JP2989420B2

JP2989420B2 - 射出成形用Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金混練物等の保存方法

Info

Publication number: JP2989420B2
Application number: JP5097193A
Authority: JP
Inventors: 治山下
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1999-12-13
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JPH06287602A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金
粉末にメチルセルロースおよび／または寒天と水とを主
成分とするバインダーを添加、混練した射出成形用混練
物、該混練物を射出成形機により成形した成形体、ある
いは該成形体の余剰部の保存方法に係り、射出成形用Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系合金混練物等を密封状態で冷凍保存するこ
とにより、残留酸素量を増加させることなく長時間保存
可能にした射出成形用Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金混練物等の保
存方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、家電製品を初めコンピュータの周
辺機器や自動車等の用途に用いられる小型モーターやア
クチュエータなどには、小型化、軽量化とともに高性能
化が求められており、その磁石材料も小型化、軽量化、
薄肉化からさらに三次元的に複雑な形状製品が要求され
ている。

【０００３】複雑な形状の高性能永久磁石を得る方法と
しては、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金鋳塊を粉砕して得られた合
金粉末とパラフィン系ワックスや熱可塑性樹脂からなる
バインダーを混練して射出成形し、脱バインダー後に焼
結するＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石の製造方法（特開昭
６４−２８３０２号、特開昭６４−２８３０３号）が提
案されている。

【０００４】しかし、上記の製造方法は、バインダーに
パラフィン系ワックスや熱可塑性樹脂からなるバインダ
ーを用いるため、該バインダーと合金粉末中のＲ成分と
が反応して、形成後、脱バインダー処理を施しても焼結
後の焼結体中に多量の酸素及び炭素が残留するため、得
られる永久磁石の磁気特性を劣化させる問題があった。

【０００５】そこで、本発明者らは、従来のパラフィン
系ワックスや熱可塑性樹脂からなるバインダーに代え
て、メチルセルロースと水あるいはメチルセルロースと
寒天と水を主成分とするバインダーを用い、該バインダ
ーのゾル・ゲル反応を利用して射出成形することによ
り、バインダーとＲ成分との反応を抑制し、残留酸素、
炭素量を低減したＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法
（特願平４−１９１７２７号、特願平４−１９１７２８
号）を提案した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法においては、バインダー中
の大部分が水であるために、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末の
Ｒ成分と水との反応が起こり易く、特に該合金粉末とバ
インダーとの混練物を成形するまでの間、成形後の成形
体を焼結するまでの間、あるいは成形の際に発生するス
プールやランナーと呼ばれる成形体余剰部をリサイクル
するために保存すると、時間の経過とともに該混練物や
成形体中の残留酸素量が増加する問題があった。

【０００７】この発明は、上記の問題を解決し、Ｒ−Ｆ
ｅ−Ｂ系合金粉末とメチルセルロースおよび／または寒
天と水とを主成分とするバインダーとを混練した射出成
形用混練物、該混練物を射出成形機により成形した成形
体、射出成形時の該成形体の余剰部、すなわち射出成形
用Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金混練物等の保存に際し、その残留
酸素を増加させることなく、一定時間あるいは長時間保
存できる保存方法の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末（ＲはＹを含む希土類元素の少
なくとも１種）と、メチルセルロースおよび／または寒
天と水とを主成分とするバインダーを混練した射出成形
用混練物、または該混練物を射出成形機により成形した
成形体、あるいは射出成形時の該成形体の余剰部を保存
するに際し、密封状態で冷凍保存することを特徴とする
射出成形用Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金混練物等の保存方法であ
る。

