JP2004266093A - 希土類系ボンド磁石の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】表面や内部における空孔部の発生が軽減された、耐食性に優れるとともに高い磁気特性を示す希土類系ボンド磁石の簡便な製造方法を提供すること。
【解決手段】希土類系磁石粉末と、平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子および有機分散媒を含む処理液を混合した後、この処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末を乾燥することで、前記微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を得、この希土類系磁石粉末と樹脂バインダを混練して得られる混練物を用いて少なくとも圧縮成形を含む工程にて所定形状に成形し、必要に応じて得られた成形体を加熱硬化することを特徴とする。
【選択図】 図３
【解決手段】希土類系磁石粉末と、平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子および有機分散媒を含む処理液を混合した後、この処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末を乾燥することで、前記微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を得、この希土類系磁石粉末と樹脂バインダを混練して得られる混練物を用いて少なくとも圧縮成形を含む工程にて所定形状に成形し、必要に応じて得られた成形体を加熱硬化することを特徴とする。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面や内部における空孔部の発生が軽減された、耐食性に優れるとともに高い磁気特性を示す希土類系ボンド磁石の簡便な製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に代表されるＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末などの希土類系磁石粉末を、樹脂バインダとして熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などを用いて所定形状に成形することで製造される希土類系ボンド磁石は、樹脂バインダを含有しているために希土類系焼結磁石に比較すれば磁気特性が低くなるものの、フェライト磁石などに比べればなお十分に高い磁気特性を有しており、また、複雑形状や薄肉形状の磁石やラジアル異方性磁石を容易に得ることができるといった希土類系焼結磁石にはない特徴を持っている。従って、希土類系ボンド磁石は、特にスピンドルモータやステッピングモータなどの小型モータに多く用いられ、近年、その需要が増加している。
希土類系ボンド磁石の代表的な製造方法として、希土類系磁石粉末とエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を混練して混練物とし、この混練物を圧縮成形して所定形状に成形してから加熱硬化する方法がある。しかしながら、このような方法で製造されたボンド磁石には、磁石粉末の粒子と粒子の間に樹脂バインダが十分に充填されないことに起因する空孔（空隙）部が磁石の表面や内部に存在するので、わずかな酸やアルカリや水分などによっても、これらが空孔部に浸入することにより磁石の表面から腐食が進行して錆が発生するという問題がある。この問題の解決手段としては、混練物における磁石粉末に対する熱硬化性樹脂の配合割合を増やす方法が考えられるが、熱硬化性樹脂の配合割合を増やした場合には、混練物の流動性が悪くなるので製造上の問題が発生したり、磁石粉末の密度が低下することで磁気特性が低くなったりするので、混練物における磁石粉末に対する熱硬化性樹脂の配合割合には上限があることから（通常３重量％程度）、この方法は有効な解決手段にはならない。
このため、希土類系ボンド磁石に存在する空孔部の処理方法について種々の方法が提案されていることは周知の通りであるが、例えば、下記の特許文献１に記載されている方法のように、既に存在する空孔部を封孔する方法では、磁石の表面における空孔部の処理には効果を発揮するものの、磁石の内部の空孔部は十分に処理できないという問題がある。
【０００３】
以上の点に鑑みれば、希土類系ボンド磁石の表面や内部に発生する空孔部に対しては、既に存在する空孔部をいかに封孔するかという視点よりも、空孔部が発生しないようにいかにボンド磁石を製造するかという視点に立って解決手段を検討する方が適切であると考えられる。例えば、下記の特許文献２に記載されている、核となる磁石粉末の表面に固体樹脂の被膜を形成し、さらにその表面に液体樹脂の被膜を介して核となる磁石粉末よりも小さい磁石粉末を付着させた造粒粉末を用いたボンド磁石の製造方法は、この視点に立ったものであり、圧縮成形時における成形体の高密度化を促進して空孔部の発生を軽減するものである。しかしながら、この方法は注目に値するものであるが、幾つもの製造工程を経なければならないといった問題がある。
【０００４】
また、希土類系ボンド磁石に耐食性を付与する方法として、下記の特許文献３において、希土類系磁石粉末に耐食性を付与する目的でその表面に、リン酸塩の被覆処理を施し、リン酸塩被膜で表面被覆された磁石粉末を用いて所定形状に成形するボンド磁石の製造方法が提案されている。しかしながら、磁石粉末の表面に形成されるリン酸塩被膜は、リン酸塩被膜処理液成分と磁石粉末成分とが磁石粉末表面において化学反応することにより形成されるものであるため、その反応過程において、処理液中に磁石粉末の構成成分であるＲやＦｅが溶出してしまうことで磁石粉末の表面付近（表面から深さ０．１μｍ程度）が変質して磁石粉末の磁気特性が劣化するという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１１５０４号公報
【特許文献２】
特開平５−１２９１１９号公報
【特許文献３】
特開昭６４−１１３０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、表面や内部における空孔部の発生が軽減された、耐食性に優れるとともに高い磁気特性を示す希土類系ボンド磁石の簡便な製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の技術背景に基づいてなされた本発明の希土類系ボンド磁石の製造方法は、請求項１記載の通り、希土類系磁石粉末と、平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子および有機分散媒を含む処理液を混合した後、この処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末を乾燥することで、前記微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を得、この希土類系磁石粉末と樹脂バインダを混練して得られる混練物を用いて少なくとも圧縮成形を含む工程にて所定形状に成形し、必要に応じて得られた成形体を加熱硬化することを特徴とする。
また、請求項２記載の製造方法は、請求項１記載の製造方法において、微粒子が顔料であることを特徴とする。
また、請求項３記載の製造方法は、請求項２記載の製造方法において、顔料が無機顔料であることを特徴とする。
また、請求項４記載の製造方法は、請求項３記載の製造方法において、無機顔料がカーボンブラックであることを特徴とする。
また、請求項５記載の製造方法は、請求項２記載の製造方法において、顔料が有機顔料であることを特徴とする。
また、請求項６記載の製造方法は、請求項５記載の製造方法において、有機顔料がインダンスレン系顔料またはフタロシアニン系顔料であることを特徴とする。
また、請求項７記載の製造方法は、請求項１乃至６のいずれかに記載の製造方法において、希土類系磁石粉末の平均粒径（長径）が２００μｍ以下であることを特徴とする。
また、請求項８記載の製造方法は、請求項７記載の製造方法において、希土類系磁石粉末がＨＤＤＲ磁石粉末であることを特徴とする。
また、請求項９記載の製造方法は、請求項１乃至８のいずれかに記載の製造方法において、圧縮成形を０．１ＧＰａ〜１ＧＰａの圧力で加圧して行うことを特徴とする。
