JP4096531B2 - 希土類ハイブリッド磁石用組成物、その製造方法及びそれから得られる磁石 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類ハイブリッド磁石用組成物、その製造方法及びそれから得られる磁石に関し、さらに詳しくは、希土類磁性粉末、フェライト磁性粉末及び樹脂バインダーを含有し、耐熱性、耐湿性が良好であって、成形性及びコストパフォーマンスにも優れた最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３である希土類ハイブリッド磁石用組成物、その製造方法及びそれから得られる磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石は、日用雑貨からモータやセンサに至るまで様々な分野で活用されている。その種類を材料で分類すると、フェライト、Ｓｍ−Ｃｏ系やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系などの希土類系磁性材料、アルニコや鉄クロムコバルトといった金属磁性材料などがある。一方、磁石を製造方法によって分類すると、焼結磁石、磁性粉末と樹脂バインダーからなるボンド磁石、鋳造磁石などになる。ボンド磁石は、成形方法によって、射出成形磁石、押出成形磁石、圧縮成形磁石、圧延成形磁石などに分類される。また磁石をＮＳに磁化する場合、着磁により任意の方向に磁化できる等方性磁石と、磁石の製造時に特定方向に磁化する異方性磁石とに分類される。
【０００３】
焼結磁石は、粉末冶金の手法を応用しているが、相対密度を９０％以上に緻密化でき、材料の磁力をそのまま引き出せるが、形状自由度が小さく、機械的強度も比較的小さい。これに対してボンド磁石は、樹脂を結合材として成形するため磁力が樹脂の体積分だけ弱くなるものの、形状自由度、機械的強度に優れ、他の部品と一体成形できるため、それぞれの特長に合った用途で使用されている。
【０００４】
永久磁石の磁気特性は、材料と製造方法の組合せによって、幅広く選択でき、例えば最大エネルギー積が２４ｋＪ／ｍ３まではフェライトのボンド磁石を、３６ｋＪ／ｍ３程度まではフェライトの焼結磁石を選択できる。フェライト磁石は、材料のフェライト磁性粉末が安価なため幅広く利用されているが、より高い磁気特性が必要な場合は、フェライトよりも高価な希土類磁性材料が用いられる。例えば９５ｋＪ／ｍ３程度まではＳｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石が、４３０ｋＪ／ｍ３まではＳｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が選択されている。
【０００５】
フェライトのボンド磁石を超える特性領域（最大エネルギー積２４ｋＪ／ｍ３以上）では、磁気特性を任意に調整でき、かつ低コストなフェライトと希土類磁性材料とのボンド磁石、すなわちハイブリッド磁石が提案されている。
例えば、特開昭５５−９９７０３号公報、特開昭５７−３９１０２号公報、特開昭６０−２２３０９５号公報には、フェライト磁性粉末とＳｍ−Ｃｏ系磁性粉末とからなるハイブリッド磁石が提案され、また特開昭６１−２８４９０６号公報、特開昭６２−２５７７０３号公報、特開平１０−２２３４２１号公報などでは、フェライト磁性粉末とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末とからなるハイブリッド磁石が提案されている。
【０００６】
ところが、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性粉末やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末を用いた従来のハイブリッド磁石では、希土類磁性粉末の量を多くしないと所望の磁気特性が得られず、コストを低減できなかった。Ｓｍ−Ｃｏ系では磁性粉末の磁化が小さく、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系では磁性粉末が等方性で磁化が十分大きくないためである。
【０００７】
菱面体晶系、六方晶系の結晶構造をもつ金属間化合物に窒素を導入させたＲ−Ｆｅ−Ｎ（Ｒは希土類元素）系磁性材料が、優れた磁気特性をもつ永久磁石材料として注目されている。六方晶系あるいは菱面体晶系の結晶構造をもつＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ（Ｒ：イットリウムを含む希土類元素のうちの少なくとも一種）磁気異方性材料（特開平０２−５７６６３号公報）などである。
【０００８】
本発明者らは、このＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末とからなるハイブリッド磁石用組成物（磁石）を開発し、特開２０００−０２１６１５号、特開２０００−０８２６１１号、特願２０００−２１３７８１号、特願２０００−２９３７５７号、特願２０００−２９３７５８号、特願２０００−２９３７５９号などとして出願した。
このようなハイブリッド磁石（またはその用途）は、特開２０００−１２４０１８号公報、特開２０００−２６０６１４号公報、特開２０００−２９８４００号公報、特開２０００−３５７６０６号公報にも開示されている。
しかしながら、これらのハイブリッド磁石は、耐候性の面では未だ十分とは言えず、すなわち高温度や高湿度の環境下で長時間放置されると、それらの磁気特性が低下する問題点が指摘されていた。
【０００９】
一方、特開平４−３３８６０３号公報、特開平４−３５４１０５号公報、特開平５−２３０５０１号公報、特開平５−２３４７２９号公報、特開平８−１４３９１３号公報、特開平７−２６８６３２号公報、特開平９−１９０９０９号公報、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３５（１９９６）Ｌ８９４、Ｊ．Ａｌｌｏｙｓ Ｃｏｍｐｄ．２６０（１９９７）２３６、及びＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．３５（１９９９）３２９８には、磁性粉末の表面に気相成長、めっき処理、金属塩、錯体の分解・還元などの手段によって金属皮膜を形成する方法が開示されている。
しかし、これらの方法は、工業的生産性に乏しく、処理された磁性粉末は互いに強く凝集しているため、異方性ボンド磁石を成形するとき粉末配向が悪く、耐湿性が十分ではないなどの問題があった
【００１０】
また、特公平６−１７０１５号公報、特開平１−２３４５０２号公報、特開平５−０２０６７６号公報、特開平５−２１３６０１号公報、特開平７−２７８６０２号公報、特開平７−３２６５０８号公報、特開平８−１５３６１３号公報、特開２０００−２６０６１６号公報などには、無機燐酸、弗化金属化合物水溶液、ポリシラザンなどでＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を表面処理する方法が開示されている。
しかしながら、これらの方法、特に特開２０００−２６０６１６号公報では、磁性粉末を所望の粒径に粉砕した後に燐酸で表面処理するため、凝集によって接触した面には表面処理剤が十分に行渡らない。また、これらの先行技術をハイブリッド磁石に適用しても、耐熱性と耐湿性を両立させることができないことから、必ずしも満足すべき磁石が得られていない。
【００１１】
所定の磁気特性をもつハイブリッド磁石を得ようとする場合、希土類磁性粉末、フェライト磁性粉末、樹脂バインダーの構成比率（含有率）の組合せは、無限に存在する。
フェライト磁性粉末に対して希土類磁性粉末の割合を相対的に多くし、希土類磁性粉末、フェライト磁性粉末の合計含有率を低くして、目標の磁気特性を得ようとすると、高価な希土類磁性粉末が多くなり、コストパフォーマンスが悪化する。逆に、フェライト磁性粉末を希土類磁性粉末に対して相対的に多くし、合計含有率を高めれば、磁石用組成物の流動性が悪化し成形しにくくなる。上記の先行技術文献には、特定の磁気特性を有するハイブリッド磁石を製造するに際し、コストパフォーマンスと磁石の成形性の観点に基づく構成比率の選択は開示されていない。
【００１２】
近年、小型モータ、音響機器、ＯＡ機器向けの磁石には、機器の小型化に伴なって、磁気特性、耐熱性、耐錆性に優れ、かつ形状自由度が高く、しかも用途に応じた最大エネルギー積をもつ磁石用組成物が強く要請されていたが、このような磁石用組成物は見当たらず、その出現が切望されていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前述した従来技術の問題点に鑑み、希土類磁性粉末、フェライト磁性粉末及び樹脂バインダーを含有し、耐熱性、耐湿性が良好であって、成形性及びコストパフォーマンスにも優れた最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３である希土類ハイブリッド磁石用組成物、その製造方法及びそれから得られる磁石を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系などの希土類磁性粉末を表面処理し、これとフェライト磁性粉末との構成比率を特定することによって、良好な成形性とコストパフォーマンスを有する最大エネルギー積２４〜７４ｋＪ／ｍ３のハイブリッド磁石組成物が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【００１５】
すなわち本発明の第１の発明によれば、希土類磁性粉末（Ａ）、フェライト磁性粉末（Ｂ）及び樹脂バインダー（Ｃ）を含有する希土類ハイブリッド磁石用組成物において、希土類磁性粉末（Ａ）は、希土類元素と、鉄又は鉄及びコバルトと、窒素とを主成分とするＴｈ２Ｚｎ１７型結晶構造をもち、かつその表面に平均５〜１００ｎｍの燐酸塩皮膜が均一に被覆され、フェライト磁性粉末（Ｂ）は、Ｓｒフェライト、Ｂａフェライト、又は（Ａ １−ｘ Ｒ ｘ ）Ｏ・ｎ（（Ｆｅ １−ｙ Ｃｏ ｙ ） ２ Ｏ ３ ）（ここで、ＡはＳｒおよび／またはＢａ，ＲはＹを含む希土類元素の１種または２種以上でありＬａを必ず含む、０．０１≦ｘ≦０．４、（ｘ／（２．６ｎ））≦ｙ≦（ｘ／（１．６ｎ））、５≦ｎ≦６で表される主成分組成を有する）フェライト磁性粉末から選ばれる少なくとも１種からなり、かつ保磁力が３１０ｋＡ／ｍ以上、比表面積が１．５ｍ２／ｇ以上、圧縮密度が３．３ｇ／ｃｃ以下であり、さらに、該組成物中の希土類磁性粉末（Ａ）の含有率をＸ（重量％）、フェライト磁性粉末（Ｂ）の含有率をＹ（重量％）とすると、これらが下記の要件（１）〜（３）を満たし、組成物の最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３であることを特徴とする希土類ハイブリッド磁石用組成物が提供される。
（１）Ｘ≦８０
（２）９７．７−１．３３Ｘ≦Ｙ≦１０９．４−１．２３Ｘ
（３）Ｘ＋Ｙ≦９２
【００１７】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、希土類磁性粉末（Ａ）は、その表面に、亜鉛（Ｚｎ）処理の後に燐酸処理が施されることを特徴とする希土類ハイブリッド磁石用組成物が提供される。
【００１８】
また、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、８０℃ｄｒｙ環境下に１０００時間放置されたときの不可逆減磁率が−６％未満であり、かつ８０℃９０％ＲＨ環境下に３００時間放置されたときの不可逆減磁率が−１０％未満であることを特徴とする希土類ハイブリッド磁石用組成物が提供される。
【００１９】
一方、本発明の第４の発明によれば、第１〜３の発明のいずれかにおいて、希土類磁性粉末（Ａ）を、予め燐酸を添加したアルコール系粉砕溶媒中で所定の平均粒径に粉砕した後、不活性ガス中または真空中、１００〜４００℃の温度範囲で加熱処理することで表面に燐酸塩皮膜を形成し、これに所定量のフェライト磁性粉末（Ｂ）を配合し、さらに樹脂バインダー（Ｃ）を混合、混練することにより、組成物の最大エネルギー積を２４〜７４ｋＪ／ｍ ３ とすることを特徴とする希土類ハイブリッド磁石用組成物の製造方法が提供される。
【００２０】
また、本発明の第５の発明によれば、第１〜３の発明のいずれかに係る希土類ハイブリッド磁石用組成物を成形してなるボンド磁石が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
１．希土類ハイブリッド磁石用組成物（原料）
Ａ 希土類磁性粉末
本発明で用いられる希土類磁性粉末（以下、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末ともいう）は、希土類元素（Ｒ）と、鉄（Ｆｅ）または鉄（Ｆｅ）とコバルト（Ｃｏ）と、窒素（Ｎ）とを主成分とする菱面体晶系または六方晶の結晶構造をもつ磁性粉末である。
【００２２】
このような希土類磁性粉末は、Ｔｈ２Ｚｎ１７型結晶構造をもつものであり、例えば特開平２−５７６６３号公報、特開平３−１６１０２号公報、特開平３−１０１１０２号公報、特開平３−１４１６０８号公報、特開平０３−１５３８５２号公報、特開平０３−１６０７０５号公報、特開平８−４５７１８号公報、特開平８−５５７１２号公報、特開平８−１４４０２４号公報で開示されるものがある。
