JP2010238761A - Permanent magnet and manufacturing method thereof - Google Patents

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光浩 岡村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a permanent magnet in which heat resistance and a magnetic characteristic can be effectively improved without increasing cost. <P>SOLUTION: An insulating film composed of at least one of fullerene or chemically modified fullerene is formed on a boundary surface of magnetic powder containing rare earth, molding or density growth is performed on the magnetic powder in a magnetic field to obtain a primary compact, sintering or plastic working is performed on the primary compact to obtain a secondary compact, and then heat treatment is performed on the secondary compact. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、希土類含有磁性粉末を含む磁性粉末の表面に絶縁被膜が形成された材料からなる永久磁石およびその製造方法に係り、特に絶縁被膜の形成技術の改良に関する。   The present invention relates to a permanent magnet made of a material in which an insulating coating is formed on the surface of a magnetic powder containing a rare earth-containing magnetic powder and a method for manufacturing the permanent magnet, and more particularly to an improvement in the technology for forming the insulating coating.

モータを駆動源とする電気自動車、あるいはモータとエンジンを組み合わせたハイブリッド自動車は、環境問題の影響から近年において開発が急速に進んでいる。この種の自動車に装備される駆動用モータに用いられる磁石は、渦電流の発生によって自己発熱する傾向にあり、外部からの熱影響とあいまって、残留磁束密度が低下してしまうという問題があった。   Development of an electric vehicle using a motor as a driving source or a hybrid vehicle combining a motor and an engine has been progressing rapidly in recent years due to the influence of environmental problems. Magnets used in drive motors installed in this type of automobile tend to self-heat due to the generation of eddy currents, and there is a problem that the residual magnetic flux density is reduced in combination with external thermal effects. It was.

そこで、希少金属であるDy(ディスプロシウム)やTb(テルビウム)等の高保磁力化元素を添加して磁石自体の耐熱性を向上させたり(特許文献1)、材料の磁石粉末の界面に無機絶縁材料を介在させることにより粉末間の絶縁性を高めて渦電流損失を低下させる(特許文献2,3)といった対策がなされている。また、磁石を分割して渦電流の発生領域を分散させて自己発熱させにくくするといった工夫も試みられている。   Therefore, a high coercive element such as Dy (dysprosium) or Tb (terbium), which is a rare metal, is added to improve the heat resistance of the magnet itself (Patent Document 1), or inorganic at the interface of the material magnetic powder. By interposing an insulating material, measures are taken such as increasing the insulation between powders and reducing eddy current loss (Patent Documents 2 and 3). In addition, attempts have been made to divide the magnets and disperse the eddy current generation region to make it difficult to generate heat.

特公平7−105289号公報Japanese Patent Publication No. 7-105289 特開2003−22905号公報JP 2003-22905 A 特開2006−283042号公報JP 2006-283042 A

高保磁力化元素の添加は残留磁束密度の低下を招き、また、希少金属であるが故に安定した供給は保証されず、また、コスト的には不利である。コストの面では、磁石を分割するという対策は、磁石の分割、磁石の組み立てといった工程が増加するため同じく不利である。一方、磁石粉末の界面に無機絶縁材料を介在させて絶縁性を向上させる対策は、磁気特性に関係のない物質を混合させていることから磁気特性を大幅に低下させる場合があり、決して得策ではない。また、熱間塑性加工磁石においては粉末界面に絶縁物(特に金属酸化物)が介在して加工性が低下するといったことが起こり、さらに磁気特性が低下するといった問題が生じるものであった。さらに、粉末界面間にRE(希土類、例えばNdなど)リッチ相が液相状態で形成されるため、例え絶縁物が介在していたとしてもREリッチ相が絶縁物間に浸透することにより粉末どうしが結合し、完全な絶縁には至らない。   Addition of a high coercive element causes a decrease in residual magnetic flux density, and since it is a rare metal, stable supply is not guaranteed, and it is disadvantageous in terms of cost. In terms of cost, the measure of dividing the magnet is also disadvantageous because the steps of magnet division and magnet assembly increase. On the other hand, measures to improve the insulation by interposing an inorganic insulating material at the interface of the magnet powder may greatly reduce the magnetic properties because substances that are not related to the magnetic properties are mixed. Absent. Further, in the hot plastic working magnet, an insulator (particularly a metal oxide) is present at the powder interface, resulting in a decrease in workability, and a problem in that magnetic properties are further deteriorated. Furthermore, an RE (rare earth, such as Nd) rich phase is formed in the liquid phase between the powder interfaces, so that even if an insulator is present, the RE rich phase permeates between the insulators, so that the powders Will not be completely insulated.

よって本発明は、希少金属の使用や加工数の増加によるコストの増大を招くことなく耐熱性ならびに磁気特性の向上が効果的に図られる永久磁石およびその製造方法の提供を目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a permanent magnet that can effectively improve heat resistance and magnetic properties without causing an increase in cost due to the use of rare metals or an increase in the number of processes, and a method for manufacturing the same.

本発明の永久磁石は、希土類含有磁性粉末を含み、該希土類含有磁性粉末の界面にフラーレンまたは化学修飾フラーレンのうちの少なくとも1つからなる絶縁被膜が形成されていることを特徴とする。   The permanent magnet of the present invention includes a rare earth-containing magnetic powder, and an insulating film made of at least one of fullerene or chemically modified fullerene is formed at the interface of the rare earth-containing magnetic powder.