また、本発明の希土類系ボンド磁石は、請求項１０記載の通り、請求項１乃至９のいずれかに記載の製造方法によって製造されてなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の希土類系ボンド磁石の製造方法は、希土類系磁石粉末と、平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子および有機分散媒を含む処理液を混合した後、この処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末を乾燥することで、前記微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を得、この希土類系磁石粉末と樹脂バインダを混練して得られる混練物を用いて少なくとも圧縮成形を含む工程にて所定形状に成形し、必要に応じて得られた成形体を加熱硬化することを特徴とするものである。
本発明の希土類系ボンド磁石の製造方法は、所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を用いて希土類系ボンド磁石を製造する方法であり、この方法によれば、圧縮成形時に磁石粉末の粒子と粒子の間に、磁石粉末の表面に形成された被着層を構成する微粒子が充填されることで、ボンド磁石の表面や内部における空孔部の発生を軽減することができる。また、磁石粉末の表面に形成された被着層は、リン酸塩被膜のように、磁石粉末成分が関与する化学反応に基づいて形成されたものではなく、微粒子が分子間力で磁石粉末の表面に吸着して形成されたものであるので、その形成過程において、処理液中に磁石粉末の構成成分であるＲやＦｅが溶出してしまうことで磁石粉末の表面付近が変質して磁石粉末の磁気特性が劣化するといった問題などがないので、磁石粉末に対して優れた耐食性を付与するものである。従って、所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を用いて行う本発明の希土類系ボンド磁石の製造方法によれば、表面や内部における空孔部の発生が軽減された、耐食性に優れるとともに高い磁気特性を示す希土類系ボンド磁石を簡便に製造することができる。
【０００９】
本発明の希土類系ボンド磁石の製造方法においては、まず、希土類系磁石粉末と、平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子および有機分散媒を含む処理液を混合した後、この処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末を乾燥することで、前記微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を得る。
【００１０】
平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子および有機分散媒を含む処理液の調製方法としては、例えば、アンモニアなどでｐＨを６．５〜９．０に調整した弱アルカリ性水に、有機分散媒を添加するとともに所定の微粒子を分散させる方法が挙げられる。処理液のｐＨを６．５〜９．０に調整するのは、処理液による希土類系磁石粉末の腐食を防止するためである。処理液の粘度は、良好な取扱性を確保するといった観点から、２ｃＰ〜２０ｃＰが望ましい。なお、処理液は、エチルアルコールやイソプロピルアルコールなどの有機溶媒を用いて調製してもよい。
【００１１】
平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子としては、この大きさの顔料の他、金属や金属酸化物やガラスなどの微粒子が挙げられる。微粒子の平均粒径を０．０１μｍ〜０．５μｍと規定するのは、主に処理液中における微粒子の均一分散性を確保する観点からであり、平均粒径が０．０１μｍ未満であると、その製造が困難であるととも処理液中で凝集しやすくなって取扱性に劣る一方、平均粒径が０．５μｍを超えると、処理液中における比重が大きくなってしまって沈降してしまったりする恐れがあるからである。
【００１２】
顔料としては、無機顔料と有機顔料のいずれの顔料も用いることができる。無機顔料としては、カーボンブラックの他、二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、酸化亜鉛、アルミナ、硫化亜鉛、タルク、マイカ、炭酸カルシウムなどが挙げられる。有機顔料としては、インダンスレン系顔料の他、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサンジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリノン系、ペリレン系、イソインドレン系、アゾメチンアゾ系、ジケトピロロピロール系の顔料などが挙げられる。
顔料として無機顔料を用いた場合、希土類系磁石粉末の表面に形成された無機顔料を主たる構成成分とする被着層は、酸素や水蒸気などの非透過性に優れることから、磁石粉末にとりわけ優れた耐食性を付与することができる点において都合がよい。好適な無機顔料としては、カーボンブラックが挙げられる。
顔料として有機顔料を用いた場合、有機顔料を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末は、樹脂バインダと混練することで得る混練物に適度の粘弾性と優れた流動性を付与するとともに、被着層を構成する有機顔料が圧縮成形時に受ける応力を吸収して緩和するので磁石粉末の破砕が起こって新生破面が生成するといったことが起きにくくなる点において都合がよい。また、有機顔料の種類によっては、ボンド磁石に高抵抗性を付与することができることが期待される。中でも、インダンスレン系顔料やフタロシアニン系顔料は、磁石粉末に対する吸着性に加え、耐食性や耐熱性に優れるので、これらは好適な有機顔料であるといえる。
【００１３】
有機分散媒は、処理液中での微粒子の凝集や沈降を抑制することで均一な処理液を調製し、希土類系磁石粉末の表面全体に微粒子を均一に吸着させる目的で使用するものである。有機分散媒としては、アニオン性分散媒（脂肪族系多価カルボン酸、ポリエーテルポリエステルカルボン酸塩、高分子ポリエステル酸ポリアミン塩、高分子量ポリカルボン酸長鎖アミン塩など）、非イオン性分散媒（ポリオキシエチレンアルキルエーテルやソルビタンエステルなどのカルボン酸塩やスルフォン酸塩やアンモニウム塩など）、高分子分散媒（水溶性エポキシのカルボン酸塩やスルフォン酸塩やアンモニウム塩など、スチレン−アクリル酸共重合物、ニカワなど）が、上記の目的の観点から、また、微粒子（特に顔料）との親和性やコストの観点などから好適に用いられる。
【００１４】
処理液中における微粒子の含有量は、５重量％〜３３重量％が望ましい。含有量が５重量％未満であると、十分量の微粒子から構成される被着層が希土類系磁石粉末の表面に形成されず、所定の効果を奏することができなくなる恐れがある一方、含有量が３３重量％を超えると、処理液中で微粒子が凝集や沈降してしまい、その分散性が悪化する恐れがあるからである。なお、処理液中における微粒子の含有量は、より望ましくは１０重量％〜３０重量％である。
処理液中への有機分散媒の添加量は、９重量％〜２４重量％が望ましい。添加量が９重量％未満であると、微粒子の分散性が低下する恐れがある一方、２４重量％を超えると、処理液の粘性が高くなりすぎて取扱性に劣る恐れがあるからである。
【００１５】
所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末は、希土類系磁石粉末と、例えば、以上のようにして調製された処理液を混合した後、この処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末を乾燥することで得る。具体的な方法としては、処理液に磁石粉末を浸漬して混合攪拌した後、処理液が表面に付着した磁石粉末を濾取してからこれを乾燥する方法が挙げられる。処理液に磁石粉末を浸漬して混合攪拌する時間は、磁石粉末の処理量などにも依存するが、概ね１分〜２０分である。処理液が表面に付着した磁石粉末を濾取する際、減圧濾過を行えば、磁石粉末の表面に微粒子をより強固に吸着せしめることができる。処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末の乾燥は、磁気特性の劣化を招くことなく耐食性を付与するためには、自然乾燥または不活性ガス（窒素ガスやアルゴンガスなど）雰囲気中や真空中８０℃〜１２０℃加熱乾燥が望ましい。加熱乾燥を採用する場合の乾燥時間は、磁石粉末の処理量などにも依存するが、概ね２０分〜２時間である。濾取した処理液が表面に付着した磁石粉末が凝集塊となっている場合には予め解砕してから乾燥することが望ましい。なお、磁石粉末と処理液の混合による処理液が表面に付着した磁石粉末の取得は、磁石粉末に処理液を噴霧することで行ってもよい。
