JPH01162747A - ボンド磁石用希土類合金及びボンド磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボンド磁石用希土類合金及びそれを使用する
ボンド磁石に関する。

〔従来の技術〕

永久磁石材料は、一般家電製品からロボット、大型コン
ピュータの周辺に至るまでの広い分野で利用される重要
な材料の一つであり、近年、機器の小型化等の要求から
高性能化が求められている。

高性能磁石材料として、Ｓｍ　−Ｃｏ系などの希土類コ
バルト系材料が一般的となり、最近さらに高性能を有す
るＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系等の希±１７Ｆｅ−Ｂ系または、希
土類−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ系磁石材料が開発され、焼結磁石
で最大エネルギー積（（ＢＨ）　ｍａｘ）が５０ＭＧＯ
ｅを超えるものも出現している。

一方、高性能の一側面として、機器の小型化に対応でき
るように、複雑な形状に製作できる磁石材料が求められ
、この形状複雑化を実現し得るものとして、樹脂等のバ
インダーにより磁石粉末材料を結合してなるボンド磁石
が知られている。

従来、希土類−Ｆｅ−Ｂ系または、希土類−Ｆｅ　−Ｃ
ｏ−Ｂ系合金粉末を利用するボンド磁石としては、特開
昭５９−２１９９０４号公報に記載のものが知られてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記公報に記載のボンド磁石としては、（１）
所定の組成を有する合金インゴットを粉砕して得られる
合金粉末を成形後、樹脂を含浸させることにより製造す
るもの、及び（２）前記合金粉末を成形して得られたプ
レス成形体を１０００〜１２００℃で焼結し、この焼結
体を再粉砕した後、製造するものがあるが、これらはい
ずれもその（ＢＨ）ｍａｘは７ＭＧＯｅに達しない。

また、前記公報には、その（Ｂｌｌ）ｍａｘが７　ＭＧ
Ｏｅ以上のボンド磁石も提供され得ることが開示されて
いるが、その磁石の製造は、合金インゴ・７トを粉砕し
て得られる合金粉末を成形し、この成形体を８８０℃程
度で仮焼結した後に樹脂を含浸させることによるもので
あって、焼結や熱処理が不可欠で操作が煩雑な上に、か
かる製法のために製造されたボンド磁石は形状複雑化の
要請に充分応じ得るものではない。

そこで、本発明の目的はこれらの問題点を解消し、焼結
や熱処理を施すことなく、樹脂等のバインダーと混合、
成形するというボンド磁石本来の製法により形状複雑化
の要請に充分に応じることができ、しかも（ＢＨ）ｍａ
ｘが７　ＭＧＯｅ以上の高性能のボンド磁石が得られる
ボンド磁石用希土類合金材料及びそれを使用するボンド
磁石を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記の問題点を解決する手段として、Ｎｄ、
　Ｄｙ、　　Ｂ、またはＮｄ、　Ｄｙ、　　Ｂ、　Ｃｏ
並びに残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、式： ％式％ 〔式中、ｘ、ｙ、ｚ及びＷは、それぞれ、ｘ＝２〜６、 ｙ＝１１〜１７、 ｚ　＝　５．５〜１２ Ｗ＝Ｏ〜２５の数である〕 で表わされる組成を有するボンド磁石用希土類合金を提
供するものである。

また、本発明は、上記の合金の粉末とバインダーとから
なるボンド磁石をも提供するものである。

本発明のボンド磁石用希土類合金粉末は、バインダーを
用いて結合するだけで高性能のボンド磁石が得られる。

前記のように、従来、希土４ｌ−Ｆｅ−Ｂ系および希土
類−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ系合金磁石材料は公知であるが、本
発明においては、希土類としてＤＶとＮｄを選択し、前
記ｘ、ｙ、ｚおよびＷで示される組成を選定することに
より前記目的を達成し得ることが見出された。

