JP2888059B2 - ボンド磁石用組成物及びその製造方法 - Google Patents

ボンド磁石用組成物及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、成形加工性に優れたボ
ンド磁石用組成物及び該組成物から得られる磁気特性に
優れたボンド磁石に関する。
【0002】
【従来の技術】希土類永久磁石は、その優れた磁気特性
から一般家庭電気製品、通信・音響機器、医療機器、一
般産業用機器に至る幅広い分野で利用されつつある。こ
の中でもボンドタイプの磁石は、磁性粉末に樹脂バイン
ダーを配合してプレス成形するものであるため、焼結タ
イプの磁石に比べて、(1)寸法精度が高く複雑な形状
に成形することができる、(2)品質、性能の均一性が
高い、(3)歩留まりが良く、機械加工性が良好であ
る、等の利点を有している。しかし、反面、樹脂バイン
ダーを使用するため、磁石の磁気特性が損なわれるとい
う欠点がある。
【0003】最近になって、磁石としての磁気特性の向
上と機械特性の向上という相反するような要求を満足す
るものとして、樹脂バインダーとして常温で液状のエポ
キシ樹脂を使用することにより得られるボンド磁石が提
案されている。即ち、かかるエポキシ樹脂の使用によ
り、該樹脂の比率を低く抑えなくとも磁石の磁気特性の
向上を図ることが可能となり、強度等の機械的特性も良
好なボンド磁石が得られるというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、常温で
液状のエポキシ樹脂のみをバインダーに使用すると、プ
レス成形に供される組成物の粉体流動性が低下してプレ
ス成形が困難になり、量産性が大きく損なわれるという
新たな問題が生じている。
【0005】従って本発明の目的は、磁気特性を損なわ
ずに粉体流動性が改善されたボンド磁石用組成物及びそ
の製造方法を提供することにある。本発明の他の目的
は、上記組成物から得られるボンド磁石を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、100
重量部の磁性合金粉末と、0.01〜5重量部の酸化亜
鉛粉末と、70重量%ブチルカルビトール溶液における
ガードナー法による動粘度(25℃)が1×10−3
/s以下である熱硬化性樹脂とを含有しているボンド
磁石用組成物が提供される。
【0007】また本発明によれば、磁性合金粉末と、7
0重量%ブチルカルビトール溶液におけるガードナー法
による動粘度(25℃)が1×10−3/s以下で
ある熱硬化性樹脂混合した後に、該磁性合金粉末1
00重量部当たり0.01〜5重量部の酸化亜鉛を混合
することを特徴とするボンド磁石用組成物の製造方法が
提供される。
【0008】本発明によれば更に、前記ボンド磁石用組
成物を加圧成形した後、加熱硬化することによって得ら
れるボンド磁石が提供される。
【0009】
【作用】
A.磁性粉末 本発明にいて磁性粉末としては、ボンド磁石に通常使用
されている磁性合金粉末を使用することができるが、よ
り磁気特性の優れたボンド磁石を得るためには、その中
でも特に異方性磁場(HA)が50kOe以上の磁性粉
末、例えば、Sm−Co5系、Sm2(Co,Fe,Z
r,V)17系などの希土類コバルト系磁性粉末、Nd−
Fe−Co−B系、Nd−Dy−Fe−B系、Nd−F
e−B系等の希土類−鉄−硼素系磁性粉末、Sm−Fe
−N系、Nd−Fe−Ti−N系、Nd−Fe−V−N
系の窒化物系磁性粉末等を使用することが望ましい。ま
た本発明において、上記磁性粉末の粒径は、通常35メ
ッシュ(JIS)以下であることが望ましい。
【0010】また上記で例示した磁性粉末のうち、希土
類−鉄−硼素系磁性粉末においては、液体急冷法により
得られたものを使用することが特に好適である。この液
体急冷法は、所要組成の合金を高周波誘導加熱等の方法
によって溶解し、得られた溶湯を、高速回転する銅また
はアルミ製のロールに吹き付けて急冷し、厚さ数十μm
のリボンとする。このリボンに適当な熱処理を施して、
例えば平均結晶粒径を3000Å以下とした後に、スタ
ンプミル、ボールミル等を用いて乾式或いは湿式粉砕を
行うことにより目的とする磁性粉末を得るものである。
【0011】 B.酸化亜鉛粉末 本発明においては、上記磁性粉末と組み合わせて酸化亜
鉛粉末を使用することが極めて重要である。即ち、上記
磁性粉末を後述する熱硬化性樹脂と混合した後これに酸
