JP3186746B2 - 磁石粉末および等方性希土類ボンド磁石 - Google Patents
磁石粉末および等方性希土類ボンド磁石Info
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Description
方性希土類ボンド磁石に関する。
モータに使用される際の(実質的なパーミアンスにおい
ての)磁石の磁束密度が高いことが望まれる。ボンド磁
石における磁束密度を決定する要因は、磁石粉末の磁気
性能(磁化)と、ボンド磁石中における磁石粉末の含有
量(含有率)とがある。従って、磁石粉末自体の磁気性
能(磁化)がそれほど高くない場合には、ボンド磁石中
の磁石粉末の含有量を極端に多くしないと十分な磁束密
度が得られない。
石として使用されているものとしては、希土類磁石粉末
として、MQI社製のMQP−B粉末を用いた等方性ボ
ンド磁石が大半を占めている。等方性ボンド磁石は、異
方性ボンド磁石に比べ次のような利点がある。すなわ
ち、ボンド磁石の製造に際し、磁場配向が不要であるた
め、製造プロセスが簡単で、その結果製造コストが安価
となることである。しかしこのMQP−B粉末に代表さ
れる従来の等方性ボンド磁石には、次のような問題点が
ある。
度が不十分であった。すなわち用いられる磁石粉末の磁
気性能(磁化)が低いため、ボンド磁石中の磁石粉末の
含有量(含有率)を高めなければならないが、磁石粉末
の含有量を高くすると、ボンド磁石の成形性が悪くなる
ため、限界がある。また、成形条件の工夫等により磁石
粉末の含有量を多くしたとしても、やはり、得られる磁
束密度には限界があり、このためモータの小型化を図る
ことはできない。
較的高い着磁磁場が必要であった。
の高い磁石も報告されているが、その場合は逆に保磁力
が小さすぎて、実用上モータとして得られる磁束密度
(実際に使用される際のパーミアンスでの)は非常に低
いものであった。
磁束密度を上げるためにボンド磁石中の磁石粉末の含有
量を高くすると(すなわちボンド磁石の密度を極端に高
密度化すると)、次のような問題が生じる。
または成形性が悪くなる。そのため、成形方法が圧縮成
形に限定されたり、成形に要する成形圧力や成形温度を
高くしたり、機械の大型化や特殊装置が必要となった
り、用いる結合樹脂の種類や組成に著しい制約を受けた
りする。
石の寸法精度も低下する。
る。
損が生じやすく、十分な機械的強度が得られない。
密度が高く、着磁性に優れ、良好な信頼性を有する磁石
を提供することができる磁石粉末および等方性希土類ボ
ンド磁石を提供することにある。
(1)〜(12)の本発明により達成される。
zAlw(ただし、Rは少なくとも1種の希土類元素、
x:8.1〜9.4原子%、y:0〜0.30、z:
4.6〜6.8原子%、w:0.02〜0.8原子%)
で表される合金組成からなり、かつ、その構成組織が、
ソフト磁性相とハード磁性相とが相隣接して存在する組
織となっている磁石粉末であって、結合樹脂と混合し成
形して等方性ボンド磁石としたときに、室温での磁気特
性を表すB−H図の第二象現において、Pc(パーミア
ンス係数)=2.0の直線よりも高B側の領域におい
て、その磁束密度が下記式(I)で表される直線よりも
常に上にあり、かつその固有保磁力(iHc)が5.1
〜9.0kOeである特性を有することを特徴とする磁
石粉末。
磁界を示す) (2) 前記構成組織は、ソフト磁性相とハード磁性相
とが相隣接して存在するナノコンポジット組織である上
記(1)に記載の磁石粉末。
を主とする希土類元素である上記(1)または(2)に
記載の磁石粉末。
が前記R全体に対し5〜75%である上記(1)ないし
(3)のいずれかに記載の磁石粉末。
が前記R全体に対し10%以下である上記(1)ないし
(4)のいずれかに記載の磁石粉末。
ことにより得られたものである上記(1)ないし(5)
のいずれかに記載の磁石粉末。
製造された急冷薄帯を粉砕して得られたものである上記
(1)ないし(6)のいずれかに記載の磁石粉末。
たは製造後少なくとも1回熱処理が施されたものである
上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の磁石粉末。
ある上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の磁石粉
末。
れかに記載の磁石粉末を結合樹脂で結合してなることを
特徴とする等方性希土類ボンド磁石。
極着磁された上記(10)ないし(12)のいずれかに
記載の等方性希土類ボンド磁石。
0)ないし(13)のいずれかに記載の等方性希土類ボ
ンド磁石。
れを用いた等方性希土類ボンド磁石の実施の形態につい
て、詳細に説明する。
