JP3646485B2 - 希土類ボンド磁石 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐熱性及び機械的強度に優れた希土類ボンド磁石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
希土類ボンド磁石に用いられる樹脂は、熱硬化性、熱可塑性、ゴム系などがあるが、その中で熱硬化性樹脂を用いた圧縮成形磁石は、磁性粉末を高充填率化できるため、最も高い磁気特性が得られる。希土類ボンド磁石の圧縮成形用の樹脂は（１）強い接着力を有する、（２）磁石粉末の充填密度を高くする、（３）耐熱性が良い、（４）耐薬品性がある、等の条件を満たす必要がある。この条件を満たす熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂が広く使用されている。
【０００３】
エポキシ樹脂の耐熱性は１２０℃程度であるため、さらに耐熱性が必要な場合は、例えば特公平９−２５６８５１１公報に記載されているビスマレイミドトリアジン樹脂、特開平５−１７５０２１公報に記載されているトリアジン樹脂がある。
【０００４】
１種類の熱硬化性樹脂では低い耐熱性を２種以上の熱硬化性樹脂を混合することによって向上させた希土類ボンド磁石としては、例えば特開平６−３６９１２公報に記載されているようにエポキシ樹脂にトリアジン樹脂を添加することで１８０℃の使用に耐えられるもの、特開平８−２７３９１６公報に記載されているようにエポキシ樹脂にポリベンゾイミダゾールを添加することで２００℃の使用に耐えられるものがあった。
【０００５】
熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を混合して希土類ボンド磁石のバインダーとする例としては、特開平１−２０５５０２公報に熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂やフェノール樹脂やポリエステル樹脂に熱可塑性樹脂のフッ素樹脂を添加して防錆力を向上させた有機物樹脂が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の２種以上の樹脂の混合バインダーを用いた圧縮成形の希土類ボンド磁石においては、以下の問題点を有する。
【０００７】
（１）熱硬化性樹脂よりも優れた耐熱性樹脂として、特に融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂（代表例として、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、フッ素樹脂のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ））がある。しかしながら熱可塑性樹脂主体のバインダーを用いた室温圧縮成形では樹脂に接着力がないため磁石に十分な強度が得られず、融点以上の２００℃〜４００℃で加熱成形が必要なため磁粉の酸化劣化が起こってしまうといった問題点を抱えていた。
【０００８】
（２）熱硬化性樹脂と優れた熱可塑性樹脂（例えばフッ素樹脂）の単純な混合では、熱可塑性樹脂の優れた特性の一部（例えばフッ素樹脂の撥水性や潤滑性）が熱硬化性樹脂と希土類ボンド磁石に付与（例えば防錆力や潤滑性として）されるものの、粒径のおおきな熱可塑性樹脂を添加しても、耐熱性が熱硬化性樹脂と希土類ボンド磁石に付与されることはなく、熱硬化性樹脂と磁粉の熱劣化が進行してしまう問題点があった。
【０００９】
本発明は、熱硬化性樹脂に高い耐熱性を有する熱可塑性樹脂を添加したバインダーを用いて、高い耐熱性と高い機械的強度を有する希土類ボンド磁石を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、希土類磁石粉末とバインダーで結合してなる圧縮成形型の希土類ボンド磁石において、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂又はその変性樹脂を主成分とするバインダー中に、粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍのフッ素樹脂を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含み、かつフッ素系界面活性剤を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、希土類磁石粉末とバインダーで結合してなる圧縮成形型の希土類ボンド磁石において、熱硬化性樹脂であるトリアジン樹脂及びその変性樹脂を主成分とするバインダー中に、粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍのフッ素樹脂を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含み、かつフッ素系界面活性剤を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、希土類磁石粉末とバインダーで結合してなる圧縮成形型の希土類ボンド磁石において、熱硬化性樹脂であるビスマレイミドトリアジン樹脂及びその変性樹脂を主成分とするバインダー中に、粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍのフッ素樹脂を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含み、かつフッ素系界面活性剤を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記希土類磁石粉末と、前記熱硬化性樹脂と、前記フッ素樹脂と、前記フッ素系界面活性剤とを、室温で混合して得られた成形用粉末を圧縮成形することにより得られたものである。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記フッ素系界面活性剤が、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の希土類ボンド磁石について説明する。
