JP2017022191A - 磁石の製造方法及び磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】高い残留磁束密度を得ることができる磁石の製造方法及び磁石を提供する。【解決手段】本発明の磁石の製造方法は、一次粒子が凝集して二次粒子を形成した状態の磁粉を加圧成形して成形体を得る工程を有する。一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）と、二次粒子の最大径との比が、１：１５０〜１：２００である。本発明によると、磁粉が密に圧縮された成形体及び磁石を製造することができ、当該磁石は高い残留磁束密度を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、磁石の製造方法及び磁石に関するものである。

特開２００６−２８７０４４号公報（特許文献１）には、磁気的に等方性の希土類系ナノコンポジット磁石粉末と、樹脂とを含む粉末状のナノコンポジット磁石用コンパウンドが記載されている。そして、磁石粉末は、Ｄ９５の大きさ、Ｄ９５の７５％以上及び４０％以上のサイズの粒子の含有量を調整することが記載されている。

また、特開２０１５−８２００号公報（特許文献２）には、希土類元素をＲとして含有するＲ−Ｆｅ−Ｎ系化合物又はＦｅ−Ｎ系化合物により成形される硬磁性体の磁粉を用いて、金型により複数回加圧することにより一次成形体を形成する加圧工程と、磁粉の分解温度未満の温度で加熱して、隣接する磁粉の表面同士を接合させることにより二次成形体を形成することで、磁石を製造することが記載されている。

特開２００６−２８７０４４号公報 特開２０１５−８２００号公報

特許文献１に記載のコンパウンドは、ボンド磁石に用いられるものであり、合成樹脂に磁粉が含まれる状態で結着する。通常のボンド磁石では、磁粉の体積を１００ｖｏｌ％としたときに、４０ｖｏｌ％以上の割合で合成樹脂が含まれる。ボンド磁石の磁気特性は、含まれる磁粉の割合（磁粉の含有割合）により決まる。磁粉の含有割合が低くなると、ボンド磁石の磁気特性が低下する。また、磁粉の含有割合が高くなると、磁石の成形性（射出成形の成形性）が大幅に低下するだけでなく、磁粉粒子の固定が不十分となりボンド磁石の形状が保持できなくなる。従って、ボンド磁石では、磁気特性の向上（残留磁束密度の低下の抑制）に限界があった。

このような問題に対する技術である特許文献２では、樹脂を用いないため磁気特性が向上する。しかし、特許文献２では、磁粉を加圧して成形された一次成形体に空隙が残存しやすく、製造される磁石の密度を高めることが難しかった。つまり、製造される磁石の残留磁束密度の向上にも限界があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高い残留磁束密度を得ることができる磁石の製造方法及び磁石を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の磁石の製造方法は、一次粒子が凝集して二次粒子を形成した状態の磁粉を加圧成形して成形体を得る工程を有する磁石の製造方法であって、一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）と、二次粒子の最大径との比が、１：１５０〜１：２００であることを特徴とする。

本発明の磁石の製造方法では、一次粒子と二次粒子の粒径が制御された磁粉から成形体を成形する。この磁粉は、磁粉粒子の間の空隙が減少した磁粉となっている。そして、この空隙が減少した磁粉から成形体を成形することで、密な成形体を得られる。したがって、本発明の製造方法によると、高い残留磁束密度を備えた磁石を製造できる。

上記課題を解決する本発明の磁石は、上記の磁石の製造方法により製造されたことを特徴とする。
本発明の磁石は、上記した製造方法で製造されてなるものであり、残留磁束密度の高い磁石となっている。

実施形態１の磁石の製造方法における各工程を示した図である。 実施形態１で磁粉の破砕を行う加圧ローラを模式的に示す図である。 実施形態１の磁粉と潤滑剤とを混合する工程を示す模式図である。 実施形態１の磁粉と潤滑剤とをさらに混合する工程を示す模式図である。 実施形態１の磁粉と結着材とが混合した状態を模式的に示す断面図である。 実施形態１の磁粉の加圧工程を示し、加圧前を示す模式図である。 実施形態１の磁粉の加圧工程を示し、加圧前を示す模式図である。 実施形態１の成形体を構成する磁粉の配列状態を模式的に示す拡大図である。 実施形態１の磁石の構成を模式的に示す拡大図である。 実施形態１の磁石の製造方法において、磁粉の粒度特性と成形体の密度の関係を示すグラフである。 実施形態２の磁石の製造方法における各工程を示した図である。 実施形態３の磁石の製造方法における各工程を示した図である。 実施形態３の磁石の製造方法における熱処理工程の温度変化を示した図である。

［実施形態１］
本発明の磁石の製造方法について、図１〜図７を参照しながら、実施形態として具体的に説明する。図１は、本形態の磁石の製造方法での各工程を示した図である。

（ステップＳ１：磁粉の準備）
図１のステップＳ１に示すように、磁石の素材としての磁粉１を準備する。

磁粉１は、磁性材料の粒子の集合体である粉末が用いられる。磁粉１の磁性材料は、限定されるものではないが、硬磁性体よりなることが好ましい。硬磁性体としては、例えば、フェライト磁石，Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系磁石，希土類元素を含む希土類磁石，窒化鉄磁石を挙げることができる。

