JPS6214081B2

JPS6214081B2 -

Info

Publication number: JPS6214081B2
Application number: JP55025568A
Authority: JP
Inventors: Tadakuni Sato
Original assignee: Tohoku Metal Industries Ltd
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1987-03-31
Also published as: JPS56122105A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、単磁区構造を有する永久磁石の製造
方法に関し、特に例えば希土類コバルト磁石粉末
の成形に用いるバインダ及び成形用粉末を用いた
製造方法に関する。粉末永久磁石例えば希土類コバルト磁石の製造
は、磁石の粉末を成形後焼結して行なう粉末冶金
法によつて殆んど行なわれている。粉末冶金法で
高エネルギー積の磁石を得る方法として、単磁区
構造を含有する磁石粉末を磁界中で配向させて成
形する方法が一般に行なわれている。磁場成形法
には、水、アルコール等の分散媒に磁石微粉末を
懸濁させ、金型中で磁界整列させて成形する湿式
法と、乾燥した磁石微粉末を成形する乾式法とが
ある。湿式法は、乾式法に比べて加圧成形中に分
散媒を金型外に排出させる必要があり、成形時間
が長くなると共に、強制的排液の手段を設ける等
成形装置が大がかりとなつて不利である。また成
形圧力を大きくすると、成形体に亀裂が入り易い
等の欠点を有している。一方、乾式法は、一般に
は磁石微粉末にバインダを混合し、乾燥した粉末
を磁界中で成形するものであり、成形時間が短く
該装置が小さくて済むので、複雑な形状の成形に
も適している等の長所を有している。また磁場成形法においては、金型への粉末充填
性を良好にするために他の粉末成形法で行なわれ
ているような造粒粉末を使用する方法は行なわれ
ていない。それは造粒することにより磁石微粉末
粒子の磁場配向を著しく阻害するため、高い磁気
特性が得られないばかりでなく、著しい磁気特性
の低下を生ずるからである。従来これは磁場成形
法の通念であつた。一般に、粉末冶金法による異方性磁石の磁気特
性は、組成、磁場配向、焼結の影響を大きく受け
る。特に希土類コバルト磁石においては、焼結時
の不純ガスの存在による磁気特性の劣化は工業化
への大きな障害となつていた。そのため希土類コ
バルト磁石の製造の殆んどを占めている乾式磁場
成形による粉末冶金法においても、成形用磁石微
粉末は無バインダで使用されている。一般に粉末
冶金法による磁石の成形用粉末は非常に成形性が
悪く、金型への流動性も極めて悪いという性質を
有している。そのため、成形体にはスリツプ、わ
れ等が生じ易く、焼結体の変形、収縮率も大き
く、また成形体の寸法のばらつきも大きく、薄い
形状や複雑な形状、寸法の精密な磁石は、焼結の
後の切断、研削等の機械加工に大きく依存してい
た。そのため希土類コバルト磁石においては、工
業的には機械加工のコストと共に、高価な希土類
コバルト金属の加工損失は工業上大きな問題とな
つている。本発明は、かかる点に鑑み、乾式磁場成形法に
おいて成形用粉末の金型への流動性を含む成形性
を大幅に改善すると同時に、焼結体の磁気特性を
劣化させることのないバインダ混合造粒粉末を形
成することにより、この種永久磁石の最大の特徴
である小型、薄型、軽量が効率よく実現され、工
業上極めて有益な永久磁石の製造方法を提案する
ことを主たる目的とする。本発明は、希土類金属（イツトリウムを含む）
とコバルトとを主成分とする金属間化合物磁石材
料の微粉末に、固形パラフイン100に対しステア
リン酸を０〜20（０を含まず）の割合で配合した
バインダを０〜３重量％（０を含まず）混合し、
該混合粉末を湿潤状とした後、造粒して成型し、
焼結することを特徴とする。この場合、固形パラフインに対してステアリン
酸を20％以上とすると、後述の実施例２及び３に
よつて明らかなように、圧粉密度が飽和して意味
がなくなると共に、Br、BH_C等の磁気諸特性が
低下して不都合となる。またバインダを３重量％
以上としたときは、後述の実施例６によつて明か
なように、磁気諸特性が低下することになつて、
不都合である。以下本発明の実施例について詳細に説明する。実施例１Ｒ―Co系磁石の代表的組成であるSmCo₅粉末
をSm35.5重量％、Co64.5重量％となるように還
元法で製造した。この粉末を振動ミルにて湿式粉
砕を行ない、約３μに微粉末化した後に乾燥し
た。この微粉末に、固形パラフイン、ステアリン
酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウ
ム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マ
グネシウム、ポリエチレングリコール、ビスアマ
イド、高級アルコールを各１重量％づつ、トルエ
ン又はエタノールに溶解又は分散し、混合した後
乾燥した。この粉末を無磁場にて、直径20mm、高
さ６mmの円盤状に成形し、試料圧1t／cm²で加圧成
形した。圧粉体の密度とスリツプの有無、成形性
への効果は第１表に示す通りである。

