリエチレ
ン、ポリスチレン、塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ
エステル、ポリアミド、ポリウレタン、エチレン・酢酸
ビニル共重合体(EVA)、エチレン・プロピレン共重
合体(EPM)、エチレン・プロピレン・ジエン共重合
体(EPDM)、エチレン・アクリル酸エチル共重合体
(EEA)、または、これらの変性物などの合成ゴム、
熱可塑性エラストマーが挙げられ、その1種または2種
以上が用いられる。
ーまたはゴムのうち、その10gを20mlの純水中で
15時間加熱して得られた液の水素イオン濃度pHが5
以上であるものが望ましい。pHが5未満であると、希
土類ゴム磁石に成形後、高温度高湿度環境下に放置した
とき、磁石の保磁力が低下し永久減磁率が悪化し、永久
減磁率の絶対値が10%以上となるので好ましくない。
(D)の比(L/D)が0.2〜0.3の円盤状磁石に
ついて、厚み方向に2500kA/m以上でパルス着磁
して測定した総磁束または表面磁束密度をΦ1、この磁
石を95℃・95%RHの環境下に300時間放置後に
再びパルス着磁して測定した総磁束または表面磁束密度
をΦ2としたとき、(Φ2−Φ1)/Φ1を永久減磁率
と定義する。
価でpHが5以上であるものを選択し、また2種以上を
組み合わせる場合には、その混練物についてpHが5以
上であるグレードを選択して用いる必要がある。
高温度高湿度環境下では雰囲気中の水分とバインダーに
より酸性の水溶液が生成すると推測される。この水溶液
は、磁石粉表面に形成された燐酸塩被膜を徐々に破壊す
る可能性がある。そのため、このような作用のないpH
が5以上の樹脂バインダーと組み合わせることによっ
て、さらに耐候性が向上するものと考えられる。
あれば、中性を超えてアルカリ性を呈していても差し支
えない。すなわち、例えば添加剤などの配合により、樹
脂バインダーがアルカリ性を呈していても差し支えない
が、樹脂バインダーはpH9以下、特にpH8以下であ
ることが望ましい。
ト等、特に限定されないが、磁性粉末との均一混合性や
成形性の観点から、常温で液状であることが望ましい。
て、通常3〜100重量部、好ましくは3〜50重量部
とする。さらには、7〜30重量部、特に、10〜20
重量部がより好ましい。3重量部未満では、著しい混練
トルクの上昇、流動性の低下を招いて、成形困難にな
り、一方、100重量部以上になると、所望の磁気特性
が得られないので好ましくない。
燐酸塩被膜で均一に被覆され、磁石粉が安定化されてい
る。燐酸塩被膜は、少なくとも燐酸鉄と希土類元素燐酸
塩を含む複合燐酸塩であり、磁石粉表面を保護する被膜
である。複合燐酸塩中のFe/希土類元素比は、8以上
であり、特に8〜13が好ましい。燐酸塩中のFe/希
土類元素比が8未満では、被膜の安定性が低下してしま
うので好ましくない。
00nmであり、好ましくは5〜30nmである。燐酸
塩被膜の平均厚さが5nm未満であると十分な耐候性が
得られず、また、100nmを超えると磁気特性が低下
すると共にゴム磁石を作製する際の混練性や成形性が低
下する。
均一に被覆され、磁石粉が安定化されているため、これ
を樹脂と混合してゴム磁石を作製する場合、混合に伴な
う剪断力により粒子の凝集が解砕されても被膜のない新
生面は生じず、得られたゴム磁石は極めて高い耐候性を
示す。換言すれば、優れた磁気特性を引き出すために
は、微粉化された磁石粉の一粒一粒が燐酸塩被膜で均一
に被覆され、安定化されていなければならない。
は磁石粉表面の80%以上、好ましくは85%以上、さ
らに好ましくは90%以上が燐酸塩被膜で覆われている
ことをいう。被覆率が80%未満では、耐候性、磁気特
性の優れた希土類ゴム磁石を得ることができない。
料の磁石粉に燐酸系化合物を含有する有機溶媒を混合
し、一定時間粉砕して、これにより特定厚みの燐酸塩被
膜で表面が均一に被覆された磁石粉末とする第一工程、
次に、不活性ガス中または真空中で、100〜400℃
に加熱して乾燥する第二工程、最後に、得られた磁石粉
末に、樹脂バインダーのエラストマー又はゴムを配合す
る第三工程からなる。
