KR101421555B1 - 소결 자석 - Google Patents

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Abstract

박육화된 소결 자석의 강도를 확보하는 것을 과제로 한다. 이 때문에, 소결 자석(1)은, 자성 재료를 소결하여 이루어지는 페라이트 소결 자석이다. 소결 자석(1)은, 자성 분말과 바인더 수지를 혼합하여 얻어진 자성 분말 혼합물을, 자장을 인가한 금형의 내부에 사출 성형하여 성형체를 제조하고, 이 성형체를 소성함으로써 제조된다. 소결 자석(1)의 중심 위치에 있어서의 두께는 3.5mm 이하이다. 또, 소결 자석(1)의 표면 거칠기 Rz는, 0.1㎛ 이상 2.5㎛ 이하이다. 표면 거칠기 Rz는, 10점 평균 거칠기이다.

Description

소결 자석{SINTERED MAGNET}
본 발명은, 박육화(薄肉化)된 소결 자석의 강도를 확보하는 것에 관한 것이다.
소결 자석은, 가전 제품이나 자동차 등에 탑재되는 전동기를 비롯하여, 널리 이용되고 있다. 최근에는, 소결 자석은 공간 절약화나 연비 개선 등의 요구 때문에, 소형화, 박육화가 요구되고 있다. 페라이트 소결 자석의 강도를 향상시키기 위하여, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 다음과 같은 기술이 개시되어 있다. 이것은, 성형 대상 분말을, Fe, 원소 A, 원소 R 및 원소 M을 함유하는 페라이트 소결 자석을 분말화한 자석 분말로 실질적으로 구성하거나, 또는, 이 자석 분말과, Fe, 원소 A, 원소 R 및 원소 M을 함유하는 원료 분말로 실질적으로 구성한다는 것이다.
일본 특허 공개 제2002-353021호 공보, [0006]
또, 박육화된 소결 자석을 제조하기 위해서는, 어느 정도의 두께를 가지는 소결체를 연마하는 등의 가공을 실시하여 얇게 할 필요가 있다. 그러나, 소결 자석을 얇게 하기 위하여 가공하면, 소결 자석의 기계적인 강도가 저하될 우려가 있고, 가공도 곤란하다. 특히, 소결 자석의 두께가 4mm를 하회하게 되면, 소결 자석의 기계적인 강도는 현저하게 저하된다.
특허문헌 1에 개시된 기술은, 원재료의 조성을 연구함으로써 소결 자석의 강도를 향상시키는 것이다. 그러나, 소결 자석의 박육화에 의해 소결 자석의 두께가 4mm를 하회하게 되면, 특허문헌 1에 개시된 것과 같은 방법에 의해 소결 자석의 강도를 확보하는 것에는 한계가 있다. 이와 같이, 소결 자석을 박육화하여, 4mm를 하회하는 두께의 소결 자석을 얻으려고 한 경우, 소결 자석의 강도를 확보하는 것이 상당히 곤란해진다. 본 발명은, 상기 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 박육화된 소결 자석의 강도를 확보하는 것을 목적으로 한다.
두께가 4mm 이상인 소결 자석은, 소결 자석 자체의 두께에 의해 필요한 강도를 확보할 수 있다. 두께가 4mm를 하회하는 박육화된 소결 자석은, 소결 자석 자체의 두께를 이용할 수 없기 때문에, 충분한 강도를 확보할 수 없다. 소결 자석의 두께가 이용할 수 없을 만큼 박육화된 소결 자석의 강도를 확보하기 위하여, 본 발명자는, 어느 정도의 두께가 확보되어 있는 소결 자석에 있어서는 지금까지 착목하고 있지 않았던 표면 거칠기 Rz에 주목하였다. 그리고, 이 점에 대하여 예의 연구를 한 바, 상기 표면 거칠기 Rz와 소결 자석의 강도 사이에는 높은 상관이 있는 것을 발견하였다. 이 상관은, 특히, 소결 자석의 두께가 얇을수록 높아진다. 본 발명은, 이러한 지견에 기초하여 완성된 것이다.
본 발명에 관련된 소결 자석은, 자성 재료를 소결하여 이루어지는 소결 자석이며, 당해 소결 자석의 중심 위치에 있어서의 두께가 3.5mm 이하이고, 또한, 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
소결 자석의 표면 거칠기 Rz가 작아짐에 따라서, 소결 자석의 강도는 높아진다. 그리고, 두께가 3.5mm 이하로 박육화된 소결 자석에 있어서도, 표면 거칠기 Rz를 2.5㎛ 이하로 하면, 실용상 충분한 강도를 확보할 수 있다.
본 발명의 바람직한 태양으로서는, 상기 표면 거칠기 Rz는, 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 소결 자석의 표면 거칠기 Rz의 하한값을 0.1㎛로 함으로써, 필요이상으로 소결 자석의 표면 거칠기 Rz를 저감시킬 필요는 없기 때문에, 소결 자석의 생산성의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 바람직한 태양으로서는, 상기 소결 자석은, 페라이트 소결 자석인 것이 바람직하다. 페라이트 소결 자석은, 도자기의 일종이며, 깨짐이나 떨어져나감이 발생하기 쉽기 때문에, 박육화되면 강도가 크게 저하된다. 본 발명에 의하면, 표면 거칠기 Rz를 2.5㎛ 이하로 함으로써, 박육화된 페라이트 소결 자석이어도, 충분한 강도를 확보할 수 있다.
본 발명에 관련된 소결 자석의 제조 방법은, 자성 분말과 적어도 바인더 수지를 혼합하여, 자성 분말 혼합물을 얻는 공정과, 상기 자성 분말 혼합물이 접촉하는 면의 표면 거칠기 Rz가 3.0㎛ 이하의 금형에 자장을 인가한 상태로, 상기 금형의 내부에서 상기 자성 분말 혼합물을 사출 성형하여 성형체를 얻는 공정과, 상기 성형체를 소성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 소결 자석의 제조 방법은, 자성 분말 혼합물이 접하는 부분의 표면 거칠기 Rz가 3.0㎛ 이하인 금형을 사용하고, 자성 분말 혼합물을 상기 금형의 내부에 사출성형함으로써 성형체를 얻는다. 그리고, 얻어진 성형체를 소결함으로써, 소결 자석을 제조한다. 이러한 금형으로부터 얻어진 성형체를 소결함으로써, 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하인 소결 자석을 간단히 제조할 수 있다.