【００１６】
このようにして得られた所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末は、磁石粉末の表面全体に微粒子が均一に吸着して被着層が形成されており、優れた耐食性を有する。従って、その後の工程においても磁石粉末が腐食するといったことがない。また、樹脂バインダと混練して混練物を得る際に、被着層が混練物を得る際に用いる有機溶媒に溶解するといったことがない。さらに、被着層の存在によって磁石粉末の流動性が増すので、その後の工程において磁石粉末の流動性不良による破砕が起って新生破面が生成するといったことが起きにくくなる。
【００１７】
所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末と樹脂バインダを混練して混練物を得る工程は、常法、即ち、この磁石粉末と有機溶媒に溶解した樹脂バインダを均一混合した後、有機溶媒を蒸発させることで行えばよい。樹脂バインダとしては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミド（ナイロン６６やナイロン６やナイロン１２など）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイドなどの熱可塑性樹脂、ゴムやエストラマ、これらの変性体や共重合体や混合物（例えば、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂など）に熱可塑性樹脂の粉末を分散させたもの：Ｆ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ， Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ｔｏ ｔｈｅ Ｓｍａｌｌ ｍｏｔｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ， ｐｐ．１００−１１１， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｖｅｎｔｅｅｎｔｈ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｗｏｒｋｓｈｏｐ， Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ａｕｇｕｓｔ １８−２２， ２００２， Ｎｅｗａｒｋ， Ｄｅｌａｗａｒｅ， ＵＳＡ， Ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｇ．Ｃ． Ｈａｄｊｉｐａｎａｙｉｓ ａｎｄ Ｍ．Ｊ．Ｂｏｎｄｅｒ， Ｒｉｎｔｏｎ Ｐｒｅｓｓを参照）などを用いることができる。混練物における磁石粉末に対する樹脂バインダの配合割合は、３重量％を上限とすることが望ましい。混練物を得る際には、カップリング剤や潤滑剤や硬化剤などの添加剤を通常用いられる添加量にて添加してもよい。なお、このようにして得られた混練物は希土類系ボンド磁石用コンパウンドとして粉末顆粒などの形状に造粒してもよい。
【００１８】
所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末と樹脂バインダを混練して得られる混練物を少なくとも圧縮成形を含む工程にて所定形状に成形する。ここで、「少なくとも圧縮成形を含む工程」とは、一般的に行われる圧縮成形方法の他、圧縮成形と圧延成形を組み合わせた成形方法（例えば、前出のＦ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ， Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ｔｏ ｔｈｅ Ｓｍａｌｌ ｍｏｔｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ， ｐｐ．１００−１１１， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｖｅｎｔｅｅｎｔｈ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｗｏｒｋｓｈｏｐ， Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ａｕｇｕｓｔ １８−２２， ２００２， Ｎｅｗａｒｋ， Ｄｅｌａｗａｒｅ， ＵＳＡ， Ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｇ．Ｃ． Ｈａｄｊｉｐａｎａｙｉｓ ａｎｄ Ｍ．Ｊ．Ｂｏｎｄｅｒ， Ｒｉｎｔｏｎ Ｐｒｅｓｓを参照）などを用いた工程を意味する。
【００１９】
混練物を圧縮成形することにより、磁石粉末の表面に形成された被着層を構成する微粒子が磁石粉末の粒子と粒子の間に押しやられて充填されることで、ボンド磁石の表面や内部における空孔部の発生を軽減することができる。混練物の圧縮成形は、０．１ＧＰａ〜１ＧＰａの圧力で加圧して行うことが望ましく、０．３ＧＰａ〜０．６ＧＰａの圧力で加圧して行うことがより望ましい。圧力が０．１ＧＰａ未満であると、圧力が小さすぎてボンド磁石の高密度化を十分に図ることができないことに起因して空孔部の発生を効果的に軽減することができない恐れがある一方、圧力が１ＧＰａを越えると、圧力が大きすぎて磁石粉末の破砕が起って新生破面が生成したりする恐れがあるからである。成形温度は、樹脂バインダの種類にも依存するが、通常、室温（２０℃）〜１２０℃である。磁石粉末の粒子相互間や磁石粉末の粒子と樹脂バインダとの間の摩擦を低減させて高密度なボンド磁石とするため、また、磁石粉末の表面に形成された被着層を構成する微粒子の流動性を高めて微粒子が磁石粉末の粒子と粒子の間に円滑に押しやられて充填されやすくするためには、成形温度は８０℃〜１００℃とすることが望ましい。
【００２０】
樹脂バインダとして熱硬化性樹脂を用いた場合、最後に、得られた成形体を加熱硬化することで希土類系ボンド磁石とする。成形体の加熱硬化は常法に従って行えばよく、例えば、不活性ガス（窒素ガスやアルゴンガスなど）雰囲気中や真空中１４０℃〜２００℃にて１時間〜５時間の条件で行えばよい。
【００２１】
希土類系磁石粉末の表面に形成された所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層は、リン酸塩被膜のように、磁石粉末成分が関与する化学反応に基づいて形成されたものではなく、微粒子が分子間力で磁石粉末の表面に吸着して形成されたものである。従って、平均粒径（長径）が小さい（例えば２００μｍ以下）磁石粉末、具体例を挙げると、平均粒径が８０μｍ〜１００μｍ程度の、希土類系磁石合金を水素中で加熱して水素を吸蔵させた後、脱水素処理し、次いで冷却することによって得られる磁気的異方性のＨＤＤＲ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ−Ｄｉｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｉｏｎ−Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ−Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）磁石粉末（特公平６−８２５７５号公報参照）などにも、磁気特性の劣化を引き起すことなく優れた耐食性を付与することができる。なお、希土類系磁石粉末は、予め、自体公知の方法によって耐食性や絶縁性などの機能を付与するための表面処理が施されたものであってもよい。
【００２２】
本発明により製造される希土類系ボンド磁石にさらなる耐食性を付与することなどを目的として、その表面に樹脂塗装被膜や電気めっき被膜などの各種被膜を単層形成や積層形成してもよいことはいうまでもない。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定して解釈されるものではない。なお、以下の実施例は、高周波溶解によって組成：Ｎｄ１２．８原子％，Ｄｙ１．０原子％，Ｂ６．３原子％，Ｃｏ１４．８原子％，Ｇａ０．５原子％，Ｚｒ０．０９原子％，残部Ｆｅの鋳隗を作製し、アルゴンガス雰囲気中で１１００℃×２４時間焼鈍したものを酸素濃度０．５％以下のアルゴンガス雰囲気中で粉砕して平均粒径１００μｍの粉砕粉としてからこれを０．１５ＭＰａの水素ガス加圧雰囲気中で８７０℃×３時間の水素化熱処理を行い、その後、減圧（１ｋＰａ）アルゴンガス流気中で８５０℃×１時間の脱水素処理を行ってから冷却して製造したＨＤＤＲ磁石粉末（平均結晶粒径０．４μｍ）を用いて行った。