本発明の永久磁石によれば、高い絶縁性を有するフラーレンまたは化学修飾フラーレンからなる絶縁被膜が、材料粉末である希土類含有磁性粉末の界面に形成されているため、高抵抗化が図られて絶縁性に富み、このため、渦電流損失が低下して磁気特性の向上が図られる。また、希少金属を用いたり磁石を分割したりする必要もないことから、製造上、有利となる。   According to the permanent magnet of the present invention, since the insulating coating made of fullerene having high insulating properties or chemically modified fullerene is formed at the interface of the rare earth-containing magnetic powder as the material powder, high resistance is achieved and insulation is achieved. Therefore, the eddy current loss is reduced and the magnetic characteristics are improved. Further, it is not necessary to use a rare metal or divide the magnet, which is advantageous in manufacturing.

上記絶縁被膜を形成するフラーレンまたは化学修飾フラーレンは、耐熱性および潤滑性の点で優れている。耐熱性が高いということは高温での熱処理が可能であるといった利点がある。潤滑性に関しては、塑性変形への追従性が高く成形性に優れるため、圧縮成形により製造される成形体の密度を高くすることができるとともに、絶縁被膜にクラックなどの損傷の発生が生じにくくなる。これらのことからも、磁気特性が向上したものとなる。   The fullerene or chemically modified fullerene forming the insulating film is excellent in terms of heat resistance and lubricity. High heat resistance has the advantage that heat treatment at high temperatures is possible. Concerning lubricity, since it has excellent followability to plastic deformation and excellent moldability, it is possible to increase the density of a molded product produced by compression molding, and it is difficult to cause damage such as cracks in the insulating coating. . From these facts, the magnetic characteristics are improved.

本発明の永久磁石においては、前記絶縁被膜に、前記化学修飾フラーレンと前記希土類含有磁性粉末の表面に生じるRE(希土類)−リッチ相の希土類とが結合してなる無機化合物が含有されていることを好ましい形態とする。これは、絶縁被膜を形成する化学修飾フラーレンが、例えばフッ化フラーレン等のフッ化物との混合フラーレンである場合、そのフッ化物と希土類含有磁性粉末の希土類とが結合して生成された無機化合物により粉末界面間に均一な絶縁被膜が形成される形態である。   In the permanent magnet of the present invention, the insulating coating contains an inorganic compound formed by combining the chemically modified fullerene and a rare earth of a RE (rare earth) -rich phase generated on the surface of the rare earth-containing magnetic powder. Is a preferred form. This is because, when the chemically modified fullerene forming the insulating film is a mixed fullerene with a fluoride such as a fullerene fluoride, an inorganic compound formed by combining the fluoride and the rare earth of the rare earth-containing magnetic powder. In this form, a uniform insulating film is formed between the powder interfaces.

次に、本発明の永久磁石の製造方法は、上記本発明の永久磁石を好適に製造する方法であって、希土類含有磁性粉末の界面に、フラーレンまたは化学修飾フラーレンのうちの少なくとも1つからなる絶縁被膜を形成する工程と、前記絶縁被膜を形成した希土類含有磁性粉末を、磁場中成形するか、または高密度化させて一次成形体を得る工程と、前記一次成形体を焼結または塑性加工して二次成形体を得る工程と、前記二次成形体を熱処理する工程とを具備することを特徴とする。   Next, the method for producing a permanent magnet according to the present invention is a method for suitably producing the above-described permanent magnet according to the present invention, and comprises at least one of fullerene or chemically modified fullerene at the interface of the rare earth-containing magnetic powder. A step of forming an insulating film, a step of forming a rare earth-containing magnetic powder on which the insulating film has been formed in a magnetic field or densifying the powder, and obtaining a primary molded body; and sintering or plastic working the primary molded body And a step of obtaining a secondary molded body and a step of heat-treating the secondary molded body.

また、本発明の永久磁石の製造方法としては、上記製造方法において、最初の絶縁被膜を形成する工程と次の一次成形体を得る工程との間に、前記希土類含有磁性粉末を熱処理する工程を追加する方法を含む。すなわち、希土類含有磁性粉末の界面に、フラーレンまたは化学修飾フラーレンのうちの少なくとも1つからなる絶縁被膜を形成する工程と、
前記絶縁被膜を形成した前記希土類含有磁性粉末を熱処理する工程と、前記熱処理した粉末を、磁場中成形するか、または高密度化させて一次成形体を得る工程と、前記一次成形体を焼結または塑性加工して二次成形体を得る工程と、前記二次成形体を熱処理する工程とを具備することを特徴とする製造方法である。
Further, as a method for producing the permanent magnet of the present invention, in the above production method, a step of heat-treating the rare earth-containing magnetic powder between the step of forming the first insulating film and the step of obtaining the next primary molded body is performed. Includes methods to add. That is, a step of forming an insulating film made of at least one of fullerene or chemically modified fullerene at the interface of the rare earth-containing magnetic powder;
A step of heat-treating the rare earth-containing magnetic powder on which the insulating film is formed, a step of forming the heat-treated powder in a magnetic field or densifying it, and obtaining a primary compact, and sintering the primary compact Or it is a manufacturing method characterized by including the process of obtaining a secondary molded object by plastic working, and the process of heat-processing the said secondary molded object.

