(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が１８〜２０μｍの希土類磁石粉末と、熱可塑性樹脂と、酸化防止剤としてのヒドラジン系酸化防止剤と、潤滑剤とを含み、前記酸化防止剤の含有量が５．５〜６．５ vol％、前記潤滑剤の含有量が１．０〜１．５ vol％である希土類ボンド磁石用組成物を混練して混練物を得、この混練物を射出成形機の射出シリンダ内で、前記熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度に加熱して溶融し、前記射出成形機の金型内に注入する射出成形法により磁石形状に成形する希土類ボンド磁石の製造方法であって、
前記希土類ボンド磁石用組成物中の前記希土類磁石粉末の含有量が、７０〜７２ vol％であり、
前記希土類ボンド磁石用組成物中の前記熱可塑性樹脂と前記酸化防止剤との合計含有量が、２６．５〜２９ vol％であり、
前記混練は、ニーディングディスク部の総長が２５ｃｍの混練機を用いて、かつ、混練時における前記希土類ボンド磁石用組成物の温度が２３０〜２５０℃の条件で行われるものであり、
前記射出成形は、前記射出シリンダ内での材料温度が２６０〜２８０℃、前記混練物の射出圧力が５０〜７０kgf/cm2 、かつ、前記射出成形時における金型温度が９０℃の条件で行われるものであり、
前記希土類磁石粉末が、Ｒ（ただし、ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種）とＦｅを主とする遷移金属とＢとを基本成分とするものであり、
前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド、または、液晶ポリマーであることを特徴とする希土類ボンド磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類ボンド磁石の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
希土類ボンド磁石は、希土類磁石粉末と結合樹脂（有機バインダー）との混合物（コンパウンド）を所望の磁石形状に加圧成形して製造されるものであるが、その成形方法には、圧縮成形法、射出成形法および押出成形法が利用されている。
【０００３】
圧縮成形法は、前記コンパウンドをプレス金型中に充填し、これを圧縮成形して成形体を得、その後、加熱して結合樹脂である熱硬化性樹脂を硬化させて磁石を製造する方法である。この方法は、他の方法に比べ、結合樹脂の量が少なくても成形が可能であるため、得られた磁石中の樹脂量が少なくなり、磁気特性の向上にとって有利であるが、磁石の形状に対する自由度が小さい。
【０００４】
押出成形法は、加熱溶融された前記コンパウンドを押出成形機の金型から押し出すとともに冷却固化し、所望の長さに切断して、磁石とする方法である。この方法では、磁石の形状に対する自由度が大きく、薄肉、長尺の磁石をも容易に製造できるという利点があるが、成形時における溶融物の流動性を確保するために、結合樹脂の添加量を圧縮成形法のそれに比べて多くする必要があり、従って、得られた磁石中の樹脂量が多く、磁気特性が低下するという欠点がある。
【０００５】
射出成形法は、前記コンパウンドを加熱溶融し、十分な流動性を持たせた状態で該溶融物を金型内に注入し、所定の磁石形状に成形する方法である。この方法では、磁石の形状に対する自由度は、押出成形法に比べさらに大きく、特に、異形状の磁石をも容易に製造できるという利点がある。しかし、成形時における溶融物の流動性は、前記押出成形法より高いレベルが要求されるので、結合樹脂の添加量は、押出成形法のそれに比べてさらに多くする必要があり、従って、得られた磁石中の樹脂量が多く、磁気特性がさらに低下するという欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、射出成形の利点を生かしつつ、少量の結合樹脂で、成形性、磁気特性に優れた希土類ボンド磁石を得ることができる希土類ボンド磁石の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）の本発明により達成される。
【０００８】
（１）  平均粒径が１８〜２０μｍの希土類磁石粉末と、熱可塑性樹脂と、酸化防止剤としてのヒドラジン系酸化防止剤と、潤滑剤とを含み、前記酸化防止剤の含有量が５．５〜６．５ vol％、前記潤滑剤の含有量が１．０〜１．５ vol％である希土類ボンド磁石用組成物を混練して混練物を得、この混練物を射出成形機の射出シリンダ内で、前記熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度に加熱して溶融し、前記射出成形機の金型内に注入する射出成形法により磁石形状に成形する希土類ボンド磁石の製造方法であって、
