JPH1167567A

JPH1167567A - ボンド磁石の製造方法

Info

Publication number: JPH1167567A
Application number: JP9217640A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Hashimasa; 好行橋正; Masakazu Okita; 雅一大北; Nobutsugu Mino; 修嗣三野; Naoyuki Ishigaki; 尚幸石垣
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 1999-03-09

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気異方性の磁性粉末のコンパウンドを磁場
を印加しながら温間プレス成形する磁気異方性ボンド磁
石の製造において、成形時間を長くせずに、異方方性磁
粉の配向度 (従って、磁気特性) をさらに向上させる。【解決手段】磁性粉末を熱硬化性樹脂で被覆したコン
パウンドを15 kOe以上のパルス磁場と８kOe 以上の静磁
場を重畳させて温間プレス成形を行い、パルス磁場の印
加は、加圧を開始した後に、金型内の原料粉末の嵩密度
がタッピングで到達する最大嵩密度の65〜85％の範囲内
である間に行い、静磁場の印加は遅くとも上記嵩密度範
囲内でのパルス磁場の最後の印加の直後に開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱硬化性樹脂で被
覆した磁気異方性の磁性粉末を磁場の作用下にプレス成
形するボンド磁石の製造方法に関し、従来より磁気特性
がさらに向上した磁気異方性ボンド磁石が製造できる方
法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁性粉末 (以下、磁粉ともいう) を樹脂
で結合したボンド磁石は、磁粉を焼結して製造される従
来の焼結磁石に比べ、磁性を発現しない樹脂分を含むた
め磁気特性はやや劣る。しかし、焼結による収縮がない
ため寸法精度が良く、種々の形状の磁石が簡単に得られ
る上、焼結磁石の硬くて脆く、欠け易いという欠点が解
消され、耐薬品性や耐候性にも優れている。そのため、
ボンド磁石は一般家庭の各種電気製品から大型コンピュ
ーターの周辺端末機器に至るまで広く応用されており、
特にスピンドルモーター、ステッピングモーター等の小
型モーターに近年多く用いられている。

【０００３】ボンド磁石は、永久磁石材料となるハード
フェライトや希土類合金などの磁粉を、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹
脂、またはポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ
フェニレンサルファイド樹脂などの熱可塑性樹脂をバイ
ンダーとして成形することにより製造される。

【０００４】成形方法としては、射出成形、押出成形、
プレス成形などが可能である。このうち、射出成形と押
出成形は、高い流動性が必要なため、バインダーには一
般に熱可塑性樹脂が使用される。成形温度はバインダー
の種類により異なるが、ポリプロピレン樹脂の場合で 2
00〜300 ℃、ポリアミド樹脂の場合では 250〜300 ℃と
高くなる。

【０００５】プレス成形 (圧縮成形、加圧成形ともい
う) には、主に熱硬化性樹脂がバインダーとして用いら
れる。通常、予め磁粉とバインダーとを複合化させた原
料粉末(「コンパウンド」と呼ばれる) を作製し、それ
を金型内に投入して、パンチで加圧することによりプレ
ス成形を行う。得られた成形体 (圧粉体とも呼ばれる)
を次いで加熱して、バインダーの熱硬化性樹脂を硬化さ
せる。

【０００６】ボンド磁石の最終強度はこの熱硬化時に付
与されるので、硬化前の成形体の強度は、加熱設備への
搬入に必要なハンドリングが可能な程度であればよい。
そのため、プレス成形の温度は通常は室温である。プレ
ス成形は、射出および押出成形に比べ、樹脂量が少なく
てすみ、従って磁粉の充填率が大きくなるので、より優
れた磁気特性を持つボンド磁石の製造が可能である。

【０００７】磁粉それ自体の磁気特性向上についても研
究が進み、Sm₂Co₁₇合金系やNd−Fe−Ｂ合金系の磁粉で
は、従来のどの方向に磁化しても同じ磁気特性を示す等
方性の磁粉に比べてより優れた磁気特性を示すことがで
きる、磁気異方性の磁粉が開発されている。