【表】その結果、固形パラフインで結着性、ステアリ
ン酸及びステアリン酸アルミニウムにて潤滑性の
効果が大きく、成形性が著しく改善された。更に、この圧粉体を真空中で脱ガスした後、ア
ルゴン雰囲気中1130℃で焼結し、徐冷後急冷し
た。得られた焼結体を切断し、欠陥の有無を調べた
ところ、固形パラフイン、ステアリン酸、ステア
リン酸アルミニウムを混合して得られた焼結体に
は欠陥が認められなかつた。そして、第１表に示
すように、圧粉体にスリツプが内在しているもの
は、焼結しても完全には消失せず、焼結体の内部
には、割れ・ひびとして残存していた。これらの
欠陥は、磁石の磁場の均一性又は磁石の機械的強
度の上で大きな欠点といえる。実施例２実施例１と同様の方法で製造したSmCo₅微粉
末に、固形パラフイン１％とステアリン酸０〜
0.5％、固形パラフイン１％とステアリン酸アル
ミニウム０〜0.5％、固形パラフイン１〜1.5％を
夫々湿式混合し、乾燥後無磁場にて直径20mm、高
さ６mmの円盤状に試料圧1t／cm²で成形し、圧粉体
の密度、スリツプの有無について調べた。その結
果プレス体にスリツプは認められなかつた。圧粉
密度との関係を第１図に示す。図中、実線は固形
パラフインとステアリン酸との複合混合及び圧粉
密度の関係を示し、一点鎖線は固形パラフインと
ステアリン酸アルミニウムとの複合混合及び圧粉
密度の関係、破線は固形パラフイン単体混合及び
圧粉密度の関係を夫々示す。添加量零点は固形パ
ラフイン１％混合に相当する。その結果、固形パラフインとステアリン酸又は
ステアリン酸アルミニウムを複合混合することに
より、結着性及び潤滑性の良好なバインダとな
り、非常に成形性の良いプレス用粉末が得られ
た。ステアリン酸0.2％、ステアリン酸アルミニ
ウム0.3％程度の添加で圧粉密度が飽和してい
た。更にこの圧粉体を真空中で脱ガスした後、アル
ゴン雰囲気中1140℃で焼結し、徐冷後急冷した。
得られた焼結体を切断し、欠陥を調べたところ、
割れ・ひび等の欠陥は認められなかつた。実施例３実施例１と同様の方法で製造したSmCo₅微粉
砕粉末に、固形パラフイン、ステアリン酸、ステ
アリン酸アルミニウムを夫々０〜１％湿式混合し
乾燥後解砕した。そしてこの粉末を約10kOeの磁
界中で、直径16mm、高さ７mmの円盤状に試料圧
1t／cm²で成形した。その圧粉体を真空中で脱ガス
した後アルゴン雰囲気中1120℃で焼結し、徐冷後
急冷したものを用い、その諸特性を調べた。その
結果を第２表に示す。