上記各製造方法では、前記化学修飾フラーレンを、前記希土類含有磁性粉末の希土類と結合して無機化合物を形成するものとすることにより、該無機化合物で絶縁被膜を形成することができ、その結果、磁気特性を大幅に向上させることができる。   In each of the above production methods, the chemically modified fullerene is combined with the rare earth of the rare earth-containing magnetic powder to form an inorganic compound, whereby an insulating film can be formed with the inorganic compound. Magnetic characteristics can be greatly improved.

また、本発明の製造方法では、前記絶縁被膜の形成工程においては、非極性溶媒あるいは極性溶媒にフラーレンまたは化学修飾フラーレンのうちの少なくとも1つを溶かした溶液を用いて行うことを好ましい形態とする。この形態では、フラーレンまたは化学修飾フラーレンが溶剤化されるため、フラーレンまたは化学修飾フラーレンを磁性粉末の表面に薄く、かつ、均一にコーティングすることができる。このため、なるべく少ない使用量でフラーレンまたは化学修飾フラーレンを磁性粉末の表面に被覆することができ、コストの増大を抑えることができる。また、均一に、かつ、確実に被覆されることから、均一な絶縁層が形成される。   Moreover, in the manufacturing method of this invention, it is preferable to perform in the formation process of the said insulating film using the solution which melt | dissolved at least 1 of the fullerene or the chemically modified fullerene in the nonpolar solvent or the polar solvent. . In this form, fullerene or chemically modified fullerene is solvated, so that the fullerene or chemically modified fullerene can be coated thinly and uniformly on the surface of the magnetic powder. For this reason, fullerene or chemically modified fullerene can be coated on the surface of the magnetic powder with as little usage as possible, and an increase in cost can be suppressed. Moreover, since it coats uniformly and reliably, a uniform insulating layer is formed.

本発明によれば、材料である希土類含有磁性粉末の界面に、絶縁性、耐熱性および耐熱性に優れたフラーレンまたは化学修飾フラーレンのうちの少なくとも1つからなる絶縁被膜が形成されていることにより、製造上の懸念を招来することなく、耐熱性ならびに磁気特性の向上が効果的に図られる永久磁石を得ることができるといった効果を奏する。   According to the present invention, an insulating coating composed of at least one of fullerene or chemically modified fullerene having excellent insulating properties, heat resistance and heat resistance is formed at the interface of the rare earth-containing magnetic powder as a material. Thus, there is an effect that it is possible to obtain a permanent magnet that can effectively improve the heat resistance and the magnetic characteristics without incurring manufacturing concerns.

本発明の第1実施形態に係る永久磁石の製造方法の過程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the process of the manufacturing method of the permanent magnet which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る永久磁石の製造方法の過程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the process of the manufacturing method of the permanent magnet which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 実施例で行った電気抵抗率の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the electrical resistivity performed in the Example.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。
[1]第1実施形態
図1は第1実施形態に係る永久磁石の製造方法の過程を示している。本方法は、まず図1(A)に示す希土類金属を含有する磁性粉末1を用意する。磁性粉末1の組成は特に限定されないが、例えば、RE(希土類)−Fe−B,RE−Fe−N,RE−Co等が挙げられる。また、HDDR処理(水素の吸収による分解と脱水素による再結合)により結晶粒が微細化、異方化されて磁気特性が高められた磁性材料からなる希土類含有磁性粉末も用いることができる。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[1] First Embodiment FIG. 1 shows a process of a method for manufacturing a permanent magnet according to a first embodiment. In this method, first, a magnetic powder 1 containing a rare earth metal shown in FIG. The composition of the magnetic powder 1 is not particularly limited, and examples thereof include RE (rare earth) -Fe-B, RE-Fe-N, and RE-Co. In addition, rare earth-containing magnetic powder made of a magnetic material whose magnetic properties are enhanced by refining crystal grains and making them anisotropic by HDDR treatment (decomposition by absorption of hydrogen and recombination by dehydrogenation) can also be used.

希土類金属としては、Nd(ネオジム)やPr(プラセオジウム)が挙げられるが、これらに限定はされない。希土類の含有量は特に限定されないが、磁性粉末中に27.0〜32.0wt%の割合で含有されることが好適とされる。これは、27.0wt%を下回ると粉末どうしが結合し難く、製造上困難となり、32.0wt%を超えると主相の割合が少なくなって磁気特性が低下し、実用的ではないといった理由からである。   Examples of the rare earth metal include, but are not limited to, Nd (neodymium) and Pr (praseodymium). The rare earth content is not particularly limited, but is preferably contained in the magnetic powder at a ratio of 27.0 to 32.0 wt%. This is because if the amount is less than 27.0 wt%, the powders are difficult to bond to each other, making it difficult to manufacture, and if it exceeds 32.0 wt%, the ratio of the main phase is reduced and the magnetic properties are lowered, which is not practical. It is.

次に、図1(B)に示すように、フラーレンからなる粒子状材料Pを溶媒Sに溶解して粒子状材料Pを溶剤化する。この場合、フラーレンの代わりに、化学修飾フラーレン、あるいはフラーレンと化学修飾フラーレンの混合物を用いてもよい。   Next, as shown in FIG. 1B, the particulate material P made of fullerene is dissolved in a solvent S to solvate the particulate material P. In this case, instead of fullerene, chemically modified fullerene or a mixture of fullerene and chemically modified fullerene may be used.

