WO2016013404A1 - ボンド磁石用組成物及びボンド磁石、並びに一体成形部品 - Google Patents

ボンド磁石用組成物及びボンド磁石、並びに一体成形部品 Download PDF

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bonded
magnet
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松田　秀樹
健二 村岡
俊也 岩井
石井　純一
川本　淳
直紀 北原
功 渋谷
泰浩 山形
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住友金属鉱山株式会社
マブチモーター株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a composition for bonded magnets, and more specifically, problems of fluidity at the time of molding a composition containing magnetic powder and a thermoplastic resin binder, durability of a thermal shock test, and adhesive strength when using an adhesive.
  • the present invention relates to a composition for a bonded magnet that can improve the above, a bonded magnet using the same, and an integrally molded part formed by bonding the bonded magnet and a metal part via an adhesive.
  • Bonded magnets are prepared by kneading a composition containing binder components such as magnet powder and organic resin, and additives such as reinforcing agents, plasticizers and lubricants using an extruder, etc., and then processing them into pellets. , Injection molding, compression molding, or extrusion molding.
  • a magnet manufactured using a thermoplastic resin such as polyamide resin or polyphenylene sulfide resin and further using an injection molding method has high dimensional accuracy and does not require post-processing, so the manufacturing cost of the magnet can be reduced. There is an advantage.
  • a bonded magnet composition containing 80% by mass or more of magnet powder and using a thermoplastic resin as a binder is processed by injection molding or extrusion to become a bonded magnet.
  • thermoplastic resin binder a polyamide resin or a polyphenylene sulfide (PPS) resin is used, but a polyamide resin is more preferable in terms of mechanical strength, weather resistance, etc., and a resin composition using a polyamide resin and a polyamide elastomer A thing is proposed (for example, refer to patent documents 1 and 2).
  • bond magnets are manufactured by injection molding or extrusion molding, but are often used in combination with metal parts by adhesive bonding or insert molding.
  • linear expansion coefficient differs between the metal part and the bonded magnet material, cracks often occur in the bonded magnet when the thermal shock test is performed.
  • the composition for bonded magnets has higher magnetic properties as an injection-molded magnet as the blending ratio of the magnet powder is higher, it is preferable to increase the blending ratio of the magnet powder.
  • the higher the blending ratio of the magnet powder the lower the fluidity of the composition, so that processing by injection molding becomes difficult, and appearance defects such as welds may occur during injection molding.
  • Additives are generally added to improve fluidity, but the fluidity is improved by the addition of additives, but the bond magnets molded in the thermal shock test are easily cracked.
  • JP 2004-352792 A International Publication No. 2008/123450 JP 2005-072240 A JP 2010-251545 A
  • the present invention has been proposed in view of such circumstances, has good flowability during molding and high moldability, and the bonded magnet obtained from the composition is durable against a thermal shock test. It is an object of the present invention to provide a composition for bonded magnets that can provide excellent adhesive strength when the bonded magnets and metal parts are bonded via an adhesive.
  • the present inventors have made extensive studies to solve the above-described problems.
  • the bonded magnet composition containing the specific magnet powder, the thermoplastic resin binder, and other additives in a predetermined ratio the fluidity at the time of molding is increased, and the bonded magnet molded using the composition Has found that cracking does not occur even in a thermal shock test, and that the adhesive strength when a metal part is bonded via an adhesive is improved, and the present invention has been completed.
  • a samarium-iron-nitrogen based magnet powder having an average particle size of 1.8 ⁇ m or more and 2.8 ⁇ m or less is 88% by mass or more and 91% by mass or less, the tensile elongation at break is 400% or more, and flexural elasticity
  • a polyamide elastomer having a rate of 100 MPa or more is 0.5 to 2.5% by mass, a carbon fiber having a fiber diameter of 10 to 12 ⁇ m is 0.5 to 2.0% by mass, and a carboxylic acid ester is added.
  • a bond characterized in that it is a polyamide resin comprising polyamide 12 having a weight average molecular weight Mw of 4500 or more and 7500 or less in the molecular weight distribution measurement, the balance being contained in a ratio of 0.3 mass% or more and 1.0 mass% or less It is a composition for magnets.
  • the present invention also provides the bonded magnet composition according to the invention of (1), wherein the samarium-iron-nitrogen based magnet powder is composed of a composition of Sm 2 Fe 17 N 3. .
  • the present invention is a bonded magnet formed by injection molding using the bonded magnet composition according to (1) or (2).
  • the present invention is an integrally molded part of a bond magnet and a metal part obtained by bonding and integrating the bond magnet according to (3) and a metal part via an adhesive.
  • the fluidity at the time of molding is good and the processing by injection molding or the like is easy, and the bonded magnet obtained by the composition has high durability against the thermal shock test and cracks.
  • the bonded magnet is bonded to a metal part or the like via an adhesive, excellent adhesion can be imparted.
  • the present embodiment specific embodiments of the composition for bonded magnets according to the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail.
  • this invention is not limited to the following embodiment, A various change is possible in the range which does not change the summary of this invention.
  • the composition for bonded magnet according to the present embodiment is a composition for producing a bonded magnet, and includes a samarium-iron-nitrogen (Sm—Fe—N) magnet powder, a resin binder, and other additives. Containing an agent.
  • the composition for bonded magnet according to the present embodiment comprises 88% by mass of samarium-iron-nitrogen (Sm—Fe—N) magnet powder having an average particle size of 1.8 ⁇ m or more and 2.8 ⁇ m or less.
  • the content is 91% by mass or less.
  • the resin binder contains a thermoplastic resin binder, and the thermoplastic resin binder is a polyamide elastomer having a tensile elongation at break of 400% or more and a flexural modulus of 100 MPa or more. It contains in the ratio of the mass% or less.
  • carbon fibers having a fiber diameter of 10 ⁇ m or more and 12 ⁇ m or less are contained in a proportion of 0.5% by mass or more and 2% by mass or less, and a carboxylic acid ester is contained in a proportion of 0.3% by mass or more and 1.0% by mass or less.
  • the balance contains a polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 4500 or more and 7500 or less as measured by molecular weight distribution, which is a thermoplastic resin binder.
  • the bonded magnet composition according to the present embodiment contains samarium-iron-nitrogen based magnet powder as the magnet powder.
  • Samarium-iron-nitrogen based magnets are known as high performance and inexpensive magnets.
  • the composition of the samarium-iron-nitrogen based magnet powder varies depending on the amount of nitrogen, but the maximum saturation magnetization can be exhibited by using a powder composed of Sm 2 Fe 17 N 3 .
  • a samarium-iron-nitrogen based magnet is made of Fe and Sm metal, and the raw material powder is melted, pulverized at 1500 ° C or higher using a high-frequency furnace, arc furnace, etc. It is obtained by nitriding a mother alloy obtained by a melting method to be produced or a reduction diffusion method in which Fe or Fe 2 O 3 , Sm 2 O 3 or the like and Ca are mixed and heat treated to produce a samarium-iron alloy.
  • the powdered samarium-iron-nitrogen based magnet obtained by these methods has a coercive force generation mechanism of a new creation type, and therefore, a fine magnetic powder can be obtained by pulverizing. Further, by reducing the particle size of the powder used as the starting material, it is possible to obtain a magnet fine powder without crushing the mother alloy.
  • the process is extremely complicated, and since impurities are generated by oxidation because the process is once exposed to the atmosphere, nitriding is performed after the wet process. Since the surface is oxidized, nitriding cannot proceed uniformly, and saturation magnetization, coercive force, and squareness among magnetic properties are reduced, and as a result, the maximum energy product is lowered. Therefore, as a method for producing a samarium-iron-nitrogen magnet, a reduction diffusion method in which an inexpensive rare earth oxide powder can be used as a raw material is preferable.
