JP2009259955A - 永久磁石及び永久磁石の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Nd27〜30%−Fe60〜70%−B1〜2%からなる磁石原料を粒径が3μm以下の微粉末に湿式粉砕するとともに、湿式粉砕中に磁石粉末に対して、含まれる金属成分が0.01〜8wt%となる高融点金属元素を含む有機化合物、又は含まれるセラミック成分が0.01〜8wt%となる高融点セラミックのプリカーサや分散剤を添加することにより、高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサを磁石原料と共に溶媒中で分散させる。その後に溶媒中に樹脂バインダーを添加し、磁石粉末と樹脂バインダーとを混練することによりスラリー41を生成する。そして、生成したスラリーをシート状に成形したグリーンシート42を焼結することにより永久磁石1を製造するように構成する。
【選択図】図4
Description
そして、上記VCMにおいて小型化、薄型化を実現するに当たって、VCMに埋設される永久磁石について、薄膜化と更なる磁気特性の向上が求められている。尚、永久磁石としてはフェライト磁石、Sm−Co系磁石、Nd−Fe−B系磁石、Sm2Fe17Nx系磁石等があるが、特に保磁力の高いNd−Fe−B系磁石が永久磁石モータ用の永久磁石として用いられる。
尚、「高融点金属元素を含む有機化合物」とは、炭素、窒素、酸素、硫黄、燐など、通常の有機化合物が有する原子を介して、イオン結合、及び又は、共有結合、及び又は、配位結合を形成した高融点金属原子、又は高融点金属イオンを含む化合物をいう。
また、湿式混合を行うことにより、高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが粉砕された磁石粒子の表面に被覆するので、焼結時の磁石粒子の粒成長を抑制することができる。従って、焼結体の結晶粒径を3μm以下とし、磁気性能を向上させることが可能となる。
また、湿式混合を行うことにより、高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが粉砕された磁石粒子の表面に被覆するので、焼結時の磁石粒子の粒成長を抑制することができる。従って、焼結体の結晶粒径を3μm以下とし、磁気性能を向上させることが可能となる。
また、湿式混合を行うことにより、高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが粉砕された磁石粒子の表面に被覆するので、焼結時の磁石粒子の粒成長を抑制することができる。従って、焼結体の結晶粒径を3μm以下とし、磁気性能を向上させた永久磁石を製造することが可能となる。
また、湿式混合を行うことにより、高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが粉砕された磁石粒子の表面に被覆するので、焼結時の磁石粒子の粒成長を抑制することができる。従って、焼結体の結晶粒径を3μm以下とし、磁気性能を向上させた永久磁石を製造することが可能となる。
先ず、図1〜図3を用いて永久磁石1の構成について説明する。尚、本実施形態では特にVCMに埋設される永久磁石1を例に挙げて説明する。
本実施形態に係る永久磁石1はNd−Fe−B系磁石である。また、永久磁石1の焼結時における粒成長を抑制する為の高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが添加されている。尚、各成分の含有量はNd:27〜30wt%、高融点金属元素を含む有機化合物に含まれる金属成分(又は高融点セラミックのプリカーサに含まれるセラミック成分):0.01〜8wt%、B:1〜2wt%、Fe(電解鉄):60〜70wt%とする。また、永久磁石1は、図1に示すように扇形で且つ薄膜状の磁石から構成される。図1は本実施形態に係る永久磁石1を示した全体図である。
その結果、図3に示すように磁石粒子の界面に高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが偏在化される。そして、この偏在化された高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサにより、高温時に発生する粒界の移動が妨げられ、粒成長を抑制することができる。
また、本実施形態では湿式成形により成形された磁石粉末を適切な焼成条件で焼成すれば、前記したように高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが磁石粒子35内へと拡散浸透(固溶化)することを防止できる。ここで、高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが磁石粒子35内へと拡散浸透すると、その磁石の残留磁化(磁場の強さを0にしたときの磁化)が低下することが知られている。従って、本実施形態では、永久磁石1の残留磁化が低下することを防止できる。
尚、粒成長抑制層36は高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサのみから構成される層である必要はなく、高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサとNdとの混合体からなる層であっても良い。その場合には、Nd化合物を添加することによって、高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサとNd化合物との混合体からなる層を形成する。その結果、Nd磁石粉末の焼結時の液相焼結を助長することができる。尚、添加するNd化合物としては、酢酸ネオジム水和物、ネオジム(III)アセチルアセトナート三水和物、2−エチルヘキサン酸ネオジム(III)、ネオジム(III)ヘキサフルオロアセチルアセトナート二水和物、ネオジムイソプロポキシド、リン酸ネオジニウム(III)n水和物、ネオジムトリフルオロアセチルアセトナート、トリフルオロメタンスルホン酸ネオジム等が望ましい。
次に、本実施形態に係る永久磁石1の製造方法について図4を用いて説明する。図4は本実施形態に係る永久磁石1の製造工程を示した説明図である。