【表】この表により明らかなように、固形パラフイン
は特性に殆んど影響しないが、ステアリン酸及び
ステアリン酸アルミニウムは磁気特性を低下させ
る傾向が見られ、ステアリン酸アルミニウムはそ
の傾向が著しい。SmCo₅粉末の組成を変更する
ことにより、ステアリン酸アルミニウムの磁気特
性の低下を防止できると思われるが、本発明にお
いてはステアリン酸を使用することにした。実施例４実施例１と同様の方法で製造したSmCo微粉末
に、固形パラフイン1.5％とステアリン酸0.09％
湿式混合し、乾燥後解砕した。この粉末を約
10KOeの磁界中で、上下パンチ面に各厚さ10mm
の非磁性層を有する金型と有しない金型とを用い
て、直径40mmの円盤状に試料圧0.5t／cm²で成形
し、圧粉密度とスリツプとを調べた。また実施例
３と同様の条件で焼結し、磁気特性を測定した。
圧粉密度とスリツプとの関係を第２図に示す。図
中、実線はパンチ面に非磁性層を有する金型とバ
インダ混合粉末との圧粉密度、スリツプの関係
を、一点鎖線はパンチ面に非磁性層を有しない金
型とバインダ混合粉末との圧粉密度、スリツプの
関係を、破線はパンチ面に非磁性層を有する金型
と無バインダとの圧粉密度、スリツプの関係を夫
夫示し、図中黒抜きの印はスリツプの認められた
成形体である。第３表は、焼結体より切出して測定した試料の
磁気特性を示している。表中、粉末の種類の欄に
おける記号Ａはバインダ混合粉末を、記号Ｂは無
バインダ混合粉末を夫々表わす。また同じく金型
の種類の欄における記号Ｃはパンチ面非磁性層有
を、記号Ｄはパンチ面非磁性層無を夫々表わして
いる。

【表】第２図及び第３表により明らかな如く、磁気特
性には変化は見られないが、成形性はバインダを
入れることにより著しく改善され、金型のパンチ
面に非磁性層を設けることにより、成形体の直
径／厚さが10以上のものが容易に得られた。実施例５実施例１と同様の方法で製造したSmが35.2〜
36.0重量％、残りCoの微粉末に、固形パラフイ
ン１％とステアリン酸0.06％湿式混合し、乾燥後
解砕した。この粉末を約10KOeの磁界中で、直
径16mm、高さ７mmの円盤状に試料圧1t／cm²で成形
した。その圧粉体を実施例３と同様の方法で焼結
し、磁気特性を調べた。その結果を第３図に示
す。図中、破線は固形パラフイン１％とステアリ
ン酸0.06％をバインダとして混合した試料の磁気
特性を示し、実線は無バインダ試料の磁気特性を
示す。バインダ試料は、無バインダ試料に比べて
Sm組成の最適値は0.2重量％程度rich側へ移行し
ている。実施例６実施例１と同様の方法で製造したSmCo₅微粉
末に、固形パラフイン100に対しステアリン酸６
の割合で配合したバインダを０〜５％湿式混合
し、乾燥後解砕した。この粉末を約10KOeの磁
界中で直径16mm、高さ７mmの円盤状に試料圧
0.7t／cm²で成形した。その圧粉体を実施例３と同
様の方法で焼結し、磁気特性を調べた。第４図
は、その結果で、バインダを混合した試料の圧粉
密度と焼結体の磁気特性を示す。図により、バイ
ンダの混合と共に圧粉体の成形性は向上し、圧粉
体強度及び圧粉密度が著しく向上した。尚、磁気
特性はバインダ量が３％を越えると急激に低下す
る傾向が見られる。組成をSm rich側へ移行する
ことにより、この低下を解消させることは可能で
あるが、その場合はバインダ混合量の少ない領域
に磁気特性の低下が見られることになる。またバ
インダの混合量は本来少ない方が望ましいことも
あり、バインダ混合量は３％以下が好適と考え
る。実施例７実施例１と同様の方法で製造したSmCo₅微粉
末に、固形パラフイン100に対しステアリン酸６
の割合で配合したバインダを1.5％湿式混合し、
乾燥後解砕した。この粉末にトルエン及びアルコ
ールを湿潤液として加え、造粒し、乾燥後、粉末
の流動性について調べた。粉末の流動性は、仰角
60゜で内径４mmの孔を有するロート状器具で、該
粉末50グラムが流動する時間を測定して比較し
た。その結果を第４表に示す。

【表】次にこれらの粉末を約10KOeの磁界中で、直
径16mm、高さ７mmの円盤状の試料に、印加磁界を
与えると共に試料圧1t／cm²で成形した。その圧粉
体を実施例３と同様の方法で焼結し、磁気特性を
調べた。その結果を第５表に示す。