【００２３】
これを製造する方法としては、窒素を含有しない合金粉末を還元拡散法、溶解鋳造法、液体急冷法などにより原料粉末を調製し、その後、窒素または窒素原子を含む雰囲気中で熱処理することによって、窒素を合金粉末内に導入する方法が挙げられる。希土類ハイブリッド磁石には、低コスト化が要求されることから、原料粉末は還元拡散法で製造される合金粉末が好ましい。還元拡散法による磁性粉末の製造例には、特開平５−１４８５１７号公報、特開平９−１４３６３６号公報が挙げられる。
希土類磁性粉末の平均粒径は、特に限定されないが、１〜１０μｍ、なかでも１〜４μｍが好ましい。
【００２４】
本発明において、希土類磁性粉末の耐熱性、耐湿性をともに向上させる第一の方法は、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の表面をＺｎで処理する方法である。Ｚｎによる表面処理としては、工業的生産性に富み、希土類ハイブリッド磁石のコストパフォーマンスを向上し、処理された磁性粉末が強く凝集しないで異方性ボンド磁石を成形できるよう粉末配向を良好にしうる手段を選択する必要がある。
【００２５】
希土類ハイブリッド磁石に好適なＺｎ処理としては、平均粒径が２０〜１００μｍのＲ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末に、平均粒径１００μｍ以下のＺｎ粉末を、Ｚｎが０．１〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％となるように添加した後、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末が平均粒径１〜１０μｍ、好ましくは１〜４μｍとなるように、微粉砕する。微粉砕に要する時間は、粉砕装置や、その運転条件にもよるが、例えば、媒体撹拌ミルであれば、１〜２時間とするのが好ましい。その後、粉砕混合物は、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中、２００〜５００℃、好ましくは３５０〜４５０℃で熱処理を行う。
Ｚｎ粉末の混合量が、０．１重量％未満では耐熱性および耐湿性の改善効果が見られず、１０重量％を超えるとＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の磁化が小さくなりすぎるので、ハイブリッド磁石のコストパフォーマンスが低下する。粉砕混合物の熱処理温度が２００℃未満では耐熱性と耐湿性の改善効果が見られず、５００℃を超えると、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の保磁力が低下するので好ましくない。
この処理方法で得られたＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末は、凝集しているが、フェライト磁性粉末と樹脂バインダーとを混合混練する際に凝集がほぐれる程度であるので、異方性ボンド磁石として成形するときの粉末配向は良好である。さらに配向性を向上させるために、反応生成物を再粉砕し、粉末同士の凝集を解くことができる。本処理方法であれば反応生成物を再粉砕しても、耐熱性や耐湿性は損なわれない。
【００２６】
本発明において、希土類磁性粉末の耐熱性だけでなく耐湿性をも向上させる第二の方法は、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の表面を燐酸塩皮膜で均一に被覆する方法である。例えばＲ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末を、燐酸を添加した有機溶剤中で、粉砕してから加熱処理を行う。粉砕に要する時間は、粉砕装置や、その運転条件にもよるが、例えば、媒体撹拌ミルであれば、１〜２時間とするのが好ましい。
この方法によれば、ボールミル等の媒体撹拌ミルによって磁石合金粉を粉砕する際に、燐酸を添加することにより、粉砕によって凝集粒子に新生面が生じても、瞬時に溶媒中の燐酸と反応し、粒子表面に安定な燐酸塩皮膜が形成される。また、その後、粉砕された磁性粉末が凝集しても、接触面はすでに安定化されており、解砕により腐食は生じない。この点が強磁性粉末へ燐酸で表面処理する従来技術とは決定的に異なる点である。すなわち、従来技術のように、磁性粉末が所望の粒径に粉砕された後に燐酸で表面処理するのでは、凝集によって接触した面に表面処理が十分には行われず、その結果、耐熱性と耐湿性を両立させることができない。
本発明の方法によれば、通常はＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末表面の８０％以上、好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上を燐酸皮膜で覆う（均一に被覆する）ことができる。
【００２７】
燐酸としては、特に制限はなく、市販されている通常の燐酸、例えば、８５％濃度の燐酸水溶液を使用することができる。燐酸の添加量は、粉砕後のＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の粒径、表面積等に関係するので一概には言えないが、通常は、粉砕するＲ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末に対して０．１〜２ｍｏｌ／ｋｇ、好ましくは０．１３〜１．５ｍｏｌ／ｋｇであり、さらに好ましくは０．１５〜０．４ｍｏｌ／ｋｇである。
すなわち、０．１ｍｏｌ／ｋｇ未満であるとＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の表面処理が不十分で、耐熱性と耐湿性が改善されず、また大気中で乾燥させると酸化・発熱して磁気特性が極端に低下する。２ｍｏｌ／ｋｇを超えると、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末との反応が激しく起こって磁性粉末が溶解する。
有機溶媒としては、エタノール、イソプロパノール、シクロヘキサン、トルエンなどが使用できるが、特にエタノール、イソプロパノールなどのアルコールが好ましい。
【００２８】
こうして表面処理されたＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末は、窒素、アルゴンなどの不活性ガス中または真空中、１００〜４００℃の温度範囲で加熱処理する。温度範囲は、１１０〜２５０℃、特に１３０〜２００℃が好ましい。１００℃未満では、磁性粉末の乾燥が十分に進まず安定な表面皮膜の形成が阻害され、また、４００℃を超える温度では、磁性粉末が熱的ダメージを受け、保磁力が低くなる。この加熱処理条件も、燐酸系表面処理に関する先行技術とは異なる重要なポイントである。
先行技術には、燐酸系表面処理液と反応させた磁性粉末スラリを、脱液処理後に大気乾燥し、さらに大気中で３００〜４５０℃に加熱する方法、同様に脱液処理した後、大気中、常温又は７０℃以下で加熱乾燥する方法、更には真空中、６０〜１００℃で乾燥する方法があるが、これらの方法では、磁性粉末への良好な耐熱性と耐湿性を両立させることができない。Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末表面を保護するために必要な燐酸塩皮膜の厚さは、平均で３〜１５０ｎｍ、好ましくは５〜１００ｎｍである。皮膜の平均厚さが３ｎｍ未満では十分な耐熱性、耐湿性が得られず、また、１５０ｎｍを越えると磁気特性が低下すると共にボンド磁石を作製する際の混練性、成形性が低下する。
【００２９】
これらの処理方法は単独でも、また組み合わせてもよい。Ｚｎで処理してから、次に燐酸で処理する方法を採用すれば、燐酸塩の皮膜が厚くなるだけでなく、磁性粉末が均一に被覆されるため、相乗効果が得られ、一層好ましい結果が期待できる。
【００３０】
Ｂ フェライト磁性粉末
フェライト磁性粉末は、本発明の希土類ハイブリッド磁石の角形比μ０ＨｃＢ／Ｂｒ（μ０：真空の透磁率、ＨｃＢ：保磁力、Ｂｒ：残留磁束密度）を向上させるように選択する。
保磁力が３１０ｋＡ／ｍ以上のフェライト磁性粉末を選択することによって、角形比μ０ＨｃＢ／Ｂｒを６５％以上にすることができる。希土類ハイブリッド磁石の製造工程では、フェライト磁性粉末は剪断力を受け、歪みによってその保磁力が大きく低下する。したがって原料のフェライト磁性粉末の保磁力が３１０ｋＡ／ｍ未満では角型性が上がらない。
さらにフェライト磁性粉末として、その比表面積が１．５ｍ２／ｇ以上、好ましくは２．０ｍ２／ｇ以上、またその圧縮密度を３．３ｇ／ｃｃ以下、好ましくは３．１ｇ／ｃｃ以下となるものを選択すれば、角形比μ０ＨｃＢ／Ｂｒを７０％以上とすることができる。
【００３１】
フェライト磁性粉末の保磁力は、日本ボンド磁石工業協会発行「ボンド磁石試験方法ガイドブックＢＭＧ−２００２及び２００５」に基づき評価される。また、比表面積は、ＢＥＴ比表面積を一点法で測定することで、さらに、圧縮密度は、金型に入れた磁性粉末を９８ＭＰａで加圧したときの見かけ密度を測定することによって評価される。
【００３２】
フェライト磁性粉末はＳｒフェライト、Ｂａフェライトのいずれでも構わないが、Ｓｒフェライトの方が角型性を高めることができる。特開２０００−２６０６１４号公報に開示されているようなフェライト磁性粉末（Ａ１−ｘＲｘ）Ｏ・ｎ（（Ｆｅ１−ｙＣｏｙ）２Ｏ３）（ここでＡはＳｒおよび／またはＢａ、ＲはＹを含む希土類元素の１種または２種以上でありＬａを必ず含む、０．０１≦ｘ≦０．４、（ｘ／（２．６ｎ））≦ｙ≦（ｘ／（１．６ｎ））、５≦ｎ≦６で表される主成分組成を有する）も使用可能であるが、希土類元素及びＣｏが含まれるためハイブリッド磁石としてのコストパフォーマンスは低下する。
【００３３】
本発明の希土類ハイブリッド磁石用組成物を異方性ボンド磁石として製造する場合、フェライト粉末は、個々の粉末が実質的に単結晶となっている異方性磁性粉末から選択することが望ましい。その選択にあたっては、磁界中成形工程での磁性粉末配向性を高めるために、アスペクト比の大きい板状の磁性粉末よりも比較的球状のものを選択することが望ましい。
【００３４】
Ｃ 樹脂バインダー
樹脂バインダーは、特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴムのいずれかが採用される。
【００３５】
例えば熱可塑性樹脂であれば、６ナイロン、６、６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、６、１２ナイロン、芳香族系ナイロン、これらの分子を一部変性した変性ナイロン等のポリアミド樹脂；直鎖型ポリフェニレンサルファイド樹脂、架橋型ポリフェニレンサルファイド樹脂、セミ架橋型ポリフェニレンサルファイド樹脂；低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、超高分子量ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂、アイオノマー樹脂、ポリメチルペンテン樹脂；ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、メタクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリ三フッ化塩化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合樹脂、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアリルエーテルアリルスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、酢酸セルロース樹脂、重合脂肪酸系ポリアミドエラストマーをはじめとする各種エラストマーや、ブチルゴムをはじめとするゴム類等が挙げられ、これらの単重合体や他種モノマーとのランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体、他の物質による末端基変性品などが挙げられる。
【００３６】
また、これら熱可塑性樹脂の２種類以上のブレンド等も当然含まれる。これら熱可塑性樹脂の溶融粘度や分子量は、所望の機械的強度が得られる範囲内で低い方が望ましく、形状は、パウダー、ビーズ、ペレット等、特に限定されないが、磁性粉末との均一混合性から考えるとパウダーが望ましい。
【００３７】
熱硬化性樹脂であれば、エポキシ樹脂、ビニルエステル系エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂、熱硬化性ポリブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン樹脂、キシレン樹脂等が挙げられ、他種モノマーや、これら樹脂の２種類以上のブレンド等も当然含まれる。これら熱硬化性樹脂の粘度、分子量、性状等は、所望の機械的強度や成形性が得られる範囲内であれば特に限定されないが、磁性粉末との均一混合性や成形性の面からパウダー又は液状が望ましい。
