JPH0256904A - 樹脂結合型希土類磁石の製造方法 - 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、樹脂結合型希土類磁石の製造方法に関するも
のである。

［従来の技術］ 一般に磁石は、外部から電気的エネルギーを供給しない
で磁界を発生するための材料であり、高透磁率材料とは
逆に保磁力が大きく、また残留磁束密度の高いものが適
している。

現在使用されている永久磁石のうち代表的なものは、ア
ルニコ系鋳造磁石、Ｂａフェライト磁石、及び希土類磁
石（希土類−遷移金属系磁石等）である。

中でも希土類−遷移金属系磁石は、フェライト磁石やア
ルニコ磁石に比して非常に高性能を示すので従来から多
くの研究がなされている。

これら磁石の製造方法としては、主に焼結法及び樹脂結
合法によることが知られている。

そのうち樹脂結合法によるものは、焼結法のものに比べ
て、加工性の良さ、製品の均質性、低コスト、低比重、
機械的強度の強さなどの利点を持っている。

しかし一方では、磁性粉以外のもの（樹脂）を少くとも
８容積％含む結果、従来の樹脂結合法による製造方法で
ある場合、磁気性能（ＢＨ）ｎａｘは焼結法によるもの
の半分程度になってしまうという欠点があった。

第６図は、希土類をＲ，コバルトを主体とした遷移金属
をＴＭとした、Ｒ２ＴＭ１７系磁石の焼結法及び樹脂結
合法に別けて製造工程を図示したものである。

第６図（ａ）は、磁石の焼結法による製造工程を図示し
たものである。

その製造工程は、原料合金を溶解鋳造する工程１１と、
その合金を粗粉砕する工程１４、微粉砕する工程１５、
粉砕した磁石粉末を成形型を用いて磁場中で圧縮成形す
る磁場成形工程１７、次いで圧縮成形粉末を焼結する焼
結工程１０、更に磁石の性能を向上させるために行う溶
体化処理工程１２及び時効処理工程１３と最後に着磁工
程１９とから成っている。

又第６図（ｂ）は樹脂結合法による製造工程を図示した
ものである。

その製造工程は、原料合金を溶解鋳造する工程１１と、
磁石の性能を向上させるために行う溶体化処理工程１２
及び時効処理工程１３、合金を粗粉砕する工程１４、微
粉砕する工程１５、できあがった粉末を樹脂と混練する
工程１６、粉砕、混練したＲ２Ｔ　Ｍ　＞　７系磁石粉
末を成形型を用いて、磁場中で圧縮成形する磁場成形工
程１７、圧縮成形粉末にキユアリングを施し、樹脂を硬
化させる工程１８、最後に着磁する工程１９とから成っ
ている。

第６図から磁場成形時において、樹脂結合法では時効処
理を終えているが、焼結法では未だ終えていないことが
示されている。

以上の製造工程は、異方性の希土類磁石を製造するため
のものであり、高性能の磁石が得られる製造法として、
現在最も広く用いられている方法であるが、一部では性
能的には劣るが、安価な磁石を提供する目的で、磁場を
印加せずに圧縮成形して等方性の希土類磁石を製造する
ことも行われている。

［発明が解決しようとする課題］ 第７図は、第６図の製造工程によって製造した磁石のヒ
ステリシス曲線を示したものである。

即ち、第７図（ａ）は、第６図（ａ）の磁場成形工程１
７におけるヒステリシス曲線、第７図（ｂ）は、第６図
（ｂ）の磁場成形工程１７におけるヒステリシス曲線を
示したものである。これら第７図から両者がヒステリシ
ス曲線の形状の点で大きく異っていることがわかる。

つまり、時効処理というのは、本来の保持力１ｄｌｅを
得るための工程であるから、磁場成形時においてすでに
時効処理工程１３を終えている樹脂結合法のものは、大
きな保持力ＩＨｃを持つヒステリシス曲線になっている
わけである。

一般に、磁場成形時に配向を充分に行うには、保持力１
１１ｃの３〜５倍程度の磁場が必要と言われている。

つまり第７図より焼結法によるものは、５に〜１０ＫＯ
ｃの磁場で充分なのに対し、樹脂結合法のものでは、３
０に〜５０ＫＯｅもの磁場が必要となる。

このことを配向度との関係で示したのが第８図である。

（尚第８図では配向度は３０ＫＯｃの磁場のものを１と
している。） 第９図に従来の磁場成形機の模式図を示す。

図において、１及び１ａは磁場発生用コイル、２は成形
型、３はシリンダー　４は成形パンチである。

しかし、第９図に示す従来の磁場成形機によれば、磁場
発生用コイル１及びｌａ間のギャップが成形型２をセッ
トするために、余り小さくできない。そのため２０ＫＯ
ｃ以上の磁場を出すのは困難であった。それゆえに、焼
結法によるものなら、従来の磁場成形機で充分な配向が
可能であったが、樹脂結合法によるものでは、不完全な
配向しかできないため、磁石粉末本来の性能が発揮でき
なかった。