るために、磁束密度が高い磁石を得ることが課題となっ
ている。ボンド磁石における磁束密度を決定する要因
は、磁石粉末の磁気性能(磁化)と、ボンド磁石中にお
ける磁石粉末の含有量(含有率)とがあるが、磁石粉末
自体の磁気性能(磁化)がそれほど高くない場合には、
ボンド磁石中の磁石粉末の含有量を極端に多くしないと
十分な磁束密度が得られない。
P−B粉末は、前述したように、磁束密度が不十分であ
り、よって、ボンド磁石の製造に際し、ボンド磁石中の
磁石粉末の含有量を高めること、すなわち高密度化を余
儀なくされ、強度等の面で信頼性に欠けるとともに、保
磁力が高いため、着磁性が悪いという欠点を有してい
る。
性希土類ボンド磁石は、室温での磁気特性を表すB−H
図の第二象現において、Pc=2.0の直線よりも高B
側の領域において、その磁束密度が前記式(I)で表さ
れる直線よりも常に上にあり、かつその固有保磁力(i
Hc)が5.1〜9.0kOeである特性を有するの
で、十分な磁束密度と適度な保磁力が得られ、これによ
り、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量(含有率)をそれ
ほど高める必要がなく、その結果、高強度で、成形性、
耐食性、着磁性等に優れた信頼性の高いボンド磁石を提
供することができ、また、ボンド磁石の小型化、高性能
化により、モータ等の磁石搭載機器の小型化にも大きく
貢献することができる。
相とソフト磁性相とが数10nmレベルで相隣接して存
在する組織(特にナノコンポジット組織)を構成するも
のとすることができる。
ード磁性相の単相組織であるが、このようなナノコンポ
ジット組織では磁化の高いソフト磁性相が存在するた
め、トータルの磁化が高くなるという利点があり、さら
にリコイル透磁率が高くなるため、一旦逆磁場を加えて
もその後の減磁率が小さいという利点も有する。
も、残留磁束密度が高いものもあるが、保磁力が低く、
角型性が悪いためPcが約5以上でないと前記式(I)
より高い磁束密度は得られず、そのため、ボンド磁石の
用途は非常に限定される。
(Fe1-yCoy)100-x-z-wBzAlw(ただし、Rは少
なくとも1種の希土類元素、x:8.1〜9.4原子
%、y:0〜0.30、z:4.6〜6.8原子%、
w:0.02〜0.8原子%)で表される合金組成から
なる。
e、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、D
y、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、ミッシュメタルが
挙げられ、これらを1種または2種以上含むことができ
る。
原子%とされる。Rが8.1原子%未満では、十分な保
磁力が得られず、Alを添加しても保磁力の向上が少な
い。一方、Rが9.4原子%を超えると、磁化のポテン
シャルが下がるため、十分な磁束密度が得られなくな
る。
とする希土類元素であるのが好ましい。その理由は、こ
れらの希土類元素は、ナノコンポジット組織を構成する
ハード磁性相の飽和磁化を高め、また磁石として良好な
保磁力を実現するために有効だからである。
体に対し5〜75%であるのが好ましく、20〜60%
であるのがより好ましい。この範囲であると、残留磁束
密度の低下をほとんど生じることなく、保磁力および角
型性を向上させることができるためである。
体に対し10%以下であるのが好ましい。この範囲であ
ると、残留磁束密度の著しい低下を生じることなく、保
磁力を向上させることができると共に、温度特性の向上
も可能となるからである。
属である。このCoを添加すること(Feの一部を置換
すること)により、キュリー温度が高くなり、温度特性
が向上するが、Feに対するCoの置換比率が0.30
を超えると、保磁力、磁束密度は共に低下する傾向を示
す。Feに対するCoの置換比率が0.05〜0.20
の範囲では、温度特性の向上のみならず、磁束密度自体
も向上するので、さらに好ましい。
重要な元素であり、その含有量は、4.6〜6.8原子
%とされる。Bが4.6%未満であると、B−Hループ
における角型性が悪くなる。一方、Bが6.8%を超え
ると、非磁性相が多くなり、磁束密度が急減する。
あり、0.02〜0.8原子%の範囲で保磁力向上の効
果が顕著に現れる。また、この範囲では、保磁力向上に
追随して、角型性および磁気エネルギー積も向上する。
さらに、耐熱性および耐食性についても良好となる。た
だし、上述したように、Rが8.1原子%未満では、A
l添加によるこのような効果は非常に小さい。また、A
lが0.8原子%を超えると、磁化の低下が顕著とな
る。このように、本発明では、Alを微量または極微量
含有せしめることにその特徴を見出したものであり、
