JPH09246029A - 異方性ボンド磁石 - Google Patents
異方性ボンド磁石Info
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Abstract
耐熱性、耐候性と共に磁気特性のすぐれた異方性ボンド
磁石の提供。 【解決手段】 R−Fe−B系合金鋳塊あるいは前記鋳
塊を粉砕して得られた粗粉砕粉を、特定の熱処理条件の
H2処理法により、特定の平均再結晶粒径を有する正方
晶のR2Fe14B相の再結晶粒集合組織を有する異方性
磁石粉末となし、微細な液体急冷R−Fe−B系磁石粉
末とハードフェライト粉末とバインダーの樹脂を所定量
配合混合して、成形、硬化処理して得る。
Description
と共に磁気特性のすぐれた異方性ボンド磁石に係り、R
−Fe−B系合金鋳塊あるいは前記鋳塊を粉砕して得ら
れた粗粉砕粉を特定の熱処理条件のH2処理法により、
特定の平均再結晶粒径を有する正方晶のR2Fe14B相
の再結晶粒集合組織を有する異方性磁石粉末となし、こ
れに特定量の微細な液体急冷R−Fe−B系磁石粉末と
ハードフェライト磁石粉末、並びにバインダーの樹脂を
配合混合後、成形、硬化処理して得られた耐熱性、耐候
性並びに磁気特性のすぐれた異方性ボンド磁石に関す
る。
磁気特性では劣るにもかかわらず、機械的強度にすぐ
れ、且つ形状の自由度が高いことなどにより、近年、そ
の利用範囲が急速に拡大している。かかるボンド磁石
は、磁石粉末と有機バインダー、金属バインダー等によ
り結合して成形されるが、ボンド磁石の磁気特性は使用
する磁石粉末の磁気特性に左右される。
−Fe−B系鋳塊を機械的粉砕法、あるいはH2吸蔵崩
壊法により得られた磁石粉末や、あるいは、(2)液体
急冷法やアトマイズ法によって、溶融合金から急冷して
得られた磁石粉末が利用されている。
相が粒内破壊して粉砕されるので、R2Fe14B相がR
リッチ相で囲まれた組織にならず、R2Fe14B相の一
部にRリッチ相が一部付着した組織となり、また、粉砕
時に磁石粉末に歪が残留するため、粉砕のままでは保磁
力iHcは3kOe以下に低下し、歪取り熱処理した磁
石粉末やR2Fe14B相粒界部にRリッチ相を形成させ
る集合粉末とした磁石粉末でも、ボンド磁石用粉末とし
て使用した場合、成形圧の増加に伴って、ボンド磁石の
iHcは大幅に低下し、また、バインダーの硬化時にも
磁気特性が低下する欠点がある。
々のR2Fe14B相の結晶粒の結晶方向が任意で粉末の
磁気特性が等方性であるため、ボンド磁石自体も等方性
であるため、高磁気特性が望めず、実用的には用途が制
限される問題がある。
ボンド用磁石粉末として、R−Fe−B系合金鋳塊ある
いは粉砕後の粗粒を特定の熱処理条件のH2処理法によ
り、R2Fe14B正方晶相からなる再結晶集合組織とな
した異方性R−Fe−B系磁石粉末が提案されている
(特開平1−132106号公報)。
磁石を製造する方法としては、前記磁石粉末にバインダ
ーとして溶剤にて液状化した樹脂を添加配合後、溶剤を
蒸発させて前記粉末を乾燥後、圧縮成形し、さらにバイ
ンダー硬化のためのキュア熱処理する工程などが知られ
ている。
に酸化され易い上、予め磁石粉末をカップリング処理等
で粉末表面を被覆しても、成形時に磁石粉末に割れを発
生し、活性な金属面が露出して酸化され易くなり、ま
た、成形したボンド磁石は密度が低くて空孔部が多く、
前記空孔部にO2、H2Oが容易に侵入してボンド磁石が
酸化し、磁気特性の劣化を生ずる問題があった。
ド磁石を得るために、前記異方性ボンド磁石にハードフ
ェライト磁石粉末を添加配合した高性能ボンド磁石を提
案(特願平7−273471号)したが、耐食性はすぐ
れているものの、ハードフェライト磁石粉末は磁気特性
が低いために、ボンド磁石の磁気特性の向上効果は十分
でなかった。
能ボンド磁石を得るために、前記異方性ボンド磁石に液
体急冷R−Fe−B系磁石粉末を添加配合した高性能ボ
ンド磁石を提案(特願平7−353312号)したが、
ボンド磁石の磁気特性の向上効果は大きいがが、液体急
冷R−Fe−B系磁石粉末自体の酸化により、磁気特性