【０００８】この異方性の磁粉は、或る一定方向 (磁化
容易方向) にのみ磁気特性が極めて高いので、樹脂で結
合する際に磁粉の磁化容易方向が揃うように、成形を磁
場の作用下に行う。通常は、成形に用いる金型に、磁気
回路を形成するための磁場コイルなどを付設して、粉末
に磁場を作用させることにより粉末を回転させ、異方性
磁粉の磁化容易方向を磁場の方向に揃える (即ち、粉末
を配向させる) 。

【０００９】磁粉が同じである場合、ボンド磁石の磁気
特性を向上させるには、磁粉の充填率を高めることと、
異方性磁粉の場合にはその磁気配向度 (磁化容易方向が
揃っている磁粉の割合) を高めることが有効であり、そ
のための工夫が従来より数多く提案されている。

【００１０】例えば、バインダーの熱硬化性樹脂の流動
性を高めるためプレス成形を加熱下に実施すると、磁粉
の充填率が高くなることが特開平１−205403号公報およ
び特開平２−116104号公報に記載されている。

【００１１】一方、磁気配向度の向上についても、磁場
の印加方法により磁気配向度を向上させる手段がいくつ
か提案されている。例えば、特開昭62−262413号公報に
は、配向磁場として0.5 秒以下のパルス磁場のみを使用
する方法が記載されている。

【００１２】特開昭63−120407号公報には、コンパウン
ドを予め磁化した後、磁場プレス成型機に供給し、静磁
場中で磁場配向プレス成形する方法が開示されている。
また、特開昭60−88418 号公報、特開昭60−10277 号公
報、特開平４−112504号公報には、配向磁場として静磁
場とパルス磁場とを併用するさまざまな方法が提案され
ている。

【００１３】特開平８−31677 号各公報には、異方性磁
粉と熱硬化性樹脂粉末とを主成分とする原料粉末を温度
と磁界を制御できる金型に充填し、加熱して樹脂が溶融
状態になってから磁界を印加して磁粉を配向させつつ、
次いで加圧して圧縮成形を行う方法が開示されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ボンド磁石の磁場配向
プレス成形において実際に採用されている主流は、配向
磁場として静磁場を使用する方法である。しかし、配向
磁場が静磁場のみでは、異方性磁粉の配向度を増大させ
るために配向磁場強度を大きくすると、コイルの巻き数
が増大し、コイルを付設した金型が大型化する。さら
に、巻き数の多いコイルに大電流を流すので、コイルに
は加熱を防ぐための大型の冷却装置が必要になる。その
ため、設備全体が大型化し、一台のプレス装置で多数個
取りできるような装置の実現は難しい。また、大電流を
持続して流すため電力消費が多く、コストが高くなると
いう問題もある。

【００１５】特開昭62−262413号公報に提案されている
ように、配向磁場としてパルス磁場のみを使用する方法
では、パルス磁場の持続時間が通常は数ミリ秒と短く、
パルス電流を発生させるための充電時間に数秒かかるこ
とから、加圧成形中の短い時間しか配向磁場を作用させ
ることができない。さらに、パルス磁場を付与するタイ
ミングが配向度に大きく影響する。以上より、異方性磁
粉の配向性を十分に向上させることができない。

【００１６】特開昭63−120407号公報に記載のコンパウ
ンドを予め磁化した後、静磁場中で磁場配向プレス成形
する方法では、金型に供給する前に磁化させたコンパウ
ンドが磁力により凝集し易く、金型への給粉性が低下す
るため、充填量のバラツキが生じ易く、その結果、生産
性が低下する。

【００１７】特開昭60−88418 号公報に記載の方法で
は、高パルス磁場で予め磁粉を着磁させた後、静磁場中
で着磁方向とは異なる方向に配向させながらプレス成形
を行う。この方法は、希土類合金系の不規則形状の異方
性磁粉では、プレス成形中に磁粉が回転しにくく、高配
向化することは困難である。

【００１８】特開昭60−10277 号公報には、パルス磁場
を印加した後、永久磁石による静磁場を用いて磁粉の配
向方向を保持しておいてプレス成形する方法が開示され
ている。コイルを用いて配向磁場を発生させる方法を取
れば、プレス成形終了直前に電流を反対方向に流し、成
形体を脱磁することができるが、永久磁石を用いる方法
ではこの脱磁ができないため、成形後の成形体の取り扱
いが困難である。