膜を形成するための第一工程は、特に限定されず、例え
ば、希土類元素を含む鉄系磁石合金粉を、燐酸系化合物
の存在下に有機溶剤中で粉砕する方法が使用できる。
ミル等によって磁石合金粉を粉砕する際に燐酸系化合物
を添加することにより、粉砕によって凝集粒子に新生面
が生じても瞬時に溶媒中の燐酸系化合物と反応し、粒子
表面に安定な燐酸塩被膜が形成される。また、その後、
粉砕された磁石粉がその磁力によって凝集しても、接触
面はすでに安定化されており、凝集をほぐすための解砕
処理により腐食が生じることはない。
は、燐酸系化合物により処理すれば構成元素それぞれの
燐酸塩を生じ、例えば、燐酸コバルト、燐酸アルミニウ
ム、燐酸亜鉛、燐酸マンガン、燐酸銅、燐酸カルシウム
又はこれらの複合金属塩なども形成されうる。
り、燐酸系化合物の添加量や粉砕条件によっては、希土
類元素が優先的に溶出して燐酸塩を形成する場合があ
る。燐酸塩被膜は、磁石粉の耐候性を高めるが、その被
膜中の燐酸鉄の含有量は多い方が望ましい。燐酸鉄は、
希土類元素の燐酸塩に比べて耐候性に優れており、ま
た、希土類元素が優先的に溶出するような条件では、磁
石粉表面のFe濃度が高くなり、磁石粉の磁気的性質が
変化する可能性があるからである。
間等により、燐酸塩中のFe/希土類元素(元素比)が
8以上になるように調整することが望ましい。燐酸塩中
のFe/希土類元素(元素比)が8未満では、被膜の安
定性が低下してしまうので好ましくない。
しては、特に制限はなく、市販されている通常の燐酸
(例えば、85%濃度の燐酸水溶液)、金属燐酸化合物
などを単独であるいは組み合わせて使用できるが、燐酸
を単独で使用することが好ましい。組み合わせて使用す
る場合は、燐酸を金属燐酸化合物の1〜3倍の濃度とす
ることが望ましい。公知の燐酸エステル類のみを用いて
も本発明の効果は得られない。
ず、例えば、ボールミルや媒体攪拌ミル等で磁石合金粉
を粉砕するに際し、溶媒として用いる有機溶剤に燐酸系
化合物を添加すればよい。燐酸系化合物は、最終的に所
望の濃度になれば良く、粉砕開始前に一度に添加した
り、粉砕開始前に所要量の一部を添加し粉砕中にその残
量を徐々に添加しても良い。
はエタノールまたはイソプロピルアルコール等のアルコ
ール類、ケトン類、低級炭化水素類、芳香族類、または
これらの混合物が用いられる。有機溶媒に、水や酸を混
合しても良い。
る場合、N,N−ジメチルホルムアミド、ホルムアミド
等の極性溶媒を混合すれば、被膜成分が金属イオンを生
成しやすくなり、磁石合金粉の被覆処理を適度に調整で
きる。
の粒径、表面積等に関係するので一概には言えないが、
通常は、粉砕する磁石合金粉1kgに対して0.1〜2
molであり、より好ましくは0.1〜1.5molで
あり、さらに好ましくは0.1〜0.5molである。
石粉の表面処理が十分に行なわれないために耐候性が改
善されず、また大気中で取り扱ったとき酸化・発熱して
磁気特性が極端に低下する。一方、2mol/kgを超
えると、磁石粉との反応が激しく起こって磁石粉が溶解
する。
活性ガス中または真空中、100℃〜400℃で加熱す
る工程である。より好ましくは、130℃〜250℃の
温度範囲で加熱処理を施すことが望ましい。100℃未
満で加熱処理を施すと、磁石粉の乾燥が十分進まないの
で安定な表面被膜の形成が阻害され、また、400℃を
超える温度で加熱処理を施すと、磁石粉が熱的なダメー
ジを受けるため保磁力が大きく低下するという問題があ
る。従来技術のように、この加熱処理を大気中で行った
り、真空中、60〜100℃で処理しても、良好な耐候
性は得られない。
て燐酸系化合物を適量添加することで磁石粉表面にメカ
ノケミカル的な作用で被膜を形成するため、粉砕後の磁
石粉の乾燥を不活性ガス中または真空中で行う以外に特
別な条件を必要とせず、たとえば、従来の徐酸化による
被膜処理を行う場合に比べて、乾燥時間の短縮が可能と
なる。また、得られた磁石粉の保磁力は、高温高湿度環
境下に曝してもほとんど変化せず、大幅な耐候性の改善
が達成される。
合金粉末を用いた場合、燐酸系化合物で表面を被覆すれ
ば、樹脂バインダー中に90重量%以上もの割合で高充