フラーレンとしては、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94、C96、C100以上の高次フラーレンの単体、またはこれら単体の混合体が挙げられる。また、化学修飾フラーレンとしては、C60−F(フッ化フラーレン)、C60−O(酸化フラーレン)、C60−OH(水酸化フラーレン)等の単体、あるいはこれらの混合物が挙げられる(元素記号右下のXは係数)。化学修飾フラーレンは、後述するように、加熱影響時においてREリッチ相の希土類と結合して無機化合物を生成するものが好適に用いられる。 The fullerenes include C 60, C 70, C 76 , C 78, C 82, C 84, C 90, C 94, C 96, single C 100 or more higher fullerenes or mixtures thereof alone, it is . Further, as the chemically modified fullerene, simple substances such as C 60 -F X (fluorinated fullerene), C 60 -O X (oxide fullerene), C 60 -OH X (fullerene hydroxide), or a mixture thereof can be mentioned. (X at the lower right of the element symbol is a coefficient). As the chemical modification fullerene, as will be described later, a compound that forms an inorganic compound by combining with a rare earth in the RE-rich phase when heated is used.

溶媒Sは特に限定されないが、粒子状材料Pとしてフラーレンを用いる場合、フラーレンが溶解するベンゼン系溶媒などの非極性溶媒が挙げられる。また、この場合、粒子状材料Pを非極性溶媒に溶解させた後、その非極性溶媒を揮発性の高い極性溶媒と混合してもよい。また、粒子状材料Pとして化学修飾フラーレンを用いる場合、化学修飾フラーレンは極性溶媒にも溶解するから、溶媒Sは、非極性および極性のいずれであってもよい。さらに、粒子状材料Pの溶媒Sへの混合法は特に限定されるものではなく、容器回転式や、機械撹拌式、流動撹拌式などの各種混合法が適用可能である。   Although the solvent S is not particularly limited, when fullerene is used as the particulate material P, a nonpolar solvent such as a benzene solvent in which fullerene is dissolved may be mentioned. In this case, after the particulate material P is dissolved in a nonpolar solvent, the nonpolar solvent may be mixed with a highly volatile polar solvent. Further, when chemically modified fullerene is used as the particulate material P, the chemically modified fullerene is dissolved in a polar solvent, and therefore the solvent S may be either nonpolar or polar. Furthermore, the mixing method of the particulate material P to the solvent S is not particularly limited, and various mixing methods such as a container rotating method, a mechanical stirring method, and a fluid stirring method can be applied.

次に、図1(C)に示すように、粒子状材料Pが溶解してフラーレン溶剤となった溶媒Sを、磁性粉末1の表面に均一に塗布し、乾燥させてフラーレンを磁性粉末1の表面に固着させる。これによりフラーレンからなる絶縁被膜2が磁性粉末1の表面に形成される。粘度が低いフラーレン溶剤を用いることにより、絶縁被膜2は磁性粉末1の表面に薄く、かつ、均一に形成される。   Next, as shown in FIG. 1 (C), the solvent S in which the particulate material P is dissolved to become a fullerene solvent is uniformly applied to the surface of the magnetic powder 1 and dried, so that the fullerene is removed from the magnetic powder 1. Stick to the surface. Thereby, the insulating coating 2 made of fullerene is formed on the surface of the magnetic powder 1. By using a fullerene solvent having a low viscosity, the insulating coating 2 is thinly and uniformly formed on the surface of the magnetic powder 1.

絶縁被膜2の具体的な形成方法は特に限定されないが、例えば、超音波照射、気流噴霧法、あるいはバレル混合などが挙げられる。絶縁被膜2の膜厚は特に限定されないが、0.7nm〜10μmであることが好適である。絶縁被膜2の膜厚が0.7nm未満の場合、最小フラーレン分子の直径以下となるから、絶縁効果が小さくなる。一方、絶縁被膜2の膜厚が10μm超の場合、磁化が大きく低下するため、実用性がなくなる。   Although the specific formation method of the insulating film 2 is not specifically limited, For example, ultrasonic irradiation, the air current spray method, barrel mixing, etc. are mentioned. The thickness of the insulating coating 2 is not particularly limited, but is preferably 0.7 nm to 10 μm. When the thickness of the insulating coating 2 is less than 0.7 nm, the insulating effect is reduced because the thickness is less than the diameter of the minimum fullerene molecule. On the other hand, when the film thickness of the insulating coating 2 is more than 10 μm, the magnetization is greatly reduced, so that the practicality is lost.

次いで、図1(D)に示すように、絶縁被膜2が表面に形成された磁性粉末1を圧縮して一次成形体31を得る。一次成形体31を得るには、この場合、次の2通りの方法のうちのいずれかを選択する。1つは磁場中の成形であり、もう1つは磁場ではない通常環境での高密度化である。いずれも金型内に磁性粉末1を充填して圧縮成形する方法が採られるが、磁場中での成形であるか否かの他に、成形圧力に差がある。すなわち、磁場中成形での成形圧力は、例えば30〜300MPa程度でり、一方、高密度化では550〜800℃程度に加熱しながら、例えば50〜100MPa程度で行う。   Next, as shown in FIG. 1D, the magnetic powder 1 having the insulating coating 2 formed on the surface thereof is compressed to obtain a primary compact 31. In order to obtain the primary molded body 31, in this case, one of the following two methods is selected. One is molding in a magnetic field, and the other is densification in a normal environment that is not a magnetic field. In any case, a method of compressing and molding the magnetic powder 1 in the mold is employed, but there is a difference in molding pressure in addition to whether or not the molding is performed in a magnetic field. That is, the molding pressure in the molding in the magnetic field is, for example, about 30 to 300 MPa, while the densification is performed at, for example, about 50 to 100 MPa while heating to about 550 to 800 ° C.