【００３８】
Ｄ 添加剤
本発明の組成物を製造するにあたり、添加剤としてカップリング剤、滑剤、安定剤などを使用すると、組成物の加熱流動性が向上し、成形性、磁気特性が向上する。
【００３９】
カップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤が使用できる。シラン系カップリング剤としては、例えばビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン）、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシメチルジエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【００４０】
チタン系カップリング剤としては、例えばイソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネートなどが挙げられ、樹脂バインダーの種類にあわせて選択され、それらの一種または二種以上を使用できる。
【００４１】
滑剤としては、例えばパラフィンワックス、流動パラフィン、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、エステルワックス、カルナウバ、マイクロワックス等のワックス類、ステアリン酸、１，２−オキシステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸等の脂肪酸類；ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸カルシウム、リノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウム、２−エチルヘキソイン酸亜鉛等の脂肪酸塩（金属石鹸類）；ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド、パルミチン酸アミド、ラウリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ジステアリルアジピン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ジオレイルアジピン酸アミド、Ｎ−ステアリルステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類；ステアリン酸ブチル等の脂肪酸エステル；エチレングリコール、ステアリルアルコール等のアルコール類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、及びこれら変性物からなるポリエーテル類；ジメチルポリシロキサン、シリコングリース等のポリシロキサン類；弗素系オイル、弗素系グリース、含弗素樹脂粉末といった弗素化合物；窒化珪素、炭化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、二酸化珪素、二硫化モリブデン等の無機化合物粉体が挙げられる。これらは一種または二種以上のブレンドとして使用できる。
【００４２】
また、安定剤としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、１−［２−｛３−（３，５−ジ−第三ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ｝エチル］−４−｛３−（３，５−ジ−第三ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ｝−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、８−ベンジル−７，７，９，９−テトラメチル−３−オクチル−１，２，３−トリアザスピロ（４，５）ウンデカン−２，４−ジオン、４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、こはく酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝［｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン［｛２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］、２−（３，５−ジ・第三ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）等のヒンダード・アミン系安定剤のほか、フェノール系、ホスファイト系、チオエーテル系等の抗酸化剤等が挙げられる。
【００４３】
２．希土類ハイブリッド磁石用組成物の製造方法、及びボンド磁石
本発明において、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の飽和磁化は、１．２〜１．４Ｔであり、フェライト磁性粉末の飽和磁化は、０．３５〜０．４７Ｔである。飽和磁化は、パラフィンワックスと共に磁性粉末を加熱しながら磁界配向させ、冷却し、３２００ｋＡ／ｍ以上でパルス着磁した後、最大測定磁界１２００ｋＡ／ｍの振動試料型磁力計で測定する。飽和磁化を換算するときの粉末の真密度は、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末で７．６７Ｍｇ／ｍ３、フェライト磁性粉末で５．１１Ｍｇ／ｍ３とする。
【００４４】
本発明の希土類ハイブリッド磁石用組成物は、これを直径１０ｍｍ、高さ７ｍｍの成形体としたとき、８０℃ｄｒｙ環境下に１０００時間放置した場合、不可逆減磁率が−６％未満、好ましくは−４．５％未満であり、また、８０℃９０％ＲＨ環境下に３００時間放置した場合、不可逆減磁率が−１０％未満、好ましくは−５％未満であることを特徴とする。
８０℃ｄｒｙ環境下に１０００時間放置した場合に、不可逆減磁率が−６％を超えると耐熱性が不十分であり、また、８０℃９０％ＲＨ環境下に３００時間放置した場合に、不可逆減磁率が−１０％を超えると耐湿性の点で問題となる。
【００４５】
最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３である希土類ハイブリッド磁石用組成物においては、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の含有率をＸ重量％、フェライト磁性粉末の含有率をＹ重量％とし、残部を樹脂バインダー（及び添加剤）としたとき、これらの構成比率を
（１）Ｘ≦８０
（２）９７．７−１．３３Ｘ≦Ｙ≦１０９．４−１．２３Ｘ
（３）Ｘ＋Ｙ≦９２
の条件を満足するように適宜設定することにより製造できる。
残部が樹脂バインダー（及び添加剤）であるから、その含有率は８重量％以上となる。樹脂バインダー（及び添加剤）の含有率が８重量％未満では、樹脂の種類によっては成形できないことがあり、一方、２７重量％を超えると磁気特性に悪影響を与えるので好ましくない。
【００４６】
この範囲内でＸを小さく設定すれば、樹脂バインダーの含有率が小さくなるがフェライト磁性粉末の含有率が大きくなるため、原料コストが低減できコストパフォーマンスが向上する。他方Ｘを大きく設定すれば、樹脂バインダーの含有率を多くでき、組成物の流動性が向上する。しかしながら、Ｘが８０を超えるとフェライトに比べて高価なＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の含有率が多くなり、コストパフォーマンスが低下する。
【００４７】
Ｙの範囲は、（９７．７−１．３３Ｘ）重量％以上、（１０９．４−１．２３Ｘ）重量％以下である。（９７．７−１．３３Ｘ）重量％未満では、最大エネルギー積が２４ｋＪ／ｍ３未満となり、（１０９．４−１．２３Ｘ）重量％を超えると７４ｋＪ／ｍ３を超えてしまう。本発明者らは、最大エネルギー積ごとに、数多くの実験を重ね、ＸとＹの関係をグラフ化するとともに、磁性粉末の構成比率による磁気特性、成形性の関係を詳細に検討し、上記Ｙが（２）の不等式で表されることを見出した。
この範囲内でＸ＋Ｙを小さく設定すれば、磁性粉末全体の含有率が小さいので最大エネルギー積が小さくなるが、流動性が向上する。逆にＸ＋Ｙを大きく設定すれば磁性粉末全体の含有率が多くなり、最大エネルギー積は大きくなるが流動性は低下する。
いずれの場合でも、Ｘ＋Ｙが９２を超えると、ボンド磁石を成形するときの流動性が低下し、成形性が著しく悪化するので、９２以下とする必要がある。
【００４８】
最大エネルギー積ごとに、Ｘ、Ｙの好ましい組成範囲を示すと、次のようになる。すなわち最大エネルギー積が２４〜３１ｋＪ／ｍ３である希土類ハイブリッド磁石用組成物においては、Ｘが４０以下、Ｙが（９７．７−１．３３Ｘ）≦Ｙ≦（１０１．２−１．３０Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下である範囲が好ましい。
また最大エネルギー積が３０〜４２ｋＪ／ｍ３である組成物においては、Ｘが５０以下、Ｙが（１００．９−１．３０Ｘ）≦Ｙ≦（１０３．２−１．２７Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下の範囲が好ましい。
また最大エネルギー積が４０〜５０ｋＪ／ｍ３である組成物においては、Ｘが６０以下、Ｙが（１０３．０−１．２７Ｘ）≦Ｙ≦（１０５．７−１．２７Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下の範囲が好ましい。
また最大エネルギー積が４８〜５８ｋＪ／ｍ３である組成物においては、Ｘが７０以下、Ｙが（１０５．５−１．２７Ｘ）≦Ｙ≦（１０６．１−１．２５Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下の範囲が好ましい。
また最大エネルギー積が５６〜６６ｋＪ／ｍ３である組成物においては、Ｘが８０以下、Ｙが（１０５．９−１．２５Ｘ）≦Ｙ≦（１０７．２−１．２３Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下の範囲が好ましい。
更に、最大エネルギー積が６４〜７４ｋＪ／ｍ３である組成物においては、Ｘが８０以下、Ｙが（１０７．０−１．２３Ｘ）≦Ｙ≦（１０９．４−１．２３Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下の範囲が好ましい。
なお上記の最大エネルギー積は、組成物を１６００ｋＡ／ｍ以上の配向磁界中で射出成形したボンド磁石で評価したときの値である。
【００４９】
本発明の希土類ハイブリッド磁石用組成物を製造するには、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末、フェライト磁性粉末と樹脂バインダーなどを、例えばリボンブレンダー、タンブラー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、プラネタリーミキサー等の混合機、及びバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、ニーダールーダー、単軸押出機、二軸押出機等の混練機を使用して混合・混練する。
この組成物を射出成形、圧延成形、押出成形、圧縮成形などから選択されたいずれかの方法により成形すれば、本発明のボンド磁石が得られる。本発明において、特に有効なのは射出成形である。
【００５０】
なお、本発明で用いるＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末は、個々の粉末が実質的に単結晶となっている異方性磁性粉末であるため、組成物を磁界中で成形するとＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の磁化容易方向が揃い、高い磁束密度をもつ異方性希土類ハイブリッド磁石が製造できる。フェライト磁性粉末についても同様で、異方性磁性粉末を選択し、磁界中で成形するとフェライト磁性粉末の磁化容易方向が揃い、高い磁束密度をもつ異方性希土類ハイブリッド磁石が製造できる。したがって、異方性のＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末と異方性のフェライト磁性粉末とから製造された組成物を磁界中で成形して、最も高い磁束密度をもつ異方性希土類ハイブリッド磁石が得られる。
【００５１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００５２】
１ 希土類磁性粉末の製造
磁性粉末Ａ
純度９９．９ｗｔ％、粒度１５０メッシュ（タイラー標準、以下同じ。篩い目開き１０４μｍ）以下の電解Ｆｅ粉と、純度９９ｗｔ％で平均粒度３２５メッシュ（篩い目開き４３μｍ）以下の酸化Ｓｍ粉末と、純度９９ｗｔ％の粒状金属Ｃａとを、Ｖブレンダーを用いて混合した。得られた混合物をステンレス容器に入れ、アルゴン雰囲気下、１１５０℃で８時間加熱し還元拡散反応させた。
