JP3840893B2 - Bond magnet manufacturing method and bond magnet - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ボンド磁石の製造方法およびボンド磁石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータ等の小型化を図るためには、その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、磁石粉末の磁化の値と、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。したがって、磁石粉末自体の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多くしないと十分な磁束密度が得られない。
【０００３】
ところで、ボンド磁石中の磁石粉末の粒径が大きいと、磁石粉末の含有量を多くすることが困難になり、また、ボンド磁石への成形性も低下する。このため、従来、ボンド磁石の製造には、微細に粉砕された磁石粉末が用いられていた。ところが、このように微細に粉砕した磁石粉末をボンド磁石の製造に用いると、粉砕工程や、ボンド磁石の製造工程等において、磁石粉末が酸化劣化し易い。このため、得られるボンド磁石中における磁石粉末の含有量が高いにも関わらず、満足な磁気特性が得られないことがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、磁気特性に優れた磁石を提供することができるボンド磁石の製造方法およびボンド磁石を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（２２）の本発明により達成される。
【０００６】
（１） 磁石粉末とバインダーとを含む材料を混練することにより混練物を得る工程と、
前記混練物を成形して成形体を得る工程とを有するボンド磁石の製造方法であって、
前記混練は、前記混練終了後の前記磁石粉末の平均粒径が前記混練前の前記磁石粉末の平均粒径より小さくなるように、前記磁石粉末を粉砕しつつ行うものであることを特徴とするボンド磁石の製造方法。
【０００７】
（２） 磁石粉末を製造する工程と、
前記磁石粉末とバインダーとを含む材料を混練することにより混練物を得る工程と、
前記混練物を成形して成形体を得る工程とを有するボンド磁石の製造方法であって、
前記磁石粉末は、その平均粒径が最終的な平均粒径より大きい平均粒径となるように製造され、前記混練により最終的な平均粒径となることを特徴とするボンド磁石の製造方法。
【０００８】
（３） 前記混練前の前記磁石粉末の平均粒径をＤ0［μｍ］、前記混練終了後の前記磁石粉末の平均粒径をＤ1［μｍ］としたとき、下記式（Ｉ）を満足するものである上記（１）または（２）に記載のボンド磁石の製造方法。
【０００９】
０．１≦Ｄ1／Ｄ0≦０．９・・・（Ｉ）
（４） 前記材料中には、酸化防止剤が含まれる上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００１０】
（５） 前記混練前の前記磁石粉末の平均粒径は、１０〜１２００μｍである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００１１】
（６） 前記混練終了後の前記磁石粉末の平均粒径は、１〜５００μｍである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００１２】
（７） 前記混練は、前記材料１Ｌあたり、０．０７〜３．５ｋＷｈの混練エネルギーを与えることにより行うものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００１３】
（８） 前記材料中における前記磁石粉末の含有量は、５０〜９５ｖｏｌ％である上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００１４】
（９） 前記混練は、不活性ガス雰囲気中で行うものである上記（１）ないし（８）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００１５】
（１０） 前記混練は、連続式２軸スクリュー押出機または連続２軸ロールを用いて行うものである上記（１）ないし（９）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００１６】
（１１） 前記成形は、圧縮成形、押出成形、射出成形のいずれかの方法により行われるものである上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００１７】
（１２） 前記磁石粉末は、希土類元素を含有するものである上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００１８】
（１３） 前記磁石粉末は、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系合金（ただし、Ｒは少なくとも１種の希土類元素、ＴＭはＦｅを主とする遷移金属）よりなるものである上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００１９】
（１４） 前記磁石粉末は、ハード磁性相とソフト磁性相とを有する複合組織で構成されるものである上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００２０】
（１５） 前記ハード磁性相および前記ソフト磁性相の平均結晶粒径は、いずれも１〜１００ｎｍである上記（１４）に記載のボンド磁石の製造方法。
【００２１】
（１６） 前記バインダーは、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含むものである上記（１）ないし（１５）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００２２】
（１７） 前記混練は、前記バインダーの軟化点以上の温度で行うものである上記（１）ないし（１６）のいずれかに記載のボンド磁石の製造方法。
【００２３】
（１８） 上記（１）ないし（１７）のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とするボンド磁石。
【００２４】
（１９） 密度が４．０〜８．０Ｍｇ／ｍ3である上記（１８）に記載のボンド磁石。
【００２５】
（２０） 室温での固有保磁力ＨcJが４００〜１５００ｋＡ／ｍである上記（１８）または（１９）に記載のボンド磁石。
【００２６】
（２１） 最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxが５０ｋＪ／ｍ3以上である上記（１８）ないし（２０）のいずれかに記載のボンド磁石。
【００２７】
（２２） 不可逆減磁率（初期減磁率）の絶対値が８％以下である上記（１８）ないし（２１）のいずれかに記載のボンド磁石。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のボンド磁石の製造方法およびボンド磁石の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２９】
［磁石粉末の合金組成］
まず、本発明における磁石粉末の合金組成について説明する。
【００３０】
合金組成は、いかなるものであってもよいが、希土類元素を含有するものであるのが好ましい。このような磁石粉末としては、例えば、次の［１］〜［３］の組成のもの等が挙げられる。
【００３１】
［１］ Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｃｏを主とする遷移金属とを基本成分とするもの（以下、Ｓｍ−Ｃｏ系合金と言う）。
【００３２】
［２］ Ｒ（ただし、Ｒは、少なくとも１種の希土類元素）と、Ｆｅを主とする遷移金属（ＴＭ）と、Ｂとを基本成分とするもの（以下、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系合金と言う）。
【００３３】
［３］ Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｆｅを主とする遷移金属と、Ｎを主とする格子間元素とを基本成分とするもの（以下、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金と言う）。
【００３４】
Ｓｍ−Ｃｏ系合金の代表的なものとしては、ＳｍＣｏ5、Ｓｍ2ＴＭ17（ただしＴＭは、遷移金属）が挙げられる。
【００３５】
Ｒ−ＴＭ−Ｂ系合金の代表的なものとしては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、これらにおけるＦｅの一部をＣｏ、Ｎｉ等の他の遷移金属で置換したもの等が挙げられる。
【００３６】
Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金の代表的なものとしては、Ｓｍ2Ｆｅ17合金を窒化して作製したＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3、ＴｂＣｕ7型相を主相とするＳｍ−Ｚｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎ系合金が挙げられる。ただし、これらＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金の場合、Ｎは、急冷薄帯を作製した後、得られた急冷薄帯に適切な熱処理を施し、窒化することにより格子間原子として導入されるのが一般的である。
【００３７】
Ｒ（希土類元素）としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、ジジム、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。
【００３８】
ＴＭとしては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等が挙げられ、これらを１種または２種以上含むことができる。
この中でも特に、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系合金よりなるものであるのがより好ましい。
【００３９】
このような合金組成を有する磁石粉末を用いることにより、得られる混練物を後述するボンド磁石の製造に用いた場合に、特に優れた磁気特性が得られる。
【００４０】
［構成組織］
また、磁石粉末は、ソフト磁性相とハード磁性相とを有する複合組織で構成されていてもよい。
【００４１】
この複合組織（ナノコンポジット組織）は、ソフト磁性相１０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。
【００４２】
各相の平均結晶粒径は、１〜１００ｎｍであるのが好ましく、５〜５０ｎｍであるのがより好ましい。各相の平均結晶粒径が前記下限値未満であると、結晶粒間の交換相互作用の影響が強くなり過ぎて、磁化反転が容易となり、保磁力が劣化する場合がある。一方、各相の平均結晶粒径が前記上限値を超えると、結晶粒径の粗大化と、結晶粒間の交換相互作用の影響が弱くなることから、磁束密度、保磁力、角型性、最大エネルギー積が劣化する場合がある。
【００４３】
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。
【００４４】
ソフト磁性相の磁化は、外部磁界の作用に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。
【００４５】
このような複合組織（ナノコンポジット組織）を持つ磁石は、主に、以下に挙げる特徴１）〜５）を有している。
【００４６】
１）Ｂ−Ｈ図（Ｊ−Ｈ図）の第二象現で、磁化が可逆的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）。
２）着磁性が良く、比較的低い磁場で着磁できる。
３）磁気特性の温度依存性がハード磁性相単独の場合に比べて小さい。
４）磁気特性の経時変化が小さい。
５）微粉砕しても磁気特性が劣化しない。
【００４７】
前述した合金組成において、ハード磁性相およびソフト磁性相は、例えば次のようなものとなる。
【００４８】
ハード磁性相：Ｒ2ＴＭ14Ｂ系
ソフト磁性相：ＴＭ（特にα−Ｆｅ，α−（Ｆｅ，Ｃｏ））、またはＴＭとＢとの化合物相
【００４９】
［磁石粉末の製造］
磁石粉末は、いかなる方法で製造されたものであってもよいが、合金溶湯を急冷して製造されたものであるのが好ましく、溶湯合金を急冷、固化して得られた急冷薄帯（リボン）を粉砕することにより製造されたものであるのがより好ましい。以下、その方法の一例について説明する。
【００５０】
図４は、単ロールを用いた急冷法により磁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。
【００５１】
図４に示すように、急冷薄帯製造装置１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。
【００５２】
また、筒体２のノズル３近傍の外周には、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。
【００５３】
冷却ロール５は、基部５１と、冷却ロール５の周面５３を形成する表面層５２とで構成されている。
【００５４】
基部５１の構成材料は、表面層５２と同じ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。
【００５５】
基部５１の構成材料は、特に限定されないが、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。
【００５６】
また、表面層５２は、耐久性の面から硬い材料で構成されているのが好ましい。また、表面層５２は、熱伝導率が基部５１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。表面層５２の具体例としては、例えば、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｐｔ等、またはこれらを含む合金等の金属薄層や金属酸化物層、セラミックス等が挙げられる。セラミックスとしては、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｔｉ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等の酸化物系セラミックス、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＶＮ、ＴａＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、Ｃｒ2Ｎ等の窒化物系セラミックス、グラファイト、ＳｉＣ、ＺｒＣ、Ａｌ4Ｃ3、ＣａＣ2、ＷＣ、ＴｉＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ等の炭化物系のセラミックス等の非酸化物系セラミックス、あるいは、これらのうちの２以上を任意に組合せた複合セラミックスが挙げられる。この中でも特に、窒化物系セラミックスを含むものであるのが好ましい。
【００５７】
このような急冷薄帯製造装置１は、チャンバー（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。
【００５８】
急冷薄帯製造装置１では、筒体２内に磁石材料（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。
【００５９】
冷却ロール５の周速度は、合金溶湯の組成、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。
【００６０】
なお、得られた急冷薄帯８に対しては、例えば、非晶質組織の再結晶化の促進、組織の均質化のために、少なくとも１回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。
【００６１】
また、この熱処理は、酸化を防止するために、真空または減圧状態下（例えば１×１０-1〜１×１０-6Ｔｏｒｒ）、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。
【００６２】
そして、この急冷薄帯８を粉砕することにより、磁石粉末が得られる。
粉砕の方法は、特に限定されず、例えばボールミル、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１×１０-1〜１×１０-6Ｔｏｒｒ ）、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。
【００６３】