【００１９】特開平４−112504号公報には、コンパウン
ドをコイル静磁場中で加圧成形する際に、上パンチによ
る加圧圧縮を複数回に分けて行い、それぞれの加圧圧縮
時にパルス磁場を重畳させて印加する方法が提示されて
いる。この方法は、圧縮回数が多いほど磁気特性が向上
するものの、成形時間が長くなる。また、パルス磁場を
印加するタイミングが成形体の配向度に及ぼす影響が大
きい上、加圧力が増す２回目や３回目のパルス磁場は配
向度の向上に有効に作用しない。

【００２０】特開平８−31677 号公報に記載の方法は、
加熱下で磁場配向プレス成形を行うため、プレス成形時
に樹脂が軟化・溶融し、磁粉が動き易くなる。そのた
め、磁粉の充填率と配向度が向上し、磁気特性に優れた
磁気異方性ボンド磁石が得られると説明されている。し
かし、本発明者らが検討した結果、この方法でも異方性
磁粉の配向度は十分に向上せず、なお改良の余地がある
ことが判明した。

【００２１】本発明は、成形時間を長くせずに、磁気異
方性磁粉の磁場配向プレス成形における磁粉の配向度を
さらに向上させることができ、それにより磁気特性がよ
り向上した磁気異方性ボンド磁石を製造することが可能
な方法を開発することを課題とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、短い成形
時間で磁気異方性磁粉の配向度が向上する効率の良い配
向磁場条件と成形条件について鋭意検討した結果、プレ
ス成形を、被覆樹脂の融点以上に加熱した状態でパルス
磁場と静磁場の両者を併用して行うと、磁粉の配向度が
向上し、短時間で成形が完了するが、パルス磁場と静磁
場のいずれも、その印加のタイミングが重要であり、タ
イミングを適切に設定することで配向度が著しく向上す
ることを見出した。

【００２３】ここに、本発明は、磁気異方性の磁性粉末
と熱硬化性樹脂とからなる原料粉末を、金型内で該樹脂
の溶融温度以上に加熱して磁場を印加しながらプレス成
形し、得られた成形体を加熱して樹脂を硬化させる、磁
気異方性ボンド磁石の製造方法であって、プレス成形に
おける磁場の印加を15 kOe以上のパルス磁場と８kOe以
上の静磁場の両者により行い、パルス磁場の印加は、加
圧を開始した後に、金型内の原料粉末の嵩密度がタップ
密度の65〜85％の範囲内である間に行い、静磁場の印加
は遅くとも上記嵩密度範囲内でのパルス磁場の最後の印
加の直後に開始することを特徴とする、ボンド磁石の製
造方法である。

【００２４】本明細書において、「嵩密度」とは、金型
のキャビティ内に充填されている樹脂被覆磁粉の重量を
金型キャビティの体積で除した値を意味する。また、
「タップ密度」とは、この粉末をタッピング等の動作に
より重力の作用だけで充填した時に到達しうる嵩密度の
最大値のことである。本明細書では、このタップ密度は
100 回のタッピング後に得られた嵩密度の値を意味する
ものとする。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明のボンド磁石の製造方法に
用いる原料粉末は、従来のプレス成形用のコンパウンド
と同様に、磁粉とバインダーの熱硬化性樹脂とからな
る。従来の多くのコンパウンドのように、磁粉と熱硬化
性樹脂粉末とを単に混合したものでもよいが、磁粉を熱
硬化性樹脂で被覆したものの方が、樹脂が磁粉に対して
より均一に分布しているため好ましい。熱硬化性樹脂に
よる磁粉の被覆は、押出機等を用いて熱硬化性樹脂をそ
の溶融温度以上で硬化温度より低温にて磁粉と溶融混練
するか、或いは熱硬化性樹脂の溶液を磁粉と混合した
後、溶媒を蒸発させるといった慣用法により実施でき
る。

