JP2005079401A

JP2005079401A - 磁気異方性焼結フェライト磁石の製造方法

Info

Publication number: JP2005079401A
Application number: JP2003309230A
Authority: JP
Inventors: Masaru Masujima; 勝増島
Original assignee: MS CONSULTING KK
Current assignee: MS CONSULTING KK
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】高磁気特性の磁気異方性焼結フェライト磁石の製造歩留りを向上させた製造方法を提供する。
【解決手段】フェライト粉末を焼結して磁石を製造する方法において、フェライト粉末を水等の溶媒に分散させたスラリーを磁場中で湿式成形して湿式プレス成形体を作製する工程（工程（１））と、得られた湿式プレス成形体をサイジング加工して矯正成形体を作製する工程（工程（Ａ））と、この矯正成形体を焼結する工程（工程（Ｂ））と、からなる磁気異方性焼結フェライト磁石の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、高磁気特性の磁気異方性焼結フェライト磁石の製造方法に関し、特に製造歩留りを向上させた製造方法に関するものである。

従来、高磁気特性の磁気異方性焼結フェライト磁石は、モータ、発電機等の回転機器を含む種々の用途に使用されている。フェライト磁石材料としてはＳｒフェライトやＢａフェライトが用いられており、これらの磁石では、磁石性能を向上させるために乾式または湿式で磁場中プレスによる磁気異方性化が行われている。磁石性能の残留磁束密度Ｂｒは結晶配向度と密接な関係があり、磁気特性を高めるためには高い結晶配向度にする必要がある。

高い結晶配向度を得るためには、粒径１μｍ前後のフェライト粉末が水や有機溶媒等の溶媒中に分散されたスラリー（フェライト濃度５０〜７５重量％）を磁場中で成形する、いわゆる湿式成形が有利であり従来から行われている（例えば特許文献１（特公平１−５４１６７号参照）。
従来の磁気異方性焼結フェライト磁石の製造方法の工程図を図２に示す。フェライト粉末を水等の溶媒に分散させたスラリーを磁場中で湿式成形して湿式プレス成形体を作製する工程（工程（１））と、得られた湿式プレス成形体を焼結する工程（工程（２））と、この焼結体を仕上げ加工をする工程（工程（３））とからなる。

この磁場中湿式成形法に使用される成形装置の１つの例を図３により説明する。１はダイス型であり、２は下パンチでパッキング３を介してダイス型１内に挿入され油圧シリンダー（図示せず）により上下方向に駆動される。４は上パンチで布や多孔質セラミック等のろ過フィルタ８を介してダイス型１の上面と接しており、油圧シリンダー（図示せず）により上下方向に駆動される。上パンチ４の内部には排液孔５及びそれと連通する排液室６が形成され、この排液室６は排出管７と連通している。１０は、ダイス型１、上パンチ４および下パンチ２で形成された成形キャビティであり、ダイス型１の外周に設けられた磁場コイル９で取り囲まれている。この成形キャビティ１０はスラリー供給管１１を介してスラリー収容槽（図示せず）に接続されており、途中にスラリー圧送装置（図示せず）が設けられている。

上記構成による成形動作は次の通りである。スラリー圧送装置の作動により、約２０〜５０ｋｇ／ｃｍ²程度の圧力で所定量のスラリーをスラリー供給管１１を介して成形キャ
ビティ１０内に圧入する。次いで上パンチ４と下パンチ２とを相対的に変位させて磁場を加えながら圧密成形を行い、この間、スラリー中の水などの溶媒はろ過フィルタ８を介して排液孔５より排液室６に、さらに排出管７を通して排出される。所定時間成形後ダイス型１と上パンチ４を移動させて湿式プレス成形体を取り出す。湿式プレス成形体はその後焼結され、所定の形状寸法に研削加工される。

特公平１−５４１６７号

しかしながら、従来の製造方法では、布や多孔質セラミック等のろ過フィルタを使用して湿式成形するために、得られた湿式プレス成形体の表面形状は悪く焼結後の研削加工代が多く、製造歩留りが悪いという問題がある。磁気特性の高い焼結フェライト磁石を得る
ためには、磁場中での湿式成形をする必要があり、焼結前の成形体の形状を適正にするように湿式成形時の種々の工夫が検討されたが、布や多孔質セラミック等のろ過フィルタを使用することによる湿式プレス成形体の表面形状の悪さは回避できない。

また、湿式プレス成形体を焼結した焼結体について、研削加工をする前に、焼結体を矯正金型で矯正しようとする考えも検討されるが、焼結体の密度は高く強度も高いので、塑性加工により矯正しようとしても十分な矯正はできず、焼結体の矯正後の研削加工によっては満足する製造加工歩留りを達成できない。また、粉末冶金で製造される成形体では、種々の要因によって成形体の密度分布の差異や形状寸法にバラツキを生じることは避けられず、焼結前の成形体の形状寸法の形態は一定にならない問題がある。さらに、湿式プレス成形体は脱水率が低いために強度が弱くて脆く、ハンドリング時に湿式プレス成形体が壊れるなどで製造歩留りを低下させている。

本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、製造歩留りの高い磁気異方性焼結フェライト磁石の製造方法の提供を目的としている。

本発明者は、焼結磁石の研削加工代を少なくするために焼結前の成形体の性状をできるだけ仕上げ加工時の性状に近づけること、成形体のハンドリング時のわれ防止のために成形体の強度を高めることに着目し、焼結前の成形体を所望形状の形態にすることにより、製造歩留りの高い磁気異方性焼結フェライト磁石の製造方法を発明するに至った。