なお、得られた磁石粉末に対しては、例えば、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。
【００６４】
また、この熱処理は、酸化を防止するために、真空または減圧状態下（例えば１×１０-1〜１×１０-6Ｔｏｒｒ）、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。
【００６５】
特に、合金組成中にＮが含まれる場合、Ｎの導入は、例えば、窒化処理によって行われる。この窒化処理は、例えば、窒素ガス雰囲気中、３５０〜６５０℃、０．１〜２００時間程度の条件で熱処理を施すことにより行うことができる。また、この熱処理（窒化処理）は、前述の結晶粒径の制御等の目的を兼ねて行われるものであってもよい。
【００６６】
なお、この窒化処理は、急冷薄帯の粉砕後に行われるものであっても、粉砕前に行われるものであってもよい。
【００６７】
また、Ｎの導入は、このような熱処理（窒化処理）によるものに限定されない。例えば、アンモニアや窒素化合物を原料として用い、固相反応によりＮの導入を行ってもよい。
【００６８】
このとき、磁石粉末の粉砕は、その平均粒径が後述する混練物中における最終的な平均粒径より大きくなるように製造される。これにより、得られる磁石粉末は、単位重量あたりの比表面積が小さいものとなり、酸化等による磁気特性の低下等が起こり難いものとなる。その結果、得られるボンド磁石の磁気特性は優れたものとなる。また、急冷薄帯８を微細に粉砕する必要がないので、磁石粉末の製造工程を簡略化することができる。
【００６９】
このようにして製造された磁石粉末の平均粒径は、特に限定されないが、１０〜１２００μｍであるのが好ましく、２５〜５００μｍであるのがより好ましく、４０〜２５０μｍであるのがさらに好ましい。
【００７０】
磁石粉末の平均粒径が前記下限値未満であると、磁石粉末の単位重量あたりの比表面積が大きくなるため、酸化劣化等により磁石粉末の磁気特性が低下し易くなる。また、粉末の活性が高くなるため、発火等の危険性が高くなる等、磁石粉末の取り扱いが困難となる場合がある。
【００７１】
一方、磁石粉末の平均粒径が前記上限値を超えると、混練時に磁石粉末が十分に粉砕されずに大粒径の粉末が残留し、ボンド磁石への成形性が低下する場合がある。このため、ボンド磁石中における磁石粉末の含有量を高めることが困難となり、十分な磁気特性が得られない場合がある。また、得られるボンド磁石の機械的強度等が低下する可能性がある。
【００７２】
また、ボンド磁石の成形時のより良好な成形性を得るために、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。
【００７３】
なお、以上では、急冷法として、単ロール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。また、メカニカル・アロイング（ＭＡ）法等により製造された磁石粉末を使用することもできる。
【００７４】
また、後述するボンド磁石の製造には、前述したような磁石粉末を１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００７５】
［バインダー］
次に、バインダーについて説明する。
【００７６】
バインダーは、いかなるものであってもよいが、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含むものであるのが好ましい。
【００７７】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド（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。また、分子量、融点等が異なる同系の樹脂の混合物等を用いることもできる。
【００７８】
これらのうちでも、成形性が特に優れており、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。
【００７９】
このような熱可塑性樹脂は、その種類、共重合化等により、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。
【００８０】
一方、熱硬化性樹脂としては、例えば、ビスフェノール型、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。また、分子量、融点等が異なる同系の樹脂の混合物等を用いることもできる。
【００８１】
これらのうちでも、成形性が特に優れており、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、軟化状態において磁石粉末との混練性、混練の均一性にも優れている。
【００８２】
なお、使用される熱硬化性樹脂（未硬化）は、硬化前に軟化状態が得られるものであれば、室温で液状のものでも、固形（粉末状）のものでもよい。
【００８３】
また、熱硬化性樹脂を用いる場合、バインダー中には、硬化剤が含まれていてもよい。硬化剤としては、アミン系、酸無水物系のもの等が挙げられるが、その中でも特に、アミン系の１種であるイミダゾール系のものが好ましい。
【００８４】
また、バインダー中には、例えば、各種添加剤（酸化防止剤、潤滑剤、減粘剤、硬化促進剤等）等、樹脂以外の成分が含まれていてもよい。
【００８５】
［磁石粉末とバインダーとの混練］
前述したような磁石粉末とバインダーとを含む材料を混練することにより、混練物を製造する。
【００８６】
本発明では、この混練を、混練終了後の磁石粉末の平均粒径が、混練前の材料中における磁石粉末の平均粒径より小さくなるように、磁石粉末を粉砕しつつ（粒度調整しつつ）行う。すなわち、磁石粉末は、混練時に粉砕されることにより、最終的な（目的とする）平均粒径を有するものとなる。
【００８７】
このように、材料を混練しつつ磁石粉末の粉砕を行った場合、バインダーが磁石粉末を覆うため、磁石粉末と空気との接触が極めて少なくなり、新たに磁石粉末の表面となる部位等に酸化劣化等を生じ難い。このため、このようにして得られる混練物を用いて製造されたボンド磁石は、予め、微細に粉砕された磁石粉末を用いて製造されたボンド磁石に比べ、高い磁気特性を有するものとなる。
【００８８】
また、材料を混練しつつ磁石粉末の粉砕を行うことにより、磁石粉末の新生面に直ちにバインダーが接触するため、磁石粉末とバインダーとの間に水分等の介在物がなく、磁石粉末とバインダーとの密着性が向上する。その結果、磁石粉末の表面にバインダーが十分にコーティングされた状態となる。
【００８９】
このため、得られる混練物の流動性が向上し、ボンド磁石への成形性は優れたものとなる。すなわち、材料中のバインダー量が比較的少ない場合であっても、得られる混練物は、成形性に優れたものとなり、所望の形状を有するボンド磁石を容易に製造することができる。
【００９０】
また、得られるボンド磁石は、耐食性、耐熱性、機械的強度等に優れたものとなる。
【００９１】
このように、本発明では、混練終了後の磁石粉末の平均粒径が、混練前の材料中における平均粒径より小さくなるように混練を行うが、特に、混練前の磁石粉末の平均粒径をＤ0［μｍ］、混練終了後の磁石粉末の平均粒径をＤ1［μｍ］としたとき、下記式（Ｉ）を満足するのが好ましい。
【００９２】
０．１≦Ｄ1／Ｄ0≦０．９・・・（Ｉ）
また、式（Ｉ）に代わり、式（II）を満足するのがより好ましく、式（III）を満足するのがさらに好ましい。
【００９３】
０．２≦Ｄ1／Ｄ0≦０．８・・・（II）
０．３≦Ｄ1／Ｄ0≦０．６・・・（III）
Ｄ1／Ｄ0がこのような範囲の値であると、ボンド磁石への成形性が特に優れたものとなる。また、得られるボンド磁石の耐食性、耐熱性、機械的強度等が向上する。
【００９４】
混練終了後の磁石粉末の平均粒径Ｄ1は、特に限定されないが、１〜５００μｍであるのが好ましく、２０〜２００μｍであるのがより好ましい。
【００９５】
混練終了後の磁石粉末の平均粒径Ｄ1が前記下限値未満であると、混練に要するエネルギーが大きくなり、混練過多となり易い。その結果、樹脂の分解反応等が進行し、ボンド磁石への成形性や、得られるボンド磁石の磁気特性等が低下する場合がある。
【００９６】
一方、混練終了後の磁石粉末の平均粒径Ｄ1が前記上限値を超えると、混練しつつ磁石粉末の粉砕を行う効果が低く、ボンド磁石への成形性が低下する場合がある。このため、ボンド磁石中における磁石粉末の含有量を高めることが困難となり、十分な磁気特性が得られない場合がある。また、得られるボンド磁石の耐食性、耐熱性、機械的強度等が低下する可能性がある。
【００９７】
材料中における磁石粉末の含有量は、特に限定されないが、５０〜９５ｖｏｌ％であるのが好ましく、６０〜９０ｖｏｌ％であるのがより好ましい。材料中における磁石粉末の含有量が前記下限値未満であると、得られる混練物をボンド磁石の製造に用いた場合、ボンド磁石としての磁気特性が十分に得られない可能性がある。一方、材料中における磁石粉末の含有量が前記上限値を超えると、バインダーの含有量が相対的に少なくなり、ボンド磁石の機械的強度が低下する可能性がある。
【００９８】
なお、材料中には、酸化防止剤が含まれているのが好ましい。これにより、混練時等における磁石粉末の酸化劣化をより効果的に防止することができ、結果として、得られるボンド磁石は、磁気特性等が特に優れたものとなる。
【００９９】
酸化防止剤としては、磁石粉末等の酸化を防止または抑制し得るものであればいかなるものでもよく、例えば、アミン系化合物、アミノ酸系化合物、ニトロカルボン酸類、ヒドラジン化合物、シアン化合物、硫化物等の、金属イオン、特にＦｅ成分に対し、キレート化合物を形成するキレート化剤等が挙げられる。
【０１００】
このような酸化防止剤を添加する場合、材料中における酸化防止剤の含有量は、０．２〜３ｗｔ％であるのが好ましく、０．５〜２ｗｔ％であるのがより好ましい。
【０１０１】
また、材料中には、必要に応じて、例えば、可塑剤（例えば、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸塩、オレイン酸等の脂肪酸）、潤滑剤（例えば、シリコーンオイル、各種ワックス、脂肪酸、アルミナ、シリカ、チタニア等の各種無機潤滑剤）、その他成形助剤等の各種添加剤を添加することができる。
【０１０２】
材料の混練前後における磁石粉末の平均粒径の比（Ｄ1／Ｄ0）は、例えば、混練時に、材料に対して与えられるエネルギーや、混練時間等の各種条件を調整することにより、制御することができる。
【０１０３】
この混練は、材料１Ｌあたり、０．０７〜３．５ｋＷｈのエネルギーを与えることにより行われるものであるのが好ましく、０．５〜２ｋＷｈのエネルギーを与えることにより行われるものであるのがより好ましい。
【０１０４】
ただし、材料１Ｌあたりの混練エネルギーＥ［ｋＷｈ／Ｌ］は、混練時における混練装置の消費電力をＥ1［ｋＷｈ］、空運転時における混練装置の消費電力をＥ0［ｋＷｈ］、材料の体積をＶ［Ｌ］としたとき、Ｅ＝（Ｅ1−Ｅ0）／Ｖとして求められる。
【０１０５】
このようなエネルギーを与えて材料を混練することにより、材料中の磁石粉末は、バインダーで覆われた状態で適度に粉砕され、適度な粒度分布を有するものとなる。このため、得られる混練物は、酸化劣化等の少ない微細な磁石粉末を含むものとなる。したがって、このような混練物を用いて製造されるボンド磁石は、磁気特性に優れたものとなる。
【０１０６】
また、前述したようなエネルギーを与えて材料を混練することにより、磁石粉末とバインダーとの密着性も向上する。このため、得られる混練物は、ボンド磁石への成形性に優れたものとなる。また、このような混練物を用いて製造されるボンド磁石は、耐食性、耐熱性、機械的強度等に優れたものとなる。
【０１０７】
また、材料１Ｌあたりの混練エネルギーＥ［ｋＷｈ／Ｌ］をこのような範囲の値とすることにより、例えば、バインダーが２種以上の成分で構成される場合であっても、得られる混練物を磁石粉末とバインダーとが十分均一に混合されたものとすることができる。
【０１０８】
材料の混練には、通常、混練装置が用いられる。混練を行う混練装置としては、例えば、ニーダーやバッチ式の三軸ロール、連続式２軸スクリュー押出機、連続２軸ロール、ホイールミキサー、ブレード型ミキサー等が挙げられるが、この中でも特に、連続式２軸スクリュー押出機、連続２軸ロールが好ましい。このような混練装置を用いることにより、製造工程のライン化を容易に達成することができ、混練物、ボンド磁石の生産性が向上する。
【０１０９】
また、混練は、バインダーの軟化点以上の温度で行われるのが好ましい。軟化点の測定法としては、ＪＩＳ Ｋ ７２３４で規定される環球法や、ＡＳＴＭＤ３４６１で規定されるメトラー法等が知られている。特に、バインダーの軟化点をＴ℃としたとき、混練は、Ｔ〜（Ｔ＋１００）℃で行われるのが好ましい。ただし、バインダーが熱硬化性樹脂を含むものである場合、混練時における材料の温度の上限は、バインダーが硬化を開始する温度未満の温度であるのが好ましい。このような温度で材料の混練を行うことにより、混練物中における磁石粉末とバインダーとの密着性がさらに向上する。
【０１１０】
なお、バインダーが２種以上の成分を含むものである場合、ここで言う「軟化点」とは、混合バインダーについて測定した軟化点を有する成分の軟化点のことを指す。
【０１１１】
また、混練は、磁石粉末が酸化劣化するのを防止するため、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行われるのが好ましい。
このようにして得られた混練物は、例えば、必要に応じ、ペレット化されてもよい。ペレットの平均粒径は、例えば、０．０５〜１０ｍｍ程度とされる。
【０１１２】
［ボンド磁石の製造］
以上のようにして製造された混練物（ペレットを含む）を目的に応じて成形することにより、ボンド磁石を製造する。
【０１１３】
前述したように、混練物中には、酸化劣化等が少なく、微細に粉砕された磁石粉末が含まれている。したがって、このような混練物を成形して得られるボンド磁石は、高い磁気特性を有するものとなる。
【０１１４】
ボンド磁石への成形方法としては、例えば、圧縮成形（プレス成形）、押出成形、射出成形等が挙げられる。これらの成形方法により、混練物を磁場中または無磁場中で所望の形状に成形する。バインダーが熱硬化性樹脂を含む場合には、成形後、加熱等によりそれを硬化する。
【０１１５】
ここで、前記３種の成形方法のうち、圧縮成形は、他の方法に比べ、少ないバインダー量で成形ができるため、ボンド磁石中における磁石粉末の含有量を多くすることができ、磁気特性の向上にとって有利である。
【０１１６】
しかしながら、従来のボンド磁石においては、特にバインダー量を少なくした場合、ムラが生じバインダーと磁石粉末との密着性が低下するため、ボンド磁石への成形性が低下したり、得られるボンド磁石の耐食性、耐熱性、機械的強度が低下する等の問題点を有していた。
【０１１７】
これに対し、本発明では、前述したように、磁石粉末とバインダーとが十分ムラなく均一に混合され、磁石粉末の表面には、バインダーが十分な密着性でコーティングされている。このため、バインダー量が少ない場合であっても、混練物は、成形性に優れる。また、この混練物を成形して得られるボンド磁石は、耐食性、耐熱性、機械的強度等に優れたものとなる。
【０１１８】
したがって、本発明によれば、混練物中のバインダー量が少ない場合であっても、優れた成形性が得られるため、複雑な形状のものであっても、十分に高い磁気特性を有するものとすることができる。
【０１１９】
ボンド磁石の密度ρは、特に限定されないが、４．０〜８．０Ｍｇ／ｍ3程度であるのが好ましく、５．５〜８．０Ｍｇ／ｍ3程度であるのがより好ましい。
【０１２０】
ボンド磁石の形状、寸法等は特に限定されず、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。
【０１２１】
本発明のボンド磁石は、保磁力（室温での固有保磁力）ＨcJが４００〜１５００ｋＡ／ｍ程度であるのが好ましく、５００〜１０００ｋＡ／ｍ程度であるのがより好ましい。保磁力が前記下限値未満であると、例えば、ボンド磁石がモータに用いられる場合、その用途等によっては逆磁場がかかったときの減磁が顕著となり、また、高温における耐熱性が劣る。一方、保磁力が前記上限値を超えると、着磁性が低下する。したがって、保磁力ＨcJを上記範囲の値とすることにより、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。
【０１２２】
また、ボンド磁石は、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxが５０ｋＪ／ｍ3以上であるのが好ましく、６０ｋＪ／ｍ3以上であるのがより好ましく、７５ｋＪ／ｍ3以上であるのがさらに好ましい。ボンド磁石の最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxが５０ｋＪ／ｍ3未満であると、モータ用に用いた場合、その種類、構造によっては、十分なトルクが得られない。
【０１２３】