また、成形密度が大きいほど高性能の磁石が得られるが
、そのためには成形圧力を大きくする必要がある。しか
し圧力をあまり大きくすると、磁石が割れたり、成形型
が摩耗しやすくなる等の問題が生ずるため、あまり大き
くすることが出来なかった。

特に樹脂結合型の等方性の磁石の場合には、成形密度が
小さいと著しく低性能の磁石しか得られないという欠点
があった。

本発明は、前述の従来技術の欠点を解消するための樹脂
結合法による希土類磁石の製造方法を提１共することを
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、希土類磁石の製造方法において、Ａ．希土類
合金の溶解工程、 Ｂ．前記合金の溶体化１時効又はその他の熱処理工程、 Ｃ１次いで合金の粗粉砕及び微粉砕工程、６１次いで合
金粉末と樹脂を混練後予備着磁するか又は合金粉末を予
備着磁後樹脂と混練する工程、 ８１次いで混練物の成形ユニ程、 ｆ、成形物の着磁工程 のａ　−ｆ工程からなる樹脂結合型希土類磁石の製造方
法である。

そして希土類合金として、希土類−遷移金属系合金を用
いる上記の樹脂結合型希土類磁石の製造力ｌ去であり、 又前記予備着磁するに当たり、磁場を１５ＫＯｅ以上に
する上記の樹脂結合型希土類磁石の製造方法である。

［作用］ 本発明は、樹脂結合型希土類磁石の製造工程において、
第１図に示す如く樹脂混練後、あるいは、混練前に予備
着磁を行う工程２０を加えるような製造工程にすれば、
比較的低い配向磁場でも充分、希土類磁石粉末を配向さ
せることができ、従来の製造方法の欠点を解消し得るも
のである。

つまり、本発明によれば、工業的に可能な成形磁場でも
、高い配向度を有する樹脂結合型希土類磁石の製造が可
能となる。

成形時に磁場を印加するのは、磁石粉末の磁化容易方向
を一定方向に揃える（配向させる）ためであるが、完全
に配向させるためは、かなりの強度の磁場を印加する必
要がある。

しかし、特に磁石のサイズが小さくなると、磁束が飽和
してしまい、充分な強度の磁場を印加するのは極めて難
しい。

予め粉末を着磁しておくと、低い磁場でも粉末を配向さ
せることが出来、高い性能の異方性磁石が容易に得られ
る。

磁場を印加せずに等方性磁石を樹脂結合によって製造す
る場合、成形密度を大きくしないと高性能にはならない
。そのためには圧縮成形時に射出時の圧力を大きくする
必要があるが、そうすると磁石が割れたり、成形型が摩
耗しやすくなる等の問題が生ずる。

一方粉末を着磁すると、粉末同士が磁力によって引付は
合うため、低い圧力でも密度を向上させることが出来る
。

また本発明は、ＲＴＭ５系のような初磁化曲線の立上が
りが急峻な希土類磁石よりも、Ｒ２７Ｍ、□系のような
立上がりがゆるやかな希土類磁石に適用した場合の方が
、より大きな効果が得られる。

第２図（ａ）　、（ｂ）は、ＲＴＭ　　系とＲ２Ｔ町、
系の樹脂結合型希土類コバルト磁石のヒステリシス曲線
と初磁化曲線を示したものである。

Ｒ２７Ｍ１７系では、初磁化曲線の立ち上がりがＲＴ　
Ｍ　Ｓ系に比して非常に遅い。

つまり第２図（ｂ）に示すようにＲ２７Ｍ、系の初磁化
曲線が立ち上がる直前の磁場Ｈ１を与えた場合、４πＩ
の磁化値が両系で大きな差を生ずるのである。言いかえ
ればＲＴＭｓ系のものは、わずかな磁場で配向しやすく
、Ｒ２７Ｍ、系のものは、かなりの磁場を配向に必要と
する。

