KR20010024183A - 희토류 결합 자석용 조성물, 희토류 결합 자석 및 희토류결합 자석의 제조방법 - Google Patents

희토류 결합 자석용 조성물, 희토류 결합 자석 및 희토류결합 자석의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010024183A
KR20010024183A KR1020007002954A KR20007002954A KR20010024183A KR 20010024183 A KR20010024183 A KR 20010024183A KR 1020007002954 A KR1020007002954 A KR 1020007002954A KR 20007002954 A KR20007002954 A KR 20007002954A KR 20010024183 A KR20010024183 A KR 20010024183A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rare earth
magnet
powder
resin
composition
Prior art date
Application number
KR1020007002954A
Other languages
English (en)
Inventor
아키오카고지
나카무라요시키
이쿠마겐
Original Assignee
야스카와 히데아키
세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 야스카와 히데아키, 세이코 엡슨 가부시키가이샤 filed Critical 야스카와 히데아키
Publication of KR20010024183A publication Critical patent/KR20010024183A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0555—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0558—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together bonded together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0578—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together bonded together

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Abstract

윤활제의 첨가에 의한 기계적 강도의 감소 등이 적고, 성형성이 우수한 희토류 결합 자석용 조성물, 희토류 결합 자석 및 희토류 결합 자석의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 희토류 결합 자석은 희토류 자석 분말, 열가소성 수지로 이루어진 결합 수지 및 불소계 수지 분말을 함유하는 자석용 조성물을 사용하고, 압축 성형, 압출 성형, 사출 성형에 의해 제조된다. 상기 불소계 수지 분말은 주로 성형체와 금형과의 미끄럼성을 향상시키는 기능을 갖는다. 희토류 결합 자석용 조성물 중의 불소계 수지 분말의 함유량은 열가소성 수지에 대하여 20용적% 이하가 바람직하고, 불소계 수지 분말의 입자 직경은 2 내지 30㎛가 바람직하다.

Description

희토류 결합 자석용 조성물, 희토류 결합 자석 및 희토류 결합 자석의 제조방법{Composition for bonded rare-earth permanent magnet, bonded rare-earth permanent magnet and method for manufacturing bonded rare-earth permanent magnet}
희토류 결합 자석은, 희토류 자석 분말과 결합 수지(유기 결합제)와의 혼합물(컴파운드)을 사용하여, 이것을 원하는 자석 형상으로 가압 성형함으로써 제조되는 것이지만, 이의 성형방법으로는 압축 성형법, 사출 성형법 및 압출 성형법이 이용되고 있다.
압축 성형법은 컴파운드를 프레스 금형 속에 충전시키고, 이것에 압력을 가하여 압축시킴으로써 성형체를 수득한 다음, 가열하여 결합 수지인 열경화성 수지를 경화시켜 자석을 제조하는 방법이다. 이 방법은 다른 방법에 비하여, 결합 수지의 양이 적어도 성형이 가능하기 때문에, 수득된 자석 중의 수지량이 적어져서 자기 특성의 향상에 있어서 유리하다.
압출 성형법은 가열 용융된 컴파운드를 압출 성형기의 금형으로부터 압출시킴과 동시에 냉각 고화시켜 원하는 길이로 절단하여 자석으로 만드는 방법이다. 이 방법에서는 자석의 형상에 대한 자유도가 크고, 두께가 얇고 길이가 긴 자석도 용이하게 제조할 수 있다는 이점이 있지만, 성형시에 있어서의 용융물의 유동성을 확보하기 위해서, 결합 수지의 첨가량을 압축 성형법에서의 결합 수지의 첨가량에 비하여 많게 할 필요가 있고, 따라서 수득된 자석 중의 수지량이 많아서, 자기 특성이 저하된다는 결점이 있다.
사출 성형법은 컴파운드를 가열 용융하여 충분한 유동성을 갖게 한 상태로 해당 용융물을 금형 내에 주입하고, 소정의 자석 형상으로 성형하는 방법이다. 이 방법에서는 자석의 형상에 대한 자유도는 압출 성형법에 비하여 더욱 크고, 특히 이형상(異形狀)의 자석도 용이하게 제조할 수 있다는 이점이 있다. 그러나, 성형시에 있어서의 용융물의 유동성은 압출 성형법보다 높은 레벨이 요구되기 때문에, 결합 수지의 첨가량은 압출 성형법의 결합 수지의 첨가량에 비하여 더욱 많게 할 필요가 있고, 따라서 수득된 자석 중의 수지량이 많아서, 자기 특성이 더욱 저하된다는 결점이 있다.
상기한 각각의 성형 방법에 있어서 희토류 결합 자석을 성형할 때, 통상 성형성을 향상시키기 위해서 윤활제로서 실리콘 오일이나 각종 왁스, 지방산 및 스테아르산아연, 스테아르산칼슘 등의 금속 비누 등이 첨가된다.
그러나, 이러한 윤활제의 첨가는 윤활제의 조성이나 첨가량에 따라서 다음과 같은 불편한 일이 발생한다.
예를 들면, 금속 비누를 첨가한 경우, 성형체의 기계적 강도가 미첨가품에 비하여 감소한다는 결점이 있다. 또한, 실리콘 오일 등의 액상 윤활제를 다량으로 첨가한 경우는 소위 "삼출(渗出)" 때문에, 연삭이나 트리밍 등의 2차 가공시에 연삭물 등이 자석 성형체의 표면에 부착되어 제거하기가 곤란하다. 또한, 이들 부착물은 자석의 내식성을 열화시키는 요인이 된다. 또한, "삼출"이 생김에 따라, 자석 표면에의 코팅 처리가 곤란해진다는 문제가 생긴다.
위의 문제점을 극복하기 위해서, 윤활제의 첨가량은 필요한 최소량으로 하지만, 이러한 경우에는 윤활제 첨가의 목적인 성형성 향상의 효과가 충분히 얻어지지 않는다.
본 발명의 목적은 불소계 수지 분말을 첨가함으로써, 예를 들면, 기계적 강도의 감소와 같은 종래의 결점을 해소하고, 또한 윤활 작용에 의해 성형성이 우수한 희토류 결합 자석, 희토류 결합 자석용 조성물 및 희토류 결합 자석의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 희토류 결합 자석용 조성물, 희토류 결합 자석 및 희토류 결합 자석의 제조방법에 관한 것이다.
(1) 제1의 본 발명은 희토류 자석 분말과 열가소성 수지로 이루어진 결합 수지를 함유하는 희토류 결합 자석용 조성물로, 불소계 수지 분말을 함유함을 특징으로 하는 희토류 결합 자석용 조성물이다.
(2) 제2의 본 발명은 희토류 자석 분말, 열가소성 수지로 이루어진 결합 수지 및 윤활제를 함유하는 혼합물을 혼련하여 이루어진 희토류 결합 자석용 조성물로, 윤활제로서 불소계 수지 분말을 함유함을 특징으로 하는 희토류 결합 자석용 조성물이다.
(3) 불소계 수지 분말의 함유량이 열가소성 수지에 대하여 20용적% 이하인 것이 바람직하다.
(4) 불소계 수지 분말의 평균 입자 직경이 2 내지 30㎛인 것이 바람직하다.
(5) 희토류 결합 자석용 조성물은 산화 방지제를 포함하는 것이 바람직하다.
(6) 희토류 결합 자석용 조성물 중의 산화 방지제의 함유량이 2 내지 12용적%인 것이 바람직하다.
(7) 제3의 본 발명은 희토류 자석 분말을 열가소성 수지로 이루어진 결합 수지에 결합시켜 이루어진 결합 자석으로, 불소계 수지 분말이 함유되어 있음을 특징으로 하는 것이다.
(8) 불소계 수지 분말의 함유량이 열가소성 수지에 대하여 20용적% 이하인 것이 바람직하다.