また、ボンド磁石は、１００℃×１時間の環境下に保持された後、室温に戻した際の不可逆減磁率（初期減磁率）の絶対値が８％以下であるのが好ましく、５％以下であるのがより好ましい。これにより、熱的安定性（耐熱性）に優れたボンド磁石が得られる。
【０１２４】
【実施例】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
【０１２５】
（実施例１）
以下に述べるような方法で、合金組成が（Ｎｄ0.8Ｐｒ0.2）8.9Ｆｅbal.Ｃｏ7.0Ｂ5.8Ｄｙ0.8Ｍｎ0.5で表される磁石粉末を得た。
【０１２６】
まず、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｂ、ＤｙおよびＭｎの各原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サンプルを切り出した。
【０１２７】
図４および図５に示す構成の急冷薄帯製造装置１を用意し、底部にノズル（円孔オリフィス：オリフィス直径０．６ｍｍ）３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（アルゴンガス）を導入し、所望の温度および圧力の雰囲気とした。
【０１２８】
冷却ロール５としては、銅製の基部５１の外周に、ＶＮよりなる厚さ約７μｍの表面層５２を設けたもの（直径２００ｍｍ）を用いた。
【０１２９】
その後、石英管内のインゴットサンプルを高周波誘導加熱により溶解し、さらに、溶湯の噴射圧（石英管の内圧と筒内２における液面の高さに比例してかかる圧力の和と、雰囲気圧との差圧）、冷却ロールの周速度を調整して、急冷薄帯を作製した。このとき得られた急冷薄帯の平均厚さは、１８μｍであった。
【０１３０】
得られた急冷薄帯を粗粉砕した後、アルゴンガス雰囲気中で６８０℃×３００秒の熱処理を施して、磁石粉末を得た。得られた磁石粉末の平均粒径（Ｄ0）は、１６７．８μｍであった。なお、磁石粉末の平均粒径（Ｄ0）は、磁石粉末を試験用篩により分級し、その重量から求めた。
【０１３１】
得られた磁石粉末について、その相構成を分析するため、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Ｒ2（Ｆｅ・Ｃｏ）14Ｂ型相と、ソフト磁性相であるα−（Ｆｅ，Ｃｏ）型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、複合組織（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。
【０１３２】
このようにして得られた磁石粉末を用いて、以下のようにして１０種の混練物（サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１０）を製造した。
【０１３３】
磁石粉末：８４ｖｏｌ％と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点８３．５℃）：１５．３ｖｏｌ％と、２−メチルイミダゾール（硬化剤）：０．６ｖｏｌ％と、ワックス（潤滑剤）：０．１ｖｏｌ％とからなる材料を混練装置内に投入した。なお、混練装置として、溝付連続２軸ロールまたは連続式２軸スクリュー押出機を用いた。
【０１３４】
その後、大気中で、材料の混練を行った。混練時における材料温度は１００℃であった。このとき、材料１Ｌあたりの混練エネルギーＥを表１に示すように、０．０７〜３．５ｋＷｈ／Ｌの間で種々変化させることにより、１０種の混練物（サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１０）を製造した。
【０１３５】
また、サンプルＮｏ．１１の混練物を、以下のようにして製造した。
磁石粉末：８４ｖｏｌ％と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点８３．５℃）：１５．３ｖｏｌ％と、２−メチルイミダゾール（硬化剤）：０．６ｖｏｌ％と、ワックス（潤滑剤）：０．１ｖｏｌ％とからなる材料と、アセトンとを混練装置内に投入した。なお、混練装置として、ライカイ機を用いた。
【０１３６】
その後、材料温度を８０℃とした状態で、材料の混練を行い、さらに、アセトンを蒸発させることにより、混練物を得た。このとき、材料１Ｌあたりの混練エネルギーＥは、０．００３ｋＷｈとした。なお、材料の混練は、大気中で行った。
【０１３７】
また、材料中における磁石粉末の含有量を８０ｖｏｌ％とした以外は、サンプルＮｏ．８の混練物と同様にして、サンプルＮｏ．１２の混練物を製造した。
【０１３８】
また、材料中における磁石粉末の含有量を８０ｖｏｌ％とした以外は、サンプルＮｏ．１１の混練物と同様にして、サンプルＮｏ．１３の混練物を製造した。
【０１３９】
また、サンプルＮｏ．１４の混練物を、以下のようにして製造した。
前述の急冷薄帯を粗粉砕した後、アルゴンガス雰囲気中で６８０℃×３００秒の熱処理を施し、さらに、粉砕機（チルソネーター）を用いて大気中で粉砕することにより、平均粒径（Ｄ0）７６．２μｍの磁石粉末を得た。
【０１４０】
磁石粉末：８４ｖｏｌ％と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点８３．５℃）：１５．３ｖｏｌ％と、２−メチルイミダゾール（硬化剤）：０．６ｖｏｌ％と、ワックス（潤滑剤）：０．１ｖｏｌ％とからなる材料と、アセトンとを混練装置内に投入した。なお、混練装置として、ライカイ機を用いた。
【０１４１】
その後、材料温度を８０℃とした状態で、材料の混練を行い、さらに、アセトンを蒸発させることにより、混練物を得た。このとき、材料１Ｌあたりの混練エネルギーＥは、０．００３ｋＷｈとした。なお、材料の混練は、大気中で行った。
これらの混練物の製造条件を表１にまとめて示す。
【０１４２】
また、このようにして得られた各混練物から、それらの一部を取り出し、以下のようにして、混練物中の磁石粉末の平均粒径（Ｄ1）の測定を行った。
【０１４３】
一部取り出した混練物に十分な量のアセトンを加え、バインダー、ワックスおよび硬化剤を溶解させた。その後、この溶液をろ過することにより、磁石粉末を分離した。この磁石粉末を十分に洗浄、乾燥した後、篩を用いて分級し、重量平均粒径を測定した。なお、これらの操作は、アルゴンガス雰囲気中で行った。各サンプルについて、混練後の平均粒径Ｄ1を表１に示す。
【０１４４】
【表１】

Figure 0003840893
【０１４５】
次に、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１４の混練物を用いて、以下のようにして、円柱状のボンド磁石をそれぞれ２００個ずつ製造した。
【０１４６】
まず、前述のようにして得られた混練物を粉砕して、平均粒径約０．５ｍｍのペレットとし、該ペレットを秤量してプレス装置の金型内に充填し、室温にて、両方向加圧プレスにより、圧力１４０ｋｇ／ｃｍ2で圧縮成形（無磁場中）した。成形金型から離型し、１７０℃×２時間でエポキシ樹脂を加熱硬化させて、直径１０ｍｍ×高さ７ｍｍの円柱状のボンド磁石を得た。
【０１４７】
また、同様にして、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１４の混練物を用いて、外径３０ｍｍ×内径２８ｍｍ×高さ５ｍｍの円筒状（リング状）のボンド磁石をそれぞれ２００個ずつ製造した。
【０１４８】
なお、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１４によるボンド磁石は、優れた成形性で製造することができたのに対し、サンプルＮｏ．１１によるボンド磁石では、高さ方向中央部付近に粗な部分を観測した。
【０１４９】
このようにして得られたボンド磁石について、以下に示すような測定、評価を行った。
【０１５０】
＜磁気特性の評価＞
前述のようにして得られた円柱状のボンド磁石について、磁場強度３．２ＭＡ／ｍでパルス着磁を施した後、直流自記磁束計（東英工業（株）製、ＴＲＦ−５ＢＨ）にて最大印加磁場２．０ＭＡ／ｍで磁気特性（固有保磁力ＨcJ、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）max）を測定した。測定時の温度は、２３℃（室温）であった。
【０１５１】
＜耐熱性の評価＞
次に耐熱性のテストを行った。この耐熱性は、円柱状のボンド磁石を１００℃×１時間の環境下に保持した後、室温に戻した際の不可逆減磁率（初期減磁率）を測定し、評価した。不可逆減磁率（初期減磁率）の絶対値が小さいほど、耐熱性（熱安定性）に優れる。
【０１５２】
＜耐食性の評価＞
次に耐食性のテストを行った。円柱状のボンド磁石（各２００個）を８０℃、８０ＲＨ％の恒温恒湿槽に入れ、３００時間放置した。放置後、発錆しているボンド磁石の個数を数えることにより、発錆率を求めた。
【０１５３】
＜成形外観の評価＞
円筒状（リング状）のボンド磁石について、これらの成形外観を以下の４段階の基準に従い、評価した。
◎：外観が非常に優れている。
○：外観が優れている。
△：外観がやや劣っている。
×：外観が劣っている。
【０１５４】
＜機械的強度の評価＞
円筒状（リング状）のボンド磁石（各２００個）について、これらの圧環強さを測定した。圧環強さの測定は、ＪＩＳ Ｚ ２５０７に準じて行った。
また、各ボンド磁石について、密度ρをアルキメデス法により測定した。
【０１５５】
これらの結果を表２に示す。なお、各ボンド磁石の機械的強度については、サンプルＮｏ．１４によるボンド磁石の圧環強さを１００としたときの相対的強度を示す。
【０１５６】
【表２】
Figure 0003840893
【０１５７】
表２から明らかなように、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１２によるボンド磁石（いずれも本発明）は、いずれも、磁気特性（固有保磁力ＨcJ、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）max）、耐熱性（熱的安定性）、耐食性、成形外観および機械的強度に優れている。この中でも、磁石粉末の含有量の多いサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１０によるボンド磁石では、特に優れた磁気特性が得られている。
【０１５８】
これに対し、サンプルＮｏ．１１、Ｎｏ．１３によるボンド磁石（比較例）は、耐熱性、耐食性および機械的強度に劣る。これは、サンプルＮｏ．１１、Ｎｏ．１３によるボンド磁石では、混練時に磁石粉末が粉砕されていないため、混練終了後の磁石粉末の平均粒径（Ｄ1）が大きく、また、磁石粉末とバインダーとの密着性が不十分な状態となっているためであると考えられる。また、このように、混練後の磁石粉末の平均粒径Ｄ1が大きい場合、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量を高めることが困難となる。したがって、磁石粉末の含有量の多いサンプルＮｏ．１３によるボンド磁石では、成形外観にも劣り、また、磁石粉末含有量が多いにも関わらず、磁気特性にも劣っている。
【０１５９】
また、サンプルＮｏ．１４によるボンド磁石（比較例）は、成形外観には優れているが、磁気特性（固有保磁力ＨcJ、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）max）、耐熱性（熱的安定性）、耐食性および機械的強度に劣っている。
【０１６０】
サンプルＮｏ．１４によるボンド磁石が磁気特性に劣っているのは、以下のような理由によるものであると考えられる。
【０１６１】
サンプルＮｏ．１４の混練物は、予め微細に粉砕された磁石粉末（平均粒径（Ｄ0）７６．２μｍ）を用いて製造されたものである。このため、この磁石粉末は、酸化劣化等により磁気特性が低下したものとなっている。したがって、このような磁石粉末を用いて製造されたサンプルＮｏ．１４によるボンド磁石も磁気特性が低くなっているものと考えられる。
【０１６２】
また、サンプルＮｏ．１４によるボンド磁石が耐熱性（熱的安定性）、耐食性および機械的強度に劣っているのは、材料の混練を磁石粉末が粉砕されないような条件で行ったため、ボンド磁石中において、磁石粉末とバインダーとの密着性が不十分な状態となっているためであると考えられる。
【０１６３】
（実施例２）
以下に述べるような方法で合金組成が（Ｓｍ0.75Ｚｒ0.25）10ＦｅbalＣｏ8.5Ｔｉ1.0Ｍｎ1.0Ｎ12Ｂ1.5で表される磁石粉末を得た。
【０１６４】
まず、Ｓｍ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｂの各原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サンプルを切り出した。
【０１６５】
図４および図５に示す構成の急冷薄帯製造装置１を用意し、底部にノズル（円孔オリフィス）３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（アルゴンガス、ヘリウムガス）を導入し、所望の温度および圧力の雰囲気とした。
【０１６６】
その後、石英管内のインゴットサンプルを高周波誘導加熱により溶解し、さらに、溶湯の噴射圧（石英管の内圧と筒体２内における液面の高さに比例してかかる圧力の和と、雰囲気圧との差圧）、冷却ロールの周速度を調整して、急冷薄帯を作製した。
【０１６７】
得られた急冷薄帯を粗粉砕した後、アルゴンガス雰囲気中で７２０℃×１５分間の熱処理を施した。さらに、粒度調整のために、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（Ｄ0）１１７．３〜３０５．０μｍの粉末を得た。
【０１６８】
このようにして得られた粉末に対して、窒素ガス雰囲気中で４５０℃×２０時間の熱処理（窒化処理）を施すことにより、前記組成の磁石粉末を得た。
【０１６９】
得られた磁石粉末について、その相構成を分析するため、Ｃｕ−Ｋαを用い回折角（２θ）が２０°〜８０°の範囲にてＸ線回折を行った。回折パターンからＴｂＣｕ7型相が主相として存在することが確認された。
【０１７０】
これらの磁石粉末を用いて、以下のようにして７種類の混練物（サンプルＮｏ．１５〜Ｎｏ．２１）を製造した。
【０１７１】
磁石粉末：８４ｖｏｌ％と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点８３．５℃）：１５．３ｖｏｌ％と、２−メチルイミダゾール（硬化剤）：０．６ｖｏｌ％と、ワックス（潤滑剤）：０．１ｖｏｌ％とからなる材料を混練装置内に投入した。なお、混練装置として、溝付連続２軸ロールまたは連続式２軸スクリュー押出機を用いた。
【０１７２】
その後、材料温度を１００℃とし、材料の混練を行うことにより、７種の混練物（サンプルＮｏ．１５〜Ｎｏ．２１）を製造した。このとき、材料１Ｌあたりの混練エネルギーＥを表３に示すように、０．０７〜５．０ｋＷｈ／Ｌの間で種々変化させた。なお、材料の混練は、窒素ガス雰囲気中で行った。
これらの混練物の製造条件を表３にまとめて示す。
【０１７３】
また、このようにして得られた（サンプルＮｏ．１５〜Ｎｏ．２１の）混練物中の磁石粉末の平均粒径（Ｄ1）を実施例１と同様にして測定した。各サンプルについて、混練後の平均粒径（Ｄ1）を表３に示す。
【０１７４】
【表３】
Figure 0003840893
【０１７５】
このようにして得られた混練物を用いて、実施例１と同様にして円柱状のボンド磁石、円筒形のボンド磁石を製造した。なお、サンプルＮｏ．１５〜Ｎｏ．２１によるボンド磁石は、いずれも優れた成形性で製造することができた。
【０１７６】
さらに、これらのボンド磁石について、実施例１と同様にして、各種測定、評価を行った。
これらの結果を表４に示す。
【０１７７】
【表４】
Figure 0003840893
【０１７８】
表４から明らかなように、サンプルＮｏ．１５〜Ｎｏ．２１（本発明）によるボンド磁石は、いずれも、磁気特性（固有保磁力ＨcJ、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）max）、耐熱性（熱的安定性）、耐食性、成形外観および機械的強度に優れている。
【０１７９】
（実施例３）
実施例１で得られた磁石粉末（平均粒径１６７．８μｍ）を用いて、以下のようにして６種類の混練物（サンプルＮｏ．２２〜Ｎｏ．２７）を製造した。
【０１８０】
磁石粉末と、ナイロン６（軟化点２１５℃）と、ナイロン１２（軟化点１６０℃）、トコフェロール（酸化防止剤）とからなる材料を混練装置内に投入した。なお、混練装置として、連続式２軸スクリュー押出機を用いた。
【０１８１】
その後、アルゴンガス雰囲気中で、材料の混練を行った。混練時における材料温度は２１０℃であった。このとき、表７に示すように、材料１Ｌあたりの混練エネルギーＥを０．０７〜３．５ｋＷｈ／Ｌの間で種々変化させ、さらに、材料中の磁石粉末と、ナイロン６と、ナイロン１２との配合比を種々変化させることにより、６種の混練物（サンプルＮｏ．２２〜Ｎｏ．２７）を製造した。なお、材料中の酸化防止剤の配合比は、４．０ｖｏｌ％とした。
【０１８２】