硬磁性体の磁粉１としては、Ｆｅ−Ｎ系化合物，Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系化合物（Ｒ：希土類元素）の１種以上よりなる化合物を用いることが好ましい。なお、Ｒで示される希土類元素としては、いわゆる希土類元素として知られている元素（Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ａｃ，Ｔｈ，Ｐａ，Ｕ，Ｎｐ，Ｐｕ，Ａｍ，Ｃｍ，Ｂｋ，Ｃｆ，Ｅｓ，Ｆｍ，Ｍｄ，Ｎｏ，Ｌｒ）であればよく、Ｄｙ以外の希土類元素（Ｒ：Ｄｙを除く希土類元素）であることがより好ましい。これらのうち、特に軽希土類元素がさらに好ましく、その中でもＳｍが最も好適である。ここでいう軽希土類元素は、ランタノイドの中で、Ｇｄよりも原子量が小さい元素、すなわちＬａ〜Ｅｕである。Ｆｅ−Ｎ系化合物は、窒化鉄磁石に含まれる。Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系化合物は、希土類磁石に含まれる。

磁粉１は、Ｆｅ−Ｎ系化合物，Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系化合物であれば具体的な組成は限定されない。磁粉１は、Ｓｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３、又はＦｅ_１６Ｎ_２の粉末が最も好ましい。

磁粉１は、その粒子径（平均粒径）が限定されるものではない。平均粒径（Ｄ５０）が２〜５μｍ程度であることが好ましい。また、磁粉１には、粒子表面の全てに酸化膜が形成されていないものを用いる。

（ステップＳ２：磁粉の破砕）
図１のステップＳ２に示すように、磁粉１を加圧して、破砕する。

磁粉１の破砕は、その方法が限定されるものではないが、例えば、一対の治具を用いて、磁粉１が破壊する破壊圧力以上の圧力で加圧（押圧）して行う。本形態での加圧力は、１〜３ＧＰａである。

一対の治具としては、例えば、図２に示した加圧ローラ７を挙げることができる。加圧ローラ７は、上ローラ７１と下ローラ７２とを備え、両ローラ７１，７２間に磁粉１を加圧した状態で通過させる。加圧ローラ７（７１，７２）での加圧において、加圧時の線圧が上記の加圧力となる。加圧ローラ７（７１，７２）での加圧は、ローラの送り方向を反転させることで、繰り返しの加圧を行うこともできる。

本形態では、加圧ローラ７での加圧により、磁粉１の粒子が破壊する。これは、磁粉１の一つの粒子（第一粒子）が、別の粒子（第二粒子）に荷重（加圧力）を伝え、破壊圧力以上の荷重を受ける第二粒子が破壊される。そして、第二粒子は、微細な破砕粒を形成する。

加圧ローラ７で破砕された磁粉１は、解砕される。破砕された磁粉１は、加圧ローラ７での加圧により圧縮した固体状態となっている。解砕することで、磁粉１が粉末状となる。このとき、磁粉１は、一次粒子が凝集して二次粒子を形成する。一次粒子の凝集は、微細な粒子の付着性によるとともに、磁石の磁力も作用して生じる。

本工程で破砕された磁粉１は、平均粒子径（Ｄ５０）が１．８〜４μｍである。この磁粉１の一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、従来公知の測定方法で測定できる。

（ステップＳ３：磁粉の篩い分け）
図１のステップＳ３に示すように、破砕した磁粉１を篩い分けする。
篩い分けは、破砕した磁粉１を、所定の目開きの篩を通過させて行う。篩い分けは、目的とする粒子を得ることができる通過孔（目開き）を備えた篩を用いて行う。

本形態では、磁粉の篩い分けを、篩を用いて行うが、所定の粒子を分離できる方法（装置）であれば、限定されるものではない。例えば、気流分級装置等の分級装置を用いて大径の粒子を分離しても良い。

（磁粉の粒子特性）
上記したように、ステップＳ２で破砕した磁粉１は、二次粒子を形成している。そして、ステップＳ３では、破砕した状態の磁粉１を篩い分けする。すなわち、二次粒子の状態の磁粉１を篩い分けする。
ステップＳ３で篩い分けした磁粉１は、一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）と、二次粒子の最大径との比が、１：１５０〜１：２００の範囲に含まれる。

磁粉１の一次粒子と二次粒子の粒子特性が上記の範囲に含まれることで、一次粒子の粒子同士の間の空隙が減少する。一次粒子の粒子間の空隙が減少すると、後の加圧工程（Ｓ４）において、磁粉１を加圧して得られる成形体に残存する空隙量を少なくできる。そうすると、成形体から得られる磁石にも空隙が少なくなり、密な磁石を得ることができる。

磁粉１の一次粒子と二次粒子の粒子特性が上記の範囲より小さくなる（１：１５０未満）と、加圧による成形性が低下する。具体的には、二次粒子の粒径が小さくなりすぎ、二次粒子の粒子数が増え、二次粒子同士の接点が増え、磁粉１の見かけの体積が増加する（嵩が増す）。そうすると、成形体を形成するための加圧時に二次粒子同士の接点が多いので、圧縮されにくくなる。

また、粒子特性が上記の範囲より大きくなる（１：２００より大きい）と、成形体（磁石）に空隙が残存するようになる。具体的には、上記の範囲より大きくなる（１：２００より大きい）と、磁粉１は、より径の大きな粒子を含む。そうすると、大径の粒子の間に空隙が残存しやすくなる。その結果、磁粉１を加圧して得られる成形体に空隙が残存するようになる。