0.8原子%を超える量を添加することは、むしろ逆効
果であり、本発明の意図するところではない。
粉末を構成する合金中には、必要に応じ、Cu、Ga、
Si、Ti、V、Ta、Zr、Nb、Mo、Hf、A
g、Zn、P、Ge等の他の元素を含有することもでき
る。
0とハード磁性相11とが、例えば図1、図2または図
3に示すようなパターン(モデル)で存在しており、各
相の厚さや粒径がナノメーターレベル(例えば1〜10
0nm)で存在している。そして、ソフト磁性相10と
ハード磁性相11とが相隣接し(粒界相を介して隣接す
る場合も含む)、磁気的な交換相互作用を生じる。な
お、図1〜図3に示すパターンは、一例であって、これ
らに限られるものではなく、例えば図2に示すパターン
において、ソフト磁性相10とハード磁性相11とが逆
になっているものでもよい。
より容易にその向きを変えるので、ハード磁性相に混在
すると、系全体の磁化曲線はB−H図の第二象現で段の
ある「へび型曲線」となる。しかし、ソフト磁性相のサ
イズが数10nm以下と十分小さい場合には、ソフト磁
性体の磁化が周囲のハード磁性体の磁化との結合によっ
て十分強く拘束され、系全体がハード磁性体として振舞
うようになる。
石は、主に、以下に挙げる特徴1)〜5)を有してい
る。
にスプリングバックする(この意味で「スプリング磁
石」とも言う)。
できる。
単独の場合に比べて小さい。
およびソフト磁性相は、例えば次のようなものとなる。
TMはFeまたはFeとCo)、またはR2TM14BA
l系 ソフト磁性相:TM(特にα−Fe,α−(Fe,C
o))、またはTMとAlとの合金 [磁石粉末の製造]本発明の磁石粉末は、溶融合金を急
冷することにより製造されたものであるのが好ましく、
特に、合金の溶湯を急冷、固化して得られた急冷薄帯
(リボン)を粉砕して製造されたものであるのが好まし
い。以下、その方法の一例について説明する。
石材料を製造する装置(急冷薄帯製造装置)の構成例を
示す斜視図、図5は、図4に示す装置における溶湯の冷
却ロールへの衝突部位付近の状態を示す断面側面図であ
る。
は、磁石材料を収納し得る筒体2と、該筒体2に対し図
中矢印9A方向に回転する冷却ロール5とを備えてい
る。筒体2の下端には、磁石材料(合金)の溶湯を射出
するノズル(オリフィス)3が形成されている。
加熱用のコイル4が配置され、このコイル4に例えば高
周波を印加することにより、筒体2内を加熱(誘導加
熱)し、筒体2内の磁石材料を溶融状態にする。
5の周面53を形成する表面層52とで構成されてい
る。
材質で一体構成されていてもよく、また、表面層52と
は異なる材質で構成されていてもよい。
が、表面層52の熱をより速く放散できるように、例え
ば銅または銅系合金のような熱伝導率の高い金属材料で
構成されているのが好ましい。
と同等かまたは基部51より低い材料で構成されている
のが好ましい。
バー(図示せず)内に設置され、該チャンバー内に、好
ましくは不活性ガスやその他の雰囲気ガスが充填された
状態で作動する。特に、急冷薄帯8の酸化を防止するた
めに、雰囲気ガスは、例えばアルゴンガス、ヘリウムガ
ス、窒素ガス等の不活性ガスであるのが好ましい。
材料(合金)を入れ、コイル4により加熱して溶融し、
その溶湯6をノズル3から吐出すると、図5に示すよう
に、溶湯6は、冷却ロール5の周面53に衝突し、パド
ル(湯溜り)7を形成した後、回転する冷却ロール5の
周面53に引きずられつつ急速に冷却されて凝固し、急
冷薄帯8が連続的または断続的に形成される。このよう
にして形成された急冷薄帯8は、やがて、そのロール面
81が周面53から離れ、図4中の矢印9B方向に進行
する。なお、図5中、溶湯の凝固界面71を点線で示
す。
成、周面53の溶湯6に対する濡れ性等によりその好適
な範囲が異なるが、磁気特性向上のために、通常、1〜
60m/秒であるのが好ましく、5〜40m/秒である
のがより好ましい。冷却ロール5の周速度が遅すぎる
と、急冷薄帯8の体積流量(単位時間当たりに吐出され
る溶湯の体積)によっては、急冷薄帯8の厚さtが厚く
なり、結晶粒径が増大する傾向を示し、逆に冷却ロール
5の周速度が速すぎると、大部分が非晶質組織となり、
いずれの場合にも、その後に熱処理を加えたとしても磁
気特性の向上が望めなくなる。
えば、非晶質組織の再結晶化の促進、組織の均質化のた
めに、熱処理を施すこともできる。この熱処理の条件と
しては、例えば、400〜900℃で、0.5〜300
分程度とすることができる。
に、真空または減圧状態下(例えば1×10-1〜1×1
0-6 Torr )、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリ
ウムガス等の不活性ガス中のような、非酸化性雰囲気中
で行うのが好ましい。
薄帯(薄帯状の磁石材料)8は、微細結晶組織、もしく
は微細結晶がアモルファス組織中に含まれるような組織
となり、優れた磁気特性が得られる。そして、この急冷
薄帯8を粉砕することにより、本発明の磁石粉末が得ら
れる。
ールミル、振動ミル、ジェットミル、ピンミル等の各種
粉砕装置、破砕装置を用いて行うことができる。この場
合、粉砕は、酸化を防止するために、真空または減圧状
態下(例えば1×10-1〜1×10-6 Torr )、あるい
は窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガ
ス中のような、非酸化性雰囲気中で行うこともできる。
が、後述する等方性希土類ボンド磁石を製造するための
ものの場合、磁石粉末の酸化防止と、粉砕による磁気特
性劣化の防止とを考慮して、0.5〜150μm程度が
好ましく、0.5〜80μm程度がより好ましく、1〜
50μm程度がさらに好ましい。
形性を得るために、磁石粉末の粒径分布は、ある程度分
散されている(バラツキがある)のが好ましい。これに
より、得られたボンド磁石の空孔率を低減することがで
き、その結果、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量を同じ
としたときに、ボンド磁石の密度や機械的強度をより高
めることができ、磁気特性をさらに向上することができ
る。
ば、粉砕により導入されたひずみの影響の除去、結晶粒
径の制御を目的として、熱処理を施すこともできる。こ
の熱処理の条件としては、例えば、350〜850℃
で、0.5〜300分程度とすることができる。
に、真空または減圧状態下(例えば1×10-1〜1×1
0-6 Torr )、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリ
ウムガス等の不活性ガス中のような、非酸化性雰囲気中
で行うのが好ましい。
を製造した場合、そのような磁石粉末は、結合樹脂との
結合性(結合樹脂の濡れ性)が良く、そのため、このボ
ンド磁石は、機械的強度が高く、熱安定性(耐熱性)、
耐食性が優れたものとなる。従って、当該磁石粉末は、
ボンド磁石の製造に適している。
法を例に説明したが、双ロール法を採用してもよい。ま
た、その他、例えばガスアトマイズのようなアトマイズ
法、回転ディスク法、メルト・エクストラクション法、
メカニカル・アロイング(MA)法等により製造しても
よい。このような急冷法は、金属組織(結晶粒)を微細
化することができるので、ボンド磁石の磁石特性、特に
保磁力等を向上させるのに有効である。
明の等方性希土類ボンド磁石(以下単に「ボンド磁石」
とも言う)について説明する。
フト磁性相とハード磁性相とが相隣接して存在する組織
(粒界相を介して隣接する場合も含む)となっている前
述したような磁石粉末を結合樹脂で結合してなるもので
ある。
性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。
ド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナ
イロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロ
ン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66)、熱可
塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマ
ー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファ
イド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸
ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィ
ン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルエー
テルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等、
またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマ
ーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種
以上を混合して用いることができる。
り、機械的強度が高いことから、ポリアミド、耐熱性向
上の点から、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイ
ドを主とするものが好ましい。また、これらの熱可塑性
樹脂は、磁石粉末との混練性にも優れている。
重合化等により、例えば成形性を重視したものや、耐熱
性、機械的強度を重視したものというように、広範囲の
選択が可能となるという利点がある。
スフェノール型、ノボラック型、ナフタレン系等の各種
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン
樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリ
イミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙
げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して
用いることができる。
り、機械的強度が高く、耐熱性に優れるという点から、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリ
コーン樹脂が好ましく、エポキシ樹脂が特に好ましい。
また、これらの熱硬化性樹脂は、磁石粉末との混練性、
混練の均一性にも優れている。
は、室温で液状のものでも、固形(粉末状)のものでも
よい。
次のようにして製造される。磁石粉末と、結合樹脂と、
必要に応じ添加剤(酸化防止剤、潤滑剤等)とを含むボ
ンド磁石用組成物(コンパウンド)を製造し、このボン
ド磁石用組成物を用いて、圧縮成形(プレス成形)、押
出成形、射出成形等の成形方法により、無磁場中で所望
の磁石形状に成形する。結合樹脂が熱硬化性樹脂の場合
には、成形後、加熱等によりそれを硬化する。
成形および射出成形(特に、射出成形)は、形状選択の
自由度が広く、生産性が高い等の利点があるが、これら
の成形方法では、良好な成形性を得るために、成形機内
におけるコンパウンドの十分な流動性を確保しなければ
ならないため、圧縮成形に比べて、磁石粉末の含有量を
多くすること、すなわちボンド磁石を高密度化すること
ができない。しかしながら、本発明では、後述するよう
に、高い磁束密度が得られ、そのため、ボンド磁石を高
密度化しなくても優れた磁気特性が得られるので、押出
成形、射出成形により製造されるボンド磁石にもその利
点を享受することができる。
率)は、特に限定されず、通常は、成形方法や、成形性
と高磁気特性との両立を考慮して決定される。具体的に
は、75〜99wt%程度であるのが好ましく、85〜9
7.5wt%程度であるのがより好ましい。
れたものの場合には、磁石粉末の含有量は、90〜99
wt%程度であるのが好ましく、93〜98.5wt%程度
であるのがより好ましい。
形により製造されたものの場合には、磁石粉末の含有量
は、75〜98wt%程度であるのが好ましく、85〜9
7wt%程度であるのがより好ましい。
石粉末の比重、磁石粉末の含有量、空孔率等の要因によ
り決定される。本発明のボンド磁石において、その密度
ρは特に限定されないが、5.3〜6.6g/cm3程
度であるのが好ましく、5.5〜6.4g/cm3程度
であるのがより好ましい。
が大きいので、ボンド磁石に成形した場合に、磁石粉末
の含有量が多い場合はもちろんのこと、含有量が比較的
少ない場合でも、優れた磁気特性(特に、高磁気エネル
ギー積、高保磁力)が得られる。
限定されず、例えば、形状に関しては、例えば、円柱
状、角柱状、円筒状(リング状)、円弧状、平板状、湾
曲板状等のあらゆる形状のものが可能であり、その大き
さも、大型のものから超小型のものまであらゆる大きさ
のものが可能である。特に、小型化、超小型化された磁
石に有利であることは、本明細書中で度々述べている通
りである。
での磁気特性を表すB−H図の第二象現において、Pc
(パーミアンス係数)=2.0の直線よりも高B側の領
域において、その磁束密度が下記式(I)で表される直
線よりも常に上にあり(図6中の斜線で示す領域内にあ
り)、かつその固有保磁力(iHc)が5.1〜9.0
kOeであるという磁気特性(磁気性能)を有してい
る。
度[g/cm3]、Hは磁界[kOe]を示す) なお、図6からもわかるように、Hは、第二象現では負
の値となる。
末により製造されたボンド磁石のように、現存する等方
性ボンド磁石では、Pc>2.0において前記式(I)
よりも高い磁束密度を得ることは難しく、モータ等のよ
り一層の小型化を達成することはできない。
得られれば、磁石粉末の含有量を多くしてボンド磁石の
密度ρを高くすることなく、すなわち、ボンド磁石の成
形性、耐食性、耐熱性、機械的強度の低下を招くことな
く、高磁気特性のボンド磁石が得られる。
したのは、実際に使用されるモータ用途等では、ほとん