填化でき、特に優れた耐錆特性を有する希土類ゴム磁石
が得られるものと期待される。
い範囲で、反応性希釈剤、未反応性希釈剤、増粘剤、滑
剤、離型剤、紫外線吸収剤、難燃剤や種々の安定剤な
ど、他の添加剤を配合することができる。
脂バインダーと共に混練して得た全樹脂バインダーにつ
いて、純水中で加熱して得られた液の水素イオン濃度p
Hが5以上であることが望ましい。すなわち、加熱によ
り酸性成分を放出する添加剤を配合する場合は、添加量
を抑えるなど、全樹脂バインダーのpHが5より小さく
ならないように注意する必要がある。
ジグリシジルエーテル、エチレングリコールグリシジル
エーテル、フェニルグリシジルエーテル、グリセリンポ
リグリシジルエーテルなどが挙げられる。未反応性希釈
剤としては、エタノール、イソプロパノールなどのアル
コールが挙げられる。増粘剤としては、酸化ベリリウ
ム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化カル
シウム、水酸化カルシウム、酸化亜鉛などが挙げられ
る。
ス、流動パラフィン、ポリエチレンワックス、ポリプロ
ピレンワックス、エステルワックス、カルナウバロウ、
マイクロワックス等のワックス類;ステアリン酸、1,
2−オキシステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、
オレイン酸等の脂肪酸類;ステアリン酸カルシウム、ス
テアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステ
アリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸ア
ルミニウム、ラウリン酸カルシウム、リノール酸亜鉛、
リシノール酸カルシウム、2−エチルヘキソイン酸亜鉛
等の脂肪酸塩(金属石鹸類);ステアリン酸アミド、オ
レイン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド、パ
ルミチン酸アミド、ラウリン酸アミド、ヒドロキシステ
アリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エ
チレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン
酸アミド、ジステアリルアジピン酸アミド、エチレンビ
スオレイン酸アミド、ジオレイルアジピン酸アミド、N
−ステアリルステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;
ステアリン酸ブチル等の脂肪酸エステル;エチレングリ
コール、ステアリルアルコール等のアルコール類;ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ
テトラメチレングリコール、及びこれら変性物からなる
ポリエーテル類;ジメチルポリシロキサン、シリコング
リース等のポリシロキサン類;弗素系オイル、弗素系グ
リース、含弗素樹脂粉末といった弗素化合物;窒化珪
素、炭化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、二酸化珪
素、二硫化モリブデン等の無機化合物粉体が挙げられ
る。滑剤の配合量は、磁石粉100重量部に対して、通
常0.01〜20重量部、好ましくは0.1〜10重量
部である。
アリン酸金属塩とステアリン酸亜鉛との混合系などが挙
げられる。紫外線吸収剤としては、フェニルサリシレー
ト、p−第3ブチルフェニルサリシレート、2,4−ジ
ヒドロキシ−ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メ
トキシベンゾフェノン、3−2’−ジヒドロキシ−4−
メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系;2−
(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾト
リアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ
第3ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾト
リアゾール系;蓚酸アニリド誘導体などが挙げられる。
チモン酸ソーダ、有機臭素化合物、塩素化パラフィン、
塩素化ポリエチレンなどが挙げられる。安定剤として
は、特に限定されないが、例えば、ビス(2,2,6,
6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス
(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジ
ル)セバケート、1−[2−{3−(3,5−ジ−第三
ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキ
シ}エチル]−4−{3−(3、5−ジ−第三ブチル−
4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}−2,
2,6,6−テトラメチルピペリジン、8−ベンジル−
7,7,9,9−テトラメチル−3−オクチル−1,
2,3−トリアザスピロ[4,5]ウンデカン−2,4
−ジオン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テ
トラメチルピペリジン、こはく酸ジメチル−1−(2−
ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6
−テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ[6−(1,
1,3,3−テトラメチルブチル)イミノ−1,3,5
−トリアジン−2,4−ジイル][(2,2,6,6−
テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]ヘキサメチレ
ン[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジ
ル)イミノ]、2−(3,5−ジ・第三ブチル−4−ヒ
ドロキシベンジル)−2−n−ブチルマロン酸ビス
(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジ
ル)等のヒンダード・アミン系安定剤のほか、フェノー
ル系、ホスファイト系、チオエーテル系等の抗酸化剤等
が挙げられる。これらも、一種又は二種以上を組み合わ
せて用いることができる。安定剤の配合量は、希土類系
磁性粉末(A)全量に対して、通常0.01〜5重量
部、好ましくは0.05〜3重量部である。
第三工程で、樹脂バインダーのエラストマーまたはゴム
と混合され、本発明の希土類ゴム磁石用組成物が調製さ
れる。混合方法は、特に限定されず、例えばリボンブレ
ンダー、タンブラー、ナウターミキサー、ヘンシェルミ
キサー、スーパーミキサー、プラネタリーミキサー等の
混合機、或いはバンバリーミキサー、ニーダー、ロー
ル、ニーダールーダー、単軸押出機、二軸押出機等の混
練機が使用できる。
0重量部に対して、通常3〜100重量部、好ましくは
3〜50重量部とする。さらには、7〜30重量部、特
に、10〜20重量部がより好ましい。配合量が3重量
部未満であると、磁性粉末と樹脂バインダーとの組成物
の混練抵抗(トルク)が大きくなったり、流動性が低下
して磁石の成形が困難となる。一方、100重量部を超
えると、磁気特性がかなり低下する。
温度で加熱された後、所望の形状を有する本発明の希土
類ゴム磁石に成形される。その際、成形法としては、従
来からプラスチック成形加工等に利用されている射出成
形法、押出成形法、射出圧縮成形法、射出プレス成形
法、トランスファー成形法、カレンダーロール成形法等
の各種成形法が適用されるが、これらの中では特に押出
成形法が量産性の点で好ましい。
ル間隙部に磁気回路を組み込み、組成物の成形空間に配
向磁界がかかるようにすると、異方性のゴム磁石が製造
できる。このとき配向磁界は、15kOe以上、好まし
くは20kOe以上とすることによって高い磁気特性の
希土類ゴム磁石が得られる。
