(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類磁石粉末と、樹脂である第１バインダーとから得られる成形体の空隙に、樹脂である第２バインダーが含浸されてなる希土類ボンド磁石において、第１バインダーおよび第２バインダーはエポキシ樹脂であり、かつ第２バインダーが、第１バインダーのガラス転移点（Ｔｇ点）よりも低い温度で硬化する特性を有することを特徴とする希土類ボンド磁石。
【請求項２】
第１バインダーのエポキシ樹脂の主な硬化剤は酸無水物系化合物であり、第２バインダーのエポキシ樹脂の主な硬化剤は複素環式アミン化合物であることを特徴とする請求項１に記載の希土類ボンド磁石。
【請求項３】
第２バインダーの硬化剤に次式の構造を有する化合物が含まれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の希土類ボンド磁石。
【化１】
0003645351.tif 000005
【請求項４】
希土類磁石粉末と、エポキシ樹脂である第１バインダーとの混合物を成形して成形体を得る工程と、
成形体の第１バインダーを硬化させ、硬化物を得る工程と、
第１バインダーのエポキシ樹脂のガラス転移点（Ｔｇ点）より、低い温度で硬化する特性を有するエポキシ樹脂を第２バインダーとして硬化物に含浸させる工程と、
含浸した第２バインダーを硬化させる工程とを有する希土類ボンド磁石の製造方法。
【請求項５】
第１バインダーのエポキシ樹脂の主な硬化剤は酸無水物系化合物であり、第２バインダーのエポキシ樹脂の主な硬化剤は複素環式アミン化合物であることを特徴とする請求項４に記載の希土類ボンド磁石の製造方法。
【請求項６】
第２バインダーの硬化剤に次式の構造を有する化合物が含まれていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の希土類ボンド磁石の製造方法。
【化２】
0003645351.tif 000006
【請求項７】
第２バインダーを硬化させる工程で加熱処理が施され、加熱処理の温度が、第１バインダーのガラス転移点（Ｔｇ点）より低いことを特徴とする請求項４または請求項５または請求項６に記載の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】
本発明は希土類磁石粉末と樹脂よりなる希土類ボンド磁石とその製造方法に関するものであり、特に成形体にした希土類ボンド磁石に樹脂を含浸させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボンド磁石は、焼結磁石に比べ最大エネルギー積は劣るものの、ニアネットシェイプ性、高寸法精度、低コスト等の特徴を有するために、近年の需要の伸びが著しい。特に、圧縮成形ボンド磁石では、粉体の結合はエポキシ樹脂に代表されるバインダーを用いているが、強度は比較的低く、十分な強度を要求される場合は、真空含浸等の方法により、空隙を再度バインダー（これを第２バインダーとする。）で充填（含浸）する方法（特開平２−１６３９０６）がとられてきた。また、真空含浸による第２バインダー充填は、粉体の剥離、脱落防止にも効果があることが示されている（特開平４−２７１０２）。さらに、十分な寸法精度、磁束密度、強度を両立させるために，第２バインダーとして、嫌気性樹脂を用いる方法（特開平６−９６９２４）が公開されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の情報機器の小型化に伴い、希土類ボンド磁石の形状も、より小型化が求められている。しかし、小型化の実現には寸法精度の確保、つまり第２バインダーを含浸する際に生ずる膨張の問題の解決と、充分な機械強度を有することが要求される。
【０００４】
希土類ボンド磁石におけるバインダーとしては、機械的強度の確保という点から、硬化温度は１５０から２００℃の硬化温度を有する熱硬化型のエポキシ樹脂を一般に用いる。しかし、第１バインダーとして、エポキシ樹脂を硬化した後、第２バインダーとして、再度エポキシ樹脂を含浸させると、成形体は膨張し、そのまま第２バインダーの硬化が終了し、寸法変化を生じてしまった。そして、この場合は寸法は拡大し、したがって磁束密度の低下を同時に生じる問題があった。
【０００５】