【表】固形パラフインが不溶であるアルコール及び溶
解するトルエンを湿潤液として使用しても流動性
の良い造粒粉末が得られ、而も磁場成形において
も、磁気特性の低下は殆んど認められない。実施例８実施例１と同様の方法で製造したSmCo₅微粉
末に、固形パラフイン100に対しステアリン酸６
の割合で配合したバインダを１％湿式混合し、乾
燥後解砕した。この粉末にトルエンを加えて造粒
し、−28〜＋60メツシユの粉末を製造し乾燥し
た。そして自動供給器を用いてこの造粒粉末の金
型への流動性を比較した。第６表は、該粉末の充
填性を示す。

【表】また成形体（長さ18mm、幅８mm、厚さ3.5mm）
における充填ばらつきσについては、粉末の種類
が造粒粉末の場合は0.9、粉末の種類が無バイン
ダ粉末の場合は1.8を夫々示している。次に粉末を約10KOeの磁界中で、印加磁場と
直角方向に試料圧1t／cm²で成形し、実施例３と同
様の方法で焼結したものの磁気特性を調べた。そ
の結果を第７表に示す。

【表】第６表及び第７表等によれば、造粒粉末は、金
型への流動性が極めて良く、粉末充填による成形
体のばらつきも小さく、而も磁気特性の低下は認
められない。実施例９実施例１と同様の方法で製造した
Sm_0.4MM_0.6Co₅（ここにMMの成分はLa27重
量％、Ce59重量％、Nd11重量％、Pr3重量％）
の微粉末に固形パラフイン１％とステアリン酸
0.06％湿式混合し、乾燥後解砕した。この粉末に
トルエンを加え、−28〜＋60メツシユに造粒し、
乾燥したこの粉末を約10KOeの磁界中で、直径
16mm、高さ７mmの円盤状試料に印加磁場と平行方
向に試料圧1t／cm²で成形した。その圧粉体を実施
例３と同様の方法により保持温度1050℃で焼結
し、磁気特性を調べた。その結果を第８表に示
す。

【表】

【表】以上述べたごとく本発明によれば、希土類金属
（イツトリウムを含む）とコバルトとを主成分と
する金属間化合物磁石材料の微粉末に、固形パラ
フイン100に対しステアリン酸を０〜20（０を含
まず）の割合で配合したバインダを０〜３重量％
（０を含まず）混合し、該混合粉末を湿潤状とし
た後、造粒して成型し、焼結するように構成した
ので、当該焼結体の磁気特性を劣化させることな
く非常に優れた成形用粉末を提供することができ
る。すなわち本発明による成形用粉末を使用する
ことにより、従来不可能とされていた小物、薄
物、複雑な形状の形態の型に容易に流動性良く充
填することができ、結局、プレス成型時間の短縮
化成形時間の短縮、成形体の寸法のばらつきの減
少、成形体の強度の向上及び焼結による収縮率の
減少等の効果を有する。その結果、生産能力の向
上、加工の大幅な改善、高価な希土類コバルト金
属の著しい効率化、省資源化が行なわれ、該粉末
磁石の製造において、非常に有益な製法である。尚、上述各実施例において、SmCo₅磁石、
Sm_0.4MM_0.6CO₅磁石についてのみ説明した
が、本発明は乾式成形法において成形性を向上さ
せようとするものであるから、イツトリウム、セ
リウム、ネオジウム、プラセオジウム、サマリウ
ム等の希土類金属の１種又は２種以上とコバル
ト、鉄、ニツケル、銅、マンガン、チタン、ジル
コニウム等の金属を１種又は２種以上を主成分と
する粉末永久磁石例えば希土類コバルト磁石にも
適用し得ることは勿論である。更には、例えばバ
リウムフエライト系磁石、ストロンチウム系磁石
等の酸化物永久磁石又はその他の合金系の磁石に
も適用して好適であること勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例２において製造した成形試料
の圧粉密度と添加量との関係を示す図、第２図は
実施例４において製造した成形試料の圧粉密度と
成形体の厚さとの関係を示す図、第３図は実施例
５において製造した成形試料の磁気特性を示す
図、第４図は実施例６において製造した成形試料
の圧粉密度及び各磁気特性を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１希土類金属（イツトリウムを含む）とコバル
トとを主成分とする金属間化合物磁石材料の微粉
末に、固形パラフイン100に対しステアリン酸を
０〜20（０を含まず）の割合で配合したバインダ
を０〜３重量％（０を含まず）混合し、該混合粉
末を湿潤状とした後、造粒して成型し、焼結する
ことを特徴とする永久磁石の製造方法。