본 발명은, 박육화된 소결 자석의 강도를 확보할 수 있다.
도 1a는 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 1b는 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 1c는 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 소결 자석의 강도와 두께의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법의 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 4는, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법에 사용하는 사출 성형기의 단면도이다.
도 5는, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법의 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 6a는, 강도의 측정 방법을 나타내는 설명도이다.
도 6b는, 시료의 치수의 설명도이다.
도 6c는, 시료의 치수의 설명도이다.
도 7은, 표 1에 나타내는 강도와 표면 거칠기 Rz의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은, 표 1에 나타내는 강도를 소결 자석의 단위 두께당 강도로 환산하고, 표면 거칠기 Rz와의 관계로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 이하의 설명에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 이른바 균등한 범위의 것이 포함된다. 또, 이하에 개시하는 구성은, 적절히 조합시키는 것이 가능하다.
도 1a, 도 1b, 도 1c는, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 일례를 나타내는 사시도이다. 본 실시 형태에 관련된 소결 자석은, 다양한 형상의 것이 있다. 예를 들면, 도 1a에 나타내는 소결 자석(1)은, 전체는 아치 형상이고, 단면이 원호 형상이며, 모서리부는 모따기되어 있다. 도 1b에 나타내는 소결 자석(1a)은, 전체가 판 형상이며 평면에서 보면 장방형 형상이다. 도 1c에 나타내는 소결 자석(1b)은, 원기둥 형상이다. 본 실시 형태에 있어서는, 소결 자석의 두께는 전체적으로 일정하지 않아도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 소결 자석의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시 형태에 있어서, 표면 거칠기 Rz는, 10점 평균 거칠기이다. 10점 평균 거칠기란, 거칠기 곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이만큼을 발취하고, 이 발취 부분의 평균선으로부터 세로 배율의 방향으로 측정한, 가장 높은 산정(山頂)으로부터 5번째로 높은 산정까지의 표고(Yp)의 절대값의 평균값과, 가장 낮은 곡저(谷底)로부터 5번째로 낮은 곡저까지의 표고(Yv)의 절대값의 평균값의 합을 구하여, 이 값을 ㎛로 나타낸 것을 말한다.
도 1a에 나타내는 소결 자석(1)은, 예를 들면, 모터의 스테이터에 사용되는 영구 자석이다. 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 적용 대상은, 모터에 한정되는 것이 아니라, 발전기, 스피커나 마이크, 마그네트론관, MRI용 자장 발생 장치, ABS 센서, 연료·오일 레벨 센서, 디스트리뷰터용 센서, 마그넷 클러치 등에 사용하는 영구 자석에 대해서도 널리 적용할 수 있다.
본 실시 형태에 관련된 소결 자석은, 예를 들면, 페라이트 소결 자석이다. 페라이트 소결 자석은, 비교적 높은 자기 특성을 가지면서, 저렴하기 때문에 널리 사용되고 있다. 페라이트 소결 자석의 종류는 특별히 한정되는 것이 아니고, 바륨계, 스트론튬계, 칼슘계 등, 어느 것이어도 된다. 또한, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 종류는 페라이트 소결 자석에 한정되는 것이 아니고, 희토류 소결 자석이나 사마륨·코발트계 소결 자석과 같은 금속 소결 자석이어도 된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 소결 자석 전반이 대상이 된다.
도 2는, 소결 자석의 강도와 두께의 관계를 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 관계는, 도 1a에 나타낸 바와 같은 아치 형상의 페라이트 소결 자석의 두께를 변화시켜서 얻어진 결과이다. 도 2의 결과를 얻은 페라이트 소결 자석의 표면 거칠기 Rz는, 모두 3.0㎛이다. 도 2 중, 세로축의 강도는 항절 강도이며 단위는 N/㎟이다. 항절 강도는, 후술하는 굽힘 시험에 의해 구하였다. 항절 강도는, 굽힘에 대한 강도를 나타내는 물성값의 일종으로, 굽힘 강도라고도 한다. 소결 자석에 전단력이 작용하지 않고, 굽힘 모멘트만이 작용하는 경우, 굽힘 작용을 받아도 신장도 수축도 하지 않는 면(즉, 중립면)을 경계로 굽힘 원호의 내측에는 압축력, 외측에는 인장력이 작용한다. 항절 강도는, 굽힘 모멘트(굽힘 하중)에 의해 소결 자석이 파단할 때의 최대 응력을 나타낸다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 페라이트 소결 자석의 강도는, 두께가 작아짐에 따라서 작아지며, 두께가 4mm를 하회하면, 급격하게 강도는 저하된다. 그리고, 페라이트 소결 자석의 두께가 3.5mm 이하가 되면, 강도는 기준값(본 실시 형태에서는 50N/㎟)을 하회한다. 이와 같이, 페라이트 소결 자석의 강도는 두께에 의존하고, 두께가 어느 값 이하가 되면, 필요한 강도를 확보할 수 없는 것을 알 수 있다. 소결 자석 전반에서 동일한 경향이 보이지만, 특히 페라이트 소결 자석에서 상기 서술한 경향은 현저해진다. 페라이트 소결 자석은, 도자기의 일종이며, 깨짐이나 떨어져나감이 발생하기 쉬운 것이 원인이라고 생각된다.
소결 자석을 박육화하면 충분한 강도를 확보할 수 없다는 문제를 해결하기 위하여, 본 실시 형태에 있어서는, 소결 자석의 표면 거칠기 Rz에 착목하였다. 그 결과, 소결 자석(특히 페라이트 소결 자석)의 표면 거칠기 Rz를 2.5㎛ 이하로 하면, 강도 확보에 유효한 것이 발견되었다. 표면 거칠기 Rz를 이러한 범위로 하면, 소결 자석의 두께가 얇은 경우(예를 들면, 3.5mm 이하)이어도, 충분한 강도를 확보할 수 있다. 특히, 소결 자석의 두께가 3.0mm 이하로 얇아지면, 소결 자석의 강도를 확보할 수 있는 효과는 커진다.