【００１９】
１．希土類ボンド磁石
まず、本発明の希土類ボンド磁石について説明する。
【００２０】
本発明の希土類ボンド磁石は、希土類磁石粉末とバインダーからなるものである。希土類磁石粉末は、ＳｍＣｏ５系やＳｍ２Ｃｏ１７系やＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ系やＳｍ２Ｆ１７Ｎ３系に代表される希土類磁石の粉末であり、これらの１種または２種以上を混合したものである。バインダーは希土類磁石粉末を接着し成形体としての形状を維持するための樹脂の他に、樹脂の改質や成形性の改善等のための種々の添加剤、例えば可塑剤、潤滑剤、酸化防止剤、硬化剤、硬化促進剤、（例えば、脂肪酸、オイル、各種ワックス、有機酸）、を添加することができる。希土類ボンド磁石中のバインダー含有量は３〜２０ｖｏｌ％程度であるのが好ましい。バインダー量が多く磁石粉末量が少なすぎると磁気特性（特に磁気エネルギー積）の向上が図れず、またバインダー量が少なく磁石粉末が多すぎると機械的強度が低下する。
【００２１】
ボンド磁石の耐熱性は希土類磁石合金によるものとバインダーによるものの２つに大きく分けられる。一般にボンド磁石は焼結磁石に比べて耐熱性に劣る。そのためボンド磁石のバインダーの改善によっては焼結磁石並みに耐熱性を向上させる可能性がある。
【００２２】
本発明の希土類ボンド磁石は、希土類磁石粉末として耐熱性に優れた磁石粉末、例えばＳｍ２Ｃｏ１７系のＳｍ（Ｃｏ０．６７Ｆｅ０．０８Ｚｄ０．２２Ｃｕ０．０３）８．２磁石粉末、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末（例えばＭＱＩ社製のＭＱＰ−Ｏ、ＭＱＰ−Ｃ、ＭＱＰ−Ｑ粉末）に本発明のバインダーを用いると、従来のエポキシ樹脂のボンド磁石よりもさらに優れた耐熱性を有するボンド磁石となる。また、希土類磁石粉末として、例えばＳｍ２Ｆ１７Ｎ３系磁石粉末、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末（例えばＭＱＩ社製のＭＱＰ−Ｂ粉末）、異方性化したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末（例えばＭＱＩ社製のＭＱＡ−Ｔ粉末））に本発明のバインダーを用いると、従来のエポキシ樹脂のボンド磁石の耐熱性が改善された希土類ボンド磁石となる。
【００２３】
２．バインダーの組成
本発明の希土類ボンド磁石のバインダーの組成は好ましくは以下の組成からなるものである。
【００２４】
バインダーは熱硬化性樹脂を主成分とし、熱可塑性樹脂を副成分とする。
【００２５】
用いられる熱硬化性樹脂は金属との接着力に優れ機械的強度の高いものが好ましい。例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、及びこれらの変性樹脂が好ましく、中でも接着力に優れたエポキシ樹脂が好ましく、耐熱性に優れたフェノール変性エポキシ樹脂がより好ましく、ビスマレイミドトリアジン樹脂がさらに好ましい。また、熱硬化性樹脂は接着力に優れたエポキシ樹脂と、耐熱性に優れたトリアジン樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂の混合樹脂であっても良い。
【００２６】
本発明者は種々の実験により以下の知見を得た。
【００２７】
熱硬化性樹脂の機械的強度と熱可塑性樹脂の耐熱性は、両者の単純な混合（互いに分離した状態）では両機能が十分発揮されるどころか低下してしまう。ところが熱可塑性樹脂が熱硬化性樹脂中に幅広く分散し、熱可塑性樹脂の粒径が５０μｍ以下になると、分子レベル（ｎｍ〜μｍレベル）で混合したとき（樹脂同士を相溶させたとき）と近い現象が現れ始め、耐熱性が熱硬化性樹脂に付与され、熱可塑性樹脂に機械的強度が付与されるのである。より粒径が小さいほど樹脂を相溶させたときに近い特性が得られる。単なる混合ではえられなかった効果が、粒径が５０μｍ以下で得られるようになる。用いられる熱可塑性樹脂の粒径ｄは０＜ｄ≦５０μｍの範囲内であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下であるとさらに好ましい。
【００２８】
また、高い耐熱性を付与するために、用いられる熱可塑性樹脂は融点が２００℃以上であるものが好ましく、２８０℃以上であるものがより好ましく、４００℃以上であるものがさらに好ましい。例えば、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、及びこれらの変性樹脂が好ましく、耐熱性と潤滑性に優れたフッ素樹脂がより好ましく、フッ素樹脂の中でも耐熱性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）がさらに好ましい。