  • a reduction product containing a samarium-iron alloy is obtained, and then, a reduction agent produced in the reduction product by subjecting the reduction product to a wet treatment. Remove the oxide. Thereafter, the obtained Sm—Fe-based alloy is nitrided in a mixed gas stream containing ammonia and hydrogen, and then pulverized and dried to produce a desired samarium-iron-nitrogen-based magnet powder.
  • a magnetic alloy coarse powder having an average particle size of more than 20 ⁇ m has low magnetic properties, and therefore needs to be pulverized in an organic solvent, for example.
  • samarium-iron-nitrogen based magnet powder having an average particle size of 1.8 ⁇ m or more and 2.8 ⁇ m is used.
  • the samarium-iron-nitrogen based magnet is a nucleation type, it can be bonded using this composition by pulverizing and using an average particle size of 1.8 ⁇ m or more.
  • the fluidity at the time of molding the magnet is good, and the processing by injection molding or the like can be facilitated, and the heat generated by the oxidation of the magnet powder and the risk of ignition accompanying it can be eliminated.
  • a high coercive force can be obtained by using one having an average particle size of 2.8 ⁇ m or less.
  • the samarium-iron-nitrogen magnet can be pulverized using a known pulverizer that is widely used in various chemical industries handling solids and pulverizes various materials to a desired degree.
  • the pulverizing apparatus is not particularly limited, but is preferably pulverized by using a medium agitation mill or an apparatus based on a wet pulverization method using a bead mill in that the composition and particle diameter of the powder are easily uniformed.
  • the solvent used for pulverization is not particularly limited, and for example, isopropyl alcohol, ethanol, toluene, methanol, hexane, etc. can be used, and isopropyl alcohol is particularly preferably used.
  • the samarium-iron-nitrogen based magnet fine powder can be obtained by filtering and drying using a filter having a predetermined opening.
  • the magnetic powder is surface-treated with a coupling agent.
  • the coupling agent include a silane coupling agent, a titanium coupling agent, an aluminum coupling agent, and the like, and it is particularly preferable to perform a surface treatment with the silane coupling agent.
  • the content of the samarium-iron-nitrogen based magnet powder is set to a ratio of 88% by mass to 91% by mass.
  • the content of the magnet powder in the composition is less than 88% by mass, in addition to the magnetic properties of the obtained bonded magnet being reduced, the linear expansion coefficient of the bonded magnet is increased because the ratio of the resin is increased, Cracks occur in the thermal shock test.
  • the content of the magnet powder exceeds 91% by mass, the fluidity of the bonded magnet composition is deteriorated, and the bonded magnet cannot be molded by injection molding or the like. In addition, appearance defects such as welds may occur during injection molding.
  • the composition for bonded magnets according to the present embodiment contains a thermoplastic resin binder as the resin binder. Specifically, as the thermoplastic resin binder, a polyamide elastomer (A) and a polyamide resin (B) are mixed and used.
  • polyamide elastomer As the polyamide elastomer, a polyamide elastomer having a polyamide segment and a polyether segment can be used. In the bonded magnet composition according to the present embodiment, a polyamide elastomer having a tensile elongation at break of 400% or more and a flexural modulus of 100 MPa or more is used. By using such a polyamide elastomer having tensile elongation at break and flexural modulus, it is possible to effectively prevent the occurrence of cracks in the thermal shock test.
  • the content of the polyamide elastomer in the composition for bonded magnets is 0.5% by mass or more and 2.5% by mass or less. If the content of the polyamide elastomer in the composition is less than 0.5% by mass, cracking occurs in the thermal shock test. On the other hand, if the content of the polyamide elastomer exceeds 2.5% by mass, the fluidity of the bonded magnet composition is deteriorated, and the bonded magnet cannot be molded by injection molding or the like.
  • Polyamide 12 is used as the polyamide resin.
  • polyamide resins such as polyamide 11 and polyamide 6 as the polyamide resin.
  • fluidity at the time of molding becomes good and molding by injection molding becomes easy.
  • the use of the polyamide 12 can further increase the strength of the obtained bonded magnet.
  • the polyamide 12 which is a polyamide resin
  • a polyamide resin having a weight average molecular weight Mw in a molecular weight distribution measurement of 4500 or more and 7500 or less is used as the polyamide 12 which is a polyamide resin.
  • the weight average molecular weight Mw is less than 4500, the mechanical strength of the obtained bonded magnet is lowered.
  • the weight average molecular weight Mw exceeds 7500 the fluidity of the composition for bonded magnets is remarkably lowered, and injection molding becomes difficult.
  • the bonded magnet excellent in the magnetic characteristic may not be obtained because of the oxidative degradation of magnetic powder.
  • a polyamide resin made of polyamide 12 is contained in the remainder. Therefore, the content is not particularly limited, but it is preferably contained in a proportion of 3.5% by mass or more and 10.7% by mass or less.
  • the content of the polyamide resin in the composition is less than 3.5% by mass, the fluidity of the composition for bonded magnets is deteriorated, and there is a possibility that the bonded magnet cannot be molded by injection molding or the like.
  • the content of the polyamide resin exceeds 10.7% by mass, the linear expansion coefficient of the bonded magnet increases, and cracks may occur in the thermal shock test.
  • the shape of the thermoplastic resin binder formed by mixing the polyamide elastomer (A) and the polyamide resin (B) is not particularly limited.
  • various shapes such as a powder shape, a bead shape, and a pellet shape are available. Can be used.
  • the powder form is preferable from the viewpoint that the magnet powder can be mixed uniformly.
  • the bonded magnet composition according to the present embodiment contains carbon fiber as a reinforcing agent.
  • the reinforcing agent there are various reinforcing agents such as carbon flakes and glass fibers.
  • the carbon fibers By using carbon fibers, the tensile strength of the obtained bonded magnet can be effectively increased.
  • the carbon fiber having a fiber diameter of 10 ⁇ m or more and 12 ⁇ m or less is used. By containing such a carbon fiber having a fiber diameter of 10 ⁇ m or more and 12 ⁇ m or less, the strength of the bonded magnet can be increased, the fluidity of the composition can be improved, and the moldability can be improved.
  • the carbon fiber content in the composition for bonded magnets is a ratio of 0.5% by mass or more and 2.0% by mass or less. If the carbon fiber content in the composition is less than 0.5% by mass, the strength of the bonded magnet cannot be sufficiently increased, and cracks occur in the thermal shock test. On the other hand, if the carbon fiber content exceeds 2.0% by mass, the fluidity of the bonded magnet composition deteriorates, and the bonded magnet cannot be molded by injection molding or the like.
  • the composition for bonded magnets according to the present embodiment contains a carboxylic acid ester.
  • the carboxylic acid ester include sebacic acid ester and adipic acid ester.
  • additives such as lubricants represented by hydrocarbons and fatty acids and plasticizers of various esters are used to improve fluidity in injection molding, but sebacic acid esters and adipic acid esters are used.
  • a carboxylic acid ester such as the above, the obtained bonded magnet and metal part etc. are bonded to each other through an adhesive such as an epoxy adhesive to form an integrally molded part. The components can be bonded well.
  • the content of carboxylic acid ester in the composition for bonded magnet is set to a ratio of 0.3% by mass or more and 1.0% by mass or less. If the content of the carboxylic acid ester in the composition is less than 0.3% by mass, the mechanism is not clear, but sufficient adhesive strength cannot be obtained between the bond magnet and the metal part. On the other hand, when the content of the carboxylic acid ester exceeds 1.0% by mass, a crack occurs in the thermal shock test in the bonded magnet.
  • additives such as stabilizers, pigments, compatibilizers, and the like can be added as necessary within a range that does not impair the effects of the composition for bonded magnets according to the present embodiment.
  • bonded magnet composition ⁇ 2.
  • Method for producing bonded magnet composition >> Next, the manufacturing method of the composition for bonded magnets mentioned above is demonstrated.