次いで反応生成物を、冷却してから水中に投入し崩壊させた。得られたスラリーを水洗し、さらに酢酸で酸洗浄して、未反応のＣａと副生ＣａＯを除去した。得られたスラリーを濾過し、エタノールで置換した後、真空乾燥して１５０μｍ以下のＳｍ−Ｆｅ合金粉末を得た。
この粉末を管状炉中に装填し、アンモニア分圧０．３５のアンモニア−水素混合ガス雰囲気中、４６５℃で６時間加熱（窒化処理）し、その後、アルゴンガス中、４６５℃で２時間加熱（アニール処理）し、２４．６ｗｔ％Ｓｍ−３．６ｗｔ％Ｎ−ｂａｌ．ＦｅのＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末を得た。この合金粉末をＸ線解析すると、菱面体晶系のＴｈ２Ｚｎ１７型結晶構造の回折線（Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３金属間化合物）を示した。
このＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末を、フィッシャー平均粒径１．６μｍまで衝突板型ジェットミルを用いて微粉砕し、異方性のＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ａを得た。磁性粉末Ａの飽和磁化を測定すると１．３７Ｔであった。
【００５３】
磁性粉末Ｂ
磁性粉末Ａとは別に、上記Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末に、３重量％のＺｎ粉末を混合し、イソプロパノールを粉砕溶媒としたボールミルで、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末が平均粒径１．５μｍとなるように２時間かけて微粉砕した。その後、Ａｒガス気流中、４３０℃で１０時間熱処理し、室温まで冷却した後に取り出した。
得られたＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ｂには、凝集して塊状になった部分が見られたが、手で崩すことができる程度の固さだった。磁性粉末Ｂの飽和磁化を測定すると１．２３Ｔであった。
【００５４】
磁性粉末Ｃ
磁性粉末ＡおよびＢとは別に、イソプロパノールを粉砕溶媒としたボールミルでＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末が平均粒径１．５μｍとなるように、２時間かけて微粉砕した。なお、ここではＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末１ｋｇあたり燐酸０．３０ｍｏｌとなるように、８５％オルト燐酸水溶液を粉砕溶媒に添加してから粉砕している。微粉砕後、真空中、１５０℃で２時間乾燥し、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ｃを得た。
この磁性粉末Ｃの飽和磁化を測定したところ１．３５Ｔであった。また磁性粉末ＣをＴＥＭ観察したところ、その表面には平均で６ｎｍの燐酸塩皮膜が均一に形成されていることが確認できた。
【００５５】
磁性粉末Ｄ
上記の方法で得た磁性粉末Ｂを用い、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末１ｋｇあたり燐酸０．３０ｍｏｌとなるように、８５％オルト燐酸水溶液を粉砕溶媒（イソプロパノール）に添加してから、０．５時間かけて凝集が解砕される程度に粉砕した。微粉砕後、真空中、１５０℃で２時間乾燥し、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ｄを得た。
この磁性粉末Ｄの平均粒径は１．４μｍであり、飽和磁化を測定すると１．２６Ｔであった。また磁性粉末ＤについてＴＥＭ観察すると、その表面には平均で１０ｎｍの燐酸塩の皮膜が形成されていることが確認できた。
【００５６】
２ 耐熱性、耐候性の評価
耐熱性・・・直径が１０ｍｍ、高さが７ｍｍのサイズに成形した希土類ハイブリッド磁石を、３３５０ｋＡ／ｍのパルス磁界で着磁した後、８０℃ｄｒｙ環境下に１０００時間放置し、その後常温に冷却したとき不可逆減磁率を測定し、耐熱性を評価した。この絶対値が小さいほど耐熱性が良好である。
耐湿性・・・上記と同様に希土類ハイブリッド磁石を着磁した後、８０℃９０％ＲＨ環境下で３００時間放置し、その後常温に冷却したときの不可逆減磁率を測定し、耐湿性を評価した。この絶対値が小さいほど耐湿性が良好である。
【００５７】
（実施例１）
上記の方法により製造したＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ｂ、Ｃ又はＤと、異方性のＳｒフェライト磁性粉末に、樹脂バインダーとして１２ポリアミド樹脂を混合し、ラボプラストミル混練することによって希土類ハイブリッド磁石用組成物を得た。ここでＳｒフェライト磁性粉末は、飽和磁化０．４０Ｔ、保磁力３５８ｋＡ／ｍ、比表面積２．６５ｍ２／ｇ、圧縮密度２．９５ｇ／ｃｃのものである。Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の含有率Ｘは４０重量％以下、Ｙは表１に示す含有率とした。なお残部は樹脂バインダーである。
【００５８】
混練温度は２００〜２２０℃とし、混練後に組成物を取り出し空冷した。これをプラスチック粉砕機により粉砕し、組成物ペレットとした。この組成物の磁気特性を評価するために、φ１０×７ｍｍの円柱状金型キャビティの７ｍｍ方向に１６００ｋＡ／ｍの配向磁界をかけながら、組成物を射出成形してハイブリッド磁石（ボンド磁石）を製造した。ここでシリンダー温度は２００〜２２０℃、金型温度は８０℃とした。得られたボンド磁石を７ｍｍ方向に３３５０ｋＡ／ｍのパルス磁界で着磁した後、その最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ．を自記磁束計で測定した。
その結果と密度を表１に示す。さらにこれらの希土類ハイブリッド磁石について耐熱性と耐湿性を評価した。結果を表１に併記した。
【００５９】
【表１】
【００６０】
（比較例１）
上記の磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤに代えて、表１に示した磁性粉末Ａを用い、実施例１と同様にして、希土類ハイブリッド磁石用組成物、ボンド磁石を得た。磁性粉末Ａの含有率Ｘは４０重量％以下、フェライト磁石の含有率Ｙは表１に示したとおりである。磁気特性、耐熱性、耐湿性の結果も表１に示した。
【００６１】
（実施例２）
実施例１と同様に、磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤを用いて、表２に示す本発明の希土類ハイブリッド磁石用組成物を得た。磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤの含有率Ｘは５０重量％以下、フェライト磁石の含有率Ｙは表２のとおりである。磁気特性、耐熱性、耐湿性の結果も表２に示した。
【００６２】
【表２】
【００６３】
（比較例２）
上記の磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤに代えて、磁性粉末Ａを用い、実施例１と同様にして、表２の希土類ハイブリッド磁石用組成物を得た。磁性粉末Ａの含有率Ｘは５０重量％以下、フェライト磁石の含有率Ｙは表２のとおりである。磁気特性、耐熱性、耐湿性の結果も表２に示した。
【００６４】
（実施例３〜５）
実施例１と同様に、磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤを用いて、表３〜５に示す本発明の希土類ハイブリッド磁石用組成物を得た。磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤの含有率Ｘは６０重量％以下（実施例３）、７０重量％以下（実施例４）、８０重量％以下（実施例５）とし、フェライト磁石の含有率Ｙは表３〜５に示したとおりである。磁気特性、耐熱性、耐湿性の結果も表３〜５に示した。
【００６５】
【表３】
【００６６】
【表４】
【００６７】
【表５】
【００６８】
（比較例３〜５）
磁性粉末Ａを用い、実施例１と同様にして、表３〜５に示した希土類ハイブリッド磁石用組成物を得た。磁性粉末Ａの含有率Ｘは６０重量％以下（比較例３）、７０重量％以下（比較例４）、８０重量％以下（比較例５）とし、フェライト磁石の含有率Ｙは表３〜５に示したとおりである。磁気特性、耐熱性、耐湿性の結果も表３〜５に示した。
【００６９】
実施例６
実施例１〜５で使用した電解Ｆｅ粉の１０重量％を、粒度１５０メッシュ（篩い目開き１０４μｍ）以下のＣｏ粉で置換した以外は同様にして、２５ｗｔ％Ｓｍ−７．２ｗｔ％Ｃｏ−ｂａｌ．Ｆｅ合金粉末（磁性粉末Ａ’）を製造し、これを窒化処理して、菱面体晶系のＴｈ２Ｚｎ１７型結晶構造の回折線（Ｓｍ２（Ｆｅ、Ｃｏ）１７Ｎ３金属間化合物）を示す２４．６ｗｔ％Ｓｍ−３．５ｗｔ％Ｎ−７．１ｗｔ％Ｃｏ−ｂａｌ．ＦｅのＳｍ−（Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｎ合金粉末を得た。
【００７０】
このＳｍ−（Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｎ合金粉末を、Ｚｎ表面処理又は燐酸系表面処理した磁性粉末Ｂ’、磁性粉末Ｃ’を用いた以外は実施例１と同様にして、希土類ハイブリッド磁石用組成物のペレットを製造し、φ１０×７ｍｍの円柱状希土類ハイブリッド磁石（ボンド磁石）を得た。ここで得られたＳｍ−（Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｎ磁性粉末の飽和磁化は、磁性粉末Ｂ’で１．２３Ｔ、磁性粉末Ｃで１．３６Ｔであった。また磁性粉末Ｃ’についてＴＥＭ観察したところ、その表面には平均で７ｎｍの燐酸塩皮膜が均一に形成されていることが確認できた。
用いたＳｍ−（Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｎ磁性粉末の種類と、各磁性粉末の含有率ＸとＹを表６に示す。また磁石の最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ．と密度、および耐熱性と耐湿性の評価結果も表６に示す。
【００７１】
【表６】
【００７２】
以上の実施例すべてにおいて、８０℃ｄｒｙ１０００時間後の不可逆減磁率が−６％未満であり、かつ８０℃９０％ＲＨ３００時間後の不可逆減磁率が−１０％未満であることが分かる。さらに実施例１〜５によって、Ｘが８０以下、Ｙが（９７．７−１．３３Ｘ）≦Ｙ≦（１０９．４−１．２３Ｘ）であり、かつＸ＋Ｙが９２以下となるように磁性粉末の構成比率（含有率）を設定すれば、最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３の希土類ハイブリッド磁石組成物が得られることが分かる。また実施例６によれば、Ｓｍ−（Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｎ系磁性粉末でも目標の磁気特性が得られることが分かる。
これに対して、比較例１〜５では、すべてにおいて耐熱性が低下するだけでなく、耐湿性が劣り、成形できない場合もあることが分かる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末とからなる希土類ハイブリッド磁石用組成物において、耐熱性、耐湿性が良好で、最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３である希土類ハイブリッド磁石（ボンド磁石）を製造することができる。従来のＳｍ−Ｃｏ系磁性粉末、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末を用いたものに比べて、同等の磁気特性を得る場合でも高価な希土類磁性粉末含有量が少なくて済み、その工業的価値は極めて大きい。
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類ハイブリッド磁石用組成物、その製造方法及びそれから得られる磁石に関し、さらに詳しくは、希土類磁性粉末、フェライト磁性粉末及び樹脂バインダーを含有し、耐熱性、耐湿性が良好であって、成形性及びコストパフォーマンスにも優れた最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３である希土類ハイブリッド磁石用組成物、その製造方法及びそれから得られる磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石は、日用雑貨からモータやセンサに至るまで様々な分野で活用されている。その種類を材料で分類すると、フェライト、Ｓｍ−Ｃｏ系やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系などの希土類系磁性材料、アルニコや鉄クロムコバルトといった金属磁性材料などがある。一方、磁石を製造方法によって分類すると、焼結磁石、磁性粉末と樹脂バインダーからなるボンド磁石、鋳造磁石などになる。ボンド磁石は、成形方法によって、射出成形磁石、押出成形磁石、圧縮成形磁石、圧延成形磁石などに分類される。また磁石をＮＳに磁化する場合、着磁により任意の方向に磁化できる等方性磁石と、磁石の製造時に特定方向に磁化する異方性磁石とに分類される。