どこの領域でカバーできるためである。
保磁力(iHc)は5.1〜9.0kOeであることが
好ましく、5.5〜8.5kOeがより好ましい。
ると、着磁性が劣り、前記下限値未満であると、モータ
の用途によっては逆磁場がかかったときの減磁が顕著に
なり、また、高温における耐熱性が劣る。従って、固有
保磁力(iHc)を上記範囲とすることにより、ボンド
磁石(特に、円筒状磁石)に多極着磁等をするような場
合に、十分な着磁磁場が得られないときでも、良好な着
磁が可能となり、十分な磁束密度が得られ、高性能なボ
ンド磁石、特にモータ用ボンド磁石を提供することがで
きる。
(BH)maxは、特に限定されないが、7〜15MGO
e程度が好ましく、12〜15MGOe程度がより好ま
しい。
組成がNd8.9FebalCo8B5.5Al0.2(以下、「組
成A」とする)の磁石粉末を得た。
料を秤量して母合金インゴットを鋳造し、このインゴッ
トから約15gのサンプルを切り出した。
装置を用意し、底部にノズル(円孔オリフィス)を設け
た石英管内に前記サンプルを入れた。急冷薄帯製造装置
1が収納されているチャンバー内を脱気した後、不活性
ガス(Arガス)を導入し、所望の温度および圧力の雰
囲気とした。
高周波誘導加熱により溶解し、さらに、冷却ロールの周
速度および噴射圧(石英管の内圧と雰囲気圧との差圧)
をそれぞれに20m/秒、40kPaに調整して、溶湯
を冷却ロールの周面に向けて噴射し、急冷薄帯(平均厚
さ:約30μm、平均幅:約2mm)を得た。
囲気中で700℃×300secの熱処理を施して、組
成Aの磁石粉末を得た。
分析するため、Cu−Kαを用い回折角20°〜60°
にてX線回折を行った。回折パターンからハード磁性相
であるNd2(Fe・Co)14B1相と、ソフト磁性相で
あるα−(Fe,Co)相の回折ピークが確認でき、透
過型電子顕微鏡(TEM)による観察結果から、ナノコ
ンポジット組織を形成していることが確認された。
により磁気特性を測定した。その結果を下記表1に示
す。なお、測定にあたり、反磁界補正は行わなかった。
さらに粉砕機(ライカイ機)を用いてアルゴンガス中で
粉砕し、平均粒径30μmの磁石粉末とした。
脂)と、少量のヒドラジン系酸化防止剤とを混合、混練
してボンド磁石用組成物(コンパウンド)を作製した。
とし、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填
し、圧力6ton/cm2で圧縮成形(無磁場中)し
て、成形体を得た。
せて(キュア処理)、直径10mmφ×高さ8mmの円
柱状の等方性ボンド磁石を得た。このボンド磁石を本発
明1とする。なお、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量
は、97.0wt%であった。
MQP−B粉末による磁石粉末を用意し、この磁石粉末
を用い、前記本発明1と同じ条件、方法でボンド磁石を
製造した。このボンド磁石を比較例1とする。
6.10g/cm3であった。さらに、これら両ボンド
磁石について、予めパルス着磁(最大印加磁場40kO
e)した後、直流自記磁束計にて最大印加磁場25kO
eで磁気特性を測定した。測定時の温度は、23℃(室
温)であった。その結果を下記表2に示す。
−H図を図6に示す。ボンド磁石の密度ρは、本発明
1、比較例1共に、ρ=6.10g/cm3であるの
で、前記式(I)は、B=7.63+1.25Hとな
る。この直線と、Pc=2.0の2つの直線を併せて図
6に示す。
較例1のボンド磁石は、同じ密度でありながら、得られ
る磁束密度は本発明1の方が高い。
て、磁束密度は式(I)より常に高い値となっており、
よって、本発明1のボンド磁石をモータ等に実際に使用
した場合、同等の性能を維持しつつ、機器の大幅な小型
化が可能となる。
について、着磁磁界(着磁磁場)の強さと着磁率との関
係を調べた。その結果を図7に示す。着磁率は、着磁磁
界を60kOeとしたときの残留磁束密度の値を100
%とし、これに対する比率で示した。
較例1に比べ、着磁性に優れている。すなわち、より低
い着磁磁場で、高い磁束密度を得ることが可能となる。
物(コンパウンド)を用い、リング状キャビティを有す
る金型に粒状物を充填し、圧力7ton/cm2で圧縮
成形(無磁場中)して、成形体を得た。
外径22mmφ×内径20mmφ×高さ4mmの円筒状
(リング状)の等方性ボンド磁石を得た。このボンド磁
石を本発明2とする。なお、このボンド磁石中の磁石粉
末の含有量は、97.5wt%、ボンド磁石の密度ρ
は、6.24g/cm3であった。
物(コンパウンド)を用い、本発明2と同条件で、同サ
イズの円筒状(リング状)の等方性ボンド磁石を製造し