(9) 불소계 수지 분말이 테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE), 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체 수지(PFA), 테트라플루오로에틸렌·프로필렌 헥사플루오라이드 공중합체 수지(FEP), 테트라플루오로에틸렌·프로필렌 헥사플루오라이드·퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체 수지(EPE), 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체 수지(ETFE), 에틸렌 클로라이드 트리플루오라이드 공중합체 수지(PCTFE), 에틸렌 클로라이드 트리플루오라이드·에틸렌 공중합체 수지(ECTFE), 비닐리덴 플루오라이드 수지(PVDF) 및 폴리비닐 플루오라이드 수지(PVE)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.
(10) 희토류 결합 자석은 사출 성형법으로 성형되고, 희토류 자석 분말의 함유량이 68 내지 76용적%인 것이 바람직하다.
(11) 희토류 결합 자석은 압출 성형법으로 성형되고, 희토류 자석 분말의 함유량이 78.1 내지 83용적%인 것이 바람직하다.
(12) 희토류 결합 자석은 압축 성형법으로 성형되고, 희토류 자석 분말의 함유량이 78 내지 86용적%인 것이 바람직하다.
(13) 압축 성형법은 열가소성 수지의 열변형온도 이상의 온도에서 가압 성형을 수행하는 온간 성형법인 것이 바람직하다.
(14) 희토류 자석 분말은 Sm을 주로 함유하는 희토류 원소와 Co를 주로 함유하는 전이 금속을 기본 성분으로 하는 것이 바람직하다.
(15) 희토류 자석 분말은 R(단, R은 Y를 포함하는 희토류 원소 중 1종 이상의 희토류 원소이다), Fe를 주로 함유하는 전이 금속 및 B를 기본 성분으로 하는 것이 바람직하다.
(16) 희토류 자석 분말은 Sm을 주로 함유하는 희토류 원소, Fe를 주로 함유하는 전이 금속 및 N을 주로 함유하는 격자간 원소(格子間 元素)를 기본 성분으로 하는 것이 바람직하다.
(17) 희토류 자석 분말은 (14) 내지 (16) 중의 어느 하나에 기재한 희토류 자석 분말 중 2종 이상을 혼합하는 것이 바람직하다.
(18) 희토류 결합 자석에 있어서, 등방성 자기 에너지 곱[(BH)max]이 4.5MG0e 이상인 것이 바람직하다.
(19) 희토류 결합 자석에 있어서, 이방성 자기 에너지 곱[(BH)max]이 10MG0e 이상인 것이 바람직하다.
(20) 희토류 결합 자석에 있어서, 공극율이 2용적% 이하인 것이 바람직하다.
(21) 제4의 본 발명은 희토류 자석 분말, 열가소성 수지로 이루어진 결합 수지 및 불소계 수지 분말을 함유하는 희토류 결합 자석용 조성물을 제조하는 공정과 당해 희토류 결합 자석용 조성물을 원하는 형상으로 성형하는 공정을 포함함을 특징으로 하는 것이다.
(22) 희토류 결합 자석용 조성물을 제조하는 공정은 결합 수지의 연화온도 이상의 온도에서 혼련하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
(23) 희토류 결합 자석용 조성물은 불소계 수지 분말을 열가소성 수지에 대하여 20용적% 이하 함유하는 것이 바람직하다.
(24) 불소계 수지 분말의 평균 입자 직경은 2 내지 30㎛인 것이 바람직하다.
(25) 희토류 결합 자석용 조성물은 산화 방지제를 함유하는 것이 바람직하다.
(26) 희토류 결합 자석용 조성물은 산화 방지제를 2 내지 12용적% 함유하는 것이 바람직하다.
(27) 성형하는 공정은 사출 성형법으로 수행하는 것이 바람직하다.
(28) 성형하는 공정은 압출 성형법으로 수행하는 것이 바람직하다.
(29) 성형하는 공정은 압축 성형법으로 수행하는 것이 바람직하다.
(30) 압축 성형법은 열가소성 수지의 열변형온도 이상의 온도에서 가압 성형을 수행하는 온간 성형법인 것이 바람직하다.
본 발명의 희토류 결합 자석용 조성물, 희토류 결합 자석 및 희토류 결합 자석의 제조방법에 관해서 설명한다.
[희토류 결합 자석]
우선, 본 발명의 희토류 결합 자석에 관해서 설명한다.
본 발명의 희토류 결합 자석은 이하와 같은 희토류 자석 분말, 열가소성 수지 및 윤활제로서 기능할 수 있는 불소계 수지 분말을 함유하고, 또한 필요에 따라, 산화 방지제, 그 밖의 첨가제를 함유하는 것이다.
1. 희토류 자석 분말
희토류 자석 분말로서는 희토류 원소와 전이 금속을 포함하는 합금으로 이루어진 것이 바람직하고, 특히 다음의 [1] 내지 [5]가 보다 바람직하다.
[1] Sm을 주로 함유하는 희토류 원소와 Co를 주로 함유하는 전이 금속을 기본 성분으로 하는 것(이하, Sm-Co계 합금이라고 한다).
[2] R(단, R은 Y를 포함하는 희토류 원소 중 1종 이상), Fe를 주로 함유하는 전이 금속 및 B를 기본 성분으로 하는 것(이하, R-Fe-B계 합금이라 한다).
[3] Sm을 주로 함유하는 희토류 원소, Fe를 주로 함유하는 전이 금속 및 N을 주로 함유하는 격자간 원소를 기본 성분으로 하는 것(이하, Sm-Fe-N계 합금이라고 한다).
[4] R(단, R은 Y를 포함하는 희토류 원소 중 1종 이상)과 Fe 등의 전이 금속을 기본 성분으로 하고, 나노미터 레벨로 자성상(磁性相)을 갖는 것(이하, 나노 결정 자석이라고 한다).
[5] 위의 [1] 내지 [4]의 조성 중의 2종 이상을 혼합한 것. 이러한 경우, 혼합하는 각각의 자석 분말의 이점을 병유할 수 있어서, 보다 우수한 자기 특성을 용이하게 얻을 수 있다.
Sm-Co계 합금의 대표적인 것으로서는 SmCo5, Sm2TM17(단, TM은 전이 금속이다)을 들 수 있다.
R-Fe-B계 합금의 대표적인 것으로서는 Nd-Fe-B계 합금, Pr-Fe-B계 합금, Nd-Pr-Fe-B계 합금, Ce-Nd-Fe-B계 합금, Ce-Pr-Nd-Fe-B계 합금, 이들에 있어서의 Fe의 일부를 Co, Ni 등의 기타 전이 금속으로 치환한 것 등을 들 수 있다.
Sm-Fe-N계 합금의 대표적인 것으로서는 Sm2Fe17합금을 질화하여 제조한 Sm2Fe17N3을 들 수 있다.
자석 분말에 있어서의 희토류 원소로서는 Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, 미슈메탈을 들 수 있고, 이들을 1종 또는 2종 이상 함유할 수 있다.
또한, 전이 금속으로서는, Fe, Co, Ni 등을 들 수 있고, 이들을 1종 또는 2종 이상 함유할 수 있다. 또한, 자기 특성을 향상시키기 위해서, 자석 분말 중에는, 필요에 따라, B, Al, Mo, Cu, Ga, Si, Ti, Ta, Zr, Hf, Ag, Zn 등을 함유하는 것도 가능하다.
자석 분말의 제조방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 용해·주조에 의해 합금 잉곳을 제조하고, 당해 합금 잉곳을 적절한 입도로 분쇄하여(또한 분급하여) 수득된 것, 무정형 합금을 제조하는 데 사용하는 급냉 박대(薄帶) 제조 장치로, 리본 모양의 급냉 박편(미세한 다결정의 응집물)을 제조하고, 당해 박편(얇은띠)을 적절한 입도로 분쇄하여(또한 분급하여) 수득된 것 등, 어느 것이라도 좋다.
또한, 자석 분말의 평균 입자 직경은 특별히 한정되지 않지만, 0.5 내지 50㎛ 정도가 바람직하고, 1 내지 30㎛ 정도가 보다 바람직하며, 2 내지 28㎛ 정도가 더욱 바람직하다.
