JPH10506089A - 硬質フェライトからなる成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、未焼結成形体の製造のために、可塑剤及び結合剤として（ａ）シクロドデカン、シクロドデカノール、ステアリルアルコール又はこの中の２つの物質又は全部の物質の混合物を、（ｂ）ステアリン酸と組み合わせて使用する、焼結方法による硬質フェライトからなる成形体の製造方法に関する。この方法は、磁石、特にセグメント磁石の製造に適している。

Description

【発明の詳細な説明】 硬質フェライトからなる成形体の製造方法従来の技術 可塑剤及び結合剤と混合し、「未焼結成形体」に成形し、この未焼結成形体か ら可塑剤及び結合剤を加熱により除去し、その後粉末粒子を焼結温度に加熱して 焼結させて、それにより所望の成形体を生じさせる、微細粒の粉末材料からなる 成形体を製造することは公知である。フェライト−永久磁石も同様に焼結法によ り製造される。Ｇ．ハイムケ及びＪ．Ｄ．ナイ、パウダー・メタルルギー・イン ターナショナル、第５巻、番号１、１９７３年、２８頁以降（G．Heimke und J ．D．Nye，Powder Metallurgy International，Vol．5，No.1，1973，Seiten 28 ff）の刊行物によると、粉末を乾式又は湿式（つまり水性懸濁液として）プレス 成形し、その際、湿式プレス成形が磁場において最良の磁気特性が達成される。 さらに、前記の刊行物によると、フェライト粒子はプラスチック中に埋め込まれ ることができる。このプラスチックと結合したフェライト粒子からなる磁石は、 通常押出成形又は射出成形により製造される。このプラスチックの種類に関して は記述されていない。この磁石タイプは焼結しておらず、硬化しただけである。 ドイツ連邦共和国特許出願公開（ＤＥ−Ａ１）第３６２６３６０号明細書には 、異方性の永久磁石の製造のための射出成形法が記載されている。この場合、「 永久磁石粉末」をプラスチックと混合し、この混合物を顆粒化する。この顆粒は 磁場において所望の型に射出成形され、この成形体は焼結され、場合により後加 工される。最終的に、焼結された成形体は磁化される。明らかに可塑剤及び結合 剤の機能を有するプラスチックとして、「ポリアミド、ポリウレタン、ポリプロ ピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等」が挙げられ、これにより達成可能な固 有値に関して裏付けることができる記述はない。 ドイツ連邦共和国特許（ＤＥ−Ｃ１）第４０３３９５２号明細書には、金属粉 末の加工のためのソリッド・ポリマー・ソリューション（solid-polymer-Soluti on）の種類による２成分結合剤系が提案されている。この方法による磁石の製造 は記述されない。この２成分結合剤系は、高分子量の結合剤成分としてポリエチ レン及び／又はポリプロピレン並びに低分子量の結合剤成分としてシクロドデカ ン、シクロドデカノン、シクロドデカノール及び／又はステアリルアルコールか らなる。 欧州特許出願公開（ＥＰ−Ａ）第０１１５１０４号明細書には、焼結された無 機成形体の製造方法が記載されており、この成形体は同様に磁石の製造に関して いない。出発材料として、金属材料及び酸化物材料の他に、炭化物、窒化物、ホ ウ化物硫化物が挙げられている。この成形体は射出成形又は押出成形により製造 される。この方法の本質的な特徴は、可塑剤及び結合剤として、酸化されたワッ クス及びステアリン酸からなる混合物を使用することである。 焼結法により永久磁石を製造する際に、良好な機械的特性及び磁気的特性の観 点で、高い充填密度、粉末の均質な分布及び粉末の適切な整列を有する成形体を 製造することが望まれる。公知の方法の湿式法の場合には、一般に水性分散液と して使用される磁化可能な粒子が磁場中で未焼結成形体にプレス成形される。こ の粒子は、異方性の配向で存在し、これは焼結された成形体の後の磁化のために 有利である。プレス成形の後に、粒子をまず再び消磁させる、それというのも、 磁化された未焼結成形体は可塑剤及び結合剤なしでは機械的に特に敏感であるた めである。この敏感性のために、未焼結成形体の消磁はなお型中で行わなければ ならない。消磁の後でも未焼結成形体は機械的に敏感であり、このことが特に工 業的規模での製造の場合にその取扱を困難にしている。他方では、良好にプレス 成形された未焼結成形体は可塑剤及び結合剤なしでは焼結の際に比較的僅かな程 度で亀裂形成する傾向がある。 