표면 거칠기 Rz를 작게 하면, 소결 자석의 강도는 상승하지만, 표면 거칠기 Rz가 0.1㎛를 하회하면, 소결 자석의 강도는 거의 향상되지 않는다. 따라서, 표면 거칠기 Rz의 하한값을 0.1㎛로 함으로써, 소결 자석의 표면 거칠기 Rz를 작게 하기 위하여 소결 자석을 과도하게 가공할 필요는 없어지기 때문에, 소결 자석의 제조 비용을 저감할 수 있음과 함께, 생산성의 저하도 억제할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석은, 다양한 형상의 것에 적용할 수 있고, 또한, 소결 자석의 전체에 있어서 두께는 동일하지 않아도 된다. 이 때문에, 본 실시 형태에 있어서는, 소결 자석을 대표하는 두께가 어느 부분의 것인지를 규정할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 소결 자석의 중심 위치에 있어서의 두께를, 당해 소결 자석을 대표하는 두께로 하여 취급하는 것으로 한다. 소결 자석 내에 중심(重心)이 존재하는 경우, 중심 위치에 있어서의 두께는, 소결 자석의 중심을 통과하는 직선이 당해 소결 자석의 표면의 2점에서 교차했을 때에 있어서, 당해 2점 간의 거리가 가장 작아지는 부분의 치수로 한다. 소결 자석 내에 중심이 존재하지 않는 경우에는, 다음과 같이 중심 위치에 있어서의 두께를 규정한다. 예를 들면, 단면이 대략 C형 형상인 소결 자석인 경우, 중심 위치에 있어서의 두께는, 내경 또는 외경을 원으로 하였을 때의 중심축과 내경 또는 외경의 호의 양단을 연결했을 때의 각도를 이분함과 함께, 상기 중심축과 직교하고, 또한 상기 소결 자석의 중심을 통과하는 직선이, 상기 소결 자석을 관통하는 부분의 치수로 한다. 또, 단면이 원 또는 타원 또는 다각형 형상인 통 형상의 소결 자석인 경우, 중심 위치에 있어서의 두께는, 상기 통 형상의 소결 자석의 중심축과 직교하고, 또한 상기 소결 자석의 중심을 통과하는 직선이, 상기 소결 자석을 관통하는 부분의 치수 중에서, 가장 얇은 부분의 치수로 한다. 소결 자석의 두께 및 밀도가 일정한 경우, 소결 자석의 중심 위치는, 당해 소결 자석의 도심(圖心)이 된다. 또한, 소결 자석의 두께 및 밀도가 일정한 경우, 두께는 어느 위치로 규정하여도 동일하다.
본 실시 형태에 관련된 소결 자석은, 중심 위치에 있어서의 두께가 3.5mm 이하인 것이 바람직하고, 나아가서는, 중심 위치에 있어서의 두께가 3.0mm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 박육화된 소결 자석은, 강도를 확보하기 어렵지만, 본 실시 형태와 같이, 소결 자석의 표면 거칠기 Rz를 2.5㎛ 이하로 함으로써, 충분한 강도를 확보할 수 있다. 특히, 페라이트 소결 자석은, 두께를 3.5mm 이하, 나아가서는 3.0mm 이하로 박육화하면 강도 저하가 현저해지지만, 표면 거칠기 Rz를 2.5㎛ 이하로 함으로써 충분한 강도를 확보할 수 있기 때문에 바람직하다. 다음으로, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법을 설명한다. 본 실시 형태에 있어서는, 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하인 소결 자석을 제조할 수 있는 것이 필요하고, 이러한 소결 자석을 제조할 수 있으면, 제조 방법은 이하의 것에 한정되는 것은 아니다. 우선, 소결 자석이 페라이트 소결 자석인 경우를 설명한다.
[소결 자석의 제조 방법예 1]
도 3은, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법의 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법으로는, 먼저, 페라이트 소결 자석에 대하여 설명한다. 출발 원료의 분말(원료 분말)을 준비하여 칭량하면, 원료 분말을, 예를 들면, 습식 어트리터로 분쇄하면서 혼합한다(단계 S11). 원료 분말은, 특별히 한정되지 않는다. 분쇄되면서 혼합된 원료 분말은, 건조된 후에 정립(整粒)되고 나서, 가소(假燒)된다(단계 S12). 가소에 있어서, 원료 분말은, 예를 들면, 공기 중에서, 1000℃에서 1350℃로 1시간에서 10시간 정도, 소성된다. 원료 분말을 가소함으로써, 과립상의 가소체가 얻어진다.
얻어진 가소체는 조분쇄(粗粉碎)되어서(단계 S13), 가소 분말이 얻어진다. 본 실시 형태에 있어서, 가소체는, 예를 들면, 진동밀을 사용하여 건식 조분쇄되지만, 가소체를 분쇄하는 수단은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 수단으로서 건식 어트리터(매체 교반형 밀), 건식 볼밀 등을 사용할 수도 있다. 조분쇄의 시간은, 분쇄 수단에 따라 적절히 결정하면 된다. 건식 조분쇄는, 가소체의 입자에 결정 변형을 도입하여 보자력 HcJ를 작게 하는 효과도 있다. 보자력 HcJ의 저하에 의해 입자의 응집이 억제되고, 분산성이 향상된다. 또, 배향도도 향상된다. 입자에 도입된 결정 변형은, 후술하는 소결에 의해 해방되고, 이것에 의해 본래의 경(硬)자성으로 돌아가서 영구 자석이 된다.
조분쇄가 종료되면, 얻어진 가소 분말이 미분쇄(微粉碎)된다(단계 S14). 본 실시 형태에 있어서 미분쇄를 실행하는데 있어서, 가소 분말과 분산제와 물을 혼합시켜, 분쇄용 슬러리를 제조한다. 그리고, 볼밀을 사용하여 분쇄용 슬러리를 습식 분쇄 한다. 미분쇄의 수단은 볼밀에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 어트리터, 진동밀 등을 사용할 수 있다. 미분쇄의 시간은, 분쇄 수단에 따라 적절히 결정하면 된다. 분쇄용 슬러리에는, 계면 활성제(예를 들면, 일반식 Cn(OH)nHn+2로 나타내어지는 다가(多價) 알코올)가 첨가되어도 된다. 다가 알코올은, 탄소수 n이 4 이상, 바람직하게는 4에서 100, 더 바람직하게는 4에서 30, 더욱 바람직하게는 4에서 20, 가장 바람직하게는 4에서 12이다.
미분쇄가 종료된 후의 분쇄용 슬러리는 건조되어서(단계 S15), 자성 분말이 얻어진다. 단계 S15에 있어서의 건조 온도는, 바람직하게는 80℃에서 150℃, 더 바람직하게는 100℃에서 120℃이다. 또, 단계 S15에 있어서의 건조 시간은, 바람직하게는 60분에서 600분간, 더 바람직하게는 300분에서 600분간이다. 얻어진 자성 분말은, 바인더 수지 및 왁스류 및 활제 및 가소제와 혼합되어, 니더를 사용하여 가열 환경 하(본 실시 형태에서는 150℃ 전후의 온도)로 소정 시간(2시간 전후) 혼련되는 것에 의해(단계 S16), 혼련물이 얻어진다. 또한, 자성 분말은, 적어도 바인더 수지와 혼련되어 있으면 된다.