また、実施例２で得られた平均粒径Ｄ0が１１７．３μｍの磁石粉末を用いて、以下のようにして６種類の混練物（サンプルＮｏ．２８〜Ｎｏ．３３）を製造した。
【０１８３】
磁石粉末と、ナイロン６と、ナイロン１２、トコフェロール（酸化防止剤）とからなる材料を混練装置内に投入した。なお、混練装置として、溝付連続２軸ロールを用いた。
【０１８４】
その後、アルゴンガス雰囲気中で、材料の混練を行った。混練時における材料温度は２１０℃であった。このとき、表７に示すように、材料１Ｌあたりの混練エネルギーＥを０．０７〜３．５ｋＷｈ／Ｌの間で種々変化させ、さらに、材料中の磁石粉末と、ナイロン６と、ナイロン１２との配合比を種々変化させることにより、６種の混練物（サンプルＮｏ．２８〜Ｎｏ．３３）を製造した。なお、材料中の酸化防止剤の配合比は、４．０ｖｏｌ％とした。
これらの混練物の製造条件を表５にまとめて示す。
【０１８５】
また、このようにして得られた各混練物から、それらの一部を取り出し、以下のようにして、混練物中の磁石粉末の平均粒径（Ｄ1）の測定を行った。
【０１８６】
一部取り出した混練物に十分な量の抱水クロラールを加え、バインダーおよび酸化防止剤を溶解させた。その後、この溶液をろ過することにより、磁石粉末を分離した。この磁石粉末を十分に洗浄、乾燥した後、篩を用いて分級し、重量平均粒径を測定した。なお、これらの操作は、アルゴンガス雰囲気中で行った。各サンプルについて、混練後の平均粒径Ｄ1を表５に示す。
【０１８７】
【表５】
Figure 0003840893
【０１８８】
次いで、これらの混練物を用いて、以下のようにして、円柱状のボンド磁石をそれぞれ２００個ずつ製造した。
【０１８９】
まず、前述のようにして得られた混練物を粉砕して、平均粒径約０．５ｍｍの粒状物とした。次に、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填し、金型温度２１０℃、圧力５０ｋｇ／ｃｍ2で圧縮成形（無磁場中）し、直径１０ｍｍ×高さ７ｍｍの円柱状のボンド磁石を得た。
【０１９０】
また、同様にして、サンプルＮｏ．２２〜Ｎｏ．３３の混練物を用いて、外径３０ｍｍ×内径２８ｍｍ×高さ５ｍｍの円筒状（リング状）のボンド磁石をそれぞれ２００個ずつ製造した。なお、サンプルＮｏ．２２〜Ｎｏ．３３によるボンド磁石は、いずれも優れた成形性で製造することができた。
【０１９１】
このようにして得られたボンド磁石について、実施例１と同様にして、各種測定、評価を行った。
これらの結果を表６に示す。
【０１９２】
【表６】
Figure 0003840893
【０１９３】
表６から明らかなように、サンプルＮｏ．２２〜Ｎｏ．３３（本発明）によるボンド磁石は、いずれも、磁気特性（固有保磁力ＨcJ、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）max）、耐熱性（熱的安定性）、耐食性、成形外観および機械的強度に優れている。
【０１９４】
ボンド磁石を押出成形により製造した以外は、上記実施例３と同様にして本発明のボンド磁石を製造し、各種測定、評価を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。
【０１９５】
ボンド磁石を射出成形により製造した以外は、上記実施例３と同様にして本発明のボンド磁石を製造し、各種測定、評価を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。
【０１９６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
【０１９７】
・材料の混練を、混練終了後の磁石粉末の平均粒径が、混練前の材料中における磁石粉末の平均粒径より小さくなるように、磁石粉末を粉砕しつつ行うことにより、磁石粉末の酸化劣化等を効果的に防止・抑制することができる。このため、このようにして得られる混練物を用いて製造されたボンド磁石は、予め、微細に粉砕された磁石粉末を用いて製造されたボンド磁石に比べ、高い磁気特性を有するものとなる。
【０１９８】
・また、材料を混練しつつ磁石粉末の粉砕を行うことにより、磁石粉末とバインダーとの密着性が向上し、磁石粉末の表面にバインダーがコーティングされたような状態となる。
【０１９９】
・したがって、混練物中におけるバインダー量が比較的少ない場合であっても、優れた成形性が得られる。
【０２００】
・また、得られるボンド磁石は、耐食性、耐熱性、機械的強度等に優れたボンド磁石となる。
【０２０１】
・混練エネルギー、混練温度、磁石粉末の含有量等の条件を調整することにより、材料の混練前後における磁石粉末の平均粒径の比を制御することができる。また、材料の混練前後における磁石粉末の平均粒径の比を適宜調整することにより、ボンド磁石への成形性や、得られるボンド磁石の耐食性、耐熱性、機械的硬度等をさらに優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁石粉末における複合組織（ナノコンポジット組織）の一例を模式的に示す図である。
【図２】本発明の磁石粉末における複合組織（ナノコンポジット組織）の一例を模式的に示す図である。
【図３】本発明の磁石粉末における複合組織（ナノコンポジット組織）の一例を模式的に示す図である。
【図４】磁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である。
【図５】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。
【符号の説明】
１ 急冷薄帯製造装置
２ 筒体
３ ノズル
４ コイル
５ 冷却ロール
５１ 基部
５２ 表面層
５３ 周面
６ 溶湯
７ パドル
７１ 凝固界面
８ 急冷薄帯
８１ ロール面
９Ａ 矢印
９Ｂ 矢印
１０ ソフト磁性相
１１ ハード磁性相[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a bonded magnet manufacturing method and a bonded magnet.
[0002]
[Prior art]
In order to reduce the size of a motor or the like, it is desired that the magnetic flux density of a magnet (in substantial permeance) when used in the motor is high. Factors that determine the magnetic flux density in the bond magnet include the value of magnetization of the magnet powder and the content (content ratio) of the magnet powder in the bond magnet. Therefore, when the magnetization of the magnet powder itself is not so high, a sufficient magnetic flux density cannot be obtained unless the content of the magnet powder in the bonded magnet is increased.
[0003]
By the way, when the particle size of the magnet powder in the bonded magnet is large, it is difficult to increase the content of the magnet powder, and the formability to the bonded magnet is also deteriorated. For this reason, conventionally, finely pulverized magnet powder has been used in the manufacture of bonded magnets. However, when such finely pulverized magnet powder is used for manufacturing a bonded magnet, the magnet powder is likely to be oxidized and deteriorated in the pulverizing process, the manufacturing process of the bonded magnet, and the like. For this reason, although the content of the magnet powder in the obtained bonded magnet is high, satisfactory magnetic properties may not be obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The objective of this invention is providing the manufacturing method of a bonded magnet which can provide the magnet excellent in the magnetic characteristic, and a bonded magnet.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (22) below.
[0006]
(1) obtaining a kneaded material by kneading a material containing magnet powder and a binder;
A method for producing a bonded magnet comprising a step of forming the kneaded product to obtain a molded body,
The kneading is performed while pulverizing the magnet powder so that the average particle size of the magnet powder after the kneading is smaller than the average particle size of the magnet powder before the kneading. A method of manufacturing a bonded magnet.
[0007]
(2) a step of producing magnet powder;
A step of obtaining a kneaded product by kneading a material containing the magnet powder and a binder;
A method for producing a bonded magnet comprising a step of forming the kneaded product to obtain a molded body,
The method of manufacturing a bonded magnet, wherein the magnet powder is manufactured such that an average particle size is larger than a final average particle size, and the final average particle size is obtained by the kneading.
[0008]
(3) D is the average particle size of the magnet powder before kneading. 0 [Μm], the average particle diameter of the magnet powder after the kneading is D 1 The method for producing a bonded magnet according to the above (1) or (2), wherein [μm] satisfies the following formula (I).
[0009]
0.1 ≦ D 1 / D 0 ≦ 0.9 (I)
(4) The method for manufacturing a bonded magnet according to any one of (1) to (3), wherein the material contains an antioxidant.
[0010]
(5) The method for producing a bonded magnet according to any one of (1) to (4), wherein an average particle diameter of the magnet powder before kneading is 10 to 1200 μm.
[0011]
(6) The method for producing a bonded magnet according to any one of (1) to (5), wherein an average particle diameter of the magnet powder after the kneading is 1 to 500 μm.
[0012]
(7) The method for manufacturing a bonded magnet according to any one of (1) to (6), wherein the kneading is performed by applying kneading energy of 0.07 to 3.5 kWh per liter of the material.
[0013]
(8) The method for producing a bonded magnet according to any one of (1) to (7), wherein the content of the magnet powder in the material is 50 to 95 vol%.
[0014]
(9) The method for manufacturing a bonded magnet according to any one of (1) to (8), wherein the kneading is performed in an inert gas atmosphere.
[0015]
(10) The method for producing a bonded magnet according to any one of (1) to (9), wherein the kneading is performed using a continuous twin screw extruder or a continuous biaxial roll.
[0016]
(11) The method for manufacturing a bonded magnet according to any one of (1) to (10), wherein the molding is performed by any one of compression molding, extrusion molding, and injection molding.
[0017]
(12) The method for producing a bonded magnet according to any one of (1) to (11), wherein the magnet powder contains a rare earth element.
[0018]
(13) The magnet powder is made of an R-TM-B alloy (where R is at least one rare earth element and TM is a transition metal mainly composed of Fe) (1) to (12). The manufacturing method of the bonded magnet in any one of.
[0019]
(14) The method for producing a bonded magnet according to any one of (1) to (13), wherein the magnet powder is composed of a composite structure having a hard magnetic phase and a soft magnetic phase.