次に、図1(E)に示すように、上記圧縮成形工程で磁場中成形により得た一次成形体31に関しては、焼結して二次成形体32を得、この後、熱処理を施して永久磁石とする。二次成形体32を得る焼結は、磁場中成形した一次成形体31を例えば900〜1200℃で60分間加熱するといった処理となる。また、高密度化処理された一次成形体31は、さらに塑性加工を行うことにより二次成形体32としてから、図1(F)に示すように最後に熱処理を施す。二次成形体32を得る塑性加工は、高密度化処理した一次成形体31を、所定形状が得られる金型内にセットし、荷重を加えて変形させる。この塑性加工は、例えば550〜800℃程度に加熱しながら行ってもよい。   Next, as shown in FIG. 1 (E), regarding the primary molded body 31 obtained by molding in the magnetic field in the compression molding step, a secondary molded body 32 is obtained by sintering, and then heat treatment is performed. Permanent magnet. Sintering to obtain the secondary compact 32 is a process in which the primary compact 31 molded in a magnetic field is heated at, for example, 900 to 1200 ° C. for 60 minutes. Further, the densified primary molded body 31 is further subjected to plastic working to form a secondary molded body 32, and finally subjected to heat treatment as shown in FIG. 1 (F). In the plastic working to obtain the secondary molded body 32, the densified primary molded body 31 is set in a mold capable of obtaining a predetermined shape, and is deformed by applying a load. This plastic working may be performed while heating to about 550 to 800 ° C., for example.

最後の二次成形体32の熱処理は、例えば600〜900℃で10〜150分間加熱する。熱処理時の雰囲気は特に限定されず、真空中、アルゴン、あるいは窒素などの不活性雰囲気や、水素などの還元雰囲気が挙げられる。熱処理温度は特に限定されないが、600℃以上では化学修飾フラーレンとRE−リッチ層の希土類とが結合して無機化合物を生成しやすくなるので、600℃以上が好適である。   The heat treatment of the last secondary molded body 32 is performed at 600 to 900 ° C. for 10 to 150 minutes, for example. The atmosphere during the heat treatment is not particularly limited, and examples thereof include an inert atmosphere such as argon or nitrogen in a vacuum, and a reducing atmosphere such as hydrogen. The heat treatment temperature is not particularly limited, but 600 ° C. or higher is preferable because the chemically modified fullerene and the rare earth of the RE-rich layer are easily bonded to form an inorganic compound.

以上の製造方法により所定形状に成形された永久磁石を得る。
得られた永久磁石にあっては、高い絶縁性を有するフラーレンまたは化学修飾フラーレンからなる絶縁被膜2が磁性粉末1の界面に形成されている。このため、当該永久磁石は高抵抗値を示して絶縁性が向上し、渦電流が低下して自己発熱が抑えられたものとなっている。
A permanent magnet molded into a predetermined shape is obtained by the above manufacturing method.
In the obtained permanent magnet, an insulating coating 2 made of fullerene or chemically modified fullerene having high insulation is formed at the interface of the magnetic powder 1. For this reason, the permanent magnet exhibits a high resistance value, improves insulation, reduces eddy current, and suppresses self-heating.

また、絶縁被膜2を形成するフラーレンまたは化学修飾フラーレンは、耐熱性および潤滑性の点で優れている。耐熱性が高いということは高温での熱処理が可能であり、このため均一な絶縁被膜が得られる。また、高い潤滑性により塑性変形への追従性が高く成形性に優れるため、一次成形が磁場中成形の場合、配向時、粉末界面での摩擦が低減され、高い磁場配向が得られる。また、二次成形が熱間塑性加工の場合、従来の固体絶縁物と比べて界面での潤滑効果により、熱間塑性加工性を阻害することがないため、高い磁気特性が得られる。   The fullerene or chemically modified fullerene forming the insulating coating 2 is excellent in terms of heat resistance and lubricity. High heat resistance enables heat treatment at high temperatures, and thus a uniform insulating film can be obtained. In addition, because of high lubricity and high followability to plastic deformation and excellent moldability, when primary molding is performed in a magnetic field, friction at the powder interface during orientation is reduced, and high magnetic field orientation is obtained. Further, when the secondary forming is hot plastic working, high magnetic properties can be obtained because the hot plastic workability is not hindered by the lubrication effect at the interface as compared with the conventional solid insulator.

ここで、上記粒子状材料Pとして特に化学修飾フラーレンを用いた場合には、加熱の影響がある工程中において、磁性粉末1の表面に、磁性粉末1の主相をなす母材中から希土類金属の一部が溶け出し、この希土類リッチ相と化学修飾フラーレンの化学修飾元素とが反応して結合し、無機化合物が生成される。そしてこの無機化合物が絶縁被膜2を形成することとなる。   Here, particularly when chemically modified fullerene is used as the particulate material P, the rare earth metal is extracted from the base material forming the main phase of the magnetic powder 1 on the surface of the magnetic powder 1 during the process having the influence of heating. A part of the molten metal is melted, and the rare earth-rich phase reacts with the chemically modified element of the chemically modified fullerene to bond to form an inorganic compound. This inorganic compound forms the insulating coating 2.