そのため、あらかじめ磁石粉末を着磁して配向を高める
ので製造法による効果は大きいのである。

そして遷移金属ＴＭとしてＣｏ以外にＦｅを加えること
により、飽和磁束密度Ｂｒの上昇が、またＣｕを加える
ことにより、Ｒ２Ｔ町７系希土類コバルト磁石の保持力
の根本となるＲ　ＴＭ５系化合物が得られ、Ｚｒ、Ｈｆ
、ＮＢ．Ｔｉなどを加えることにより、ＲＴＭ５系化合
物の析出が助長されることが確かめられており、これら
をうまく組み合わせて、より高性能なＲ２Ｔ町７系磁石
を生み出すとかできる。

また、希土類Ｒの中でもＲとして、Ｓｍを使用したもの
が工業的に量産されており、Ｒ２Ｔ町７系磁石のほとん
どをしめている。

これは、一般にＲ２７Ｍ、系はＲＴＭ５系に比して飽和
磁化４πＩ　が高く、高性能磁石の製造に有利なわけだ
が、その中でもＲとしてＳｍを使用したものは、飽和磁
化４πＩ　が高いだけでなく、室温での一軸異方性が大
きく、異方性エネルギーもＲ２Ｔ町７系の中では大きい
からである。

次に本発明は、予備着磁するに当たり、着磁磁場を１５
ＫＯｅ以上とするものであるが、その理由は次の通りで
ある。

希土類磁石の粉末は、一般的に少なくとも５ＫＯｅ以上
の保磁力を有している。

一般に磁石を充分に着磁するためには、保磁力の３倍以
上の磁場を印加する必要があるため、着磁磁場は１５Ｋ
Ｏｅ以上とする必要がある。

前述したように、従来の磁場成形機では、約２０ＫＯｅ
が限界磁場であるが、樹脂結合型希土類コバルト磁石の
場合には、充分な配向に３０に〜５０ＫＯｅの磁場が必
要であった。

粉末を着磁する場合、成形機と異なり、成形型をセット
する必要がないので、磁場発生コイルのポールピース間
のギャップを少なくでき、発生磁場を高めることができ
る。

本発明の製造法は、予備着磁することにより、粉末の配
向度を高めるものであるから、できるだけ着磁磁場を高
めなければならない。このとき、少なくとも約１５ＫＯ
ｅ以上の磁場があれば、３０ＫＯｅ以上で着磁したとき
の９８％程度の磁気性能を得ることができるため、本発
明を効果的に利用できる。

次に実施例について述べる。

［実施例コ ［実施例１］ 第１図に本発明の製造方法を実施するための製造工程の
態様例を示す。

図示する如く、第１図の製造工程は、第６図（ｂ）の製
造工程において、樹脂混練工程１６の後に予備着磁工程
２０を設けたものである。

まず組成Ｓｍ（Ｃｏ　　　　Ｃｕ　　　ＦｅＯ，６７２
０，０８０，２２ Ｚ’　０．０２８　）８．３の合金■とＳ　ｒｎ　（Ｃ
Ｏｏ、ａｏｚＣｕ　　　　Ｆｅ　　　Ｚｒ ０．０７８　　０．３　　０．０２）７．８　′）合金
■と（Ｓｍ　　　Ｐｒ　　　）、Ｃｏ５の合金■の３種
類０．７　　０．３ の合金■、■、■を第１図に示すように合金溶解工程に
て溶解する。

次に溶体処理工程１２において、合金■、■を１１５０
〜１１９０℃の温度範囲でＡｒ雰囲気のもとて溶体化処
理を行い、８００〜８５０℃の温度範囲で同じ（Ａｒ雰
囲気のもとて時効処理工程１３に従って、多段時効処理
を行う。

そして合金■、■、■を粗粉砕工程１４、微粉砕工程１
５後、粒度調整を経て樹脂混練工程１Ｂでエポキシ樹脂
と混練し、次いで磁場中で圧縮成形する磁場成形工程１
７、圧縮成形粉末にキユアリングを施し、樹脂を硬化さ
せる工程１８、最後に着磁する工程１９を経て磁石を製
造する。

樹脂混練工程において、出来上がった混練粉末を新たに
粉末■、■、■と名付け、粉末■、■。

■を予備着磁工程２０において、１５〜３０ＫＯｅの種
々の磁場で着磁し、それを成形磁場１５ＫＯｅで成形し
たときの最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘの値の変化を
第３図にに示す。

第３図かられかるように、着磁磁場が増すに従ってＲ２
Ｔ町７系粉末■、■の（ＢＨ）ｍａｘは大きく増加して
いるが、ＲＴＭｓ系粉末■は前述したように、本発明の
効果が少ない。