の劣化が起こり、耐食性の改善効果は小さかった。
題点を解消し、成形時に磁石粉末に割れを生ずることな
く、耐熱性、耐候性と共に磁気特性、特にBr、(B
H)max及び角型性のすぐれた異方性ボンド磁石の提
供を目的としている。
の問題点を解決すべく、発明者らは、成形したボンド磁
石中の空孔部を減少させる方法について、種々検討を加
えた結果、前記磁石粉末にバインダーとして樹脂を配合
混合する前、もしくは配合混合と同時に、あるいは配合
混合した後に、特定量の微細な液体急冷R−Fe−B系
永久磁石粉末およびハードフェライト磁石粉末を配合混
合することにより、(1) 液体急冷R−Fe−B系磁
石微粉末及びハードフェライト磁石粉末は成形時に磁石
粉末間隙、あるいは薄く樹脂にて被覆された磁石粉末間
隙に優先的に充填され、かかる現象により、ボンド磁石
中の空孔率が減少し、この空隙部からボンド磁石内部に
O2、H2Oが侵入することを防止し、ボンド磁石の耐熱
性、耐候性が向上すること、(2) ボンド磁石内部の
空隙部に充填される添加粉末である液体急冷R−Fe−
B系磁石微粉末及びハードフェライト磁石粉末は硬質強
磁性体であることから、ボンド磁石の単位体積当たりの
硬質強磁性体(R−Fe−B系磁石粉末+液体急冷R−
Fe−B系磁石微粉末+ハードフェライト磁石粉末)の
総量は増加し、これによりボンド磁石の磁気特性、特に
Brの低下を防止し、向上させること、(3) ボンド
磁石内部の空隙部に充填されるハードフェライト磁石粉
末は酸化物であり、O2、H2Oによる磁気特性の酸化、
水酸化劣化がなく、ボンド磁石の耐熱性、耐候性が向上
すること、(4) ボンド磁石成形時において、液体急
冷R−Fe−B系磁石微粉末とハードフェライト磁石粉
末の混合粉末は成形時に起こる磁石粉末局部への応力集
中を緩和し、磁石粉末の割れによる活性な金属面の発生
を抑制するので、耐熱性、耐候性は一段と向上するこ
と、(5) また、前記応力集中の緩和により、磁石粉
末に発生の歪を抑制するため磁気特性が向上すること、
(6) 前記の各作用効果の相乗により、ボンド磁石の
耐熱性、耐候性の向上及び磁気特性の改善向上に有効で
あること、の種々の作用効果を知見して、この発明を完
成した。
0.05μm〜50μmのR2Fe14B正方晶相からな
る再結晶粒の集合組織を有する異方性R−Fe−B系磁
石粉末が45wt%〜98.5wt%、樹脂が1wt%
〜10wt%、液体急冷R−Fe−B系磁石粉末及びハ
ードフェライト磁石粉末の総量が0.5wt%〜45w
t%の組成からなり、前記液体急冷R−Fe−B系磁石
粉末とハードフェライト磁石粉末の配合比率が重量比に
て2.0/98.0〜98.5/1.5であることを特
徴とする異方性ボンド磁石である。
正方晶相からなる再結晶集合組織の磁石粉末は、R−F
e−B系合金鋳塊あるいは前記鋳塊を粗粉砕して得られ
た粗粒を均質化処理するか、または、均質化処理せずに
H2ガス雰囲気中で昇温し、温度750℃〜950℃に
30分〜8時間のH2ガス雰囲気中に保持した後、引き
続いて温度750℃〜950℃に5分〜4時間の真空雰
囲気中に保持した後、冷却し、粉砕して得られるもので
ある。
均粒度を5μm〜500μmに限定した理由は、5μm
未満では酸化し易く作業中に燃える恐れがあり、また、
500μmを超えると磁石粉末として実用的ではないの
で好ましくないことにあり、好ましい平均粒度は10μ
m〜300μmである。
均再結晶粒径は、0.05μm未満では着磁が困難とな
り、50μmを超えるとiHc(保磁力)が5kOe以
下となり、磁気特性が低下するため、0.05μm〜5
0μmの範囲とし、好ましい平均再結晶粒径は0.1μ
m〜10μmである。
−B系磁石粉末に配合混合する、液体急冷R−Fe−B
系磁石粉末には、超急冷により非晶質あるいは非晶質と
超微細結晶との混合組織からなるテープやリボンを再結
晶化処理した磁気的に等方性である等方性R−Fe−B
系磁石粉末を用いることもできる。また、同様に超急冷
により非晶質と軟磁性結晶材料との中間状態で磁気的に
等方性である等方性R−Fe−B系磁石粉末を用いるこ