  • the bonded magnet composition according to the present embodiment can be produced by a conventionally known method.
  • the bonded magnet composition can be produced by weighing a predetermined amount of each of the above-described constituent components, mixing the components with a stirring mixer, and then kneading them using a kneader.
  • the kneading apparatus is not particularly limited, and for example, a batch kneader or a continuous extruder can be used. In kneading, it is preferable to knead by controlling the shearing force applied to the composition being kneaded in each kneading apparatus. For example, in the case of a kneader, the shearing force is controlled by adjusting the temperature, the amount of raw material charged into the mixing tank, the number of revolutions of the kneading blade, or the kneading time. Further, in the case of a continuous extruder, the shearing force can be controlled by adjusting the temperature distribution, raw material charging speed, screw segment shape, screw rotation speed, die hole diameter, and the like.
  • a bonded magnet can be produced from the bonded magnet composition produced as described above. Specifically, the bonded magnet is obtained by heating and melting the above-described bonded magnet composition at a temperature equal to or higher than the melting point of the binder resin that is a constituent component thereof, and then using an injection molding method, an extrusion molding method, a compression molding method, or the like. The melt can be obtained as a compact by molding in a magnetic field. In the present embodiment, the heating and melting temperature is preferably in the range of 200 ° C. to 250 ° C. because a thermoplastic resin binder containing polyamide 12 that is a polyamide resin is used.
  • the injection molding method has a large degree of freedom in the shape of the bonded magnet, which is a molded body, and the resulting bonded magnet has excellent surface properties and magnetic properties, and is an electronic component as it is. It is preferable at the point which can be incorporated as.
  • the composition for bonded magnets according to the present embodiment has the above-described configuration, it has good fluidity, excellent moldability in injection molding, and can be easily molded. Can do. In addition, it is possible to effectively prevent appearance defects such as welds during injection molding.
  • the bonded magnet obtained by molding by injection molding or the like has excellent magnetic properties, durability against a thermal shock test, no cracking, and excellent mechanical strength.
  • This bonded magnet is used for small and flat complex shaped products such as motor parts for electronic equipment, and has features such as mass production, no post-processing, and insert molding. In particular, it can be suitably used for an integrally molded part with a metal material.
  • the magnetization magnetic field that is, the magnetic field strength is slightly different depending on the type of the magnet powder and cannot be determined unconditionally. For example, it is 1200 kA / m (15 kOe) or more, preferably 2400 kA / m (30 kOe) or more.
  • Integral molded parts of bonded magnet and metal material The bonded magnet obtained from the bonded magnet composition according to the present embodiment can be made into an integrally molded part by combining with a metal part by bonding via an adhesive or the like, insert molding, or the like.
  • the integrally molded part of the bond magnet and the metal part can be manufactured by a known method.
  • it can be manufactured by applying a predetermined adhesive to the bonding surface between the bonded magnet and the metal part and holding it at room temperature for 12 to 24 hours.
  • the bonded magnet obtained from the bonded magnet composition according to the present embodiment has excellent mechanical strength as described above. Also, the occurrence of cracks in the bonded magnet can be effectively prevented.
  • the bonded magnet obtained by the bonded magnet composition according to the present embodiment for example, when bonded to an integrally molded part through an adhesive such as an epoxy adhesive, without weakening the adhesive force, Excellent adhesion to metal parts can be imparted.
  • Example 1 Polyamide 12 resin with 90% by mass of samarium-iron-nitrogen (Sm—Fe—N) magnet powder with an average particle size of 2.3 ⁇ m and a weight average molecular weight Mw of 5300 manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.
  • Sm—Fe—N samarium-iron-nitrogen
  • Mw weight average molecular weight 5300 manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.
  • 1.0 mass% of carbon fiber (C fiber) having a fiber diameter of 11 ⁇ m as a reinforcing agent 1.0 mass% of carbon fiber (C fiber) having a fiber diameter of 11 ⁇ m as a reinforcing agent.
  • C fiber carbon fiber having a fiber diameter of 11 ⁇ m as a reinforcing agent
  • Each sebacic acid ester was 0.8 mass% as an additive, and each was mixed with a stirrer and kneaded at 200 ° C. using a continuous extruder to obtain a bonded
  • the bonded magnet composition thus obtained was injection-molded, and evaluated as follows for fluidity during molding, thermal shock test durability, and adhesive strength.
  • the molding temperature was 240 ° C., and injection molding was performed into a ring shape having an outer diameter of 32 mm, an inner diameter of 30 mm, and a height of 20 mm at four pinpoint gates.
  • injection molding those that could be molded without an appearance defect such as a weld at an injection pressure of 200 MPa were evaluated as “ ⁇ ”, and those that could be molded without an appearance defect such as a weld at an injection pressure of 250 MPa were evaluated as “ ⁇ ”.
  • those with poor appearance such as welds even at an injection pressure of 250 MPa were evaluated as “x” as having poor moldability, and the subsequent thermal shock test and evaluation of adhesion were not performed.
  • the bonded magnet formed by the above-described forming method at the time of fluidity evaluation was bonded to the inside of an iron ring having an outer diameter of 34 mm, an inner diameter of 32 mm, and a height of 22 mm with an epoxy adhesive, and stored at room temperature for 24 hours. Thereafter, a thermal shock test was performed with -40 ° C. for 30 minutes to + 90 ° C. for 30 minutes as one cycle. After 300 and 600 cycles, the bond magnet was checked for defects such as cracks using an optical microscope with a magnification of 20 times.
  • the number of test samples was 10 and the number of occurrences of defects after 300 cycles was evaluated as “ ⁇ ”, and the number of occurrences of defects after 600 cycles was evaluated as “ ⁇ ”. On the other hand, the case where even one defect occurred in 300 cycles was evaluated as “ ⁇ ”.
  • Table 1 below shows the results of each evaluation.
  • Table 1 shows the results of each evaluation.
  • the fluidity at the time of molding can be satisfactorily molded without an appearance defect such as a weld with an injection pressure of 200 MPa. And was found to be highly fluid.
  • the thermal shock test it was found that even after 600 cycles, the number of defects was 0 and the durability was high.
  • the adhesive strength with an iron ring was 5000 N or more, and it was found that the adhesiveness with metal parts was very high.
  • Example 2 A bonded magnet in the same manner as in Example 1 except that the polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 is 5.2% by mass and the carbon fiber having a fiber diameter of 11 ⁇ m as a reinforcing agent is 2.0% by mass. A composition for use was prepared and evaluated in the same manner.
  • Example 3 A bonded magnet in the same manner as in Example 1 except that the polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 is 6.7% by mass and the carbon fiber having a fiber diameter of 11 ⁇ m as a reinforcing agent is 0.5% by mass. A composition for use was prepared and evaluated in the same manner.
  • Example 4 Composition for bonded magnet in the same manner as in Example 1 except that the polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 is 6.0% by mass and the sebacic acid ester as an additive is 1.0% by mass. Were prepared and evaluated in the same manner.
  • Example 5 Composition for bonded magnet in the same manner as in Example 1 except that the polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 is 6.7% by mass and the sebacic acid ester as an additive is 0.3% by mass. Were prepared and evaluated in the same manner.
  • Example 6 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the additive was changed to adipic acid ester, and evaluated in the same manner.
  • Example 7 Example 1 except that the polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 is 5.7% by mass and the polyamide elastomer having a tensile elongation at break of 530% and a flexural modulus of 130 MPa is 2.5% by mass. Similarly, a bonded magnet composition was prepared and evaluated in the same manner.
  • Example 8 Example 1 except that the polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 is 7.7% by mass, and the polyamide elastomer having a tensile elongation at break of 530% and a flexural modulus of 130 MPa is 0.5% by mass. Similarly, a bonded magnet composition was prepared and evaluated in the same manner.