【００２４】
実施例Ａ：
工程１：
顔料として無機顔料であるカーボンブラック（平均粒径０．０８μｍ）を１７重量％と有機分散媒として水溶性エポキシのカルボン酸塩を１５重量％含み、アンモニアでｐＨを７．２に調整して水性処理液（粘度１０ｃＰ）を調製した。
５０ｍｌの処理液にＨＤＤＲ磁石粉末５０ｇを室温で３分間浸漬して混合攪拌した後、処理済磁石粉末を水流アスピレータを用いて３０秒間減圧濾過を行って濾取し、その後、真空中１００℃で１時間加熱乾燥した。得られた凝集塊を乳鉢で解砕することで、カーボンブラックを主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる黒色の耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末を製造した。
このようにして製造された耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末１ｇに対し、大気中１５０℃で１００時間加熱する加熱試験を行い、試験前に対する試験後における酸化による重量増加率を測定した。結果を表１に示す。
【００２５】
工程２：
エポキシ樹脂とフェノール系硬化剤を重量比率で１００：３の割合でメチルエチルケトンに溶解して樹脂液を調製した。工程１で製造した耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末と樹脂液を、耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末と樹脂液の合計重量に対する樹脂液の重量の比率が３％となるように均一混合した後、メチルエチルケトンを常温で蒸発させて粉末顆粒状の希土類系ボンド磁石用コンパウンドを得た。得られた希土類系ボンド磁石用コンパウンドを、圧縮成形（１００℃温間磁場中成形、Ｈｅｘ＝０．９６ＭＡ／ｍ、０．６ＧＰａ）し、得られた成形体を１５０℃のアルゴンガス雰囲気中で１時間加熱してエポキシ樹脂を硬化させて、寸法が縦１２．０ｍｍ×横７．６ｍｍ×高さ７．４ｍｍで密度が５．９ｇ／ｃｍ３のボンド磁石を製造した。
こうして製造されたボンド磁石に対し、大気中１５０℃で１００時間加熱する加熱試験を行い、試験前に対する試験後における酸化による重量増加率を測定した。また、ボンド磁石に対して着磁を行った後、大気中１００℃で５００時間加熱する加熱試験と大気中１５０℃で１００時間加熱する加熱試験を行い、それぞれの加熱試験について、試験前に対する試験後における磁束劣化率（不可逆減磁率）を測定した。さらに、大気中１５０℃で１００時間加熱する加熱試験を行ったボンド磁石については再着磁を行い、加熱試験前に対する再着磁後における磁束劣化率（永久減磁率）を測定した。これらの結果を図１と図２と表２に示す。
【００２６】
実施例Ｂ：
工程１：
顔料として有機顔料であるインダンスレン（平均粒径０．０６μｍ）を１７重量％と有機分散媒として水溶性エポキシのカルボン酸塩を１５重量％含み、アンモニアでｐＨを７．２に調整して水性処理液（粘度１５ｃＰ）を調製した。
この処理液を用いて実施例Ａの工程１と同様にしてインダンスレンを主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる藍色の耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末を製造した。こうして製造された耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末に対し、実施例Ａの工程１と同様の加熱試験を行い、試験前に対する試験後における酸化による重量増加率を測定した。結果を表１に示す。
【００２７】
工程２：
工程１で製造した耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末を用いて実施例Ａの工程２と同様にしてボンド磁石を製造した。こうして製造されたボンド磁石に対し、実施例Ａの工程２と同様の各種試験を行った。これらの結果を図１と図２と表２に示す。
【００２８】
比較例：
何らの表面処理も行っていないＨＤＤＲ磁石粉末に対し、実施例Ａの工程１と同様の加熱試験を行い、試験前に対する試験後における酸化による重量増加率を測定した。結果を表１に示す。また、何らの表面処理も行っていないＨＤＤＲ磁石粉末を用いて実施例Ａの工程２と同様にしてボンド磁石を製造した。こうして製造されたボンド磁石に対し、実施例Ａの工程２と同様の各種試験を行った。これらの結果を図１と図２と表２に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
表１から明らかなように、実施例Ａと実施例Ｂにおいて製造された耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末は、何らの表面処理も行っていないＨＤＤＲ磁石粉末よりも酸化による重量増加率が遥かに少なく、これらの磁石粉末は耐食性に優れることがわかった。
また、図１と図２と表２から明らかなように、実施例Ａと実施例Ｂにおけるボンド磁石は、比較例におけるボンド磁石よりも酸化による重量増加率も磁束劣化率も少なかった。
【００３２】
評価Ａ：ボンド磁石の表面に存在する空孔部の個数
実施例Ａと実施例Ｂと比較例における３種類のボンド磁石について、縦１２．０ｍｍ×高さ７．４ｍｍの面を高さ方向に７エリアに均等区分し、圧縮方向である上方から下方に向かってナンバリングを行い、各エリアの表面を電子顕微鏡にて観察した。各エリアに存在する直径２０μｍ以上の空孔部の個数をカウントし、１ｍｍ２あたりの個数を算出した。結果を図３に示す。図３から明らかなように、実施例Ａと実施例Ｂにおけるボンド磁石は、比較例におけるボンド磁石よりも空孔部の個数が遥かに少なかった。
【００３３】
評価Ｂ：ボンド磁石の水への浸漬時間と重量変化率の関係
実施例Ａと実施例Ｂと比較例における３種類のボンド磁石について、水への浸漬時間と重量変化率の関係を調べた。結果を図４に示す。図４から明らかなように、実施例Ａと実施例Ｂにおけるボンド磁石は、比較例におけるボンド磁石よりも重量変化率が遥かに少なかった。また、比較例におけるボンド磁石を封孔処理したボンド磁石の重量変化率は、実施例Ａと実施例Ｂにおけるボンド磁石の重量変化率と、比較例におけるボンド磁石の重量変化率の中間的なものであった。この結果は、比較例におけるボンド磁石を封孔処理したボンド磁石は、磁石の表面における空孔部は効果的に処理されているものの、磁石の内部の空孔部は十分に処理されていないことを示す一方、実施例Ａと実施例Ｂにおけるボンド磁石は、磁石の表面のみならず内部における空孔部の発生も軽減されていることを示すものであると考えられた。
【００３４】
注：比較例におけるボンド磁石の封孔処理方法
比較例におけるボンド磁石を実施例Ａの工程１で調製した水性処理液に浸漬し、圧力を０．５Ｐａに保持した真空容器中で空孔部に処理液を減圧含浸させた後、真空容器内を常圧に戻してからボンド磁石を取り出し、その表面を水洗することにより過剰に付着している処理液を除去した後に大気中１２０℃で２０分間乾燥させて行った。
【００３５】
評価Ｃ：ボンド磁石の圧縮破壊強度
実施例Ｂと比較例における２種類のボンド磁石について、万能試験機（ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ ＡＧ−１０ＴＢ：島津製作所社製）にて圧縮破壊強度を測定した。結果を表３に示す。表３から明らかなように、実施例Ｂにおけるボンド磁石は、比較例におけるボンド磁石よりも圧縮破壊強度が約１０％程度向上していることがわかった。この結果は、実施例Ｂにおけるボンド磁石は、磁石粉末の粒子と粒子の間に、顔料が充填されることで樹脂バインダによる粒子同士の接着性が高まり、凝集力が向上したことによるものと考えられた。
【００３６】
【表３】
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、表面や内部における空孔部の発生が軽減された、耐食性に優れるとともに高い磁気特性を示す希土類系ボンド磁石の簡便な製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のボンド磁石についての、大気中１００℃で５００時間加熱する加熱試験による磁束劣化率（不可逆減磁率）の測定結果を示すグラフ。
【図２】同、大気中１５０℃で１００時間加熱する加熱試験における測定結果を示すグラフ。