자석 분말의 입자 직경 분포는 균일하여도, 또는 어느 정도 분산되어 있어도 좋지만, 후술하는 바와 같이 소량의 결합 수지로 성형하는 경우, 양호한 성형성을 얻기 위해서는, 자석 분말의 입자 직경 분포는 어느 정도 분산되어 있는(불규칙함이 있는) 것이 바람직하다. 이로써, 수득한 결합 자석의 공극율을 보다 감소시키는 것도 가능하다.
또한, [5]의 경우, 혼합하는 자석 분말의 조성마다 평균 입자 직경이 상이해도 좋다. 이와 같이, 평균 입자 직경이 다른 2종 이상의 자석 분말을 혼합한 것을 사용한 경우, 충분한 혼합, 혼련에 의해서, 입자 직경이 큰 자석 분말의 사이에 입자 직경이 작은 자석 분말이 들어가는 상태가 될 확률이 높아진다. 따라서, 컴파운드 내에서의 자석 분말의 충전율을 높일 수 있어서, 결합된 자석의 자기 특성의 향상에 기여한다.
이러한 자석 분말의 자석 중에서의 적합한 함유량은 자석의 성형 방법에 따라 적합한 범위에서 결정된다.
즉, 압축 성형에 의해 제조되는 희토류 결합 자석의 경우, 희토류 자석 분말의 함유량은 78 내지 86용적% 정도이고, 특히 80 내지 86용적%가 바람직하다.
또한, 압출 성형에 의해 제조되는 희토류 결합 자석의 경우, 희토류 자석 분말의 함유량은 78.1 내지 83용적% 정도이고, 특히 80 내지 83용적%가 바람직하다.
또한, 사출 성형에 의해 제조되는 희토류 결합 자석의 경우, 희토류 자석 분말의 함유량은 68 내지 76용적% 정도이고, 특히 70 내지 76용적%가 바람직하다.
각각의 성형 방법에 있어서 자석 분말의 함유량이 지나치게 적으면, 자기 특성(특히, 자기 에너지 곱)의 향상을 꾀할 수 없고, 한편, 자석 분말의 함유량이 지나치게 많으면, 상대적으로 결합 수지의 함유량이 적어져서, 성형시에 있어서의 컴파운드의 유동성이 저하되어 성형이 곤란해지거나 불가능해진다.
2. 결합 수지(결합제)
결합 수지(결합제)로서는 열가소성 수지(결합 수지 분말)가 사용된다.
본 발명에서 사용할 수 있는 열가소성 수지로서는, 예를 들면, 폴리아미드(예: 나일론 6, 나일론 46, 나일론 66, 나일론 610, 나일론 612, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 6-12, 나일론 6-66), 열가소성 폴리이미드, 방향족 폴리에스테르 등의 액정 중합체, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 변성 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에테르, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리아세탈 등, 또는 이들을 주로 함유하는 공중합체, 혼합 수지, 중합체 합금 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
이들 중에서, 성형성의 향상이 보다 현저하고, 기계적 강도가 강하기 때문에 폴리아미드가 특히 바람직하다. 또한, 내열성 향상의 점에서, 액정 중합체, 폴리페닐렌설파이드를 주로 함유하는 것이 바람직하다. 이들 열가소성 수지는 자석 분말과의 혼련성에서도 우수하다.
열가소성 수지는 융점이 400℃ 이하의 것이 바람직하고, 300℃ 이하의 것이 보다 바람직하다. 융점이 400℃를 넘으면 성형시의 온도가 상승하고, 자석 분말 등의 산화가 발생하기 쉽게 된다.
또한, 유동성, 성형성을 보다 향상시키기 위해서 사용되는 열가소성 수지의 평균 분자량(중합도)은 10000 내지 60000 정도인 것이 바람직하고, 12000 내지 30000 정도가 보다 바람직하다.
이상과 같은 결합 수지 분말의 희토류 결합 자석 중에 있어서의 비율은 특별히 한정되지 않지만, 후술하는 산화 방지제 등의 첨가제와의 합계량으로 14 내지 32용적% 정도인 것이 바람직하고, 14 내지 30용적% 정도가 보다 바람직하며, 14 내지 28용적% 정도가 더욱 바람직하다. 결합 수지 분말의 함유량이 지나치게 많으면, 자기 특성(특히 자기 에너지 곱)의 향상이 도모되지 없고, 또한, 결합 수지 분말의 함유량이 지나치게 적으면, 성형성이 저하되며, 극단적인 경우에는 성형이 곤란해지거나 불가능해진다.
3. 불소계 수지 분말
본 발명의 희토류 결합 자석은 불소계 수지 분말을 함유함을 특징으로 한다.
불소계 수지는 융점이 높고(320℃ 이상), 희토류 결합 자석용 조성물의 혼련시나 자석의 성형시에 있어서도 용융되지 않기 때문에, 예를 들면, 윤활제로서 기능하고, 금형과 성형체와의 사이의 마찰계수를 감소시켜 금형과 성형체와의 미끄럼성을 향상시킨다.
예를 들면, 압축 성형에 있어서 성형체가 금형으로부터 취출(取出)될 때, 성형체와 금형 내면과의 미끄럼면의 마찰이 감소되기 때문에, 이형(재료의 제거)이 용이해진다. 또한, 압출 성형의 경우, 압출기의 금형과 컴파운드와의 마찰이 감소되어, 압출 속도를 빠르게 하는 것이 가능해져서 생산성의 향상에 기여한다. 마찬가지로, 사출 성형의 경우도, 성형체와 금형과의 미끄럼성이 향상되기 때문에, 예를 들면, 사출기 빈(injector bin)의 압력(제거압)을 작게 할 수 있어서, 이형(재료의 제거)이 용이해진다.
이러한 불소계 수지로서는, 예를 들면, 테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE), 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체 수지(PFA), 테트라플루오로에틸렌·프로필렌 헥사플루오라이드 공중합체 수지(FEP), 테트라플루오로에틸렌·프로필렌 헥사플루오라이드·퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체 수지(EPE), 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체 수지(ETFE), 에틸렌 클로라이드 트리플루오라이드 공중합체 수지(PCTFE), 에틸렌 클로라이드 트리플루오라이드·에틸렌 공중합체 수지(ECTFE), 비닐리덴 플루오라이드 수지(PVDF) 및 폴리비닐 플루오라이드 수지(PVE)로부터 선택된 1종 이상을 들 수 있지만, 구입 용이성 등으로부터, 테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE)가 특히 바람직하고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
희토류 결합 자석 중의 불소계 수지 분말의 함유량은 열가소성 수지에 대하여 20용적% 이하인 것이 바람직하고, 1 내지 15용적% 정도가 보다 바람직하다.
불소계 수지 분말의 함유량이 지나치게 많으면 자석의 자기적 특성과 기계적 특성이 저하되는 한편, 함유량이 지나치게 적으면, 예를 들면, 윤활제로서의 효과가 충분히 발휘되지 않는다.