前記希土類ボンド磁石用組成物中の前記希土類磁石粉末の含有量が、７０〜７２ vol％であり、
前記希土類ボンド磁石用組成物中の前記熱可塑性樹脂と前記酸化防止剤との合計含有量が、２６．５〜２９ vol％であり、
前記混練は、ニーディングディスク部の総長が２５ｃｍの混練機を用いて、かつ、混練時における前記希土類ボンド磁石用組成物の温度が２３０〜２５０℃の条件で行われるものであり、
前記射出成形は、前記射出シリンダ内での材料温度が２６０〜２８０℃、前記混練物の射出圧力が５０〜７０kgf/cm2 、かつ、前記射出成形時における金型温度が９０℃の条件で行われるものであり、
前記希土類磁石粉末が、Ｒ（ただし、ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種）とＦｅを主とする遷移金属とＢとを基本成分とするものであり、
前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド、または、液晶ポリマーであることを特徴とする希土類ボンド磁石の製造方法。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の希土類ボンド磁石の製造方法について詳細に説明する。
【００２３】
まず、本発明の希土類ボンド磁石について説明する。本発明の希土類ボンド磁石は、射出成形により製造されるものであり、以下のような希土類磁石粉末と熱可塑性樹脂よりなる結合樹脂とを含む。さらに、以下のような酸化防止剤を含むのが好ましい。
【００２４】
１．希土類磁石粉末
希土類磁石粉末としては、希土類元素と遷移金属とを含む合金よりなるものであり、Ｒ（ただし、ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種）と、Ｆｅを主とする遷移金属と、Ｂとを基本成分とするもの（以下、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金と言う）である。
【００３０】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金の代表的なものとしては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、これらにおけるＦｅの一部をＣｏ、Ｎｉ等の他の遷移金属で置換したもの等が挙げられる。
【００３２】
磁石粉末における前記希土類元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、ミッシュメタルが挙げられ、これらを１種または２種以上含むことができる。また、前記遷移金属としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等が挙げられ、これらを１種または２種以上含むことができる。また、磁気特性を向上させるために、磁石粉末中には、必要に応じ、Ｂ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｇ、Ｚｎ等を含有することもできる。
【００３３】
また、磁石粉末の平均粒径は、１８〜２０μm である。また、後述するような少量の結合樹脂で射出成形時の良好な成形性を得るために、磁石粉末の粒径分布は、ある程度分散されている（バラツキがある）のが好ましい。これにより、得られたボンド磁石の空孔率を低減することもできる。
【００３４】
磁石粉末の製造方法は、特に限定されず、例えば、溶解・鋳造により合金インゴットを作製し、この合金インゴットを適度な粒度に粉砕し（さらに分級し）て得られたもの、アモルファス合金を製造するのに用いる急冷薄帯製造装置で、リボン状の急冷薄片（微細な多結晶が集合）を製造し、この薄片（薄帯）を適度な粒度に粉砕し（さらに分級し）て得られたもの等、いずれでもよい。
【００３５】
このような希土類磁石粉末の含有量は、６８〜７６ vol％程度であり、特に、７０〜７６ vol％程度であるのが好ましく、７２〜７６ vol％程度であるのがより好ましい。磁石粉末の含有量が少な過ぎると、磁気特性（特に磁気エネルギー積）が低下し、また、磁石粉末の含有量が多過ぎると、相対的に結合樹脂の含有量が少なくなるので、射出成形時における流動性が低下し、成形が困難または不能となる。