  • Example 9 As the magnet powder, 91.0% by mass of Sm—Fe—N magnet powder having an average particle diameter of 2.3 ⁇ m manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. and polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 is 5.2. A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mass% was used, and evaluated in the same manner.
  • Example 10 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.'s Sm-Fe-N magnet powder having an average particle diameter of 2.3 ⁇ m as magnet powder is 88.0% by mass, and polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 is 8.2.
  • a bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mass% was used, and evaluated in the same manner.
  • Example 1 A bonded magnet in the same manner as in Example 1 except that the polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 is 4.7% by mass and the carbon fiber having a fiber diameter of 11 ⁇ m as a reinforcing agent is 2.5% by mass. A composition for use was prepared and evaluated in the same manner.
  • Table 2 below shows the results of the evaluation. The same applies to the evaluation results for Examples 2 to 20 below.
  • the bonded magnet composition obtained in Comparative Example 1 had a low fluidity and a high injection pressure, and a sample having no defects in appearance could not be obtained.
  • Example 2 A bonded magnet in the same manner as in Example 1 except that the polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 is 6.9% by mass and the carbon fiber having a fiber diameter of 11 ⁇ m as a reinforcing agent is 0.3% by mass. A composition for use was prepared and evaluated in the same manner.
  • the bonded magnet composition obtained in Comparative Example 2 did not have sufficient reinforcing effect in the bonded magnet obtained by the composition, and cracks occurred in the thermal shock test. .
  • Example 3 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that carbon fiber having a fiber diameter of 7 ⁇ m was used as a reinforcing agent, and evaluation was performed in the same manner.
  • Example 4 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that glass fibers having a fiber diameter of 11 ⁇ m were used as the reinforcing agent, and evaluation was performed in the same manner.
  • the bonded magnet composition obtained in Comparative Example 4 did not have a sufficient reinforcing effect in the bonded magnet obtained by the composition, and cracks occurred in the thermal shock test. .
  • Example 5 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 was 5.8% by mass and the sebacic acid ester was 1.2% by mass as an additive. It produced and evaluated similarly.
  • Example 6 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 5300 was 6.8% by mass and the sebacic acid ester was 0.2% by mass as an additive. It produced and evaluated similarly.
  • composition for a bonded magnet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the additive was not added, and was evaluated in the same manner.
  • Example 8 A bonded magnet composition was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that p-hydroxybenzoate 2-ethylhexyl (EHPB), a kind of benzoate, was used as an additive. It was.
  • EHPB p-hydroxybenzoate 2-ethylhexyl
  • Example 9 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the additive was changed to stearic acid amide wax, which is a kind of fatty acid lubricant, and evaluated in the same manner.
  • Example 10 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the additive was changed to polyethylene wax (PE wax), which is a kind of hydrocarbon-based lubricant, and evaluated in the same manner.
  • PE wax polyethylene wax
  • the bonded magnet composition obtained in Comparative Example 11 had a low fluidity and a high injection pressure, and a sample having no defects in appearance could not be obtained.
  • Example 13 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that a polyamide elastomer having a tensile elongation at break of 500% and a flexural modulus of 89 MPa was used at a ratio of 2.0% by mass. And evaluated.
  • Example 14 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that a polyamide elastomer having a tensile elongation at break of 310% and a flexural modulus of 670 MPa was used at a ratio of 2.0% by mass. And evaluated.
  • the bonded magnet composition obtained in Comparative Example 15 was unable to obtain a sample having low fluidity and high injection pressure, and having no appearance defects.
  • Example 17 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that a polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 8000 was used as a polyamide resin in a proportion of 6.2% by mass. went.
  • the bonded magnet composition obtained in Comparative Example 17 had a low fluidity and a high injection pressure, and a sample having no defects in appearance could not be obtained.