또한, 불소계 수지 분말의 입자 직경은 특별히 한정되지 않지만, 2 내지 30㎛ 정도인 것이 바람직하다. 입자 직경이 지나치게 작으면, 컴파운드 중에 분산시키는 것이 곤란해지고, 예를 들면, 윤활 작용이 충분히 발휘되지 않아 성형성 향상의 효과가 얻어지지 않는다. 한편, 입자 직경이 지나치게 커지면, 자석 분말과 같은 정도 이상의 크기가 되어, 충분한 윤활 효과를 얻기 위해서는 첨가량을 증가시킬 필요가 있고, 첨가량을 증가시키면 자석의 기계적 특성의 열화가 현저하게 되는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 불소계 수지 분말의 입자 직경 분포는 균일하여도 어느 정도 분산되어 있어도 좋지만, 성형시의 양호한 성형성을 얻기 위해서는, 불소계 수지 분말의 입자 직경 분포는 어느 정도 분산되어 있는(불규칙함이 있는) 것이 바람직하다. 이로써, 수득된 결합 자석의 공극율을 보다 감소시키는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 희토류 결합 자석은 기타 윤활제 또는 가소제 등을 보조적으로 포함하고 있어도 좋다. 이러한 것으로서는, 예를 들면, 실리콘 오일, 각종 왁스, 지방산(예를 들면, 올레산), 알루미나, 실리카, 티타니아 등의 각종 무기 윤활제 등을 들 수 있다. 이들 중의 1종 이상을 첨가함으로써, 보다 양호한 윤활 효과가 얻어지고, 성형시에 있어서의 재료의 유동성이 한층 더 향상된다. 특히, 실리콘 오일이나 지방산 등의 액상 윤활제의 보조적인 첨가는 불소계 수지 분말의 습윤성의 향상에 기여하여, 컴파운드 중의 분산성을 향상시킬 수 있다.
4. 산화 방지제
본 발명의 희토류 결합 자석은 산화 방지제를 함유하는 것이 바람직하다.
산화 방지제는 후술하는 희토류 결합 자석용 조성물을 혼련할 때 등에, 희토류 자석 분말의 산화(열화, 변질)나 결합 수지의 산화(희토류 자석 분말의 금속 성분이 촉매로서 작용함으로써 발생하는 것으로 추정된다)를 방지한다.
산화 방지제는 희토류 결합 자석용 조성물의 혼련시나 성형시 등의 중간 공정에서 휘발하거나, 변질되거나 하는 경우가 있기 때문에, 희토류 결합 자석 중에는 그 일부가 잔류한 상태로 존재한다. 따라서, 희토류 결합 자석 중의 산화 방지제의 함유량(잔류량)은 후술하는 희토류 결합 자석용 조성물 중의 첨가량에 대하여 10 내지 95% 정도, 바람직하게는 20 내지 91% 정도이다.
본 발명의 자석에 있어서, 공극율은 2용적% 이하인 것이 바람직하고, 1.8용적% 이하가 보다 바람직하다. 공극율이 지나치게 높으면, 자석 분말의 조성, 결합 수지의 조성, 함유량 등의 기타 조건에 따라서 자석의 기계적 강도와 및 자기 특성이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 희토류 결합 자석은, 등방성의 경우, 자기 에너지 곱[(BH)max]이 4.5MG0e 이상인 것이 바람직하고, 6MG0e 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 이방성의 경우, 자기 에너지 곱[(BH)max]이 10MG0e 이상인 것이 바람직하고, 12MG0e 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 희토류 결합 자석의 형상, 크기 등은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 형상에 관해서는, 예를 들면, 원주상, 각주상, 원통상, 원호상, 평판상, 만곡판상 등의 모든 형상의 것이 가능하고, 그 크기도 대형으로부터 초소형까지 모든 크기의 것이 가능하다.
[희토류 결합 자석용 조성물]
이어서, 본 발명의 희토류 결합 자석용 조성물에 관해서 설명한다.
본 발명의 희토류 결합 자석용 조성물은 상술한 희토류 자석 분말, 상술한 열가소성 수지, 상술한 불소계 수지 분말 및, 필요에 따라, 상술한 산화 방지제 등의 첨가제를 혼합한 혼합물 또는 당해 혼합물을 혼련하여 이루어진 것이다.
1. 희토류 자석 분말
희토류 결합 자석용 조성물 중의 희토류 자석 분말의 첨가량은 수득되는 희토류 결합 자석의 자기 특성과, 성형시에 있어서의 당해 조성물의 용융물의 유동성을 고려하여 결정한다.
즉, 압축 성형에 제공되는 희토류 결합 자석용 조성물의 경우, 당해 조성물 중의 희토류 자석 분말의 함유량(첨가량)은 특별히 한정되지 않지만, 78 내지 86용적%인 것이 바람직하고, 80 내지 86용적%가 보다 바람직하다.
또한, 압출 성형에 제공되는 희토류 결합 자석용 조성물의 경우, 당해 조성물 중의 희토류 자석 분말의 함유량(첨가량)은 특별히 한정되지 않지만, 78.1 내지 83용적%인 것이 바람직하고, 80.5 내지 83용적%가 보다 바람직하다.
또한, 사출 성형에 제공되는 희토류 결합 자석용 조성물의 경우, 당해 조성물 중의 희토류 자석 분말의 함유량(첨가량)은 특별히 한정되지 않지만, 68 내지 76용적%인 것이 바람직하고, 70 내지 76용적%가 보다 바람직하다.
각각의 성형 방법에 있어서, 자석 분말이 지나치게 적으면, 자기 특성(특히, 자기 에너지 곱)의 향상을 도모할 수 없는 한편, 자석 분말의 함유량이 지나치게 많으면, 상대적으로 결합 수지의 함유량이 적어지기 때문에 성형이 곤란해지거나 불가능해 진다.
2. 결합 수지
희토류 결합 자석용 조성물 중의 결합 수지 분말의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 산화 방지제 등의 첨가제와의 합계량으로 14 내지 32용적% 정도가 바람직하고, 14 내지 30용적% 정도가 보다 바람직하며, 14 내지 29용적% 정도가 더욱 바람직하다. 결합 수지 분말의 함유량이 지나치게 많으면, 자기 특성(특히, 자기 에너지 곱)의 향상을 도모할 수 없고, 또한, 결합 수지 분말의 함유량이 지나치게 적으면, 조성물의 유동성이 저하되고, 극단적인 경우에는 성형이 곤란해지거나 불가능해진다.
3. 불소계 수지 분말
희토류 결합 자석용 조성물 중, 상술한 불소계 수지 분말의 함유량(첨가량)은 특별히 한정되지 않지만, 열가소성 수지에 대하여 20용적% 이하로 하는 것이 바람직하고, 1 내지 15용적% 정도로 하는 것이 보다 바람직하다. 불소계 수지 분말의 첨가량이 지나치게 많으면, 자석의 자기적 특성과 기계적 특성이 저하되고, 첨가량이 지나치게 적으면, 예를 들면, 윤활 효과가 충분히 얻어지지 않는다.
4. 산화 방지제
본 발명의 희토류 결합 자석용 조성물은 산화 방지제를 함유하는 것이 바람직하다.
산화 방지제는, 위에서 언급한 바와 같이, 희토류 결합 자석용 조성물을 혼련할 때 등에, 희토류 자석 분말의 산화(열화, 변질)나 결합 수지의 산화(희토류 자석 분말의 금속 성분이 촉매로서 작용함으로써 생기는 것으로 추정된다)를 방지한다.
산화 방지제를 첨가함으로써, 다음과 같은 효과가 수득된다.
우선 첫번째로, 희토류 자석 분말과 결합 수지의 산화를 방지하고, 희토류 자석 분말의 표면에 대한 결합 수지가 양호한 습윤성을 유지하기 때문에, 자석 분말과 결합 수지와의 혼련성이 향상된다.
두번째로, 희토류 자석 분말의 산화를 방지하고, 자석의 자기 특성의 향상에 기여함과 동시에, 희토류 결합 자석용 조성물의 혼련시, 성형시에 있어서의 열적 안정성의 향상에 기여하여, 적은 결합 수지량으로도 양호한 성형성을 확보할 수 있다.
산화 방지제로서는 희토류 자석 분말 등의 산화를 방지하거나 억제할 수 있는 것이면 어떠한 것이라도 좋고, 예를 들면, 아민계 화합물, 아미노산계 화합물, 니트로카복실산류, 하이드라진 화합물, 시안 화합물, 황화물 등의 자석 분말 표면을 불활성화시키는 킬레이트화제가 적합하게 사용된다. 또한, 산화 방지제의 종류, 조성 등에 대하여는, 이들에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
희토류 결합 자석용 조성물 중의 산화 방지제의 첨가량은 특별히 한정되지 않지만, 1 내지 12용적% 정도인 것이 바람직하고, 2 내지 10용적% 정도인 것이 바람직하다.