【０００９】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末この発明において、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末としては、
Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１
種）８原子％〜３０原子％、Ｆｅ４２原子％〜９０原子
％、Ｂ２原子％〜２８原子％を主成分とする平均粒度１
〜１０μｍが望ましく、さらに１〜６μｍの微粉末が好
ましい。希土類元素Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素の
うち少なくとも１種）は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｔｂのう
ち少なくとも１種、あるいはさらにＬａ、Ｓｍ、Ｃｅ、
Ｅｒ、Ｅｕ、Ｐｍ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｙのうち少なくとも１
種を含むものが好ましく、８原子％未満では結晶構造が
α−鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高磁気特
性、特に高保磁力が得られず、３０原子％を越えるとＲ
リッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）が
低下して、すぐれた特性の永久磁石が得られない。よっ
て、Ｒは８原子％〜３０原子％が好ましい範囲である。
Ｂは、２原子％未満では菱面体組織となり、高い保磁力
（ｉＨｃ）は得られず、２８原子％を越えるとＢリッチ
な非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）が低下す
るため、すぐれた永久磁石が得られない。よって、Ｂは
２原子％〜２８原子％が好ましい範囲である。Ｆｅは、
４２原子％未満では残留磁束密度（Ｂｒ）が低下し、９
０原子％を越えると高い保磁力が得られないので、Ｆｅ
は４２原子％〜９０原子％の含有とする。また、この発
明において、Ｆｅの一部をＣｏで置換することは、得ら
れる磁石の磁気特性を損うことなく温度特性を改善する
ことができるが、Ｃｏ置換量がＦｅの５０％を越える
と、逆に磁気特性が劣化するため好ましくない。また、
下記添加元素のうち少なくとも１種を添加することは、
Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石に対してその保磁力等を改善あ
るいは製造性の改善、低価格化に効果がある。Ｔｉ、
Ｎｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ａｌ、
Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｂｉ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ｓｉ、
Ｓ、Ｃ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、
Ｓｒ、Ｂｒ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎ、Ｆ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ。

【００１０】さらに、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末として、
Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１
種）１２原子％〜２５原子％、Ｂ４原子％〜１０原子
％、Ｃｏ０．１原子％〜１０原子％、Ｆｅ６８原子％〜
８０原子％を主成分とし、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相を主相とする
平均粒径１〜５μｍの主成分系合金粉末と、Ｒ₃Ｃｏ相
を含むＣｏ又はＦｅとＲとの金属間化合物相に一部Ｒ₂
（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相等を含み、Ｒ（但しＲはＹを含む希
土類元素の内少なくとも１種）２０原子％〜４５原子
％、Ｃｏ３原子％〜２０原子％、Ｂ１２原子％以下、残
部Ｆｅとする平均粒径８〜４０μｍの液相系化合物粉末
を所定の割合で配合混合した原料を用いることができ
る。上記の配合合金粉末において、主成分系合金粉末を
得るには、Ｒは、１２原子％未満では合金溶製時に晶出
するα−Ｆｅ相が増加し好ましくなく、１２原子％以上
になるとＲリッチ相が増加し、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相とＲリッ
チ相の２相が発生し、２相を含有する組織となるが、Ｒ
が２５原子％を超えると残留磁束密度（Ｂｒ）が低下す
るため、Ｒは１２原子％〜２５原子％とする。また、Ｂ
は、４原子％未満では高い保磁力（ｉＨｃ）が得られ
ず、１０原子％を超えると残留磁束密度（Ｂｒ）が低下
するため、Ｂは４原子％〜１０原子％とする。主成分系
合金粉末中のＣｏは、０．１原子％以上含有すると、原
料中の酸素量を低減させる効果がある。またＣｏが１０
原子％を超えると、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相中のＦｅと置換され
て保磁力を失うため、Ｃｏを含有させる場合は０．１原
子％〜１０原子％が好ましい。さらに、残部はＦｅおよ
び不可避的不純物からなり、Ｆｅは６８原子％未満では
相対的に希土類元素がリッチとなり、Ｒリッチ相が増加
し、８０原子％を超えると残留Ｆｅ部が増加しすぎて、
相対的に希土類元素が少なくなり、バインダーとの酸化
反応により、液相焼結に必要な希土類元素が消耗しすぎ
るため、６８原子％〜８０原子％の範囲が好ましい。主
成分系合金粉末には、主相となるＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相ととも
に、焼結性の向上及び焼結後の残留磁束密度の向上のた
め、４ｗｔ％〜２０ｗｔ％のＲリッチ相を含有させるこ
とができる。Ｒ₃Ｃｏ相を含むＣｏ又はＦｅとＲとの金
属間化合物相（但しＣｏの１部あるいは大部分をＦｅに
て置換できる）からなる液相系化合物粉末は、Ｒ₃Ｃｏ
相あるいはＲ₃Ｃｏ相のＣｏの一部Ｆｅで置換された相
とからなり、中心相が、ＲＣｏ₅、Ｒ₂Ｃｏ₇、ＲＣｏ₃、
ＲＣｏ₂、Ｒ₂Ｃｏ₃、Ｒ₂Ｆｅ₁₇、ＲＦｅ₂ _、Ｎｄ₂Ｃ
ｏ₁₇、Ｎｄ₅Ｃｏ₁₉、Ｄｙ₆Ｆｅ₂、ＤｙＦｅ等、及び前
記金属間化合物相とＲ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ、Ｒ_1.11（Ｆ
ｅＣｏ）₄Ｂ₄等のいずれかからなる合金粉末である。液
相系化合物粉末の組成は、前述の如く、目的組成の希土
類元素の種類とその量に応じて、金属間化合物の含有希
土類元素比率を変化させる。しかし、Ｒが２０％原子未
満では主成分系原料と配合して磁石を製造する際に、主
成分系のＲの一部酸化によるＲの消耗分の補充が充分で
なく、焼結時の液相の発現が十分でなくなる。また４５
原子％を超えると含有酸素量の増加を招き好ましくな
い。また、Ｃｏは前記の化合物を形成させるためには３
原子％以上必要であり、２０原子％を超えると保磁力が
低下するため、３〜２０原子％とし、残部はＦｅで置換
することができる。さらに、Ｂは１２原子％を超えると
Ｒ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相以外にＢ−ｒｉｃｈ相やＦｅ−
Ｂ化合物等が余剰に存在することとなるので好ましくな
い。さらに、主成分系合金粉末および／またはＲ₃Ｃｏ
相を含むＣｏ又はＦｅとＲとの金属間化合物相及びＲ₂
（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相等からなる液相系化合物粉末に、Ｃ
ｕ、Ｓ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｅ、のうち少なくとも１種
を添加含有させることにより、得られる永久磁石の高保
磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能になる。

