(57)【要約】 【課題】  良好な流動性を有する、希土類−鉄−窒素系磁性粉末とフェライト磁性粉末と樹脂バインダとを含むボンド磁石用組成物およびそれを用いたボンド磁石を提供することにある。【解決手段】  Ｔｈ２Ｚｎ１７型結晶構造を有する希土類−鉄−窒素系磁性粉末と、フェライト磁性粉末と、樹脂バインダとを含むボンド磁石用組成物において、上記希土類−鉄−窒素系磁性粉末の円形度係数は０．６以上である構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｈ２Ｚｎ１７型結晶構造を有する希土類−鉄−窒素系磁性粉末と、フェライト磁性粉末と、樹脂バインダとを含むボンド磁石用組成物において、
上記希土類−鉄−窒素系磁性粉末の円形度係数は０．６以上であることを特徴とするボンド磁石用組成物。
【請求項２】
上記フェライト磁性粉末の板状比は１．５以上であ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。
【請求項３】
前記希土類−鉄−窒素系磁性粉末の原料として、希土類金属イオンと鉄イオンの共沈物を用いることを特徴とする請求項１乃至２に記載のボンド磁石用組成物。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載のボンド磁石組成物を射出成形して得られるボンド磁石であって、
前記希土類−鉄−窒素系磁性粉末と前記フェライト磁性粉末とからなる両磁性粉末の充填率は、体積比率にして５０％以上であることを特徴とするボンド磁石。
【請求項５】
少なくとも一部に１ｍｍ以下である厚みを有することを特徴とする請求項４に記載のボンド磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類−鉄−窒素系磁性粉末とフェライト磁性粉末と樹脂バインダとを含むボンド磁石組成物およびそれを用いたボンド磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁石の形態としては、凡そ、焼結磁石とボンド磁石に分類される。焼結磁石は、高い磁気特性を有する一方で、成形の自由度が小さく、機械強度が弱い等の欠点を有する。これに対して、磁性粉末と樹脂イバンダからなるボンド磁石は、樹脂ボンドが成分となるため磁気特性は弱くなるが、成形の自由度や機械強度に優れている。例えば、ボンド磁石は、小型モータのロータ、小型センサ等の耐衝撃性あるいは耐食性が要求される分野で使用されている。さらに、ボンド磁石を適用する分野によっては、ボンド磁石の重量が１０ｇを下回るような比較的小さい成形品を要求されることがある。このような、成形品においては、その一部に、厚みが１ｍｍ以下と薄い部分を有するのが一般的であり、焼結磁石はもちろんのこと、ボンド磁石であっても、適用する磁性粉末や樹脂バインダの種類によっては成形不能な場合もある。
【０００３】
また、ボンド磁石の製造方法としては、樹脂バインダとしてゴム系材料を用いる場合はカレンダーロールや押出成形が、熱硬化樹脂の場合はプレス成形が主に適用される。そして、熱可塑性樹脂の場合であれば、射出成形が適用される。この射出成形は、寸法精度の高い成形品、あるいは、特殊な形状を有する成形品を製造する場合に適しており、ボンド磁石の加工方法の中でも特に重要な技術である。
【０００４】
そして、ボンド磁石や焼結磁石に用いられる磁性粉末には、大きく分類して、フェライト磁性粉末と希土類系磁性粉末がある。フェライト磁性粉末には、バリウムフェライトとストロンチウムフェライトがある。希土類系磁性粉末には、Ｓｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系が含まれる。また、磁性粉末には、異方性をもった異方性材料と、磁気異方性がない等方性材料とがある。異方性材料は、磁石の製造時に、金型内で磁化容易方向に粒子を回転かつ固定させる必要があるが、得られる磁気特性は比較的高い。等方性材料は、金型内で上記粒子の回転および固定を行う必要はないものの、磁気特性は比較的低いとされる。
【０００５】
一方、ボンド磁石の磁気特性を調整するために、上記の磁性粉末を複数種混合した、所謂、ハイブリッド磁石が提案されている。
【０００６】