明するが、本発明は、これら実施例によって何ら限定さ
れるものではない。
(株)製) Sm 24.5重量%、N 3.4重量%、残部Fe;
平均粒径:30μm ・磁粉2:Sm−(Fe、Co)−N系磁石合金粉(住
友金属鉱山(株)製) Sm 24.7重量%、N 3.5重量%、Co 1
0.2重量%、残部Fe;平均粒径:30μmフェライト磁石粉 ストロンチウムフェライト粉(商品名:SF−H27
0、同和鉱業(株)製)
化学(株)製) C2 燐酸亜鉛四水和物(関東化学(株)製) C3 燐酸アルミニウム(関東化学(株)製)
ら、X線光電子分光分析装置(XPS)にてP、Oスペ
クトルをモニターした。被膜のPのプロファイルから、
最大強度の50%に低下する位置を被膜と下地の界面位
置とし、表面から界面位置までのスパッタリング時間L
(sec)を読み取った。このLに標準試料であるSi
O2におけるスパッタリング速度5nm/minを乗じ
てSiO 2換算膜厚とした。
PSにて得たFe、Smスペクトルの面積強度に測定装
置(VG Scientific社製、ESCALAB
220i−XL)の感度係数を乗じてFe/Sm元素比
を求めた。
ォータバスで15時間加熱した。得られた液の水素イオ
ン濃度pHをpH計で測定した。
着磁し、B−Hループトレーサで残留磁束密度Brを測
定した。
mに加工し、3200kA/mで厚み方向にパルス着磁
した後、掃引磁束計(東英工業(株)製TDF−5)で
総磁束Φ1を測定した。次に、このゴム磁石を95℃・
95%RHの恒温恒湿槽内で300時間保持し、取り出
して室温まで冷却した後、再び3200kA/mで厚み
方向にパルス着磁して総磁束Φ2を測定した。これらか
ら(Φ2−Φ1)/Φ1を求め、永久減磁率とした。
間後に取り出して観察し、錆特性を評価した。48時間
以上錆が発生しなければ実用上問題はない。
を窒素で置換した媒体攪拌ミルを用い、Sm−Fe−N
系磁石合金粉をイソプロパノール中で粉砕し、フィッシ
ャー平均粒径1.6μmの磁石粉を作製した。実施例に
ついては、表1の記載に従って所定量の85%オルト燐
酸水溶液を、粉砕を開始する前にミル内へ添加し、粉砕
と同時に混合した。一方、比較例については、粉砕後に
表1の記載に従って所定量の85%オルト燐酸水溶液を
粉末に添加し、所定時間混合した。いずれもその後、磁
石粉を真空中150℃で1時間乾燥させた。得られた磁
石粉の被膜厚さ、Fe/希土類元素比を上記方法で測定
し、表1に示す通りの結果を得た。次に、得られた磁石
粉とエチレン・アクリル酸エチル共重合体(EEA)を
磁石粉体積率が57%となるようにラボプラストミルで
混練し、口金部に1680kA/mの配向磁界をかけな
がら180℃で押出成形して、幅20mm厚み2.5m
m(配向方向)のゴム磁石を作製した。ここで用いたE
EAのpHを、上記方法により評価したところ6.8で
あった。得られたゴム磁石の残留磁束密度Brと永久減
磁率を上記方法で測定すると共に、錆の有無を目視で確
認し、表1に示す通りの結果を得た。
ンチウムフェライト磁石粉で置換して混合・混練した以
外は、実施例4と同様にしてゴム磁石を作製した。得ら
れたゴム磁石の残留磁束密度Br、永久減磁率、錆を表
1に示す。
磁石合金粉を用いた以外は実施例4と同様にしてゴム磁
石を作製した。得られた磁石粉の被膜厚さとFe/希土
類元素比、ゴム磁石の残留磁束密度Br、永久減磁率、
錆の結果を表1に示す。
様の被膜厚さ、Fe/希土類元素比が得られた実施例3
と比較例2のゴム磁石について、燐酸塩被膜による被覆
率を測定した。被覆率の測定は、有機溶媒中に磁石試料
を浸漬して磁石粉を取り出し、透過型電子顕微鏡で粉末
断面を観察しながら、粒子表面近傍で任意に20箇所を
選択して、エネルギー分散型X線検出器で磁石粉表面の
Pを分析することにより行なった。この結果、磁石合金
粉の粉砕中に燐酸を添加した実施例3では全箇所でPが
検出されたのに対し、粉砕後に燐酸を添加した比較例2
では15箇所(75%)でのみPが検出された。尚、上
記と同様の方法で、実施例1、2、4、5の磁石粉につ
いても任意に5箇所を選択してPの分析を行なったとこ