【００１１】さらに、この発明におけるＲ−Ｆｅ−Ｂ系
合金粉末表面に予め樹脂を被覆しておくと、該粉末中の
Ｒ成分とバインダー中の水との反応をさらに抑制でき、
この発明の保存方法とのによる相乗効果がさらに期待で
きるとともに該粉末とバインダーとを混練した混練物
の、ゲル状態でのゲル強度を増強させる効果もあり、射
出成形して得られた成形体の生強度を向上させて、ひい
ては、焼結後の焼結体の残留酸素量・炭素量の低減、並
びに焼結体中のポアー、ボイドを低減することができ
る。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末の表面に樹脂を被覆する場
合は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリメ
チルアクリレート（ＰＭＡ）などのメタクリル樹脂、ポ
リプロピレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩
化ビニル、ポリエチレン、ポリアクリロニトリルなどの
熱可塑性樹脂の単独または複合したものが好ましい。Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末表面への樹脂の被覆方法として
は、公知のいずれの被覆方法も採用できるが、特に均一
な被覆を行なうには、メカノフュージョンシステムある
いはハイブリダイゼーションシステムと呼ばれる被覆処
理方法や、ボールミルなどを用いることが有効である。

【００１２】この発明において、射出成形用のバインダ
ーには、所定温度によりゾル・ゲル変態を起こすメチル
セルロースまたは寒天あるいはそれらを複合したものに
水を添加したものを用いる。バインダーとして、メチル
セルロースを単独で用いる場合の添加量は、合金粉末に
対して０．０５〜０．５ｗｔ％が好ましく、寒天を単独
で用いる場合の添加量は０．６〜４．０ｗｔ％が好まし
く、またメチルセルロースと寒天を複合して用いる場合
は、０．２〜４．０ｗｔ％の範囲が好ましい。いずれの
場合にも、添加量が下限値未満になると成形時の強度が
著しく低下するとともに成形金型と成形体との離型性が
悪化するため好ましくなく、また添加量が上限値を超え
ると焼結後の焼結密度が低下するとともに残留炭素量と
酸素量が増加して得られる金属の特性が劣化し好ましく
ない。