例えば、特開昭５５−９９７０３号公報（特許文献１）、特開昭５７−３９１０２号公報（特許文献２）には、フェライト磁性粉末とＳｍ−Ｃｏ系磁性粉末とを用いたハイブリッド磁石が、特開昭６１−２８４９０６号公報（特許文献３）、特開昭６２−２５７７０３号公報（特許文献４）には、フェライト磁性粉末とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末とを用いたハイブリッド磁石が提案されている。また、特開平０５−１４４６２１号公報（特許文献５）では、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性粉末とＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を用いたハイブリッド磁石が、特開平０５−１５２１１６号公報（特許文献６）では、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末とＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を用いたハイブリッド磁石が提案されている。
【０００７】
しかし、上記のハイブリッド磁石では、粒径の比較的大きいＳｍ−Ｃｏ系磁性粉末やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末を用いるため、サイズの比較的大きい成形品にしか、それらの磁性粉末を適用できないといった問題があった。
【０００８】
これに対して、粒径の小さい磁性粉末の組み合わせである、フェライト磁性粉末とＲ（希土類）−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末のハイブリッド磁石が、特開２００２−３３２０５号公報（特許文献７）、特開２００４−２６６１５１号公報（特許文献８）に提案されている。このハイブリッド磁石は、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性粉末やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末を用いたハイブリッド磁石と比較して、成形の自由度が高く、高い磁気特性を得ることができるという利点を有する。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５５−９９７０３号公報
【特許文献２】特開昭５７−３９１０２号公報
【特許文献３】特開昭６１−２８４９０６号公報
【特許文献４】特開昭６２−２５７７０３号公報
【特許文献５】特開平０５−１４４６２１号公報
【特許文献６】特開平０５−１５２１１６号公報
【特許文献７】特開２００２−３３２０５号公報
【特許文献８】特開２００４−２６６１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献７乃至８に記載される、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末とのハイブリッド磁石は、成形の自由度が高いといっても、例えば、１ｍｍ以下といった薄い厚みの成形品を作製する場合において、樹脂バインダと磁性粉末からなるコンパウンドの流動性に更なる改善点を有している。これは、厚みの薄い成形品を作製する際、射出成形時に、成形品の厚みと同じ幅あるいはそれよりは細い幅のゲートあるいは金型に、コンパウンドを送り込む必要があるためである。
【００１１】
元来、１ｍｍ以下の薄肉領域の成形は、単一磁性材料を使った場合でも成形は簡単ではない。この点は、金型内面における摩擦効果が顕著に出てくるからである。さらに異方化方向は成形品の厚み方向であるがゆえに、摩擦効果と合わせて磁気的なブレーキがかかる。当然のことながら、異方化させながらの成形は、それがない場合に比べて非常に困難である。したがって、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末のハイブリッド材料においては、劇的に流動性を向上させる樹脂や添加剤の開発には至っていないという事情もあって、１ｍｍ以下の薄い成形品の形成は極めて困難な状況にある。
【００１２】
フェライト磁性粉末の粒径は、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末のだいたい１／３〜１／５程度と小さい。コンパウンド中に小さい粒子が増えると、当然流動性は悪くなる。そのためＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末を含有するボンド磁石では、フェライト磁性粉末による流動性悪化を如何にして抑制するかが課題となる。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、良好な流動性を有するボンド磁石用組成物およびそれを用いたボンド磁石を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の問題点を解決すべく、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。