【００２９】
また、用いられる熱可塑性樹脂の添加量は全バインダーに対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含むことが好ましい。熱可塑性樹脂の添加量が少なすぎると耐熱性の効果が得られず、逆に多すぎると接着力のない熱可塑性樹脂によって機械的強度が弱くなる。
【００３０】
用いられるバインダー中には熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の相溶化剤を１ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下含むことが好ましい。相溶化剤とは、お互いに溶け合わない非相溶系において、互いの分散と混和を促進させるものをいう。相溶化剤は、特に互いの分子構造の一部、またはそれに近いものを持っている物が好ましい。相溶化剤の添加はμｍオーダーの熱可塑性樹脂の熱硬化性樹脂中への分散を促進させるため、耐熱性が熱硬化性樹脂に付与されるのである。
【００３１】
用いられる熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂が、それぞれエポキシ樹脂及びその変性樹脂とフッ素樹脂の場合、相溶化剤は、フッ素系界面活性剤またはフッ素系カップリング剤であることが好ましく、フッ素系界面活性剤であることがより好ましい。ここでフッ素系界面活性剤とは、疎水または疎油性のパーフルオロアルキル基と、親水または親油性の有機基（例えばカルボン酸、アンモニウム塩、エチレンオキシド付加物、アルキルオリゴマー）の両方をもつものであり、フッ素系カップリング剤とは、疎水または疎油性のパーフルオロアルキル基と、金属または樹脂と反応する基（例えばトリメトキシシラン基）の両方をもつもののことである。フッ素樹脂表面で安定なパーフルオロアルキル基がフッ素樹脂を包み込み、エポキシ中で安定な有機基がエポキシと結びつくため、エポキシ樹脂中でフッ素樹脂の分散が促進されるのである。
【００３２】
３．磁石の耐熱性
希土類ボンド磁石の耐熱性には、▲１▼機械的な耐熱性（ガラス転移温度、軟化温度、等）と▲２▼磁気的な耐熱性（残留磁化Ｂｄの可逆温度係数α、保磁力ｉＨｃの可逆温度係数β、初期不可逆減磁率、長期高温保持後の不可逆減磁率、等）がある。機械的耐熱性と磁気的耐熱性は必ずしも相関があるわけではなく、磁石として実際に問題となるのは磁気的な耐熱性である。
【００３３】
磁気的な耐熱性の可逆温度係数α、βは磁石合金によって決まる値であり、係数が小さいほど優れている。さらに初期不可逆減磁率と長期高温保持後の不可逆減磁率は磁石合金本来の性能の他に磁石の劣化を示すものであり、これが悪いとその温度では長期間の使用に耐えられず使い物にならない。本発明は磁石としての実用上の耐熱性を重視し、磁気的な耐熱性、特に高温保持後の不可逆減磁率を向上させるものである。
【００３４】
【実施例】
次に本発明の具体的実施例について説明する。
【００３５】
（実施例１）
熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）と、種々の熱可塑性樹脂（ナイロン１２、ナイロン６、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン・フッ素樹脂））を、それぞれ８０：２０の体積比率となるように混合し、メチルエチルケトン溶液に溶解しバインダー溶液とした。バインダー溶液と希土類磁石粉末を、全バインダー量と希土類磁石粉末の体積比率を１０：９０となるように混合し、攪拌しながらメチルエチルケトンを蒸発乾燥させ成形用粉末とした。成形粉末を金型に入れて成形し、金型から取り出して１８０℃１時間加熱硬化させて希土類ボンド磁石とした。ここで希土類磁石粉末は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末の中でも耐熱性に優れたＭＱＰ−Ｏ粉末（ＭＱＩ社製）を用いた。
【００３６】
ここで耐熱性は１８０℃１０００ｈ後の不可逆減磁率で評価した。１８０℃の不可逆減磁率とはパーミアンス係数が１の形状のボンド磁石を１８０℃に加熱後２５℃に戻したときの表面磁束の減少率である。
【００３７】
表１に、エポキシ樹脂に添加した熱硬化性樹脂の融点と粒径別のボンド磁石の不可逆減磁率を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
１８０℃の耐熱性は、融点が２００℃以上の熱硬化性樹脂のときに優れ、不可逆減磁率が５％以下を示している。また、熱硬化性樹脂の粒径は５０μｍ以下のとき不可逆減磁率が５％以下を示し、優れた耐熱性を示している。
【００４０】
（実施例２）
熱硬化性樹脂（ユリア樹脂、エポキシ樹脂、トリアジン樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂）と、熱可塑性樹脂（ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン・フッ素樹脂））を、それぞれ（１００−ａ）：ａの体積比率となるように混合し、メチルエチルケトン溶液に溶解しバインダー溶液とした。バインダー溶液と希土類磁石粉末を、全バインダー量と希土類磁石粉末の体積比率を１０：９０となるように混合し、攪拌しながらメチルエチルケトンを蒸発乾燥させ成形用粉末とした。成形粉末を金型に入れて成形し、金型から取り出して１８０℃１時間加熱硬化させて希土類ボンド磁石とした。ここ土類磁石粉末は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末の中でも耐熱性に優れたＭＱＰ−Ｏ粉末（ＭＱＩ社製）を用いた。