【００１３】また、上記メチルセルロースおよび／また
は寒天と混合して用いる水の添加量は、合金粉末に対し
て、メチルセルロースの場合は６〜１６ｗｔ％が好まし
く、寒天の場合は８〜１８ｗｔ％が好ましく、またメチ
ルセルロースと寒天を複合して用いる場合は、６〜１８
ｗｔ％の範囲が好ましい。いずれの場合にも、添加量が
下限値未満になると成形時の流動性が悪くなり、ショー
ト・ショットが発生しやすくなり、また添加量が上限値
を超えると実質総バインダー量が増加するために、焼結
後の焼結密度が低下すると同時に残留酸素量が増加し、
得られる金属の特性が劣化する場合がある。さらに、水
として脱酸素処理した純水を用いると、合金中のＲ成分
とバインダー中の水との反応をさらに抑制することがで
き、本発明の保存方法とによる相乗効果がさらに期待で
きる。

【００１４】この発明におけるメチルセルロースおよび
／または寒天と水からなるバインダーに、潤滑剤とし
て、グリセリン、ワックスエマルジョン、ステアリン酸
のうち少なくとも１種を、メチルセルロースの場合０．
１〜０．３ｗｔ％、寒天の場合０．１〜１．０ｗｔ％、
またメチルセルロースと寒天を複合して用いる場合は
０．１〜１．０ｗｔ％程度添加することも、成形体の密
度の均一性向上や成形体の強度向上を図るために有効で
ある。

【００１５】この発明の特徴は、上述したＲ−Ｆｅ−Ｂ
系合金粉末と、メチルセルロースおよび／または寒天と
水とを主成分とするバインダーとを混練した射出成形用
混練物を成形するまでの間、該混練物を射出成形機によ
り成形した成形体を焼結するまでの間、射出成形時の該
成形体の余剰部をリサイクルするために保存しておく間
など、一定時間あるいは長期間におよぶ保存をする際
に、密封状態で冷凍保存することである。冷凍保存は、
０℃以下の温度であればよく、市販のフリーザーなどを
用いることができる。また、保存容器は、混練物や成形
体からの水分の蒸発を防止、並びに霜などの付着を防止
するために、密閉できるものであることが好ましい。保
存容器としては、例えば、ビニール袋やそれに代わるも
の、またプラスチック製や金属製のものでも差しつかえ
ない。

【００１６】

【作用】この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末と、メチ
ルセルロースおよび／または寒天と水とを主成分とする
バインダーと混練した射出成形用混練物、該混練物を射
出成形機により成形した成形体、成形の際発生するスプ
ールやランナーと呼ばれる成形体余剰部を密封状態で冷
凍保存することにより、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末のＲ成
分と水との反応が抑制されるため、成形や焼結などの次
工程に移る前、あるいはリサイクル原料として用いるた
めに、一定時間あるいは長期間の保存においても該混練
物及び成形体中の残留酸素量が増加せずに、最終的に得
られる焼結体の残留酸素量及び残留炭素量の増加を大幅
に低減することができ、安定した磁気特性のＲ−Ｆｅ−
Ｂ系焼結永久磁石を提供することができる。また、密封
して保存するため、混練物および成形体中の水分の蒸発
を防止できるので、解凍後に該混練物の流動性が変化す
ることもなく、さらに、解凍も室温などで容易にできる
ほか、リサイクル原料を効率よく使用できることから、
最終製品となるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石を安価にし
て提供することが可能となる。