た。このボンド磁石を比較例2とする。なお、このボン
ド磁石中の磁石粉末の含有量は、97.6wt%、ボン
ド磁石の密度ρは、6.25g/cm3であった。
ボンド磁石を8極に多極着磁した。着磁の際に着磁コイ
ルに流す電流値は16kAとした。このようにして着磁
された両ボンド磁石をロータ磁石として用いてCD−R
OM用スピンドルモータを組み立てた。
て、ロータを1000rpmで回転させたときの巻線コ
イルに発生した逆起電圧を測定した。その結果、比較例
2のボンド磁石を用いたものは電圧が0.80Vであっ
たのに対し、本発明2のボンド磁石を用いたものでは
0.98Vと20%ほど高い値が得られた。
(寸法のバラツキ)を調べたところ、ボンド磁石の内
径、外径、高さのいずれについても、寸法誤差が少なく
(±0.05%以内)、高い寸法精度を有していた。
合樹脂を用い、圧縮成形時の成形圧を変化させた以外は
同様にして、密度ρの異なる数種の等方性ボンド磁石を
製造した。このボンド磁石を本発明3とする。
末)および結合樹脂を用い、圧縮成形時の成形圧を変化
させた以外は同様にして、密度ρの異なる数種のボンド
磁石を製造した。このボンド磁石を比較例3とする。
磁石の密度ρを調べた。その結果を下記表3に示す。
関は、本発明3、比較例3共にほぼ同等であり、成形圧
を高くするほど、空孔率が低下し、高密度のボンド磁石
が得られるという傾向を示した。
度ρが6.6g/cm3を超えるように成形すると、ボ
ンド磁石が脆くなり、割れ(クラック)が発生したた
め、実際には良好に成形することが困難であった。
度を同じとすれば、本発明3のボンド磁石の方が比較例
3のボンド磁石に比べて高い磁束密度が得られる。換言
すれば、同じ磁束密度を得るのに、本発明3のボンド磁
石の方が、低い密度でよいということ、あるいは、小さ
い体積でよいということになる。低密度でよいというこ
とは、その分、成形性が良好となり、よって、寸法精度
が高く、割れ等の欠陥が生じにくく、高強度で信頼性の
高いボンド磁石が得られる。また、小さい体積でよいと
いうことは、ボンド磁石を設計する上で、その形状や寸
法の自由度が増し、ボンド磁石を搭載するモータ等の機
器の小型化に寄与する。
ンド磁石のうち、密度が6.35g/cm3のものと、
密度が6.60g/cm3の磁石について、60℃×9
5%RHで500時間までの恒温恒湿試験を行い、耐食
性を調べた。この耐食性の評価は、ボンド磁石表面にお
ける錆の発生の有無を目視により判別することにより行
った。
6.35g/cm3の磁石においては錆の発生が見られ
なかったが、密度が6.60g/cm3の磁石について
は錆の発生が見られた。このことから、ボンド磁石を高
密度化すると耐食性が低下することが確認された。
用いて高密度のボンド磁石を製造したとしても、十分な
磁束密度が得られないだけでなく、錆を生じやすく、信
頼性の低い磁石となってしまう。
れほど高密度化しなくても、すなわち、良好な耐食性を
保持し得る程度の密度であっても、高い磁束密度を得る
ことができ、高性能で信頼性の高いボンド磁石を提供す
ることができる。
77.4-xCo8B5.7Alxの急冷薄帯を製造し、Arガス
雰囲気中で、700℃×10分間の熱処理を行った。前
記と同様の分析方法から、この急冷薄帯の組織は、ナノ
コンポジット組織を形成していることが確認された。
帯から磁石粉末を得、この磁石粉末から等方性ボンド磁
石を製造した。成形圧の調整により、ボンド磁石の密度
はすべて6.20g/cm3になるようにした。
(x)を種々変化させた。磁石粉末中のAl含有量
(x)と、得られたボンド磁石の磁気特性との関係を下
記表4に示す。
が0.02〜0.8原子%の範囲で、保磁力向上の効果
が見られた。Al含有量(x)が0.8原子%を超えた
場合には、Brおよび角型性(SQ)の低下が顕著とな
り、そのため十分な磁気エネルギー積が得られない。
−H図を図8に示す。図8から明らかなように、Al含
有量xが0.02〜0.8原子%の範囲において、前記
式(I)よりも常に高い磁束密度が得られることがわか
る。
ry)9.0Fe77.1Co8B5.7Al0.2の急冷薄帯を製造
し、Arガス雰囲気中で、650℃×10分間の熱処理
を行った。前記と同様の分析方法から、この急冷薄帯の
組織は、ナノコンポジット組織を形成していることが確
認された。
帯から磁石粉末を得、この磁石粉末から等方性ボンド磁
石を製造した。成形圧の調整により、ボンド磁石の密度
はすべて6.35g/cm3になるようにした。
(y)を種々変化させた。磁石粉末中のPr置換量
(y)と、得られたボンド磁石の磁気特性との関係を図
9に示す。
に置換することにより、保磁力の向上が見られる。
Pr0.5)zDy1-z)9.0Fe77.1Co8B5.7Al0.2の
