JPH0278205A - 高分子複合型希土類磁石及びその製造方法 - 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、いわゆるゴム磁石やプラスチック磁石を典型
とした高分子複合型磁石の中でも、特にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ
系永久磁石を代表とする希土類金属（Ｒ）と遷移金属（
Ｔ）とホウ素（Ｂ）を主成分としてなるＲ２Ｔ１４Ｂ系
の希土類磁石粉末を用いた高分子複合型希土類磁石の特
性の中でも、経時変化による劣化の改蒼に関するもので
ある。

［従来の技術］ 高分子複合型磁石は、高分子樹脂中に磁石粉末を分最さ
せたもの、あるいは磁石粉末を高分子樹脂で結着させた
ものである。この磁石は、鋳造磁石や焼結磁石等には見
られない種々の特徴、例えば弾力性や加工容易性を備え
ており、種々の方面に用いられている。しかしながら、
磁石粉末と非磁性の樹脂で形成されているため、焼結磁
石等に比べ、磁気特性が低いという欠点を有している。

そのため、粉末を磁界中で配向させる等の異方性化によ
り、高い磁石特性を達成しようとしている。

分散、結希される磁石粉末としては、これ迄、種々のも
のが用いられているが、本発明では、現在最も高い磁石
特性を示している。Ｎｂ−Ｆｅ−Ｂ系を代表とするＲ２
Ｔ１４Ｂ系磁石粉末を使用している。

従来の希土類磁石粉末を使用した高分子複合磁石は、原
料を溶解して得た合金鋳塊を熱処理後、粉砕し、その粉
末を高分子樹脂と混合し、磁界中で成形して製造されて
いた。ここで使用されていた磁石合金粉末は、磁界中で
の結晶配向性を向上させるため、微細な単結晶粒子から
なっていることが望ましかった。

しかしながら、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石で代表されるＲ２
Ｔ１４Ｂ系合金においては、粉砕時におけＳ機械的応力
により、保磁力（１ＨＣ）の低下が生じるため、粉末が
単結晶粒子からなる微細な端域で著しく１Ｈｃが低下し
ていた。そのため、溶解インゴットを出発原料として使
用した製法においては、高ＩＨｃを何する焼結磁石を粉
砕して磁石粉末として使用しても、著しく低い磁石特性
を示す高分子複合型磁石となっていた。まして、インゴ
ットを熱処理後、粉砕して高分子複合磁石とする製法で
は、存在価値のない極めて劣悪な磁石特性を示すのみで
あった。

一方、粉砕による　、Ｈｃの低下が殆んど生じないＲ−
Ｔ−Ｂ系磁石合金の作製法としては、溶融している合金
を回転ロール等に噴射し、超急冷することによって磁石
合金を得る液体急冷法が知られていた。しかしながら、
この製法によって得られた粉末では、異方性化は実現で
きなかった。その後だ、この液体急冷合金を熱間塑性加
工することによって異方性化が可能な磁石粉末の得られ
ることがわかった。

これら、液体急冷法を活用して製造されるＲ２Ｔ１４Ｂ
系磁石粉末は微細な結晶（結晶粒径は１μｍ以下）から
なっており、高い保磁力をＨしている。この方法は、高
温で高圧を必要とするため、設備が高価で、大がかりな
ものとなるのに加え、製造状態における特性の安定化に
は不安が残っており、大量生産で特性バラツキの小さい
粉末を得るのはまだ困難であり、工業的には有益なもの
とはいいがたい。

しかしながら、本発明者は種々実験を重ねた結果、焼結
体を粉砕した粉末を使用しても、その結晶粒径と粉末粒
径を適切に選定することにより、高い磁石特性を有する
焼結体粉末が作製できることを発見した。

［発明が解決しようとする課題］ 高分子複合型磁石は磁石粉末とそれを結着、形状保持す
るための高分子樹脂とで構成されている。

この樹脂としては、一般には、成形体に樹脂を含浸する
含浸型や、粉末と樹脂とを混合した後圧１成形する圧縮
成形型には、エポキシ系樹脂等、又粉末と樹脂を混練し
た後射出成形する射出成形型にはナイロン系樹脂等が使
用されている。しかしながら、これらの樹脂と磁石粉末
で構成された高分子複合磁石は、時間の経過とともに磁
石特性が劣化する傾向を示す。これらは、磁石粉末表面
からの酸化によるものが主原因であり、高温度や高湿度
では特に特性劣化が加速される。この酸化による特性劣
化は品質上の重大な欠点となっている。この傾向は、本
発明者が発見した焼結体を粉砕する製法においても同様
に見られている。