바인더 수지로서는, 열가소성 수지 등의 고분자 화합물이 사용되고, 열가소성 수지로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌아세트산비닐 공중합체, 어택틱폴리프로필렌, 아크릴폴리머, 폴리스티렌, 폴리아세탈 등이 사용된다. 왁스류로서는, 예를 들면, 카나바 왁스, 몬탄 왁스, 밀랍 등의 천연 왁스 이외에, 파라핀 왁스, 우레탄화 왁스, 폴리에틸렌글리콜 등의 합성 왁스가 사용된다. 활제로서는, 예를 들면, 지방산 에스테르 등이 사용되고, 가소제로서는, 프탈산 에스테르가 사용된다.
상기 서술한 순서에 의해 얻어진 혼련물은, 펠리타이저(예를 들면, 2축 1축압출기 등)로 성형된다. 이것에 의해, 바인더 수지 중에 자성 분말이 분산된 자성 분말 혼합물(이하, 펠릿이라고 한다)이 얻어진다. 얻어진 펠릿은, 사출 성형되어(단계 S17), 자성 분말의 성형체가 얻어진다. 다음으로, 사출 성형에 사용하는 사출 성형기를 설명한다.
도 4는, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법에 사용하는 사출 성형기의 단면도이다. 이 사출 성형기(2)는, CIM(Ceramic Injection Molding) 성형을 이용한 사출 성형기이며, 자장 인가 장치(3)에 의해 자장 중에서 사출 성형을 할 수 있다. 사출 성형기(2)는, 자장 인가 장치(3)와, 투입구(4)와, 스크루(5)와, 압출기(6)와, 금형(8)을 가진다. 투입구(4)는, 자성 분말의 펠릿(도 4에서는 부호 7)이 투입된다. 압출기(6)는, 통 형상의 박스체(6C)와, 박스체(6C)의 내부에 회전 가능하게 배치되는 스크루(5)를 가진다. 투입구(4)와 박스체(6C)는 펠릿(7)이 통과하는 통로로 연결되어 있고, 투입구(4)에 투입된 펠릿(7)은, 박스체(6C)의 내부로 펠릿(7)을 도입한다. 압출기(6)는, 박스체(6C)의 내부로 도입된 펠릿(7)을 가열하여 용융시키면서, 스크루(5)에 의해 사출구(6H)까지 반송한다.
사출구(6H)는, 금형(8)의 캐비티(9)와 연통하고 있다. 압출기(6)는, 용융된 펠릿(7)(용융체)을 사출구(6H)로부터 금형(8) 내의 캐비티(9)로 사출한다. 금형(8)이 가지는 캐비티(9)는, 소결 자석의 외형 형상이 전사된 형상이다. 금형(8)의 주위에는, 자장 인가 장치(3)가 배치되어 있고, 금형(8)에 자장을 인가한 상태로 사출 성형을 할 수 있게 되어 있다. 사출 성형에 있어서, 금형(8)으로의 사출 전에 금형(8)은 닫힘과 함께, 자장 인가 장치(3)에 의해 금형(8)에는 자장이 인가된다. 사출 성형에 있어서, 펠릿(7)은, 압출기(6)의 내부에서, 예를 들면, 160℃에서 230℃ 정도까지 가열되어서 용융되고, 스크루(5)에 의해 금형(8)의 캐비티(9) 내에 사출된다. 금형(8)의 온도는, 예를 들면, 20℃에서 80℃ 정도이다. 금형(8)으로 인가하는 자장은, 예를 들면, 400kA/m에서 1200kA/ｍ 정도로 한다.
캐비티(9)의 표면은, 용융한 펠릿(자성 분말 혼합물)(7)이 접촉하는 면(펠릿 접촉면)이다. 사출 성형을 이용하여 소결 자석을 제조하는 경우, 캐비티(9)의 표면의 형상이 성형체의 표면에 전사되기 때문에, 캐비티(9)의 펠릿 접촉면의 표면 거칠기 Rz는, 제조하려고 하는 소결 자석의 표면 거칠기 Rz와 동일한 정도로 할 필요가 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 소결 자석의 표면을 2.5㎛ 이하로 할 필요가 있다. 소결 자석은, 단계 S17에 있어서의 사출 성형에 의해 얻어진 성형체를 소결 함으로써 얻어지지만, 소결에 의해 소결체의 체적은 성형체보다 작아진다. 소결에 의한 체적 수축을 고려하여, 캐비티(9)의 펠릿 접촉면은, 표면 거칠기 Rz(10점 평균 거칠기)가 3.0㎛ 이하인 것이 바람직하고, 나아가서는, 2.5㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 이와 같이 하면, 사출 성형에 의해 얻어진 성형체를 소결하는 것만으로, 연마를 필요로 하지 않고, 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하인 소결 자석을 얻을 수 있다. 이것에 의해, 소결 자석의 생산성이 향상된다. 또한, 캐비티(9)의 펠릿 접촉면의 표면 거칠기 Rz는, 제조하는 소결 자석의 표면 거칠기 Rz에 따라 적절히 변경할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석은, 표면 거칠기 Rz의 하한값이 0.1㎛이기 때문에, 캐비티(9)의 펠릿 접촉면의 표면 거칠기 Rz는, 하한값이 0.1㎛이면 된다. 이것에 의해, 캐비티(9)의 표면의 마무리에 필요로 하는 수고를 저감할 수 있기 때문에, 금형(8)의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또, 본 실시 형태에 있어서는, 사출 성형에 의해 자성 분말의 성형체를 얻기 때문에, 당해 성형체의 형상의 자유도가 높아진다는 이점도 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법에서는, 복잡한 3차원 형상의 소결 자석을 제조할 수도 있다.