とができる。
平均粒度は、1.0μm未満では実際の製造上困難かつ
粉末の磁気特性の低下を生じ、また、50μmを超える
と成形時の空孔低減効果や、応力緩和効果、すなわち磁
石粉末の割れ抑制効果が少なく、耐熱性、耐候性並びに
磁気特性向上の効果が少ないので好ましくなく、液体急
冷R−Fe−B系磁石粉末の粒度は1.0μm〜50μ
mとする。さらに好ましい液体急冷R−Fe−B系磁石
粉末の粒度は1.0μm〜10μmである。
ェライト磁石粉末は化学式MO・6Fe2O(M:B
a,Sr,Pb)で表されるM型及び化学式2MO・B
aO・8Fe2O3(M:Ba,Sr,Pb)で表される
W型等のいずれでもよい。前記ハードフェライト磁石粉
末の平均粒度は、0.5μm以下では製造的に困難であ
り、ハードフェライト磁石粉末同士が凝集して均一に分
散し難いため好ましくなく、また、10μmを越えると
ボンド磁石内部の空隙部に十分に充填され難いばかりで
なく、ハードフェライト磁石粉末の磁気特性の低下が大
きいため、ボンド磁石の耐熱性、耐候性及び磁気特性向
上の効果が少ないので好ましくなく、ハードフェライト
磁石粉末の平均粒度は0.5μm〜10μmとする。さ
らに好ましい平均粒度は0.5μm〜5μmである。
合する液体急冷R−Fe−B系磁石粉末とハードフェラ
イト磁石粉末の総量が、0.5wt%未満では耐熱性、
耐候性及び磁気特性の改善効果が得られず、また、45
wt%を越えるとボンド磁石の磁気特性が劣化するの
で、0.5wt%〜45wt%とする。さらに好ましい
添加配合量は3wt%〜30wt%である。
冷R−Fe−B系磁石粉末とハードフェライト磁石粉末
の配合比率を、重量比で2.0/98.0〜98.5/
1.5に限定する理由は、液体急冷R−Fe−B系磁石
粉末の配合量が2.0未満、ハードフェライト磁石粉末
が98.0を越えると、異方性ボンド磁石の耐熱性、耐
候性の改善向上の効果が充分に得られず、また、液体急
冷R−Fe−B系磁石粉末の配合量が98.5を越え、
ハードフェライト磁石粉末が1.5未満ではボンド磁石
の磁気特性の改善効果が少ないので好ましくない。好ま
しい液体急冷R−Fe−B系磁石粉末とハードフェライ
ト磁石粉末の配合比率は重量比にて30.0/70.0
〜70.0/30.0である。
末及びハードフェライト磁石粉末の添加は(1)異方性
磁石粉末に直接混合したり、(2)磁石粉末と樹脂との
混合物に添加混合したり、(3)磁石粉末と樹脂の混合
時に同時に混合する等、いずれの方法でも採用でき、ま
た、液体急冷R−Fe−B系磁石粉末とハードフェライ
ト粉末は予め所定の量を配合後、前記方法により、異方
性磁石粉末に添加してもよく、さらに、液体急冷R−F
e−B系磁石粉末とハードフェライト磁石粉末をそれぞ
れ単独に順次異方性磁石粉末に添加してもよい。
は、1wt%未満ではボンド磁石の強度が十分に得られ
ず、また10wt%を超えると磁気特性の劣化を招来す
るので好ましくないため、樹脂の配合量は1wt%〜1
0wt%とする。樹脂としては、熱硬化性あるいは熱可
塑性の公知の樹脂で良く、固状の樹脂は溶媒にて液状化
バインダーとして使用してもよく、溶媒はボンド磁石の
成形前に加熱揮発してもよい。
は、組成の10原子%〜30原子%を占めるが、Nd,
Pr,Dy,Ho,Tbのうち少なくとも1種、あるい
はさらに、La,Ce,Sm,Gd,Er,Eu,T
m,Yb,Lu,Yのうち少なくとも1種を含むものが
好ましい。また、通常Rのうち1種をもって足りるが、
実用上は2種以上の混合物(ミッシュメタル、シジム
等)を入手上の便宜等の理由により用いることができ
る。なお、このRは純希土類元素でなくてもよく、工業
上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を含有するも
のでも差し支えない。
あって、10原子%未満では結晶構造がα−鉄と同一構
造の立方晶組織となるため、高磁気特性、特に高保磁力
が得られず、30原子%を超えるとRリッチな非磁性相
が多くなり、残留磁束密度(Br)が低下してすぐれた
特性の永久磁石が得られない。よって、Rは、10原子