磁粉１の二次粒子の最大径は、篩い分けに用いた篩の目開きから決定できる。本工程では、目開きが５００μｍの篩（３０メッシュ）を用いて二次粒子の分級を行っており、最大粒子径が５００μｍとなる。

（ステップＳ４：潤滑剤の準備）
図１のステップＳ４に示すように、潤滑剤２を準備する。潤滑剤２は、通常の条件下（大気雰囲気下、室温）で固体の物質（固体潤滑剤）が用いられる。潤滑剤２には、粉末状の潤滑剤を用いる。

潤滑剤２には、金属石けん系の潤滑剤（固体潤滑剤粉末）を用いる。潤滑剤２は、例えば、ステアリン酸亜鉛などのステアリン酸系金属の粉末を用いる。潤滑剤２の粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、１０μｍ程度である。ここで、潤滑剤２の平均粒径は、磁粉１の平均粒径より大きいことが好ましい。潤滑剤２の比重は、磁粉１の比重より小さい。そのため、潤滑剤２の初期状態の大きさをある程度大きくすることで、潤滑剤２の１粒あたりの質量を大きくすることができ、後述のステップＳ３の工程で混合する際に潤滑剤２が舞い散ることを抑制できる。

磁粉１と潤滑剤２の混合割合は、任意に設定できる。磁粉１と潤滑剤２の混合割合は、体積割合で、磁粉１：８０〜９０体積％、潤滑剤２：５〜１５体積％とすることが好ましい。なお、磁粉１と潤滑剤２以外に、添加剤を添加しても良い。添加剤としては、その後の加熱により消失する有機溶剤等の添加剤を挙げることができる。

（ステップＳ５：混合粉の製造）
図１のステップＳ５に示すように、先の２つの工程で準備した磁粉１と潤滑剤２を混合して混合粉を得る。

磁粉１と潤滑剤２の混合は、両粉末１，２をすり潰しながら混合して行う。混合粉末を形成する方法は、図３に示したように、混合用容器８にて、磁粉１と潤滑剤２をすり潰しながら混合する。すり潰しながら混合することにより、図４に示したように、結合強度の低い潤滑剤２が細分化され、潤滑剤２の粒径が全体的に小さくなる。本工程の終了時には、粒子の大きさが異なる潤滑剤２が存在している。

さらに、混合粉１，２は、磁粉１だけによる塊状の部分を少なくすること（磁粉１の二次粒子をさらに解砕すること）ができ、潤滑剤２の大きさを小さくできる。つまり、磁粉１の各粒子に近接した位置に、細かくされた潤滑剤２を存在させることができる。

（ステップＳ６：吸着膜の生成）
図１のステップＳ６に示すように、混合粉１，２を加熱して磁粉１の表面に吸着膜３を形成する。
先の工程（ステップＳ５）で混合した磁粉１と潤滑剤２の混合粉１，２を、加熱温度Ｔ_１で加熱して、磁粉１の表面に潤滑剤２の吸着膜３を形成する。このときの混合粉１，２の加熱温度Ｔ_１は、磁粉１の分解温度Ｔ_２未満であって、潤滑剤２の融点Ｔ_３以上の温度である（Ｔ_３≦Ｔ_１＜Ｔ_２）。

混合粉１，２を、加熱温度Ｔ_１で加熱すると、磁粉１が分解することなく、潤滑剤２が溶融する。溶融した潤滑剤２は、磁粉１の粒子の表面に沿って流動し、磁粉１の表面を被覆する。そして、磁粉１の表面に吸着膜３を形成（生成）する。

加熱温度Ｔ_１での加熱時間ｔは、混合粉１，２に付与される熱量によるため、限定されるものではない。つまり、加熱温度Ｔ_１が高温になれば、混合粉１，２に与えられる時間あたりの熱量が増加するため、加熱時間ｔを短くできる。また、加熱温度Ｔ_１が比較的低い温度である場合には、加熱時間ｔを長くすることが好ましい。

加熱温度Ｔ_１と加熱時間ｔについて、混合粉１，２に付与される熱量が大きくなるほど、磁粉１の表面に凝集した吸着膜３を生成でき、加圧工程（ステップＳ６）で被膜切れを生じなくなる。そして、高密度な成形体５及び磁石６を製造できる。

（ステップＳ７：結着材の混合）
図１のステップＳ７に示すように、吸着膜３が形成された磁粉１の表面に未硬化の結着材４を配する。

結着材４には、シリコーン組成物よりなる未硬化の結着材が用いられる。この結着材４は、室温でゲル状〜液体状であり、流動性をもつ。結着材４を磁粉１と混合することで、結着材４が磁粉１（の粒子）の表面に配される。この状態では、図５に断面を模式図で示したように、隣接する磁粉１の粒子の間に結着材４が介在する。

結着材４のシリコーン組成物は、シロキサン結合による主骨格を持つ組成物を用いる。シリコーン組成物は、例えば、シリコーン樹脂を用いる。シリコーン組成物は、磁粉１の表面に配されるときは未硬化（ゲル状〜液体状）で、その後の工程（本形態ではステップＳ８の加熱硬化の工程）で硬化する。