【００４１】
ここで耐熱性は実施例１と同様に１８０℃１０００ｈ後の不可逆減磁率で評価した。また、機械的強度の測定は日本電子材料工業会規格ＥＭＡＳ−７００６に従い打抜きせん断試験で行った。
【００４２】
表２に、種々の熱硬化性樹脂への１０μｍ以下のフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）の添加量と不可逆減磁率と機械的強度の関係を示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】
いずれの熱硬化性樹脂でもフッ素樹脂添加で不可逆減磁率が減少し、耐熱性が向上する。ところが、耐熱性に優れたエポキシ樹脂、トリアジン樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂を用いて、ＰＴＦＥの添加量が１ｖｏｌ％以上ならば、不可逆減磁率は５％以下であり、さらに耐熱性がよくなる。しかし、４０ｖｏｌ％を超えると、機械的強度が１００Ｎ／ｍｍ２以下になってしまい、機械的強度が弱くなる。
【００４５】
よって、耐熱性に優れた熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、トリアジン樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂）に粒径が１０μｍ以下のＰＴＦＥを、全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含むとき、耐熱性と機械的強度を満足する。
【００４６】
（実施例３）
熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂と、熱可塑性樹脂のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン、粒径１０μｍ以下）とフッ素系界面活性剤としてパーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物とを、それぞれが（８０−ｂ）：２０：ｂの体積比率となるように混合した樹脂をメチルエチルケトン溶液に溶解しバインダー溶液とした。バインダー溶液と希土類磁石粉末を、全バインダー量と希土類磁石粉末の体積比率を１０：９０となるように混合し、攪拌しながらメチルエチルケトンを蒸発乾燥させ成形用粉末とした。成形粉末を金型に入れて成形し、金型から取り出して１８０℃１時間加熱硬化させて希土類ボンド磁石とした。ここで希土類磁石粉末は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末の中でも耐熱性に優れたＭＱＰ−Ｏ粉末（ＭＱＩ社製）を用いた。ここで耐熱性は実施例１と同様に評価した。
【００４７】
表３に、フッ素系界面活性剤の体積比率とボンド磁石の不可逆減磁率の関係を示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
フッ素系界面活性剤を１ｖｏｌ％以上添加すると不可逆減磁率が減少し、耐熱性が向上している。ただし体積比率が２０ｖｏｌ％を超えると不可逆減磁率が５％以上になる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べてきたように本発明によれば、圧縮成形用の希土類ボンド磁石のバインダーとして、熱硬化性樹脂に粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍの高耐熱熱硬化性樹脂を混合すると、分子レベルで混合したとき（樹脂同士を相溶させたとき）に近い現象が現れはじめ、熱可塑性樹脂の特性が付与された熱硬化性樹脂が得られるため、耐熱性と機械的強度に優れた希土類ボンド磁石が得られる。さらに粒径が小さい高耐熱熱可塑性樹脂を相溶化剤と同時に熱硬化性樹脂に添加すると、樹脂同士を分子レベルで混合したときにより近い特性が得られるため、耐熱性と機械的強度に優れた希土類ボンド磁石が得られる。
【発明の属する技術分野】
本発明は耐熱性及び機械的強度に優れた希土類ボンド磁石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
希土類ボンド磁石に用いられる樹脂は、熱硬化性、熱可塑性、ゴム系などがあるが、その中で熱硬化性樹脂を用いた圧縮成形磁石は、磁性粉末を高充填率化できるため、最も高い磁気特性が得られる。希土類ボンド磁石の圧縮成形用の樹脂は（１）強い接着力を有する、（２）磁石粉末の充填密度を高くする、（３）耐熱性が良い、（４）耐薬品性がある、等の条件を満たす必要がある。この条件を満たす熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂が広く使用されている。
【０００３】
エポキシ樹脂の耐熱性は１２０℃程度であるため、さらに耐熱性が必要な場合は、例えば特公平９−２５６８５１１公報に記載されているビスマレイミドトリアジン樹脂、特開平５−１７５０２１公報に記載されているトリアジン樹脂がある。
【０００４】