단계 S17의 사출 성형에 의해 성형체가 얻어지면, 당해 성형체를 탈(脫)바인더 처리한다(단계 S18). 탈바인더 처리는, 예를 들면, 얻어진 성형체를 대기 중에 있어서 소정 온도(예를 들면, 300℃에서 600℃ 정도)이면서 소정 시간(예를 들면, 1시간에서 60시간 정도) 유지하는 처리이다. 탈바인더 처리 후의 성형체는, 예를 들면, 대기 중에서 소결되어(단계 S19), 소결체가 얻어진다. 성형체의 소결 온도는, 예를 들면 1100℃에서 1250℃, 더 바람직하게는 1160℃에서 1220℃이다. 소결 시간은, 예를 들면, 0.2시간에서 3시간 정도이다.
얻어진 소결체는, 필요에 따라 디버어링(deburring), 혹은 가공이나 연마가 실시되어, 소결 자석이 완성된다(단계 S20). 또한, 소결 자석은, 이후에 착자(着磁)된다. 본 실시 형태에서는, 사출 성형에 의해 소결 전의 성형체를 제조하기 때문에, 원칙적으로 성형체를 소결하는 것만으로, 소결 자석이 완성된다. 이것에 의해, 소결체의 연마나 가공을 생략할 수 있기 때문에, 생산성이 향상된다. 또, 사출 성형에 의해 소결 전의 성형체를 제조함으로써, 복잡한 삼차원 형상의 소결 자석을 제조하는 경우에도 복잡한 가공이 불필요해지기 때문에, 생산성이 상당히 높아진다. 또한, 가공 중에 소결체가 떨어져나가거나 깨질 우려도 없기 때문에, 수율도 향상된다.
상기 설명에 있어서는, CIM을 사용하여 성형체를 제조하였지만, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법으로 성형체를 제조하는 방법은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다음과 같은 순서로 소결 자석을 제조해도 된다. 우선, 단계 S14의 미분쇄에 있어서, 분쇄용 슬러리를 습식 분쇄한 후, 얻어진 분쇄용 슬러리를 성형하여 성형체를 제조한다. 얻어진 성형체를 소결하여 소결체를 얻은 후, 당해 소결체의 표면을 연마함으로써, 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하인 소결 자석을 제조한다. 다음으로, 소결 자석이 금속 소결 자석인 경우를 설명한다.
[소결 자석의 제조 방법예 2]
도 5는, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법의 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 다음으로 설명하는 소결 자석은, 금속 소결 자석으로서, R-Fe-B (R은 희토류 원소)의 조성을 가지는 희토류 소결 자석이다. 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법을 적용할 수 있는 금속 소결 자석은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시 형태에 있어서, 소결 자석은, 그 최종 조성이 되도록 2종 이상의 합금을 조합시킨 후에 소결하여 제조된다. 본 실시 형태에서는, R2Fe14B 결정립을 주체로 하는 합금(저(低)R합금)과, 저R합금보다 R를 많이 포함하는 합금(고(高)R합금)을 조합시키지만, 3종 이상의 합금을 조합시켜도 된다. 또, 1종의 합금으로 희토류 소결 자석을 제조해도 된다. 본 실시 형태에 관련된 소결 자석의 제조 방법을 사용하여 소결 자석을 제조하는데 있어서, 저R합금 및 고R합금이 제조된다(단계 S21).
저R합금 및 고R합금은, 예를 들면, 스트립 캐스팅법을 이용하여 제조된다.
스트립 캐스팅법에 의하면, 저R합금 및 고R합금에 있어서 결정립의 성장을 억제하고, 자기 특성을 개선할 수 있기 때문에 바람직하다. 저R합금 및 고R합금의 제조 방법은 이에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 주조(원심 주조 등)를 이용해도 된다. 다음으로, 저R합금 및 고R합금은 조분쇄된다(단계 S22). 본 실시 형태에 있어서, 조분쇄는, 수소 분쇄 및 기계 분쇄(예를 들면, 디스크밀)가 사용되지만, 조분쇄의 수단은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시 형태에 있어서, 수소 분쇄를 실행하는 경우는, 저R합금 및 고R합금을 실온 부근으로부터 100℃의 사이에서 수소 분위기 중에 1시간에서 5시간 유지하여 수소를 저R합금 및 고R합금으로 흡장시키고, 분쇄시킨다. 그 후, 저R합금 및 고R합금을 500℃에서 600℃로 승온시켜서 1시간에서 10시간 정도 유지함으로써, 저R합금 및 고R합금을 탈수소한다. 조분쇄가 종료되면, 조분쇄된 저R합금 및 고R합금의 분말은 미분쇄된다(단계 S23). 본 실시 형태에 있어서, 미분쇄는 불활성 가스(예를 들면, N2 가스)를 사용한 제트밀이 사용되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 미분쇄에 의해, 저R합금으로부터 저R합금 분말이 얻어지고, 고R합금으로부터는 고R합금 분말이 얻어진다.
저R합금 분말 및 고R합금 분말이 제조되면, 이들을 소정의 비율로 혼합시킨다(단계 S24). 저R합금 분말 및 고R합금 분말을 혼합시키면, 저R합금 분말과 고R합금 분말의 혼합 분말을 소정의 형상으로 성형하여, 성형체를 제조한다(단계 S25). 혼합 분말의 성형에 있어서는, 소정의 성형 압력을 상기 혼합 분말에 가하여 성형하지만, 이 경우, 저R합금 분말 및 고R합금 분말을 배향시키기 위하여, 800kA/m 이상의 크기의 자장 중에서 성형하는 것이 바람직하다. 성형 압력은, 10MPa에서 500MPa 정도가 바람직하다.
그 후, 얻어진 성형체가 소결된다(단계 S26). 소결에 있어서는, 단계 S25에서 얻어진 성형체가, 진공(감압 분위기) 중에 있어서, 소정의 온도 조건으로 소정 시간 소결되는 것에 의해, 소결체가 얻어진다. 예를 들면, 소결 온도를 1000℃에서 1100℃의 범위로 하여, 성형체를 1시간에서 10시간 정도 소결한다. 소결 시간이 짧으면, 얻어지는 소결체의 밀도나 자기 특성에 편차가 커지고, 소결 시간이 너무 길면 소결 자석의 생산성이 저하된다. 이 때문에, 상기 편차와 상기 생산성의 밸런스를 고려하여, 소결 시간이 결정된다.