산화 방지제 등의 첨가량이 지나치게 적으면, 충분한 산화 방지 효과가 얻어지지 않고, 한편, 첨가량이 지나치게 많으면, 상대적으로 수지량이 감소하여, 성형체의 기계적 강도가 저하되는 경향을 나타낸다.
또한, 본 발명에서는 산화 방지제의 첨가량은 위의 범위의 하한치 이하일 수 있고 산화 방지제를 첨가하지 않을 수도 있다.
5. 그 밖의 첨가제
본 발명의 희토류 결합 자석용 조성물은 필요에 따라 또한 각종 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상술한 윤활제의 첨가는 성형시의 유동성을 향상시키기 때문에, 보다 적은 결합 수지의 첨가량으로 동일한 특성을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 윤활제의 첨가량은 특별히 한정되지 않지만, 1 내지 5용적% 정도가 바람직하고, 1 내지 3용적% 정도가 보다 바람직하다. 이러한 범위의 첨가량으로 함으로써, 자석의 특성을 열화시키지 않고 윤활 기능을 유효하게 발휘시킬 수 있다.
희토류 결합 자석용 조성물의 혼합, 제조는, 예를 들면, V형 혼합기 등의 혼합기나 교반기를 사용하여 수행한다. 또한, 혼합물의 혼련은, 예를 들면, 2축 압출 혼련기, 롤식 혼련기, 니더 등의 혼련기를 사용하여 수행한다.
또한, 혼합물의 혼련은 결합 수지의 연화 온도(연화점 또는 유리전이점) 이상의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 이로써, 혼련 효율이 향상되고, 상온에서 혼련하는 경우에 비하여 보다 단시간으로 균일하게 혼련할 수 있다. 또한, 결합 수지의 점도가 저하된 상태에서 혼련되기 때문에, 희토류 자석 분말의 주위가 결합 수지로 피복되는 상태가 되어, 희토류 결합 자석용 조성물 중 및 이로부터 제조된 자석 중의 공극율의 감소에 기여한다.
또한, 혼련에 따르는 재료 자체의 발열 등에 따라, 혼련 온도가 변화하기 쉽기 때문에, 예를 들면, 가온·냉각 수단을 구비하고, 온도 제어가 가능한 혼련기를 사용하여 혼련하는 것이 바람직하다.
또한, 희토류 결합 자석용 조성물(혼련물의 경우)의 밀도는 이론 밀도(조성물 중의 공극을 0으로 하였을 때의 밀도)의 80% 이상인 것이 바람직하고, 85% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 희토류 결합 자석용 조성물(혼련물의 경우)의 밀도는 희토류 자석 분말의 밀도의 60% 이상인 것이 바람직하고, 70% 이상인 것이 보다 바람직하다. 희토류 결합 자석용 조성물의 밀도가 이러한 범위에 있으면, 성형압을 보다 낮게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 희토류 결합 자석용 조성물의 형태로서는 또한 펠릿화된 것(예를 들면, 입자 직경 1 내지 12mm 정도) 등이라도 좋다. 이러한 혼련물이나 펠릿을 사용하면, 압축 성형, 압출 성형, 사출 성형의 성형성이 보다 향상된다. 또한 펠릿의 사용은 취급성의 향상에도 기여한다.
[희토류 결합 자석의 제조의 방법]
본 발명의 희토류 결합 자석의 제조방법은 희토류 자석 분말, 열가소성 수지로 이루어진 결합 수지 및 불소계 수지 분말을 함유하는 희토류 결합 자석용 조성물을 원하는 형상으로 성형함을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 희토류 결합 자석용 조성물을 제조하고, 당해 조성물을 사용하여, 예를 들면, 압축 성형법, 압출 성형법 또는 사출 성형법으로 자석 형상으로 성형함으로써 수행된다.
이하, 각각의 성형법에 관해서 설명한다.
[1] 압축 성형법
상술한 희토류 결합 자석용 조성물(컴파운드)을 제조하고, 당해 조성물을 압축 성형기의 금형 속에 충전시킨 다음, 자장 중(배향 자장이, 예를 들면, 5 내지 20k0e, 배향 방향은 세로, 가로, 방사상 방향의 어느 것이나 가능) 또는 무자장 중에서 압축 성형한다.
압축 성형은 온간 성형법에 의한 것이 바람직하다. 즉, 열가소성 수지의 열변형온도 이상의 온도에서 가압 성형을 수행하는 것이 바람직하다.
이러한 온간 성형으로 함으로써, 금형 내에서의 성형 재료의 유동성이 향상되고, 낮은 성형압으로 크기 정밀도가 양호한 성형을 할 수 있다. 즉, 바람직하게는 50kgf/㎟ 이하, 보다 바람직하게는 30kgf/㎟ 이하, 더욱 바람직하게는 10kgf/㎟ 이하의 성형압으로 성형(부형)할 수 있으므로, 성형에의 부하가 적고, 성형이 용이하게 됨과 동시에, 링상, 평판상, 만곡판상 등의 두께가 얇은 부분을 갖는 형상의 것이나 길이가 긴 것이라도 양호하고 동시에 안정된 형상, 크기의 것을 양산할 수 있다.
또한, 온간 성형으로 함으로써, 상술한 바와 같은 낮은 성형압으로도 수득된 자석의 공극율을 낮게 할 수 있다.
또한, 온간 성형으로 함으로써, 금형 내에서의 성형 재료의 유동성이 향상되고, 자기 배향성이 향상됨과 동시에, 성형시에 있어서의 희토류 자석 분말의 보자력의 저하에 의해, 자장 중 성형의 경우, 외관상 높은 자장을 건 것으로 되기 때문에, 배향 방향에 관계 없이 자기 특성을 향상시킬 수 있다.
이렇게 하여 압축 성형한 후, 성형 금형으로부터 이형시켜 희토류 결합 자석을 얻는다.
[2] 압출 성형법
희토류 자석 분말, 열가소성 수지, 윤활제로서의 불소계 수지 분말 및, 필요에 따라, 산화 방지제를 포함하는 희토류 결합 자석용 조성물(혼합물)을, 상술한 혼련기를 사용하여 충분히 혼련하여 혼련물을 얻는다. 이 때, 혼련 온도는 위에서 언급한 바와 같은 조건(예를 들면, 결합 수지의 연화온도 등)을 고려하여 결정하고, 예를 들면, 150 내지 350℃ 정도로 된다. 또한, 혼련물은 펠릿화하여 사용해도 좋다.
이상과 같이 하여 수득된 희토류 결합 자석용 조성물의 혼련물(컴파운드)을 압출 성형기의 실린더 속에서 열가소성 수지의 용융 온도 이상의 온도로 가열하여 용융시키고, 당해 용융물을 자장 중 또는 무자장 중(배향 자장이, 예를 들면, 10 내지 20k0e)에서 압출 성형기의 다이로부터 압출시킨다.
성형체는, 예를 들면, 다이로부터 압출될 때 냉각되어 고화된다. 그 후, 압출된 길이가 긴 성형체를 적절히 절단하여 원하는 형상, 크기의 희토류 결합 자석을 얻는다.
희토류 결합 자석의 횡단면 형상은 압출 성형기의 다이(내측 다이와 외측 다이)의 형상의 선택에 따라 결정되고, 얇은 벽 두께를 갖는 것이나 이형 단면의 것이라도 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 성형체의 절단 길이를 조정함으로써, 길이가 긴 자석을 제조하는 것도 가능하다.
이상과 같은 방법에 의해, 자석의 형상에 대한 자유도가 넓고, 적은 수지량이라도 유동성, 성형성이 우수하고, 크기 정밀도가 높고, 또한, 연속적인 제조가 가능하고 양산에 알맞은 희토류 결합 자석을 제조할 수 있다.
[3] 사출 성형법
희토류 자석용 조성물을 압출 성형법의 경우와 같이 혼련한다.