１種類の熱硬化性樹脂では低い耐熱性を２種以上の熱硬化性樹脂を混合することによって向上させた希土類ボンド磁石としては、例えば特開平６−３６９１２公報に記載されているようにエポキシ樹脂にトリアジン樹脂を添加することで１８０℃の使用に耐えられるもの、特開平８−２７３９１６公報に記載されているようにエポキシ樹脂にポリベンゾイミダゾールを添加することで２００℃の使用に耐えられるものがあった。
【０００５】
熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を混合して希土類ボンド磁石のバインダーとする例としては、特開平１−２０５５０２公報に熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂やフェノール樹脂やポリエステル樹脂に熱可塑性樹脂のフッ素樹脂を添加して防錆力を向上させた有機物樹脂が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の２種以上の樹脂の混合バインダーを用いた圧縮成形の希土類ボンド磁石においては、以下の問題点を有する。
【０００７】
（１）熱硬化性樹脂よりも優れた耐熱性樹脂として、特に融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂（代表例として、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、フッ素樹脂のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ））がある。しかしながら熱可塑性樹脂主体のバインダーを用いた室温圧縮成形では樹脂に接着力がないため磁石に十分な強度が得られず、融点以上の２００℃〜４００℃で加熱成形が必要なため磁粉の酸化劣化が起こってしまうといった問題点を抱えていた。
【０００８】
（２）熱硬化性樹脂と優れた熱可塑性樹脂（例えばフッ素樹脂）の単純な混合では、熱可塑性樹脂の優れた特性の一部（例えばフッ素樹脂の撥水性や潤滑性）が熱硬化性樹脂と希土類ボンド磁石に付与（例えば防錆力や潤滑性として）されるものの、粒径のおおきな熱可塑性樹脂を添加しても、耐熱性が熱硬化性樹脂と希土類ボンド磁石に付与されることはなく、熱硬化性樹脂と磁粉の熱劣化が進行してしまう問題点があった。
【０００９】
本発明は、熱硬化性樹脂に高い耐熱性を有する熱可塑性樹脂を添加したバインダーを用いて、高い耐熱性と高い機械的強度を有する希土類ボンド磁石を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、希土類磁石粉末とバインダーで結合してなる圧縮成形型の希土類ボンド磁石において、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂又はその変性樹脂を主成分とするバインダー中に、粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍのフッ素樹脂を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含み、かつフッ素系界面活性剤を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、希土類磁石粉末とバインダーで結合してなる圧縮成形型の希土類ボンド磁石において、熱硬化性樹脂であるトリアジン樹脂及びその変性樹脂を主成分とするバインダー中に、粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍのフッ素樹脂を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含み、かつフッ素系界面活性剤を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、希土類磁石粉末とバインダーで結合してなる圧縮成形型の希土類ボンド磁石において、熱硬化性樹脂であるビスマレイミドトリアジン樹脂及びその変性樹脂を主成分とするバインダー中に、粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍのフッ素樹脂を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含み、かつフッ素系界面活性剤を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記希土類磁石粉末と、前記熱硬化性樹脂と、前記フッ素樹脂と、前記フッ素系界面活性剤とを、室温で混合して得られた成形用粉末を圧縮成形することにより得られたものである。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記フッ素系界面活性剤が、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の希土類ボンド磁石について説明する。
【００１９】
１．希土類ボンド磁石
まず、本発明の希土類ボンド磁石について説明する。
【００２０】