【００２６】磁粉は磁気異方性のものを利用する。磁粉
の種類は特に制限されないが、通常はSm₂Co₁₇合金系、
Sm−Fe−Ｎ合金系、Nd−Fe−Ｂ合金系等の希土類合金か
らなる。磁気異方性磁粉は、急冷凝固法により製造した
磁粉を熱間静水圧プレスし、成形体を塑性加工後に粉砕
する方法、水素処理 (HDDR) 法、などの従来法により製
造したものでよい。この種の磁気異方性磁粉はいずれも
一般に不規則形状の粉末であり、成形中に回転しにくい
ため配向度が低くなる傾向があるが、本発明ではこのよ
うな粉末を使用した時の配向度の向上効果が大きい。好
ましい磁粉は、Nd−Fe−Ｂ合金系の磁気異方性粉末であ
る。

【００２７】粉末の粒度も広範囲に適用可能であるが、
平均粒径が 0.5〜350 μｍの範囲内が好適である。0.5
μｍ未満であると外部配向磁場により磁粉に作用する回
転トルクが小さく、磁気特性が低下し、350 μｍを越え
ると、磁石中の空孔サイズが大きくなり、表面処理に対
して問題になる。より好ましい粒度範囲は、38μｍ以
上、300 μｍ未満である。

【００２８】バインダーとして用いる熱硬化性樹脂も特
に制限されず、従来よりボンド磁石に使用されてきたエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラ
ミン樹脂などが使用できる。樹脂の常温での性状は液状
でも固形でもよいが、金型への投入のしやすさからは固
形が望ましい。さらに固形樹脂の溶融温度が45℃〜90℃
の範囲であることが望ましい。

【００２９】溶融温度が45℃未満であると、連続的にプ
レス成形を行う場合、パンチと金型および／または粉末
と金型との摩擦熱により金型温度が上昇する可能性があ
るため、金型への投入時に原料粉末が付着しやすく、投
入しづらくなる。逆に溶融温度が90℃を越えると、樹脂
が溶融するまで金型内の原料粉末を加熱するのに時間を
要するため、生産性が低下する。

【００３０】磁粉に対する熱硬化性樹脂の混合比率は１
〜20wt％とするのが好ましい。この混合比率が１wt％未
満では、成形されたボンド磁石内の磁粉間の結合が不十
分となり、成形性が悪く、得られた成形体と最終的に得
られるボンド磁石の機械的強度が著しく低下する。一
方、熱硬化性樹脂の混合比率が20wt％を越えると、磁粉
の割合が低下し、磁気特性が著しく低下する。熱硬化性
樹脂の好ましい混合比率は２wt％以上、10wt％以下であ
り、より好ましくは２wt％以上、５wt％以下である。

【００３１】原料粉末には、熱硬化性樹脂と磁粉の他
に、必要に応じて、カップリング剤、潤滑剤等の従来よ
り用いられてきた各種の添加剤を少量であれば添加でき
る。また、熱硬化性樹脂による被覆を異なる樹脂で２層
以上施すこともできる。

【００３２】この原料粉末を金型に給粉して磁場中プレ
ス成形を行う。本発明では、このプレス成形が、温間成
形 (即ち、バインダーとして用いる熱硬化性樹脂が溶融
する温度で行う) であることと、磁場の印加をパルス磁
場と静磁場の重畳により行い、かつパルス磁場と静磁場
の印加のタイミングを制御する点に特徴がある。

【００３３】使用するプレス成形機には、従って、金型
の加熱手段と、電磁石等のパルス磁場および静磁場の印
加手段とを設けておく。パルス磁場は、静磁場発生用と
同じコイルを利用して印加することもできるが、発生可
能なパルス磁場強度が制限されるので、静磁場発生用の
電磁石とは別に、パルス磁場発生用空心コイルを設置す
ることが好ましい。

【００３４】プレス成形時の加熱温度は、原料粉末に用
いた熱硬化性樹脂の溶融温度以上とする。磁粉と共存す
る樹脂が溶融し、磁粉間の摩擦力が低下するので、配向
磁場により磁粉に作用する回転トルクが配向により有効
に作用する。もちろん、この温度は、バインダーとして
用いる熱硬化性樹脂の硬化温度以上に高くしてはならな
い。好ましい加熱温度は、熱硬化性樹脂の溶融温度以上
で、溶融温度＋50℃以下、より好ましくは溶融温度＋30
℃以下、特に好ましくは溶融温度＋20℃以下である。