例えば、磁性粉末1がNd−Fe−B(ネオジム−鉄−ボロン)、絶縁被膜2を形成する化学修飾フラーレンがC60−F(フッ化フラーレン)であった場合、熱処理中に、Ndのリッチ相が磁性粉末1の表面に溶け出し、そのNdとC60−Fのフッ化物とが反応して結合し、無機化合物が生成される。このようにして生成される無機化合物はきわめて絶縁性が高く、したがって無機化合物からなる絶縁被膜2が形成されることにより高い高抵抗化が可能となる。 For example, when the magnetic powder 1 is Nd-Fe-B (neodymium-iron-boron) and the chemically modified fullerene forming the insulating coating 2 is C 60 -F X (fluorinated fullerene), rich phase melts on the surface of the magnetic powder 1, the Nd and a fluoride of C 60 -F X is bond by reacting an inorganic compound is produced. The inorganic compound produced in this way has a very high insulating property. Therefore, a high resistance can be achieved by forming the insulating coating 2 made of an inorganic compound.

なお、加熱影響により希土類リッチ相が磁性粉末1の表面に溶け出す作用は、磁場中焼結後の焼結時、または高密度化による成形時(加熱して成形する場合)、さらには高密度化による成形後の塑性加工時(加熱して塑性加工する場合)や、最後の熱処理時に起こる。また、希土類リッチ相と反応して無機化合物を形成するための化学修飾元素はフッ素に限られず、酸化物や水酸化物等であってもよい。   Note that the action of the rare earth-rich phase to dissolve on the surface of the magnetic powder 1 due to the heating effect is during sintering after sintering in a magnetic field, during molding by densification (when molding by heating), or even at high density. Occurs at the time of plastic working after forming by plasticizing (when plastic working by heating) or at the last heat treatment. Further, the chemical modification element for forming an inorganic compound by reacting with the rare earth-rich phase is not limited to fluorine, and may be an oxide, a hydroxide, or the like.

また、磁性粉末1の表面に絶縁被膜2を形成するにあたり、粒子状材料Pを溶剤化して低粘度とし、これを磁性粉末1の表面に塗布している。このため、フラーレンまたは化学修飾フラーレンを磁性粉末1の表面に薄く、かつ、均一にコーティングすることができる。その結果、なるべく少ない使用量でフラーレンまたは化学修飾フラーレンを磁性粉末1の表面に被覆することができ、コストの増大を抑えることができる。また、均一に、かつ、確実に被覆されることから、高抵抗化が図られる。このように溶剤塗布による絶縁被膜2の形成方法によれば、抵抗加熱や電子ビームを使用した蒸着などが不要であるから、製造方法が簡便になるといった利点もある。   Further, when the insulating coating 2 is formed on the surface of the magnetic powder 1, the particulate material P is made into a solvent to have a low viscosity, and this is applied to the surface of the magnetic powder 1. For this reason, fullerene or chemically modified fullerene can be thinly and uniformly coated on the surface of the magnetic powder 1. As a result, fullerene or chemically modified fullerene can be coated on the surface of the magnetic powder 1 with as little usage as possible, and an increase in cost can be suppressed. Moreover, since it coat | covers uniformly and reliably, high resistance is achieved. Thus, according to the method of forming the insulating coating 2 by solvent coating, there is an advantage that the manufacturing method becomes simple because resistance heating or vapor deposition using an electron beam is unnecessary.

コストに関しては、Dy(ディスプロシウム)やTb(テルビウム)等の希少金属を用いることなく、また、磁石を分割するといった手法を採ることなく磁気特性の向上が図られる点において、大きなコスト抑制効果が果たされる。   In terms of cost, there is a significant cost control effect in that magnetic properties can be improved without using rare metals such as Dy (dysprosium) and Tb (terbium) and without using a method of dividing the magnet. Is fulfilled.

[2]第2実施形態
図2は第2実施形態に係る永久磁石の製造方法の過程を示している。本方法は、上記第1実施形態の製造方法の、最初の絶縁被膜2を形成する工程と次の一次成形体31を得る工程との間に、(C’)で示す磁性粉末1を熱処理する工程を追加している。図2(C’)で行う熱処理の条件は、例えば100〜1000℃で10〜150分間加熱するといった処理となる。
[2] Second Embodiment FIG. 2 shows a process of a method for manufacturing a permanent magnet according to a second embodiment. This method heat-treats the magnetic powder 1 indicated by (C ′) between the step of forming the first insulating coating 2 and the step of obtaining the next primary molded body 31 in the manufacturing method of the first embodiment. A process has been added. The condition of the heat treatment performed in FIG. 2C ′ is, for example, a process of heating at 100 to 1000 ° C. for 10 to 150 minutes.

このように一次成形体31を得る前の段階で熱処理を行う方法は、上述した無機化合物により絶縁被膜を形成して絶縁性の大幅な向上を図る際に有利である。すなわちこの第2実施形態の方法は、図2(C)の粒子状材料Pにフッ化フラーレン等の化学修飾フラーレンを用いて磁性粉末1の表面に絶縁被膜2を形成する。この後、絶縁被膜2を形成した磁性粉末1を上記条件で熱処理すると、その表面に形成される絶縁被膜2は無機化合物からなるものとなる。このように、磁性粉末1の段階で熱処理することにより、磁性粉末1の表面全面を確実に無機化合物からなる絶縁被膜2で覆うことが可能となる。したがって得られた永久磁石においては高い絶縁性を示す。   Thus, the method of performing the heat treatment in the stage before obtaining the primary molded body 31 is advantageous when the insulating film is formed from the above-described inorganic compound to greatly improve the insulation. That is, in the method of the second embodiment, the insulating coating 2 is formed on the surface of the magnetic powder 1 by using chemically modified fullerene such as fullerene fluoride as the particulate material P in FIG. Thereafter, when the magnetic powder 1 having the insulating coating 2 formed thereon is heat-treated under the above conditions, the insulating coating 2 formed on the surface thereof is made of an inorganic compound. As described above, by performing the heat treatment at the stage of the magnetic powder 1, it is possible to reliably cover the entire surface of the magnetic powder 1 with the insulating coating 2 made of an inorganic compound. Therefore, the obtained permanent magnet exhibits high insulation.