【００１５】
本発明は、Ｔｈ２Ｚｎ１７型結晶構造を有する希土類−鉄−窒素系磁性粉末と、フェライト磁性粉末と、樹脂バインダとを含むボンド磁石用組成物において、上記希土類−鉄−窒素系磁性粉末の円形度係数が０．６以上であることを特徴とするボンド磁石用組成物に関する。
【００１６】
また、上記フェライト磁性粉末の板状比は、１．５以上であることが好ましい。
【００１７】
さらに、前記希土類−鉄−窒素系磁性粉末の原料として、希土類金属イオンと鉄イオンの共沈物を用いることが好ましい。
【００１８】
ここで、希土類−鉄−窒素系磁性粉末における円形度係数を求めるにあたり、本願出願人が先に出願した特開２００４−１１５９２１号公報で用いた定義式：円形度係数＝（４πＳ／Ｌ２）を用いる。但し、Ｓは、粒子の二次元投影面積、Ｌは二次元投影周囲長である。粒子が球形であれば円形度係数は、最大の１となる。正方形では０．７８５となり、表面にでこぼこが出来て周囲長Ｌが長くなると、数値は小さくなる。測定には、走査電子顕微鏡を用い、住友金属テクノロジーの粒子解析Ｖｅｒ．３を画像解析ソフトとして用いる。３０００倍で撮影したＳＥＭ画像を画像処理で二値化し、粒子１個づつに対して、円形度係数を求める。本発明で規定する円形度係数とは、１０００個〜１００００個程度の粒子を計測して求めた円形度係数の平均値を意味する。
【００１９】
次に、フェライト磁性粉末の板状比について説明する。結晶形が六方晶であるフェライト磁性粉末は、結晶のｃ面に六角形の面を有し、ｃ軸方向に粒子の厚みを有する、言い換えると、六角板状の粒子であるのが一般的である。フェライト磁性粉末の測定においては、ｃ軸方向の粒子の厚み側を視認面とするため、例えば、樹脂等を用い、磁性粉末を配向させ固定させた状態で測定を行う。板状比とは、磁化容易方向に対して垂直な方向の最大径を磁化容易方向の厚みで割った値である。磁化容易方向の厚みとは、ｃ軸方向の粒子の厚みと同じ意味である。例えば、ｃ軸が伸張した中高（なかだか）の粒子であって、厚みと最大径が等しくなれば、板状比は１となる。測定には、走査電子顕微鏡を用いる。５０００倍で撮影したＳＥＭ画像から、粒子１個づつに対して最大径と厚みを求め、この操作を１０００個〜１００００個程度の粒子に対して行う。本発明で規定する板状比とは、上記個数の粒子を測定することによって得られる、最大径の合計を厚みの合計で割った値である。
【００２０】
一方で、本発明は、上記ボンド磁石組成物を射出成形して得られるボンド磁石であって、前記希土類−鉄−窒素系磁性粉末と前記フェライト磁性粉末とからなる両磁性粉末の充填率は、体積比率にして５０％以上であることを特徴とするボンド磁石に関する。
【００２１】
また、上記ボンド磁石は、少なくとも一部に１ｍｍ以下である厚みを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、希土類−鉄−窒素系磁性粉末の円形度係数を、適宜調整することによって、磁気特性に優れるとともに、従来得られなかった流動性を有するボンド磁石用組成物およびボンド磁石を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明にかかる実施の形態について詳述するが、本発明の技術思想を具体化するための一例であり、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定するものではない。
（磁性粉末）
本発明で用いられる、希土類−鉄−窒素系磁性粉末（以下、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末と略す。）とフェライト磁性粉末は、いずれも異方性の磁性粉末である。
【００２４】
本発明で用いられるＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の組成式は、ＲｘＦｅ（１００−ｘ−ｙ）Ｎｙ（但し、ＲはＹを含むランタノイド元素のうち少なくとも一種であり、ｘは３≦ｘ≦３０、ｙは５≦ｙ≦１５、を満たす。）で表され、結晶形は六方晶に属している。
【００２５】