【図３】同、表面に存在する空孔部の個数を示すグラフ。
【図４】同、水への浸漬時間と重量変化率の関係を示すグラフ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面や内部における空孔部の発生が軽減された、耐食性に優れるとともに高い磁気特性を示す希土類系ボンド磁石の簡便な製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末に代表されるＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末などの希土類系磁石粉末を、樹脂バインダとして熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などを用いて所定形状に成形することで製造される希土類系ボンド磁石は、樹脂バインダを含有しているために希土類系焼結磁石に比較すれば磁気特性が低くなるものの、フェライト磁石などに比べればなお十分に高い磁気特性を有しており、また、複雑形状や薄肉形状の磁石やラジアル異方性磁石を容易に得ることができるといった希土類系焼結磁石にはない特徴を持っている。従って、希土類系ボンド磁石は、特にスピンドルモータやステッピングモータなどの小型モータに多く用いられ、近年、その需要が増加している。
希土類系ボンド磁石の代表的な製造方法として、希土類系磁石粉末とエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を混練して混練物とし、この混練物を圧縮成形して所定形状に成形してから加熱硬化する方法がある。しかしながら、このような方法で製造されたボンド磁石には、磁石粉末の粒子と粒子の間に樹脂バインダが十分に充填されないことに起因する空孔（空隙）部が磁石の表面や内部に存在するので、わずかな酸やアルカリや水分などによっても、これらが空孔部に浸入することにより磁石の表面から腐食が進行して錆が発生するという問題がある。この問題の解決手段としては、混練物における磁石粉末に対する熱硬化性樹脂の配合割合を増やす方法が考えられるが、熱硬化性樹脂の配合割合を増やした場合には、混練物の流動性が悪くなるので製造上の問題が発生したり、磁石粉末の密度が低下することで磁気特性が低くなったりするので、混練物における磁石粉末に対する熱硬化性樹脂の配合割合には上限があることから（通常３重量％程度）、この方法は有効な解決手段にはならない。
このため、希土類系ボンド磁石に存在する空孔部の処理方法について種々の方法が提案されていることは周知の通りであるが、例えば、下記の特許文献１に記載されている方法のように、既に存在する空孔部を封孔する方法では、磁石の表面における空孔部の処理には効果を発揮するものの、磁石の内部の空孔部は十分に処理できないという問題がある。
【０００３】
以上の点に鑑みれば、希土類系ボンド磁石の表面や内部に発生する空孔部に対しては、既に存在する空孔部をいかに封孔するかという視点よりも、空孔部が発生しないようにいかにボンド磁石を製造するかという視点に立って解決手段を検討する方が適切であると考えられる。例えば、下記の特許文献２に記載されている、核となる磁石粉末の表面に固体樹脂の被膜を形成し、さらにその表面に液体樹脂の被膜を介して核となる磁石粉末よりも小さい磁石粉末を付着させた造粒粉末を用いたボンド磁石の製造方法は、この視点に立ったものであり、圧縮成形時における成形体の高密度化を促進して空孔部の発生を軽減するものである。しかしながら、この方法は注目に値するものであるが、幾つもの製造工程を経なければならないといった問題がある。
【０００４】
また、希土類系ボンド磁石に耐食性を付与する方法として、下記の特許文献３において、希土類系磁石粉末に耐食性を付与する目的でその表面に、リン酸塩の被覆処理を施し、リン酸塩被膜で表面被覆された磁石粉末を用いて所定形状に成形するボンド磁石の製造方法が提案されている。しかしながら、磁石粉末の表面に形成されるリン酸塩被膜は、リン酸塩被膜処理液成分と磁石粉末成分とが磁石粉末表面において化学反応することにより形成されるものであるため、その反応過程において、処理液中に磁石粉末の構成成分であるＲやＦｅが溶出してしまうことで磁石粉末の表面付近（表面から深さ０．１μｍ程度）が変質して磁石粉末の磁気特性が劣化するという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１１５０４号公報
【特許文献２】
特開平５−１２９１１９号公報
【特許文献３】
特開昭６４−１１３０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、表面や内部における空孔部の発生が軽減された、耐食性に優れるとともに高い磁気特性を示す希土類系ボンド磁石の簡便な製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の技術背景に基づいてなされた本発明の希土類系ボンド磁石の製造方法は、請求項１記載の通り、希土類系磁石粉末と、平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子および有機分散媒を含む処理液を混合した後、この処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末を乾燥することで、前記微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を得、この希土類系磁石粉末と樹脂バインダを混練して得られる混練物を用いて少なくとも圧縮成形を含む工程にて所定形状に成形し、必要に応じて得られた成形体を加熱硬化することを特徴とする。
また、請求項２記載の製造方法は、請求項１記載の製造方法において、微粒子が顔料であることを特徴とする。
また、請求項３記載の製造方法は、請求項２記載の製造方法において、顔料が無機顔料であることを特徴とする。
また、請求項４記載の製造方法は、請求項３記載の製造方法において、無機顔料がカーボンブラックであることを特徴とする。
また、請求項５記載の製造方法は、請求項２記載の製造方法において、顔料が有機顔料であることを特徴とする。
また、請求項６記載の製造方法は、請求項５記載の製造方法において、有機顔料がインダンスレン系顔料またはフタロシアニン系顔料であることを特徴とする。
また、請求項７記載の製造方法は、請求項１乃至６のいずれかに記載の製造方法において、希土類系磁石粉末の平均粒径（長径）が２００μｍ以下であることを特徴とする。
また、請求項８記載の製造方法は、請求項７記載の製造方法において、希土類系磁石粉末がＨＤＤＲ磁石粉末であることを特徴とする。
また、請求項９記載の製造方法は、請求項１乃至８のいずれかに記載の製造方法において、圧縮成形を０．１ＧＰａ〜１ＧＰａの圧力で加圧して行うことを特徴とする。
また、本発明の希土類系ボンド磁石は、請求項１０記載の通り、請求項１乃至９のいずれかに記載の製造方法によって製造されてなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の希土類系ボンド磁石の製造方法は、希土類系磁石粉末と、平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子および有機分散媒を含む処理液を混合した後、この処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末を乾燥することで、前記微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を得、この希土類系磁石粉末と樹脂バインダを混練して得られる混練物を用いて少なくとも圧縮成形を含む工程にて所定形状に成形し、必要に応じて得られた成形体を加熱硬化することを特徴とするものである。
本発明の希土類系ボンド磁石の製造方法は、所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を用いて希土類系ボンド磁石を製造する方法であり、この方法によれば、圧縮成形時に磁石粉末の粒子と粒子の間に、磁石粉末の表面に形成された被着層を構成する微粒子が充填されることで、ボンド磁石の表面や内部における空孔部の発生を軽減することができる。また、磁石粉末の表面に形成された被着層は、リン酸塩被膜のように、磁石粉末成分が関与する化学反応に基づいて形成されたものではなく、微粒子が分子間力で磁石粉末の表面に吸着して形成されたものであるので、その形成過程において、処理液中に磁石粉末の構成成分であるＲやＦｅが溶出してしまうことで磁石粉末の表面付近が変質して磁石粉末の磁気特性が劣化するといった問題などがないので、磁石粉末に対して優れた耐食性を付与するものである。従って、所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を用いて行う本発明の希土類系ボンド磁石の製造方法によれば、表面や内部における空孔部の発生が軽減された、耐食性に優れるとともに高い磁気特性を示す希土類系ボンド磁石を簡便に製造することができる。