なお本実施例では、樹脂混練工程１６の後に予備着磁工
程２０を設けたが、予備着磁工程２０を樹脂混練工程１
６の前に設けても良い。

［実施例２］ 実施例１で作製された粉末■を着磁磁場３０ＫＯｅで予
備着磁し、それを２０ＫＯｅ未満の種々の磁場で成形し
たときと、着磁しないで同様の磁場で成形したときの、
残留磁束密度Ｂｒの変化を第４図に示す。

第４図から着磁を行えば成形磁場が少なくとも、大きな
残留磁束密度Ｂ「が得られることがわかる。

つまり残留磁束密度Ｂｒは配向度の目安となるものであ
るから、着磁を行えば、少ない磁場でも大きな配向度を
持つ磁石が得られるわけである。

［実施例３］ 実施例１で作製された粉末■、■を実施例１と同様の条
件で成形したときの角形性［５Ｑ−（Ｈｋ／ｉ　Ｈｅ）
、Ｈｋは４π■の値が残留磁束密度Ｂｒの９０％の大き
さを示すときの減磁界の強さを示す。］の変化を第５図
に示す。

Ｒ２ＴＭ、系粉末■の場合は、実施例１で示した（ＢＨ
）ＩＩｌａｘだけでなく、ＳＱ値も、着磁磁場が増すと
増加している。

しかしＲＴＭ５系粉末■は、（ＢＨ）　ｆｆ１ａｘ　、
　　ＳＱ値とも着磁の効果が少ない。

以上実施例として磁場中で圧縮成形する異方性磁石の製
造方法の例について述べたが、磁場を印加せずに圧縮成
形する等方性磁石の製造方法においても、同様の本発明
による効果が得られることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の樹脂結合型希土類磁石の製造方
法によれば、希土類合金粉末と樹脂を混練後予備着磁す
るか又は合金粉末を予備着磁工程脂と混練するかして着
磁し、次いで成形を行うようにした製造方法であるため
、従来の樹脂結合型希土類コバルト磁石の欠点を解消し
、高配向度の磁石を得ることが可能となった。

本発明の製造方法による磁石は、プリンターやモーター
などの大型磁石のみならず、ウォッチ用ロータ磁石など
の小形磁石にも応用され、好成績を得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様例である樹脂結合型磁石の製
造工程図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は夫々ＲＴＭ５系
とＲ２ＴＭ１７系の樹脂結合型希土類コバルト磁石のヒ
ステリシス曲線と切離化曲線を示すグラフ、第３図は、
着磁磁場を変化させて成形磁場を１５ＫＯｅにしたとき
の（ＢＨ）ａｌａｘの変化を示したグラフ、第４図は３
０ＫＯｅで着磁したときと着磁しないときで、成形磁場
の変化によって、残留磁束密度Ｂｒがいかに変化するか
を示したグラフ、第５図は着磁磁場を変化させて成形磁
場を１５ＫＯｅにしたときのＳＱ値の変化を示したグラ
フ、第６図（ａ）。 （ｂ）は夫々Ｒ２Ｔ町７系磁石の焼結法（ａ）樹脂結合
法（ｂ）による製造工程図、第７図（ａ）。 （ｂ）は第６図（ａ）　、　（ｂ）における磁場成形時
の各々ヒステリシス曲線、第８図は製造方法のちがいに
よる成形磁場と配向度の関係を示したグラフ、第９図は
磁場成形機の模式説明図である。 図において、１．ｌａ：磁場発生用コイル、２：成形型
、３ニジリンダ−１４：成形パンチ、１０：焼結工程、
２０：予備着磁工程。 煙昂伝 Ｍｒ鮨お合法

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）希土類磁石の製造方法において、 Ａ．希土類合金の溶解、 Ｂ．前記合金の熱処理、 Ｃ．次いで合金の粗粉砕及び微粉砕、 Ｄ．次いで合金粉末と樹脂を混練後予備着磁するか又は
   合金粉末を予備着磁後樹脂との混練、Ｅ．次いで混練物
   の成形、 Ｆ．着磁 のａ〜ｆ工程からなることを特徴とする樹脂結合型希土
   類磁石の製造方法。
2. （２）前記希土類合金として、希土類−遷移金属系合金
   を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   樹脂結合型希土類磁石の製造方法。
3. （３）前記予備着磁するに当たり、磁場を１５ＫＯｅ以
   上とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項いずれか１項記載の樹脂結合型希土類磁石の製造
   方法。