したがって、この磁石粉末粒子の表面からの酸化を防１
１−１または著しく軽減することにより、磁石特性の劣
化を改善することは、工業上、極めて６益なことである
。

本発明の技術的課題は、通常実施されているＲ−Ｔ−Ｂ
系焼結磁石の製造工程を活用して製造できる高分子複合
型磁石の磁性粉末の酸化を防止または著しく軽減するこ
とにより、特性の経時劣化を改善することにある。した
がって、本発明の高分子複合型希土類磁石及びその製造
方法を使用すると工業上、非常に有益である。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、高分子樹脂と希土類磁石粉末とからな
る高分子複合型希土類磁石において、上記高分子樹脂は
、酸素硬化型樹脂であることを特徴とする高分子複合型
希土類磁石が得られる。

本発明によれば．Ｒ２Ｔｌ４Ｂ系（ＲはＹを含む希土類
元素、Ｔは遷移金属）希土類磁石粉末に、高分子樹脂を
混合して、加圧成形し、硬化する高分子複合型希土類磁
石の製造方法において、前記高分子樹脂として酸素硬化
型樹脂を用いることを特徴とする高分子複合型希土類磁
石の製造方法がｊｉＩられる。

本発明においては、加圧成形とは加圧しながら、行う成
形すなわち圧縮成形、押出成形、射出成形等をいう。

本発明は、溶解して得られた合金インゴットを微粉砕し
た後、磁場中で成形して得られた粉末成形体を焼結し、
高い結晶配向度の焼結体とし、次に、この焼結体を磁気
特性の向上が実現できる範囲の粒子径に粉砕した後、熱
処理して、粉末の磁石特性を向上する。

一方、溶解して得られたインゴットを再溶解し、溶融し
ている合金を回転ロール等に噴射し、超急冷することに
よって液体急冷薄帯及び薄片を形成し、粗粉砕により粉
末を形成するか、この薄帯及び薄片をホットプレスして
成形体とした後、時間塑性加工を施し、更に粗粉砕する
ことにより粉末を形成する。

しかる後に、これらの磁石粉末を酸素硬化型樹脂で結否
し、磁石形状を保持することに高分子１（金型磁石を作
製する。この高分子複合磁石を磁石粉末と酸素硬化型樹
脂とで構成することにより、磁石粉末表面からの酸化反
応を著しく減少することができ、磁石特性等の経時劣化
を顕著に改ぶてきる。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石合金は、酸化反応等が極めて進行しや
すい希土類元素や鉄等を主成分としてな白°している。

そのため、酸化反応にともなう磁石特性の劣化が他の金
属磁石に比べて顕著となっている。この酸化にともなう
磁石特性の劣化は、中なる磁化量の減少ばかりでなく、
磁化過程に著しく影響し、減磁曲線の角型性の低下や保
磁力の減少と、種々の磁石特性の劣化に関係している。

酸化反応は、合金の表面より進行するものであるから、
磁石合金が粉末状であれば、その比表面積は径の２乗に
反比例することから、酸化による特性劣化は著しくなる
。この合金の酸化は、通常の製造工程においては、合金
を取り扱う雰囲気の酸素量と水分量に強く関係している
。また、粉砕等によって得られた粉末の表面は活性であ
るので、酸素や水分等を吸着し、真空引きや、不活性ガ
ス置換等でこれらの酸化因子は除去されるものではない
。したがって、この状態で長時間保持するならば、酸化
は進行し、磁石特性の経時劣化が生ずる。

この様な傾向は、従来高分子複合型磁石によく用いられ
ていたエポキシ樹脂、ナイロン等に認められる。この傾
向は、高温、高湿で保持することにより加速される。

本発明者は、種々の実験を重ねた結果、高分子複合型磁
石を構成する樹脂として、酸素硬化型樹脂を使用するこ
とにより従来、一般に使用されていた樹脂に比べ、磁石
特性の経時劣化が著しく改善されることを発見した。そ
の理由として、酸素硬化型樹脂は、磁石粉末表面に吸着
した酸素と反応し、硬化が進行するため、磁石粉末表面
からの酸化因子である吸着酸素が除去されるためである
。

それに加えて、高分子複合磁石の保持されている雰囲気
から侵入する酸素は、樹脂中に極く微量残存する未反応
成分と反応するため、磁石粉末表面の酸化を著しく軽減
できる。