本発明において、ｏｙの原子比を表わすＸが２未満であ
ると、保磁力が小さくなり過ぎ、６を超えると飽和磁化
が低下し過ぎ十分に高い磁気特性が得られない。

Ｎｄとｏｙの合計量を表わすｙが、１１未満であると、
Ｆｅが析出して均一相が得られず、保磁力および残留磁
束密度が低下する。また、ｙが１７を超えると、残留磁
束密度が低下する結果ボンド磁石として７　ＭＧＯｅ以
上の（Ｂ　ｌ（）　ｍ　ａ　ｘが得られない。

Ｂの原子比を表わす２が５．５未満であると、保磁力が
低下し、１２を超えると残留磁束密度が低下する。

Ｃｏは含有されな（でも本発明の目的を十分達成するこ
とができるが、Ｃｏを添加含有させることにより磁石特
性をほとんど損なわずに、温度特性、例えばキュリー点
を改善向上させる。その原子比を表わすＷが２５を超え
ると残留磁束密度が低下する。

このように、ｘ、ｙ、ｚ及びＷは、それぞれ前述の範囲
にあることが必要であるが、以上の組成の粉末を得るに
際し、使用する原料中に含まれているＰｒ、　Ｌａ、　
Ｃｅなど、製造過程で混入するＣａ、酸素などが不可避
的に含有されていてもよい。このような合金粉末は、各
磁気特性のバランスがとれ、ボンド磁石として（ＢＨ）
Ｉｌｌａｘが７　ＭＧＯｅ以上の磁石が得られる。

本発明の合金を粉末として製造する方法はと（に限定さ
れず、例えば、溶解法、還元拡散法が挙げられる。

溶解法は、出発原料として純鉄、純コバルト、Ｆｅ−Ｂ
合金、希土類金属等を溶解、鋳造した後、得られた鋳塊
を粗粉砕および微粉砕するというものである。還元拡散
法は、希土類元素の酸化物、鉄粉、コバルト粉、Ｆｅ−
Ｂ粉および金属ＣａあるいはＣａＨ２のようなアルカリ
金属、アルカリ土類金属あるいはそれらの水素化物を混
合し、不活性ガス雰囲気中で９００〜１２００℃に加熱
し、得られたＣａＯや残留Ｃａを含む生成混合物を湿式
処理することにより希土類−Ｆｅ−Ｂ系または希土類−
Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ系合金粉末を得るものである。

本発明の合金をボンド磁石の製造に用いる際の合金粉末
の平均粒径は、１〜１０μｍが好ましく、特に２〜６μ
網が好ましい。

ボンド磁石の製造に使用するバインダーとしては、例え
ば、合成樹脂、ハンダ合金が挙げられる。

合成樹脂は熱硬化性、熱可塑性のいずれのものも使用で
きるが、耐熱性の高いものが好ましく、例えば、ポリア
ミド、ポリイミド、ポリエステル、フェノール樹脂、フ
ッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリブチレ
ンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹
脂、液晶樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂が挙げ
られる。ハンダ合金としては、Ｃｕ、八１＋　ＴｔＨｚ
＋　Ｓｎ＋　Ｐｂ＋　Ｉｎなどのハンダ合金が挙げられ
る。

ボンド磁石の製造は、バインダーとして合成樹脂を使用
する場合は、上記のようにして製造した希土類合金粉末
をバインダーと混合し、例えば約５〜２５ＫＯｅ程度の
磁場中で合金粒子を配向させながらプレス成形法、射出
成形法等の成形法により所望の形状に成形すればよい。

合金粉末をバインダーと混合する際には、必要に応じて
合金粒子を、例えば、シランカップリング剤、チタネー
トカップリング剤等の表面処理剤、酸化防止剤などで予
め処理しておくこともできる。

バインダーとしてハンダ合金を使用する場合のボンド磁
石の製造は、本発明の希土類合金粉末、ハンダ合金粉末
及び界面活性剤を混合し、１００〜２００℃で磁場中に
おいてプレス成形または射出成形を行なえばよい。