結着材４を硬化する方法は限定されない。例えば、加熱，紫外線の照射，水等の反応開始剤を接触させて硬化を開始する等の方法を挙げることができる。本形態では加熱により硬化する熱硬化型のシリコーン組成物を用いる。

熱硬化型のシリコーン組成物は、硬化温度（硬化開始温度）Ｔ_４が、磁粉１の分解温度Ｔ_２未満である。硬化温度（硬化開始温度）Ｔ_４は、潤滑剤２の融点Ｔ_３未満の温度であることがより好ましい（Ｔ_４＜Ｔ_３＜Ｔ_２）。硬化温度（硬化開始温度）Ｔ_４がこれらの範囲内になることで、磁粉１がＴ_４より高い温度に曝されて、磁粉１の分解や吸着膜３の欠損が生じることを抑えられる。

結着材４の混合割合は、任意に設定できる。例えば、磁粉１（吸着膜３が形成された状態）の体積を１００ｖｏｌ％としたときに、５〜１５ｖｏｌ％とすることができ、８〜１２ｖｏｌ％とすることがより好ましい。

（ステップＳ８：加圧成形）
図１のステップＳ８に示すように、磁粉１を加圧して成形体５を形成する（図６〜図７）。本工程で加圧される磁粉１は、粒子間に結着材４が介在している。
本工程は、加圧型９を用いて加圧成形を行う。

加圧型９は、加圧下型９１と、加圧上型９２と、を備える。加圧型９は、加圧下型９１のキャビティ内に、磁粉１を配置し、加圧上型９２を組み付け、近接する方向に移動させることにより、磁粉１を加圧する（加圧成形する）。

加圧型９は、非磁性鋼よりなる。そして、加圧型９は、磁粉１に磁力線が透過する条件下（磁場配向する条件下）で加圧できるように、図示しない磁場配向装置を備えている。
加圧型９は、その内表面に離型剤を塗布することができる。離型剤は、その構成が限定されるものではなく、従来公知の離型剤を用いることができる。

本工程では、図６に模式図で示すように、加圧型９（加圧下型９１（金型））のキャビティ内に、磁粉１を配置する（投入する）。加圧型９は、非磁性鋼よりなる。加圧型９での加圧は、磁粉１に磁力線が透過する条件下（磁場配向する条件下）で行われた。

続いて、図７に模式図で示すように、加圧下型９１に加圧上型９２（金型）を組み付け、近接する方向に移動させることにより、加圧型９（９１，９２）により磁粉１を加圧する（加圧成形する）。このとき、加圧型９（９１，９２）による加圧力は、磁粉１が破壊する破壊圧力以下の圧力である。本形態では、１ＧＰａ以下である。

そして、加圧型９（９１，９２）による加圧は、複数回（２回以上）行う。加圧上型９２に加圧力を付加した後に、加圧上型９２に付加する加圧力を緩めて、再び加圧上型９２に加圧力を付加する。そして、この動作を繰り返す。なお、加圧上型９２に付加する加圧力を緩める際には、加圧上型９２を上側へ移動させても良いし、加圧上型９２を上側へ移動させずに加圧力のみを低減させるようにしても良い。
加圧型９（９１，９２）による加圧回数は、成形体５の密度の向上の効果が飽和する回数とすることができる。例えば、２〜３０回行うことができる。

さらに、加圧工程において、加圧型９（９１，９２）を例えば外側面からヒータ（図示せず）などにより加熱することにより、加圧型９（９１，９２）内の磁粉１を加熱してもよい。このときの磁粉１の加熱温度Ｔ_５は、結着材４の硬化温度Ｔ_４未満である。この加熱温度Ｔ_５は、磁粉１の分解温度Ｔ_２未満でもある（Ｔ_５＜Ｔ_４＜Ｔ_２）。したがって、加熱が行われても磁粉１は分解されないだけでなく、結着材４も硬化しない。

加圧型９での加圧を繰り返すと、図８に拡大図で示したように、磁粉１の粒子間のすき間が小さくなった成形体５が形成される。これは、複数回加圧することにより、前回加圧時における磁粉１の粒子の配列状態に対して、磁粉１の粒子が再配列されるためである。

磁粉１の粒子の再配列では、隣接する磁粉１の粒子同士の間の当接表面（摺接表面）に潤滑剤２の吸着膜３が介在することによって、磁粉１の粒子同士が非常に滑らかに移動する。この磁粉１の粒子の再配列と吸着膜３による滑りの相乗作用によって、成形体５において磁粉１の粒子の隙間が小さくなる。

また、磁粉１の粒子の間には、結着材４が未硬化の状態で介在している。未硬化の状態の結着材４は、シリコーンオイルと類似の特性を発揮し、潤滑性も発揮する。つまり、隣接する磁粉１の粒子の間に吸着膜３および未硬化の結着材４が介在することによって、磁粉１の粒子の移動（再配列）を促進する。この作用にもより、成形体５において磁粉１の粒子の隙間が小さくなる。すなわち、磁粉１の粒子の隙間が小さな成形体５が得られる。

（ステップＳ９：加熱硬化）
図１のステップＳ９に示すように、成形体５を加熱して、結着材４を硬化する。
成形体５の加熱温度Ｔ_６は、熱硬化型のシリコーン組成物の硬化温度（硬化開始温度）Ｔ_４以上であり、磁粉１の分解温度Ｔ_２未満である。この加熱温度Ｔ_６は、潤滑剤２の融点Ｔ_３未満の温度であることが好ましい（Ｔ_４≦Ｔ_６＜Ｔ_３＜Ｔ_２）。