以下、実施例を提示して本発明の効果を実証する。
[実施例1]
フラーレン:C60を1,2,4−トリメチルベンゼン(溶解度17.9mg/ml)で溶解し、その溶液を揮発性の高いエタノールと混合してフラーレン溶剤を作製した。続いて、そのフラーレン溶剤とNd−Fe−Bからなる磁性粉末とをビーカー内で仮混合した後、40kHz/250W/60分の条件で超音波照射を行った。ここでの磁性粉末に対するフラーレンの添加量は、1.3vol.%とした。
Hereinafter, examples will be presented to demonstrate the effects of the present invention.
[Example 1]
Fullerene: The C 60 was dissolved in 1,2,4-trimethylbenzene (solubility 17.9 mg / ml), to produce a fullerene solvent and mixing the solution with the highly volatile ethanol. Subsequently, the fullerene solvent and the magnetic powder composed of Nd—Fe—B were temporarily mixed in a beaker, and then subjected to ultrasonic irradiation under conditions of 40 kHz / 250 W / 60 minutes. The amount of fullerene added to the magnetic powder here was 1.3 vol.%.

次いで、上記フラーレン溶剤に混合した磁性粉末を、5kPa以下の真空下において40kHz/50W/60分の条件で超音波照射を行いながら乾燥させ、磁性粉末の表面に絶縁被膜としてフラーレン膜を形成した。次に、所定形状の金型を用い、700℃に加熱した状況で50MPaの圧力をかけ、フラーレン膜が形成された磁性粉末を高密度化させて一次成形体を得た。   Next, the magnetic powder mixed with the fullerene solvent was dried while being irradiated with ultrasonic waves under a vacuum of 5 kPa or less under the condition of 40 kHz / 50 W / 60 minutes to form a fullerene film as an insulating coating on the surface of the magnetic powder. Next, using a mold having a predetermined shape, a pressure of 50 MPa was applied while heating to 700 ° C., and the magnetic powder on which the fullerene film was formed was densified to obtain a primary molded body.

次に、得られた一次成形体に、750℃に加熱しながら30MPaの圧力で熱間塑性加工を施し、所定形状の二次成形体を得た。次いで、得られた二次成形体を600〜800℃で60分間加熱して焼結し、永久磁石を得た。   Next, the obtained primary molded body was subjected to hot plastic working at a pressure of 30 MPa while being heated to 750 ° C. to obtain a secondary molded body having a predetermined shape. Next, the obtained secondary compact was heated and sintered at 600 to 800 ° C. for 60 minutes to obtain a permanent magnet.

[実施例2]
上記実施例1において、磁性粉末に対するフラーレンの添加量を2.2vol.%とした以外は、実施例1と同様にして永久磁石を得た。
[Example 2]
A permanent magnet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of fullerene added to the magnetic powder was 2.2 vol.

[実施例3]
上記実施例1において、磁性粉末に対するフラーレンの添加量を4.3vol.%とした以外は、実施例1と同様にして永久磁石を得た。
[Example 3]
A permanent magnet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of fullerene added to the magnetic powder was 4.3 vol.

[実施例4]
上記実施例1において、フラーレンC60の代わりに化学修飾フラーレンとしてC60−F(フッ化フラーレン)を用いた以外は、実施例1と同様にして永久磁石を得た。
[Example 4]
A permanent magnet was obtained in the same manner as in Example 1 except that C 60 -F (fluorinated fullerene) was used as the chemically modified fullerene instead of fullerene C 60 in Example 1.

[比較例1]
フラーレン等の添加材を用いなかった以外は、実施例1と同様にして永久磁石を得た。
[比較例2]
添加材としてフラーレンの代わりにBを用いた以外は、実施例1と同様にして永久磁石を得た。
表1は、上記実施例1〜4および比較例1,2の磁性粉末材料および磁性粉末の表面に絶縁被膜を形成するための添加材の添加量を示す。
[Comparative Example 1]
A permanent magnet was obtained in the same manner as in Example 1 except that no additive such as fullerene was used.
[Comparative Example 2]
A permanent magnet was obtained in the same manner as in Example 1 except that B 2 O 3 was used instead of fullerene as an additive.
Table 1 shows the magnetic powder materials of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 and the amount of additive for forming an insulating film on the surface of the magnetic powder.

Figure 2010238761
Figure 2010238761

次に、上記実施例1〜4および比較例1,2の永久磁石につき、4端子法によって電気抵抗率を測定した。測定結果を、表1に併記するとともに図3のグラフで表した。なお、表1の電気抵抗率の数値は、比較例1の測定値を1とした場合の比率を示している。   Next, the electrical resistivity of the permanent magnets of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 was measured by the 4-terminal method. The measurement results are shown in Table 1 and represented by the graph of FIG. In addition, the numerical value of the electrical resistivity of Table 1 shows the ratio when the measured value of Comparative Example 1 is 1.

