JP2665812B2

JP2665812B2 - 樹脂磁石用Ｆｅ‐Ａｌ‐Ｎｉ‐Ｃｏ系磁石粉末

Info

Publication number: JP2665812B2
Application number: JP2036965A
Authority: JP
Inventors: 隆夫森; 浩大山; 隆久広岡
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1997-10-22
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JPH03239306A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、種々の形状に成形できる樹脂磁石に用い
るFe−Al−Ni−Co系磁石粉末に係り、特定組成のFe−Al
−Ni−Co系等方性磁石合金を平均粒径20〜100μｍの粉
末となすことにより、温度特性、保磁力等の磁石特性が
Fe−Al−Ni−Co系鋳造磁石と同等で、粉末取扱い並びに
樹脂磁石製造が容易な樹脂磁石用Fe−Al−Ni−Co系磁石
粉末に関する。

背景技術樹脂磁石は、所要の組成、量の磁石合金粉末を樹脂と
混合して、種々形状に成形できるため、広く用いられて
おり、例えば、音響機器、OA機器、計測機器などの電子
部品の磁気回路に用いられる。

かかる樹脂磁石は、薄肉や複雑な形状のものができるワレ・カケが生じ難く、加工が容易の特徴がある。

従来、樹脂磁石の磁石粉末として、フェライト磁石粉
末と希土類磁石粉末があり、まず、フェライト磁石は MO・6Fe₂O₃（Ｍ＝Ba,Sr等）化合物を主成分として、
安価であるが磁気特性が低い Brの温度特性はα＝−0.18％／℃であり、温度特性は
特に悪く、キュリー温度も低いため、基本的に精密な電
子機器などの用途には不向きである。

また、希土類磁石粉末では RCo₅、R₂Co₁₇化合物、またはR₂Fe₁₄B化合物を主成分
とする粉末を用いて作成される。

RCo₅またはR₂Co₁₇化合物を用いた樹脂磁石では、磁気特
性はフェライト磁石に比して格段に高いが、原材料費が
高価であり、また酸化しやすいために製造が難しく、実
際の使用状態においても使用中に温度が上昇するような
用途では酸化が進行して磁気特性が劣化するという問題
がある。

超急冷法によるR₂Fe₁₄B化合物を主成分とする磁石も
提案されているが、温度特性はBrの温度特性α＝−0.13
％／℃であり、フェライト磁石と同様に悪く、電子機器
などの温度が変化するような用途には不適である。

従来技術の問題点上記磁石は、磁性化合物の持つ結晶磁気異方性を利用
した単磁区微粒子型の永久磁石であるため、特に樹脂磁
石に用いられる粉末は単磁区粒子径の大きさでなければ
ならない。従って、フェライト磁石、RCo₅、RFeB磁石
は、１〜数μｍ、ピニング型のR₂Co₁₇でも〜10μｍであ
る。

特に、微粒子の希土類磁石微粉末は酸化し易く、製造
の途中で特性が変化し、取扱いが困難である。

また、樹脂磁石とした後も、酸化が進行して時間が経
過するにつれて磁石特性が劣化することがある。さら
に、磁気特性が粉末の粒径に依存するため、微粉末の状
態で粒度を揃えることが必要である。

一方、ブラウン管等の電子ビーム集束用磁気回路は、
電子銃より発射された電子ビームを所要方向に偏向させ
るために磁気回路に種々形状の環状永久磁石を有する
が、温度変化に対する磁気特性の安定性の観点から、通
常、鋳造Fe−Al−Ni−Co系磁石が使用されてきた。

Fe−Al−Ni−Co系磁石には、Al 5〜14wt％、Ni 12〜2
4wt％、Co 2〜40wt％、Cu 1〜8wt％を必須とし、10％未
満のTi、５％未満のNbを含有するもの、さらにまた鋳造
性、加工性、結晶の粗大化、磁気特性の改善のために、
Ｂ、Ｃ、Si、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Cr、Mn、Zn、Zr、Mo、Ｗ、H
f、Ta、希土類元素等を各２％未満含有するものなどが
あり、それぞれの組成比率や適当な製造方法を選ぶこと
によって、等方性、異方性、高保磁力・高エネルギー積
などさまざまな特徴をもった数種の材質が鋳造および焼
結法によって得られている。

近年、電子ビーム集束用磁気回路は、回路技術の改良
からさほど高磁束を発生させる磁石を必要としなくなっ
てきたが、磁石形状が複雑になり鋳造Fe−Al−Ni−Co系
磁石では、加工に手間を要するため、樹脂磁石が検討さ
れるも従来の樹脂磁石では前述の温度特性から問題を生
じる。