本工程の加熱は、成形体５を加熱温度Ｔ_６で加熱することで行う。例えば、先の加圧工程（ステップＳ９）の加圧型９で成形された成形体５を、加圧型９から取り出さずに、加圧型９の温度を加熱温度Ｔ_６として行うことができる。

また、成形体５を、加圧型９から取り出し、マイクロ波による加熱炉、電気炉、プラズマ加熱炉、高周波焼入炉、赤外線ヒータによる加熱炉などの中に配置して行うこともできる。
加熱温度Ｔ_６での加熱は、結着材４が硬化完了するまでの時間とする。
以上の各工程を施すことで、本形態の磁石６が製造できる。

（磁石）
本形態の磁石６は、その構成を図９に模式図で示したように、磁粉１の粒子間の空隙が減少した、密な磁石となっている。また、本形態の磁石６は、硬化した結着材４０が磁粉１の粒子同士を結着した構成となっている。

結着材４０は、磁粉１の粒子の当接部近傍のみに介在する。すなわち、磁粉１の粒子の表面のうち、結着材４０が存在しない部分もある。この場合、磁粉１は、その表面に吸着膜３が成膜しており、磁性材料が露出することが抑えられている。つまり、雰囲気による酸化等の磁粉１の磁気特性の低下が抑えられている。

（具体例）
本形態の効果を、具体例を用いてより具体的に説明する。
ステップＳ２で破砕された磁粉１を、目開きの大きさが異なる篩を用いて篩い分けし、二次粒子の最大径が異なる各試料の磁粉１を得た。このとき、磁粉１の一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、同じである。
得られた各試料の磁粉１に、ステップＳ４〜Ｓ９の各工程を施して成形体５を得た。

得られた各試料の成形体５の密度を測定し、篩い分けを行わない試料の成形体５の密度を１としたときの成形体密度比を得た。磁粉１の二次粒子の最大粒子径（篩の目開き長）／一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）と成形体密度比との関係を図１０に示した。

図１０に示したように、最大粒子径／平均粒子径が１５０〜２００の範囲に含まれる試料は、成形体５の密度が高くなっていることが確認できる。また、この範囲を外れた各試料では、成形体５の密度の変化が見られない。

以上、詳述したように、最大粒子径／平均粒子径が１５０〜２００の範囲（一次粒子の平均粒子径と、二次粒子の最大径との比が、１：１５０〜１：２００）に含まれることで、密度の大きな成形体５を得られる。

（本形態の効果）
（第１の効果）
本形態の製造方法では、一次粒子及び二次粒子の粒径が限定された磁粉１から成形体５を得ている。この構成によると、磁粉１の粒子の間の空隙が減少しており。磁粉１の粒子が密に配列した成形体５を得られる。

具体的には、磁粉１は、一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）と二次粒子の最大粒子径とからその粒子特性が規定される。この磁粉１は、二次粒子の粒子径が小さくなり、二次粒子が増えることによる二次粒子同士の接点の増加がなくなり、二次粒子の粒子径が大きくなることによる二次粒子の周りの空隙の増加がなくなり、二次粒子の周りに微細な一次粒子が位置することで、空隙の量（サイズ）が減少している。
そして、本形態では、この磁粉１を加圧成形して成形体５を形成している。加圧成形を行うと、磁粉１の粒子の再配列により当該粒子間の空隙がより減少する。
この結果、本形態の製造方法では、密な成形体５を得ることができる。また、密な成形体５から、空隙が減少した密な磁石６を得ることができる。

（第２の効果）
本形態の製造方法では、一次粒子の粒径よりも大きな磁粉１を、破壊圧力以上の圧力で加圧して破壊するとともに二次粒子を形成してなる磁粉１を得ている。大きな粒子の磁粉を加圧（破壊）して磁粉１を得ることで、簡単に磁粉１を準備できる。

（第３の効果）
本形態の製造方法では、二次粒子は、篩い分けにより最大粒径を制御する。篩の目開きで最大粒径を制御することで、簡単に所望の粒度特性を備えた磁粉１を準備できる。

（第４の効果）
本形態の磁石６は、上記の製造方法により製造されてなる。この構成によると、上記した第１〜第３の効果を備えた磁石となる。

［実施形態２］
本発明の磁石の製造方法について、図１１を参照しながら、実施形態として具体的に説明する。図１１は、本形態の磁石の製造方法の各工程を示した図である。

（ステップＳ１：磁粉の準備）
図１１のステップＳ１に示すように、磁石の素材としての磁粉１を準備する。本工程は、実施形態１のステップＳ１と同様な工程である。
（ステップＳ２：潤滑剤の準備）
図１１のステップＳ２に示すように、潤滑剤２を準備する。本工程は、実施形態１のステップＳ４と同様な工程である。

（ステップＳ３：混合粉の製造）
図１１のステップＳ３に示すように、先の２つの工程で準備した磁粉１と潤滑剤２を混合して混合粉を得る。本工程は、実施形態１のステップＳ５と同様な工程である。
（ステップＳ４：吸着膜の生成）
図１１のステップＳ４に示すように、混合粉１，２を加熱して磁粉１の表面に吸着膜３を形成する。本工程は、実施形態１のステップＳ６と同様な工程である。