化亜鉛粉末を混合すると、酸化亜鉛粉末が磁性粉末を被
覆した熱硬化性樹脂の周囲にまぶされた状態で存在し
(これは電子顕微鏡により確認できる)、この結果とし
て、磁石用組成物の粉体流動性が向上するものと思われ
る。また、純度は、酸化亜鉛として70wt%含有して
いれば特に問題なく使用することができる。
【0012】かかる酸化亜鉛粉末としては、例えば、堺
化学工業株式会社、正同化学工業株式会社、東京化精株
式会社、東邦亜鉛株式会社、日本化学工業、白水化学工
業株式会社等から市販されている各亜鉛華、活性亜鉛
華、表面処理亜鉛華等、アメリカ法、フランス法、湿式
法、特殊法等の製造方法に制約されることなく、一般に
市販されている酸化亜鉛粉末、及びこれらの表面を適当
な剤で処理した表面処理酸化亜鉛粉末等の任意のものが
使用できるが、一般に粒径が20μm以下の粒子を50
重量%以上含有し、平均粒径が20μm以下のものが好
適である。例えば20μm以下の粒子の含有量が50重
量%に満たないものを使用すると、組成物の粉体流動性
を向上させるために極めて多量の酸化亜鉛粉末を使用す
ることが必要となり、この結果、磁気特性や機械的強度
が低下する傾向がある。
【0013】また酸化亜鉛粉末の使用は、前記磁性粉
末100重量部当たり0.01〜5重量部、特に0.1
〜1重量部の範囲に設定される。0.01重量部より少
ない場合には、良好な粉体流動性を得ることができず、
また5重量部よりも多量に使用されると、磁気特性や機
械的強度の低下を招く。
【0014】 C.熱硬化性樹脂 少なくとも1種の熱硬化性樹脂がバインダーとして 使用
されるが、本発明においては、この熱硬化性樹脂は、7
0重量%ブチルカルビトール溶液におけるガードナー法
による動粘度(25℃)が1×10−3/s以下で
あることが必要である。即ち、熱硬化性樹脂の上記動粘
度が1×10−3/sよりも高くなると、ボンド磁
石用組成物の粉体流動性は向上するものの、後述するプ
レス成形により得られる成形体中に空隙が生じやすく、
従って磁性粉末の密度を向上させることができず、この
結果として得られるボンド磁石の磁気特性は不満足なも
のとなってしまう。
【0015】本発明において、バインダーを構成する熱
硬化性樹脂としては、種々のものを使用することがで
き、例えばグリシジルエーテル型、グリシジルエステル
型、グリシジルアミン型、線状脂肪族エポキサイド型、
脂肪族エポキサイド型等の各種エポキシ樹脂を例示する
ことができる。これらは、前述した動粘度が満足される
限りにおいて、2種以上を組み合わせて使用することも
できる。
【0016】上述した熱硬化性樹脂は、前記磁性粉末1
00重量部当り0.5〜5重量部、特に、1〜3重量部
の量で使用されることが好適である。5重量部よりも多
量に使用するとボンド磁石の磁気特性が損なわれ、また
0.5重量部よりも少量であるとボンド磁石の機械的強
度が損なわれる。
【0017】D.その他の成分 本発明のボンド磁石用組成物においては、上記の必須成
分以外にも、必要に応じてそれ自体公知の添加剤、例え
ばSi系、Ti系またはAl系の化学結合型表面処理剤
(カップリング剤)、樹脂硬化剤、硬化促進剤(硬化触
媒)等を使用することができる。例えば上記化学結合型
表面処理剤の代表的なものとしては、ビニルトリエトキ
シシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-
(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシ
シラン、N-(β-アミノエチル)-γ- アミノプロピル
メチルジメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリ
メトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシ
シラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラ
ン、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イ
ソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チ
タネート、イソプロピルトリ(N-アミノエチル-アミノ
エチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシ
ルホスファイト)チタネート、イソプロピルトリオクタ
ノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステ
アロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼン
スルフォニルチタネート、アセトアルコキシアルミニウ
ムジイソプロピレート等を例示することができる。これ
らを、乾式法、湿式法、インテグラルブレンド法等によ
って混合することにより、得られるボンド磁石中の磁性
粉末相互の密着性を向上させることができる。
【0018】樹脂硬化剤としては、例えば単一ポリアミ
ン型硬化剤、変性ポリアミン型硬化剤、酸無水型硬化
剤、ポリフェノール型硬化剤、ポリメルカプタン型硬化
剤、アニオン重合型硬化剤、カチオン重合型硬化剤等を
例示することができる。また硬化促進剤としては、第三
級アミン類、イミダゾール類、有機金属塩類、塩化物
類、有機過酸化物類等を例示することができる。これら
の樹脂硬化剤及び硬化促進剤は、バインダーとして用い
る熱硬化性樹脂の種類に応じて、適宜、1種または2種
以上を組み合わせて使用される。
【0019】 E.ボンド磁石用組成物 本発明のボンド磁石用組成物は、上述した磁性合金粉末
熱硬化性樹脂とを混合し、この後に酸化亜鉛粉末を混
合することによって得られる。この場合、各種表面処理
剤、樹脂硬化剤、硬化促進剤等の任意成分は、熱硬化性
樹脂とともに混合し、最終的に酸化亜鉛粉末の混合を行
なうようにすることが好適である。これによって、酸化
亜鉛粉末が磁性合金粉末を被覆する熱硬化性樹脂表面に
まぶされた状態となり、良好な粉体流動性が確保され
る。
【0020】各成分の混合方法は特に限定されず、例え
ばリボンブレンダー、タンブラー、ナウターミキサー、
ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の混合機を用
いて行なうことができ、また例えば湿式法、乾式法の何
れを用いてもボンド磁石用組成物を調製することができ
る。湿式法は、バインダーとなる熱硬化性樹脂等の有機
成分をメチルエチルケトン等の適当な有機溶剤に溶解
し、これを磁性粉末と混合して乾燥した後に酸化亜鉛粉
末を混合して組成物を得る方法である。また乾式法は、
前述した混合機等を用いて酸化亜鉛粉末以外の成分を一
括混合した後に酸化亜鉛粉末を混合することにより組成
物を調製する方法である。
【0021】かくして得られるボンド磁石用組成物は、
バインダーとして特定の動粘度を有する熱硬化性樹脂を
使用し、しかもこの熱硬化性樹脂表面に酸化亜鉛粉末が
まぶされていることから、粘着性がなく、流動性が極め
て高いパウダー状の組成物となる。
【0022】 F.ボンド磁石 上記のボンド磁石用組成物は、各種の圧縮成形装置を用
いてプレス成形した後に加熱処理を行なって熱硬化性樹
を硬化せしめ、次いで必要により磁場中で着磁するこ
とにより、目的とするボンド磁石を得ることができる。
プレス成形は、通常、4.0〜8.0t/cmの圧力
下で行なわれ、加熱処理は、用いる熱硬化性樹脂の種類
によっても異なるが、一般に120〜190℃の温度で
0.5〜3.0時間行なわれる。また磁場中での着磁
は、例えばプレス成形と同時に行なうこともできる。か
くして得られるボンド磁石は、高密度で高磁気特性を有
しており、しかも強度等の機械的特性にも優れたもので
ある。
【0023】
【実施例】以下の例において、ボンド磁石用の材料とし
て次のものを使用した。
【0024】磁性粉末 磁性粉末1:Nd-Fe-B系磁石粉末 (商品名:MQP−B、米国ゼネラルモーターズ社製) 異方性磁場:70.4kOe 磁性粉末2:Sm・Co5 系磁性粉末 (商品名:RCo5 合金、住友金属鉱山株式会社製) 異方性磁場:246kOe、平均粒径10μm
【0025】熱硬化性樹脂 i) ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:アラ
ルダイトGY260、日本チバガイギー株式会社製) ii) ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:アラ
ルダイトGY280、日本チバガイギー株式会社製) iii) クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品
名:アラルダイトECN1273、日本チバガイギー株式会