【０００３】
焼結磁石は、粉末冶金の手法を応用しているが、相対密度を９０％以上に緻密化でき、材料の磁力をそのまま引き出せるが、形状自由度が小さく、機械的強度も比較的小さい。これに対してボンド磁石は、樹脂を結合材として成形するため磁力が樹脂の体積分だけ弱くなるものの、形状自由度、機械的強度に優れ、他の部品と一体成形できるため、それぞれの特長に合った用途で使用されている。
【０００４】
永久磁石の磁気特性は、材料と製造方法の組合せによって、幅広く選択でき、例えば最大エネルギー積が２４ｋＪ／ｍ３まではフェライトのボンド磁石を、３６ｋＪ／ｍ３程度まではフェライトの焼結磁石を選択できる。フェライト磁石は、材料のフェライト磁性粉末が安価なため幅広く利用されているが、より高い磁気特性が必要な場合は、フェライトよりも高価な希土類磁性材料が用いられる。例えば９５ｋＪ／ｍ３程度まではＳｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石が、４３０ｋＪ／ｍ３まではＳｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が選択されている。
【０００５】
フェライトのボンド磁石を超える特性領域（最大エネルギー積２４ｋＪ／ｍ３以上）では、磁気特性を任意に調整でき、かつ低コストなフェライトと希土類磁性材料とのボンド磁石、すなわちハイブリッド磁石が提案されている。
例えば、特開昭５５−９９７０３号公報、特開昭５７−３９１０２号公報、特開昭６０−２２３０９５号公報には、フェライト磁性粉末とＳｍ−Ｃｏ系磁性粉末とからなるハイブリッド磁石が提案され、また特開昭６１−２８４９０６号公報、特開昭６２−２５７７０３号公報、特開平１０−２２３４２１号公報などでは、フェライト磁性粉末とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末とからなるハイブリッド磁石が提案されている。
【０００６】
ところが、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性粉末やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末を用いた従来のハイブリッド磁石では、希土類磁性粉末の量を多くしないと所望の磁気特性が得られず、コストを低減できなかった。Ｓｍ−Ｃｏ系では磁性粉末の磁化が小さく、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系では磁性粉末が等方性で磁化が十分大きくないためである。
【０００７】
菱面体晶系、六方晶系の結晶構造をもつ金属間化合物に窒素を導入させたＲ−Ｆｅ−Ｎ（Ｒは希土類元素）系磁性材料が、優れた磁気特性をもつ永久磁石材料として注目されている。六方晶系あるいは菱面体晶系の結晶構造をもつＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ（Ｒ：イットリウムを含む希土類元素のうちの少なくとも一種）磁気異方性材料（特開平０２−５７６６３号公報）などである。
【０００８】
本発明者らは、このＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末とからなるハイブリッド磁石用組成物（磁石）を開発し、特開２０００−０２１６１５号、特開２０００−０８２６１１号、特願２０００−２１３７８１号、特願２０００−２９３７５７号、特願２０００−２９３７５８号、特願２０００−２９３７５９号などとして出願した。
このようなハイブリッド磁石（またはその用途）は、特開２０００−１２４０１８号公報、特開２０００−２６０６１４号公報、特開２０００−２９８４００号公報、特開２０００−３５７６０６号公報にも開示されている。
しかしながら、これらのハイブリッド磁石は、耐候性の面では未だ十分とは言えず、すなわち高温度や高湿度の環境下で長時間放置されると、それらの磁気特性が低下する問題点が指摘されていた。
【０００９】
一方、特開平４−３３８６０３号公報、特開平４−３５４１０５号公報、特開平５−２３０５０１号公報、特開平５−２３４７２９号公報、特開平８−１４３９１３号公報、特開平７−２６８６３２号公報、特開平９−１９０９０９号公報、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３５（１９９６）Ｌ８９４、Ｊ．Ａｌｌｏｙｓ Ｃｏｍｐｄ．２６０（１９９７）２３６、及びＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．３５（１９９９）３２９８には、磁性粉末の表面に気相成長、めっき処理、金属塩、錯体の分解・還元などの手段によって金属皮膜を形成する方法が開示されている。
しかし、これらの方法は、工業的生産性に乏しく、処理された磁性粉末は互いに強く凝集しているため、異方性ボンド磁石を成形するとき粉末配向が悪く、耐湿性が十分ではないなどの問題があった
【００１０】
また、特公平６−１７０１５号公報、特開平１−２３４５０２号公報、特開平５−０２０６７６号公報、特開平５−２１３６０１号公報、特開平７−２７８６０２号公報、特開平７−３２６５０８号公報、特開平８−１５３６１３号公報、特開２０００−２６０６１６号公報などには、無機燐酸、弗化金属化合物水溶液、ポリシラザンなどでＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を表面処理する方法が開示されている。
しかしながら、これらの方法、特に特開２０００−２６０６１６号公報では、磁性粉末を所望の粒径に粉砕した後に燐酸で表面処理するため、凝集によって接触した面には表面処理剤が十分に行渡らない。また、これらの先行技術をハイブリッド磁石に適用しても、耐熱性と耐湿性を両立させることができないことから、必ずしも満足すべき磁石が得られていない。
【００１１】
所定の磁気特性をもつハイブリッド磁石を得ようとする場合、希土類磁性粉末、フェライト磁性粉末、樹脂バインダーの構成比率（含有率）の組合せは、無限に存在する。
フェライト磁性粉末に対して希土類磁性粉末の割合を相対的に多くし、希土類磁性粉末、フェライト磁性粉末の合計含有率を低くして、目標の磁気特性を得ようとすると、高価な希土類磁性粉末が多くなり、コストパフォーマンスが悪化する。逆に、フェライト磁性粉末を希土類磁性粉末に対して相対的に多くし、合計含有率を高めれば、磁石用組成物の流動性が悪化し成形しにくくなる。上記の先行技術文献には、特定の磁気特性を有するハイブリッド磁石を製造するに際し、コストパフォーマンスと磁石の成形性の観点に基づく構成比率の選択は開示されていない。
【００１２】
近年、小型モータ、音響機器、ＯＡ機器向けの磁石には、機器の小型化に伴なって、磁気特性、耐熱性、耐錆性に優れ、かつ形状自由度が高く、しかも用途に応じた最大エネルギー積をもつ磁石用組成物が強く要請されていたが、このような磁石用組成物は見当たらず、その出現が切望されていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前述した従来技術の問題点に鑑み、希土類磁性粉末、フェライト磁性粉末及び樹脂バインダーを含有し、耐熱性、耐湿性が良好であって、成形性及びコストパフォーマンスにも優れた最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３である希土類ハイブリッド磁石用組成物、その製造方法及びそれから得られる磁石を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系などの希土類磁性粉末を表面処理し、これとフェライト磁性粉末との構成比率を特定することによって、良好な成形性とコストパフォーマンスを有する最大エネルギー積２４〜７４ｋＪ／ｍ３のハイブリッド磁石組成物が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【００１５】
すなわち本発明の第１の発明によれば、希土類磁性粉末（Ａ）、フェライト磁性粉末（Ｂ）及び樹脂バインダー（Ｃ）を含有する希土類ハイブリッド磁石用組成物において、希土類磁性粉末（Ａ）は、希土類元素と、鉄又は鉄及びコバルトと、窒素とを主成分とするＴｈ２Ｚｎ１７型結晶構造をもち、かつその表面に平均５〜１００ｎｍの燐酸塩皮膜が均一に被覆され、フェライト磁性粉末（Ｂ）は、Ｓｒフェライト、Ｂａフェライト、又は（Ａ １−ｘ Ｒ ｘ ）Ｏ・ｎ（（Ｆｅ １−ｙ Ｃｏ ｙ ） ２ Ｏ ３ ）（ここで、ＡはＳｒおよび／またはＢａ，ＲはＹを含む希土類元素の１種または２種以上でありＬａを必ず含む、０．０１≦ｘ≦０．４、（ｘ／（２．６ｎ））≦ｙ≦（ｘ／（１．６ｎ））、５≦ｎ≦６で表される主成分組成を有する）フェライト磁性粉末から選ばれる少なくとも１種からなり、かつ保磁力が３１０ｋＡ／ｍ以上、比表面積が１．５ｍ２／ｇ以上、圧縮密度が３．３ｇ／ｃｃ以下であり、さらに、該組成物中の希土類磁性粉末（Ａ）の含有率をＸ（重量％）、フェライト磁性粉末（Ｂ）の含有率をＹ（重量％）とすると、これらが下記の要件（１）〜（３）を満たし、組成物の最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３であることを特徴とする希土類ハイブリッド磁石用組成物が提供される。
（１）Ｘ≦８０
（２）９７．７−１．３３Ｘ≦Ｙ≦１０９．４−１．２３Ｘ
（３）Ｘ＋Ｙ≦９２
【００１７】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、希土類磁性粉末（Ａ）は、その表面に、亜鉛（Ｚｎ）処理の後に燐酸処理が施されることを特徴とする希土類ハイブリッド磁石用組成物が提供される。
【００１８】
また、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、８０℃ｄｒｙ環境下に１０００時間放置されたときの不可逆減磁率が−６％未満であり、かつ８０℃９０％ＲＨ環境下に３００時間放置されたときの不可逆減磁率が−１０％未満であることを特徴とする希土類ハイブリッド磁石用組成物が提供される。
【００１９】
一方、本発明の第４の発明によれば、第１〜３の発明のいずれかにおいて、希土類磁性粉末（Ａ）を、予め燐酸を添加したアルコール系粉砕溶媒中で所定の平均粒径に粉砕した後、不活性ガス中または真空中、１００〜４００℃の温度範囲で加熱処理することで表面に燐酸塩皮膜を形成し、これに所定量のフェライト磁性粉末（Ｂ）を配合し、さらに樹脂バインダー（Ｃ）を混合、混練することにより、組成物の最大エネルギー積を２４〜７４ｋＪ／ｍ ３ とすることを特徴とする希土類ハイブリッド磁石用組成物の製造方法が提供される。
【００２０】
また、本発明の第５の発明によれば、第１〜３の発明のいずれかに係る希土類ハイブリッド磁石用組成物を成形してなるボンド磁石が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
１．希土類ハイブリッド磁石用組成物（原料）
Ａ 希土類磁性粉末
本発明で用いられる希土類磁性粉末（以下、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末ともいう）は、希土類元素（Ｒ）と、鉄（Ｆｅ）または鉄（Ｆｅ）とコバルト（Ｃｏ）と、窒素（Ｎ）とを主成分とする菱面体晶系または六方晶の結晶構造をもつ磁性粉末である。
【００２２】
このような希土類磁性粉末は、Ｔｈ２Ｚｎ１７型結晶構造をもつものであり、例えば特開平２−５７６６３号公報、特開平３−１６１０２号公報、特開平３−１０１１０２号公報、特開平３−１４１６０８号公報、特開平０３−１５３８５２号公報、特開平０３−１６０７０５号公報、特開平８−４５７１８号公報、特開平８−５５７１２号公報、特開平８−１４４０２４号公報で開示されるものがある。
【００２３】
これを製造する方法としては、窒素を含有しない合金粉末を還元拡散法、溶解鋳造法、液体急冷法などにより原料粉末を調製し、その後、窒素または窒素原子を含む雰囲気中で熱処理することによって、窒素を合金粉末内に導入する方法が挙げられる。希土類ハイブリッド磁石には、低コスト化が要求されることから、原料粉末は還元拡散法で製造される合金粉末が好ましい。還元拡散法による磁性粉末の製造例には、特開平５−１４８５１７号公報、特開平９−１４３６３６号公報が挙げられる。
希土類磁性粉末の平均粒径は、特に限定されないが、１〜１０μｍ、なかでも１〜４μｍが好ましい。
【００２４】
本発明において、希土類磁性粉末の耐熱性、耐湿性をともに向上させる第一の方法は、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の表面をＺｎで処理する方法である。Ｚｎによる表面処理としては、工業的生産性に富み、希土類ハイブリッド磁石のコストパフォーマンスを向上し、処理された磁性粉末が強く凝集しないで異方性ボンド磁石を成形できるよう粉末配向を良好にしうる手段を選択する必要がある。