【００３５】配向磁場の強さは、静磁場は８kOe 以上、
好ましくは10 kOe以上であり、パルス磁場は15 kOe以
上、好ましくは20 kOe以上、さらに好ましくは25 kOe以
上である。静磁場が８kOe 未満、またはパルス磁場が15
kOe未満であると、得られたボンド磁石の配向度がかな
り低下する。配向磁場の強さの上限は特に制限されない
が、エネルギーコストや装置の大型化を避けるには、静
磁場で15 kOe以下、パルス磁場で40 kOe以下、特に35 k
Oe以下とすることが好ましい。

【００３６】プレス成形は、従来と同様に、下パンチで
底面が形成された金型内に原料粉末を給粉し、上パンチ
を押し下げて加圧することにより実施すればよい。加圧
力は特に制限されず、従来と同様でよいが、好ましくは
８〜10 ton/cm²、より好ましくは６〜８ton/cm² の範囲
内である。加圧保持時間は、通常は１〜３秒程度で十分
である。

【００３７】本発明では静磁場とパルス磁場を重畳させ
て印加するが、特にパルス磁場を印加するタイミングが
重要である。即ち、パルス磁場は、加圧前または加圧と
同時に印加するのではなく、加圧を開始した後、金型キ
ャビティ (上下パンチと金型で形成される空間) 内の原
料粉末の嵩密度が特定範囲内まで軽度の圧縮された時点
で印加する。このパルス磁場印加時の嵩密度を、本発明
ではタップ密度 (タッピングのように重力のみで達成可
能な最大嵩密度) に対する嵩密度の比で規定する。以
下、このタップ密度に対する嵩密度の比を単に「嵩密度
比」という。

【００３８】本発明においては、金型キャビティ内の原
料粉末の加圧を開始し、原料粉末の嵩密度がタップ密度
の65〜85％ (即ち、嵩密度比が0.65〜0.85) となった時
点でパルス磁場を印加する。それにより、パルス磁場の
印加による配向度の向上効果が著しく高まる。

【００３９】パルス磁場を上パンチによる加圧開始前に
印加すると、まだキャビティ体積が大きいため、パルス
磁場により磁化された微粉が、金型キャビティ内部の配
向方向垂直端面では自由磁極を形成し、反発し合うた
め、得られた成形体の配向方向端面で配向性が乱れやす
く、均一の磁気特性が得られ難い。この配向性の低下を
抑制するために、プレス中に静磁場を付与したとして
も、プレスによる押ししろが大きく、プレスの圧密によ
る磁粉の移動および／または回転する力に打ち勝つには
大きな静磁場が必要であり、効率的ではない。

【００４０】加圧開始後にパルス磁場を印加しても、そ
の時の嵩密度比が0.65より小さいと、磁粉が自由に移動
および／または回転できる空間が大きいため、パルス磁
場により配向させた磁粉の配向性、その後のプレスによ
る圧密で乱れやすい。一方、嵩密度比が0.85よりも大き
いと、磁粉が自由に移動および／または回転できる空間
が小さく、粒子間の接触力も大きくなるため、配向磁場
により磁粉に作用する磁気的な力および／または回転ト
ルクが有効に作用しなくなる。より好ましい嵩密度比は
0.70〜0.80 (即ち、嵩密度がタップ密度の70〜80％) で
ある。

【００４１】特に磁粉が不規則形状の場合、樹脂と混合
した磁粉を金型キャビティ内に自然に充填した場合の嵩
密度 (自然充填時の嵩密度を以下では見掛け密度とい
う) のタップ密度に対する比はは0.65より小さくなるの
が普通である。仮に、この時の嵩密度比が0.65以上にな
っても、本発明では、金型キャビティ内で軽度の加圧し
て嵩密度比を0.85以下の範囲内で増大させておく。