ろ、全箇所でPが検出された。また、この時、燐酸塩被
膜の厚みを直接測定したが、XPSで得られる全体の平
均厚みとほぼ同じ厚みであった。
併記したが、本発明の希土類ゴム磁石(実施例1〜5)
は、希土類を含む鉄系磁石粉の表面が、適切な厚さの燐
酸鉄に富む燐酸塩被膜によって均一に保護されているた
め、95℃・95%RHの高温度高湿度環境下で永久減
磁率の絶対値が格段に小さく、実用上重要な耐候性が著
しく向上している。これに対して、比較例2は、概略従
来技術をトレースしたものであるが、粉砕後に被膜を形
成したために永久減磁率(絶対値)が大きくなってい
る。これは、磁石粉凝集体の外周面のみに被膜が形成さ
れ、混練・成形工程の剪断力により、被膜が形成されて
いない新生面が生じたことを示している。
示す樹脂バインダーを用いた以外は実施例3と同様にし
て、ゴム磁石を作製した。用いた樹脂バインダーを純水
中で加熱した液のpH、得られたゴム磁石の残留磁束密
度Br、永久減磁率、錆の結果を表2に示す。
ゴム磁石は、希土類を含む鉄系磁石粉の表面が適切な厚
さの燐酸鉄に富む燐酸塩被膜によって均一に保護されて
いることに加えて、所定の評価方法でpHが5以上とな
る樹脂バインダーまたは添加物を加えた樹脂バインダー
を用いているため、95℃・95%RHの高温度高湿度
環境下で永久減磁率の絶対値が10%未満と格段に小さ
く、実用上重要な耐候性が著しく向上している。
実施例1〜7に記載した方法と同様にして、容器内部を
窒素で置換した媒体攪拌ミルを用い、Sm−Fe−N系
磁石合金粉をイソプロパノール、N,N−ジメチルホル
ムアミド混合溶剤中で粉砕し、フィッシャー平均粒径
1.8μmの磁石粉を作製した。実施例は、表3の記載
に従って、所定量の燐酸亜鉛四水和物(実施例16、比
較例10)又は燐酸アルミニウム(実施例17、比較例
11)を85%オルト燐酸水溶液と共に粉砕の開始前に
ミル内へ添加し、粉砕と同時に混合した。一方、比較例
では、これら表面処理剤を粉砕後に粉末に添加し、所定
時間混合した。いずれもその後、磁石粉を真空中150
℃で1時間乾燥させた。得られた磁石粉の被膜厚さ、F
e/希土類元素比を上記方法で測定し、表3に示す通り
の結果を得た。次に、得られた磁石粉とエチレン・アク
リル酸エチル共重合体(EEA)を磁石粉体積率が57
%となるようにラボプラストミルで混練し、口金部に1
680kA/mの配向磁界をかけながら180℃で押出
成形して、幅20mm厚み2.5mm(配向方向)のゴ
ム磁石を作製した。用いたEEAのpHは6.8であっ
た。得られたゴム磁石の残留磁束密度Brと永久減磁率
を上記方法で測定すると共に、錆の有無を目視で確認
し、表3に示す通りの結果を得た。
ゴム磁石は、燐酸だけでなく、これに燐酸亜鉛四水和物
又は燐酸アルミニウムを混合して希土類を含む鉄系磁石
粉の表面を、適切な厚さの燐酸鉄に富む燐酸塩被膜で均
一に被覆しても、95℃・95%RHの高温度高湿度環
境下で永久減磁率の絶対値を格段に小さくでき、実用上
重要な耐候性が著しく向上できることが分かる。
希土類を含む鉄系磁石粉の表面が適切な厚さの燐酸鉄に
富む燐酸塩被膜によって均一に被覆保護されており、ま
た所定の評価方法でpHが5以上となる樹脂バインダー
または添加物を加えた樹脂バインダーを用いているた
め、従来法により得られる磁石粉と樹脂バインダーを用
いたものに比べて、耐候性が著しく向上している。
成されているため、得られた磁石粉のハンドリングで発
熱することはなく、ゴム磁石の製造において樹脂と混練
する際の粉末の取り扱いが容易となると共に発熱による
磁気特性の劣化を防ぐことができる。
出し成形などにより、耐侯性、磁気特性に優れた希土類
ゴム磁石を容易に提供することができる。従って、得ら
れる磁石は、例えば、一般家電製品、通信・音響機器、
医療機器、一般産業機器等に至る幅広い分野に有用であ
り、特にモーター、音響機器、OA機器等の小型機器に
好適であることから、工業的価値は極めて大きい。
Claims (8)
- 【請求項1】 希土類元素を含む鉄系磁石粉からなる磁
性粉末(A)と樹脂バインダー(B)を含む希土類ゴム
磁石用組成物において、磁性粉末(A)の表面が平均5