そこで、Fe−Al−Ni−Co系磁石の粉末化も考えられる
が、一般に、Fe−Al−Ni−Co系磁石は微粉末にすると、
磁石特性、特に保磁力が低下するという問題点がある。

これはFe−Al−Ni−Co系磁石が熱処理によって数百〜
数千μｍの大きさの強磁性相と非磁性相とが分離する、
いわゆるスピノダル分解による析出硬化型であるため、
析出相に歪みが入ることなどによると考えられる。特
に、樹脂磁石は薄肉や異形のものが要求されることが多
く、保持力の高いことが必要である。

発明の目的この発明は、例えば、前記の電子ビーム集束用磁気回
路に最適なアルニコ系樹脂磁石の提供を目的とし、ま
た、温度特性、保磁力等の磁石特性がアルニコ系鋳造磁
石と同等で、粉末取扱い並びに樹脂磁石製造が容易な樹
脂磁石用Fe−Al−Ni−Co系磁石粉末提供を目的としてい
る。

発明の概要この発明は、温度特性、保磁力等の磁石特性がアルニ
コ系鋳造磁石と同等のアルニコ系樹脂磁石を目的に、組
成並びに組織について種々のFe−Al−Ni−Co系磁石の磁
石粉末を作成し検討した結果、特定組成の等方性Fe−Al
−Ni−Co系磁石を、所要の粒度に粉砕すると、良好な磁
気特性及び温度特性を有する樹脂磁石用の磁石粉末が得
られることを知見し、この発明を完成した。

すなわち、この発明は、 Al 6.8〜7.7wt％、 Ni 17.5〜18.5wt％、 Co 24.5〜25.5wt％、 Cu 2.7〜3.3wt％、 Ti 3.8〜4.2wt％、 Nb 1.8〜2.2wt％、 Si 0.2wt％以下、残部Feと不可避的不純物とからなり、等方性を有き、平
均粒径が20〜100μｍの粉末からなることを特徴とする
樹脂磁石用Fe−Al−Ni−Co系磁石粉末。

発明の構成この発明は、例えば、前記組成の磁石合金を溶製し、
所定の熱処理、すなわち溶体化処理、時効処理を施した
等方性永久磁石を、平均粒頚が20〜100μｍの粉末とな
るように粉砕することにより、良好な磁気特性及び温度
特性を有し、樹脂磁石として最適なFe−Al−Ni−Co系磁
石粉末が得られることを特徴としている。

この発明において、Al、Ni、Co、Cuは、本Fe−Al−Ni
−Co系磁石の中心組成であり、各々、 Al 6.8〜7.7wt％， Ni 17.5〜18.5wt％， Co 24.5〜25.5wt％， Cu 2.7〜3.3wt％，の範囲内においてのみ、良好な磁気特性が得られる。

詳述すると、Alは、6.8wt％未満では、面心立方構造
を有する低保持力の相が析出し、磁石の保磁力を低下さ
せ、また、7.7wt％。を越えると、残留磁束密度を低下
させるため、6.8〜7.7wt％の範囲とする。

Niは、17.5wt％未満では、保磁力が急激に低下し、1
8.5wt％を越えると、残留磁束密度を低下させるととも
に、熱処理の許容条件が厳しくなり量産に適さなくなる
ため、17.5〜18.5wt％の範囲とする。

Coは、24.5wt％未満では、保磁力、残留磁束密度とも
に低下し、25.5wt％を越えると、低保持力相が析出し易
くなり、これを避けるために高温での溶体化処理が必要
となり、量産に適さなくなるため、24.5〜25.5wt％の範
囲とする。

Cuは、2.7wt％未満では、保磁力が顕著に低下し、ま
た、3.3wt％を越えると、残留磁束密度を低下させるた
め、2.7〜3.3wt％の範囲とする。

Ti、Nbは、保磁力を向上させるため添加するが、かか
る効果を得るには、Ti 3.8wt％以上、Nbが1.8wt％以上
必要であり、また、添加量の増加に伴って保磁力が向上
するが、各々、Tiが4.2wt％、Nbが2.2wt％を越えると、
異相の析出により熱処理が困難となって良好な磁気特性
が得られなくなるため、Ti 3.8〜4.2wt％、Nb 1.8〜2.2
wt％の範囲とする。

特に、Tiは、その添加により磁石を硬く脆くするた
め、Al、Ni、Co、Cuが前記範囲内において、樹脂磁石用
粉末として最適の性状を得るのに、当該範囲が不可欠と
なる。

Siは、鋳造性の改善のために添加する元素であるが、
この発明においては鋳造性はそれほど重要でなく、ま
た、大量の添加は磁気特性を低下させるため、0.2wt％
以下の含有とする。