以下、実施例について述べる。

実施例１ ５ｖＬ％のＣｅ、１５ｗｔ％のＰｒ、残部Ｎｄ（ただし
、他の希土類元素はＮｄとして含めた。）からなるセリ
ウムジジム、フェロボロン（Ｂ純分約２０ｖｔ％）、電
解コバルト及び電解鉄を使用し、（Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ）
が３１．Ｏｖｔ％、ＣＯが１０、Ｏｖｔ％、Ｂが１．０
ｗｔ％、残部Ｆｅとなるように、アルゴン雰囲気中で、
高周波加熱により溶解し、合金インゴットを得た。

次に、このインゴットをＡ「雰囲気中で高周波加熱によ
り再溶解した後、周速度が約３５ｍ／ｓｅｃのＣｕ製ロ
ールに噴射し、厚さ約２０μ１１幅約３１１１Ｉの液体
急冷合金薄帯及び薄片を得た。

次に、この高分子複合磁石を１００℃の空気中で２００
０時間保持した後、約３０　ｋｏｅの磁場を印加して、
磁石特性を測定した。その減磁曲線（４πＩ−Ｈ曲線）
を第１図に示す。エポキシ樹脂を混合硬化した試料に比
べ、酸素硬化型の変成ポリサルファイド系樹脂を混合硬
化した試料の方が、経時劣化が明らかに小さい傾向を示
している。

これら試料の磁石特性を第１表に示す。

以下余白 実施例２ 純度９７ｖ【％以上のＮｄ（残部はＣｅ、Ｐｒを主体と
する希土類元素）、フェロボロン（Ｂ純分約２０ｗｔ％
）、電解鉄を使用し、実施例１と同様にしてＮｄが３２
．０ｖｔ９６、Ｂが１．０ｗｔ％、残部がＦｅのインゴ
ットを得た後、液体急冷薄帯及び薄片を得た。

次に、この液体急冷合金を３００μ厘以下に粗粉砕した
後、Ａｒ雰囲気中、７００℃、１　　ｔｏｎ／ＣＩ！１
２の圧力でホットプレスし、成形体を得た。この密度は
約７　、　５０　ｇｒ／　ａｍ’であった。次に、この
成形体を、Ａｒ雰囲気中、７００℃、１　　ｔｏｎ／（
１２の圧力で一軸方向に加圧し、加圧方向の寸法が約１
１５となるように熱間塑性加工を施した。

この加工成形体は、加圧方向に磁気異方性を自°し、結
晶粒径が約０．３μＩで厚さが約０．１μｍの板状結晶
が積層してなっていた。

次に、この熱間加工成形体を３００μ−以下に粗粉砕し
た後、粉末に対し、３０ｖｏ１．％のエポキシ樹脂及び
酸素硬化型である変成ポリサルファイド系樹脂を混合し
、約２０　ｋＯｅの磁界中、１．５Ｌｏｎ／ａｍ２の圧
力で磁場中成形した。この成形体を８０℃で１０時間保
持して硬化し、高分子複合磁石とした。

次に実施例１と同様にして高温・長時間保持した後、そ
の減磁曲線（４πＩ−Ｈ曲線）を測定した。その結果を
第２図に示す。エポキシ系樹脂を混合硬化した試料に比
べ、酸素硬化型の変成ポリサルファイド樹脂を混合硬化
した試料の方が、経時走化が明らかに小さい傾向を示し
ている。これらの試料の磁石特性を第２表に示す。

以下余白 失施例３ ５ｗｔ％のＣｅ、１５ｖｔ％のＰｒ、残部Ｎｄ（ただし
、他の希土類元素はＮｄとして含めた。）からなるセリ
ウムジジム、純度９９ｗｔ％以上のＤｙ、フェロボロン
（Ｂ純分約２０ｗｔ％）及び電解鉄を使用し、（Ｃｅ、
Ｐｒ、Ｎｄ）が３１．０ｗｔ％、Ｄｙが３．ＯｖＬ％、
Ｂが１．Ｏｖｔ％、残部Ｆｅとなるように、アルゴン雰
囲気中で、高周波加熱により溶解し、合金インゴットを
得た。

次に、このインゴットを粗粉砕した後、ボールミルを用
いて、平均粒径約２μｍに微粉砕した。

この合金粉末を、約２０　ｋＯｅの磁界中、Ｉ　　Ｌｏ
ｎ／ｃｌＩ２の圧力で、直方体に成形した。次に、この
成形体を真空中、１０００℃で１時間保持した後、Ａｒ
中で３時間保持し、焼結体を得た。この焼結体密度は約
７．５５ｇｒ／ｃｍ３であり、平均粒径は約５μ■とな
っていた。