急冷薄帯を製造し、Arガス雰囲気中で、680℃×1
5分間の熱処理を行った。前記と同様の分析方法から、
この急冷薄帯の組織は、ナノコンポジット組織を形成し
ていることが確認された。
帯から磁石粉末を得、この磁石粉末から等方性ボンド磁
石を製造した。成形圧の調整により、ボンド磁石の密度
はすべて6.15g/cm3になるようにした。
(1−z)を種々変化させた。Dy含有量の異なる各ボ
ンド磁石の減磁曲線を表したB−H図を図10に示す。
添加することにより、適度な保磁力の向上が図れること
が確認された。
は、上記実施例1〜5と同様にして本発明のボンド磁石
を製造し、性能評価を行ったところ、前記と同様の結果
が得られた。
は、上記実施例1〜5と同様にして本発明のボンド磁石
を製造し、性能評価を行ったところ、前記と同様の結果
が得られた。
のような効果が得られる。
あっても、高磁気特性を持つボンド磁石が得られる。特
に、従来の等方性ボンド磁石に比べ、より小さい体積の
ボンド磁石で同等以上の磁気性能を発揮することができ
るので、より小型で高性能のモータを得ることが可能と
なる。
ら、ボンド磁石の製造に際し、高密度化を追求しなくて
も十分に高い磁気特性を得ることができ、その結果、成
形性の向上と共に、寸法精度、機械的強度、耐食性、耐
熱性等の向上が図れ、信頼性の高いボンド磁石を容易に
製造することが可能となる。
で着磁することができ、特に多極着磁等を容易かつ確実
に行うことができ、かつ高い磁束密度を得ることができ
る。
成形法に比べて高密度の成形がしにくい押出成形法や射
出成形法によるボンド磁石の製造にも適し、このような
成形方法で成形されたボンド磁石でも、前述したような
効果が得られる。よって、ボンド磁石の成形方法の選択
の幅、さらには、それによる形状選択の自由度が広が
る。
織(マクロ組織)の一例を模式的に示す図である。
織(マクロ組織)の一例を模式的に示す図である。
織(マクロ組織)の一例を模式的に示す図である。
の構成例を示す斜視図である。
衝突部位付近の状態を示す断面側面図である。
ラフである。
示すグラフである。
Claims (12)
- 【請求項1】 Rx(Fe1-yCoy)100-x-z-wBzAlw
(ただし、Rは少なくとも1種の希土類元素、x:8.
1〜9.4原子%、y:0〜0.30、z:4.6〜
6.8原子%、w:0.02〜0.8原子%)で表され
る合金組成からなり、かつ、その構成組織が、ソフト磁
性相とハード磁性相とが相隣接して存在する組織となっ
ている磁石粉末であって、 結合樹脂と混合し成形して等方性ボンド磁石としたとき
に、室温での磁気特性を表すB−H図の第二象現におい
て、Pc(パーミアンス係数)=2.0の直線よりも高
B側の領域において、その磁束密度が下記式(I)で表
される直線よりも常に上にあり、かつその固有保磁力
(iHc)が5.1〜9.0kOeである特性を有する
ことを特徴とする磁石粉末。 B=1.25×ρ+1.25×H ・・・(I) (ただし、Bは磁束密度、ρはボンド磁石の密度、Hは
磁界を示す) - 【請求項2】 前記構成組織は、ソフト磁性相とハード
磁性相とが相隣接して存在するナノコンポジット組織で
ある請求項1に記載の磁石粉末。 - 【請求項3】 前記RはNdおよび/またはPrを主と
する希土類元素である請求項1または2に記載の磁石粉
末。 - 【請求項4】 前記Rは、Prを含み、その割合が前記
R全体に対し5〜75%である請求項1ないし3のいず
れかに記載の磁石粉末。 - 【請求項5】 前記Rは、Dyを含み、その割合が前記
R全体に対し10%以下である請求項1ないし4のいず
れかに記載の磁石粉末。 - 【請求項6】 磁石粉末は、溶融合金を急冷することに
より得られたものである請求項1ないし5のいずれかに
記載の磁石粉末。 - 【請求項7】 磁石粉末は、冷却ロールを用いて製造さ
れた急冷薄帯を粉砕して得られたものである請求項1な
いし6のいずれかに記載の磁石粉末。 - 【請求項8】 磁石粉末は、その製造過程で、または製
造後少なくとも1回熱処理が施されたものである請求項
1ないし7のいずれかに記載の磁石粉末。 - 【請求項9】 平均粒径が0.5〜150μmである請
求項1ないし8のいずれかに記載の磁石粉末。 - 【請求項10】 請求項1ないし9のいずれかに記載の
磁石粉末を結合樹脂で結合してなることを特徴とする等
方性希土類ボンド磁石。 - 【請求項11】 多極着磁に供される、または多極着磁
された請求項10に記載の等方性希土類ボンド磁石。 - 【請求項12】 モータに用いられる請求項10に記載
の等方性希土類ボンド磁石。
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