表1によれば、フラーレンまたは化学修飾フラーレンを添加した実施例1〜4では、添加材無しの比較例1よりも電気抵抗率が上昇しており、絶縁性が向上していることが判った。特に実施例4の電気抵抗率は比較例1の8.24倍と大幅に上昇したものとなっており、これは上述した無機化合物からなる絶縁被膜が形成されたことによる絶縁性の大幅な向上によるものと推測される。一方、Bを用いた比較例2では電気抵抗率が上昇しているが、添加量が実施例1〜4と比べると数倍多く、したがって磁化の大幅な低下が生じる。 According to Table 1, it was found that in Examples 1 to 4 to which fullerene or chemically modified fullerene was added, the electrical resistivity was higher than that of Comparative Example 1 without the additive, and the insulation was improved. . In particular, the electrical resistivity of Example 4 was significantly increased to 8.24 times that of Comparative Example 1, and this was a significant improvement in insulation due to the formation of the insulating film made of the inorganic compound described above. It is estimated that On the other hand, in Comparative Example 2 using B 2 O 3 , the electrical resistivity is increased, but the amount added is several times as large as in Examples 1 to 4, and thus a significant decrease in magnetization occurs.

1…磁性粉末
2…絶縁被膜
31…一次成形体
32…二次成形体
P…粒子状材料
S…溶媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic powder 2 ... Insulating film 31 ... Primary molded object 32 ... Secondary molded object P ... Particulate material S ... Solvent

Claims (6)

希土類含有磁性粉末を含み、該希土類含有磁性粉末の界面にフラーレンまたは化学修飾フラーレンのうちの少なくとも1つからなる絶縁被膜が形成されていることを特徴とする永久磁石。   A permanent magnet comprising a rare earth-containing magnetic powder, and an insulating film made of at least one of fullerene or chemically modified fullerene formed on an interface of the rare earth-containing magnetic powder. 前記絶縁被膜には、前記化学修飾フラーレンと前記希土類含有磁性粉末の希土類とが結合してなる無機化合物が含有されていることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石。   2. The permanent magnet according to claim 1, wherein the insulating coating contains an inorganic compound formed by combining the chemically modified fullerene and the rare earth of the rare earth-containing magnetic powder. 希土類含有磁性粉末の界面に、フラーレンまたは化学修飾フラーレンのうちの少なくとも1つからなる絶縁被膜を形成する工程と、
前記絶縁被膜を形成した希土類含有磁性粉末を、磁場中成形するか、または高密度化させて一次成形体を得る工程と、
前記一次成形体を焼結または塑性加工して二次成形体を得る工程と、
前記二次成形体を熱処理する工程と、
を具備することを特徴とする永久磁石の製造方法。
Forming an insulating coating composed of at least one of fullerene or chemically modified fullerene at the interface of the rare earth-containing magnetic powder;
Forming a rare earth-containing magnetic powder with the insulating coating formed in a magnetic field or densifying to obtain a primary molded body;
A step of sintering or plastic working the primary molded body to obtain a secondary molded body;
Heat treating the secondary compact,
The manufacturing method of the permanent magnet characterized by comprising.
希土類含有磁性粉末の界面に、フラーレンまたは化学修飾フラーレンのうちの少なくとも1つからなる絶縁被膜を形成する工程と、
前記絶縁被膜を形成した前記希土類含有磁性粉末を熱処理する工程と、
前記熱処理した粉末を、磁場中成形するか、または高密度化させて一次成形体を得る工程と、
前記一次成形体を焼結または塑性加工して二次成形体を得る工程と、
前記二次成形体を熱処理する工程と、
を具備することを特徴とする永久磁石の製造方法。
Forming an insulating coating composed of at least one of fullerene or chemically modified fullerene at the interface of the rare earth-containing magnetic powder;
Heat treating the rare earth-containing magnetic powder on which the insulating film is formed;
Molding the heat-treated powder in a magnetic field or densifying to obtain a primary molded body;
A step of sintering or plastic working the primary molded body to obtain a secondary molded body;
Heat treating the secondary compact,
The manufacturing method of the permanent magnet characterized by comprising.
前記化学修飾フラーレンは、前記希土類含有磁性粉末の希土類と結合して無機化合物を形成するものであることを特徴とする請求項3または4に記載の永久磁石の製造方法。   5. The method for producing a permanent magnet according to claim 3, wherein the chemically modified fullerene forms an inorganic compound by combining with the rare earth of the rare earth-containing magnetic powder. 前記絶縁被膜の形成工程においては、非極性溶媒あるいは極性溶媒にフラーレンまたは化学修飾フラーレンのうちの少なくとも1つを溶かした溶液を用いて行うことを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の永久磁石の製造方法。   6. The insulating film formation step is performed using a nonpolar solvent or a solution in which at least one of fullerene or chemically modified fullerene is dissolved in a polar solvent. Of manufacturing permanent magnets.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015220336A (en) * 2014-05-16 2015-12-07 住友電気工業株式会社 Method for manufacturing compact for magnet, compact for magnet and magnetic member
JP2017078777A (en) * 2015-10-20 2017-04-27 株式会社三城ホールディングス Visual acuity correction instrument
RU2796635C1 (en) * 2022-07-25 2023-05-29 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Magnetically active elastomer

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