また、特開平６−９６９２４では、膨張を抑えるためにエポキシ樹脂以外の樹脂を使用しているが、この場合には小型化を実現するための、ボンド磁石に要求される機械強度の向上に注目してみると、充分とはいえなかった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は充分な強度があり、特性を劣化させることなく、かつ含浸以後の工程で寸法変化のない小型モーターに適する希土類ボンド磁石とその製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の希土類ボンド磁石は以下の構成を採用する。
【０００８】
希土類磁石粉末と、樹脂である第１バインダーとから得られる成形体の空隙に、樹脂である第２バインダーが含浸されてなる希土類ボンド磁石において、第１バインダーおよび第２バインダーはエポキシ樹脂であり、かつ第２バインダーが、第１バインダーのガラス転移点（以下、Ｔｇ点とする。）よりも低い温度で硬化する特性を有するようにする。
【０００９】
また、第１バインダーの主な硬化剤は酸無水物系化合物であり、第２バインダーの主な硬化剤は複素環式アミン化合物であることが望ましく、特に第２バインダーの硬化剤に次式の構造を有する化合物が含まれていることがより望ましい。
【００１０】
【化３】
0003645351.tif 000002
【００１１】
また、このような材料を使用しても第２バインダーの硬化する温度が、第１バインダーのＴｇ点より低いことが望ましい。
【００１２】
また、この希土類ボンド磁石を製造するには希土類磁石粉末と、エポキシ樹脂である第１バインダーとの混合物を成形して成形体を得る工程と、成形体の第１バインダーを硬化させ、硬化物を得る工程と、第１バインダーのエポキシ樹脂のＴｇ点より、低い温度で硬化する特性を有するエポキシ樹脂を第２バインダーとして硬化物に含浸させる工程と、含浸した第２バインダーを硬化させる工程とによって得られる。
【００１３】
特に使用する材料は、硬化剤の主成分が酸無水物系化合物であるエポキシ樹脂を第１バインダーとし、硬化剤の主成分が複素環式アミン化合物であるエポキシ樹脂を第２バインダーとすることが望ましい。また、この複素環式アミン化合物として、前述した化３式の構造を有する化合物が含まれていることがより望ましい。
【００１４】
また第２バインダーを含浸させた後、第１バインダーのＴｇ点より低い温度で加熱処理し、第２バインダーを加熱硬化させることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
希土類ボンド磁石の含浸後の寸法変化は、第２バインダーの種類によって、第１バインダーのＴｇ点以上の温度で第２バインダーの硬化が始まるために生じる。このようなエポキシ樹脂はまた、Ｔｇ点以上の温度で軟化し、塑性変形を起こす。すなわち、従来技術の項で述べた第２バインダーとして、その硬化温度が第１バインダーのＴｇ点より高いと、空隙に存在する、空気の膨張、水の気化等により膨張し、そのまま第２バインダーの硬化が終了し、寸法変化を生じることになる。また、寸法の拡大により磁束密度の低下を同時に生じてしまう。
【００１６】
そこで、本願発明は希土類磁石粉末と第１バインダーであるエポキシ樹脂とからなる成形体の空隙に、第１バインダーのＴｇ点より低い温度で硬化する第２バインダーのエポキシ樹脂を選択し、これを真空含浸により充填し、第２バインダーを硬化させるようにした。
【００１７】
ここで、第２バインダーの硬化温度が第１バインダーのＴｇ点より低ければ、内部圧力の上昇による第１バインダーの変形（成形体寸法の拡大）がほとんど無い状態で第２バインダーの硬化が終了するために、最終的に磁束密度および、寸法変化の無いボンド磁石の製造が可能となる。
【００１８】
なお、ここで用いる希土類磁石粉末は、ＲＣｏ5 系、Ｒ2Ｃｏ17系（Ｒは軽希土類金属で、特にＳｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｃｅ等の元素。）、ＮｄＦｅＢ系、ＳｍＦｅＮ系等、希土類磁石粉であれば、いずれも使用が可能であり、特に限定するものではない。
【００１９】
また小型化するために、充分な強度を持たせるためには樹脂にエポキシ樹脂を使用することが好ましい。そしてエポキシ樹脂の硬化温度は硬化剤に大きく依存するので、第１バインダーの硬化剤には比較的Ｔｇ点の高い、酸無水物系化合物であるのが望ましい。一般に硬化剤に複素環式アミン化合物であるエポキシ樹脂を使用すると、その硬化生成物は可撓性にとみ、かつ強度に優れている。よって、含浸して得られる希土類ボンド磁石に使用する第２バインダーとして、特に良好である。