소결 공정이 종료되면, 대기 중, 바람직하게는 불활성 가스 분위기 중에서, 상기 소결체에 시효 처리가 실시된다(단계 S27). 시효 처리는, 소결 온도보다 낮은 온도로 소결체를 소정 시간 유지하여 소결체의 조직을 조정함으로써, 얻어지는 소결 자석의 자기 특성을 조정하는 처리이다. 높은 자기 특성(보자력 HcJ나 양호한 각 형성)이 얻어지도록, 적절한 조건으로 시효 처리를 실시한다. 시효 처리는, 2단계로 해도 된다. 이 경우, 1단계째의 시효 온도는 700℃에서 900℃, 2단계째의 시효 온도는 450℃에서 600℃로서, 각각의 온도 범위로 1시간에서 10시간, 소결체가 유지된다.
시효 처리가 종료된 소결체는, 필요에 따라 가공된다(단계 S28). 본 실시 형태에 관련되는 소결 자석은, 표면 처리가 실시되기 전에, 표면 거칠기 Rz를 2.5㎛ 이하로 할 필요가 있다. 이 때문에, 시효 처리가 종료되고, 필요한 가공이 종료된 소결체는, 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하가 되도록, 필요에 따라 표면이 연마되어서, 소결 자석이 된다. 이 소결 자석은, 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하로 되어 있으므로, 박육화되어 있어도 충분한 강도를 확보할 수 있다. 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하가 된 소결 자석은, 부식 억제를 위한 표면 처리(도금이나 수지의 피복)가 실시된다. 또한, 소결 자석은, 이후에 착자된다.
성형(단계 S25)에 있어서, 사출 성형에 의해 성형체를 얻어도 된다. 이 경우, 다음과 같이 하여, 성형체를 제조한다. 우선, 단계 S24까지의 순서에 의해 제조된 저R합금 분말 및 고R합금 분말을 소정의 비율로 혼합시켜서, 자성 분말을 얻는다. 얻어진 자성 분말은, 바인더 수지 및 왁스류 및 활제 및 가소제와 혼합되고, 니더를 사용하여 150℃ 전후의 온도로 소정 시간(2시간 전후) 혼련되는 것에 의해 혼련물이 얻어진다. 이 혼련은, 상기 서술한 단계 S16의 혼련과 동일하다. 얻어진 혼련물은, 펠리타이저(예를 들면, 2축 1축 압출기 등)로 성형된다. 이것에 의해, 바인더 수지 중에 자성 분말이 분산된 펠릿(자성 분말 혼합물)이 얻어진다. 얻어진 펠릿이 사출 성형되어서, 자성 분말의 성형체가 얻어진다. 사출 성형은, 상기 서술한 단계(S17)와 동일하다.
이상, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석은, 표면 거칠기 Rz를 2.5㎛ 이하로 함으로써, 박육화된 경우이어도 충분한 강도를 확보할 수 있다. 또, 본 실시 형태 에 관련된 소결 자석의 제조 방법은, 자성 분말과 바인더 수지의 혼합물인 자성 분말 혼합물을 금형 내에 사출 성형함과 함께, 금형은, 자성 분말 혼합물이 접하는 부분의 표면 거칠기 Rz를 3.0㎛ 이하로 한다. 이러한 금형으로부터 얻어진 성형체를 소결함으로써, 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하인 소결 자석을 간단하게 제조할 수 있다.
소결 자석 중 페라이트 소결 자석을 제조하는 경우, 공정의 도중에 조제로서 Si 등이 가하여지는 경우가 있지만, 이들 원소는, 소결하면 대부분이 소결 자석의 결정립계에 모이고, 표면에는 거의 나타나지 않는다. 또, 희토류 소결 자석은 소결 후에 시효 처리가 실시된다. 그러나, 시효 처리의 온도는, Si 등을 포함한 유리 상태의 이상(異相)을 형성시키기 위하여 필요한 온도보다 낮은 온도이다. 또, 페라이트 소결 자석은, 소결 후에 있어서 통상 열처리는 실시되지 않는다. 이 때문에, 소결 자석에 있어서는, 소결 자석의 표면에 상기 이상을 출현시켜서 표면 거칠기 Rz를 저감시킬 수는 없다. 따라서, 박육화된 소결 자석의 강도를 확보하기 위해서는, 표면에 상기 이상을 출현시키지 않고, 자신의 표면 거칠기 Rz를 저감시키는 것이 필요하다.
사출 성형은, 금형이 가지는 캐비티의 펠릿 접촉면의 표면 거칠기 Rz를 조정 함으로써, 표면 거칠기 Rz가 작은 성형체를 용이하고 또한 대량으로 제조할 수 있다. 이 때문에, 사출 성형은, 제조된 성형체를 소결하는 것만으로, 얻어진 소결 자석의 표면을 연마하지 않고 표면 거칠기 Rz가 작은 소결 자석을 용이하고 또한 대량으로 제조 할 수 있다. 이와 같이, 사출 성형은, 박육화되고, 또한 강도가 높은 소결 자석을 대량으로, 또한 용이하게 제조하는 것에 적합하다.
[평가]
표면 거칠기 Rz 또는 두께가 다른 소결 자석을 제조하고, 강도를 평가하였다. 제조된 소결 자석은, 페라이트 소결 자석이며, 사출 성형에 의해 제조되었다. 이하에 있어서의 비교예는, 종래예를 의미하는 것은 아니다. 우선, 소결 자석의 제조 방법을 설명한다. 출발 원료로서, Fe2O3 분말과, SrCO3 분말과, La(OH)3 분말과, CaCO3 분말과, Co3O4 분말을 준비하였다. 이들을 소정량 칭량하고, 첨가물과 함께, 습식 어트리터로 분쇄한 후, 건조시켜서 정립하였다. 그 후, 공기 중에 있어서, 1230℃로 3시간 소성하여 과립 상태의 가소체를 얻었다.
얻어진 가소체를 진동밀에 의해 건식 조분쇄하여, 가소 분말을 얻었다. 다음으로, 분산제로서 소르비톨을 사용하여, 가소 분말 100질량부에 대하여, 소르비톨을 0.5질량부, SiO2를 0.6질량부, CaCO3을 1.4질량부의 비율로 첨가한 후, 물과 함께 혼합하여 분쇄용 슬러리를 제조하였다. 볼밀을 사용하여, 이 분쇄용 슬러리를 습식 분쇄하였다. 습식 분쇄의 시간은 40시간으로 하였다. 습식 분쇄 후의 분쇄용 슬러리를 100℃로 10시간 건조시켜, 자성 분말을 얻었다. 얻어진 자성 분말의 평균 입자 지름은 0.3㎛이었다.