それに対して、他の公知の方法により、つまり有機 可塑剤及び結合剤を添加しながら、磁気的に配向させながら成形することにより 製造された未焼結成形体は、他の加工のために、機械的に十分に安定であり、従 って、焼結の前でも良好に取り扱うことができる。この未焼結成形体は、湿式プ レスされた未焼結成形体と同様に、一般に焼結の前に消磁される。しかしながら 、このことは湿式プレス成形の場合とは異なり、その比較的高い機械的安定性に 基づき型の外で行うことができ、このことは円滑な作業進行を可能にする。他方 で、有機可塑剤及び結合剤は、焼結の前に未焼結成形体から除去しなければなら ない。この除去を十分に注意を払って行わないと、ガス発生が生じる結果、未焼 結成形品は崩壊し、この粒子は後になって焼結しない。この「結合剤の除去（En tbindern）」は重要な製造工程であり、この工程は経済的理由からできる限り短 くするのが好ましい。最終的に、有機可塑剤及び結合剤の使用により製造された 未焼結成形体は湿式プレス成形よりも焼結の際に亀裂形成の傾向がより高い。本発明の利点 請求の範囲の１〜６項による方法は、先行技術の前記した欠点を回避する。こ れは特に磁石、特に、例えば電気モーターおいて使用されるセグメント磁石（se gmentmagneten）の製造のために特に適している。この未焼結成形体は、射出成 形、押出成形又はプレス成形により、有利に配向磁場（orientierender Magne tfeld）において製造することができる。押出成形は、硬質フェライトのエンド レス加工を可能にする。こ eckungswinkel）を有するセグメント磁石を容易に製造することができる。前記 の成形方法により製造した直後の未焼結成形体は他の全ての仕上げ工程に対して 機械的に十分に安定である。本発明による可塑剤及び結合剤は、焼結の前に、先 行技術による可塑剤及び結合剤よりもより迅速に及びより穏和に未焼結成形体か ら除去される。これらは未焼結成形体の製造の際の磁場におけるフェライト粒子 の整列を妨害せず、一度付与された配向は、「熱処理」又は「結合剤除去」の際 でも、つまり加熱による結合剤及び可塑剤の除去の際でも保持される。この未焼 結成形体は高い形状安定性により優れている。従って、この成形体は焼結後に一 般に後加工する必要はない。このことは、特にプレス成形により製造された成形 体にとって通用する。本発明の方法により製造された成形体も、湿式プレス成形 により製造された成形体と同じ程度の僅かな亀裂形成の傾向がある。本発明の方 法により製造された磁石は良好な磁気的特性を示し、この磁気的特性は可塑剤及 び結合剤なしでの湿式プレス成形により製造した磁石の特性に劣らない。本発明の記載 本発明による方法は、前記したように、特に磁石、 特にセグメント磁石の製造のために適している。このために使用可能な硬質フェ ライトは例えばバリウムフェライト（ＢａＦｅ₂Ｏ₄）及び特にストロンチウムフ ェライト（ＳｒＦｅ₂Ｏ₄）である。磁石の製造のために使用可能な他の硬質フェ ライトも使用できる。この硬質フェライトは、一般に、５〜２０μｍの範囲内の 平均粒度を有する粉末として使用される。この粉末は、通常は、水溶液からの沈 殿により得られた混合酸化物の例えばスウィングミル又はボールミル中での粉砕 により製造され、市販されている。 可塑剤及び結合剤として（ａ）シクロドデカン、シクロドデカノール及び／又 はステアリルアルコールを、（ｂ）ステアリン酸と一緒に使用することは、本発 明の本質的な特徴である。この場合、ステアリン酸は硬質フェライトに対して分 散剤として作用する。可塑剤及び結合剤の最適な量は、使用する硬質フェライト の種類及び硬質フェライトの平均粒度に依存し、配向試験により容易に確認する ことができる。一般に、硬質フェライト粉末の重量に対して、可塑剤０．１〜３ ０重量％、有利に１〜２５重量％が使用される。成分（ａ）及び（ｂ）からなる 本発明による組合せの使用の際に、可塑剤及び結合剤に関する必要な総量は、成 分の一方だけの同じ作用を示す量と比較して明らかに低減することができる。こ れは、前記したように、本発明による可塑剤及び結合剤を焼結の前に未焼結成形 体から除去することが、穏和な条件でも著しく迅速に行えることの理由の一つで ある。両方の成分（ａ）及び（ｂ）の量比は、広い範囲内で変動することができ る。一般に、９５：５〜５：９５の重量比で、有利に約６５：３５の重量比で作 業される。成分（ｂ）として前記の２種の材料から又は全ての３種の材料からな る混合物を使用する場合、これらの材料は単相の混合物を形成しないような混合 比であっても、任意の混合比で存在することもできる。 未焼結成形体の製造の前に、硬質フェライト粉末及び可塑剤並びに結合剤の成 分が混合される。