ここに、Ｒを３原子％以上３０原子％以下と規定するのは、３原子％未満では、鉄成分の未反応部分（α−Ｆｅ相）が分離して窒化物の保磁力が低下し、実用的な磁石ではなくなり、３０原子％を越えると、Ｙを含むランタノイド元素が析出し、磁性粉末が大気中で不安定になり、残留磁化が低下するからである。また、窒素を５原子％以上１５原子％以下と規定するのは、５原子％未満では、ほとんど保磁力が発現できず、１５原子％を越えるとＹを含むランタノイド元素、鉄及びアルカリ金属自体の窒化物が生成するからである。最も好ましい組成は、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３で表すことができる組成である。組成式中のＲやＦｅをその他の希土類元素で置換することも可能であるが、その置換量は２０原子％程度である。また、不純物である酸素の混入は、２重量％以下、好ましくは１．４重量％以下である。
【００２６】
Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の平均粒子径は、２．０μｍ以上、５．０μｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは、２．５μｍ以上、４．０μｍ以下とする。平均粒子径を５．０μｍ以下とするのは、有効な保磁力をだすためであり、粒子径を２．０μｍ以上とするのは、発火等のリスクを低減するためである。目的とする粒子径を得るために、粉砕を行うことがある。粉砕機には、ジョークラッシャー、ブラウンミル、アトライター、そしてジェットミル等があるが、本発明で規定する円形度係数を有するＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を得るためには、アトライターやジェットミルのような、粒子自体を破壊するような手段は避けるべきである。
【００２７】
本発明で最も重要なのが、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の粒子形状である。これは、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末より粒径の小さいフェライト磁性粉末を混合させることによってコンパウンドの流動性を悪化させることとなるが、円形度の高いＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を使用することで、その悪化を抑制することができるからである。円形度の高いＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト粒子の組み合わせにおいて良好な流動性が得られる背景には、単純に、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末のベアリング効果がある。ごつごつしたフェライト磁性粉末の粒子を巻き込みながら、比較的大きくて丸いＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の粒子が転げていくイメージである。
【００２８】
本発明においては、円形度係数の平均値が、０．６０以上が好ましく、より好ましくは、０．６５以上である。円形度係数が０．６０を下回った場合、コンパウンドの流動性が悪くなるため、例えば、射出成形に使用されるゲートや金型の幅が１ｍｍまたは２ｍｍと細い場合には、成形性に優れたボンド磁石を得ることができない。また、コンパウンドの流動性が悪いと、磁場成形時に粒子間で応力がかかり、結果として得られるボンド磁石の磁気特性が劣化する。
【００２９】
本発明で用いられるＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の製造方法には、金属溶解凝固法や還元拡散法、およびメルトスピニング法等がある。この中でも、還元拡散法は、微粒子を合成するのに適した方法なので、本発明でも好適な方法として使用する。そして、円形度係数が、０．６０以上のＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を得るためには、例えば、特開平１１−１８９８１１号公報に記載される、陽イオンと不溶性の塩を生成する物質を溶液中で反応させ沈殿物を析出させる工程、該沈殿物を焼成して金属酸化物を得る工程、該金属酸化物を還元雰囲気で加熱する工程を有する製造方法を好適に適用することができる。希土類金属イオンと鉄イオンとの共沈物を原料として用いることで、目的とする円形度係数を有するＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を得ることができる。
【００３０】
次に、本発明で用いられるフェライト磁性粉末は、ストロンチウムフェライト、バリウムフェライト、あるいはそれらの混合物または固溶体であり、性能向上を目的として、アルカリ土類金属の一部を亜鉛で置換したり、鉄の一部をコバルトで一部置換したりすることも可能である。フェライトの平均粒子径は、０．８μｍ以上、１．５μｍ以下とするのが好ましい。