【００４２】この0.65〜0.85という嵩密度比の範囲は、
プレス成形の最終的な嵩密度のほぼ半分程度に相当し、
プレス成形のごく初期に通過してしまう狭い範囲であ
る。前述した特開平８−31677 号にも、キャビティ内の
磁粉をまず１〜４ton/cm²の加圧力で軽度に加圧してか
ら、加熱と静磁場の印加を開始し、プレス成形してもよ
いことが記載されているが、この時の下限の１ton/cm²
の加圧力でも、本発明で規定する嵩密度比の上限の0.85
を軽く超えてしまう。即ち、本発明における軽度の加圧
は、この特開平８−31677 号に記載の軽度の加圧よりは
るかに軽微な加圧力によるものである。

【００４３】パルス磁場の印加回数は特に制限されな
い。１回でも十分な配向度の向上効果が得られるが、上
記の嵩密度比の範囲でパンチを停止して、嵩密度を一定
にした状態で、２回以上のパルス磁場の印加を行うと、
さらに配向度が向上する。しかし、この効果は通常は２
〜４回程度で飽和する。好ましい印加回数は１〜３回で
あり、通常は１〜２回で十分である。１回のパルス磁場
の持続時間は特に制限されないが、通常は１マイクロ秒
〜１秒、好ましくは５マイクロ秒〜100 ミリ秒である。

【００４４】静磁場の印加は、上記パルス磁場の印加と
ともに開始してもよいが、好ましくはプレス成形の加圧
開始と同時に開始する。静磁場は、遅くとも、上記の嵩
密度比の範囲内で印加される最後のパルス磁場の印加直
後に開始する。これより静磁場の印加が遅れると、その
前にパルス磁場で配向させた磁粉が、静磁場の印加開始
までにプレスによる圧密で移動および／または回転する
ため、配向性が著しく低下してしまう。静磁場は、上記
のパルス磁場の印加で達成された磁粉の高い配向状態を
維持するように、加圧の最後まで印加し続けることが好
ましい。

【００４５】静磁場とパルス磁場の磁場方向は同方向に
揃えるが、パルス磁場を２回以上印加する場合には、最
後の印加時の磁場方向が静磁場と同じであれば、パルス
磁場を反転させてもよい。

【００４６】本発明の方法によるプレス成形の手順は、
例えば次のようになる。金型 (予熱しておいてもよい）
に原料粉末を給粉した後、金型を加熱して原料粉末中の
熱硬化性樹脂を溶融させる。この加熱の間または加熱後
に、パルス磁場の印加に適した嵩密度になるまで原料粉
末を軽度に加圧する。ここで加圧を一旦停止してもよ
い。静磁場の印加は、樹脂の溶融後、或いは加圧または
加熱の開始時から開始する。樹脂が溶融して所定の嵩密
度比の範囲内までの原料粉末が加圧された時点で、パル
ス磁場を所定回数印加する。その後、静磁場を維持しな
がら加圧を再開または続けて、所定のプレス成形圧力ま
で加圧し、適当な時間加圧力を保持してプレス成形を完
了する。成形後、静磁場発生用コイルに逆向きの電流を
流して脱磁させ、温度調節装置により金型を冷却して、
樹脂を固化させてから脱型して、成形体を得る。

【００４７】なお、パルス磁場は、上記の嵩密度比の範
囲内で印加する以外に、さらに加圧開始前や加圧再開後
に印加してもよいが、それによる配向度の向上効果はあ
まり大きくないので、上記の時点に印加するだけで十分
である。

【００４８】本発明の方法によれば、加圧のごく初期の
特定嵩密度比の範囲内でパルス磁場を印加することによ
り効率よく磁粉を配向させることができ、加圧中にパン
チを複数回にわたって停止する必要がない。また、静磁
場で配向状態を保持しながら加圧成形する際にはパンチ
速度を増大させることができるので、静磁場中ので加圧
保持時間を短縮することができる。そのため、パルス磁
場の印加のために加圧を一旦停止しても、全体の成形時
間は従来より短縮可能である。

【００４９】プレス成形で得られた成形体は、従来と同
様に、適当な加熱炉に移してバインダーの熱硬化性樹脂
の硬化に必要な温度に加熱すると、磁粉が熱硬化性樹脂
で結合されたボンド磁石が得られる。その後、必要に応
じて、機械加工、表面処理といった処理を施してもよ
い。