【００３６】
２．結合樹脂（バインダー）
結合樹脂（バインダー）としては、熱可塑性樹脂が用いられる。結合樹脂として従来より用いられている例えばエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を用いた場合には、成形時における流動性が悪いので、成形性が劣り、磁石の空孔率が増大し、機械的強度および耐食性が低いが、熱可塑性樹脂を用いた場合には、このような問題が解消される。また、熱可塑性樹脂は、その種類、共重合化等により、例えば成形性を重視したものや、耐熱性、機械的強度を重視したものというように、広範囲の選択が可能となる。
【００３７】
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド（例：ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６−１２、ナイロン６−６６）、または、液晶ポリマーを用いることができる。
【００３８】
これらのうちでも、射出成形における成形性の向上がより顕著であり、また機械的強度が強いことから、ポリアミド、耐熱性向上の点から、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイドを主とするものが好ましく、ポリアミド、液晶ポリマーを主とするものが特に好ましい。
【００３９】
用いられる熱可塑性樹脂は、融点が４００℃以下のものであるのが好ましく、３００℃以下のものであるのがより好ましい。融点が４００℃を超えると、成形時の温度が上昇し、磁石粉末等の酸化が生じ易くなる。
【００４０】
また、流動性、成形性をより向上するために、用いられる熱可塑性樹脂の平均分子量（重合度）は、１００００〜６００００程度であるのが好ましく、１２０００〜３００００程度であるのがより好ましい。
【００４１】
３．酸化防止剤
酸化防止剤は、後述する希土類ボンド磁石用組成物を混練する際等に、希土類磁石粉末の酸化（劣化、変質）や結合樹脂の酸化（希土類磁石粉末の金属成分が触媒として働くことにより生じる）を防止するために該組成物中に添加される添加剤である。この酸化防止剤の添加は、希土類磁石粉末の酸化を防止し、磁石の磁気特性の向上を図るのに寄与するとともに、希土類ボンド磁石用組成物の混練時、成形時における熱的安定性の向上に寄与し、少ない結合樹脂量で良好な成形性を確保する上で重要な役割を果たしている。
【００４２】
この酸化防止剤は、希土類ボンド磁石用組成物の混練時や成形時等の中間工程において揮発したり、変質したりするので、製造された希土類ボンド磁石中には、その一部が残留した状態で存在している。従って、希土類ボンド磁石中の酸化防止剤の含有量は、希土類ボンド磁石用組成物中の酸化防止剤の添加量に対し、例えば１０〜９０％程度、特に２０〜８０％程度となる。
【００４３】
酸化防止剤は、希土類磁石粉末等の酸化を防止または抑制し得るものであり、ヒドラジン化合物が好適に使用される。
【００４４】
このような本発明の希土類ボンド磁石において、空孔率は、２ vol％以下であるのが好ましく、１．５ vol％以下であるのがより好ましい。空孔率が２ vol％を超えると、磁石粉末の組成、含有量、熱可塑性樹脂の組成等の他の条件によっては、磁石の機械的強度および耐食性が低下するおそれがある。
【００４５】
以上のような本発明の希土類ボンド磁石は、磁石粉末の組成、磁石粉末の含有量の多さ等から、等方性磁石であっても、優れた磁気特性を有する。
【００４６】
すなわち、本発明の希土類ボンド磁石は、無磁場中で成形されたものの場合、磁気エネルギー積(BH)max が６MGOe以上であるのが好ましく、７MGOe以上であるのがより好ましい。また、磁場中で成形されたものの場合、磁気エネルギー積(BH)max が１０MGOe以上であるのが好ましく、１２MGOe以上であるのがより好ましい。
【００４７】
なお、本発明の希土類ボンド磁石の形状、寸法等は特に限定されず、例えば、形状に関しては、例えば、円柱状、角柱状、円筒状、円弧状、平板状、湾曲板状等のあらゆる形状のものが可能であり、その大きさも、大型のものから超小型のものまであらゆる大きさのものが可能である。
【００４８】
次に、本発明で用いられる希土類ボンド磁石用組成物について説明する。
【００４９】
本発明で用いられる希土類ボンド磁石用組成物は、主に、前述した希土類磁石粉末と、前述した熱可塑性樹脂と、前述した酸化防止剤と、後述する潤滑剤とで構成される。
【００５０】