本発明はかかる知見に基づいてなされたものであって、フェライト粉末を焼結して磁石を製造する方法において、フェライト粉末を水等の溶媒に分散させたスラリーを磁場中で湿式成形して湿式プレス成形体を作製する工程と、この湿式プレス成形体をサイジング加工して矯正成形体を作製する工程と、得られた矯正成形体を焼結する工程と、からなることを特徴とする磁気異方性焼結フェライト磁石の製造方法である。そして、湿式プレス成形体の結晶配向度を壊さずに成形体の形状を矯正するために、サイジング加工率は５％以下とすることが好ましい。

本発明によれば、焼結後の加工代を大幅に少なくでき、また、焼結前の成形体の強度も高くハンドリング時の割れも軽減でき、磁気特性に優れた磁気異方性焼結フェライト磁石の製造歩留りを大幅に向上でき、製造コストの低減を実現することができる。

以下、本発明の磁気異方性焼結フェライト磁石の製造方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図１は本発明の磁気異方性焼結フェライト磁石の製造方法の工程図を示す。フェライト粉末を水等の溶媒に分散させたスラリーを磁場中で湿式成形して湿式プレス成形体を作製する工程（工程（１））と、得られた湿式プレス成形体を矯正金型内でサイジング加工して矯正成形体を作製する工程（工程（A））と、矯正成形体を焼結する工程（工程（B））と、この焼結体を仕上げ加工をする工程（工程（３））とからなる。

布等のろ過フィルタを用いて成形された表面性状の悪い湿式プレス成形体をそのまま焼結するのではなく、磁場中成形で得られた結晶配向度を壊さずに湿式プレス成形体の形状を矯正金型内で加工率５％以下でサイジング加工することにより仕上げ加工形状に近づけるように所定形状寸法に矯正され、焼結後の加工代を少なくでき製造歩留りを大幅に向上
できる。また、サイジング加工により矯正成形体の強度は湿式プレス成形体より大きく、ハンドリング時の割れも少なくなり、この点でも製造歩留りが向上する。

平均粒径１．０μｍのＳｒフェライト粉末（ＳｒＯとＦｅ₂Ｏ₃のモル比が６．０）を６０重量％、水分率４０％のスラリーを用いて、図３に示す装置により３ｋＯｅの磁場中で３５Ｋｇ／ｃｍ²の圧力で湿式成形を行った。得られた湿式プレス成形体を、湿式プレス
成形体を収納するダイス型とこのダイス型に嵌合させられて湿式プレス成形体を圧縮矯正するサイジング加工をするためのパンチとを具備した矯正金型（図示せず）内に入れ、所定のサイジング加工率で表面性状の矯正を行った。続いて、得られた矯正成形体を１２００℃で焼結し、外径１０ｍｍ、高さ５ｍｍの磁気異方性焼結フェライト磁石を得た。なお、比較として、湿式プレス成形体をサイジング加工をせずにそのまま同条件で焼結した。

表１として、本発明の製造方法で得られた磁気異方性焼結フェライト磁石についての角型比（Ｂｒ／Ｂｓ）、飽和磁化（Ｍｓ）をサイジング加工率と対比して示す。なお、従来例としてサイジング加工を行わない場合（サイジング加工率０％）のデータも示す。

表１より、サイジング加工率が５％以下であれば、サイジング加工による磁気特性の低下を抑制できる、一方、湿式プレス成形体にサイジング加工を施した矯正成形体を焼結した場合には、従来の製造方法により得られた焼結体の加工代に比較して大幅に仕上げ加工代を減少させることができる。また、湿式プレス成形体にサイジング加工を施した矯正成形体は、湿式プレス成形体に比して強度が高く、ハンドリング時の割れが少ないことと、矯正成形体の密度は湿式プレス成形体の密度より高く、焼結時の収縮量が少なくなるので寸法精度、形状精度を出しやすくなる効果も確認している。

なお、必要に応じてスラリーに界面活性剤や高級脂肪酸あるいはその他分散剤を混練してフェライト濃度を７５重量％以上に高めることもできる。また、磁気特性を高めるためにフェライトの主成分以外にＣａＯ、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、ＣｏＯ、
Ｃｒ₂Ｏ₃、等他の添加物を含有させることもできる。

上述した実施例では、平均粒径１．０μｍのＳｒフェライト粉末（ＳｒＯとＦｅ₂Ｏ₃のモル比が６．０）を６０重量％、水分率４０％のスラリーを用いて磁場中湿式成形した湿式プレス成形体について、サイジング加工を適用する例を示したが、本発明は、これらのフェライト磁石材料に限定されず、スラリー、磁場中湿式成形条件、矯正金型構成などにも限定されるものではなく、また、スラリーに用いられるフェライト粉末も特定の製造方法に限定されるものではない。すなわち、本発明は湿式プレス成形体をそのまま焼結するのではなく、湿式プレス成形体の形状をサイジング加工で矯正した矯正成形体を作製し、これを焼結する製造方法の構成であればよい。

本発明にかかる実施の形態の製造方法の工程を示す図である。従来の製造方法の工程を示す図である。磁場中湿式成形装置の一例を示す一部縦断面図である。

符号の説明

１…ダイス型、２…下パンチ、３…パッキング、４…上パンチ、５…排液孔、６…排液室、７…排出管、８…ろ過フィルタ、９…磁場コイル、１０…成形キャビティ、１１…スラリー供給管

Claims

フェライト粉末を焼結して磁石を製造する方法において、
前記フェライト粉末を水等の溶媒に分散させたスラリーを磁場中で湿式成形して湿式プレス成形体を作製する工程と、
前記湿式プレス成形体をサイジング加工して矯正成形体を作製する工程と、
前記矯正成形体を焼結する工程と、からなることを特徴とする磁気異方性焼結フェライト磁石の製造方法。
前記サイジング加工の加工率が５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気異方性焼結フェライト磁石の製造方法。