【００５０】

【実施例】水素処理法で得られた不規則形状の磁気異方
性Nd-Fe-Ｂ系磁粉 (平均粒径150μｍ、Br＝12.3 kG)
に、バインダーとして磁粉重量に対して３wt％のエポキ
シ樹脂 (硬化剤と硬化促進剤を含有、溶融温度60℃) を
混合し、60℃で溶融混練して、磁粉がエポキシ樹脂で被
覆された原料粉末 (コンパウンド) を得た。

【００５１】この原料粉末をタップ密度測定用の容器に
入れ、タッピング開始前の嵩密度、即ち、見掛け密度
と、100 回タッピングした後の嵩密度 (タップ密度) と
を測定したところ、見掛け密度 (自然充填での嵩密度)
はタップ密度の60％ (嵩密度比＝0.60) であった。

【００５２】この原料粉末を、図１に示す磁場中プレス
成形機を用いて、断面積が９×１１ｍｍの成形体を得る
ようにプレス成形した。このプレス成形機は、上下のパ
ンチ位置を自由に制御でき、従ってキャビティ内の粉末
への加圧力を制御できる。また、金型には温度調節装置
が取り付けられており、金型温度を任意の一定温度に保
つことができる。さらに、金型には、圧下方向に垂直な
方向（横磁場) の静磁場および／またはパルス磁場を
印加できる磁化コイルも付設されている。なお、磁化コ
イルは複数のコイルに分かれており、静磁場とパルス磁
場を同時に印加することもできるようになっている。

【００５３】まず、下パンチを下げて、温度調節装置に
より一定温度に保持された金型キャビティ内に所定量の
原料粉末を投入した。温度調節装置による金型の加熱に
より原料粉末の樹脂が溶融したことを確認してから、上
パンチを、キャビティ内の原料粉末が所定の嵩密度比に
なる位置まで下げ、その位置で一旦停止させた。次い
で、静磁場とパルス磁場の印加を開始した。場合によ
り、まず静磁場の印加を開始してから、さらに上パンチ
を少し下げ、より嵩密度比を高くしてからパルス磁場の
印加を実施した。パルス磁場 (１回以上) の印加が終了
したら、静磁場を維持しながら上パンチをさらに下げ
て、６ton/cm²の加圧力を１秒間加えた後、静磁場発生
用コイルに逆向きの電流を流して脱磁し、金型を冷却し
て脱型した。脱型後、得られた成形体を、Arガス雰囲気
中で120 ℃に60分間加熱して、エポキシ樹脂を硬化さ
せ、ボンド磁石を得た。

【００５４】比較例として、磁場印加方法は変更せずに
プレス成形を常温で実施した場合、磁場配向を静磁場と
パルス磁場の一方だけでプレス成形を行った場合、プレ
ス成形時のパルス磁場や静磁場の印加のタイミングが本
発明の範囲外である場合についても、ボンド磁石を製造
した。

【００５５】得られたボンド磁石について、下記の方法
により、磁粉の配向度を求めた。その結果も表１に併せ
て示す。

【００５６】(1) 磁気特性得られたボンド磁石の磁気特性を、ＢＨトレーサーによ
り測定した。また、原料磁粉のＶＳＭ測定を行い、成形
体残留磁束密度と原料磁粉の残留磁束密度との比により
配向度を以下の計算式で算出した。

【００５７】ボンド磁石の配向度＝Ｂ／Ｂ₀／Ｖ_f×100(％) Ｂ：ボンド磁石のBr (kG) Ｂ₀：原料磁粉のBr (kG)(＝12.3) Ｖ_f：磁粉の体積充填率Ｖ_f＝Ｄ×Ｘ_m／Ｄ_m Ｄ：ボンド磁石密度 (g/cm³) Ｘ_m：磁粉重量分率 (＝0.97) Ｄ_m：磁粉密度 (＝７．６ｇ／ｃｍ^３）