【００２０】
また、第１バインダーとして酸無水物系の硬化剤を使用したエポキシ樹脂の場合には、種々ある複素環式アミン化合物のうち、第２バインダーには、化３式に示した構造式の複素環式アミン化合物を硬化剤として使用したエポキシ樹脂を用いるのが好ましい。
【００２１】
【実施例】
（実施例）Ｓｍ2 Ｃｏ17系の希土類磁石粉末（４２５μｍ以下の粉砕粉末）に対し、第１バインダーとして、主剤はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート１００４：油化シェルエポキシＫＫ）、硬化剤は芳香族酸無水物化合物であるエチレングリコールビストリメリテート（ＴＭＥＧ−２００：新日本理化ＫＫ）を所定の分量配合し、これを希土類磁石粉末に対し１重量％混合し、コンパウンドとした。次にこのコンパウンドを１５ＫＯｅの磁場中で、圧力７ｔ／ｃｍ2 で圧縮成形し、外径φ６．００mm、内径φ１．６０mm、高さ５．００mmの小型モーター用の円柱の成形体を得、１８０℃で９０分間、加熱処理して硬化物を得た。硬化物は外径の寸法測定、磁束密度測定、テーパーピン（ＪＩＳＢ１３５２Ａ１．５×２０Ｓｔ）の圧入強度測定を行なった。
【００２２】
次に、第２バインダーとして、主剤はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコ−ト８０２：油化シェルエポキシＫＫ）、硬化剤は複素環式アミン化合物（Ａ→ＲＸ３、Ｂ→ＬＸ２Ｗ、Ｃ→ＬＸ１Ｎをそれぞれ）を所定の分量配合した液体を、約１Ｔｏｒｒの真空中で十分脱気した上記硬化物に真空中で注ぎ、その後大気圧に戻し、いわゆる真空含浸させた。その後、エチルアルコールで洗浄し、８０℃で３時間、加熱処理した後、希土類ボンド磁石を得た。この希土類ボンド磁石についても、第１バインダー硬化後に得られた硬化物と比較するために、硬化物と同様の評価測定を行なった。
【００２３】
なお、第１バインダーのＴｇ点は１１０℃（新日本理化ＫＫ技術資料８９−０１／Ａ０５−１０４）。また第２バインダーとして、複素環式アミン化合物はＡ、ＢおよびＣのいずれも化３式の構造を有していた。
【００２４】
（比較例）実施例と同一の第１バインダーと希土類磁石粉末を用いて、実施例と同様に第１バインダー硬化後、硬化物を得た。
【００２５】
次に、第２バインダーに、主剤はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコ−ト８０６：油化シェルエポキシＫＫ）、硬化剤はメチルテトラヒドロ無水フタル酸（ａ→ＹＨ３００、ｂ→ＹＨ３０００：油化シェルエポキシＫＫ）を所定の分量配合した液体を、約１Ｔｏｒｒの真空中で十分脱気した上記硬化物に真空中で注ぎ、その後大気圧に戻し、いわゆる真空含浸させた。その後、エチルアルコールで洗浄し、１６０℃で５時間、加熱処理した後、希土類ボンド磁石を得た。これも実施例と同様の評価を行なった。
【００２６】
表１に実施例と比較例の第１バインダーと第２バインダーの種類と、Ｔｇ点および硬化温度を示し、表２に実施例と比較例の結果を示す。
【００２７】
【表１】
0003645351.tif 000003
【００２８】
【表２】
0003645351.tif 000004
【００２９】
表２では、第１バインダー硬化後の硬化物を１次成形体、第２バインダー硬化後に得られた希土類ボンド磁石を２次成形体として示した。また、第２バインダー硬化後の希土類ボンド磁石のそれぞれの測定結果から、第１バインダー硬化後の硬化物の測定結果を差し引いたものを変化量（２次−１次）として、表中に記載した。実施例では、硬化剤（Ａ，Ｂ，Ｃ）のいずれも、第２バインダー硬化後でも外径の寸法変化、磁束密度の変化が小さく、しかし圧入強度は２倍以上と、より強度を増しており、小型用モーターとして充分な物性値が得られた。比較例の硬化剤（ａ，ｂ）では、いずれも、寸法変化、磁束密度の変化は非常に大きく、圧入強度はさほど増加しなかった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、第２バインダーとして、第１バインダーのＴｇ点より低温で硬化する複素環式アミン系硬化剤を用いたエポキシ樹脂を真空含浸することにより、寸法変化がほとんど無く、機械的強度の高い、しかも磁束密度の高い小型モータ用の希土類ボンド磁石を提供し、工業的に大きな効果を持つ。