【００３１】
ここで、ボンド磁石に用いるフェライト粒子の形状およびフェライトを用いたボンド磁石の製造方法について説明する。ボンド磁石が開発された初期からの流れであって、優れたボンド磁石を作製するために、フェライト粒子の形状は、できるだけ扁平な六角板状であることが求められている（例えば、特公昭５８−２７２１２）。これに対して、フェライト粒子の形状は、同じ六角板状でもｃ軸が伸張した中高である、あるいは板状比が出来るだけ小さい、要するに、丸い形が望ましいとされている（例えば、特公平８−２２７４４）。つまりは、扁平な六角板状と中高な六角板状の、いずれもがボンド磁石に適しているとされたのである。一見、矛盾する話ではあるが、現在の技術水準においては、適切なすみわけがなされている。すなわち、扁平な六角板状は、主としてゴムに練りこみ、さらにロールによって機械配向する場合に使用される（例えば特開平７−２４０３０９号公報）。一方、中高な六角板状は熱可塑性樹脂に練りこみ、さらに磁場中での射出成形で使用されることが多い（例えば特開２００５−２６８７２９号公報）。
【００３２】
また、フェライト粒子のコストについて、扁平な六角板状は、比較的単純な方法で合成される上に、ゴム磁石が大量に生産される関係上、射出成形用の中高な六角板状に比べて安価であるとされる。また、中高な六角板状は配合成分が複雑であり、粉砕工程をはじめとし、後処理が煩雑ということもあって、その分高価であるとされる。
【００３３】
本発明においては、必要とする磁気特性に応じて、どちらのフェライトを使用することも可能であるが、より好ましくは板状比が、１．５以上、さらに好ましくは、１．９以上である扁平な六角板状のものである。扁平な六角板状のフェライト粒子は、粒子の厚み（結晶のｃ軸方向の厚み）方向が磁化容易方向であるため、フェライト粒子は、異方化されたボンド磁石内で、ボンド磁石の厚み方向に、粒子の厚み方向を、折り重ねるようにして整然と配列している。これは、結果としてボンド磁石の表面磁束の向上につながる。
【００３４】
また、表面磁束に代表される磁気特性に優れるだけではなく、本発明で規定する円形度係数を有するＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末と上記フェライト磁性粉末とを混合した場合において、良好な流動性を有するコンパウンドとすることができる。これは現在の技術水準においては、射出成形用の中高な六角板状を使用するのが一般的であることに反して、本発明における特異的な現象である。さらに、比較的な安価である扁平な六角板状のフェライト磁性粉末が使用できることは、コストの面でも好ましいことである。
（ボンド磁石）
本発明では、磁気特性として、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）が２０ｋＪ／ｍ３〜７０ｋＪ／ｍ３であるボンド磁石を提供することを目的としている。そのため、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末との配合量を適宜調整して、上記磁気特性となるようにボンド磁石を作製する。
【００３５】
また、本発明のボンド磁石を得るためには、上記したＲ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末と樹脂バインダと、好ましくは、カップリング剤、酸化防止剤、滑剤を混合して得る。カップリング剤は、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末およびフェライト磁性粉末と樹脂バインダとの濡れ性、ボンド磁石の強度の改善する目的で添加される。酸化防止剤は、製造工程における混練および成形の際の熱履歴による樹脂バインダの劣化を防止する目的で添加される。そして、滑剤は、コンパウンドの溶融粘度を低下させ、射出成形性を向上させる目的で添加される。
【００３６】