本発明の希土類ボンド磁石は、希土類磁石粉末とバインダーからなるものである。希土類磁石粉末は、ＳｍＣｏ５系やＳｍ２Ｃｏ１７系やＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ系やＳｍ２Ｆ１７Ｎ３系に代表される希土類磁石の粉末であり、これらの１種または２種以上を混合したものである。バインダーは希土類磁石粉末を接着し成形体としての形状を維持するための樹脂の他に、樹脂の改質や成形性の改善等のための種々の添加剤、例えば可塑剤、潤滑剤、酸化防止剤、硬化剤、硬化促進剤、（例えば、脂肪酸、オイル、各種ワックス、有機酸）、を添加することができる。希土類ボンド磁石中のバインダー含有量は３〜２０ｖｏｌ％程度であるのが好ましい。バインダー量が多く磁石粉末量が少なすぎると磁気特性（特に磁気エネルギー積）の向上が図れず、またバインダー量が少なく磁石粉末が多すぎると機械的強度が低下する。
【００２１】
ボンド磁石の耐熱性は希土類磁石合金によるものとバインダーによるものの２つに大きく分けられる。一般にボンド磁石は焼結磁石に比べて耐熱性に劣る。そのためボンド磁石のバインダーの改善によっては焼結磁石並みに耐熱性を向上させる可能性がある。
【００２２】
本発明の希土類ボンド磁石は、希土類磁石粉末として耐熱性に優れた磁石粉末、例えばＳｍ２Ｃｏ１７系のＳｍ（Ｃｏ０．６７Ｆｅ０．０８Ｚｄ０．２２Ｃｕ０．０３）８．２磁石粉末、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末（例えばＭＱＩ社製のＭＱＰ−Ｏ、ＭＱＰ−Ｃ、ＭＱＰ−Ｑ粉末）に本発明のバインダーを用いると、従来のエポキシ樹脂のボンド磁石よりもさらに優れた耐熱性を有するボンド磁石となる。また、希土類磁石粉末として、例えばＳｍ２Ｆ１７Ｎ３系磁石粉末、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末（例えばＭＱＩ社製のＭＱＰ−Ｂ粉末）、異方性化したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末（例えばＭＱＩ社製のＭＱＡ−Ｔ粉末））に本発明のバインダーを用いると、従来のエポキシ樹脂のボンド磁石の耐熱性が改善された希土類ボンド磁石となる。
【００２３】
２．バインダーの組成
本発明の希土類ボンド磁石のバインダーの組成は好ましくは以下の組成からなるものである。
【００２４】
バインダーは熱硬化性樹脂を主成分とし、熱可塑性樹脂を副成分とする。
【００２５】
用いられる熱硬化性樹脂は金属との接着力に優れ機械的強度の高いものが好ましい。例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、及びこれらの変性樹脂が好ましく、中でも接着力に優れたエポキシ樹脂が好ましく、耐熱性に優れたフェノール変性エポキシ樹脂がより好ましく、ビスマレイミドトリアジン樹脂がさらに好ましい。また、熱硬化性樹脂は接着力に優れたエポキシ樹脂と、耐熱性に優れたトリアジン樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂の混合樹脂であっても良い。
【００２６】
本発明者は種々の実験により以下の知見を得た。
【００２７】
熱硬化性樹脂の機械的強度と熱可塑性樹脂の耐熱性は、両者の単純な混合（互いに分離した状態）では両機能が十分発揮されるどころか低下してしまう。ところが熱可塑性樹脂が熱硬化性樹脂中に幅広く分散し、熱可塑性樹脂の粒径が５０μｍ以下になると、分子レベル（ｎｍ〜μｍレベル）で混合したとき（樹脂同士を相溶させたとき）と近い現象が現れ始め、耐熱性が熱硬化性樹脂に付与され、熱可塑性樹脂に機械的強度が付与されるのである。より粒径が小さいほど樹脂を相溶させたときに近い特性が得られる。単なる混合ではえられなかった効果が、粒径が５０μｍ以下で得られるようになる。用いられる熱可塑性樹脂の粒径ｄは０＜ｄ≦５０μｍの範囲内であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下であるとさらに好ましい。
【００２８】
また、高い耐熱性を付与するために、用いられる熱可塑性樹脂は融点が２００℃以上であるものが好ましく、２８０℃以上であるものがより好ましく、４００℃以上であるものがさらに好ましい。例えば、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、及びこれらの変性樹脂が好ましく、耐熱性と潤滑性に優れたフッ素樹脂がより好ましく、フッ素樹脂の中でも耐熱性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）がさらに好ましい。
【００２９】
また、用いられる熱可塑性樹脂の添加量は全バインダーに対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含むことが好ましい。熱可塑性樹脂の添加量が少なすぎると耐熱性の効果が得られず、逆に多すぎると接着力のない熱可塑性樹脂によって機械的強度が弱くなる。
【００３０】
用いられるバインダー中には熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の相溶化剤を１ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下含むことが好ましい。相溶化剤とは、お互いに溶け合わない非相溶系において、互いの分散と混和を促進させるものをいう。相溶化剤は、特に互いの分子構造の一部、またはそれに近いものを持っている物が好ましい。相溶化剤の添加はμｍオーダーの熱可塑性樹脂の熱硬化性樹脂中への分散を促進させるため、耐熱性が熱硬化性樹脂に付与されるのである。
【００３１】