  • Example 18 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that a polyamide 12 resin having a weight average molecular weight Mw of 4100 as a polyamide resin was used at a ratio of 6.2% by mass. went.
  • Example 19 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that a polyamide 11 resin having a weight average molecular weight Mw of 9600 as a polyamide resin was used at a ratio of 6.2% by mass. went.
  • Example 20 A bonded magnet composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that a polyamide 6 resin having a weight average molecular weight Mw of 5500 as a polyamide resin was used at a ratio of 6.2% by mass. went.
  • the bonded magnet composition obtained in Comparative Example 20 had a low fluidity and a high injection pressure, and a sample having no defects in appearance could not be obtained.
  • the composition for bonded magnet according to the present embodiment has good fluidity at the time of molding, and the obtained bonded magnet has excellent durability against a thermal shock test, and uses an adhesive to form metal parts, etc. Can be imparted with excellent adhesion when bonded to each other, and is extremely useful as a composition for producing bonded magnets. Bond magnets obtained from the composition for bond magnets are used for small and flat complex shaped products such as motor parts for electronic devices, and can be mass-produced, no post-processing is required, and insert molding is possible. It has characteristics. In particular, it can be suitably used for molded parts combined with metal parts.

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Abstract

　成形時の流動性が良好で、その組成物から得られるボンド磁石が冷熱衝撃試験に対して耐久性を有し、そのボンド磁石と金属部品とを接着剤を介して接着させたときに優れた接着強度を付与できるボンド磁石用組成物を提供する。　本発明に係るボンド磁石用組成物は、平均粒径が１．８μｍ以上２．８μｍ以下のサマリウム－鉄－窒素系磁石粉末を８８質量％以上９１質量％以下、引っ張り破断伸びが４００％以上であり且つ曲げ弾性率が１００ＭＰａ以上であるポリアミドエラストマーを０．５質量％以上２．５質量％以下、繊維径が１０μｍ以上１２μｍ以下の炭素繊維を０．５質量％以上２．０質量％以下、カルボン酸エステルを０．３質量％以上１．０質量％以下、の割合で含有し、残部が分子量分布測定での重量平均分子量Ｍｗが４５００以上７５００以下のポリアミド１２からなるポリアミド樹脂である。

Description

ボンド磁石用組成物及びボンド磁石、並びに一体成形部品
　本発明は、ボンド磁石用組成物に関し、より詳しくは、磁性粉末と熱可塑性樹脂バインダとを含む組成物の成形時における流動性、冷熱衝撃試験の耐久性、接着剤使用時の接着強度の問題を改善し得るボンド磁石用組成物及びそれを用いたボンド磁石、並びにそのボンド磁石と金属部品とを接着剤を介して接着させてなる一体成形部品に関する。
　ボンド磁石は、磁石粉末、有機樹脂等のバインダ成分、及び強化剤、可塑剤、滑剤等の添加剤を配合した組成物を、押出機等を用いて混練し、次いでペレット状等に加工した後に、射出成形、圧縮成形、又は押出成形することにより製造される。特に、ポリアミド樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂をバインダとし、さらに射出成形法を用いて製造される磁石は、寸法精度が高く、後加工の必要がないので、磁石の製造コストを低減できるという利点がある。
　磁石粉末を８０質量％以上含有し、熱可塑性樹脂をバインダとするボンド磁石用組成物は、射出成形や押出成形により加工されて、ボンド磁石となる。
　熱可塑性樹脂バインダとしては、ポリアミド樹脂やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等が用いられているが、機械的強度や耐候性等の面でポリアミド樹脂がより好ましく、ポリアミド樹脂とポリアミドエラストマーを用いた樹脂組成物が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
　また、ボンド磁石の機械的強度を向上させるためには、磁石粉末と有機樹脂を混練したボンド磁石用組成物に、強化剤として炭素繊維を混練することも提案されている（例えば、特許文献３、４を参照）。
　上述のように、ボンド磁石は、射出成形や押出成形により製造されるが、接着剤での接着やインサート成形等で金属部品と組み合わせて利用される場合が多い。しかしながら、金属部品とボンド磁石材料では線膨張係数が異なるため、冷熱衝撃試験を行うと、ボンド磁石に割れが発生することが多い。
　また、ボンド磁石用組成物は、磁石粉末の配合率が高いほど射出成形磁石としての磁気特性が高くなるため、磁石粉末の配合率を高めることが好ましい。しかしながら、磁石粉末の配合率が高いほど、その組成物の流動性が落ちるため、射出成形での加工が困難になり、また射出成形に際してウェルド等の外観不良が生じることがある。流動性を向上させるために添加剤の添加することが一般的に行われているが、添加剤の添加により流動性は向上するものの、冷熱衝撃試験で成形したボンド磁石が割れ易くなる等、強度に対して悪影響を及ぼすことが多い。さらに、接着剤を用いて金属部品と組み合わせて一体成形部品とする場合は、添加剤によりボンド磁石と金属部品との間の接着強度が低下するため、滑剤を添加することが難しいという問題があった。
特開２００４－３５２７９２号公報 国際公開第２００８／１２３４５０号公報 特開２００５－０７２２４０号公報 特開２０１０－２５１５４５号公報
　本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、成形時の流動性が良好で成形性が高いものであり、その組成物により得られるボンド磁石が冷熱衝撃試験に対して耐久性を有し、そのボンド磁石と金属部品等とを接着剤を介して接着させたときに優れた接着強度を付与することができるボンド磁石用組成物を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、特定の磁石粉末、熱可塑性樹脂バインダ、その他添加剤をそれぞれ所定割合で含有するボンド磁石用組成物によれば、成形時における流動性が高まり、その組成物を用いて成形したボンド磁石は冷熱衝撃試験によっても割れが生じず、接着剤を介して金属部品を接着させたときの接着強度が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
　（１）本発明は、平均粒径が１．８μｍ以上２．８μｍ以下のサマリウム－鉄－窒素系磁石粉末を８８質量％以上９１質量％以下、引っ張り破断伸びが４００％以上であり且つ曲げ弾性率が１００ＭＰａ以上であるポリアミドエラストマーを０．５質量％以上２．５質量％以下、繊維径が１０μｍ以上１２μｍ以下の炭素繊維を０．５質量％以上２．０質量％以下、カルボン酸エステルを０．３質量％以上１．０質量％以下、の割合で含有し、残部が分子量分布測定での重量平均分子量Ｍｗが４５００以上７５００以下のポリアミド１２からなるポリアミド樹脂であることを特徴とするボンド磁石用組成物である。
　（２）また本発明は、（１）の発明において、前記サマリウム－鉄－窒素系磁石粉末が、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３の組成で構成されることを特徴とするボンド磁石用組成物である。
　（３）本発明は、（１）又は（２）に係るボンド磁石用組成物を用いて射出成形してなるボンド磁石である。
　（４）本発明は、（３）に係るボンド磁石と、金属部品とを、接着剤を介して接着して一体化させてなるボンド磁石と金属部品との一体成形部品である。
　本発明に係るボンド磁石用組成物によれば、成形時における流動性が良好で射出成形等での加工が容易であり、その組成物により得られるボンド磁石において冷熱衝撃試験に対する耐久性が高く割れの発生がなく、そのボンド磁石と金属部品等とを接着剤を介して接着させたときに優れた接着性を付与することができる。
　以下、本発明に係るボンド磁石用組成物の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
　≪１．ボンド磁石用組成物≫
　本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、ボンド磁石を製造するための組成物であって、サマリウム－鉄－窒素系（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系）磁石粉末と、樹脂バインダと、その他添加剤とを含有するものである。
　具体的に、本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、平均粒径が１．８μｍ以上２．８μｍ以下のサマリウム－鉄－窒素系（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系）磁石粉末を８８質量％以上９１質量％以下の割合で含有する。また、樹脂バインダとして熱可塑性樹脂バインダを含有し、その熱可塑性樹脂バインダとして、引っ張り破断伸びが４００％以上であり且つ曲げ弾性率が１００ＭＰａ以上であるポリアミドエラストマーを０．５質量％以上２．５質量％以下の割合で含有する。また、繊維径が１０μｍ以上１２μｍ以下の炭素繊維を０．５質量％以上２質量％以下の割合で、カルボン酸エステルを０．３質量％以上１．０質量％以下の割合で含有する。また、残部に、熱可塑性樹脂バインダである、分子量分布測定での重量平均分子量Ｍｗが４５００以上７５００以下のポリアミド１２樹脂を含有する。