用いる樹脂バインダは、熱可塑性樹脂の場合、１２−ナイロン、６ナイロン、６、６ナイロン、１１ナイロン、６，１２−ナイロン、４，６−ナイロン、６，１０−ナイロン、ナイロン６Ｔ、ナイロンＭＸＤ６、芳香族ナイロン、１１−ナイロン、非晶質ナイロン、共重合ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂エチレン系アイオマー樹脂等のアイオマー樹脂、エチレン・アクリル酸エチル共重合体等のＥＥＡ樹脂、アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン共重合体等のアクリロニトリル系樹脂、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂等のポリビニル系樹脂、酢酸繊維素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキシルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等のフッ素樹脂、ポリメタクリル酸メチル、エチレン・エチルアクリレート樹脂等のアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニルスルフィド、ポリオキシペンジレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアリルエーテルニトリル、ポリベンゾイミダール、ポリアラミド、ポリエステルアミド、全芳香族アミド、半芳香族アミド等の液晶樹脂といったエンジニアリングプラスチックス、スーパーエンジニアリングプラスチックス等の少なくとも１種または２種以上が使用できる。
【００３７】
熱可塑性エラストマーの場合、エステル系、特殊エステル系エーテル系、カプロラクトン系、アジペート系、カーボネート系、ラクトン系等の熱可塑性ウレタンエラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系系熱可塑性エラストマー、スチレン・ブタジエン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ニトリル系熱可塑性エラストマー、水添ＳＢＳ系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマーといった熱可塑性エラストマーの少なくとも１種または２種以上が使用できる。
【００３８】
カップリング剤、酸化防止剤、滑剤としては、特に限定されないが、特開２００４−２６６１５１号公報に記載される公知のものが使用できる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４０】
（Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ａの調整）
〔１．沈澱反応〕無水塩化サマリウムＳｍＣｌ３を５１３．４ｇ、無水塩化鉄ＦｅＣｌ３を２７５７．６ｇ秤量し、１０リットルのイオン交換水に同時に投入し、反応器の中で攪拌しながら完全に溶解させメタル液とする。反応器の攪拌を続けながら、その中に１５ｗｔ％の苛性ソーダ溶液５．１Ｋｇを静かに投入する。溶液のｐＨが１０以上になったことを確認の後、攪拌を止め静置すると、生成物は容器底部に沈殿してくる。
〔２．ろ過洗浄〕沈澱生成物を濾紙上にとり、上部よりイオン交換水を供給しながら吸引する。ろ液の電気導電率が５０μＳ／ｍを下回るまでこのデカンテーションを続ける。洗浄され、吸引濾過して得られる沈殿物ケーキを８０℃の乾燥機中で乾燥する。
〔３．大気焼成〕乾燥されたケーキをアルミナのるつぼに入れ、１０００℃で酸素を流通させながら、５時間焼成する。
〔４．粒度調整〕焼成物を手でほぐした後、ハンマーミルで粉砕する。フィッシャーサブシーブサイザー（ＦＳＳＳ）で測定したこの粉末の平均粒径は１．２μｍであった。
〔５．水素還元〕粉砕粉末を鋼製のトレーに充填し、それを管状炉に入れ、純度１００％の水素を２０リットル／分で流通させながら７００℃で１０時間の熱処理を施す。得られた黒色粉末の酸素濃度は７．０ｗｔ％であった。
〔６．還元拡散反応〕前工程で得られた黒色粉末１０００ｇと粒状Ｃａ３５０．７ｇを混合し、鋼製のトレーに入れてアルゴンガス雰囲気炉にセットする。炉内を真空排気した後、アルゴンガスを通じながら１０５０℃、０．５時間加熱する。次いで、加熱を止め、引き続いてアルゴンガス中で４５０℃まで冷却し、以後この温度で一定に保持する。その後、炉内を再び真空排気した後、窒素ガスを導入する。大気圧以上の圧力で窒素ガスを通じながら５時間加熱した後、加熱を停止し放冷する。
〔７．水洗〕得られた反応生成物をイオン交換水５リットルに投入し、これにより、反応生成物が直ちに崩壊し、合金粉末とＣａ成分との分離が始まる。水中での撹拌、静置、上澄み液の除去を５回繰り返し、最後に２ｗｔ％酢酸水溶液５リットル中で洗浄し、Ｃａ成分の分離が完了する。これを真空乾燥することで、約７００ｇのＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３合金粉末を得る。さらに、ここまでの操作を１０回繰り返して、７ｋｇのＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を得る。