이어서, 혼련물(컴파운드)을 사출 성형기의 사출 실린더 속에서 열가소성 수지의 용융온도 이상의 온도로 가열하여 용융시키고, 당해 용융물을 자장 중 또는 무자장 중(배향 자장이, 예를 들면, 10 내지 20k0e)에서 사출 성형기의 금형 속에 주입한다. 이 때, 사출 실린더 내의 온도는 220 내지 350℃ 정도가 바람직하고, 사출 압력은 30 내지 120kgf/㎠ 정도가 바람직하며, 금형 온도는 70 내지 110℃ 정도가 바람직하다.
그 후, 성형체를 냉각 고화시켜 원하는 형상, 크기의 희토류 결합 자석을 얻는다. 이 때, 냉각 시간은 5 내지 30초 정도가 바람직하다.
희토류 결합 자석의 형상은 사출 성형기의 금형 형상에 좌우되고, 금형의 캐비티의 형상의 선택에 따라, 얇은 벽 두께를 갖는 것이나 이형의 것이라도 용이하게 제조할 수 있다.
이상과 같은 방법에 의해, 자석의 형상에 대한 자유도가 압출 성형의 경우보다 더욱 넓고, 적은 수지량이라도 유동성, 성형성이 우수하고, 크기 정밀도가 높고, 또한, 성형 사이클이 짧고, 양산에 알맞은 희토류 결합 자석을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 희토류 결합 자석의 제조방법에 있어서, 혼련 조건, 성형 조건 등은 위의 범위로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
실시예
이하, 본 발명의 구체적 실시예에 관해서 설명한다.
(실시예 1 내지 17, 비교예 1 내지 4)
다음 조성 ①, ②, ③, ④, ⑤, ⑥, ⑦의 7종의 희토류 자석 분말, 하기 A, B, C의 3종의 열가소성 수지로 이루어진 결합 수지 분말, 다음 (가), (나)의 불소계 수지 분말, 다음 (가), (나)의 윤활제, 하이드라진계 산화 방지제 및 보조 윤활제로서 올레산을 준비하고, 이들을 표 1에 나타낸 소정의 조합과 양으로 혼합한다. 또한, 각 실시예의 불소계 수지 분말의 평균 입자 직경을 표 2에 나타낸다.
또한, 자석 분말, 불소계 수지 분말 및 분말상의 윤활제의 평균 입자 직경은 F.S.S.S.[피셔 서브-시브 사이저(Fischer Sub-Sieve Sizer)]법으로 측정한다.
희토류 자석 분말:
① 급냉 Nd12Fe78Co4B6분말(평균 입자 직경=18㎛)
② 급냉 Nd8Pr4Fe82B6분말(평균 입자 직경=17㎛)
③ 급냉 Nd12Fe82B6분말(평균 입자 직경=19㎛)
④ Sm(Co0.604Cu0.06Fe0.82Zr0.016)8.0분말(평균 입자 직경=21㎛)
⑤ 급냉 Sm2Fe17N3분말(평균 입자 직경=2㎛)
⑥ HDDR 법에 의한 이방성 Nd13Fe69Co11B6Ga1분말(평균 입자 직경=28㎛)
⑦ 나노 결정 Nd5.5Fe66B18.5Co5Cr5분말(평균 입자 직경=15㎛)
열가소성 수지:
A. 폴리아미드(나일론 12)(열변형온도: 145℃, 융점 175℃)
B. 액정 중합체(열변형온도: 180℃, 융점 280℃)
C. 폴리페닐렌설파이드(PPS)(열변형온도: 260℃, 융점 280℃)
불소계 수지 분말:
(가). 테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE)
(나). 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(ETFE)
윤활제:
(가). 금속 비누(스테아르산아연)
(나). 실리콘 오일
희토류 결합 자석용 조성물 중의 열가소성 수지(결합 수지)에 대한 불소계 수지 분말의 함유 비율[용적%]을 다음 표 2에 나타낸다.
이어서, 표 1에 나타낸 조성의 각 혼합물을 스크류식 혼련기(장치 a) 또는 니더(장치 b)를 사용하여 충분히 혼련하고, 희토류 결합 자석용 조성물(컴파운드)을 얻는다. 이 때의 혼련 조건을 표 3, 표 4에 나타낸다. 또한, 컴파운드의 밀도는 어느 것이나 이론 밀도의 85% 이상, 자석 분말의 70% 이상을 달성하고 있다.
이어서, 위의 컴파운드를 사용하여, 자장 중 또는 무자장 중에서 성형하고, 이형시켜 원하는 형상의 희토류 결합 자석을 얻는다. 이 때의 성형 방법과 성형 조건은 표 3, 표 4에 나타낸 바와 같다.
수득된 자석의 형상, 크기, 조성, 외관(육안 관찰), 기계적 강도, 이형성, 자기 특성 등을 표 5 내지 표 8에 나타낸다.
자석의 기계적 강도는 별도로 외부 직경 15㎜, 높이 3mm의 시험편을 무자장 중에서 표 3, 표 4에 나타낸 조건으로 성형하고, 이 시험편을 사용하여 전단 펀칭법으로 평가한다.
또한, 이형성은 성형법마다 각각 다음의 방법으로 평가한다.
압축 성형법의 경우, 성형품을 꺼낼 때의 제거압(pulling pressnre)으로 평가한다.
제거압이 성형 압력의 50%를 넘는 경우를 「불량」, 50% 이하의 경우를 「양호」로 한다.
압출 성형법의 경우, 성형시의 압출 속도가 4㎜/s 미만인 경우를 「불량」, 4㎜/s 이상인 경우를 「양호」로 한다.
사출 성형법의 경우, 금형의 자석을 꺼내는 방향의 테이퍼량을 5/100㎜로 하여 이형을 행할 때, 이형이 불가능한 경우를 「불량」, 이형 가능한 경우를 「양호」로 한다.
(비교예 5)
자석 분말과 에폭시 수지(열경화성 수지)로 이루어진 결합 수지를 표 1에 나타낸 비율로 혼합하고, 이 혼합물을 실온하에서 혼련한 다음, 수득된 컴파운드에 의해 표 4에 나타낸 조건으로 압축 성형(프레스 성형)하고, 이 성형체를 150℃에서 1시간 열처리하여 수지 경화를 행하여 희토류 결합 자석을 얻는다.
수득된 성형품의 형상, 크기, 조성, 외관(육안 관찰), 기계적 강도, 이형성, 자기 특성 등을 표 8에 나타낸다.
또한, 기계적 강도에 관해서는 위와 동일하게 하여 평가한다.
위의 각 표에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 17의 희토류 결합 자석은 이형성이 양호하고 성형성, 자기 특성(최대 자기 에너지 곱)이 우수하고, 또한 어느 것이나 공극율이 낮고, 기계적 강도도 높은 것이 확인되었다. 또한, 이들 희토류 결합 자석은 어느 것이나 형상이 안정되어 있어서 크기 정밀도가 높다.
이것에 대하여, 비교예 1의 희토류 결합 자석은 불소계 수지 분말을 첨가하지 않은 것이기 때문에, 이형성이 나쁘고, 성형성이 뒤떨어지고 기계적 강도도 낮고, 또한 자기 특성도 뒤떨어진다.
또한, 윤활제로서 금속 비누를 첨가한 비교예 2에서는 수득된 자석의 기계적 강도가 윤활제를 첨가하지 않은 비교예 1에 비하여 또한 낮고, 또한 공극율이 높아 자기 특성이 뒤떨어진다.
비교예 3에서는, 윤활제로서 실리콘 오일을 사용하기 때문에, 성형품에 실리콘 오일의 삼출 현상이 보였다.
또한, 비교예 4는, 불소계 수지 분말을 함유하지 않고, 또한 열가소성 수지의 첨가량이 지나치게 많은 희토류 결합 자석용 조성물을 사용하기 때문에, 성형품(자석)은 자기 특성과 기계적 강도가 뒤떨어진다.