【０００９】
本発明の希土類系ボンド磁石の製造方法においては、まず、希土類系磁石粉末と、平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子および有機分散媒を含む処理液を混合した後、この処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末を乾燥することで、前記微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を得る。
【００１０】
平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子および有機分散媒を含む処理液の調製方法としては、例えば、アンモニアなどでｐＨを６．５〜９．０に調整した弱アルカリ性水に、有機分散媒を添加するとともに所定の微粒子を分散させる方法が挙げられる。処理液のｐＨを６．５〜９．０に調整するのは、処理液による希土類系磁石粉末の腐食を防止するためである。処理液の粘度は、良好な取扱性を確保するといった観点から、２ｃＰ〜２０ｃＰが望ましい。なお、処理液は、エチルアルコールやイソプロピルアルコールなどの有機溶媒を用いて調製してもよい。
【００１１】
平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子としては、この大きさの顔料の他、金属や金属酸化物やガラスなどの微粒子が挙げられる。微粒子の平均粒径を０．０１μｍ〜０．５μｍと規定するのは、主に処理液中における微粒子の均一分散性を確保する観点からであり、平均粒径が０．０１μｍ未満であると、その製造が困難であるととも処理液中で凝集しやすくなって取扱性に劣る一方、平均粒径が０．５μｍを超えると、処理液中における比重が大きくなってしまって沈降してしまったりする恐れがあるからである。
【００１２】
顔料としては、無機顔料と有機顔料のいずれの顔料も用いることができる。無機顔料としては、カーボンブラックの他、二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、酸化亜鉛、アルミナ、硫化亜鉛、タルク、マイカ、炭酸カルシウムなどが挙げられる。有機顔料としては、インダンスレン系顔料の他、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサンジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリノン系、ペリレン系、イソインドレン系、アゾメチンアゾ系、ジケトピロロピロール系の顔料などが挙げられる。
顔料として無機顔料を用いた場合、希土類系磁石粉末の表面に形成された無機顔料を主たる構成成分とする被着層は、酸素や水蒸気などの非透過性に優れることから、磁石粉末にとりわけ優れた耐食性を付与することができる点において都合がよい。好適な無機顔料としては、カーボンブラックが挙げられる。
顔料として有機顔料を用いた場合、有機顔料を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末は、樹脂バインダと混練することで得る混練物に適度の粘弾性と優れた流動性を付与するとともに、被着層を構成する有機顔料が圧縮成形時に受ける応力を吸収して緩和するので磁石粉末の破砕が起こって新生破面が生成するといったことが起きにくくなる点において都合がよい。また、有機顔料の種類によっては、ボンド磁石に高抵抗性を付与することができることが期待される。中でも、インダンスレン系顔料やフタロシアニン系顔料は、磁石粉末に対する吸着性に加え、耐食性や耐熱性に優れるので、これらは好適な有機顔料であるといえる。
【００１３】
有機分散媒は、処理液中での微粒子の凝集や沈降を抑制することで均一な処理液を調製し、希土類系磁石粉末の表面全体に微粒子を均一に吸着させる目的で使用するものである。有機分散媒としては、アニオン性分散媒（脂肪族系多価カルボン酸、ポリエーテルポリエステルカルボン酸塩、高分子ポリエステル酸ポリアミン塩、高分子量ポリカルボン酸長鎖アミン塩など）、非イオン性分散媒（ポリオキシエチレンアルキルエーテルやソルビタンエステルなどのカルボン酸塩やスルフォン酸塩やアンモニウム塩など）、高分子分散媒（水溶性エポキシのカルボン酸塩やスルフォン酸塩やアンモニウム塩など、スチレン−アクリル酸共重合物、ニカワなど）が、上記の目的の観点から、また、微粒子（特に顔料）との親和性やコストの観点などから好適に用いられる。
【００１４】
処理液中における微粒子の含有量は、５重量％〜３３重量％が望ましい。含有量が５重量％未満であると、十分量の微粒子から構成される被着層が希土類系磁石粉末の表面に形成されず、所定の効果を奏することができなくなる恐れがある一方、含有量が３３重量％を超えると、処理液中で微粒子が凝集や沈降してしまい、その分散性が悪化する恐れがあるからである。なお、処理液中における微粒子の含有量は、より望ましくは１０重量％〜３０重量％である。
処理液中への有機分散媒の添加量は、９重量％〜２４重量％が望ましい。添加量が９重量％未満であると、微粒子の分散性が低下する恐れがある一方、２４重量％を超えると、処理液の粘性が高くなりすぎて取扱性に劣る恐れがあるからである。
【００１５】
所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末は、希土類系磁石粉末と、例えば、以上のようにして調製された処理液を混合した後、この処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末を乾燥することで得る。具体的な方法としては、処理液に磁石粉末を浸漬して混合攪拌した後、処理液が表面に付着した磁石粉末を濾取してからこれを乾燥する方法が挙げられる。処理液に磁石粉末を浸漬して混合攪拌する時間は、磁石粉末の処理量などにも依存するが、概ね１分〜２０分である。処理液が表面に付着した磁石粉末を濾取する際、減圧濾過を行えば、磁石粉末の表面に微粒子をより強固に吸着せしめることができる。処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末の乾燥は、磁気特性の劣化を招くことなく耐食性を付与するためには、自然乾燥または不活性ガス（窒素ガスやアルゴンガスなど）雰囲気中や真空中８０℃〜１２０℃加熱乾燥が望ましい。加熱乾燥を採用する場合の乾燥時間は、磁石粉末の処理量などにも依存するが、概ね２０分〜２時間である。濾取した処理液が表面に付着した磁石粉末が凝集塊となっている場合には予め解砕してから乾燥することが望ましい。なお、磁石粉末と処理液の混合による処理液が表面に付着した磁石粉末の取得は、磁石粉末に処理液を噴霧することで行ってもよい。
【００１６】
このようにして得られた所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末は、磁石粉末の表面全体に微粒子が均一に吸着して被着層が形成されており、優れた耐食性を有する。従って、その後の工程においても磁石粉末が腐食するといったことがない。また、樹脂バインダと混練して混練物を得る際に、被着層が混練物を得る際に用いる有機溶媒に溶解するといったことがない。さらに、被着層の存在によって磁石粉末の流動性が増すので、その後の工程において磁石粉末の流動性不良による破砕が起って新生破面が生成するといったことが起きにくくなる。
【００１７】