社製) iv) ビスマレイミド・トリアジン樹脂(商品名:BT
3109、三菱瓦斯化学株式会社製)
【0026】酸化亜鉛粉末 a) 商品名:亜鉛華、フランス法、1号(特性)、堺化
学工業株式会社(平均粒径0.52μm、20μm以下
100%) b) 商品名:微細亜鉛華,堺化学工業株式会社(平均粒
径0.27μm、20μm以下100%)
【0027】硬化剤 4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(商品名:スミ
キュア−S、住友化学工業株式会社製)
【0028】実施例1〜10、比較例1〜4 表1〜表3に示す配合処方に従って、熱硬化性樹脂及び
硬化剤をメチルエチルケトンで10倍希釈した溶液を磁
性粉末に添加し、混合撹拌した。次いで、30℃におい
て、減圧下(10-1 Torr)でメチルエチルケトン
を完全に揮散させ、さらに表1〜表3に示す配合処方に
従って酸化亜鉛粉末を加え、再度混合撹拌を行ない、所
望のボンド磁石用組成物を得た。
【0029】各例の組成物において、それぞれ使用した
熱硬化性樹脂のみについて、70重量%ブチルカルビト
ール溶液におけるガードナー法による動粘度を25℃で
測定し、測定値が1×10-32/s以下のものを○、
1×10-32/sよりも高いものを×として、表1〜
表3に示した。なお、実施例及び比較例1、2、3にお
いて得られた組成物は、さらさらした流動性に富んだも
のであったが、比較例3、5の組成物は、凝集し易い粘
着性を示した。
【0030】各組成物の粉体流動性を測定し、その結果
を表1〜表3に示した。粉体流動性の測定には、組成物
を金型(外形20mmφ、内径18mmφ、深さ35m
m)に給粉して擦り切った後、金型内の粉末量を評量
し、給粉量が3g以上を○、2g以上3g未満を△、2
g未満を×と判定した。
【0031】上記で得られた各組成物をプレス金型中に
供給し、成形面圧5.7トン/cm2でプレス成形し、
縦80mm×横10mm×厚さ4mmの板状試料を得た
(磁性粉末2を用いた組成物においては、磁場中で成形
を行った)。次いで、この板状試料を大気中、180℃
×2時間、熱処理を行い、試料中のバインダーの硬化を
行ってボンド磁石を得た。得られたボンド磁石の磁気特
性を、チオフィー型自記磁束計を用いて常温で測定し、
測定結果を表1〜表3に示した。なお、上記表中、配合
処方における数値は、重量部である。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】
【0035】
【発明の効果】本発明のボンド磁石用組成物は、得られ
る磁石の磁気特性が優れているばかりではなく、粉体流
動特性も極めて良好であり、成形性に優れ、生産性が高
いという利点を有しており、量産に極めて適している。
この組成物から得られるボンド磁石は、一般家電製品、
通信・音響機器、医療機器、一般産業機器にわたる広い
分野で利用範囲の拡大が期待される。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 100重量部の磁性合金粉末と、0.0
    1〜5重量部の酸化亜鉛粉末と、70重量%ブチルカル
    ビトール溶液におけるガードナー法による動粘度(25
    ℃)が1×10−3/s以下である熱硬化性樹脂
    を含有しているボンド磁石用組成物。
  2. 【請求項2】 前記磁性合金粉は熱硬化性樹脂で被覆さ
    れており、前記二酸化珪素粉は該熱硬化性樹脂表面にま
    ぶされた状態で存在している請求項1に記載のボンド磁
    石用組成物。
  3. 【請求項3】 磁性合金粉末と、70重量%ブチルカル
    ビトール溶液におけるガードナー法による動粘度(25
    ℃)が1×10−3/s以下である熱硬化性樹脂
    混合した後に、該磁性合金粉末100重量部当たり
    0.01〜5重量部の酸化亜鉛を混合することを特徴と
    するボンド磁石用組成物の製造方法。
  4. 【請求項4】 100重量部の磁性合金粉と0.01〜
    5重量部の酸化亜鉛と、70重量%ブチルカルビトール
    溶液におけるガードナー法による動粘度(25℃)が1
    ×10−3/s以下である熱硬化性樹脂とを含有し
    ているボンド磁石用組成物を、加圧成形した後、加熱硬
    化することによって得られるボンド磁石。
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