JP2005216926A - 異方性ボンド磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 希土類−鉄−ボロン系の異方性磁石粉末、特に形状異方性を有する磁石粉末を用いて高特性のボンド磁石を効率良く製造できる異方性ボンド磁石の製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】 本発明の異方性ボンド磁石の製造方法は、バインダーと混練された磁石粉末２を成形して磁石素材を得る異方性ボンド磁石の製造方法であって、前記バインダーが、セラミック粉末、固形エポキシまたは固形シリコーン固形のバインダーとされていることを特徴とする。ここで、バインダーの混合割合は４体積％〜１０体積％とされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は異方性ボンド磁石の製造方法に関する。さらに詳しくは、生産性が改善された希土類−鉄−ボロン系の異方性ボンド磁石の製造方法に関する。

希土類−鉄−ボロン系の異方性磁石は、高い磁気特性を有するため、各種のＯＡ機器やＡＶ装置を構成するモーターの部品として広く使用されている。この希土類−鉄−ボロン系異方性磁石の中に、よく知られているように、ボンド磁石が存在する。

ボンド磁石は、磁石粉末と樹脂バインダーとを混練して成形するという工程により製造されるため、形状の自由度が大きく、寸法精度の高い製品が得られるのが利点である。ＯＡ機器・ＡＶ装置用のモーターの部品は、薄肉かつ精密なものでなければならないので、ボンド磁石がよく用いられている。

本出願人は、ボンド磁石の製造方法に関し、雰囲気制御可能な加熱プレスを使用することによって真空容器への密閉と真空吸引とを不要にし、磁石合金の超急冷リボンから得た粉末を単に金属筒内に充填してプレス内に置き、非酸化性雰囲気下に、この金属筒ごと上下のパンチでその軸方向に一軸圧縮して潰すことにより磁石合金の粒子に塑性変形を生じさせ、このようにして異方性化した磁石粉末の塊を取り出して粉砕することを含む方法を既に提案している（特許文献１参照）。

しかしながら、先の提案に係るボンド磁石の製造方法においては、この磁石粉末を樹脂バインダーと混練した後に磁場を印加しつつ加圧成形する必要があるため、装置の構造が複雑なものになるとともに、成形時間が長くなるといった問題がある。また、成形中に磁石粉末が着磁されるため、着磁された残留粉末が成形品に付着し、後工程（塗装、検査等）における作業性が低下するといった問題がある。これを避けるために、成形後に脱磁を行った場合、工程数が増大し生産性が低下するといった問題もある。
特開平１１−２３３３２３号公報

本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、希土類−鉄−ボロン系の異方性磁石粉末、特に形状異方性を有する磁石粉末を用いて高特性のボンド磁石を効率良く製造できる異方性ボンド磁石の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の異方性ボンド磁石の製造方法は、バインダーと混練された磁石粉末を成形して磁石素材を得る異方性ボンド磁石の製造方法であって、前記バインダーが固形のバインダーとされていることを特徴とする。

本発明の異方性ボンド磁石の製造方法においては、バインダーの混合割合が４体積％〜１０体積％とされているのが好ましい。

また、本発明の異方性ボンド磁石の製造方法においては、固形のバインダーが、セラミック粉末、固形エポキシまたは固形シリコーンとされているのが好ましい。

本発明によれば、磁気特性に優れた異方性ボンド磁石を磁場成形することなく成形がなし得るという優れた効果が得られる。その結果、異方性ボンド磁石の生産性が向上するという優れた効果も得られる。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係るボンド磁石の製造方法は、図１に示すように、希土類−鉄−ボロン系磁石合金の超急冷リボンを粉末化した粉末原料１を金属筒３内に充填して雰囲気制御可能な加熱プレス内に置き、非酸化性雰囲気下に温度６５０〜９００℃で、この金属筒ごと上下のパンチ４，５でその軸方向に一軸圧縮して、図２のように潰すことにより磁石材料の粒子に塑性変形を生じさせた後に取り出して粉砕することによって、偏平で面方向に磁気異方性を有する磁石粉末２つまり形状異方性を有する磁石粉末２を得、これをバインダーと混練した後に加圧成形、例えばプレス成形、押し出し成形、射出成形などをすることによって、図３に示すように、成形時に磁石粉末２に作用する力によりその異方化方向を揃えて、磁場成形することなく磁気異方性を有する磁石素材６を得る手順を含むものとされる。なお、図３において、符号７は射出成形機のヘッド、８は金型である。

本発明者等は、形状異方性を有する磁石粉末２の配向をより効果的に達成するための樹脂バインダーを含む各種バインダーについて鋭意研究を重ね、その結果、流動性の大きいバインダーを用いることにより、磁気特性（保磁力、残留磁化、最大エネルギー積等）のより優れたボンド磁石が得られるとの知見を得た。

図４に、本発明者等が実施した各種バインダーの流動性の試験方法を示す。同図に示すように、バインダーと混練された磁石粉末を筒状の底なし容器１１に入れ、これを所定径（例えば２ミリメートル径）のホール１２が穿設されたスライド盤１３の上で、前記ホール１２の上を通過させるように所定回数往復動させる。これにより、容器１１内の磁石粉末はホール１２を通して落下し、下方の回収ボックス１４に貯まる。この場合、バインダーの流動性が高いほど回収ボックス１４に貯まる磁石粉末の量は多くなる。