〔８．特性評価〕得られた粉末は分散性が良く、走査電子顕微鏡による観察でも球状の形状を持つものである。粉末の平均粒径はフィッシャーサブシーブサイザー（ＦＳＳＳ）による測定で２．５μｍであった。粉末の磁気特性はＢｒ１．３Ｔ、ｉＨｃ１０８０ｋＡ／ｍであった。また粉末に含まれる酸素の濃度は０．２ｗｔ％であり、ＥＰＭＡによる断面観察ではＳｍとＦｅの偏析は確認できなかった。またＣｕ−Ｋαを線源とするＸ線回折によれば主相である六方晶のほか何も観察されず、特に純鉄成分であるα−Ｆｅは痕跡すら発見できなかった。なお、ＳＥＭ画像で二次元画像解析を施した結果、この粉末の円形度係数は０．６７であった。得られた粉末を磁性粉末Ａとする。
【００４１】
（Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ｂの調整）
上記Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ａの調整において、水素還元の温度を７５０℃、還元時間を５時間とした以外は同じ条件で、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を約７ｋｇ準備する。このときの粉末の平均粒径はフィッシャーサブシーブサイザー（ＦＳＳＳ）による測定で２．４μｍであった。粉末の磁気特性はＢｒ１．３３Ｔ、ｉＨｃ９５０ｋＡ／ｍであった。また粉末に含まれる酸素の濃度は０．２ｗｔ％であり、ＥＰＭＡによる断面観察ではＳｍとＦｅの偏析は確認できなかった。またＣｕ−Ｋαを線源とするＸ線回折によれば主相である六方晶のほか何も観察されず、特に純鉄成分であるα−Ｆｅは痕跡すら発見できなかった。なお、ＳＥＭ画像で二次元画像解析を施した結果、この粉末の円形度係数は０．６０であった。得られた粉末を磁性粉末Ｂとする。
【００４２】
（Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ｃの調整）
純度９９．９％の金属サマリウムと、純度９９．９％の金属鉄を高周波溶解して、水冷銅鋳型に注湯することで、Ｓｍ２Ｆｅ１７合金を作製する。合金塊をジョークラッシャーで約５００μｍまで砕いた後、合金組成の均質化を目的として、アルゴン気流中１１００℃で２０時間の熱処理を行う。さらに、これを窒素気流中でのジェットミルで平均粒子径２．１μｍまで微粉砕したのち、窒素気流中４５０℃、１５時間の窒化処理を行う。粉末の磁気特性はＢｒ１．３９Ｔ、ｉＨｃ７５０ｋＡ／ｍであった。また粉末に含まれる酸素の濃度は０．２ｗｔ％であり、ＥＰＭＡによる断面観察ではＳｍとＦｅの偏析は確認できなかった。またＣｕ−Ｋαを線源とするＸ線回折によれば主相である六方晶のほか何も観察されなかった。なお、ＳＥＭ画像で二次元画像解析を施した結果、この粉末の円形度係数は０．３５であって、その外観はごつごつした形状であって、不定形であった。得られた粉末を磁性粉末Ｃとする。
【００４３】
（フェライト磁性粉末ａの準備）
市販のストロンチウムフェライトを使用する。粉末の平均粒径はフィッシャーサブシーブサイザー（ＦＳＳＳ）による測定で１．２３μｍであった。粉末の磁気特性はＢｒ０．４０Ｔ、ｉＨｃ２８２ｋＡ／ｍであった。さらに、ＳＥＭ画像から得た板状比は、３．１であった。得られた粉末を磁性粉末ａとする。
【００４４】
（フェライト磁性粉末ｂの準備）
市販のストロンチウムフェライトを使用する。粉末の平均粒径はフィッシャーサブシーブサイザー（ＦＳＳＳ）による測定で０．９９μｍであった。粉末の磁気特性はＢｒ０．３８Ｔ、ｉＨｃ３７４ｋＡ／ｍであった。さらに、ＳＥＭ画像から得た板状比は、１．９であった。得られた粉末を磁性粉末ｂとする。
【００４５】
（フェライト磁性粉末ｃの準備）
市販のストロンチウムフェライトを使用する。粉末の平均粒径はフィッシャーサブシーブサイザー（ＦＳＳＳ）による測定で０．９３μｍであった。粉末の磁気特性はＢｒ０．３８Ｔ、ｉＨｃ４２２ｋＡ／ｍであった。さらに、ＳＥＭ画像から得た板状比は、１．０であった。得られた粉末を磁性粉末ｃとする。
【００４６】
上記のようにして得られたＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ａ〜Ｃ、フェライト磁性粉末ａ〜ｃの磁気特性及び粒子形状を表１に記す。
【００４７】
【表１】
2008166523.tif 000003
【００４８】
＜実施例１、参考例１＞