[0020]
(15) The method for producing a bonded magnet according to the above (14), wherein the hard crystal phase and the soft magnetic phase both have an average crystal grain size of 1 to 100 nm.
[0021]
(16) The method for manufacturing a bonded magnet according to any one of (1) to (15), wherein the binder includes a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
[0022]
(17) The method for manufacturing a bonded magnet according to any one of (1) to (16), wherein the kneading is performed at a temperature equal to or higher than a softening point of the binder.
[0023]
(18) A bonded magnet manufactured by the manufacturing method according to any one of (1) to (17).
[0024]
(19) Density is 4.0 to 8.0 Mg / m Three The bonded magnet according to (18), wherein
[0025]
(20) Intrinsic coercivity H at room temperature cJ The bonded magnet according to the above (18) or (19), wherein is from 400 to 1500 kA / m.
[0026]
(21) Maximum magnetic energy product (BH) max Is 50 kJ / m Three The bonded magnet according to any one of (18) to (20) above.
[0027]
(22) The bonded magnet according to any one of (18) to (21), wherein the absolute value of the irreversible demagnetization factor (initial demagnetization factor) is 8% or less.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the manufacturing method of the bonded magnet of this invention and embodiment of a bonded magnet are demonstrated in detail.
[0029]
[Alloy composition of magnet powder]
First, the alloy composition of the magnet powder in the present invention will be described.
[0030]
The alloy composition may be anything, but preferably contains a rare earth element. Examples of such magnet powder include those having the following compositions [1] to [3].
[0031]
[1] A rare earth element mainly composed of Sm and a transition metal mainly composed of Co (hereinafter referred to as an Sm-Co alloy).
[0032]
[2] R (where R is at least one rare earth element), transition metal (TM) mainly composed of Fe, and B (hereinafter referred to as R-TM-B alloy) To tell).
[0033]
[3] A rare earth element mainly composed of Sm, a transition metal mainly composed of Fe, and an interstitial element mainly composed of N (hereinafter referred to as an Sm—Fe—N alloy).
[0034]
As a typical Sm-Co alloy, SmCo Five , Sm 2 TM 17 (Where TM is a transition metal).
[0035]
As typical R-TM-B alloys, Nd-Fe-B alloys, Pr-Fe-B alloys, Nd-Pr-Fe-B alloys, Nd-Dy-Fe-B alloys , Ce—Nd—Fe—B alloys, Ce—Pr—Nd—Fe—B alloys, and those obtained by substituting a part of Fe in these with other transition metals such as Co and Ni.
[0036]
As a typical Sm-Fe-N alloy, Sm 2 Fe 17 Sm produced by nitriding alloy 2 Fe 17 N Three , TbCu 7 Sm—Zr—Fe—Co—N-based alloys having a mold phase as a main phase can be mentioned. However, in the case of these Sm-Fe-N alloys, N is introduced as interstitial atoms by preparing a quenched ribbon and then subjecting the obtained quenched ribbon to an appropriate heat treatment and nitriding. It is common.
[0037]
Examples of R (rare earth element) include Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, didymium, and misch metal. One kind or two or more kinds can be contained.
[0038]
Examples of TM include Fe, Co, Ni, and the like, and one or more of these can be included.
Among these, it is more preferable that it consists of a R-TM-B type alloy.
[0039]
By using the magnet powder having such an alloy composition, particularly excellent magnetic properties can be obtained when the obtained kneaded material is used for manufacturing a bonded magnet described later.
[0040]
[Organization]
The magnet powder may be composed of a composite structure having a soft magnetic phase and a hard magnetic phase.
[0041]
In this composite structure (nanocomposite structure), the soft magnetic phase 10 and the hard magnetic phase 11 exist in a pattern (model) as shown in FIG. 1, FIG. 2, or FIG. 3, for example, The particle size exists at the nanometer level. Then, the soft magnetic phase 10 and the hard magnetic phase 11 are adjacent to each other (including cases where they are adjacent via a grain boundary phase), and a magnetic exchange interaction occurs.
[0042]
The average crystal grain size of each phase is preferably 1 to 100 nm, and more preferably 5 to 50 nm. If the average crystal grain size of each phase is less than the lower limit, the influence of exchange interaction between crystal grains becomes too strong, magnetization reversal becomes easy, and coercive force may deteriorate. On the other hand, if the average crystal grain size of each phase exceeds the upper limit, the influence of the coarsening of the crystal grain size and the exchange interaction between the crystal grains becomes weak, so the magnetic flux density, coercive force, squareness, The maximum energy product may deteriorate.
[0043]
The patterns shown in FIGS. 1 to 3 are examples, and are not limited to these. For example, in the pattern shown in FIG. 2, the soft magnetic phase 10 and the hard magnetic phase 11 are reversed. But you can.
[0044]
The direction of the magnetization of the soft magnetic phase is easily changed by the action of an external magnetic field. Therefore, when mixed in the hard magnetic phase, the magnetization curve of the entire system becomes a “snake type with a step in the second quadrant of the BH diagram. Curve ". However, when the size of the soft magnetic phase is sufficiently small, the magnetization of the soft magnetic material is sufficiently strongly constrained by the coupling with the magnetization of the surrounding hard magnetic material, and the entire system behaves as a hard magnetic material.
[0045]
A magnet having such a composite structure (nanocomposite structure) mainly has the following features 1) to 5).
[0046]
1) In the second quadrant of the BH diagram (JH diagram), the magnetization reversibly springs back (also called “spring magnet” in this sense).
2) It has good magnetism and can be magnetized with a relatively low magnetic field.
3) The temperature dependence of the magnetic properties is small compared to the case of the hard magnetic phase alone.
4) Small change in magnetic characteristics over time.
5) Magnetic properties do not deteriorate even when pulverized.
[0047]
In the alloy composition described above, the hard magnetic phase and the soft magnetic phase are, for example, as follows.
[0048]
Hard magnetic phase: R 2 TM 14 Series B
Soft magnetic phase: TM (especially α-Fe, α- (Fe, Co)) or a compound phase of TM and B
[0049]
[Manufacture of magnet powder]
The magnet powder may be manufactured by any method, but is preferably manufactured by rapidly cooling the molten alloy, and a quenched ribbon (ribbon) obtained by rapidly cooling and solidifying the molten alloy. ) Is more preferably produced by grinding. Hereinafter, an example of the method will be described.
[0050]
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration example of an apparatus (quenched ribbon manufacturing apparatus) for producing a magnet material by a rapid cooling method using a single roll, and FIG. 5 shows a collision of a molten metal with a cooling roll in the apparatus shown in FIG. It is a cross-sectional side view which shows the state of a site | part vicinity.
[0051]
As shown in FIG. 4, the quenching ribbon manufacturing apparatus 1 includes a cylindrical body 2 that can store a magnet material, and a cooling roll 5 that rotates in the direction of an arrow 9 </ b> A in the figure relative to the cylindrical body 2. A nozzle (orifice) 3 for injecting a molten metal material (alloy) is formed at the lower end of the cylindrical body 2.
[0052]
In addition, a heating coil 4 is disposed on the outer periphery of the cylindrical body 2 in the vicinity of the nozzle 3. By applying a high frequency to the coil 4, for example, the inside of the cylindrical body 2 is heated (induction heating), and the cylindrical body 2. The magnet material inside is melted.
[0053]
The cooling roll 5 includes a base 51 and a surface layer 52 that forms the peripheral surface 53 of the cooling roll 5.
[0054]
The constituent material of the base 51 may be integrally formed of the same material as that of the surface layer 52 or may be formed of a material different from that of the surface layer 52.
[0055]
The constituent material of the base 51 is not particularly limited, but is preferably made of a metal material having a high thermal conductivity such as copper or a copper-based alloy so that the heat of the surface layer 52 can be dissipated more quickly.
[0056]
Moreover, it is preferable that the surface layer 52 is comprised with the hard material from the surface of durability. The surface layer 52 is preferably made of a material having a thermal conductivity equal to or lower than that of the base 51. Specific examples of the surface layer 52 include thin metal layers such as Zr, Sb, Ti, Ta, Pd, Pt, and alloys containing these, metal oxide layers, ceramics, and the like. As ceramics, for example, Al 2 O Three , SiO 2 TiO 2 , Ti 2 O Three , ZrO 2 , Y 2 O Three , Oxide ceramics such as barium titanate and strontium titanate, AlN, Si Three N Four , TiN, BN, ZrN, HfN, VN, TaN, NbN, CrN, Cr 2 Nitride ceramics such as N, graphite, SiC, ZrC, Al Four C Three , CaC 2 Non-oxide ceramics such as carbide ceramics such as WC, TiC, HfC, VC, TaC and NbC, or composite ceramics in which two or more of these are arbitrarily combined. Among these, it is particularly preferable to include nitride ceramics.
[0057]
Such a quenched ribbon manufacturing apparatus 1 is installed in a chamber (not shown), and operates in a state where the chamber is preferably filled with an inert gas or other atmospheric gas. In particular, in order to prevent the quenching ribbon 8 from being oxidized, the atmospheric gas is preferably an inert gas such as argon gas, helium gas, or nitrogen gas.
[0058]
In the quenching ribbon manufacturing apparatus 1, when a magnet material (alloy) is put in the cylinder 2, heated by the coil 4 and melted, and the molten metal 6 is discharged from the nozzle 3, the molten metal 6 is as shown in FIG. Then, after colliding with the peripheral surface 53 of the cooling roll 5 and forming a paddle (hot water pool) 7, it is rapidly cooled and solidified while being dragged by the peripheral surface 53 of the rotating cooling roll 5, and the rapidly cooled ribbon 8 is continuously formed. Formed intermittently or intermittently. The quenched ribbon 8 formed in this way eventually has its roll surface 81 separated from the peripheral surface 53 and proceeds in the direction of arrow 9B in FIG. In FIG. 5, the solidification interface 71 of the molten metal is indicated by a dotted line.
[0059]
The peripheral speed of the cooling roll 5 varies depending on the composition of the molten alloy, the wettability of the peripheral surface 53 with respect to the molten metal 6, etc., but is usually 1 to 60 m / sec for improving magnetic properties. Preferably, it is 5-40 m / sec. If the peripheral speed of the cooling roll 5 is too slow, depending on the volume flow rate of the quenching ribbon 8 (volume of molten metal discharged per unit time), the thickness t of the quenching ribbon 8 becomes thick and the crystal grain size increases. On the contrary, if the peripheral speed of the cooling roll 5 is too high, most of the structure becomes an amorphous structure, and in any case, no improvement in magnetic properties can be expected even if heat treatment is subsequently applied.
[0060]
The obtained quenched ribbon 8 can be subjected to heat treatment at least once in order to promote recrystallization of the amorphous structure and homogenize the structure, for example. As conditions for this heat treatment, for example, the temperature can be 400 to 900 ° C. and about 0.5 to 300 minutes.
[0061]
In addition, this heat treatment is performed under vacuum or reduced pressure conditions (for example, 1 × 10 10) to prevent oxidation. -1 ~ 1x10 -6 Torr), or preferably in a non-oxidizing atmosphere, such as in an inert gas such as nitrogen gas, argon gas, helium gas.
[0062]
Then, the rapidly cooled ribbon 8 is pulverized to obtain a magnet powder.
The pulverization method is not particularly limited, and can be performed using various pulverizers and crushers such as a ball mill, a vibration mill, a jet mill, and a pin mill. In this case, pulverization is performed under vacuum or reduced pressure conditions (eg 1 × 10 6) to prevent oxidation. -1 ~ 1x10 -6 Torr), or in a non-oxidizing atmosphere such as in an inert gas such as nitrogen gas, argon gas or helium gas.
[0063]
The obtained magnetic powder can be subjected to heat treatment for the purpose of removing the influence of strain introduced by pulverization and controlling the crystal grain size, for example. As conditions for this heat treatment, for example, 350 to 850 ° C. and about 0.5 to 300 minutes can be used.
[0064]
In addition, this heat treatment is performed under vacuum or reduced pressure conditions (for example, 1 × 10 10) to prevent oxidation. -1 ~ 1x10 -6 Torr), or preferably in a non-oxidizing atmosphere, such as in an inert gas such as nitrogen gas, argon gas, helium gas.
[0065]
In particular, when N is contained in the alloy composition, introduction of N is performed by, for example, nitriding. This nitriding treatment can be performed, for example, by performing a heat treatment in a nitrogen gas atmosphere at 350 to 650 ° C. for about 0.1 to 200 hours. Further, this heat treatment (nitriding treatment) may be performed for the purpose of controlling the crystal grain size as described above.
[0066]
The nitriding treatment may be performed after the quenching strip is pulverized or may be performed before pulverization.
[0067]
Further, the introduction of N is not limited to the heat treatment (nitriding treatment). For example, N may be introduced by solid phase reaction using ammonia or a nitrogen compound as a raw material.
[0068]
At this time, the pulverization of the magnet powder is produced such that the average particle size is larger than the final average particle size in the kneaded material described later. As a result, the obtained magnet powder has a small specific surface area per unit weight, which makes it difficult for magnetic properties to be reduced due to oxidation or the like. As a result, the magnetic properties of the obtained bonded magnet are excellent. Further, since it is not necessary to finely pulverize the quenched ribbon 8, the magnet powder manufacturing process can be simplified.