【００１７】

【実施例】Ｎｄ１０．５原子％、Ｐｒ３．１原子％、Ｂ
６．６原子％、Ｃｏ３．０原子％、残部Ｆｅ及び不可避
的不純物からなり、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂを主相とする合金を、
Ａｒガス中で高周波加熱溶解することにより得た。該合
金を粗粉砕した後、ジョークラッシャーなどにより平均
粒径１５μｍに粉砕し、さらにジェットミル粉砕により
微粉砕して平均粒径３．０μｍの主成分系合金粉末を得
た。また、Ｎｄ１９．７原子％、Ｐｒ０．８原子％、Ｄ
ｙ１．１原子％、Ｃｏ１５．０原子％、Ｂ４．５原子
％、残部Ｆｅからなる合金を、Ａｒガス中で高周波加熱
溶解することにより得た。該合金をジョークラッシャー
などにより平均粒径１４μｍに粉砕して液相系化合物粉
末を得た。上記主成分系合金粉末と液相系化合物粉末を
重量比で９：１の割合で配合し混合した。得られた混合
粉末の組成は、Ｎｄ１１．４原子％、Ｐｒ２．８２原子
％、Ｄｙ０．１１原子％、Ｃｏ４．２原子％、Ｂ６．４
原子％、残部Ｆｅであった。得られた混合粉末と、バイ
ンダーとして市販のメチルセルロース粉末を０．２ｗｔ
％添加して２０分間混合し、さらに水分量が１０ｗｔ％
となるように水を添加するとともにグリセリン０．１ｗ
ｔ％添加して室温で１０分間混練した（本発明１）。ま
た、混合粉末と、バインダーとして寒天粉末（清水食品
社製ＭＡ−２０００）２．０ｗｔ％及び水分量が１０ｗ
ｔ％となるように水を添加して７０℃で２０分間混練
し、さらにグリセリンを０．２ｗｔ％添加して室温で１
０分間混練した（本発明２）。得られた各混練物をそれ
ぞれ１００ｇづつビニール袋に入れて密封し、−５℃に
設定したフリーザーの中に入れ、１、１００、３００、
５００時間でサンプリングして、各々の保存時間におけ
る混練物の酸素量を測定した。測定結果を表１に示す。
なお、比較例として実施例と同様の混練物をそれぞれ１
００ｇづつビニール袋に入れて密封し、室温（２０℃）
で保存した時の１、１００、３００、５００時間での混
練物の酸素量の測定値を実施例とともに表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１から明らかなように、この発明による
冷凍保存した混練物は、時間の経過ならびにバインダー
の種類に関係なく、酸素量は一定であるが、比較例の如
く、室温で保存した混練物は、酸素量が保存時間ととも
に急激に増加している。

【００２０】

【発明の効果】この発明の如く、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉
末と、メチルセルロースおよび／または寒天と水とを主
成分とするバインダーと混練した射出成形用混練物、該
混練物を射出成形機により成形した成形体、成形の際発
生するスプールやランナーと呼ばれる成形体余剰部を密
封状態で冷凍保存することにより、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金
粉末のＲ成分と水との反応が抑制されるため、成形や焼
結などの次工程に移る前、あるいはリサイクル原料とし
て用いるために、一定時間あるいは長期間の保存におい
ても該混練物及び成形体中の残留酸素量が増加せずに、
最終的に得られる焼結体の残留酸素量及び残留炭素量の
増加を大幅に低減することができ、安定した磁気特性の
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石を提供することができる。
また、密封して保存するため、混練物および成形体中の
水分の蒸発を防止できるので、解凍後に該混練物の流動
性が変化することもなく、さらに、解凍も室温などで容
易にできるほか、リサイクル原料を効率よく使用できる
ことから、最終製品となるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石
を安価にして提供することが可能となる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末（ＲはＹを含む
希土類元素の少なくとも１種）と、メチルセルロースお
よび／または寒天と水とを主成分とするバインダーとを
混練した射出成形用混練物、または該混練物を射出成形
機により成形した成形体、あるいは射出成形時の該成形
体の余剰部を保存するに際し、密封状態で冷凍保存する
ことを特徴とする射出成形用Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金混練物
等の保存方法。
【請求項２】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末表面に樹脂を付
着又は被覆したことを特徴とする請求項１記載の射出成
形用Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金混練物等の保存方法。