【００２５】
希土類ハイブリッド磁石に好適なＺｎ処理としては、平均粒径が２０〜１００μｍのＲ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末に、平均粒径１００μｍ以下のＺｎ粉末を、Ｚｎが０．１〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％となるように添加した後、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末が平均粒径１〜１０μｍ、好ましくは１〜４μｍとなるように、微粉砕する。微粉砕に要する時間は、粉砕装置や、その運転条件にもよるが、例えば、媒体撹拌ミルであれば、１〜２時間とするのが好ましい。その後、粉砕混合物は、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中、２００〜５００℃、好ましくは３５０〜４５０℃で熱処理を行う。
Ｚｎ粉末の混合量が、０．１重量％未満では耐熱性および耐湿性の改善効果が見られず、１０重量％を超えるとＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の磁化が小さくなりすぎるので、ハイブリッド磁石のコストパフォーマンスが低下する。粉砕混合物の熱処理温度が２００℃未満では耐熱性と耐湿性の改善効果が見られず、５００℃を超えると、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の保磁力が低下するので好ましくない。
この処理方法で得られたＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末は、凝集しているが、フェライト磁性粉末と樹脂バインダーとを混合混練する際に凝集がほぐれる程度であるので、異方性ボンド磁石として成形するときの粉末配向は良好である。さらに配向性を向上させるために、反応生成物を再粉砕し、粉末同士の凝集を解くことができる。本処理方法であれば反応生成物を再粉砕しても、耐熱性や耐湿性は損なわれない。
【００２６】
本発明において、希土類磁性粉末の耐熱性だけでなく耐湿性をも向上させる第二の方法は、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の表面を燐酸塩皮膜で均一に被覆する方法である。例えばＲ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末を、燐酸を添加した有機溶剤中で、粉砕してから加熱処理を行う。粉砕に要する時間は、粉砕装置や、その運転条件にもよるが、例えば、媒体撹拌ミルであれば、１〜２時間とするのが好ましい。
この方法によれば、ボールミル等の媒体撹拌ミルによって磁石合金粉を粉砕する際に、燐酸を添加することにより、粉砕によって凝集粒子に新生面が生じても、瞬時に溶媒中の燐酸と反応し、粒子表面に安定な燐酸塩皮膜が形成される。また、その後、粉砕された磁性粉末が凝集しても、接触面はすでに安定化されており、解砕により腐食は生じない。この点が強磁性粉末へ燐酸で表面処理する従来技術とは決定的に異なる点である。すなわち、従来技術のように、磁性粉末が所望の粒径に粉砕された後に燐酸で表面処理するのでは、凝集によって接触した面に表面処理が十分には行われず、その結果、耐熱性と耐湿性を両立させることができない。
本発明の方法によれば、通常はＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末表面の８０％以上、好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上を燐酸皮膜で覆う（均一に被覆する）ことができる。
【００２７】
燐酸としては、特に制限はなく、市販されている通常の燐酸、例えば、８５％濃度の燐酸水溶液を使用することができる。燐酸の添加量は、粉砕後のＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の粒径、表面積等に関係するので一概には言えないが、通常は、粉砕するＲ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末に対して０．１〜２ｍｏｌ／ｋｇ、好ましくは０．１３〜１．５ｍｏｌ／ｋｇであり、さらに好ましくは０．１５〜０．４ｍｏｌ／ｋｇである。
すなわち、０．１ｍｏｌ／ｋｇ未満であるとＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の表面処理が不十分で、耐熱性と耐湿性が改善されず、また大気中で乾燥させると酸化・発熱して磁気特性が極端に低下する。２ｍｏｌ／ｋｇを超えると、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末との反応が激しく起こって磁性粉末が溶解する。
有機溶媒としては、エタノール、イソプロパノール、シクロヘキサン、トルエンなどが使用できるが、特にエタノール、イソプロパノールなどのアルコールが好ましい。
【００２８】
こうして表面処理されたＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末は、窒素、アルゴンなどの不活性ガス中または真空中、１００〜４００℃の温度範囲で加熱処理する。温度範囲は、１１０〜２５０℃、特に１３０〜２００℃が好ましい。１００℃未満では、磁性粉末の乾燥が十分に進まず安定な表面皮膜の形成が阻害され、また、４００℃を超える温度では、磁性粉末が熱的ダメージを受け、保磁力が低くなる。この加熱処理条件も、燐酸系表面処理に関する先行技術とは異なる重要なポイントである。
先行技術には、燐酸系表面処理液と反応させた磁性粉末スラリを、脱液処理後に大気乾燥し、さらに大気中で３００〜４５０℃に加熱する方法、同様に脱液処理した後、大気中、常温又は７０℃以下で加熱乾燥する方法、更には真空中、６０〜１００℃で乾燥する方法があるが、これらの方法では、磁性粉末への良好な耐熱性と耐湿性を両立させることができない。Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末表面を保護するために必要な燐酸塩皮膜の厚さは、平均で３〜１５０ｎｍ、好ましくは５〜１００ｎｍである。皮膜の平均厚さが３ｎｍ未満では十分な耐熱性、耐湿性が得られず、また、１５０ｎｍを越えると磁気特性が低下すると共にボンド磁石を作製する際の混練性、成形性が低下する。
【００２９】
これらの処理方法は単独でも、また組み合わせてもよい。Ｚｎで処理してから、次に燐酸で処理する方法を採用すれば、燐酸塩の皮膜が厚くなるだけでなく、磁性粉末が均一に被覆されるため、相乗効果が得られ、一層好ましい結果が期待できる。
【００３０】
Ｂ フェライト磁性粉末
フェライト磁性粉末は、本発明の希土類ハイブリッド磁石の角形比μ０ＨｃＢ／Ｂｒ（μ０：真空の透磁率、ＨｃＢ：保磁力、Ｂｒ：残留磁束密度）を向上させるように選択する。
保磁力が３１０ｋＡ／ｍ以上のフェライト磁性粉末を選択することによって、角形比μ０ＨｃＢ／Ｂｒを６５％以上にすることができる。希土類ハイブリッド磁石の製造工程では、フェライト磁性粉末は剪断力を受け、歪みによってその保磁力が大きく低下する。したがって原料のフェライト磁性粉末の保磁力が３１０ｋＡ／ｍ未満では角型性が上がらない。
さらにフェライト磁性粉末として、その比表面積が１．５ｍ２／ｇ以上、好ましくは２．０ｍ２／ｇ以上、またその圧縮密度を３．３ｇ／ｃｃ以下、好ましくは３．１ｇ／ｃｃ以下となるものを選択すれば、角形比μ０ＨｃＢ／Ｂｒを７０％以上とすることができる。
【００３１】
フェライト磁性粉末の保磁力は、日本ボンド磁石工業協会発行「ボンド磁石試験方法ガイドブックＢＭＧ−２００２及び２００５」に基づき評価される。また、比表面積は、ＢＥＴ比表面積を一点法で測定することで、さらに、圧縮密度は、金型に入れた磁性粉末を９８ＭＰａで加圧したときの見かけ密度を測定することによって評価される。
【００３２】
フェライト磁性粉末はＳｒフェライト、Ｂａフェライトのいずれでも構わないが、Ｓｒフェライトの方が角型性を高めることができる。特開２０００−２６０６１４号公報に開示されているようなフェライト磁性粉末（Ａ１−ｘＲｘ）Ｏ・ｎ（（Ｆｅ１−ｙＣｏｙ）２Ｏ３）（ここでＡはＳｒおよび／またはＢａ、ＲはＹを含む希土類元素の１種または２種以上でありＬａを必ず含む、０．０１≦ｘ≦０．４、（ｘ／（２．６ｎ））≦ｙ≦（ｘ／（１．６ｎ））、５≦ｎ≦６で表される主成分組成を有する）も使用可能であるが、希土類元素及びＣｏが含まれるためハイブリッド磁石としてのコストパフォーマンスは低下する。
【００３３】
本発明の希土類ハイブリッド磁石用組成物を異方性ボンド磁石として製造する場合、フェライト粉末は、個々の粉末が実質的に単結晶となっている異方性磁性粉末から選択することが望ましい。その選択にあたっては、磁界中成形工程での磁性粉末配向性を高めるために、アスペクト比の大きい板状の磁性粉末よりも比較的球状のものを選択することが望ましい。
【００３４】
Ｃ 樹脂バインダー
樹脂バインダーは、特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴムのいずれかが採用される。
【００３５】
例えば熱可塑性樹脂であれば、６ナイロン、６、６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、６、１２ナイロン、芳香族系ナイロン、これらの分子を一部変性した変性ナイロン等のポリアミド樹脂；直鎖型ポリフェニレンサルファイド樹脂、架橋型ポリフェニレンサルファイド樹脂、セミ架橋型ポリフェニレンサルファイド樹脂；低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、超高分子量ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂、アイオノマー樹脂、ポリメチルペンテン樹脂；ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、メタクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリ三フッ化塩化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合樹脂、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアリルエーテルアリルスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、酢酸セルロース樹脂、重合脂肪酸系ポリアミドエラストマーをはじめとする各種エラストマーや、ブチルゴムをはじめとするゴム類等が挙げられ、これらの単重合体や他種モノマーとのランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体、他の物質による末端基変性品などが挙げられる。
【００３６】
また、これら熱可塑性樹脂の２種類以上のブレンド等も当然含まれる。これら熱可塑性樹脂の溶融粘度や分子量は、所望の機械的強度が得られる範囲内で低い方が望ましく、形状は、パウダー、ビーズ、ペレット等、特に限定されないが、磁性粉末との均一混合性から考えるとパウダーが望ましい。
【００３７】
熱硬化性樹脂であれば、エポキシ樹脂、ビニルエステル系エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂、熱硬化性ポリブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン樹脂、キシレン樹脂等が挙げられ、他種モノマーや、これら樹脂の２種類以上のブレンド等も当然含まれる。これら熱硬化性樹脂の粘度、分子量、性状等は、所望の機械的強度や成形性が得られる範囲内であれば特に限定されないが、磁性粉末との均一混合性や成形性の面からパウダー又は液状が望ましい。
【００３８】
Ｄ 添加剤
本発明の組成物を製造するにあたり、添加剤としてカップリング剤、滑剤、安定剤などを使用すると、組成物の加熱流動性が向上し、成形性、磁気特性が向上する。
【００３９】
カップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤が使用できる。シラン系カップリング剤としては、例えばビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン）、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシメチルジエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【００４０】
チタン系カップリング剤としては、例えばイソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネートなどが挙げられ、樹脂バインダーの種類にあわせて選択され、それらの一種または二種以上を使用できる。
【００４１】