次に、この焼結体を平均拉径約３０μＩに粗粉砕した後
、６００℃で真空中１時間、Ａｒｒｔ１４時間保持し、
熱処理した。次に、これら熱処理粉末を気温約２０℃、
相対湿度約６０％の大気中で、解砕した。この粉末に対
し、３３Ｖｄ、％のエポキシ系樹脂と酸素硬化型である
変成ポリサルファイド系樹脂を混合した後、約２０　ｋ
Ｏｅの磁界中、２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で円盤状に成形
した。この成形体を８０℃で１０時間保持して硬化させ
て、高分″ｒ−複合磁石とした。

次に、この高分子複合磁石を１００℃の空気中で２００
０時間保持した後、約３０　ｋＯｅの磁場を印加して、
磁石特性を測定した。その減磁曲線（４πＩ−Ｈ曲線）
を第３図に示す。エポキシ系樹脂を混合硬化した試料に
比べ、酸素硬化型の変成ポリサルファイド系樹脂を混合
硬化した試料の方が、経時劣化が明らかに小さい傾向を
示している。これらの試料の磁石特性を第３表に示す。

以下余白 以上の実施例で示されたように、高分子複合型Ｒ２Ｔ、
、Ｂ系希土類磁石を．Ｒ２Ｔ、Ｂ系焼結体粉末と酸素硬
化型樹脂で構成するこにより、磁石特性の経時劣化を著
しく改善できる。

以上の実施例では、Ｃｅ−Ｐ　ｒ−Ｎｄ−Ｃｏ　−Ｆｅ
−Ｂ系とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系及びＣｅ−Ｐｒ−Ｎｄ−Ｄｙ
−Ｆ　ｅ−Ｂ系についてのみ述べたが、Ｎｄの一部をＹ
及び他の希土類元素例えば、Ｇｄ。

Ｔｂ、Ｈｏ等で置換したり、Ｆｅの一部を他の遷移金属
例えばＤｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈａ、Ｃｏ。

Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｉｌ等で置換したり、Ｂの一部を
他の半金属例えばＳｉ、Ｃ等で置換しても、また磁石合
金の製造法が実施例以外の製法であっても、磁石合金の
組成がＮｄ−Ｆｅ−Ｂを主成分の一部としており、また
磁石の化合物系でＮｄ２Ｔ１４Ｂ系で代表されるような
Ｒ２Ｔ１４Ｂ。

あるいは同様に化学的活性な化合物が磁性に寄与してい
るものであれば、本発明の効果が十分に期待できるもの
であることは容易に推ｎ１できる。

また、本発明では、酸素硬化型樹脂として、変性ポリサ
ルファイド系樹脂についてのみ述べたが、本発明は酸素
と反応して樹脂の硬化が進行するものであれば、全てこ
の範囲に含まれることは容易に解釈できる。

また、本実施例に示した高分子複合磁石化の製法につい
ては、粉末と樹脂とを混合した後圧縮成形する圧縮成形
型についてのみ述べたが、他の成形方法、例えば成形体
に樹脂を含浸するａ　ｉ’ｊＥ型や、射出成形法、押出
成形法等についても適用できることは、当業者であれば
容易に想像できるものである。

［発明の効果］ 以上述べたことからもわかるように、本発明は、高分子
’　？ｊ！合磁石を構成する磁石粉末の性状を変化させ
る必要もなく、酸素硬化型樹脂と構成要素とするだけで
、磁石特性の経時劣化を著しく改浮できるものであり、
工業上、非常に有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１における高分子複合磁石の経時変化
後の減磁曲線を示す図であり、図中、実線は樹脂に酸素
硬化型の変性ポリサルファイド系、破線はエポキシ系樹
脂を使用した試料を示す。 第２図は、実施例２における高分子複合磁石の経時変化
後の減磁曲線を示す図であり、図中、実線は樹脂に酸素
硬化型の変性ポリサルファイド系、破線はエポキシ系樹
脂を使用した試料を示す。 第３図は、実施例３における高分子複合磁石の経時変化
後の減磁曲線（４πＩ−Ｈ曲線）であり、図中、実線は
樹脂に酸素硬化型の変性ポリサルファイド系、破線はエ
ポキシ系を使用した試料である。 第１図 Ｈ（にＯ→ 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．高分子樹脂と希土類磁石粉末とからなる高分子複合
   型希土類磁石において、 上記高分子樹脂は、酸素硬化型樹脂であることを特徴と
   する高分子複合型希土類磁石。
2. ２．Ｒ＿２Ｔ＿１＿４Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素、
   Ｔは遷移金属）希土類磁石粉末に、高分子樹脂を混合し
   て、加圧成形し、硬化する高分子複合型希土類磁石の製
   造方法において、前記高分子樹脂として酸素硬化型樹脂
   を用いることを特徴とする高分子複合型希土類磁石の製
   造方法。