（ステップＳ５：結着材の混合）
図１１のステップＳ５に示すように、混合粉１，２の表面に未硬化の結着材４を配する。本工程は、実施形態１のステップＳ７と同様な工程である。
（ステップＳ６：磁粉の破砕）
図１１のステップＳ６に示すように、混合粉１，２を加圧して、磁粉１を破砕する。本工程は、実施形態１のステップＳ２と同様な工程である。

具体的には、加圧ローラ７（７１，７２）を用いて、磁粉１が破壊する破壊圧力以上の圧力で加圧（押圧）して行う。本形態での加圧力も、１〜３ＧＰａとすることができる。
本形態においても、加圧ローラ７での加圧により、磁粉１の粒子が破壊する。これは、磁粉１の一つの粒子（第一粒子）が、別の粒子（第二粒子）に荷重（加圧力）を伝え、破壊圧力以上の荷重を受ける第二粒子が破壊される。そして、第二粒子は、微細な破砕粒を形成する。

加圧ローラ７で破砕された磁粉１は、解砕される。破砕された磁粉１は、加圧ローラ７での加圧により圧縮した固体状態となっている。解砕することで、磁粉１が粉末状となる。このとき、磁粉１は、一次粒子が凝集して二次粒子を形成する。一次粒子の凝集は、微細な粒子の付着性によるとともに、磁石の磁力も作用して生じる。

本工程で破砕された磁粉１は、平均粒子径（Ｄ５０）が１．８〜４．０μｍである。この磁粉１の一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、従来公知の測定方法で測定できる。

（ステップＳ７：磁粉の篩い分け）
図１１のステップＳ７に示すように、破砕した磁粉１を篩い分けする。本工程は、実施形態１のステップＳ３と同様な工程である。
具体的には、目的とする粒子を得ることができる通過孔（目開き）を備えた篩を用いて行う。
本形態でも、磁粉の篩い分けを篩を用いて行うが、所定の粒子を分離できる方法（装置）であれば、限定されるものではない。

（磁粉の粒子特性）
本形態のステップＳ７で篩い分けした磁粉１も、実施形態１の場合と同様に、一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）と、二次粒子の最大径との比が、１：１５０〜１：２００の範囲に含まれる。

磁粉１の一次粒子と二次粒子の粒子特性が上記の範囲に含まれることで、二次粒子の粒子同士の間の空隙が減少する。二次粒子の粒子間の空隙が減少すると、後の加圧工程（Ｓ４）において、磁粉１を加圧して得られる成形体に残存する空隙量を少なくできる。そうすると、成形体から得られる磁石にも空隙が少なくなり、密な磁石を得ることができる。

磁粉１の一次粒子と二次粒子の粒子特性が上記の範囲より小さくなる（１：１５０未満）と、加圧による成形性が低下する。具体的には、二次粒子の粒径が小さくなりすぎ、二次粒子の粒子数が増え、二次粒子同士の接点が増え、磁粉１の見かけの体積が増加する（嵩が増す）。そうすると、成形体を形成するための加圧時に二次粒子同士の接点が多いので、圧縮されにくくなる。

また、粒子特性が上記の範囲より大きくなる（１：２００より大きい）と、成形体（磁石）に空隙が残存するようになる。具体的には、上記の範囲より大きくなる（１：２００より大きい）と、磁粉１は、より径の大きな二次粒子を含む。そうすると、大径の二次粒子の間に空隙が残存しやすくなる。その結果、磁粉１を加圧して得られる成形体に空隙が残存するようになる。

磁粉１の二次粒子の最大径は、篩い分けに用いた篩の目開きから決定できる。本工程では、目開きが５００μｍの篩（３０メッシュ）を用いて二次粒子の分級を行っており、最大粒子径が５００μｍとなる。

（ステップＳ８：加圧成形）
図１１のステップＳ８に示すように、磁粉１を加圧して成形体５を形成する。本工程は、実施形態１のステップＳ８と同様な工程である。
（ステップＳ９：加熱硬化）
図１１のステップＳ９に示すように、成形体５を加熱して、結着材４を硬化する。本工程は、実施形態１のステップＳ９と同様な工程である。

（本形態の効果）
本形態においても、実施形態１の時と同様に、密な成形体５を得ることができる。そして、密な成形体５からは、密な磁石６が得られる。
すなわち、本形態のように、混合粉末を形成した状態で、磁粉１を破壊して特定の粒度特性を備えた磁粉１を形成しても、実施形態１と同様に、密な磁石６を得られる効果を発揮する。

［実施形態３］
本発明の磁石の製造方法について、図１２を参照しながら、実施形態として具体的に説明する。図１２は、本形態の磁石の製造方法の各工程を示した図である。

（ステップＳ１：磁粉の準備）
図１２のステップＳ１に示すように、磁石の素材としての磁粉１を準備する。本工程は、実施形態１のステップＳ１と同様な工程である。
（ステップＳ２：磁粉の破砕）
図１２のステップＳ２に示すように、磁粉１を加圧して、破砕する。本工程は、実施形態１のステップＳ２と同様な工程である。