〜100nmの燐酸塩被膜(C)で均一に被覆されてい
ることを特徴とする希土類ゴム磁石用組成物。 - 【請求項2】 磁性粉末(A)が、23〜26重量%の
Sm、2〜5重量%のNを含有し、残部が実質的にFe
またはFeおよびCoであり、かつ平均粒径が4μm以
下であることを特徴とする請求項1に記載の希土類ゴム
磁石用組成物。 - 【請求項3】 さらにフェライト磁石粉を含んでいるこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の希土類ゴム磁石
用組成物。 - 【請求項4】 樹脂バインダー(B)が、エラストマー
またはゴムであり、それを純水中で15時間加熱したと
き液の水素イオン濃度pHが5以上であることを特徴と
する請求項1〜3のいずれかに記載の希土類ゴム磁石用
組成物。 - 【請求項5】 燐酸塩被膜(C)は、少なくとも燐酸鉄
と希土類元素燐酸塩を含む複合燐酸塩からなり、かつ複
合燐酸塩中の燐酸鉄含有率(Fe/希土類元素比)が8
以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに
記載の希土類ゴム磁石用組成物。 - 【請求項6】 磁石粉に燐酸系化合物を含有する有機溶
媒を混合して磁石粉を粉砕することで、表面に平均5〜
100nmの燐酸塩被膜を均一に被覆した後、不活性ガ
ス中または真空中、100〜400℃に加熱して得た磁
石粉末(A)に、樹脂バインダー(B)を配合すること
を特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の希土類ゴ
ム磁石用組成物の製造方法。 - 【請求項7】 請求項1〜5のいずれかに記載の希土類
ゴム磁石組成物を、磁界中で押出成形し、異方性磁石特
性を付与したことを特徴とする希土類ゴム磁石。 - 【請求項8】 95℃・95%RHの環境下で300時
間放置したときの永久減磁率の絶対値が10%未満であ
ることを特徴とする請求項4、5又は7に記載の希土類
ゴム磁石。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002094125A JP2003297618A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 希土類ゴム磁石用組成物、その製造方法及びそれを用いた希土類ゴム磁石 |
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---|---|---|---|---|
JP2004111515A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 高耐候性磁石粉、ボンド磁石用樹脂組成物及びそれを用いて得られるボンド磁石 |
JP2004265936A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-24 | Dowa Mining Co Ltd | フエライト磁性粉およびその製法 |
JP2009088195A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Tdk Corp | 希土類磁石及びその製造方法 |
JP2010206045A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Nissan Motor Co Ltd | 磁石成形体及びその製造方法 |
CN102076448A (zh) * | 2008-12-15 | 2011-05-25 | 住友金属矿山株式会社 | 含稀土类元素的铁系磁铁合金粉及其制造方法、所得的粘合磁铁用树脂组合物、粘合磁铁以及压密磁铁 |
-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002094125A patent/JP2003297618A/ja active Pending
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