この場合、希土類ボンド磁石用組成物中の希土類磁石粉末の含有量（添加量）は、７０〜７２ vol％である。磁石粉末の含有量が少な過ぎると、磁気特性（特に磁気エネルギー積）が低下し、また、磁石粉末の含有量が多過ぎると、相対的に結合樹脂の含有量が少なくなるので、射出成形時における流動性が低下し、成形が困難または不能となる。
【００５１】
また、希土類ボンド磁石用組成物中の熱可塑性樹脂および酸化防止剤のそれぞれの含有量（添加量）は、熱可塑性樹脂、酸化防止剤の種類、組成、成形温度、圧力等の成形条件、成形物の形状、寸法等の諸条件に応じて異なる。得られた希土類ボンド磁石の磁気特性の向上のためには、希土類ボンド磁石用組成物中の熱可塑性樹脂の添加量は、混練および成形が可能な範囲で、できるだけ少ないのが好ましい。
【００５２】
また、希土類ボンド磁石用組成物中の酸化防止剤の添加量は、５．５〜６．５ vol％である。
【００５３】
希土類ボンド磁石用組成物中の熱可塑性樹脂の添加量が少な過ぎると、希土類ボンド磁石用組成物を混練する際の混練物の粘度が高くなり混練トルクが増大し、発熱により磁石粉末等の酸化が促進される傾向となるので、酸化防止剤等の添加量が少ない場合に、磁石粉末等の酸化を十分に抑制することができなくなるとともに、混練物（樹脂溶融物）の粘度上昇等により成形性が劣り、低空孔率、高機械的強度の磁石が得られない。また、熱可塑性樹脂の添加量が多過ぎると、成形性は良好であるが、得られた磁石中の結合樹脂含有量が多くなり、磁気特性が低下する。
【００５４】
一方、希土類ボンド磁石用組成物中の酸化防止剤の添加量が少な過ぎると、酸化防止効果が少なく、磁石粉末の含有量が多い場合に、磁石粉末等の酸化を十分に抑制することができなくなる。また、酸化防止剤の添加量が多過ぎると、相対的に樹脂量が減少し、成形体の機械的強度が低下する傾向を示す。
【００５５】
このように、熱可塑性樹脂の添加量が比較的多ければ、酸化防止剤の添加量を少なくすることができ、逆に、熱可塑性樹脂の添加量が少なければ、酸化防止剤の添加量を多くする必要がある。従って、希土類ボンド磁石用組成物中の熱可塑性樹脂と酸化防止剤との合計添加量は、２６．５〜２９ vol％である。このような範囲とすることにより、射出成形時における流動性、成形性、磁石粉末等の酸化防止の向上に寄与し、低空孔率、高機械的強度、高磁気特性の磁石が得られる。
【００５６】
また、希土類ボンド磁石用組成物には、潤滑剤（例えば、シリコーンオイル、各種ワックス、脂肪酸、アルミナ、シリカ、チタニア等の各種無機潤滑剤）が含まれている。
また、希土類ボンド磁石用組成物には、必要に応じ、例えば、結合樹脂を可塑化する可塑剤（例えば、ステアリン酸塩、脂肪酸）、その他成形助剤等の各種添加剤を添加することもできる。
【００５７】
潤滑剤の添加は、成形時の流動性を向上させるので、より少ない結合樹脂の添加量で同様の特性を得ることができ、好ましい。また、可塑剤の添加についても同様である。潤滑剤の添加量は、１．０〜１．５ vol％である。また、可塑剤の添加量は、０．１〜２．０ vol％程度であるのが好ましい。
【００５８】
次に、本発明の希土類ボンド磁石の製造方法について説明する。本発明の希土類ボンド磁石の製造方法は、前述した希土類ボンド磁石用組成物を用い、次のようにして行われる。
【００５９】
希土類磁石粉末と熱可塑性樹脂と酸化防止剤と潤滑剤とを含む希土類ボンド磁石用組成物（混合物）を混練機を用いて十分に混練する。このとき、混練温度は、２３０〜２５０℃である。また、混練強さは、後述する表２、３に示されているように、ニーディングディスク部の総長として表すことができ、具体的には、２５ｃｍとされる。
【００６０】
得られた混練物（コンパウンド）を、射出成形機の射出シリンダ内で、熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度に加熱して溶融し、この溶融物を磁場中または無磁場中（配向磁場が例えば６〜１８kOe ）で、射出成形機の金型内に注入する。このとき、射出シリンダ内の温度は、２６０〜２８０℃であり、射出圧力は、５０〜７０kgf/cm2 であり、金型温度は、９０℃である。
【００６１】
その後、成形体を冷却固化し、所望の形状、寸法の希土類ボンド磁石を得る。このとき、冷却時間は、５〜３０秒程度が好ましい。
【００６２】
以上のような方法により、磁石の形状に対する自由度が広く、少ない樹脂量でも流動性、成形性に優れ、寸法精度が高く、また、成形サイクルが短く、量産に適した希土類ボンド磁石を製造することができる。
【００６３】
なお、混練条件、成形条件等は、上記範囲のものに限定されないことは、言うまでもない。