具体的には、加圧ローラ７（７１，７２）を用いて、磁粉１が破壊する破壊圧力以上の圧力で加圧（押圧）して行う。本形態での加圧力も、１〜３ＧＰａとすることができる。

本形態においても、加圧ローラ７での加圧により、磁粉１の粒子が破壊する。これは、磁粉１の一つの粒子（第一粒子）が、別の粒子（第二粒子）に荷重（加圧力）を伝え、破壊圧力以上の荷重を受ける第二粒子が破壊される。そして、第二粒子は、微細な破砕粒を形成する。

加圧ローラ７で破砕された磁粉１は、解砕される。破砕された磁粉１は、加圧ローラ７での加圧により圧縮した固体状態となっている。解砕することで、磁粉１が粉末状となる。このとき、磁粉１は、一次粒子が凝集して二次粒子を形成する。一次粒子の凝集は、微細な粒子の付着性によるとともに、磁石の磁力も作用して生じる。

本工程で破砕された磁粉１は、平均粒子径（Ｄ５０）が１．８〜４．０μｍである。この磁粉１の一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、従来公知の測定方法で測定できる。

（ステップＳ３：磁粉の篩い分け）
図１２のステップＳ３に示すように、破砕した磁粉１を篩い分けする。本工程は、実施形態１のステップＳ１と同様な工程である。

篩い分けは、破砕した磁粉１を、所定の目開きの篩を通過させて行う。篩い分けは、目的とする粒子を得ることができる通過孔（目開き）を備えた篩を用いて行う。

本形態では、磁粉の篩い分けを、篩を用いて行うが、所定の粒子を分離できる方法（装置）であれば、限定されるものではない。例えば、気流分級装置等の分級装置を用いて大径の粒子を分離しても良い。

（磁粉の粒子特性）
上記したように、ステップＳ２で破砕した磁粉１は、二次粒子を形成している。そして、ステップＳ３では、破砕した状態の磁粉１を篩い分けする。すなわち、二次粒子の状態の磁粉１を篩い分けする。
ステップＳ３で篩い分けした磁粉１は、一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）と、二次粒子の最大径との比が、１：１５０〜１：２００の範囲に含まれる。

磁粉１の一次粒子と二次粒子の粒子特性が上記の範囲に含まれることで、二次粒子の粒子同士の間の空隙が減少する。二次粒子の粒子間の空隙が減少すると、後の加圧工程（Ｓ４）において、磁粉１を加圧して得られる成形体に残存する空隙量を少なくできる。そうすると、成形体から得られる磁石にも空隙が少なくなり、密な磁石を得ることができる。

磁粉１の一次粒子と二次粒子の粒子特性が上記の範囲より小さくなる（１：１５０未満）と、加圧による成形性が低下する。具体的には、二次粒子の粒径が小さくなりすぎ、二次粒子の粒子数が増え、二次粒子同士の接点が増え、磁粉１の見かけの体積が増加する（嵩が増す）。そうすると、成形体を形成するための加圧時に二次粒子同士の接点が多いので、圧縮されにくくなる。

また、粒子特性が上記の範囲より大きくなる（１：２００より大きい）と、成形体（磁石）に空隙が残存するようになる。具体的には、上記の範囲より大きくなる（１：２００より大きい）と、磁粉１は、より径の大きな二次粒子を含む。そうすると、大径の二次粒子の間に空隙が残存しやすくなる。その結果、磁粉１を加圧して得られる成形体に空隙が残存するようになる。

磁粉１の二次粒子の最大径は、篩い分けに用いた篩の目開きから決定できる。本工程では、目開きが５００μｍの篩（３０メッシュ）を用いて二次粒子の分級を行っており、最大粒子径が５００μｍとなる。

（ステップＳ４：潤滑剤の準備）
図１２のステップＳ４に示すように、潤滑剤２を準備する。本工程は、実施形態１のステップＳ４と同様な工程である。

（ステップＳ５：混合粉の製造）
図１２のステップＳ５に示すように、先の２つの工程で準備した磁粉１と潤滑剤２を混合して混合粉を得る。本工程は、実施形態１のステップＳ５と同様な工程である。
（ステップＳ６：吸着膜の生成）
図１２のステップＳ６に示すように、混合粉１，２を加熱して磁粉１の表面に吸着膜３を形成する。本工程は、実施形態１のステップＳ６と同様な工程である。
（ステップＳ７：加圧成形）
図１２のステップＳ７に示すように、磁粉１を加圧して成形体５を形成する。本工程は、実施形態１のステップＳ８と同様な工程である。

（ステップＳ８：熱処理工程）
図１２のステップＳ８に示すように、成形体５を酸化性雰囲気にて加熱して、二次成形体を形成する（熱処理工程）。

酸化性雰囲気にて成形体５を熱処理（加熱）することで、磁粉１の粒子の露出面が酸素と反応し、磁粉１の表面に酸化膜が生成される。この酸化膜が隣接する磁粉１の粒子の表面同士を接合する。つまり、酸化膜は磁粉１において隙間に露出している部分に形成され、磁粉１において隙間に露出していない部分（粒子が圧接した界面）は母材そのものとなる。したがって、磁粉１の全ての表面に酸化膜が形成されることはない。

このようにして形成された二次成形体は、強度を十分に確保することができる。これにより、二次成形体の抗折強度を高くすることができる。さらに、加圧工程にて、成形体５において磁粉１が存在しない領域が少なくなることで、熱処理工程後の二次成形体による残留磁束密度を高くすることができる。なお、二次成形体の密度は、５〜６ｇ／ｃｍ^３程度である。