　［１］磁石粉末
　本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、磁石粉末として、サマリウム－鉄－窒素系磁石粉末を含有する。サマリウム－鉄－窒素系磁石は、高性能かつ安価な磁石として知られている。このサマリウム－鉄－窒素系磁石粉末としては、窒素の量によって組成が変わるが、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３の組成で構成されるものを用いることによって、最大の飽和磁化を示すことができる。
　サマリウム－鉄－窒素系磁石は、ＦｅとＳｍ金属を用いて高周波炉、アーク炉等により、原料粉末を１５００℃以上で溶解、粉砕、組成均一化のための熱処理を行ってサマリウム－鉄合金を作製する溶解法や、ＦｅあるいはＦｅ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３等とＣａを混合加熱処理によりサマリウム－鉄合金を作製する還元拡散法によって得られた母合金を窒化することで得られる。これらの方法により得られた粉末状のサマリウム－鉄－窒素系磁石は、保磁力の発生機構がニュークリエーション型であることから、微粉砕処理することによって磁石微粉末を得ることができる。また、出発原料として用いる粉末の粒径を小さくすることにより、母合金を粉砕せずに磁石微粉末を得ることもできる。
　ここで、溶解法では、工程が極めて煩雑であるとともに、各工程間において一旦大気中に曝されるために酸化により不純物質が生成することから、湿式処理後に窒化処理を行うが、湿式処理時に表面が酸化しているため窒化が均一に進行できなくなり、磁気特性のうちの飽和磁化、保磁力、角形性が低下してしまい、結果として最大エネルギー積が低くなってしまう。そのため、サマリウム－鉄－窒素系磁石の製造方法としては、安価な希土類酸化物粉末を原料として利用できる還元拡散法が好ましい。
　具体的に、還元拡散法では、先ず、サマリウム－鉄合金を含む還元生成物を得て、次に、還元生成物に対して湿式処理を施してその還元生成物中に生成している還元剤の酸化物を除去する。その後、得られたＳｍ－Ｆｅ系合金を、アンモニアと水素とを含有する混合気流中で窒化した後、粉砕、乾燥することにより、所望のサマリウム－鉄－窒素系磁石粉末を製造する。なお、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３系の合金の場合、平均粒径２０μｍを超える磁石合金粗粉は、磁気特性が低いので、例えば有機溶媒中で粉砕する必要がある。
　本実施の形態に係るボンド磁石用組成物においては、その平均粒径が１．８μｍ以上２．８μｍであるサマリウム－鉄－窒素系磁石粉末を用いる。上述したように、サマリウム－鉄－窒素系磁石はニュークリエーション型であることから、微粉砕処理を施してその平均粒径が１．８μｍ以上のものを用いることで、この組成物を用いてボンド磁石を成形する際の流動性を良好なものとして射出成形等による加工を容易にし、また磁石粉末の酸化による発熱とそれに伴う発火の危険性を無くすことができる。また、平均粒径が２．８μｍ以下であるものを用いることで、高い保磁力を得ることができる。
　サマリウム－鉄－窒素系磁石の粉砕処理においては、固体を取り扱う各種の化学工業において広く使用され、種々の材料を所望の程度に粉砕するための周知の粉砕装置を用いて行うことができる。粉砕装置については、特に限定されるものではないが、粉末の組成や粒子径を均一にしやすいという点で、媒体撹拌ミル、又はビーズミルによる湿式粉砕方式による装置を用いて粉砕することが好ましい。
　また、粉砕に際して用いる溶媒としては、特に限定されるものではなく、例えばイソプロピルアルコール、エタノール、トルエン、メタノール、ヘキサン等を使用することができ、特に、イソプロピルアルコールを使用することが好ましい。
　このようにして、粉砕処理を施した後、所定の目開きのフィルターを用いて、濾過、乾燥を施すことによって、サマリウム－鉄－窒素系磁石微粉末を得ることができる。
　なお、上述した粉砕処理を施す際、又は粉砕処理後に、粉末に対してリン酸を添加した後、その溶液を攪拌することで複合金属リン酸塩被膜を形成することが好ましい。また、磁性粉末は、カップリング剤で表面処理したものであることが好ましい。カップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられ、特に、シラン系カップリング剤で表面処理することが好ましい。
　本実施の形態に係るボンド磁石用組成物では、サマリウム－鉄－窒素系磁石粉末の含有量を、８８質量％以上９１質量％以下の割合とする。組成物中における磁石粉末の含有量が８８質量％未満であると、得られるボンド磁石の磁気特性が低くなることに加え、樹脂の比率が高くなるためにボンド磁石の線膨張係数が高くなり、冷熱衝撃試験で割れが発生する。一方で、磁石粉末の含有量が９１質量％を超えると、そのボンド磁石用組成物の流動性が悪くなり、射出成形等によりボンド磁石を成形できなくなる。また、射出成形に際してウェルド等の外観不良が生じる可能性がある。
　［２］熱可塑性樹脂バインダ
　本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、樹脂バインダとして熱可塑性樹脂バインダを含有する。具体的に、その熱可塑性樹脂バインダとしては、ポリアミドエラストマー（Ａ）と、ポリアミド樹脂（Ｂ）とを混合して用いる。
　　（Ａ）ポリアミドエラストマー
　ポリアミドエラストマーとしては、ポリアミドセグメントと、ポリエーテルセグメントとを有するポリアミドエラストマーを用いることができる。そして、本実施の形態に係るボンド磁石用組成物においては、引っ張り破断伸びが４００％以上であり、曲げ弾性率が１００ＭＰａ以上であるポリアミドエラストマーを用いる。このような、引っ張り破断伸び、曲げ弾性率を有するポリアミドエラストマーを用いることで、冷熱衝撃試験での割れの発生を効果的に防止することができる。
　ボンド磁石用組成物中におけるポリアミドエラストマーの含有量としては、０．５質量％以上２．５質量％以下の割合とする。組成物中におけるポリアミドエラストマーの含有量が０．５質量％未満であると、冷熱衝撃試験で割れが発生する。一方で、ポリアミドエラストマーの含有量が２．５質量％を超えると、ボンド磁石用組成物の流動性が悪くなり、射出成形等によりボンド磁石を成形できなくなる。
　　（Ｂ）ポリアミド樹脂
　ポリアミド樹脂として、ポリアミド１２を用いる。一般的に、ポリアミド樹脂としては、ポリアミド１１、ポリアミド６等の種々のポリアミド樹脂があるが、ポリアミド１２を用いることにより、成形時における流動性が良好となって射出成形による成形が容易となる。また、ポリアミド１２を用いることで、得られるボンド磁石の強度をより一層に高めることができる。
　また、ポリアミド樹脂であるポリアミド１２は、分子量分布測定での重量平均分子量Ｍｗが４５００以上７５００以下の範囲内にあるものを用いる。重量平均分子量Ｍｗが４５００未満であると、得られるボンド磁石の機械的強度が低下する。一方で、重量平均分子量Ｍｗが７５００を超えると、ボンド磁石用組成物の流動性が著しく低下して、射出成形も困難となる。なお、流動性を上げるために高温で射出成形しようとすると、磁性粉末の酸化劣化のために磁気特性に優れたボンド磁石が得られないこともある。
　本実施の形態においては、上述した特定の含有量で各成分を含むボンド磁石用組成物において、その残部に、ポリアミド１２からなるポリアミド樹脂を含有する。したがって、その含有量は特に限定されないが、３．５質量％以上１０．７質量％以下の割合で含有することが好ましい。組成物中におけるポリアミド樹脂の含有量が３．５質量％未満であると、ボンド磁石用組成物の流動性が悪くなり、射出成形等によりボンド磁石を成形できなくなる可能性がある。一方で、ポリアミド樹脂の含有量が１０．７質量％を超えると、ボンド磁石の線膨張係数が高くなり、冷熱衝撃試験において割れが発生する可能性がある。
　なお、上述した、ポリアミドエラストマー（Ａ）と、ポリアミド樹脂（Ｂ）とを混合してなる熱可塑性樹脂バインダの形状としては、特に限定されず、例えば、パウダー状、ビーズ状、ペレット状等の種々の形状のものを用いることができる。その中でも、磁石粉末を均一に混合させることができるという観点から、パウダー状であることが好ましい。
　［３］強化剤
　本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、強化剤として炭素繊維を含有する。一般的に、強化剤としては、カーボンフレーク、ガラス繊維等の種々の強化剤があるが、炭素繊維を用いることにより、得られるボンド磁石の引っ張り強度を効果的に高めることができる。また、本実施の形態においては、その炭素繊維としては、繊維径が１０μｍ以上１２μｍ以下のものを用いる。このような繊維径が１０μｍ以上１２μｍ以下の炭素繊維を含有させることで、ボンド磁石の強度を高めることができるとともに、組成物の流動性を良好なものとし成形性を高めることができる。
　ボンド磁石用組成物中における炭素繊維の含有量としては、０．５質量％以上２.０質量％以下の割合とする。組成物中における炭素繊維の含有量が０．５質量％未満であると、ボンド磁石の強度を十分に高めることができず、冷熱衝撃試験において割れが発生する。一方で、炭素繊維の含有量が２．０質量％を超えると、ボンド磁石用組成物の流動性が悪くなり、射出成形等によりボンド磁石を成形できなくなる。
　［４］添加剤
　本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、カルボン酸エステルを含有する。カルボン酸エステルとしては、例えば、セバシン酸エステル、アジピン酸エステル等を挙げることができる。一般的に、射出成形での流動性を向上させるため、炭化水素系や脂肪酸系に代表される滑材や各種エステルによる可塑剤等の添加剤が使用されるが、セバシン酸エステルやアジピン酸エステルといったカルボン酸エステルを用いることにより、得られるボンド磁石と金属部品等とを、例えばエポキシ系接着剤等の接着剤を介して接着させて一体成形部品としたとき、その接着力を弱めることなく金属部品を良好に接着させることができる。
　ボンド磁石用組成物中におけるカルボン酸エステルの含有量としては、０．３質量％以上１．０質量％以下の割合とする。組成物中におけるカルボン酸エステルの含有量が０．３質量％未満であると、そのメカニズムは定かではないが、ボンド磁石と金属部品等との間において十分な接着強度が得られない。一方で、カルボン酸エステルの含有量が１．０質量％を超えると、ボンド磁石において冷熱衝撃試験で割れが発生する。
　なお、上述した成分のほか、安定剤、顔料、相溶化剤等の添加剤を、本実施の形態に係るボンド磁石用組成物の効果を損なわない範囲で必要に応じて添加することができる。
　≪２．ボンド磁石用組成物の製造方法≫
　次に、上述したボンド磁石用組成物の製造方法について説明する。本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、従来周知の方法により製造することができる。