[0069]
The average particle size of the magnet powder thus produced is not particularly limited, but is preferably 10 to 1200 μm, more preferably 25 to 500 μm, and even more preferably 40 to 250 μm.
[0070]
When the average particle size of the magnet powder is less than the lower limit, the specific surface area per unit weight of the magnet powder increases, and therefore the magnetic properties of the magnet powder are likely to deteriorate due to oxidative degradation or the like. In addition, since the activity of the powder is increased, handling of the magnet powder may be difficult, for example, the risk of ignition is increased.
[0071]
On the other hand, if the average particle size of the magnet powder exceeds the upper limit, the magnet powder may not be sufficiently pulverized during kneading, and a powder having a large particle size may remain, and the formability to a bonded magnet may be reduced. For this reason, it becomes difficult to increase the content of the magnet powder in the bonded magnet, and sufficient magnetic properties may not be obtained. Moreover, the mechanical strength etc. of the bond magnet obtained may fall.
[0072]
Further, in order to obtain better formability at the time of forming the bonded magnet, the particle size distribution of the magnet powder is preferably dispersed to some extent (with variations). Thereby, the porosity of the obtained bonded magnet can be reduced, and as a result, when the content of the magnet powder in the bonded magnet is the same, the density and mechanical strength of the bonded magnet are further increased. And magnetic properties can be further improved.
[0073]
In the above, the single roll method has been described as an example of the rapid cooling method, but a twin roll method may be adopted. In addition, for example, an atomizing method such as gas atomizing, a rotating disk method, a melt extraction method, or the like may be used. Such a rapid cooling method can refine the metal structure (crystal grains), and thus is effective in improving the magnet characteristics of the bonded magnet, particularly the coercive force. Moreover, the magnet powder manufactured by the mechanical alloying (MA) method etc. can also be used.
[0074]
Moreover, in the manufacture of the bonded magnet described later, one or more of the above-described magnet powders can be used.
[0075]
[binder]
Next, the binder will be described.
[0076]
The binder may be any material, but preferably contains a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
[0077]
Examples of the thermoplastic resin include polyamide (eg, nylon 6, nylon 46, nylon 66, nylon 610, nylon 612, nylon 11, nylon 12, nylon 6-12, nylon 6-66), thermoplastic polyimide, and aromatic. Liquid crystal polymers such as polyester, Polyphenylene oxide, Polyphenylene sulfide, Polyethylene such as polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, Polyester such as modified polyolefin, Polycarbonate, Polymethyl methacrylate, Polyethylene terephthalate, Polybutylene terephthalate, Polyether, Poly Ether ether ketone, polyether imide, polyacetal, etc., or copolymers, blends, polymer alloys, etc. mainly composed of these. Chino can be used alone or in combination with. In addition, a mixture of similar resins having different molecular weights, melting points, and the like can be used.
[0078]
Among these, since the moldability is particularly excellent and the mechanical strength is high, those mainly composed of polyamide and polyphenylene sulfide are preferable from the viewpoint of improving heat resistance. Moreover, these thermoplastic resins are also excellent in kneadability with magnet powder.
[0079]
Such thermoplastic resins have the advantage that they can be selected over a wide range, for example, those that emphasize moldability, those that emphasize heat resistance, and mechanical strength, depending on the type, copolymerization, and the like. is there.
[0080]
On the other hand, as the thermosetting resin, for example, various epoxy resins such as bisphenol type, novolac type, naphthalene type, phenol resin, urea resin, melamine resin, polyester (unsaturated polyester) resin, polyimide resin, silicone resin, polyurethane resin Etc., and one or more of these can be used in combination. In addition, a mixture of similar resins having different molecular weights, melting points, and the like can be used.
[0081]
Among these, an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, and a silicone resin are preferable, and an epoxy resin is particularly preferable because the moldability is particularly excellent, the mechanical strength is high, and the heat resistance is excellent. Further, these thermosetting resins are excellent in kneadability with magnet powder and uniformity of kneading in the softened state.
[0082]
The thermosetting resin (uncured) used may be liquid at room temperature or solid (powder) as long as it can be softened before curing.
[0083]
Moreover, when using a thermosetting resin, the binder may contain the hardening | curing agent. Examples of the curing agent include amine-based and acid anhydride-based ones, and among them, imidazole-based one which is one of amine-based is particularly preferable.
[0084]
Moreover, components other than resin, such as various additives (an antioxidant, a lubricant, a viscosity reducer, a hardening accelerator, etc.), for example, may be contained in the binder.
[0085]
[Kneading of magnet powder and binder]
A kneaded material is manufactured by kneading the material containing the magnet powder and the binder as described above.
[0086]
In the present invention, the kneading is carried out while pulverizing the magnet powder (adjusting the particle size) so that the average particle size of the magnet powder after kneading is smaller than the average particle size of the magnet powder in the material before kneading. Do. That is, the magnet powder has a final (target) average particle diameter by being pulverized during kneading.
[0087]
Thus, when the magnetic powder is pulverized while kneading the material, since the binder covers the magnetic powder, the contact between the magnetic powder and the air is extremely reduced, and it is oxidized to a new part that becomes the surface of the magnetic powder. Less likely to cause deterioration. For this reason, the bonded magnet manufactured using the kneaded material obtained in this way has a high magnetic characteristic compared with the bonded magnet manufactured previously using the finely pulverized magnet powder.
[0088]
Moreover, since the binder immediately comes into contact with the new surface of the magnet powder by kneading the magnet powder while kneading the material, there is no inclusion such as moisture between the magnet powder and the binder, Adhesion is improved. As a result, the surface of the magnet powder is sufficiently coated with the binder.
[0089]
For this reason, the fluidity | liquidity of the kneaded material obtained improves, and the moldability to a bonded magnet becomes excellent. That is, even when the amount of the binder in the material is relatively small, the obtained kneaded product has excellent moldability, and a bonded magnet having a desired shape can be easily manufactured.
[0090]
Moreover, the obtained bonded magnet has excellent corrosion resistance, heat resistance, mechanical strength, and the like.
[0091]
Thus, in the present invention, the kneading is performed so that the average particle size of the magnet powder after kneading is smaller than the average particle size in the material before kneading, and in particular, the average particle size of the magnet powder before kneading. D 0 [Μm], D is the average particle diameter of the magnet powder after kneading 1 When [μm], it is preferable that the following formula (I) is satisfied.
[0092]
0.1 ≦ D 1 / D 0 ≦ 0.9 (I)
Moreover, it is more preferable to satisfy Formula (II) instead of Formula (I), and it is more preferable to satisfy Formula (III).
[0093]
0.2 ≦ D 1 / D 0 ≦ 0.8 ... (II)
0.3 ≦ D 1 / D 0 ≦ 0.6 (III)
D 1 / D 0 When the value is in such a range, the formability to a bonded magnet is particularly excellent. Moreover, the corrosion resistance, heat resistance, mechanical strength, etc. of the obtained bonded magnet are improved.
[0094]
Average particle diameter D of magnet powder after kneading 1 Although it is not specifically limited, It is preferable that it is 1-500 micrometers, and it is more preferable that it is 20-200 micrometers.
[0095]
Average particle diameter D of magnet powder after kneading 1 Is less than the lower limit, the energy required for kneading is increased, and excessive kneading tends to occur. As a result, the decomposition reaction of the resin proceeds, and the formability to the bonded magnet, the magnetic characteristics of the obtained bonded magnet, and the like may deteriorate.
[0096]
On the other hand, the average particle diameter D of the magnet powder after kneading is completed 1 When the value exceeds the upper limit, the effect of pulverizing the magnet powder while kneading is low, and the formability to the bonded magnet may be reduced. For this reason, it becomes difficult to increase the content of the magnet powder in the bonded magnet, and sufficient magnetic properties may not be obtained. Moreover, the corrosion resistance, heat resistance, mechanical strength, etc. of the obtained bonded magnet may be reduced.
[0097]
Although content of the magnet powder in material is not specifically limited, It is preferable that it is 50-95 vol%, and it is more preferable that it is 60-90 vol%. When the content of the magnet powder in the material is less than the lower limit, when the obtained kneaded material is used for manufacturing a bonded magnet, the magnetic properties as a bonded magnet may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the content of the magnet powder in the material exceeds the upper limit, the content of the binder is relatively decreased, and the mechanical strength of the bonded magnet may be reduced.
[0098]
In addition, it is preferable that antioxidant is contained in the material. Thereby, the oxidative deterioration of the magnet powder during kneading can be more effectively prevented, and as a result, the obtained bonded magnet has particularly excellent magnetic properties.
[0099]
The antioxidant may be any as long as it can prevent or suppress the oxidation of the magnet powder and the like, and examples thereof include amine compounds, amino acid compounds, nitrocarboxylic acids, hydrazine compounds, cyanide compounds and sulfides. And chelating agents that form chelate compounds against metal ions, particularly Fe components.
[0100]
When such an antioxidant is added, the content of the antioxidant in the material is preferably 0.2 to 3 wt%, and more preferably 0.5 to 2 wt%.
[0101]
In addition, in the material, for example, plasticizer (for example, fatty acid salt such as zinc stearate, fatty acid such as oleic acid), lubricant (for example, silicone oil, various waxes, fatty acid, alumina, silica) , Various inorganic lubricants such as titania) and other additives such as molding aids can be added.
[0102]
Ratio of average particle diameter of magnet powder before and after material kneading (D 1 / D 0 ) Can be controlled, for example, by adjusting various conditions such as energy applied to the material and kneading time during kneading.
[0103]
This kneading is preferably performed by applying energy of 0.07 to 3.5 kWh per liter of material, and more preferably performed by applying energy of 0.5 to 2 kWh. .
[0104]
However, the kneading energy E [kWh / L] per liter of material is the power consumption of the kneading apparatus during kneading. 1 [KWh], the power consumption of the kneading apparatus during idle operation is E 0 [KWh] When the volume of the material is V [L], E = (E 1 -E 0 ) / V.
[0105]
By kneading the material by applying such energy, the magnet powder in the material is appropriately pulverized while being covered with a binder, and has an appropriate particle size distribution. For this reason, the kneaded material obtained contains fine magnet powder with little oxidation deterioration or the like. Therefore, the bonded magnet manufactured using such a kneaded material has excellent magnetic properties.
[0106]
Moreover, the adhesiveness between the magnet powder and the binder is improved by applying the energy as described above to knead the material. For this reason, the kneaded material obtained is excellent in formability to a bonded magnet. Moreover, the bonded magnet manufactured using such a kneaded material is excellent in corrosion resistance, heat resistance, mechanical strength, and the like.
[0107]
Further, by setting the kneading energy E [kWh / L] per 1 L of the material to a value in such a range, for example, even when the binder is composed of two or more components, The magnet powder and the binder can be sufficiently uniformly mixed.
[0108]
A kneader is usually used for kneading the materials. Examples of the kneading apparatus for kneading include a kneader, a batch type triaxial roll, a continuous twin screw extruder, a continuous biaxial roll, a wheel mixer, a blade type mixer, and the like. A twin screw extruder and a continuous biaxial roll are preferred. By using such a kneading apparatus, the production process can be easily lined, and the productivity of the kneaded product and the bonded magnet is improved.
[0109]
The kneading is preferably performed at a temperature equal to or higher than the softening point of the binder. Known methods for measuring the softening point include the ring and ball method defined by JIS K 7234, the Mettler method defined by ASTM D3461, and the like. In particular, when the softening point of the binder is T ° C., the kneading is preferably performed at T to (T + 100) ° C. However, when the binder contains a thermosetting resin, the upper limit of the temperature of the material at the time of kneading is preferably a temperature lower than the temperature at which the binder starts curing. By kneading the materials at such a temperature, the adhesion between the magnet powder and the binder in the kneaded product is further improved.
[0110]
In addition, when a binder contains 2 or more types of components, the "softening point" said here refers to the softening point of the component which has the softening point measured about the mixed binder.
[0111]
Further, the kneading is preferably performed in an inert gas atmosphere such as argon gas, helium gas, nitrogen gas or the like in order to prevent the magnet powder from being oxidized and deteriorated.
The kneaded material obtained in this way may be pelletized as necessary. The average particle diameter of the pellet is, for example, about 0.05 to 10 mm.
[0112]
[Manufacture of bonded magnets]
A bonded magnet is manufactured by forming the kneaded material (including pellets) manufactured as described above according to the purpose.
[0113]
As described above, the kneaded material contains finely pulverized magnet powder with little oxidation deterioration and the like. Therefore, the bonded magnet obtained by molding such a kneaded product has high magnetic properties.
[0114]
Examples of the method for forming the bonded magnet include compression molding (press molding), extrusion molding, and injection molding. By these molding methods, the kneaded material is molded into a desired shape in a magnetic field or in the absence of a magnetic field. When the binder contains a thermosetting resin, it is cured by heating after molding.
[0115]
Here, among the three types of molding methods, compression molding can be molded with a smaller amount of binder than other methods, so the content of magnet powder in the bonded magnet can be increased, and magnetic properties can be increased. It is advantageous for improvement.
[0116]
However, in the conventional bonded magnet, in particular, when the amount of the binder is reduced, unevenness occurs and the adhesion between the binder and the magnet powder is reduced, so that the formability of the bonded magnet is reduced or the corrosion resistance of the obtained bonded magnet is reduced. However, it has problems such as a decrease in heat resistance and mechanical strength.