・分散装置:ビーズミル
・分散メディア:ジルコニアビーズ
また、溶媒に非可溶でも、微粒子に粉砕した高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサを湿式分散時に添加し、均一分散する事でNd磁石粒子表面に均一付着させることが可能となる。
・塗工方式:ドクターブレード
・ギャップ:1mm
・支持基材:シリコーン処理ポリエステルフィルム
・乾燥条件:90℃×10分の後、130℃×30分
また、溶媒中で磁石粉末と共に湿式混合された高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが、粉砕された磁石粒子の表面に被覆することによって、焼結時の磁石粒子の粒成長を抑制することができる。従って、焼結体の結晶粒径を3μm以下とし、永久磁石の磁気性能を向上させることが可能となる。
また、高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが、焼結後に磁石原料の粒界に偏在するので、磁石の残留磁化を低下させることなく焼結時の磁石粒子の粒成長を抑制することができる。
例えば、本実施形態では磁石粉末や高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサを溶媒中に分散させる方法として、図4に示すように粗粉砕した磁石粉末を高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサとともに溶媒中で湿式粉砕することにより溶媒中で分散させているが、以下の方法により行うことも可能である。
(1)先ず、粗粉砕した磁石粉末をボールミルやジェットミル等を用いて乾式粉砕により平均粒径が3μm以下の磁石粉末に微粉砕する。
(2)次に、微粉砕した磁石粉末を溶媒に添加し、溶媒中に均一に分散させる。その際、分散剤や高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサについても溶媒中に添加する。
(3)溶媒中に分散された磁石粉末と樹脂バインダーを混練し、スラリー41を生成する。
以降は、本実施形態と同様の処理を行うことにより、本実施形態と同様の構成を備えた永久磁石を製造することが可能となる。
35 Nd磁石粒子
36 粒成長抑制層
41 スラリー
42 グリーンシート
Claims (5)
- 高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサを磁石原料と共に溶媒中で湿式粉砕し、前記磁石原料を粒径が3μm以下の微粒子に粉砕するとともに前記粉砕された磁石原料の表面に前記高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサを被覆する工程と、
前記高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが被覆された磁石原料に樹脂バインダーを添加する工程と、
前記磁石原料と前記樹脂バインダーとを混練することによりスラリーを生成する工程と、
前記スラリーをシート状に成形し、グリーンシートを作製する工程と、
前記グリーンシートを焼結する工程と、により製造されることを特徴とする永久磁石。 - 磁石原料を粒径が3μm以下の微粒子に粉砕する工程と、
高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサを前記粉砕された磁石原料と共に溶媒中で湿式混合し、前記粉砕された磁石原料の表面に前記高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサを被覆する工程と、
前記高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが被覆された磁石原料に樹脂バインダーを添加する工程と、
前記磁石原料と前記樹脂バインダーとを混練することによりスラリーを生成する工程と、
前記スラリーをシート状に成形し、グリーンシートを作製する工程と、
前記グリーンシートを焼結する工程と、により製造されることを特徴とする永久磁石。 - 前記高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが、焼結後に前記磁石原料の粒界に偏在していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の永久磁石。
- 高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサを磁石原料と共に溶媒中で湿式粉砕し、前記磁石原料を粒径が3μm以下の微粒子に粉砕するとともに前記粉砕された磁石原料の表面に前記高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサを被覆する工程と、
前記高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが被覆された磁石原料に樹脂バインダーを添加する工程と、
前記磁石原料と前記樹脂バインダーとを混練することによりスラリーを生成する工程と、
前記スラリーをシート状に成形し、グリーンシートを作製する工程と、
前記グリーンシートを焼結する工程と、を有することを特徴とする永久磁石の製造方法。 - 磁石原料を粒径が3μm以下の微粒子に粉砕する工程と、
高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサを前記粉砕された磁石原料と共に溶媒中で湿式混合し、前記粉砕された磁石原料の表面に前記高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサを被覆する工程と、
前記高融点金属元素を含む有機化合物又は高融点セラミックのプリカーサが被覆された磁石原料に樹脂バインダーを添加する工程と、
前記磁石原料と前記樹脂バインダーとを混練することによりスラリーを生成する工程と、
前記スラリーをシート状に成形し、グリーンシートを作製する工程と、
前記グリーンシートを焼結する工程と、を有することを特徴とする永久磁石の製造方法。
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