%〜30原子%の範囲が望ましい。
あって、2原子%未満では菱面体構造が主相となり、高
い保磁力(iHc)は得られず、28原子%を超えると
Bリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度(Br)
が低下するため、すぐれた永久磁石が得られない。よっ
て、Bは2原子%〜28原子%の範囲が望ましい。
であり、65原子%未満では残留磁束密度(Br)が低
下し、80原子%を超えると高い保磁力が得られないの
で、Feは65原子%〜80原子%の含有が望ましい。
また、Feの一部をCoで置換することは、得られる磁
石の磁気特性を損なうことなく、温度特性を改善するこ
とができるが、Co置換量がFeの20%を超えると、
逆に磁気特性が劣化するため、好ましくない。Coの置
換量がFeとCoの合計量で5原子%〜15原子%の場
合は、(Br)は置換しない場合に比較して増加するた
め、高磁束密度を得るために好ましい。
不可避的不純物の存在を許容でき、例えば、Bの一部を
4.0wt%以下のC、2.0wt%以下のP、2.0
wt%以下のS、2.0wt%以下のCuのうち少なく
とも1種、合計量で2.0wt%以下で置換することに
より、永久磁石の製造性改善、低価格化が可能である。
i,Nb,Ta,Mo,W,Sb,Ge,Ga,Sn,
Zr,Ni,Si,Zn,Hfのうち少なくとも1種
は、磁石粉末に対してその保磁力、減磁曲線の角型性を
改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があるため
添加することができる。なお、添加量の上限は、異方性
ボンド磁石の(BH)maxを14MGOe以上とする
には、(Br)が少なくとも8kG以上必要となるた
め、該条件を満たす範囲が望ましい。
−B系磁石粉末は、商品名MQP(米国ゼネラルモータ
ーズ製)で称される磁石粉末(平均粒径約150μm)
を数〜数10μmまで微粉砕して得る。
は、R(但しRはYを含む希土類元素のうち少なくとも
1種)8原子%〜30原子%、B2原子%〜28原子
%、Fe42原子%〜90原子%を主成分とし、Rは、
8原子%未満では高磁気特性、特に高保磁力が得られ
ず、30原子%を超えると残留磁束密度(Br)が低下
してすぐれた特性の永久磁石材料が得られたため、8原
子%〜30原子%の範囲とし、Bは、2原子%未満では
高い保磁力(iHc)は得られず、28原子%を越える
とBリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度(B
r)が低下するため、2原子%〜28原子%の範囲と
し、Feは、42原子%未満では残留磁束密度(Br)
が低下し、90原子%を越えると高い保磁力が得られな
いので、42原子%〜90原子%の含有とし、Feの一
部をCoで置換したり、種々の添加元素を添加できる。
すR−Fe−B系磁石用合金鋳塊を得た。これらの合金
鋳塊を温度1125℃、時間10時間でAr雰囲気中に
て均質化処理を行った。前記鋳塊を加熱炉に挿入し、7
60TorrのH2ガスとして、加熱炉内の温度を室温
から温度850℃に上昇し、引き続いて温度850℃に
3時間保持した後、850℃に1時間保持して脱H2を
行って、真空度1×10-5Torrになるまで排気冷却
した。
以下になるまで粉砕して、R−Fe−B系磁石粉末を得
た。得られた磁石粉末は平均結晶粒径0.5μmのR2
Fe14B正方晶相からなる再結晶粒の集合組織を有する
異方性磁石粉末であった。液体急冷R−Fe−B系永久
磁石微粉末には、組成がR12at%−B5.4at%
−Co5at%・残部Feからなる平均粒径約150μ
mの商品名MQP−B磁粉(米国ゼネラルモーターズ社
製)を用い、該磁粉をボールミルにより微粉砕して平均
粒径3.0μmの液体急冷Nd−Fe−B系磁石粉末を
得た。
磁石粉末に、上記方法により得られた平均粒度3.0μ
mの液体急冷R−Fe−B系磁石粉末と平均粒度2.0
μmのSr−フェライト粉末を前記磁石粉末に対してそ
れぞれ5wt%配合後、さらに、バインダーとして3.