[0117]
On the other hand, in the present invention, as described above, the magnet powder and the binder are mixed uniformly and uniformly, and the surface of the magnet powder is coated with sufficient adhesion. For this reason, even if the amount of the binder is small, the kneaded material is excellent in moldability. Moreover, the bonded magnet obtained by molding this kneaded product is excellent in corrosion resistance, heat resistance, mechanical strength and the like.
[0118]
Therefore, according to the present invention, even if the amount of the binder in the kneaded material is small, excellent moldability can be obtained, so that even if it has a complicated shape, it has sufficiently high magnetic properties. can do.
[0119]
The density ρ of the bonded magnet is not particularly limited, but is 4.0 to 8.0 Mg / m. Three Preferably, it is about 5.5 to 8.0 Mg / m. Three More preferred is the degree.
[0120]
The shape, dimensions, etc. of the bond magnet are not particularly limited. For example, the shape may be any shape such as a columnar shape, a prismatic shape, a cylindrical shape (ring shape), an arc shape, a flat plate shape, a curved plate shape, etc. It can be of any size, from large to very small.
[0121]
The bonded magnet of the present invention has a coercive force (inherent coercive force at room temperature) H. cJ Is preferably about 400 to 1500 kA / m, and more preferably about 500 to 1000 kA / m. When the coercive force is less than the lower limit value, for example, when a bonded magnet is used in a motor, demagnetization when a reverse magnetic field is applied becomes significant depending on the application and the like, and heat resistance at high temperatures is poor. On the other hand, when the coercive force exceeds the upper limit, the magnetization is reduced. Therefore, the coercive force H cJ By setting the value in the above range, it is possible to achieve good magnetization even when a sufficient magnetizing magnetic field cannot be obtained when multipolar magnetization is performed on a bonded magnet (especially a cylindrical magnet). Thus, a sufficient magnetic flux density can be obtained, and a high-performance bonded magnet, particularly a bonded magnet for a motor can be provided.
[0122]
Bond magnets have a maximum magnetic energy product (BH). max Is 50 kJ / m Three Preferably, it is 60 kJ / m. Three More preferably, it is 75 kJ / m Three The above is more preferable. Maximum magnetic energy product (BH) of bonded magnet max Is 50 kJ / m Three If it is less than 1, sufficient torque cannot be obtained depending on the type and structure of the motor.
[0123]
Moreover, the absolute value of the irreversible demagnetization factor (initial demagnetization factor) when the bond magnet is kept in an environment of 100 ° C. × 1 hour and then returned to room temperature is preferably 8% or less. It is more preferable that Thereby, the bonded magnet excellent in thermal stability (heat resistance) is obtained.
[0124]
【Example】
Next, specific examples of the present invention will be described.
[0125]
Example 1
The alloy composition is (Nd) by the method described below. 0.8 Pr 0.2 ) 8.9 Fe bal. Co 7.0 B 5.8 Dy 0.8 Mn 0.5 The magnet powder represented by these was obtained.
[0126]
First, each raw material of Nd, Pr, Fe, Co, B, Dy, and Mn was weighed to cast a master alloy ingot, and a sample was cut out from this ingot.
[0127]
4 and 5 was prepared, and the sample was put in a quartz tube provided with a nozzle (circular orifice: orifice diameter 0.6 mm) 3 at the bottom. After degassing the inside of the chamber in which the quenching ribbon production apparatus 1 is housed, an inert gas (argon gas) was introduced to obtain an atmosphere of a desired temperature and pressure.
[0128]
As the cooling roll 5, a copper base 51 having a surface layer 52 made of VN and having a thickness of about 7 μm (diameter 200 mm) was used.
[0129]
Thereafter, the ingot sample in the quartz tube is melted by high frequency induction heating, and further, the injection pressure of the molten metal (the sum of the pressure applied in proportion to the internal pressure of the quartz tube and the liquid level in the cylinder 2 and the atmospheric pressure) (Differential pressure) and the peripheral speed of the cooling roll were adjusted to prepare a quenched ribbon. The average thickness of the quenched ribbon obtained at this time was 18 μm.
[0130]
The obtained quenched ribbon was coarsely pulverized and then heat-treated at 680 ° C. for 300 seconds in an argon gas atmosphere to obtain a magnet powder. The average particle diameter of the obtained magnet powder (D 0 ) Was 167.8 μm. In addition, the average particle diameter (D 0 ) Was obtained by classifying the magnet powder with a test sieve and determining its weight.
[0131]
The obtained magnetic powder was subjected to X-ray diffraction at a diffraction angle of 20 ° to 60 ° using Cu—Kα in order to analyze the phase structure. R which is hard magnetic phase from diffraction pattern 2 (Fe · Co) 14 The diffraction peaks of the B-type phase and the α- (Fe, Co) -type phase, which is a soft magnetic phase, can be confirmed, and a composite structure (nanocomposite structure) is formed from the observation result with a transmission electron microscope (TEM). It was confirmed.
[0132]
Ten kinds of kneaded materials (samples No. 1 to No. 10) were manufactured as follows using the magnetic powder thus obtained.
[0133]
Magnet powder: 84 vol%, cresol novolac type epoxy resin (softening point 83.5 ° C.): 15.3 vol%, 2-methylimidazole (curing agent): 0.6 vol%, wax (lubricant): 0.0. A material consisting of 1 vol% was put into a kneading apparatus. In addition, as a kneading apparatus, a continuous biaxial roll with a groove or a continuous biaxial screw extruder was used.
[0134]
Thereafter, the materials were kneaded in the air. The material temperature at the time of kneading was 100 ° C. At this time, as shown in Table 1, the kneading energy E per 1 L of the material was changed variously between 0.07 to 3.5 kWh / L, thereby allowing 10 types of kneaded materials (samples No. 1 to No. 10). ) Was manufactured.
[0135]
Sample No. 11 kneaded materials were produced as follows.
Magnet powder: 84 vol%, cresol novolac type epoxy resin (softening point 83.5 ° C.): 15.3 vol%, 2-methylimidazole (curing agent): 0.6 vol%, wax (lubricant): 0.0. A material composed of 1 vol% and acetone were put into a kneading apparatus. As a kneading apparatus, a reika machine was used.
[0136]
Thereafter, the materials were kneaded in a state where the material temperature was 80 ° C., and further acetone was evaporated to obtain a kneaded product. At this time, the kneading energy E per 1 L of material was set to 0.003 kWh. The materials were kneaded in the air.
[0137]
In addition, sample No. 1 except that the content of the magnet powder in the material was 80 vol%. In the same manner as the kneaded product of No. 8, sample no. Twelve kneaded products were produced.
[0138]
In addition, sample No. 1 except that the content of the magnet powder in the material was 80 vol%. In the same manner as the kneaded product of No. 11, sample No. Thirteen kneaded products were produced.
[0139]
Sample No. 14 kneaded materials were produced as follows.
After roughly pulverizing the aforementioned quenched ribbon, heat treatment was performed at 680 ° C. for 300 seconds in an argon gas atmosphere, and further pulverization in the air using a pulverizer (tilsonator) to obtain an average particle diameter (D 0 ) 76.2 μm magnet powder was obtained.
[0140]
Magnet powder: 84 vol%, cresol novolac type epoxy resin (softening point 83.5 ° C.): 15.3 vol%, 2-methylimidazole (curing agent): 0.6 vol%, wax (lubricant): 0.0. A material composed of 1 vol% and acetone were put into a kneading apparatus. As a kneading apparatus, a reika machine was used.
[0141]
Thereafter, the materials were kneaded in a state where the material temperature was 80 ° C., and further acetone was evaporated to obtain a kneaded product. At this time, the kneading energy E per 1 L of material was set to 0.003 kWh. The materials were kneaded in the air.
The production conditions for these kneaded materials are summarized in Table 1.
[0142]
Further, a part of each kneaded product thus obtained is taken out, and the average particle diameter (D of the magnetic powder in the kneaded product (D 1 ) Was measured.
[0143]
A sufficient amount of acetone was added to a part of the kneaded material taken out to dissolve the binder, wax and curing agent. Thereafter, the magnetic powder was separated by filtering the solution. The magnet powder was thoroughly washed and dried, then classified using a sieve, and the weight average particle size was measured. These operations were performed in an argon gas atmosphere. For each sample, average particle size D after kneading 1 Is shown in Table 1.
[0144]
[Table 1]
Figure 0003840893
[0145]
Next, sample no. 1-No. Using each of the 14 kneaded materials, 200 cylindrical bonded magnets were produced in the following manner.
[0146]
First, the kneaded product obtained as described above is pulverized into pellets having an average particle diameter of about 0.5 mm, the pellets are weighed and filled into a press mold, and subjected to bi-directional processing at room temperature. By pressure press, pressure 140kg / cm 2 And then compression-molded (without magnetic field). The mold was released from the molding die, and the epoxy resin was heated and cured at 170 ° C. for 2 hours to obtain a cylindrical bond magnet having a diameter of 10 mm and a height of 7 mm.
[0147]
Similarly, sample no. 1-No. Using the 14 kneaded materials, 200 pieces of cylindrical (ring-shaped) bonded magnets each having an outer diameter of 30 mm, an inner diameter of 28 mm, and a height of 5 mm were manufactured.
[0148]
Sample No. 1-No. 10, no. 12-No. The bonded magnet according to No. 14 could be manufactured with excellent moldability, whereas the sample No. In the bonded magnet of No. 11, a rough portion was observed near the center in the height direction.
[0149]
The bonded magnets thus obtained were measured and evaluated as shown below.
[0150]
<Evaluation of magnetic properties>
The cylindrical bonded magnet obtained as described above was subjected to pulse magnetization with a magnetic field strength of 3.2 MA / m, and then a direct current magnetic flux meter (TRE-5BH, manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd.). Magnetic characteristics (inherent coercive force H at maximum applied magnetic field of 2.0 MA / m cJ Maximum magnetic energy product (BH) max ) Was measured. The temperature at the time of measurement was 23 ° C. (room temperature).
[0151]
<Evaluation of heat resistance>
Next, a heat resistance test was performed. This heat resistance was evaluated by measuring the irreversible demagnetization factor (initial demagnetization factor) when the columnar bonded magnet was held in an environment of 100 ° C. × 1 hour and then returned to room temperature. The smaller the absolute value of the irreversible demagnetization factor (initial demagnetization factor), the better the heat resistance (thermal stability).
[0152]
<Evaluation of corrosion resistance>
Next, a corrosion resistance test was performed. Cylindrical bonded magnets (200 pieces each) were placed in a constant temperature and humidity chamber at 80 ° C. and 80 RH% and left for 300 hours. After leaving, the number of rusted bond magnets was counted to determine the rusting rate.
[0153]
<Evaluation of molding appearance>
The cylindrical (ring-shaped) bonded magnets were evaluated for their molded appearance according to the following four-stage criteria.
A: The appearance is very excellent.
○: Appearance is excellent.
Δ: Appearance is slightly inferior.
X: The appearance is inferior.
[0154]
<Evaluation of mechanical strength>
The crushing strength of these bonded magnets (200 each) was measured. The crushing strength was measured according to JIS Z 2507.
For each bonded magnet, the density ρ was measured by the Archimedes method.
[0155]
These results are shown in Table 2. In addition, about the mechanical strength of each bonded magnet, sample no. 14 shows the relative strength when the crushing strength of the bonded magnet according to 14 is 100.
[0156]
[Table 2]
Figure 0003840893
[0157]
As is clear from Table 2, sample no. 1-No. 10, no. No. 12 bonded magnets (both of the present invention) are all magnetic properties (inherent coercivity H cJ Maximum magnetic energy product (BH) max ), Heat resistance (thermal stability), corrosion resistance, molding appearance and mechanical strength. Among these, sample no. 1-No. In the bonded magnet according to No. 10, particularly excellent magnetic properties are obtained.
[0158]
In contrast, sample no. 11, no. The bonded magnet according to No. 13 (comparative example) is inferior in heat resistance, corrosion resistance and mechanical strength. This is sample no. 11, no. In the bonded magnet according to No. 13, since the magnet powder is not pulverized at the time of kneading, the average particle diameter (D 1 ) Is large, and the adhesion between the magnet powder and the binder is insufficient. Further, in this way, the average particle diameter D of the magnet powder after kneading 1 Is large, it is difficult to increase the content of the magnet powder in the bonded magnet. Therefore, sample No. with a large content of magnet powder. In the bonded magnet according to No. 13, the molded appearance is inferior, and the magnetic properties are inferior despite the high magnet powder content.
[0159]
Sample No. 14 bonded magnet (comparative example) is excellent in molding appearance, but magnetic properties (inherent coercive force H cJ Maximum magnetic energy product (BH) max ), Heat resistance (thermal stability), corrosion resistance and mechanical strength are poor.
[0160]
Sample No. The reason why the bonded magnet 14 is inferior in magnetic properties is considered to be as follows.
[0161]
Sample No. 14 kneaded material is a finely pulverized magnet powder (average particle diameter (D 0 76.2 μm). For this reason, this magnet powder has a reduced magnetic property due to oxidative degradation or the like. Therefore, sample No. manufactured using such a magnet powder. 14 is also considered to have low magnetic properties.