【００６４】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例について説明する。
【００６５】
（実施例１〜１０、比較例１、２）
下記組成▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、▲６▼の６種の希土類磁石粉末と、下記Ａ、Ｂ、Ｃの３種の熱可塑性樹脂（結合樹脂）と、ヒドラジン系酸化防止剤とを用意し、これらを下記表１に示す所定の組み合わせおよび量で混合し、希土類ボンド磁石用組成物を得た。
【００６６】
▲１▼急冷Ｎｄ12Ｆｅ82Ｂ6 粉末（平均粒径＝１９μm ）
▲２▼急冷Ｎｄ8 Ｐｒ4 Ｆｅ82Ｂ6 粉末（平均粒径＝１８μm ）
▲３▼急冷Ｎｄ12Ｆｅ78Ｃｏ4 Ｂ6 粉末（平均粒径＝２０μm ）
▲４▼Ｓｍ（Ｃｏ0.604 Ｃｕ0.06Ｆｅ0.32Ｚｒ0.016)8.3 粉末（平均粒径＝２２μm ）
▲５▼Ｓｍ2 Ｆｅ17Ｎ3 粉末（平均粒径＝２μm ）
▲６▼ＨＤＤＲ法による異方性Ｎｄ13Ｆｅ69Ｃｏ11Ｂ6 Ｇａ1 粉末（平均粒径＝３０μm ）
Ａ．ポリアミド（ナイロン１２）、融点：１７５℃
Ｂ．液晶ポリマー、融点：１８０℃
Ｃ．ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、融点：２８０℃
次に、表１に示す各希土類ボンド磁石用組成物をスクリュー式混練機を用いて、十分に混練し、コンパウンドを製造した。このときの混練条件を下記表２、表３に示す。
【００６７】
得られたコンパウンドを用い、射出成形機により下記表２、表３に示す成形条件で射出成形して、希土類ボンド磁石を得た。得られた磁石の形状、寸法、組成、外観（目視観察）、諸特性を下記表４、表５、表６に示す。
【００６８】
なお、表４〜表６中の機械的強度は、別途に外径１５mm、高さ３mmの試験片を無磁場で、表２、表３に示す条件で射出成形し、この試験片を用い剪断打ち抜き法により評価した。
【００６９】
また、表４〜表６中の耐食性は、得られた希土類ボンド磁石に対し、恒温恒湿槽により８０℃、９０％RHの条件で加速試験を行い、錆びの発生までの時間により、◎、○、△、×の４段階で評価した。
【００７０】
（比較例３）
磁石粉末▲１▼とエポキシ樹脂（熱硬化性樹脂）とを下記表１に示す比率で混合し、この混合物を室温下で混練し、得られたコンパウンドにより下記表３に示す条件で圧縮成形（プレス成形）し、この成形体を１５０℃で１時間熱処理して樹脂硬化を行い、希土類ボンド磁石を得た。得られた磁石の形状、寸法、組成、外観（目視観察）、諸特性を下記表６に示す。
【００７１】
なお、表６中の機械的強度は、別途に外径１５mm、高さ３mmの試験片を無磁場で、表３に示す条件で圧縮成形し、この試験片を用い剪断打ち抜き法により評価した。また、耐食性の評価は、前記と同様にして行った。
【００７２】
【表１】
0003729904.tif 000002
【００７３】
【表２】
0003729904.tif 000003
【００７４】
【表３】
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【００７５】
【表４】
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【００７６】
【表５】
0003729904.tif 000006
【００７７】
【表６】
0003729904.tif 000007
【００７８】
各表に示すように、実施例１、６の希土類ボンド磁石は、いずれも、空孔率が低く、成形性、磁気特性（磁気エネルギー積）、耐食性に優れ、機械的強度も高いものであることが確認された。
【００７９】
これに対し、比較例１の希土類ボンド磁石は、希土類磁石粉末の含有量が多過ぎるため、希土類ボンド磁石用組成物の混練が不能であった。
【００８０】
また、比較例２では、酸化防止剤および潤滑剤を添加したため、希土類ボンド磁石用組成物の混練は可能であったが、やはり希土類磁石粉末の含有量が多過ぎるため、射出成形が不能であった。
【００８１】
また、比較例３では、磁石の外面に樹脂がしみ出すという異常が発生した。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、磁石の形状や寸法に対する自由度が広く、寸法精度が高く、成形サイクルが短く、量産に適するという射出成形の利点を享受しつつ、少ない結合樹脂量で、成形性、耐食性に優れ、機械的強度が高く、磁気特性に優れた希土類ボンド磁石を提供することができる。