熱処理工程は、マイクロ波による加熱炉、電気炉、プラズマ加熱炉、高周波焼入炉、赤外線ヒータによる加熱炉などの中に１次成形体を配置して行う。この熱処理工程における加熱は、限定されるものではないが、例えば、図１３に示す温度変化を経て行うことができる。

図１３に示すように、加熱温度Ｔ_６は、磁粉１の分解温度Ｔ_２未満に設定される。例えば、磁粉１としてＳｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３やＦｅ_１６Ｎ_２を用いる場合には、分解温度Ｔ_２が５００℃程度であるため、加熱温度Ｔ_６を５００℃未満に設定する。例えば、本工程における熱処理温度Ｔ_６は、２００〜３００℃程度とする。

また、酸化性雰囲気の酸素濃度及び雰囲気圧力は、磁粉１を酸化することができればよく、大気中の酸素濃度程度及び大気圧程度であれば十分である。したがって、酸素濃度や気圧などを特別に管理する必要はない。そのため、大気雰囲気で加熱するとよい。そして、加熱温度Ｔ_６を２００〜３００℃程度にすることで、Ｓｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３又はＦｅ_１６Ｎ_２の磁粉のいずれの場合にも、酸化膜を形成することができる。

（ステップＳ９：コーティング工程）
図１２のステップＳ９に示すように、熱処理工程にて形成された二次成形体の表面をコーティング膜により囲う処理を行い、本形態の磁石６が得られる。

コーティング膜は、Ｃｒ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｃｕなどの電気めっきにより形成されためっき被膜、無電解めっきにより形成されためっき被膜、樹脂コーティングにより形成された樹脂被膜、ガラスコーティングにより形成されたガラス被膜、Ｔｉ，ダイヤモンドライクカーボン(ＤＬＣ)などによる被膜などである。無電解めっきの例として、Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｃｏ、これらの合金や混合物などを用いた無電解めっきがある。樹脂コーティングの例として、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂などによるコーティングがある。

つまり、コーティング膜は、卵の殻のように機能する。そのため、磁石６は、酸化膜とコーティング膜とが接合力を発揮することにより、抗折強度を高くすることができる。特に、無電解めっきを施すことにより、表面硬度、密着性を高くすることができ、磁粉１の接合力をより強固にすることができる。また、例えば、無電解ニッケルリンめっきなどは、耐食性も良好となる。

さらに、酸化膜は、上述したように、二次成形体の表面のみならず内部においても、磁粉１の粒子同士を接合している。したがって、磁石６の内部において、酸化膜の接合力により、内部の磁粉１の粒子が自由に動作することを規制している。そのため、磁粉１が回転することにより磁極が反転してしまうことを抑制できる。つまり、高い残留磁束密度を得ることができる。

ここで、コーティング工程において、電気めっきを適用する場合には、めっき前の二次成形体が電極として作用するため、当該二次成形体の接合強度を高くする必要がある。しかし、コーティング工程は、無電解めっき、樹脂コーティング、ガラスコーティングを適用する場合には、電気めっきに比べて、二次成形体の接合強度は高くする必要はない。つまり、酸化膜による接合力で十分である。したがって、上記のようなコーティング工程により、二次成形体の表面に確実にコーティング膜を形成できる。

また、コーティング工程にて無電解めっきを施す場合、二次成形体をめっき液に含浸させる。このとき、二次成形体の内部にめっき液が進入しようとするが、酸化膜が形成されているため、当該酸化膜は、めっき液の進入を抑制する効果を発揮する。つまり、めっき液が内部に進入することによる腐食などの発生の抑制することを期待できる。

（本形態の効果）
本形態においても、実施形態１の時と同様に、密な成形体５を得ることができる。そして、密な成形体５からは、密な磁石６が得られる。

すなわち、本形態のように、結着材４を用いない製造方法で製造された磁石６においても、実施形態１と同様に、密な磁石６を得られる効果を発揮する。すなわち、磁粉１を加圧して成形体５を形成する製造方法において、磁粉１の一次粒子と二次粒子の粒子特性を制御することで、密な成形体５及び磁石６を得られる効果を発揮することが確認できる。

１：磁粉、２：潤滑剤、３：吸着膜、４：結着材、５：成形体、６：磁石、７：加圧ローラ、７１：上ローラ、７２：下ローラ、８：混合用容器、９：加圧型、９１：加圧下型、９２：加圧上型

Claims (4)

1. 一次粒子が凝集して二次粒子を形成した状態の磁粉を加圧成形して成形体を得る工程を有する磁石の製造方法であって、
   該一次粒子の平均粒子径（Ｄ５０）と、該二次粒子の最大径との比が、１：１５０〜１：２００であることを特徴とする磁石の製造方法。
2. 前記磁粉は、前記一次粒子の粒径よりも大きな磁粉を、破壊圧力以上の圧力で加圧して破壊するとともに前記二次粒子を形成してなる請求項１記載の磁石の製造方法。
3. 前記二次粒子は、篩い分けにより最大粒径が制御される請求項１〜２のいずれか１項に記載の磁石の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁石の製造方法により製造されたことを特徴とする磁石。

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