5wt%のエポキシ樹脂を配合混合後、真空乾燥し、1
2kOeの磁場中で成形圧8ton/cm2で成形後、
温度140℃に2時間保持して硬化し、異方性ボンド磁
石を得た。
型性および耐候性試験結果を表2に表す。また、耐候性
試験の試験条件は大気中で100℃×1000時間の条
件で、試験中の磁束の経時変化を測定した。なお、磁束
の経時変化試験方法は試験片を着磁した後、磁束を測定
し、大気中にて100℃に1000時間放置後、再び試
験片を着磁し磁束を測定し、放置前の磁束からの低下率
を算出した。
系磁石粉末及びハードフェライト磁石粉末を配合混合し
ない以外は実施例1と同一の製造条件にて異方性ボンド
磁石を作成し、得られた異方性ボンド磁石の磁気特性お
よび耐候性試験結果を表2に表す。
急冷R−Fe−B系磁石粉末を10wt%配合混合する
以外は実施例1と同一の製造条件にて異方性ボンド磁石
を作製し、得られた異方性ボンド磁石の磁気特性および
耐候性試験結果を表2に表す。
フェライト粉末を10wt%配合混合する以外は実施例
1と同一の製造条件にて異方性ボンド磁石を作製し、得
られた異方性ボンド磁石の磁気特性および耐候性試験結
果を表2に表す。
急冷R−Fe−B系磁石粉末30wt%とSr−フェラ
イト粉末30wt%を配合混合する以外は実施例1と同
一の製造条件にて異方性ボンド磁石を作製し、得られた
異方性ボンド磁石の磁気特性および耐候性試験結果を表
2に表す。
−Fe−B系合金鋳塊あるいは前記鋳塊を粉砕して得ら
れた粗粉砕粉を、特定の熱処理条件のH2処理法によ
り、特定の平均再結晶粒径を有する正方晶のR2Fe14
B相の再結晶粒集合組織を有する異方性磁石粉末とな
し、微細な液体急冷R−Fe−B系磁石粉末とハードフ
ェライト粉末及びバインダーの樹脂を所定量配合混合し
て、成形して得られたもので、実施例に明らかなよう
に、耐熱性、耐候性並びに磁気特性にすぐれている。
Claims (1)
- 【請求項1】 平均再結晶粒径が0.05μm〜50μ
mのR2Fe14B正方晶相からなる再結晶粒の集合組織
を有する異方性R−Fe−B系磁石粉末が45wt%〜
98.5wt%、樹脂が1wt%〜10wt%、液体急
冷R−Fe−B系磁石粉末及びハードフェライト磁石粉
末の総量が0.5wt%〜45wt%の組成からなり、
前記液体急冷R−Fe−B系磁石粉末とハードフェライ
ト磁石粉末の配合比率が重量比にて2.0/98.0〜
98.5/1.5であることを特徴とする異方性ボンド
磁石。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07818896A JP3703903B2 (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 異方性ボンド磁石 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07818896A JP3703903B2 (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 異方性ボンド磁石 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09246029A true JPH09246029A (ja) | 1997-09-19 |
JP3703903B2 JP3703903B2 (ja) | 2005-10-05 |
Family
ID=13655013
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07818896A Expired - Lifetime JP3703903B2 (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 異方性ボンド磁石 |
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Country | Link |
---|---|
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-
1996
- 1996-03-05 JP JP07818896A patent/JP3703903B2/ja not_active Expired - Lifetime
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