ポンド磁石製造の際のバインダー使用量は、合金粉末と
バインダーの合計量に対して１〜２０重量％が好ましい
。

〔作　用〕

従来の希土ｆｆ４−Ｆｅ−Ｂ系または希土類Ｆｅ　　Ｃ
。

−Ｂ系磁石は、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を例
に述べると、その保磁力の発生は、主相であるＮｄ２Ｆ
ｅｔＪ正方晶からなる結晶粒と、該結晶粒を包囲する富
希土類相とから成り、かつ結晶粒界が格子欠陥や歪のな
い滑らかな状態であることにより達成されるものであっ
た。このような構造の形成には焼結ないし熱処理が必要
であり、たとえ所定組成の合金粉末でもこのような構造
を有せず、ＮｄｚＦｅ＋４Ｂ主相が露出したような粒子
は、保磁力が実質的にＯであった。したがって、従来の
希土類−Ｐｅ−Ｂ系または希土ｇ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ系合
金は、合金インゴットを単に粉砕しただけの粉末では磁
気特性は低く、樹脂とともに成形しても良好なボンド磁
石は得られなかった。

本発明の合金の保磁力発生機構は詳細には明らかではな
いが、合金インゴットを単に粉砕しただけで高い保磁力
を有する粉末が得られることから、従来の希土類−Ｆｅ
−Ｂ系または希土ｍ　−Ｆｅ　−Ｃｏ　−Ｂ系磁石に比
べて結晶磁気異方性が増加したことに基づくものと推定
される。その保磁力発生機構には、ｏｙが大きく関与し
ており、Ｔｂを除（Ｈｏ、Ｇｄなどの他の重希土類元素
では同様の優れた磁気特性は得られない。このことから
、Ｏｙの選択が極めて大きな意義を有していることがわ
かる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例Ｉ Ｎｄ、０３粉末、ＤＶｚ０３粉末、鉄粉、フェロボロン
粉末および金属Ｃａを所定の組成の合金粉末が得られる
ように配合混合した。この混合粉末１５０ｇをＡｒガス
雰囲気中で加熱して１０００℃まで昇温し該温度に２時
間保持後、常温まで冷却した。得られた生成物を２０り
の水に投入して該生成物中のＣａＯを水と反応させＣａ
　（ＯＲ）　ｚとし、次いで水分を分離して合金粉末を
回収した。この合金粉末は真空乾燥器で常温２４時間真
空引きして乾燥した後、振動ミルで微粉砕した。得られ
た粉末の組成および平均粒度を第１表に示す。なお、組
成のうちｏｙ。

Ｎｄ以外の希土類元素、Ｃａおよび酸素はどの試料も夫
々０．３〜０．９重量％、０．０５〜０．３重量％、０
．１〜０．７重量％の範囲内であった（以下、比較例２
まで同様）。

この合金粉末を、該粉末に対し２重量％の常温硬化型エ
ポキシ樹脂と混合し、１０ＫＯｅの磁場中、５　Ｌ　／
　ｃｊの圧力でプレス成形した。次に、この成形体を常
温で１２時間放置して硬化させボンド磁石を作成した。

ボンド磁石の磁気特性を第１表に示す。

比較例１ 所定の組成を実施例１のものと相違させた以外は、実施
例１と同様にしてボンド磁石を作成した。

第１表と同様の結果を第２表に示す。

実施例２ コバルト粉を使用したこと以外は、実施例１と同様にし
て合金粉末を作成した。合金粉末の第１表と同様の結果
を第３表に示す。

この合金粉末をシランカップリング剤としてγ−アミノ
ープロピルトリーメトキシシランを使用して表面処理し
た後、この粉末とポリアミド樹脂（ナイロン１２）とを
容積比３：２の割合で、２５０℃で混練した後、２８Ｋ
Ｏｅの磁場中２４０℃で射出成形した。得られたボンド
磁石の磁気特性を第３表に示す。