　すなわち、ボンド磁石用組成物は、上述した構成成分のそれぞれを所定量秤量し、それら各成分を撹拌混合機等で混合したのち、混練装置を用いて混練することによって製造することができる。
　混練装置としては、特に限定されるものではなく、例えばバッチ式のニーダーや連続式の押出機を利用することができる。混練に際しては、それぞれの混練装置で、混練中の組成物にかかるせん断力をコントロールして混練することが好ましい。例えば、ニーダーであれば、温度、原料の混合槽への投入量、ニーディングブレードの回転数、あるいは混練時間等を調整することによりせん断力をコントロールする。また、連続押出機であれば、温度分布、原料の投入速度、スクリューセグメントの形状、スクリュー回転数、ダイの穴径等を調整することによりせん断力をコントロールすることができる。
　≪３．ボンド磁石≫
　上述のようにして製造したボンド磁石用組成物により、ボンド磁石を作製することができる。具体的に、ボンド磁石は、上述したボンド磁石用組成物を、その構成成分であるバインダ樹脂の融点以上の温度で加熱溶融した後、射出成形法、押出成形法、圧縮成形法等を用いて、その溶融物を磁場中で成形することにより成形体として得ることができる。本実施の形態においては、加熱溶融温度としては、ポリアミド樹脂であるポリアミド１２を含有する熱可塑性樹脂バインダを用いていることから、好ましくは２００℃～２５０℃の範囲とする。
　上述した成形法の中でも、特に、射出成形法は、成形体であるボンド磁石の形状の自由度が大きく、しかも得られるボンド磁石の表面性状及び磁気特性が優れたものとなり、そのまま電子部品の部品として組み込むことができる点で好ましい。そして、本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、上述したような構成からなるものであることにより、流動性が良好であって、射出成形での成形性に優れ、容易に成形することができる。また、射出成形に際してウェルド等の外観不良の発生も効果的に防ぐことができる。
　このようにして射出成形等により成形して得られるボンド磁石は、磁気特性に優れているとともに、冷熱衝撃試験に対する耐久性が高く割れが発生せず、機械的強度に優れている。このボンド磁石は、例えば電子機器用モーター部品等の小型で偏平な複雑形状品に用いられ、大量生産が可能で、また後加工が不要となり、さらにインサート成形が可能である等の特徴を有しており、特に金属材料との一体成形部品に好適に用いることができる。
　なお、得られたボンド磁石は、使用前に着磁することが望ましい。着磁には、静磁場を発生する電磁石、パルス磁場を発生するコンデンサー着磁機等が用いられる。着磁磁場、すなわち磁場強度は、磁石粉末の種類によって若干異なり一概には決められないが、例えば１２００ｋＡ／ｍ（１５ｋＯｅ）以上とし、好ましくは２４００ｋＡ／ｍ（３０ｋＯｅ）以上とする。
　≪４．ボンド磁石と金属材料との一体成形部品≫
　本実施の形態に係るボンド磁石用組成物により得られるボンド磁石は、接着剤等を介した接着やインサート成形等により、金属部品と組み合わせて一体化させることによって一体成形部品とすることができる。
　なお、ボンド磁石と金属部品との一体成形部品は、周知の方法により作製することができる。例えば、ボンド磁石と金属部品との接着面に対して、所定の接着剤を塗布し、常温で１２時間～２４時間保持することによって製造することができる。
　一般的に、ボンド磁石材料と金属部品とでは、線膨張係数が異なるため、冷熱衝撃試験を行った場合にはボンド磁石に割れが発生する。この点において、本実施の形態に係るボンド磁石用組成物により得られるボンド磁石では、上述したように、優れた機械的強度を有するものとなるため、金属部品と組み合わせて一体成形部品とした場合においても、ボンド磁石の割れの発生を効果的に防ぐことができる。
　また、本実施の形態に係るボンド磁石用組成物により得られるボンド磁石では、例えばエポキシ系接着剤等の接着剤を介して接着させて一体成形部品としたとき、その接着力を弱めることなく、金属部品に対する優れた接着性を付与することができる。
　以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例によって何ら限定されるものではない。
　（実施例１）
　磁石粉末として住友金属鉱山株式会社製の平均粒径が２．３μｍのサマリウム－鉄－窒素系（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系）磁石粉末を９０質量％、重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を６．２質量％、引っ張り破断伸び５３０％であり且つ曲げ弾性率１３０ＭＰａであるポリアミドエラストマーを２．０質量％、強化剤として繊維径１１μｍの炭素繊維（Ｃファイバー）を１．０質量％、添加剤としてセバシン酸エステルを０．８質量％として、それぞれを攪拌混合機で混合し、連続押出機を使用して２００℃で混練を行って、ボンド磁石用組成物を得た。
　このようにして得られたボンド磁石用組成物を射出成形し、以下のようにして、成形時における流動性、冷熱衝撃試験耐久性、及び接着強度について評価を行った。
　　＜成形時における流動性の評価方法＞
　成形温度を２４０℃とし、ピンポイントゲート４点で、外径が３２ｍｍ、内径が３０ｍｍで、高さが２０ｍｍのリング形状に射出成形した。この射出成形の際に、射出圧力２００ＭＰａでウェルド等の外観不良なく成形できたものを『◎』とし、射出圧力２５０ＭＰａでウェルド等の外観不良なく成形できたものを『○』として評価した。一方、２５０ＭＰａの射出圧でもウェルド等の外観不良が出たものは『×』として成形性が不良であると評価し、その後の冷熱衝撃試験や接着性の評価は行わなかった。
　　＜冷熱衝撃試験耐久性（ヒートショック）の評価方法＞
　上述した流動性評価時の成形方法により成形したボンド磁石を、外径が３４ｍｍ、内径が３２ｍｍで、高さが２２ｍｍの鉄製リングの内側にエポキシ系接着剤で接着し、常温で２４時間保管した後、－４０℃３０分～＋９０℃３０分を１サイクルとして熱衝撃試験を行った。３００サイクル後と６００サイクル後に、倍率が２０倍の光学顕微鏡でボンド磁石にひび割れ等の欠陥が発生していないかを確認した。試験サンプル数１０個で、３００サイクル後に欠陥の発生数が０だったものを『○』とし、６００サイクル後に欠陥の発生数が０だったものを『◎』として評価した。一方、３００サイクルで欠陥が１個でも発生したものは『×』と評価した。
　　＜接着強度（接着性）の評価方法＞
　上述した冷熱衝撃試験の６００サイクル終了後に、鉄製リングに接着されたボンド磁石を直径３１．５ｍｍの鉄製シャフトで引き抜き、接着強度を測定した。接着強度の平均値が５０００Ｎ以上だったものを『◎』とし、５０００Ｎ未満１０００Ｎ以上のものを『△』とし、１０００Ｎ未満のものを『×』として評価した。
　下記表１に、それぞれの評価の結果を示す。表１に示すように、実施例１にて得られたボンド磁石用組成物により成形されたボンド磁石では、成形時の流動性が射出圧力２００ＭＰａでウェルド等の外観不良なく良好に成形することができ、流動性の高いものであることが分かった。また、冷熱衝撃試験では、６００サイクル後においても欠陥の発生数が０であり耐久性の高いものであることが分かった。さらに、鉄製リングとの接着強度も５０００Ｎ以上であり、金属部品との接着性も非常に高いものであることが分かった。
　（実施例２）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を５．２質量％とし、強化剤としての繊維径１１μｍの炭素繊維を２．０質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　（実施例３）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を６．７質量％とし、強化剤としての繊維径１１μｍの炭素繊維を０．５質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　（実施例４）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を６．０質量％とし、添加剤としてのセバシン酸エステルを１．０質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　（実施例５）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を６．７質量％とし、添加剤としてのセバシン酸エステルを０．３質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　（実施例６）
　添加剤をアジピン酸エステルに変更したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　（実施例７）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を５．７質量％とし、引っ張り破断伸び５３０％であり曲げ弾性率１３０ＭＰａであるポリアミドエラストマーを２．５質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　（実施例８）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を７．７質量％とし、引っ張り破断伸び５３０％であり曲げ弾性率１３０ＭＰａであるポリアミドエラストマーを０．５質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　（実施例９）
　磁石粉末としての住友金属鉱山株式会社製の平均粒径が２．３μｍのＳｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末を９１．０質量％とし、重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を５．２質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　（実施例１０）
　磁石粉末としての住友金属鉱山株式会社製の平均粒径が２．３μｍのＳｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末を８８．０質量％とし、重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を８．２質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（比較例１）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を４．７質量％とし、強化剤としての繊維径１１μｍの炭素繊維を２．５質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　下記表２に、その評価の結果を示す。なお、下記の実施例２～２０についての評価結果についても同様である。
　その結果、表２に示すように、比較例１にて得られたボンド磁石用組成物では、流動性が低く射出圧が高くなり、外観上欠陥のないサンプルを得ることができなかった。