用いられる熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂が、それぞれエポキシ樹脂及びその変性樹脂とフッ素樹脂の場合、相溶化剤は、フッ素系界面活性剤またはフッ素系カップリング剤であることが好ましく、フッ素系界面活性剤であることがより好ましい。ここでフッ素系界面活性剤とは、疎水または疎油性のパーフルオロアルキル基と、親水または親油性の有機基（例えばカルボン酸、アンモニウム塩、エチレンオキシド付加物、アルキルオリゴマー）の両方をもつものであり、フッ素系カップリング剤とは、疎水または疎油性のパーフルオロアルキル基と、金属または樹脂と反応する基（例えばトリメトキシシラン基）の両方をもつもののことである。フッ素樹脂表面で安定なパーフルオロアルキル基がフッ素樹脂を包み込み、エポキシ中で安定な有機基がエポキシと結びつくため、エポキシ樹脂中でフッ素樹脂の分散が促進されるのである。
【００３２】
３．磁石の耐熱性
希土類ボンド磁石の耐熱性には、▲１▼機械的な耐熱性（ガラス転移温度、軟化温度、等）と▲２▼磁気的な耐熱性（残留磁化Ｂｄの可逆温度係数α、保磁力ｉＨｃの可逆温度係数β、初期不可逆減磁率、長期高温保持後の不可逆減磁率、等）がある。機械的耐熱性と磁気的耐熱性は必ずしも相関があるわけではなく、磁石として実際に問題となるのは磁気的な耐熱性である。
【００３３】
磁気的な耐熱性の可逆温度係数α、βは磁石合金によって決まる値であり、係数が小さいほど優れている。さらに初期不可逆減磁率と長期高温保持後の不可逆減磁率は磁石合金本来の性能の他に磁石の劣化を示すものであり、これが悪いとその温度では長期間の使用に耐えられず使い物にならない。本発明は磁石としての実用上の耐熱性を重視し、磁気的な耐熱性、特に高温保持後の不可逆減磁率を向上させるものである。
【００３４】
【実施例】
次に本発明の具体的実施例について説明する。
【００３５】
（実施例１）
熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）と、種々の熱可塑性樹脂（ナイロン１２、ナイロン６、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン・フッ素樹脂））を、それぞれ８０：２０の体積比率となるように混合し、メチルエチルケトン溶液に溶解しバインダー溶液とした。バインダー溶液と希土類磁石粉末を、全バインダー量と希土類磁石粉末の体積比率を１０：９０となるように混合し、攪拌しながらメチルエチルケトンを蒸発乾燥させ成形用粉末とした。成形粉末を金型に入れて成形し、金型から取り出して１８０℃１時間加熱硬化させて希土類ボンド磁石とした。ここで希土類磁石粉末は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末の中でも耐熱性に優れたＭＱＰ−Ｏ粉末（ＭＱＩ社製）を用いた。
【００３６】
ここで耐熱性は１８０℃１０００ｈ後の不可逆減磁率で評価した。１８０℃の不可逆減磁率とはパーミアンス係数が１の形状のボンド磁石を１８０℃に加熱後２５℃に戻したときの表面磁束の減少率である。
【００３７】
表１に、エポキシ樹脂に添加した熱硬化性樹脂の融点と粒径別のボンド磁石の不可逆減磁率を示す。
【００３８】
【表１】
１８０℃の耐熱性は、融点が２００℃以上の熱硬化性樹脂のときに優れ、不可逆減磁率が５％以下を示している。また、熱硬化性樹脂の粒径は５０μｍ以下のとき不可逆減磁率が５％以下を示し、優れた耐熱性を示している。
【００４０】
（実施例２）
熱硬化性樹脂（ユリア樹脂、エポキシ樹脂、トリアジン樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂）と、熱可塑性樹脂（ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン・フッ素樹脂））を、それぞれ（１００−ａ）：ａの体積比率となるように混合し、メチルエチルケトン溶液に溶解しバインダー溶液とした。バインダー溶液と希土類磁石粉末を、全バインダー量と希土類磁石粉末の体積比率を１０：９０となるように混合し、攪拌しながらメチルエチルケトンを蒸発乾燥させ成形用粉末とした。成形粉末を金型に入れて成形し、金型から取り出して１８０℃１時間加熱硬化させて希土類ボンド磁石とした。ここ土類磁石粉末は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末の中でも耐熱性に優れたＭＱＰ−Ｏ粉末（ＭＱＩ社製）を用いた。
【００４１】
ここで耐熱性は実施例１と同様に１８０℃１０００ｈ後の不可逆減磁率で評価した。また、機械的強度の測定は日本電子材料工業会規格ＥＭＡＳ−７００６に従い打抜きせん断試験で行った。
【００４２】
表２に、種々の熱硬化性樹脂への１０μｍ以下のフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）の添加量と不可逆減磁率と機械的強度の関係を示す。
【００４３】
【表２】
いずれの熱硬化性樹脂でもフッ素樹脂添加で不可逆減磁率が減少し、耐熱性が向上する。ところが、耐熱性に優れたエポキシ樹脂、トリアジン樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂を用いて、ＰＴＦＥの添加量が１ｖｏｌ％以上ならば、不可逆減磁率は５％以下であり、さらに耐熱性がよくなる。しかし、４０ｖｏｌ％を超えると、機械的強度が１００Ｎ／ｍｍ２以下になってしまい、機械的強度が弱くなる。