또한, 비교예 5에서는, 결합 수지로서 에폭시 수지(열경화성 수지)를 사용하고, 그 첨가량이 지나치게 적기 때문에 성형 불능이다.
위에 기재한 바와 같이, 본 발명에 따라, 공극율이 낮고, 성형성, 기계적 특성이 우수하고, 자기 특성이 우수한 희토류 결합 자석을 제공할 수 있다. 특히, 불소계 수지 분말의 윤활 작용에 의해 성형품을 꺼낼 때의 이형성이 각별히 향상된다. 이 때문에, 소위 금형 의존성(mold dependence) 등도 방지되고, 크기 정밀도가 높다.
또한, 압축 성형으로 제조하는 경우, 낮은 성형압으로 이러한 우수한 특성의 자석을 얻을 수 있어 제조상 유리하게 된다. 또한, 압출 성형에 있어서의 재료의 유동성, 성형성의 향상에 기여한다. 또한, 사출 성형시에 있어서의 재료의 유동성, 성형성에도 기여한다.
본 발명의 희토류 결합 자석은 정보 기기에 사용되는 스핀들 모터나 스테핑 모터에 사용하는 데 적합하다.

Claims (30)

  1. 희토류 자석 분말과 열가소성 수지로 이루어진 결합 수지를 함유하는 희토류 결합 자석(rare earth bonded magnet)용 조성물로, 불소계 수지 분말을 함유함을 특징으로 하는 희토류 결합 자석용 조성물.
  2. 희토류 자석 분말, 열가소성 수지로 이루어진 결합 수지 및 윤활제를 함유하는 혼합물을 혼련하여 이루어진 희토류 결합 자석용 조성물로, 윤활제로서 불소계 수지 분말을 함유함을 특징으로 하는 희토류 결합 자석용 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 불소계 수지 분말의 함유량이 열가소성 수지에 대하여 20용적% 이하인 희토류 결합 자석용 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 불소계 수지 분말의 평균 입자 직경이 2 내지 30㎛인 희토류 결합 자석용 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산화 방지제를 함유하는 희토류 결합 자석용 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 희토류 결합 자석용 조성물 중의 산화 방지제의 함유량이 2 내지 12용적%인 희토류 결합 자석용 조성물.
  7. 희토류 자석 분말을 열가소성 수지로 이루어진 결합 수지에 결합시켜 이루어진 결합 자석으로, 불소계 수지 분말이 함유되어 있음을 특징으로 하는 희토류 결합 자석.
  8. 제7항에 있어서, 불소계 수지 분말의 함유량이 열가소성 수지에 대하여 20용적% 이하인 희토류 결합 자석.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 불소계 수지 분말이 테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE), 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체 수지(PFA), 테트라플루오로에틸렌·프로필렌 헥사플루오라이드 공중합체 수지(FEP), 테트라플루오로에틸렌·프로필렌 헥사플루오라이드·퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체 수지(EPE), 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체 수지(ETFE), 에틸렌 클로라이드 트리플루오라이드 공중합체 수지(PCTFE), 에틸렌 클로라이드 트리플루오라이드·에틸렌 공중합체 수지(ECTFE), 비닐리덴 플루오라이드 수지(PVDF) 및 폴리비닐 플루오라이드 수지(PVE)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상으로 구성되는 희토류 결합 자석.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 사출 성형법에 의해 성형되고, 희토류 자석 분말의 함유량이 68 내지 76용적%인 희토류 결합 자석.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 압출 성형법에 의해 성형되고, 희토류 자석 분말의 함유량이 78.1 내지 83용적%인 희토류 결합 자석.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서, 압축 성형법에 의해 성형되고, 희토류 자석 분말의 함유량이 78 내지 86용적%인 희토류 결합 자석.
  13. 제12항에 있어서, 압축 성형법이 열가소성 수지의 열변형온도 이상의 온도에서 가압 성형을 수행하는 온간 성형법(溫間成形法)인 희토류 결합 자석.
  14. 제7항 또는 제8항에 있어서, 희토류 자석 분말이 Sm을 주로 함유하는 희토류 원소와 Co를 주로 함유하는 전이 금속을 기본 성분으로 하는 것인 희토류 결합 자석.
  15. 제7항 또는 제8항에 있어서, 희토류 자석 분말이 R(단, R은 Y를 포함하는 희토류 원소 중 1종 이상의 희토류 원소이다), Fe를 주로 함유하는 전이 금속 및 B를 기본 성분으로 하는 희토류 결합 자석.
  16. 제7항 또는 제8항에 있어서, 희토류 자석 분말이 Sm을 주로 함유하는 희토류 원소, Fe를 주로 함유하는 전이 금속 및 N을 주로 함유하는 격자간 원소(格子間 元素)를 기본 성분으로 하는 희토류 결합 자석.
  17. 제7항 또는 제8항에 있어서, 희토류 자석 분말이 제14항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 기재된 희토류 자석 분말 중 2종 이상을 혼합한 것인 희토류 결합 자석.
  18. 제7항 또는 제8항에 있어서, 등방성 자기 에너지 곱[(BH)max]이 4.5MG0e 이상인 희토류 결합 자석.
  19. 제7항 또는 제8항에 있어서, 이방성 자기 에너지 곱[(BH)max]이 10MG0e 이상인 희토류 결합 자석.
  20. 제7항 또는 제8항에 있어서, 공극율이 2용적% 이하인 희토류 결합 자석.
  21. 희토류 자석 분말, 열가소성 수지로 이루어진 결합 수지 및 불소계 수지 분말을 함유하는 희토류 결합 자석용 조성물을 제조하는 공정과 당해 희토류 결합 자석용 조성물을 원하는 형상으로 성형하는 공정을 포함함을 특징으로 하는, 희토류 결합 자석의 제조방법.
  22. 제21항에 있어서, 희토류 결합 자석용 조성물을 제조하는 공정이 결합 수지의 연화온도 이상의 온도에서 혼련하는 공정을 포함하는 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 희토류 결합 자석용 조성물이 불소계 수지 분말을 열가소성 수지에 대하여 20용적% 이하 함유하는 방법.
  24. 제21항 또는 제22항에 있어서, 불소계 수지 분말의 평균 입자 직경이 2 내지 30㎛인 방법.
  25. 제21항 또는 제22항에 있어서, 희토류 결합 자석용 조성물이 산화 방지제를 함유하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 희토류 결합 자석용 조성물이 산화 방지제를 2 내지 12용적% 함유하는 방법.
  27. 제21항 또는 제22항에 있어서, 성형공정이 사출 성형법으로 수행되는 방법.
  28. 제21항 또는 제22항에 있어서, 성형공정이 압출 성형법으로 수행되는 방법.
  29. 제21항 또는 제22항에 있어서, 성형공정이 압축 성형법으로 수행되는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 압축 성형법이 열가소성 수지의 열변형온도 이상의 온도에서 가압 성형을 수행하는 온간 성형법인 방법.