　（比較例２）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を６．９質量％とし、強化剤としての繊維径１１μｍの炭素繊維を０．３質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例２にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石における補強効果が十分ではなく、冷熱衝撃試験において割れが発生した。
　（比較例３）
　強化剤として繊維径７μｍの炭素繊維を使用したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例３にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石における補強効果が十分ではなく、冷熱衝撃試験において割れが発生した。
　（比較例４）
　強化剤として繊維径１１μｍのガラス繊維を使用したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例４にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石における補強効果が十分ではなく、冷熱衝撃試験において割れが発生した。
　（比較例５）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を５．８質量％とし、添加剤としてセバシン酸エステルを１．２質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例５にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石の冷熱衝撃試験において割れが発生した。
　（比較例６）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を６．８質量％とし、添加剤としてセバシン酸エステルを０．２質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例６にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石において、鉄製リングとの接着力が低下し、接着力１０００Ｎ以上のサンプルを得ることができなかった。
　（比較例７）
　添加剤を添加せず、それ以外は実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例７にて得られたボンド磁石用組成物では、流動性が低く射出圧が高くなり、外観上欠陥のないサンプルを得ることができなかった。
　（比較例８）
　添加剤として安息香酸エステルの一種であるｐ－ヒドロキシ安息香酸２－エチルヘキシル（ＥＨＰＢ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例８にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石において、鉄製リングとの接着力が低下し、接着力１０００Ｎ以上のサンプルを得ることができなかった。
　（比較例９）
　添加剤として脂肪酸系滑材の一種であるステアリン酸アマイド系ワックスに変更したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例９にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石の冷熱衝撃試験において割れが発生した。また、鉄製リングとの接着力が低下し、接着力１０００Ｎ以上のサンプルを得ることができなかった。
　（比較例１０）
　添加剤として炭化水素系滑材の一種であるポリエチレンワックス（ＰＥワックス）に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例１０にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石の冷熱衝撃試験において割れが発生した。また、鉄製リングとの接着力が低下し、接着力１０００Ｎ以上のサンプルを得ることができなかった。
　（比較例１１）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を５．５質量％とし、引っ張り破断伸びが５３０％であり曲げ弾性率が１３０ＭＰａであるポリアミドエラストマーを２．７質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例１１にて得られたボンド磁石用組成物では、流動性が低く射出圧が高くなり、外観上欠陥のないサンプルを得ることはできなかった。
　（比較例１２）
　重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を７．９質量％とし、引っ張り破断伸びが５３０％であり曲げ弾性率が１３０ＭＰａであるポリアミドエラストマーを０．３質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例１２にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石の冷熱衝撃試験において割れが発生した。
　（比較例１３）
　引っ張り破断伸びが５００％であり曲げ弾性率が８９ＭＰａであるポリアミドエラストマーを２．０質量％の割合で使用したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例１３にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石の冷熱衝撃試験において割れが発生した。
　（比較例１４）
　引っ張り破断伸びが３１０％であり曲げ弾性率が６７０ＭＰａであるポリアミドエラストマーを２．０質量％の割合で使用したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例１４にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石の冷熱衝撃試験において割れが発生した。
　（比較例１５）
　磁石粉末として住友金属鉱山株式会社製の平均粒径が２．３μｍのＳｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末を９１．２質量％とし、重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を５．０質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例１５にて得られたボンド磁石用組成物では、流動性が低く射出圧が高くなり、外観上の欠陥がないサンプルを得ることはできなかった。
　（比較例１６）
　磁石粉末として住友金属鉱山株式会社製の平均粒径が２．３μｍのＳｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末を８７．０質量％とし、重量平均分子量Ｍｗが５３００であるポリアミド１２樹脂を９．２質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例１６にて得られたボンド磁石用組成物では、その組成物により得られたボンド磁石の冷熱衝撃試験において割れが発生した。また、そのボンド磁石の磁気特性は低いものであった。
　（比較例１７）
　ポリアミド樹脂として重量平均分子量Ｍｗが８０００であるポリアミド１２樹脂を６．２質量％の割合で使用したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例１７にて得られたボンド磁石用組成物では、流動性が低く射出圧が高くなり、外観上欠陥のないサンプルを得ることはできなかった。
　（比較例１８）
　ポリアミド樹脂として重量平均分子量Ｍｗが４１００であるポリアミド１２樹脂を６．２質量％の割合で使用したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例１８にて得られたボンド磁石用組成物では、樹脂の絶対強度が低く、その組成物により得られたボンド磁石の冷熱衝撃試験において割れが発生した。
　（比較例１９）
　ポリアミド樹脂として重量平均分子量Ｍｗが９６００であるポリアミド１１樹脂を６．２質量％の割合で使用したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例１９にて得られたボンド磁石用組成物では、樹脂の絶対強度が低く、その組成物により得られたボンド磁石の冷熱衝撃試験において割れが発生した。
　（比較例２０）
　ポリアミド樹脂として重量平均分子量Ｍｗが５５００であるポリアミド６樹脂を６．２質量％の割合で使用したこと以外は、実施例１と同様にしてボンド磁石用組成物を作製し、同様にして評価を行った。
　その結果、表２に示すように、比較例２０にて得られたボンド磁石用組成物では、流動性が低く射出圧が高くなり、外観上欠陥のないサンプルを得ることはできなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　本実施の形態に係るボンド磁石用組成物は、成形時における流動性が良好で、得られるボンド磁石が冷熱衝撃試験に対して優れた耐久性を有し、接着剤を使用して金属部品等と接着させたときに優れた接着性を付与することができるものであり、ボンド磁石の製造用の組成物として極めて有用である。このボンド磁石用組成物により得られるボンド磁石は、例えば電子機器用モーター部品等の小型で偏平な複雑形状品に用いられ、大量生産が可能で、後加工が不要となり、またインサート成形可能等の特徴を有している。そして、特に、金属部品と組み合わせる成形部品に好適に用いることができる。
 

Claims (4)

  1. 　平均粒径が１．８μｍ以上２．８μｍ以下のサマリウム－鉄－窒素系磁石粉末を８８質量％以上９１質量％以下、
    　引っ張り破断伸びが４００％以上であり且つ曲げ弾性率が１００ＭＰａ以上であるポリアミドエラストマーを０．５質量％以上２．５質量％以下、
    　繊維径が１０μｍ以上１２μｍ以下の炭素繊維を０．５質量％以上２．０質量％以下、
    　カルボン酸エステルを０．３質量％以上１．０質量％以下、
    　の割合で含有し、
    　残部が分子量分布測定での重量平均分子量Ｍｗが４５００以上７５００以下のポリアミド１２からなるポリアミド樹脂である
    　ことを特徴とするボンド磁石用組成物。
  2. 　前記サマリウム－鉄－窒素系磁石粉末は、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３の組成で構成されることを特徴とする請求項１に記載のボンド磁石用組成物。
  3. 　請求項１又は２に記載のボンド磁石用組成物を用いて射出成形してなるボンド磁石。
  4. 　請求項３に記載のボンド磁石と、金属部品とを、接着剤を介して接着して一体化させてなるボンド磁石と金属部品との一体成形部品。
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