얻어진 자성 분말을, 바인더 수지(폴리아세탈)와, 왁스류(파라핀 왁스)와, 활제(지방산에스테르)와, 가소제(프탈산에스테르)와 함께, 니더로 150℃, 2시간의 조건으로 혼련하여 혼련물을 얻었다. 이때, 자성 분말 100질량부에 대하여, 바인더 수지를 7.5질량부, 왁스류를 7.5질량부, 활제를 0.5질량부 배합하였다. 또, 바인더 수지 100질량부에 대하여, 가소제를 1질량부 배합하였다. 얻어진 혼련물을 펠리타이저로 성형하여 바인더 수지 중에 자성 분말이 분산된 펠릿(자성 분말 혼합물)을 제조하였다.
다음으로, 얻어진 펠릿을 사출 성형하여 성형체를 제조하였다. 성형체는, 단면이 원호 형상(C형 형상)이다. 금형은, 이러한 형상의 캐비티를 가지는 것을 사용하였다. 얻어진 펠릿은, 사출 성형기의 투입구로부터 투입된 후, 160℃로 가열된 압출기 내에 도입되었다. 이 펠릿은, 사출 성형기의 압출기의 내부에서 가열되어서 용융되고, 스크루에 의해, 자장이 인가된 금형의 캐비티 내에 사출되었다. 이것에 의해 C형 형상의 성형체가 얻어졌다.
이 성형체는, 대기 중에 있어서, 500℃로 48시간 유지하는 탈바인더 처리가 실시되었다. 탈바인더 처리된 성형체는, 대기 중에 있어서, 1200℃로 1시간 소성되었다. 이것에 의해, La0.4Ca0.2Sr0.4Co0.3Fe11.3O19의 조성을 가지는 페라이트 소결 자석이 얻어졌다. 얻어진 페라이트 소결 자석은, 두께가 1mm, 1.5mm, 2mm, 2.5mm 및 3mm가 되도록 연마되었다. 그때, 숫돌의 입도(粒度)를 바꿈으로써, 각각의 두께를 가지는 소결 자석의 시료를 얻었다. 이 평가에서는, 실시예 1에서 35, 및 비교예 1에서 10의 합계 45개의 시료를 제조하여 평가하였다. 시료의 두께는, 시료의 중심 위치에서 측정되었다. 이 평가에 있어서, 각각의 시료는, 두께가 균일하기 때문에, 중심 위치뿐만 아니라, 시료의 어느 위치에서도 동일한 크기이다. 얻어진 시료는, 강도 및 표면 거칠기 Rz가 측정되었다.
도 6a는, 강도의 측정 방법을 나타내는 설명도이다. 도 6b, 도 6c는, 시료의 치수의 설명도이다. 도 6a에 나타내는 바와 같이, 시료의 강도는, 굽힘 시험에 의해 구하였다. 굽힘 시험에 있어서는, C형 형상의 시료(1C)의 직사각형 단부(端部)(1CT)를 시험대(11) 상에 재치하고, 하중 부여체(10)를 시료(1C)의 원호 부분에 가압하여 하중 F를 시료(1C)에 부여하였다. 그리고, 시료(1C)가 파괴되었을 때의 하중 F를 측정하였다. 강도 σ는, 식 (1)로부터 구하였다.
σ[N/㎟]=3×L×F/ (2×A×T2) …(1)
도 6b에 나타내는 바와 같이, L은 시료 길이[mm], A는 직사각형 단부(1CT) 사이의 거리[mm]이다. 도 6c에 나타내는 바와 같이, T는 시료 두께[mm]이다. 또, F는 하중[N]이다. 본 평가에 있어서, L은 9.0mm, A는 7.1mm, T는 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm, 3.0mm이다.
얻어진 시료(1C)의 표면의 표면 거칠기 Rz가 측정되었다. 표면 거칠기 Rz는, 표면의 요철의 크기를 측정하는 촉침식(觸針式) 표면 조도계를 사용하여 측정되었다. 그때의 기준 길이를 0.7mm, 컷오프 값을 0.8mm, 촉침의 주사 속도를 0.3mm/sec．로하였다. 각각의 시료에 대하여, 두께 및 강도 σ 및 표면 거칠기 Rz를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112012079325519-pct00001
도 7은, 표 1에 나타내는 강도와 표면 거칠기 Rz의 관계를 나타내는 도면이다. 도 7의 흰 사각은 시료의 두께가 3mm의 결과이며, ×는 시료의 두께가 2.5mm의 결과이고, 흰 삼각은 시료의 두께가 2mm의 결과이며, 흰 ◇는 시료의 두께가 1.5mm의 결과이고, 흰 원은 시료의 두께가 1mm의 결과이다. 이 평가에서는, 강도 σ가 50N/㎟를 하회하는 경우에는 ×, 50N/㎟ 이상인 경우에는 ○, 90N/㎟ 이상인 경우에는 ◎로 하고, 시료의 강도 σ가 50N/㎟ 이상인 경우에 평가의 기준값을 만족시키는 것으로 하였다. 표 1 및 도 7의 결과로부터, 시료의 표면 거칠기 Rz가 작아질수록, 시료의 강도 σ는 증가하는 것을 알 수 있다. 시료의 강도 σ의 거동은, 시료의 두께에 관계없이 상기와 동일한 경향을 나타낸다. 그리고, 시료의 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하이면, 강도 σ는 50N/㎟ 이상이 되고, 기준값을 충족시키는 것을 알 수 있다. 또, 시료의 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하가 되면, 시료의 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 보다 큰 경우와 비교하여, 강도 σ가 현저히 상승하는 것을 알 수 있다.
도 7의 결과로부터, 어느 두께의 페라이트 소결 자석이어도, 표면 거칠기 Rz가 2.25㎛ 이하이면, 강도 σ는 평가가 ◎이 되는 90N/㎟를 상회한다. 이 때문에, 표면 거칠기 Rz는 2.25㎛ 이하가 바람직하고, 표면 거칠기 Rz가 1.8㎛ 이하이면 더 바람직하다. 또한, 어느 두께의 페라이트 소결 자석이어도, 표면 거칠기 Rz가 1.6㎛에, 표면 거칠기 Rz의 감소에 의한 강도 σ의 증가의 비율이 작아진다. 즉, 표면 거칠기 Rz가 1.6㎛이고, 표면 거칠기 Rz에 대한 강도 σ의 변화 곡선의 변곡점이 있다고 할 수 있다. 즉, 표면 거칠기 Rz가 1.6㎛보다 큰 경우와 그 이하인 경우에서는, 표면 거칠기 Rz가 1.6㎛ 이하인 쪽이 강도 σ는 현저하게 커진다고 할 수 있다. 이 때문에, 표면 거칠기 Rz는 1.6㎛ 이하이면 더욱 바람직하다.