この混合は任意の順序で行うことができ、例えば全ての３種の 材料を同時に混合するか、又は３種の成分の一つに後続して残りの２つの材料を 添加することができる。混合プロセスのために、混合すべき材料に十分な剪断作 用を及ぼす常用の装置、例えばトラフニーダー（Trogkneter）、シグマニーダー （SIGMA-Kneter）等が適している。高めた温度、例えば５０〜１５０℃が十分な 混合を促進する。 次いで、得られた混合物は射出成形、押出成形（ストランドプレス）により又 は有利にプレス成形により未焼結成形体に成形する。この成形は＞６００ｋＡ／ ｍの電場強度を有する配向磁場中で行うのが有利である。可塑剤及び結合剤の未 焼結成形体からの除去は、有利に約６５０℃までで、酸素含有雰囲気中で、有利 に空気中で行われる。最適の温度上昇速度及び加熱時間は、特に成形体の層厚に 依存し、これも同様に配向試験により簡単に測定することができる。室温で開始 し、温度を一般に１〜１００Ｋ／ｍｉｎ上昇させる。可塑剤及び結合剤は一般に １０〜１２０時間後に未焼結成形体は焼結することができるほど十分に除去され る。 結合剤を除去した未焼結成形体は公知の方法で焼結することができる。有利に 、結合剤除去及び焼結は同じ炉中で１作業工程にまとめられ、例えば未焼結成形 体を酸素含有雰囲気、例えば空気中で、一般に１２００〜１３５０℃に加熱され 、この温度で１０〜３０分間保持されることにより行われる。この場合、温度は ２０℃〜約６００℃の範囲内で、２０〜４０ｋ／ｍｉｎの上昇速度で高められ、 約６００〜最高温度までの範囲内で２００〜４００Ｋの上昇速度で高めるのが有 利である。実施例 市販のストロンチウムフェライト８５０ｇ、シクロドデカン１００ｇ及びステ アリン酸５０ｇを１時間に７０℃でニーダー中で混合し、この混合物を冷却後に 顆粒化し、カッティングミル中で粉砕した。この粉砕された材料を８０℃で５ｍ ｍの厚さの磁石セグメントにプレス成形した。１工程だけの仕上げ工程において 可塑剤及び結合剤を除去し、この結合剤除去された未 焼結成形体を焼結した。このため、未焼結成形体は空気フラッシング電気炉中で ３０Ｋ／ｈの温度上昇速度で２０℃〜６００℃まで、３００Ｋ／ｈの温度上昇速 度で１２５０℃まで加熱し、１５分間この温度で保持した。 冷却後に焼結成形体は亀裂を有しておらず、次の硅気的特性を示した： 残留磁気 ：Ｂｒ３８０ｍＴ 保磁力 ：３５０ｋＡ／ｍ ストロンチウムフェライト粉末及び可塑剤及び結合剤から押出成形により成形 された場合にも、同様の結果が得られた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウーヴェ ラウカント ドイツ連邦共和国 73614 ショルンドル フ ケルターシュトラーセ 16 (72)発明者 ホルスト ベーダー ドイツ連邦共和国 71069 ズィンデルフ ィンゲン シェーファーベルクヴェーク ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 微細粒の硬質フェライト粉末を可塑剤及び結合剤の添加後に未焼結成形体 に成形し、可塑剤及び結合剤を加熱により未焼結成形体から除去し、その後、未 焼結成形体を焼結温度にまで加熱する硬質フェライトからなる成形体を製造する 方法において、可塑剤及び結合剤として（ａ）シクロドデカン、シクロドデカノ ール、ステアリルアルコール又はこのなかの２つの物質又は全部の物質の混合物 を、（ｂ）ステアリン酸と一緒に使用することを特徴とする硬質フェライトから なる成形体の製造方法。 ２． 成形体が等方性又は異方性磁石である、請求項１記載の方法。 ３． 成形体が等方性又は異方性のセグメント磁石である請求項１又は２記載の 方法。 ４． 微細粒の硬質フェライト粉末を可塑剤及び結合剤の添加後に射出成形、押 出成形又はプレス成形により磁場中で未焼結成形体に成形する、請求項１から３ までのいずれか１項記載の方法。 ５． 可塑剤及び結合剤が、微細粒の硬質フェライト粉末に対して０．１〜３０ 重量％の量で添加される、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。 ６． 可塑剤及び結合剤として、それぞれ微細粒の硬質フェライト粉末に対して 、（ａ）シクロドデカン 、シクロドデカノール、ステアリルアルコール又はこのなかの２つの物質又は全 ての物質の混合物０．１〜２０重量％を、（ｂ）ステアリン酸０．１〜１５重量 ％と一緒に使用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。