【００４５】
よって、耐熱性に優れた熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、トリアジン樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂）に粒径が１０μｍ以下のＰＴＦＥを、全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含むとき、耐熱性と機械的強度を満足する。
【００４６】
（実施例３）
熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂と、熱可塑性樹脂のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン、粒径１０μｍ以下）とフッ素系界面活性剤としてパーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物とを、それぞれが（８０−ｂ）：２０：ｂの体積比率となるように混合した樹脂をメチルエチルケトン溶液に溶解しバインダー溶液とした。バインダー溶液と希土類磁石粉末を、全バインダー量と希土類磁石粉末の体積比率を１０：９０となるように混合し、攪拌しながらメチルエチルケトンを蒸発乾燥させ成形用粉末とした。成形粉末を金型に入れて成形し、金型から取り出して１８０℃１時間加熱硬化させて希土類ボンド磁石とした。ここで希土類磁石粉末は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末の中でも耐熱性に優れたＭＱＰ−Ｏ粉末（ＭＱＩ社製）を用いた。ここで耐熱性は実施例１と同様に評価した。
【００４７】
表３に、フッ素系界面活性剤の体積比率とボンド磁石の不可逆減磁率の関係を示す。
【００４８】
【表３】
フッ素系界面活性剤を１ｖｏｌ％以上添加すると不可逆減磁率が減少し、耐熱性が向上している。ただし体積比率が２０ｖｏｌ％を超えると不可逆減磁率が５％以上になる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べてきたように本発明によれば、圧縮成形用の希土類ボンド磁石のバインダーとして、熱硬化性樹脂に粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍの高耐熱熱硬化性樹脂を混合すると、分子レベルで混合したとき（樹脂同士を相溶させたとき）に近い現象が現れはじめ、熱可塑性樹脂の特性が付与された熱硬化性樹脂が得られるため、耐熱性と機械的強度に優れた希土類ボンド磁石が得られる。さらに粒径が小さい高耐熱熱可塑性樹脂を相溶化剤と同時に熱硬化性樹脂に添加すると、樹脂同士を分子レベルで混合したときにより近い特性が得られるため、耐熱性と機械的強度に優れた希土類ボンド磁石が得られる。
Claims (5)
- 希土類磁石粉末とバインダーで結合してなる圧縮成形型の希土類ボンド磁石において、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂又はその変性樹脂を主成分とするバインダー中に、粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍのフッ素樹脂を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含み、かつフッ素系界面活性剤を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下含むことを特徴とする希土類ボンド磁石。
- 希土類磁石粉末とバインダーで結合してなる圧縮成形型の希土類ボンド磁石において、熱硬化性樹脂であるトリアジン樹脂及びその変性樹脂を主成分とするバインダー中に、粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍのフッ素樹脂を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含み、かつフッ素系界面活性剤を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下含むことを特徴とする希土類ボンド磁石。
- 希土類磁石粉末とバインダーで結合してなる圧縮成形型の希土類ボンド磁石において、熱硬化性樹脂であるビスマレイミドトリアジン樹脂及びその変性樹脂を主成分とするバインダー中に、粒径ｄが０＜ｄ≦５０μｍのフッ素樹脂を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下含み、かつフッ素系界面活性剤を全バインダー量に対して１ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下含むことを特徴とする希土類ボンド磁石。
- 前記希土類磁石粉末と、前記熱硬化性樹脂と、前記フッ素樹脂と、前記フッ素系界面活性剤とを、室温で混合して得られた成形用粉末を圧縮成形することにより得られたものである請求項１ないし３のいずれかに記載の希土類ボンド磁石。
- 前記フッ素系界面活性剤が、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物である請求項１ないし４のいずれかに記載の希土類ボンド磁石。
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