상기 서술한 도 2의 결과에 있어서, 두께가 5mm이고 표면 거칠기 Rz가 3.0㎛인 페라이트 소결 자석은, 강도 σ가 104N/㎟이다. 또, 두께가 4mm이고 표면 거칠기 Rz가 3.0㎛인 페라이트 소결 자석은, 강도 σ가 62N/㎟이다. 실시예 1에서 35의 강도 σ와 표면 거칠기 Rz를 보면, 표면 거칠기 Rz가 2.0㎛ 이하이면, 두께가 5mm이고 표면 거칠기 Rz가 3.0㎛인 페라이트 소결 자석과 동등 이상의 강도 σ가 얻어진다. 또, 표면 거칠기 Rz가 2.5㎛ 이하이면, 두께가 5mm이고 표면 거칠기 Rz가 3.0㎛인 페라이트 소결 자석과 동등 이상의 강도 σ가 얻어진다. 이와 같이, 페라이트 소결 자석을 박육화하여, 그 두께를 3mm 이하로 한 경우이어도, 표면 거칠기 Rz를 2.5㎛ 이하로 함으로써, 두께가 더 큰 경우와 동등 이상의 강도를 확보할 수 있다고 할 수 있다.
시료의 표면 거칠기 Rz가 1.0㎛를 하회하면, 표면 거칠기 Rz를 0.1㎛까지 작게 하여도, 시료의 강도 σ는 대략 일정한 값이 된다. 이 때문에, 지나치게 표면 거칠기 Rz를 작게 할 필요는 없고, 실용상은 표면 거칠기 Rz의 하한은 1.0㎛이면 충분하다고 판단할 수 있다. 또, 소결 자석의 사용 조건이나 소결 자석의 두께에 따라서는, 표면 거칠기 Rz의 하한이 0.5㎛ 이상, 혹은 1.0㎛ 이상이면, 충분한 강도 σ를 확보할 수 있는 경우도 있다고 생각된다. 따라서, 소결 자석에 대한 과도한 가공(연마)을 회피하고 생산성을 향상시킬 수 있는 가능성이 있다.
도 8은, 표 1에 나타내는 강도를 소결 자석의 단위 두께당의 강도로 환산하고, 표면 거칠기 Rz와의 관계로 나타낸 도면이다. 도 8의 흰 사각은 시료의 두께가 3mm의 결과이고, ×는 시료의 두께가 2.5mm의 결과이고, 흰 삼각은 시료의 두께가 2mm의 결과이며, 흰 마름모는 시료의 두께가 1.5mm의 결과이고, 흰 원은 시료의 두께가 1mm의 결과이다. 도 8의 세로축에 나타내는 비강도는, 시료의 강도 σ를 소결 자석의 단위 두께당의 강도로 환산한 것, 즉, 시료의 강도 σ를 각각의 시료의 두께로 나눈 것이며, 단위는, N/㎣이다.
도 8로부터, 시료의 표면 거칠기 Rz가 작아짐에 따라서, 비강도는 상승하는 것을 알 수 있다. 그리고, 시료의 두께가 작아짐에 따라서, 표면 거칠기 Rz의 감소에 대한 비강도의 상승은 급격해진다. 또, 시료의 두께가 작아짐에 따라서 비강도는 상승하고, 시료의 두께가 1mm인 경우, 시료의 두께가 2mm인 경우와 비교하여 비강도는 약 2배가 된다. 이와 같이, 소결 자석의 표면 거칠기 Rz를 작게 함으로써 강도가 상승한다는 효과는, 소결 자석의 두께가 작을수록 현저하다. 따라서, 본 실시 형태에 관련된 소결 자석은, 소결 자석의 두께가 작을수록 강도 σ를 향상시키는 효과를 유효하게 발휘할 수 있다고 할 수 있다.
도 8의 결과로부터, 소정의 비강도(본 실시 형태에서는 비강도가 50N/㎣)를 넘는 것은, 두께 또는 표면 거칠기 Rz에 따라 다르고, 각각 바람직한 범위가 있는 것을 알 수 있다. 또, 시료의 두께가 작아짐에 따라서, 소정의 비강도를 넘는 표면 거칠기 Rz의 범위는 커지는 경향이 있다. 소정의 비강도를 넘는, 두께와 표면 거칠기 Rz의 바람직한 범위를 다음에 나타낸다. 각각의 두께의 범위에 있어서, 표면 거칠기 Rz를 하기에 나타내는 각각의 범위로 하면, 소정의 비강도를 확보할 수 있다.
(1) 두께가 2.5mm보다 크고 3.5mm 이하인 경우, Rz는 0.1㎛ 이상 1.6㎛ 이하.
(2) 두께가 2.0mm보다 크고 2.5mm 이하인 경우, Rz는 0.1㎛ 이상 1.9㎛ 이하.
(3) 두께가 1.5mm보다 크고 2.0mm 이하인 경우, Rz는 0.1㎛ 이상 2.2㎛ 이하.
(4) 두께가 1.0mm 보다 크고 1.5mm 이하인 경우, Rz는 0.1㎛ 이상 2.4㎛ 이하.
(5) 두께가 1.0mm 이하인 경우, Rz는 0.1㎛ 이상 2.75㎛(바람직하게는 2.5㎛) 이하.
이상과 같이, 본 발명에 관련된 소결 자석 및 소결 자석의 제조 방법은, 박육화된 소결 자석의 강도를 확보하는 것에 유용하며, 특히 페라이트 소결 자석에 적합하다.
1, 1a, 1b: 소결 자석 1C: 시료
1CT: 직사각형 단부 2: 사출 성형기
3: 자장 인가 장치 4: 투입구
5: 스크루 6: 압출기
6C: 박스체 6H: 사출구
7: 펠릿 8: 금형
9: 캐비티 10: 하중 부여체
11: 시험대

Claims (3)

  1. 자성 재료를 소결하여 이루어지는 소결 자석이며, 상기 소결 자석의 중심 위치에 있어서의 두께가 1mm 이상 3.5mm 이하이고, 또한, 표면 거칠기 Rz가 0.1㎛ 이상 2.5㎛ 이하이고, 상기 소결 자석은, 페라이트 소결 자석인 것을 특징으로 하는 소결 자석.
  2. 삭제
  3. 삭제
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