図５に、セラミック粉末、固形エポキシ、固形シリコーンおよび液体エポキシといった各種バインダーについて流動性試験を実施した結果を示す。ここでは、容器１１をホール１２の上で５回スライドさせたときの粉末回収量が示されている。

同図に示すように、固形のバインダー（セラミック粉末、固形エポキシ、固形シリコーン）については比較的多量（０．５２グラム、０．５２グラム、０．４３グラム）の粉末が回収されたが、液状のバインダー（液体エポキシ）については少量（０．０５グラム）の粉末が回収されただけであった。したがって、液状のバインダーよりも固形のバインダーの方が高い流動性を有しており、固形のバインダーを用いた方が磁気特性の優れたボンド磁石を製造する上で有利であることが理解される。

また、本発明で使用する磁石粉末の原料として好適な、希土類−鉄−ボロン系磁石合金は、下式であらわされる組成をもつ磁石合金とされる。

ＲxＦｅ(100-x-y-z-w)ＣｏyＢzＴw
但し、ＲはＹを含む希土類元素であり、ＴはＧａ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｎｂ，ＴａおよびＴｉから選ばれる１種または２種以上の元素である。ここで、各変数ｘ、ｙ、ｚ、ｗの範囲は、 ｘ＝１２．５〜１６，ｙ＝０〜１０，ｚ＝４．８〜６．５，ｗ＝０〜１、とされる。

以下、本発明におけるバインダーについてより詳細に説明する。

図６に、各種バインダーの混合量（体積％）を変化させて製造されたボンド磁石（サイズ：１０ｍｍφ×７ｍｍＬ）の最大エネルギー積を示す。製造例１は、バインダーとしてセラミック粉末を用いたものである。製造例２は、バインダーとして固形エポキシを用いたものである。比較製造１は、バインダーとして液体エポキシを用いたものである。

同図に示すように、混合量が５〜１５（体積％）の範囲で常に、バインダーとして固形のもの（セラミック粉末、固形エポキシ（固形シリコーンを用いた場合も同様である））を用いた製造例１および製造例２の最大エネルギー積が、液状のもの（液体エポキシ）を用いた比較製造１の最大エネルギー積を上回っている。したがって、固形のバインダーを用いる方が液状のバインダーを用いるよりも、磁気特性の優れた磁石素材を得る上で有利であることが分かる。また、製造例１および製造例２においては、混合量が４〜１０（体積％）の範囲で、最大エネルギー積が１７ＭＧＯｅ程度またはそれを超える値を示している。

図７に、プレス速度（プレス圧：２０トン毎平方センチメートル）を変化させて製造されたボンド磁石（サイズ：１０ｍｍφ×７ｍｍＬ、バインダー混合量：７．５（体積％））の最大エネルギー積を示す。製造例１１は、バインダーとして固形エポキシを用いたものである。製造例１２は、バインダーとしてセラミック粉末を用いたものである。比較製造例２は、バインダーとして液体エポキシを用いたものである。

同図に示すように、製造した全てのプレス速度域において、バインダーとして固形のもの（セラミック粉末、固形エポキシ）を用いた製造例１１および製造例１２の方が、液状のもの（液体エポキシ）を用いた比較製造例２よりも高い最大エネルギー積、すなわち１７ＭＧＯｅを超える最大エネルギー積を有している。したがって、固形のバインダーを用いる方が、磁気特性の優れた磁石素材を短いタクトタイムで製造し得ることが分かる。すなわち、固形のバインダーを用いることによって、製造時間を短縮し、かつ高特性のボンド磁石素材を製造することができる。

本発明は、ボンド磁石の製造に適用されて高特性のボンド磁石をより短い製造時間での製造を可能とするものである。

本発明の一実施形態に係るボンド磁石の製造方法が適用された製造装置における圧延機を模式的に示す図である。 同装置の動作による素材の変形の様子を模式的に示す図である。 同装置の他の部分である射出成形機を模式的に示す図である。 バインダーの流動性を試験する試験装置の一例を示す図である。 同装置を用いた試験結果を示す表である。 バインダー混合量と最大エネルギー積との関係を示すグラフである。 プレス速度と最大エネルギー積との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 原料粉末
２ 異方性磁石粉末
３ 容器
４，５ プレス機
６ ボンド磁石
７ 射出成形記機のヘッド
８ 金型

Claims (3)

1. バインダーと混練された磁石粉末を成形して磁石素材を得る異方性ボンド磁石の製造方法であって、前記バインダーが固形のバインダーとされていることを特徴とする異方性ボンド磁石の製造方法。
2. バインダーの混合割合が４体積％〜１０体積％とされていることを特徴とする請求項１記載の異方性ボンド磁石の製造方法。
3. 固形のバインダーが、セラミック粉末、固形エポキシまたは固形シリコーンとされていることを特徴とする請求項１記載の異方性ボンド磁石の製造方法。
   

Images