比較例２ 所定の組成を実施例２のものと相違させた以外は、実施
例２と同様にしてボンド磁石を作成した。

第３表と同様の結果を第４表に示す。

実施例３、比較例３ 原料として純度９９．９重量％の電解鉄、純度９９．９
重量％のボロン結晶、純度９９．９重量％のの金属Ｄｙ
及び金属Ｎｄを所定の組成の合金粉末が得られるように
配合し、高周波溶解炉で溶解した後、銅鋳型に鋳造した
。得られたインゴットを振動ミルで微粉砕した。得られ
た粉末の組成および平均粒度を第５表に示す。なお、組
成のうち酸素はどの試料も０．０１〜０．１重量％の範
囲内であった（以下同様）。

この合金粉末から実施例１と同様にしてボンド磁石を作
成した。ボンド磁石の磁気特性を第５表に示す。

実施例４、比較例４ 原料として純度９９．９重量％の電解コバルトを使用し
た以外は、実施例３と同様にしてボンド磁石を作成した
。第５表と同様の結果を第６表に示す。

〔発明の効果〕

本発明のＤｙ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系およびＤｙ−Ｎｄ　−
Ｆｅ　−Ｃｏ−Ｂ系希土類合金の粉末は、バインダーを
用いた結合するだけの簡便な製法によって、減＋６１曲
線の角形性が非常に良好で、残留磁束密度、保磁力がと
もに優れ、最大エネルギー積が７　ＭＧＯｅ以上の、安
価なボンド磁石を製造することができる。高性能のボン
ド磁石を提供するもので、機器の小型化の要求に応える
ものとして工業的価値が極めて大きい。

特許出願人　　住友金属鉱山株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ｎｄ，Ｄｙ，Ｂ並びに残部Ｆｅおよび不可避不純物
   からなり、式： Ｄｙ＿ｘＮｄ＿ｙ＿−＿ｘＢ＿ｚＦｅ＿１＿０＿０＿−
   ＿ｙ＿−＿ｚ〔式中、ｘ，ｙ及びｚは、それぞれ、 ｘ＝２〜６、 ｙ＝１１〜１７、 ｚ＝５．５〜１２の数である〕 で表わされる組成を有するボンド磁石用希土類合金。 ２）Ｎｄ，Ｄｙ，Ｂ並びに残部Ｆｅおよび不可避不純物
   からなり、式： Ｄｙ＿ｘＮｄ＿ｙ＿−＿ｘＢ＿ｚＦｅ＿１＿０＿０＿−
   ＿ｙ＿−＿ｚ〔式中、ｘ，ｙ及びｚは、それぞれ、 ｘ＝２〜６、 ｙ＝１１〜１７、 ｚ＝５．５〜１２の数である〕 で表わされる希土類合金の粉末とバインダーとからなる
   ボンド磁石。 ３）Ｎｄ，Ｄｙ，Ｂ，Ｃｏ並びに残部Ｆｅおよび不可避
   不純物からなり、式： Ｄｙ＿ｘＮｄ＿ｙ＿−＿ｘＢ＿ｚＦｅ＿１＿０＿０＿−
   ＿ｙ＿−＿ｚ＿−＿ｗＣｏ＿ｗ〔式中、ｘ，ｙ，ｚ及び
   ｗは、それぞれ、 ｘ＝２〜６、 ｙ＝１１〜１７、 ｚ＝５．５〜１２ ｗ＝２５以下の数である〕 で表わされる組成を有するボンド磁石用希土類合金。 ４）Ｎｄ，Ｄｙ，Ｂ，Ｃｏ並びに残部Ｆｅおよび不可避
   不純物からなり、式： Ｄｙ＿ｘＮｄ＿ｙ＿−＿ｘＢ＿ｚＦｅ＿１＿０＿０＿−
   ＿ｙ＿−＿ｚ＿−＿ｗＣｏ＿ｗ〔式中、ｘ，ｙ，ｚ及び
   ｗは、それぞれ、 ｘ＝２〜６、 ｙ＝１１〜１７、 ｚ＝５．５〜１２ ｗ＝２５以下の数である〕 で表わされる希土類合金の粉末とバインダーとからなる
   ボンド磁石。