所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末と樹脂バインダを混練して混練物を得る工程は、常法、即ち、この磁石粉末と有機溶媒に溶解した樹脂バインダを均一混合した後、有機溶媒を蒸発させることで行えばよい。樹脂バインダとしては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミド（ナイロン６６やナイロン６やナイロン１２など）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイドなどの熱可塑性樹脂、ゴムやエストラマ、これらの変性体や共重合体や混合物（例えば、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂など）に熱可塑性樹脂の粉末を分散させたもの：Ｆ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ， Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ｔｏ ｔｈｅ Ｓｍａｌｌ ｍｏｔｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ， ｐｐ．１００−１１１， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｖｅｎｔｅｅｎｔｈ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｗｏｒｋｓｈｏｐ， Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ａｕｇｕｓｔ １８−２２， ２００２， Ｎｅｗａｒｋ， Ｄｅｌａｗａｒｅ， ＵＳＡ， Ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｇ．Ｃ． Ｈａｄｊｉｐａｎａｙｉｓ ａｎｄ Ｍ．Ｊ．Ｂｏｎｄｅｒ， Ｒｉｎｔｏｎ Ｐｒｅｓｓを参照）などを用いることができる。混練物における磁石粉末に対する樹脂バインダの配合割合は、３重量％を上限とすることが望ましい。混練物を得る際には、カップリング剤や潤滑剤や硬化剤などの添加剤を通常用いられる添加量にて添加してもよい。なお、このようにして得られた混練物は希土類系ボンド磁石用コンパウンドとして粉末顆粒などの形状に造粒してもよい。
【００１８】
所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末と樹脂バインダを混練して得られる混練物を少なくとも圧縮成形を含む工程にて所定形状に成形する。ここで、「少なくとも圧縮成形を含む工程」とは、一般的に行われる圧縮成形方法の他、圧縮成形と圧延成形を組み合わせた成形方法（例えば、前出のＦ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ， Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ｔｏ ｔｈｅ Ｓｍａｌｌ ｍｏｔｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ， ｐｐ．１００−１１１， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｖｅｎｔｅｅｎｔｈ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｗｏｒｋｓｈｏｐ， Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ａｕｇｕｓｔ １８−２２， ２００２， Ｎｅｗａｒｋ， Ｄｅｌａｗａｒｅ， ＵＳＡ， Ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｇ．Ｃ． Ｈａｄｊｉｐａｎａｙｉｓ ａｎｄ Ｍ．Ｊ．Ｂｏｎｄｅｒ， Ｒｉｎｔｏｎ Ｐｒｅｓｓを参照）などを用いた工程を意味する。
【００１９】
混練物を圧縮成形することにより、磁石粉末の表面に形成された被着層を構成する微粒子が磁石粉末の粒子と粒子の間に押しやられて充填されることで、ボンド磁石の表面や内部における空孔部の発生を軽減することができる。混練物の圧縮成形は、０．１ＧＰａ〜１ＧＰａの圧力で加圧して行うことが望ましく、０．３ＧＰａ〜０．６ＧＰａの圧力で加圧して行うことがより望ましい。圧力が０．１ＧＰａ未満であると、圧力が小さすぎてボンド磁石の高密度化を十分に図ることができないことに起因して空孔部の発生を効果的に軽減することができない恐れがある一方、圧力が１ＧＰａを越えると、圧力が大きすぎて磁石粉末の破砕が起って新生破面が生成したりする恐れがあるからである。成形温度は、樹脂バインダの種類にも依存するが、通常、室温（２０℃）〜１２０℃である。磁石粉末の粒子相互間や磁石粉末の粒子と樹脂バインダとの間の摩擦を低減させて高密度なボンド磁石とするため、また、磁石粉末の表面に形成された被着層を構成する微粒子の流動性を高めて微粒子が磁石粉末の粒子と粒子の間に円滑に押しやられて充填されやすくするためには、成形温度は８０℃〜１００℃とすることが望ましい。
【００２０】
樹脂バインダとして熱硬化性樹脂を用いた場合、最後に、得られた成形体を加熱硬化することで希土類系ボンド磁石とする。成形体の加熱硬化は常法に従って行えばよく、例えば、不活性ガス（窒素ガスやアルゴンガスなど）雰囲気中や真空中１４０℃〜２００℃にて１時間〜５時間の条件で行えばよい。
【００２１】
希土類系磁石粉末の表面に形成された所定の大きさの微粒子を主たる構成成分とする被着層は、リン酸塩被膜のように、磁石粉末成分が関与する化学反応に基づいて形成されたものではなく、微粒子が分子間力で磁石粉末の表面に吸着して形成されたものである。従って、平均粒径（長径）が小さい（例えば２００μｍ以下）磁石粉末、具体例を挙げると、平均粒径が８０μｍ〜１００μｍ程度の、希土類系磁石合金を水素中で加熱して水素を吸蔵させた後、脱水素処理し、次いで冷却することによって得られる磁気的異方性のＨＤＤＲ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ−Ｄｉｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｉｏｎ−Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ−Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）磁石粉末（特公平６−８２５７５号公報参照）などにも、磁気特性の劣化を引き起すことなく優れた耐食性を付与することができる。なお、希土類系磁石粉末は、予め、自体公知の方法によって耐食性や絶縁性などの機能を付与するための表面処理が施されたものであってもよい。
【００２２】
本発明により製造される希土類系ボンド磁石にさらなる耐食性を付与することなどを目的として、その表面に樹脂塗装被膜や電気めっき被膜などの各種被膜を単層形成や積層形成してもよいことはいうまでもない。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定して解釈されるものではない。なお、以下の実施例は、高周波溶解によって組成：Ｎｄ１２．８原子％，Ｄｙ１．０原子％，Ｂ６．３原子％，Ｃｏ１４．８原子％，Ｇａ０．５原子％，Ｚｒ０．０９原子％，残部Ｆｅの鋳隗を作製し、アルゴンガス雰囲気中で１１００℃×２４時間焼鈍したものを酸素濃度０．５％以下のアルゴンガス雰囲気中で粉砕して平均粒径１００μｍの粉砕粉としてからこれを０．１５ＭＰａの水素ガス加圧雰囲気中で８７０℃×３時間の水素化熱処理を行い、その後、減圧（１ｋＰａ）アルゴンガス流気中で８５０℃×１時間の脱水素処理を行ってから冷却して製造したＨＤＤＲ磁石粉末（平均結晶粒径０．４μｍ）を用いて行った。
【００２４】
実施例Ａ：
工程１：
顔料として無機顔料であるカーボンブラック（平均粒径０．０８μｍ）を１７重量％と有機分散媒として水溶性エポキシのカルボン酸塩を１５重量％含み、アンモニアでｐＨを７．２に調整して水性処理液（粘度１０ｃＰ）を調製した。
５０ｍｌの処理液にＨＤＤＲ磁石粉末５０ｇを室温で３分間浸漬して混合攪拌した後、処理済磁石粉末を水流アスピレータを用いて３０秒間減圧濾過を行って濾取し、その後、真空中１００℃で１時間加熱乾燥した。得られた凝集塊を乳鉢で解砕することで、カーボンブラックを主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる黒色の耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末を製造した。
このようにして製造された耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末１ｇに対し、大気中１５０℃で１００時間加熱する加熱試験を行い、試験前に対する試験後における酸化による重量増加率を測定した。結果を表１に示す。
【００２５】
工程２：