Feは、Fe−Al−Ni−Co系の基幹をなすが、前記元素含
有の残余を占める。

鋳造Fe−Al−Ni−Co系磁石の熱処理は、通常、２段階
以上でなされる。高温で行われる熱処理は、溶体化処理
として1200〜1300℃でなされ、低温での時効処理は、70
0〜550℃で行われる。

Fe−Al−Ni−Co系磁石は、時効処理温度よりもキュリ
ー温度の方が高く（〜850℃）、時効処理の途中で磁化
された場合は、通常は熱消磁することができない。

従って、時効処理後に十分に脱磁したのちに粉砕す
る。それでもまだ磁化が残存することによって凝集した
粉は、所要目のメッシュなどを用いる分級にて取り除か
れる。

この発明で用いられるFe−Al−Ni−Co系磁石合金は、
その出発点として、鋳造法で得られたものでもよく、従
来のフェライトや希土類磁石の如く数μｍに微粉砕をす
る必要は全くないため、粉砕はジョーククラッシャーな
どの公知の粉砕方法を適宜選択するとよい。

この発明において、粉末粒系の平均値を20〜100μｍ
と定めたのは、樹脂磁石の磁気特性の低下を防ぐためと
磁気特性の均一性の確保のためである。すなわち、平均
粒径が20μｍ未満であると、Fe−Al−Ni−Co系の磁石の
保磁力の発生の機構となるミクロ組織を破壊してしまい
保磁力の低下を招来し、100μｍを越えると、樹脂磁石
とした場合に樹脂中で磁石粉末が均等に分散しなくな
り、磁石中で磁気特性が不均一な部分が生じることとな
るためである。

この発明による磁石粉末を用いて樹脂磁石を製造する
方法としては、粉末と混合，成形，固化などに用いるバ
インダーの種類あるいは製品の種類などにより適宜選択
して樹脂磁石を作製することができ、バインダー量は所
要の磁石特性を得るために体積構成比において50％以下
である。成形方法としては、通常のプレス成形のほかに
射出成形や押出し成形、静水圧成形を採用することもで
きる。

バインダーとして用いる合成樹脂は、熱硬化性、熱可
塑性のいずれの性質を有するものも利用できるが、熱的
に安定な樹脂が好ましく、例えば、ポリアミド、ポリイ
ミド、フェノール樹脂、弗素樹脂、けい素樹脂、エポキ
シ樹脂などを適宜選定できる。また、該合金粉末を均一
に分散混合させて磁石特性を発現させるために、バイン
ダーとして合金粉末を併用することもできる。

発明の効果この発明によるFe−Al−Ni−Co系磁石粉末を用いた樹
脂磁石は、温度特性、保磁力等の磁石特性が鋳造Fe−Al
−Ni−Co系磁石と同等で、粉末取扱い並びに樹脂磁石製
造が容易であり、特に、ビデオプロジェクター、ハイビ
ジョンTV用などの電子ビーム集束用磁気回路に最適なア
ルニコ系樹脂磁石を提供できる。

実施例 Al 7.0wt％、Ni 17.8wt％、 Co 25.0wt％、Cu 3.0wt％、 Ti 4.0wt％、Nb 1.8wt％、 Si≦0.2wt％、 Fe残部からなる組成のFe−Al−Ni−Co系磁石合金を鋳造
し、該合金に、1250℃、0.5時間の溶体化処理、650℃、
３時間の時効処理の各熱処理を施し、Br＝6.7kG、He＝1
000Oe（BH）max＝2.3MGOeの等方性永久磁石合金を得
た。

上記の磁石合金をジョークラッシャーによって粉砕
し、粉末の粒径分布を測定したところ、 100メッシュ（149μｍ）以上 0wt％、 145メッシュ（105μｍ）以上 0.9wt％、 200メッシュ（74μｍ）以上 35.3wt％、 20μｍ以上 64.7wt％であった。

この粒径分布から粒径の加重平均値を算出すると64μ
ｍであった。

得られた磁石合金粉末を、充填率が重量比率が50％の
割合で残りをエポキシ樹脂を用いて樹脂磁石を作成し、
室温付近の０〜60℃でBrの温度特性を測定したところ、
−0.02％／℃の温度特性が得られた。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Al 6.8〜7.7wt％、Ni 17.5〜18.5wt％、 Co 24.5〜25.5wt％、 Cu 2.7〜3.3wt％、 Ti 3.8〜4.2wt％、 Nb 1.8〜2.2wt％、 Si 0.2wt％以下、残部Feと不可避的不純物とからなり、等方性を有し、平
均粒径が20〜100μｍの粉末からなることを特徴とする
樹脂磁石用Fe−Al−Ni−Co系磁石粉末。