KR1020007002954A 1998-07-21 1999-07-16 희토류 결합 자석용 조성물, 희토류 결합 자석 및 희토류결합 자석의 제조방법 KR20010024183A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10205647A JP2000036403A (ja) 1998-07-21 1998-07-21 希土類ボンド磁石用組成物、希土類ボンド磁石および希土類ボンド磁石の製造方法
JP98-205647 1998-07-21
PCT/JP1999/003870 WO2000005732A1 (fr) 1998-07-21 1999-07-16 Composition d'aimant permanent a base de terres rares lie, aimant permanent a base de terres rares lie et procede de fabrication d'aimant permanent a base de terres rares lie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010024183A true KR20010024183A (ko) 2001-03-26

Family

ID=16510366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007002954A KR20010024183A (ko) 1998-07-21 1999-07-16 희토류 결합 자석용 조성물, 희토류 결합 자석 및 희토류결합 자석의 제조방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6387293B1 (ko)
EP (1) EP1018753A4 (ko)
JP (1) JP2000036403A (ko)
KR (1) KR20010024183A (ko)
CN (1) CN1274467A (ko)
TW (1) TW421807B (ko)
WO (1) WO2000005732A1 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001052911A (ja) * 1999-08-11 2001-02-23 Seiko Epson Corp 磁石材料の製造方法、薄帯状磁石材料、磁石粉末およびボンド磁石
JP2002353018A (ja) * 2001-05-30 2002-12-06 Nichia Chem Ind Ltd 樹脂磁石
US20050265883A1 (en) * 2002-08-07 2005-12-01 Kei Ishii Dust ccre and process for producing the same
JP2004140322A (ja) * 2002-08-20 2004-05-13 Alps Electric Co Ltd 電波吸収体及び電波吸収体の製造方法
JP2005277336A (ja) 2004-03-26 2005-10-06 Minebea Co Ltd 希土類ボンド磁石
JP2006100783A (ja) * 2004-09-01 2006-04-13 Kaneka Corp 樹脂磁石材料
JP2006100560A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Neomax Co Ltd 希土類系ボンド磁石およびその製造方法
JP4591112B2 (ja) * 2005-02-25 2010-12-01 株式会社日立製作所 永久磁石式回転機
JP4806983B2 (ja) * 2005-07-11 2011-11-02 日立金属株式会社 希土類系ボンド磁石の製造方法
JP4605396B2 (ja) * 2006-04-14 2011-01-05 信越化学工業株式会社 希土類永久磁石材料の製造方法
JP2008244322A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Tdk Corp 複合磁石、その製造装置及び製造方法
US20090010784A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-08 Mbs Engineering, Llc Powdered metals and structural metals having improved resistance to heat and corrosive fluids and b-stage powders for making such powdered metals
JP5069962B2 (ja) * 2007-07-13 2012-11-07 日本科学冶金株式会社 射出成形用組成物及びその製造方法
JP6246500B2 (ja) * 2013-05-28 2017-12-13 日本電産サンキョー株式会社 希土類磁石の製造方法
JP5979317B2 (ja) * 2013-07-19 2016-08-24 信越化学工業株式会社 磁気光学材料及びその製造方法並びに磁気光学デバイス
TWI489496B (zh) * 2013-10-17 2015-06-21 Metal Ind Res & Dev Ct 弧形磁性件之製造方法、及其成品與擠壓模具
KR102359429B1 (ko) * 2017-12-29 2022-02-08 현대자동차주식회사 자성체 합금 분말 함유 플라스틱 복합체, 이를 갖는 에어컨 컴프레서, 그리고 이들의 제조 방법
CN110648812B (zh) * 2019-08-14 2021-08-24 北矿科技股份有限公司 一种耐高温注射磁体制备用料和耐高温注射磁体的制备方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4865915A (en) 1987-03-31 1989-09-12 Seiko Epson Corporation Resin coated permanent magnet
JP3145473B2 (ja) 1992-04-28 2001-03-12 旭化成株式会社 弗素樹脂磁性材複合材料
JPH06290922A (ja) 1993-03-30 1994-10-18 Sumitomo Special Metals Co Ltd 射出成形法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法
JPH06168810A (ja) 1992-06-24 1994-06-14 Sumitomo Special Metals Co Ltd 射出成形法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法
JP3229435B2 (ja) 1993-04-28 2001-11-19 住友特殊金属株式会社 射出成形法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法
JPH06236806A (ja) 1993-02-12 1994-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 異方性樹脂結合型希土類磁石
JP3060785B2 (ja) 1993-07-16 2000-07-10 三菱マテリアル株式会社 希土類ボンド磁石製造用配合原料
JPH07130523A (ja) * 1993-11-05 1995-05-19 Tonen Chem Corp 磁性体
DE4420318C2 (de) * 1994-06-11 1996-04-11 Schulman A Gmbh Zusammensetzung auf Polymerbasis zur Herstellung von magnetischen und magnetisierbaren Formkörpern
JPH0922828A (ja) 1995-07-04 1997-01-21 Sumitomo Metal Ind Ltd ボンド型永久磁石の製造方法
JPH0997732A (ja) 1995-09-29 1997-04-08 Sumitomo Special Metals Co Ltd Ｒ‐ｔ−ｎ系異方性ボンド磁石の製造方法
TW323374B (ko) * 1995-11-06 1997-12-21 Seiko Epson Corp
JPH09190909A (ja) 1995-11-10 1997-07-22 Sumitomo Special Metals Co Ltd Ｒ−ｔ−ｎ系永久磁石粉末および異方性ボンド磁石の製造方法
JPH1041116A (ja) 1996-07-22 1998-02-13 Sumitomo Special Metals Co Ltd Ｒ−ｔ−ｍ−ｎ系永久磁石粉末および異方性ボンド磁石の製造方法
US5767426A (en) * 1997-03-14 1998-06-16 Hoeganaes Corp. Ferromagnetic powder compositions formulated with thermoplastic materials and fluoric resins and compacted articles made from the same
JPH1167514A (ja) 1997-08-19 1999-03-09 Sumitomo Metal Ind Ltd ボンド型永久磁石の製造方法と製造用原料粉末

Also Published As

Publication number Publication date
CN1274467A (zh) 2000-11-22
WO2000005732A1 (fr) 2000-02-03
US6387293B1 (en) 2002-05-14
TW421807B (en) 2001-02-11
JP2000036403A (ja) 2000-02-02
EP1018753A4 (en) 2002-01-02
EP1018753A1 (en) 2000-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100238371B1 (ko) 희토류본드자석, 희토류본드자석용 조성물 및 희토류본드자석의 제조방법
US6500374B1 (en) Method of manufacturing bonded magnets of rare earth metal, and bonded magnet of rare earth metal
KR20010024183A (ko) 희토류 결합 자석용 조성물, 희토류 결합 자석 및 희토류결합 자석의 제조방법
KR100241982B1 (ko) 희토류 본드 자석 및 희토류 본드 자석용 조성물
KR100368674B1 (ko) 희토류 본드 자석, 희토류 본드 자석용 조성물 및 희토류본드 자석의 제조방법
WO1993023858A1 (en) Rare earth bond magnet, composition therefor, and method of manufacturing the same
JPH09312207A (ja) 希土類ボンド磁石用組成物、希土類ボンド磁石および希土類ボンド磁石の製造方法
JP3658868B2 (ja) 希土類ボンド磁石の製造方法および希土類ボンド磁石
JP3277933B2 (ja) 磁石粉末、ボンド磁石の製造方法およびボンド磁石
JP3729904B2 (ja) 希土類ボンド磁石の製造方法
JP4433068B2 (ja) 希土類ボンド磁石の製造方法および希土類ボンド磁石
JPH09171917A (ja) 希土類ボンド磁石および希土類ボンド磁石用組成物
JP4301222B2 (ja) 希土類ボンド磁石の製造方法および希土類ボンド磁石
JPH09232132A (ja) 希土類ボンド磁石、希土類ボンド磁石用組成物および希土類ボンド磁石の製造方法
JPH11283817A (ja) 希土類ボンド磁石および希土類ボンド磁石用組成物
JP3729908B2 (ja) 希土類ボンド磁石の製造方法
JPH09260170A (ja) 希土類ボンド磁石の製造方法および希土類ボンド磁石用組成物
JP3653852B2 (ja) 希土類ボンド磁石の製造方法および希土類ボンド磁石
JPH09223616A (ja) 希土類ボンド磁石
JPH11329814A (ja) ボンド磁石、ボンド磁石の製造方法およびモータ
JP2006005376A (ja) 希土類ボンド磁石の製造方法および希土類ボンド磁石
JP2000021615A (ja) ボンド磁石用組成物、およびボンド磁石
Sakata et al. Development of extrusion molded Nd-Fe-B magnets
JP2001267162A (ja) 希土類ボンド磁石の製造方法および希土類ボンド磁石
JPH11307378A (ja) 希土類ボンド磁石の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application