滑剤としては、例えばパラフィンワックス、流動パラフィン、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、エステルワックス、カルナウバ、マイクロワックス等のワックス類、ステアリン酸、１，２−オキシステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸等の脂肪酸類；ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸カルシウム、リノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウム、２−エチルヘキソイン酸亜鉛等の脂肪酸塩（金属石鹸類）；ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド、パルミチン酸アミド、ラウリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ジステアリルアジピン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ジオレイルアジピン酸アミド、Ｎ−ステアリルステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類；ステアリン酸ブチル等の脂肪酸エステル；エチレングリコール、ステアリルアルコール等のアルコール類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、及びこれら変性物からなるポリエーテル類；ジメチルポリシロキサン、シリコングリース等のポリシロキサン類；弗素系オイル、弗素系グリース、含弗素樹脂粉末といった弗素化合物；窒化珪素、炭化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、二酸化珪素、二硫化モリブデン等の無機化合物粉体が挙げられる。これらは一種または二種以上のブレンドとして使用できる。
【００４２】
また、安定剤としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、１−［２−｛３−（３，５−ジ−第三ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ｝エチル］−４−｛３−（３，５−ジ−第三ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ｝−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、８−ベンジル−７，７，９，９−テトラメチル−３−オクチル−１，２，３−トリアザスピロ（４，５）ウンデカン−２，４−ジオン、４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、こはく酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝［｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン［｛２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］、２−（３，５−ジ・第三ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）等のヒンダード・アミン系安定剤のほか、フェノール系、ホスファイト系、チオエーテル系等の抗酸化剤等が挙げられる。
【００４３】
２．希土類ハイブリッド磁石用組成物の製造方法、及びボンド磁石
本発明において、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の飽和磁化は、１．２〜１．４Ｔであり、フェライト磁性粉末の飽和磁化は、０．３５〜０．４７Ｔである。飽和磁化は、パラフィンワックスと共に磁性粉末を加熱しながら磁界配向させ、冷却し、３２００ｋＡ／ｍ以上でパルス着磁した後、最大測定磁界１２００ｋＡ／ｍの振動試料型磁力計で測定する。飽和磁化を換算するときの粉末の真密度は、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末で７．６７Ｍｇ／ｍ３、フェライト磁性粉末で５．１１Ｍｇ／ｍ３とする。
【００４４】
本発明の希土類ハイブリッド磁石用組成物は、これを直径１０ｍｍ、高さ７ｍｍの成形体としたとき、８０℃ｄｒｙ環境下に１０００時間放置した場合、不可逆減磁率が−６％未満、好ましくは−４．５％未満であり、また、８０℃９０％ＲＨ環境下に３００時間放置した場合、不可逆減磁率が−１０％未満、好ましくは−５％未満であることを特徴とする。
８０℃ｄｒｙ環境下に１０００時間放置した場合に、不可逆減磁率が−６％を超えると耐熱性が不十分であり、また、８０℃９０％ＲＨ環境下に３００時間放置した場合に、不可逆減磁率が−１０％を超えると耐湿性の点で問題となる。
【００４５】
最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３である希土類ハイブリッド磁石用組成物においては、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の含有率をＸ重量％、フェライト磁性粉末の含有率をＹ重量％とし、残部を樹脂バインダー（及び添加剤）としたとき、これらの構成比率を
（１）Ｘ≦８０
（２）９７．７−１．３３Ｘ≦Ｙ≦１０９．４−１．２３Ｘ
（３）Ｘ＋Ｙ≦９２
の条件を満足するように適宜設定することにより製造できる。
残部が樹脂バインダー（及び添加剤）であるから、その含有率は８重量％以上となる。樹脂バインダー（及び添加剤）の含有率が８重量％未満では、樹脂の種類によっては成形できないことがあり、一方、２７重量％を超えると磁気特性に悪影響を与えるので好ましくない。
【００４６】
この範囲内でＸを小さく設定すれば、樹脂バインダーの含有率が小さくなるがフェライト磁性粉末の含有率が大きくなるため、原料コストが低減できコストパフォーマンスが向上する。他方Ｘを大きく設定すれば、樹脂バインダーの含有率を多くでき、組成物の流動性が向上する。しかしながら、Ｘが８０を超えるとフェライトに比べて高価なＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の含有率が多くなり、コストパフォーマンスが低下する。
【００４７】
Ｙの範囲は、（９７．７−１．３３Ｘ）重量％以上、（１０９．４−１．２３Ｘ）重量％以下である。（９７．７−１．３３Ｘ）重量％未満では、最大エネルギー積が２４ｋＪ／ｍ３未満となり、（１０９．４−１．２３Ｘ）重量％を超えると７４ｋＪ／ｍ３を超えてしまう。本発明者らは、最大エネルギー積ごとに、数多くの実験を重ね、ＸとＹの関係をグラフ化するとともに、磁性粉末の構成比率による磁気特性、成形性の関係を詳細に検討し、上記Ｙが（２）の不等式で表されることを見出した。
この範囲内でＸ＋Ｙを小さく設定すれば、磁性粉末全体の含有率が小さいので最大エネルギー積が小さくなるが、流動性が向上する。逆にＸ＋Ｙを大きく設定すれば磁性粉末全体の含有率が多くなり、最大エネルギー積は大きくなるが流動性は低下する。
いずれの場合でも、Ｘ＋Ｙが９２を超えると、ボンド磁石を成形するときの流動性が低下し、成形性が著しく悪化するので、９２以下とする必要がある。
【００４８】
最大エネルギー積ごとに、Ｘ、Ｙの好ましい組成範囲を示すと、次のようになる。すなわち最大エネルギー積が２４〜３１ｋＪ／ｍ３である希土類ハイブリッド磁石用組成物においては、Ｘが４０以下、Ｙが（９７．７−１．３３Ｘ）≦Ｙ≦（１０１．２−１．３０Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下である範囲が好ましい。
また最大エネルギー積が３０〜４２ｋＪ／ｍ３である組成物においては、Ｘが５０以下、Ｙが（１００．９−１．３０Ｘ）≦Ｙ≦（１０３．２−１．２７Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下の範囲が好ましい。
また最大エネルギー積が４０〜５０ｋＪ／ｍ３である組成物においては、Ｘが６０以下、Ｙが（１０３．０−１．２７Ｘ）≦Ｙ≦（１０５．７−１．２７Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下の範囲が好ましい。
また最大エネルギー積が４８〜５８ｋＪ／ｍ３である組成物においては、Ｘが７０以下、Ｙが（１０５．５−１．２７Ｘ）≦Ｙ≦（１０６．１−１．２５Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下の範囲が好ましい。
また最大エネルギー積が５６〜６６ｋＪ／ｍ３である組成物においては、Ｘが８０以下、Ｙが（１０５．９−１．２５Ｘ）≦Ｙ≦（１０７．２−１．２３Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下の範囲が好ましい。
更に、最大エネルギー積が６４〜７４ｋＪ／ｍ３である組成物においては、Ｘが８０以下、Ｙが（１０７．０−１．２３Ｘ）≦Ｙ≦（１０９．４−１．２３Ｘ）、かつＸ＋Ｙが９２以下の範囲が好ましい。
なお上記の最大エネルギー積は、組成物を１６００ｋＡ／ｍ以上の配向磁界中で射出成形したボンド磁石で評価したときの値である。
【００４９】
本発明の希土類ハイブリッド磁石用組成物を製造するには、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末、フェライト磁性粉末と樹脂バインダーなどを、例えばリボンブレンダー、タンブラー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、プラネタリーミキサー等の混合機、及びバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、ニーダールーダー、単軸押出機、二軸押出機等の混練機を使用して混合・混練する。
この組成物を射出成形、圧延成形、押出成形、圧縮成形などから選択されたいずれかの方法により成形すれば、本発明のボンド磁石が得られる。本発明において、特に有効なのは射出成形である。
【００５０】
なお、本発明で用いるＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末は、個々の粉末が実質的に単結晶となっている異方性磁性粉末であるため、組成物を磁界中で成形するとＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の磁化容易方向が揃い、高い磁束密度をもつ異方性希土類ハイブリッド磁石が製造できる。フェライト磁性粉末についても同様で、異方性磁性粉末を選択し、磁界中で成形するとフェライト磁性粉末の磁化容易方向が揃い、高い磁束密度をもつ異方性希土類ハイブリッド磁石が製造できる。したがって、異方性のＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末と異方性のフェライト磁性粉末とから製造された組成物を磁界中で成形して、最も高い磁束密度をもつ異方性希土類ハイブリッド磁石が得られる。
【００５１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００５２】
１ 希土類磁性粉末の製造
磁性粉末Ａ
純度９９．９ｗｔ％、粒度１５０メッシュ（タイラー標準、以下同じ。篩い目開き１０４μｍ）以下の電解Ｆｅ粉と、純度９９ｗｔ％で平均粒度３２５メッシュ（篩い目開き４３μｍ）以下の酸化Ｓｍ粉末と、純度９９ｗｔ％の粒状金属Ｃａとを、Ｖブレンダーを用いて混合した。得られた混合物をステンレス容器に入れ、アルゴン雰囲気下、１１５０℃で８時間加熱し還元拡散反応させた。
次いで反応生成物を、冷却してから水中に投入し崩壊させた。得られたスラリーを水洗し、さらに酢酸で酸洗浄して、未反応のＣａと副生ＣａＯを除去した。得られたスラリーを濾過し、エタノールで置換した後、真空乾燥して１５０μｍ以下のＳｍ−Ｆｅ合金粉末を得た。
この粉末を管状炉中に装填し、アンモニア分圧０．３５のアンモニア−水素混合ガス雰囲気中、４６５℃で６時間加熱（窒化処理）し、その後、アルゴンガス中、４６５℃で２時間加熱（アニール処理）し、２４．６ｗｔ％Ｓｍ−３．６ｗｔ％Ｎ−ｂａｌ．ＦｅのＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末を得た。この合金粉末をＸ線解析すると、菱面体晶系のＴｈ２Ｚｎ１７型結晶構造の回折線（Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３金属間化合物）を示した。
このＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末を、フィッシャー平均粒径１．６μｍまで衝突板型ジェットミルを用いて微粉砕し、異方性のＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ａを得た。磁性粉末Ａの飽和磁化を測定すると１．３７Ｔであった。
【００５３】