[0162]
Sample No. 14 is inferior in heat resistance (thermal stability), corrosion resistance and mechanical strength because the materials were kneaded under conditions such that the magnet powder was not crushed. This is probably because the adhesiveness with the binder is insufficient.
[0163]
(Example 2)
The alloy composition is (Sm 0.75 Zr 0.25 ) Ten Fe bal Co 8.5 Ti 1.0 Mn 1.0 N 12 B 1.5 The magnet powder represented by these was obtained.
[0164]
First, each raw material of Sm, Zr, Fe, Co, Ti, Mn, and B was weighed to cast a mother alloy ingot, and a sample was cut out from this ingot.
[0165]
A quenched ribbon manufacturing apparatus 1 having the configuration shown in FIGS. 4 and 5 was prepared, and the sample was put in a quartz tube provided with a nozzle (circular orifice) 3 at the bottom. After degassing the inside of the chamber in which the quenching ribbon production apparatus 1 was housed, an inert gas (argon gas, helium gas) was introduced to create an atmosphere of a desired temperature and pressure.
[0166]
Thereafter, the ingot sample in the quartz tube is melted by high-frequency induction heating, and the molten metal injection pressure (the sum of the pressure applied in proportion to the internal pressure of the quartz tube and the height of the liquid level in the cylindrical body 2, the atmospheric pressure, ), And the peripheral speed of the cooling roll was adjusted to prepare a quenched ribbon.
[0167]
The obtained quenched ribbon was coarsely pulverized and then subjected to heat treatment at 720 ° C. for 15 minutes in an argon gas atmosphere. Furthermore, in order to adjust the particle size, the powder was pulverized in argon gas using a pulverizer (Laikai machine), and the average particle diameter (D 0 ) A powder of 117.3 to 305.0 μm was obtained.
[0168]
The powder thus obtained was subjected to heat treatment (nitriding treatment) at 450 ° C. for 20 hours in a nitrogen gas atmosphere to obtain a magnet powder having the above composition.
[0169]
In order to analyze the phase structure of the obtained magnet powder, X-ray diffraction was performed using Cu—Kα within a diffraction angle (2θ) range of 20 ° to 80 °. From diffraction pattern TbCu 7 It was confirmed that the mold phase exists as the main phase.
[0170]
Using these magnet powders, seven types of kneaded materials (samples No. 15 to No. 21) were produced as follows.
[0171]
Magnet powder: 84 vol%, cresol novolac type epoxy resin (softening point 83.5 ° C.): 15.3 vol%, 2-methylimidazole (curing agent): 0.6 vol%, wax (lubricant): 0.0. A material consisting of 1 vol% was put into a kneading apparatus. In addition, as a kneading apparatus, a continuous biaxial roll with a groove or a continuous biaxial screw extruder was used.
[0172]
Then, 7 types of kneaded materials (sample No. 15-No. 21) were manufactured by making material temperature into 100 degreeC and kneading | mixing a material. At this time, as shown in Table 3, the kneading energy E per liter of material was variously changed between 0.07 and 5.0 kWh / L. The materials were kneaded in a nitrogen gas atmosphere.
The production conditions for these kneaded materials are summarized in Table 3.
[0173]
Moreover, the average particle diameter (D of the magnet powder in the kneaded material (sample No. 15-No. 21) obtained in this way (D 1 ) Was measured in the same manner as in Example 1. For each sample, the average particle size after kneading (D 1 ) Is shown in Table 3.
[0174]
[Table 3]
Figure 0003840893
[0175]
A columnar bonded magnet and a cylindrical bonded magnet were produced using the kneaded material thus obtained in the same manner as in Example 1. Sample No. 15-No. The bonded magnets of No. 21 could be manufactured with excellent moldability.
[0176]
Furthermore, these bonded magnets were subjected to various measurements and evaluations in the same manner as in Example 1.
These results are shown in Table 4.
[0177]
[Table 4]
Figure 0003840893
[0178]
As is apparent from Table 4, sample no. 15-No. The bonded magnets according to 21 (invention) all have magnetic properties (inherent coercivity H cJ Maximum magnetic energy product (BH) max ), Heat resistance (thermal stability), corrosion resistance, molding appearance and mechanical strength.
[0179]
Example 3
Using the magnet powder (average particle size 167.8 μm) obtained in Example 1, six types of kneaded materials (samples No. 22 to No. 27) were produced as follows.
[0180]
A material composed of magnet powder, nylon 6 (softening point 215 ° C.), nylon 12 (softening point 160 ° C.), and tocopherol (antioxidant) was put into a kneading apparatus. A continuous twin screw extruder was used as the kneading apparatus.
[0181]
Thereafter, the materials were kneaded in an argon gas atmosphere. The material temperature at the time of kneading was 210 ° C. At this time, as shown in Table 7, the kneading energy E per 1 L of the material was variously changed between 0.07 to 3.5 kWh / L, and the magnet powder in the material, nylon 6, nylon 12 and 6 kinds of kneaded materials (samples No. 22 to No. 27) were produced by variously changing the blending ratio. The mixing ratio of the antioxidant in the material was 4.0 vol%.
[0182]
Moreover, the average particle diameter D obtained in Example 2 0 Produced 11 types of kneaded materials (sample No. 28 to No. 33) as follows using 117.3 μm magnet powder.
[0183]
A material composed of magnet powder, nylon 6, nylon 12, and tocopherol (antioxidant) was put into a kneading apparatus. In addition, the continuous biaxial roll with a groove | channel was used as a kneading apparatus.
[0184]
Thereafter, the materials were kneaded in an argon gas atmosphere. The material temperature at the time of kneading was 210 ° C. At this time, as shown in Table 7, the kneading energy E per 1 L of the material was variously changed between 0.07 to 3.5 kWh / L, and the magnet powder in the material, nylon 6, nylon 12 and 6 kinds of kneaded materials (samples No. 28 to No. 33) were produced by variously changing the blending ratio. The mixing ratio of the antioxidant in the material was 4.0 vol%.
The production conditions for these kneaded materials are summarized in Table 5.
[0185]
Further, a part of each kneaded product thus obtained is taken out, and the average particle diameter (D of the magnetic powder in the kneaded product (D 1 ) Was measured.
[0186]
A sufficient amount of chloral hydrate was added to a part of the kneaded product taken out to dissolve the binder and the antioxidant. Thereafter, the magnetic powder was separated by filtering the solution. The magnet powder was thoroughly washed and dried, then classified using a sieve, and the weight average particle size was measured. These operations were performed in an argon gas atmosphere. For each sample, average particle size D after kneading 1 Is shown in Table 5.
[0187]
[Table 5]
Figure 0003840893
[0188]
Next, using these kneaded materials, 200 cylindrical bonded magnets were produced in the following manner.
[0189]
First, the kneaded material obtained as described above was pulverized into a granular material having an average particle size of about 0.5 mm. Next, the granular material is weighed and filled into a mold of a press machine, the mold temperature is 210 ° C., and the pressure is 50 kg / cm. 2 Was subjected to compression molding (in a non-magnetic field) to obtain a cylindrical bonded magnet having a diameter of 10 mm and a height of 7 mm.
[0190]
Similarly, sample no. 22-No. Using the kneaded material of 33, 200 cylindrical (ring-shaped) bonded magnets each having an outer diameter of 30 mm, an inner diameter of 28 mm, and a height of 5 mm were manufactured. Sample No. 22-No. All the bonded magnets according to No. 33 could be produced with excellent moldability.
[0191]
The bonded magnet thus obtained was subjected to various measurements and evaluations in the same manner as in Example 1.
These results are shown in Table 6.
[0192]
[Table 6]
Figure 0003840893
[0193]
As is apparent from Table 6, sample no. 22-No. The bonded magnets according to No. 33 (invention) all have magnetic properties (inherent coercive force H cJ Maximum magnetic energy product (BH) max ), Heat resistance (thermal stability), corrosion resistance, molding appearance and mechanical strength.
[0194]
Except that the bonded magnet was manufactured by extrusion molding, the bonded magnet of the present invention was manufactured in the same manner as in Example 3 above, and various measurements and evaluations were performed. As a result, the same results as described above were obtained.
[0195]
Except that the bonded magnet was manufactured by injection molding, the bonded magnet of the present invention was manufactured in the same manner as in Example 3, and various measurements and evaluations were performed. The same results as described above were obtained.
[0196]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0197]
・ Oxidation of the magnet powder is carried out by crushing the magnet powder so that the average particle diameter of the magnet powder after kneading is smaller than the average particle diameter of the magnet powder in the material before kneading. Degradation and the like can be effectively prevented and suppressed. For this reason, the bonded magnet manufactured using the kneaded material obtained in this way has a high magnetic characteristic compared with the bonded magnet manufactured previously using the finely pulverized magnet powder.
[0198]
Further, by pulverizing the magnet powder while kneading the material, the adhesion between the magnet powder and the binder is improved, and the binder is coated on the surface of the magnet powder.
[0199]
Therefore, excellent moldability can be obtained even when the amount of binder in the kneaded product is relatively small.
[0200]
Further, the obtained bonded magnet is a bonded magnet having excellent corrosion resistance, heat resistance, mechanical strength and the like.
[0201]
-By adjusting conditions such as kneading energy, kneading temperature and magnet powder content, the ratio of the average particle diameter of the magnet powder before and after kneading the material can be controlled. In addition, by appropriately adjusting the ratio of the average particle diameter of the magnet powder before and after kneading the material, the formability to the bonded magnet, the corrosion resistance, heat resistance, mechanical hardness, etc. of the obtained bonded magnet are further improved. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a composite structure (nanocomposite structure) in a magnet powder of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a composite structure (nanocomposite structure) in the magnet powder of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of a composite structure (nanocomposite structure) in the magnet powder of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration example of an apparatus for manufacturing a magnet material (rapidly cooled ribbon manufacturing apparatus).
5 is a cross-sectional side view showing a state in the vicinity of a collision site of a molten metal to a cooling roll in the apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Quenching ribbon production equipment
2 cylinder
3 nozzles
4 Coils
5 Cooling roll
51 base
52 Surface layer
53 circumference
6 Molten metal
7 paddle
71 Solidification interface
8 Quenching ribbon
81 Roll surface
9A arrow
9B arrow
10 Soft magnetic phase
11 Hard magnetic phase

Claims (6)

希土類を有する磁石粉末を製造する工程と、前記磁石粉末とバインダーとを含む材料を連続式２軸スクリュー押出機または連続２軸ロールを用いて混練することにより混練物を得る工程と、前記混練物を成形して成形体を得る工程とを有するボンド磁石の製造方法であって、
前記混練は、前記バインダーの軟化点以上の温度で、前記材料１Ｌあたり、０．０７〜３．５ｋＷｈの混練エネルギーを与えることにより行ない、
前記混練前の前記磁石粉末の平均粒径をＤ0［μｍ］、
前記混練終了後の前記磁石粉末の平均粒径をＤ1［μｍ］としたとき、
下記式（Ｉ）、（ＩＩ）を満足するように前期混練前の磁石粉末を粉砕しつつ行なうことによって、ボンド磁石を製造することを特徴とするボンド磁石の製造方法。
１≦Ｄ1≦５００ ・・・・・・・（Ｉ）
０．１≦Ｄ1／Ｄ0≦０．９ ・・・（ＩＩ）A step of producing a magnet powder having a rare earth, a step of obtaining a kneaded product by kneading a material containing the magnet powder and a binder using a continuous twin screw extruder or a continuous biaxial roll, and the kneaded product. A method of producing a bonded magnet having a step of obtaining a molded body by molding
The kneading is performed by giving a kneading energy of 0.07 to 3.5 kWh per liter of the material at a temperature equal to or higher than the softening point of the binder.
The average particle diameter of the magnet powder before kneading is D 0 [μm],
When the average particle diameter of the magnet powder after the kneading is D 1 [μm],
A bonded magnet manufacturing method, wherein a bonded magnet is manufactured by pulverizing magnet powder before kneading so as to satisfy the following formulas (I) and (II).
1 ≦ D 1 ≦ 500 (I)
0.1 ≦ D 1 / D 0 ≦ 0.9 (II) 前記混練前の前記磁石粉末の平均粒径Ｄ0［μｍ］は、１０≦Ｄ0≦１２００であることを特徴とする請求項１に記載のボンド磁石の製造方法。2. The method of manufacturing a bonded magnet according to claim 1, wherein an average particle diameter D 0 [μm] of the magnet powder before kneading satisfies 10 ≦ D 0 ≦ 1200. 請求項１または請求項２に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするボンド磁石。  A bonded magnet manufactured by the manufacturing method according to claim 1. 密度が４．０〜８．０Ｍｇ／ｍ3である請求項３に記載のボンド磁石。The bond magnet according to claim 3 , wherein the density is 4.0 to 8.0 Mg / m 3 . 室温での固有保磁力ＨcJが４００〜５７０ｋＡ／ｍである請求項３または４に記載のボンド磁石。The bonded magnet according to claim 3 or 4, wherein the intrinsic coercive force H cJ at room temperature is 400 to 570 kA / m. 最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxが５０ｋＪ／ｍ3以上である請求項３ないし５のいずれかに記載のボンド磁石。The bonded magnet according to claim 3, wherein a maximum magnetic energy product (BH) max is 50 kJ / m 3 or more.
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