エポキシ樹脂とフェノール系硬化剤を重量比率で１００：３の割合でメチルエチルケトンに溶解して樹脂液を調製した。工程１で製造した耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末と樹脂液を、耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末と樹脂液の合計重量に対する樹脂液の重量の比率が３％となるように均一混合した後、メチルエチルケトンを常温で蒸発させて粉末顆粒状の希土類系ボンド磁石用コンパウンドを得た。得られた希土類系ボンド磁石用コンパウンドを、圧縮成形（１００℃温間磁場中成形、Ｈｅｘ＝０．９６ＭＡ／ｍ、０．６ＧＰａ）し、得られた成形体を１５０℃のアルゴンガス雰囲気中で１時間加熱してエポキシ樹脂を硬化させて、寸法が縦１２．０ｍｍ×横７．６ｍｍ×高さ７．４ｍｍで密度が５．９ｇ／ｃｍ３のボンド磁石を製造した。
こうして製造されたボンド磁石に対し、大気中１５０℃で１００時間加熱する加熱試験を行い、試験前に対する試験後における酸化による重量増加率を測定した。また、ボンド磁石に対して着磁を行った後、大気中１００℃で５００時間加熱する加熱試験と大気中１５０℃で１００時間加熱する加熱試験を行い、それぞれの加熱試験について、試験前に対する試験後における磁束劣化率（不可逆減磁率）を測定した。さらに、大気中１５０℃で１００時間加熱する加熱試験を行ったボンド磁石については再着磁を行い、加熱試験前に対する再着磁後における磁束劣化率（永久減磁率）を測定した。これらの結果を図１と図２と表２に示す。
【００２６】
実施例Ｂ：
工程１：
顔料として有機顔料であるインダンスレン（平均粒径０．０６μｍ）を１７重量％と有機分散媒として水溶性エポキシのカルボン酸塩を１５重量％含み、アンモニアでｐＨを７．２に調整して水性処理液（粘度１５ｃＰ）を調製した。
この処理液を用いて実施例Ａの工程１と同様にしてインダンスレンを主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる藍色の耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末を製造した。こうして製造された耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末に対し、実施例Ａの工程１と同様の加熱試験を行い、試験前に対する試験後における酸化による重量増加率を測定した。結果を表１に示す。
【００２７】
工程２：
工程１で製造した耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末を用いて実施例Ａの工程２と同様にしてボンド磁石を製造した。こうして製造されたボンド磁石に対し、実施例Ａの工程２と同様の各種試験を行った。これらの結果を図１と図２と表２に示す。
【００２８】
比較例：
何らの表面処理も行っていないＨＤＤＲ磁石粉末に対し、実施例Ａの工程１と同様の加熱試験を行い、試験前に対する試験後における酸化による重量増加率を測定した。結果を表１に示す。また、何らの表面処理も行っていないＨＤＤＲ磁石粉末を用いて実施例Ａの工程２と同様にしてボンド磁石を製造した。こうして製造されたボンド磁石に対し、実施例Ａの工程２と同様の各種試験を行った。これらの結果を図１と図２と表２に示す。
【００２９】
【表１】
【表２】
表１から明らかなように、実施例Ａと実施例Ｂにおいて製造された耐食性ＨＤＤＲ磁石粉末は、何らの表面処理も行っていないＨＤＤＲ磁石粉末よりも酸化による重量増加率が遥かに少なく、これらの磁石粉末は耐食性に優れることがわかった。
また、図１と図２と表２から明らかなように、実施例Ａと実施例Ｂにおけるボンド磁石は、比較例におけるボンド磁石よりも酸化による重量増加率も磁束劣化率も少なかった。
【００３２】
評価Ａ：ボンド磁石の表面に存在する空孔部の個数
実施例Ａと実施例Ｂと比較例における３種類のボンド磁石について、縦１２．０ｍｍ×高さ７．４ｍｍの面を高さ方向に７エリアに均等区分し、圧縮方向である上方から下方に向かってナンバリングを行い、各エリアの表面を電子顕微鏡にて観察した。各エリアに存在する直径２０μｍ以上の空孔部の個数をカウントし、１ｍｍ２あたりの個数を算出した。結果を図３に示す。図３から明らかなように、実施例Ａと実施例Ｂにおけるボンド磁石は、比較例におけるボンド磁石よりも空孔部の個数が遥かに少なかった。
【００３３】
評価Ｂ：ボンド磁石の水への浸漬時間と重量変化率の関係
実施例Ａと実施例Ｂと比較例における３種類のボンド磁石について、水への浸漬時間と重量変化率の関係を調べた。結果を図４に示す。図４から明らかなように、実施例Ａと実施例Ｂにおけるボンド磁石は、比較例におけるボンド磁石よりも重量変化率が遥かに少なかった。また、比較例におけるボンド磁石を封孔処理したボンド磁石の重量変化率は、実施例Ａと実施例Ｂにおけるボンド磁石の重量変化率と、比較例におけるボンド磁石の重量変化率の中間的なものであった。この結果は、比較例におけるボンド磁石を封孔処理したボンド磁石は、磁石の表面における空孔部は効果的に処理されているものの、磁石の内部の空孔部は十分に処理されていないことを示す一方、実施例Ａと実施例Ｂにおけるボンド磁石は、磁石の表面のみならず内部における空孔部の発生も軽減されていることを示すものであると考えられた。
【００３４】
注：比較例におけるボンド磁石の封孔処理方法
比較例におけるボンド磁石を実施例Ａの工程１で調製した水性処理液に浸漬し、圧力を０．５Ｐａに保持した真空容器中で空孔部に処理液を減圧含浸させた後、真空容器内を常圧に戻してからボンド磁石を取り出し、その表面を水洗することにより過剰に付着している処理液を除去した後に大気中１２０℃で２０分間乾燥させて行った。
【００３５】
評価Ｃ：ボンド磁石の圧縮破壊強度
実施例Ｂと比較例における２種類のボンド磁石について、万能試験機（ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ ＡＧ−１０ＴＢ：島津製作所社製）にて圧縮破壊強度を測定した。結果を表３に示す。表３から明らかなように、実施例Ｂにおけるボンド磁石は、比較例におけるボンド磁石よりも圧縮破壊強度が約１０％程度向上していることがわかった。この結果は、実施例Ｂにおけるボンド磁石は、磁石粉末の粒子と粒子の間に、顔料が充填されることで樹脂バインダによる粒子同士の接着性が高まり、凝集力が向上したことによるものと考えられた。
【００３６】
【表３】
【発明の効果】
本発明によれば、表面や内部における空孔部の発生が軽減された、耐食性に優れるとともに高い磁気特性を示す希土類系ボンド磁石の簡便な製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のボンド磁石についての、大気中１００℃で５００時間加熱する加熱試験による磁束劣化率（不可逆減磁率）の測定結果を示すグラフ。
【図２】同、大気中１５０℃で１００時間加熱する加熱試験における測定結果を示すグラフ。
【図３】同、表面に存在する空孔部の個数を示すグラフ。
【図４】同、水への浸漬時間と重量変化率の関係を示すグラフ。
Claims (10)
- 希土類系磁石粉末と、平均粒径が０．０１μｍ〜０．５μｍの微粒子および有機分散媒を含む処理液を混合した後、この処理液が表面に付着した希土類系磁石粉末を乾燥することで、前記微粒子を主たる構成成分とする被着層を表面に有してなる希土類系磁石粉末を得、この希土類系磁石粉末と樹脂バインダを混練して得られる混練物を用いて少なくとも圧縮成形を含む工程にて所定形状に成形し、必要に応じて得られた成形体を加熱硬化することを特徴とする希土類系ボンド磁石の製造方法。
- 微粒子が顔料であることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
- 顔料が無機顔料であることを特徴とする請求項２記載の製造方法。
- 無機顔料がカーボンブラックであることを特徴とする請求項３記載の製造方法。
- 顔料が有機顔料であることを特徴とする請求項２記載の製造方法。
- 有機顔料がインダンスレン系顔料またはフタロシアニン系顔料であることを特徴とする請求項５記載の製造方法。
- 希土類系磁石粉末の平均粒径（長径）が２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の製造方法。
- 希土類系磁石粉末がＨＤＤＲ磁石粉末であることを特徴とする請求項７記載の製造方法。
- 圧縮成形を０．１ＧＰａ〜１ＧＰａの圧力で加圧して行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項１乃至９のいずれかに記載の製造方法によって製造されてなることを特徴とする希土類系ボンド磁石。
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