磁性粉末Ｂ
磁性粉末Ａとは別に、上記Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末に、３重量％のＺｎ粉末を混合し、イソプロパノールを粉砕溶媒としたボールミルで、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末が平均粒径１．５μｍとなるように２時間かけて微粉砕した。その後、Ａｒガス気流中、４３０℃で１０時間熱処理し、室温まで冷却した後に取り出した。
得られたＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ｂには、凝集して塊状になった部分が見られたが、手で崩すことができる程度の固さだった。磁性粉末Ｂの飽和磁化を測定すると１．２３Ｔであった。
【００５４】
磁性粉末Ｃ
磁性粉末ＡおよびＢとは別に、イソプロパノールを粉砕溶媒としたボールミルでＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末が平均粒径１．５μｍとなるように、２時間かけて微粉砕した。なお、ここではＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末１ｋｇあたり燐酸０．３０ｍｏｌとなるように、８５％オルト燐酸水溶液を粉砕溶媒に添加してから粉砕している。微粉砕後、真空中、１５０℃で２時間乾燥し、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ｃを得た。
この磁性粉末Ｃの飽和磁化を測定したところ１．３５Ｔであった。また磁性粉末ＣをＴＥＭ観察したところ、その表面には平均で６ｎｍの燐酸塩皮膜が均一に形成されていることが確認できた。
【００５５】
磁性粉末Ｄ
上記の方法で得た磁性粉末Ｂを用い、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末１ｋｇあたり燐酸０．３０ｍｏｌとなるように、８５％オルト燐酸水溶液を粉砕溶媒（イソプロパノール）に添加してから、０．５時間かけて凝集が解砕される程度に粉砕した。微粉砕後、真空中、１５０℃で２時間乾燥し、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ｄを得た。
この磁性粉末Ｄの平均粒径は１．４μｍであり、飽和磁化を測定すると１．２６Ｔであった。また磁性粉末ＤについてＴＥＭ観察すると、その表面には平均で１０ｎｍの燐酸塩の皮膜が形成されていることが確認できた。
【００５６】
２ 耐熱性、耐候性の評価
耐熱性・・・直径が１０ｍｍ、高さが７ｍｍのサイズに成形した希土類ハイブリッド磁石を、３３５０ｋＡ／ｍのパルス磁界で着磁した後、８０℃ｄｒｙ環境下に１０００時間放置し、その後常温に冷却したとき不可逆減磁率を測定し、耐熱性を評価した。この絶対値が小さいほど耐熱性が良好である。
耐湿性・・・上記と同様に希土類ハイブリッド磁石を着磁した後、８０℃９０％ＲＨ環境下で３００時間放置し、その後常温に冷却したときの不可逆減磁率を測定し、耐湿性を評価した。この絶対値が小さいほど耐湿性が良好である。
【００５７】
（実施例１）
上記の方法により製造したＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ｂ、Ｃ又はＤと、異方性のＳｒフェライト磁性粉末に、樹脂バインダーとして１２ポリアミド樹脂を混合し、ラボプラストミル混練することによって希土類ハイブリッド磁石用組成物を得た。ここでＳｒフェライト磁性粉末は、飽和磁化０．４０Ｔ、保磁力３５８ｋＡ／ｍ、比表面積２．６５ｍ２／ｇ、圧縮密度２．９５ｇ／ｃｃのものである。Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の含有率Ｘは４０重量％以下、Ｙは表１に示す含有率とした。なお残部は樹脂バインダーである。
【００５８】
混練温度は２００〜２２０℃とし、混練後に組成物を取り出し空冷した。これをプラスチック粉砕機により粉砕し、組成物ペレットとした。この組成物の磁気特性を評価するために、φ１０×７ｍｍの円柱状金型キャビティの７ｍｍ方向に１６００ｋＡ／ｍの配向磁界をかけながら、組成物を射出成形してハイブリッド磁石（ボンド磁石）を製造した。ここでシリンダー温度は２００〜２２０℃、金型温度は８０℃とした。得られたボンド磁石を７ｍｍ方向に３３５０ｋＡ／ｍのパルス磁界で着磁した後、その最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ．を自記磁束計で測定した。
その結果と密度を表１に示す。さらにこれらの希土類ハイブリッド磁石について耐熱性と耐湿性を評価した。結果を表１に併記した。
【００５９】
【表１】
（比較例１）
上記の磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤに代えて、表１に示した磁性粉末Ａを用い、実施例１と同様にして、希土類ハイブリッド磁石用組成物、ボンド磁石を得た。磁性粉末Ａの含有率Ｘは４０重量％以下、フェライト磁石の含有率Ｙは表１に示したとおりである。磁気特性、耐熱性、耐湿性の結果も表１に示した。
【００６１】
（実施例２）
実施例１と同様に、磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤを用いて、表２に示す本発明の希土類ハイブリッド磁石用組成物を得た。磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤの含有率Ｘは５０重量％以下、フェライト磁石の含有率Ｙは表２のとおりである。磁気特性、耐熱性、耐湿性の結果も表２に示した。
【００６２】
【表２】
（比較例２）
上記の磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤに代えて、磁性粉末Ａを用い、実施例１と同様にして、表２の希土類ハイブリッド磁石用組成物を得た。磁性粉末Ａの含有率Ｘは５０重量％以下、フェライト磁石の含有率Ｙは表２のとおりである。磁気特性、耐熱性、耐湿性の結果も表２に示した。
【００６４】
（実施例３〜５）
実施例１と同様に、磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤを用いて、表３〜５に示す本発明の希土類ハイブリッド磁石用組成物を得た。磁性粉末Ｂ，Ｃ又はＤの含有率Ｘは６０重量％以下（実施例３）、７０重量％以下（実施例４）、８０重量％以下（実施例５）とし、フェライト磁石の含有率Ｙは表３〜５に示したとおりである。磁気特性、耐熱性、耐湿性の結果も表３〜５に示した。
【００６５】
【表３】
【表４】
【表５】
（比較例３〜５）
磁性粉末Ａを用い、実施例１と同様にして、表３〜５に示した希土類ハイブリッド磁石用組成物を得た。磁性粉末Ａの含有率Ｘは６０重量％以下（比較例３）、７０重量％以下（比較例４）、８０重量％以下（比較例５）とし、フェライト磁石の含有率Ｙは表３〜５に示したとおりである。磁気特性、耐熱性、耐湿性の結果も表３〜５に示した。
【００６９】
実施例６
実施例１〜５で使用した電解Ｆｅ粉の１０重量％を、粒度１５０メッシュ（篩い目開き１０４μｍ）以下のＣｏ粉で置換した以外は同様にして、２５ｗｔ％Ｓｍ−７．２ｗｔ％Ｃｏ−ｂａｌ．Ｆｅ合金粉末（磁性粉末Ａ’）を製造し、これを窒化処理して、菱面体晶系のＴｈ２Ｚｎ１７型結晶構造の回折線（Ｓｍ２（Ｆｅ、Ｃｏ）１７Ｎ３金属間化合物）を示す２４．６ｗｔ％Ｓｍ−３．５ｗｔ％Ｎ−７．１ｗｔ％Ｃｏ−ｂａｌ．ＦｅのＳｍ−（Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｎ合金粉末を得た。
【００７０】
このＳｍ−（Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｎ合金粉末を、Ｚｎ表面処理又は燐酸系表面処理した磁性粉末Ｂ’、磁性粉末Ｃ’を用いた以外は実施例１と同様にして、希土類ハイブリッド磁石用組成物のペレットを製造し、φ１０×７ｍｍの円柱状希土類ハイブリッド磁石（ボンド磁石）を得た。ここで得られたＳｍ−（Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｎ磁性粉末の飽和磁化は、磁性粉末Ｂ’で１．２３Ｔ、磁性粉末Ｃで１．３６Ｔであった。また磁性粉末Ｃ’についてＴＥＭ観察したところ、その表面には平均で７ｎｍの燐酸塩皮膜が均一に形成されていることが確認できた。
用いたＳｍ−（Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｎ磁性粉末の種類と、各磁性粉末の含有率ＸとＹを表６に示す。また磁石の最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ．と密度、および耐熱性と耐湿性の評価結果も表６に示す。
【００７１】
【表６】
以上の実施例すべてにおいて、８０℃ｄｒｙ１０００時間後の不可逆減磁率が−６％未満であり、かつ８０℃９０％ＲＨ３００時間後の不可逆減磁率が−１０％未満であることが分かる。さらに実施例１〜５によって、Ｘが８０以下、Ｙが（９７．７−１．３３Ｘ）≦Ｙ≦（１０９．４−１．２３Ｘ）であり、かつＸ＋Ｙが９２以下となるように磁性粉末の構成比率（含有率）を設定すれば、最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３の希土類ハイブリッド磁石組成物が得られることが分かる。また実施例６によれば、Ｓｍ−（Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｎ系磁性粉末でも目標の磁気特性が得られることが分かる。
これに対して、比較例１〜５では、すべてにおいて耐熱性が低下するだけでなく、耐湿性が劣り、成形できない場合もあることが分かる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末とからなる希土類ハイブリッド磁石用組成物において、耐熱性、耐湿性が良好で、最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３である希土類ハイブリッド磁石（ボンド磁石）を製造することができる。従来のＳｍ−Ｃｏ系磁性粉末、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末を用いたものに比べて、同等の磁気特性を得る場合でも高価な希土類磁性粉末含有量が少なくて済み、その工業的価値は極めて大きい。
Claims (5)
- 希土類磁性粉末（Ａ）、フェライト磁性粉末（Ｂ）及び樹脂バインダー（Ｃ）を含有する希土類ハイブリッド磁石用組成物において、
希土類磁性粉末（Ａ）は、希土類元素と、鉄又は鉄及びコバルトと、窒素とを主成分とするＴｈ２Ｚｎ１７型結晶構造をもち、かつその表面に平均５〜１００ｎｍの燐酸塩皮膜が均一に被覆され、
フェライト磁性粉末（Ｂ）は、Ｓｒフェライト、Ｂａフェライト、又は（Ａ １−ｘ Ｒ ｘ ）Ｏ・ｎ（（Ｆｅ １−ｙ Ｃｏ ｙ ） ２ Ｏ ３ ）（ここで、ＡはＳｒおよび／またはＢａ，ＲはＹを含む希土類元素の１種または２種以上でありＬａを必ず含む、０．０１≦ｘ≦０．４、（ｘ／（２．６ｎ））≦ｙ≦（ｘ／（１．６ｎ））、５≦ｎ≦６で表される主成分組成を有する）フェライト磁性粉末から選ばれる少なくとも１種からなり、かつ保磁力が３１０ｋＡ／ｍ以上、比表面積が１．５ｍ２／ｇ以上、圧縮密度が３．３ｇ／ｃｃ以下であり、
さらに、該組成物中の希土類磁性粉末（Ａ）の含有率をＸ（重量％）、フェライト磁性粉末（Ｂ）の含有率をＹ（重量％）とすると、これらが下記の要件（１）〜（３）を満たし、組成物の最大エネルギー積が２４〜７４ｋＪ／ｍ３であることを特徴とする希土類ハイブリッド磁石用組成物。
（１）Ｘ≦８０
（２）９７．７−１．３３Ｘ≦Ｙ≦１０９．４−１．２３Ｘ
（３）Ｘ＋Ｙ≦９２ - 希土類磁性粉末（Ａ）は、その表面に、亜鉛（Ｚｎ）処理の後に燐酸処理が施されることを特徴とする請求項１に記載の希土類ハイブリッド磁石用組成物。
- ８０℃ｄｒｙ環境下に１０００時間放置されたときの不可逆減磁率が−６％未満であり、かつ８０℃９０％ＲＨ環境下に３００時間放置されたときの不可逆減磁率が−１０％未満であることを特徴とする請求項１に記載の希土類ハイブリッド磁石用組成物。
- 希土類磁性粉末（Ａ）を、予め燐酸を添加したアルコール系粉砕溶媒中で所定の平均粒径に粉砕した後、不活性ガス中または真空中、１００〜４００℃の温度範囲で加熱処理することで表面に燐酸塩皮膜を形成し、これに所定量のフェライト磁性粉末（Ｂ）を配合し、さらに樹脂バインダー（Ｃ）を混合、混練することにより、組成物の最大エネルギー積を２４〜７４ｋＪ／ｍ３とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の希土類ハイブリッド磁石用組成物の製造方法。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の希土類ハイブリッド磁石用組成物を成形してなるボンド磁石。
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