【００５８】

【表１】

【００５９】表１から明らかなように、プレス成形を原
料粉末の樹脂が溶融する温間 (加熱下) で行った場合、
静磁場だけを印加しても (試験No.1〜3)、92％前後とい
うかなり高い配向度を得ることができる。これに対し、
パルス磁場を１回だけ印加した比較例 (試験No. 4 〜8)
は配向度が著しく低くなり、パルス磁場を１回印加する
だけでは、磁粉を高度に配向させることはできないこと
がわかる。

【００６０】本発明によれば、この温間プレス成形にお
いて、パルス磁場と静磁場の重畳により磁場配向を行
い、さらにパルス磁場の印加時の原料粉末を嵩密度比が
0.65〜0.85の範囲内となるように予め軽く加圧しておく
ことで、パルス磁場の印加が１回でも、94〜96％という
非常に高い磁気異方性磁粉の配向度が得られ、従って、
磁気特性がそれだけ向上したボンド磁石を得ることがで
きる。

【００６１】しかし、同じようにパルス磁場と静磁場を
重畳して磁場中温間プレス成形を実施しても、パルス磁
場印加時の原料粉末の嵩密度比が0.65より低い (試験N
o.14)か、または0.85を超えると (試験No. 17〜19) 、
配向度は92％台を超えることはなく (静磁場だけを印加
した場合と同レベル) 、静磁場にパルス磁場の重畳した
ことによる配向度の向上効果は全く得られなかった。

【００６２】前述した特開平８−31677 号には、プレス
成形前に予め原料粉末を仮成形してもよいことが記載さ
れているが、この仮成形は１〜４ton/cm²という加圧力
で行うものであり、このような強い圧力を加えると、原
料粉末の嵩密度比は１を軽く超えてしまうので、本発明
によるパルス磁場の重畳による配向度の増大効果は得ら
れない。

【００６３】また、パルス磁場の印加時の原料粉末の嵩
密度比が上記範囲内であっても、その後さらに加圧して
から静磁場の印加を開始すると (試験No. 22〜23) 、や
はり配向度の向上は得られず、特に静磁場の開始が遅れ
た試験No. 23では配向度は大きく低下した。また、常温
プレス成形では、本発明によるパルス磁場と静磁場の重
畳を実施しても、配向度は大きく低下した。

【００６４】パルス磁場や静磁場の強度も、それぞれあ
る限度より低いと、配向度が低下した (試験No. 24、2
4、29、30) 。パルス磁場の回数については回数が多い
ほど配向度が上昇するが、２〜３回で飽和した (試験N
o. 26〜28) 。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、磁気異方性の磁粉と熱
硬化性樹脂とからなる原料粉末のプレス成形を、樹脂が
溶融する温間で、パルス磁場と静磁場を重畳させた配向
磁場を作用させて行い、そのパルス磁場の印加時の原料
粉末の嵩密度比が0.65〜0.85の範囲内となるように予め
軽く加圧しておくことで、94〜96％という非常に高い配
向度を持つボンド磁石を得ることができ、ボンド磁石の
磁気特性を従来よりさらに向上させることが可能とな
る。

【００６６】また、パルス磁場の印加は非常に短時間
で、しかも１〜２回で十分であり、また必ずしも上パン
チを止めて行う必要はないので、プレス成形時間は長く
ならず、パルス磁場の重畳により従来より加圧保持時間
を短縮できるので、プレス成形時間は短縮され、生産性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で用いたプレス成形機を示す説
明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三野修嗣大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号住友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者石垣尚幸大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号住友特殊金属株式会社山崎製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気異方性の磁性粉末と熱硬化性樹脂と
からなる原料粉末を、金型内で該樹脂の溶融温度以上に
加熱して磁場を印加しながらプレス成形し、得られた成
形体を加熱して樹脂を硬化させる、磁気異方性ボンド磁
石の製造方法であって、プレス成形における磁場の印加
を15 kOe以上のパルス磁場と８kOe 以上の静磁場の両者
により行い、パルス磁場の印加は、加圧を開始した後
に、金型内の原料粉末の嵩密度がタップ密度の65〜85％
の範囲内である間に行い、静磁場の印加は遅くとも上記
嵩密度範囲内でのパルス磁場の最後の印加の直後に開始
することを特徴とする、ボンド磁石の製造方法。