５．５ｋｇのＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末Ａと３．７ｋｇのフェライト磁性粉末ａと樹脂バインダとして、０．８ｋｇの１２ナイロンを混合し、ボンド磁石用組成物を得る。この配合により、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末の体積基準の配合比は１：１となり、ボンド磁石中の両磁性粉末の充填率を６５体積％とすることができる。
【００４９】
上記ボンド磁石用組成物を２００℃で混練したものを冷却後、適当な大きさに切断しボンド磁石用コンパウンドとする。このコンパウンドを、バーフロー金型により射出成形を行う。金型キャビティーの形状は、幅１０ｍｍ、最大長さ１００ｍｍ、高さは１ｍｍと５ｍｍの２種類用意する。いずれもゲートの形状は１ｍｍ×０．５ｍｍの１点サイドゲートである。高さ１ｍｍの金型キャビティーを用いて作製したボンド磁石を実施例１とし、高さ５ｍｍの金型キャビティーを用いて作製したボンド磁石を参考例１とする。
【００５０】
射出成形の条件は、シリンダー温度が２００℃−２５０℃、金型温度が９０℃、配向磁場は厚み方向に７２０ｋＡ／ｍ印加し、射出圧１５０ＭＰａ、射出時間５秒、冷却時間１０秒で成形する。これにより、異方性の板状ボンド磁石を得る。得られたボンド磁石の長さ（＝流動長）で、流動性を評価する。
【００５１】
また、得られた板状ボンド磁石をゲート側端面から１０ｍｍのところで切り出し、１０ｍｍ×１０ｍｍ×高さ（１ｍｍまたは５ｍｍ）の成形品を作製し、着磁機により４８００ｋＡ／ｍの磁場で着磁する。この表面磁束をガウスメータにより測定し、磁気特性を評価する。
【００５２】
流動性および磁気特性の結果を表２と表３に示す。表２には高さ１ｍｍの金型キャビティーを用いた際の結果を、表３には高さ５ｍｍの金型キャビティーを用いた際の結果をそれぞれ示す。
【００５３】
＜実施例２〜１８、比較例１〜６＞
両磁性粉末の組み合わせおよびボンド磁石中の両磁性粉末の充填率を、表２に示ように変更する以外は、実施例１と同様な方法でボンド磁石用組成物を得る。尚、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末の配合比は体積基準で１：１に固定し、目的とする充填率となるように、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末、フェライト磁性粉末、１２ナイロンの混合量を適宜調整する。そして、高さ１ｍｍの金型キャビティーを用いてボンド磁石を作製する。流動性および磁気特性の結果を表２に示す。また、充填率が６０％時の結果を図１に示す。
【００５４】
＜参考例２〜１６＞
両磁性粉末の組み合わせおよびボンド磁石中の両磁性粉末の充填率を、表３に示ように変更する以外は、参考例１と同様な方法でボンド磁石用組成物を得る。尚、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末とフェライト磁性粉末の配合比は体積基準で１：１に固定し、目的とする充填率となるように、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末、フェライト磁性粉末、１２ナイロンの混合量を適宜調整する。そして、高さ５ｍｍの金型キャビティーを用いてボンド磁石を作製する。流動性および磁気特性の結果を表３に示す。
【００５５】
【表２】
2008166523.tif 000004
【００５６】
【表３】
2008166523.tif 000005
【００５７】
参考例によれば、成形品の厚みが５ｍｍの場合、円形度係数が高いＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末との組み合わせでは、いずれの充填率であっても、流動長は１００ｍｍと良好である。また、円形度係数が低いＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の組み合わせ用いた場合の流動性は、円形度係数の高いものと比較して若干の低下は見られるものの、両磁性粉末の充填率が６０体積％と高い場合であっても、約２割減程度である。また、表面磁束については、充填率が同じであれば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の円形度係数にかかわらず、ほぼ同等である。このことから、成形品の厚みが５ｍｍ以上であれば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の種類にかかわらず、ほぼ全ての磁性粉末が１００％配向していることが分かる。
【００５８】
これに対して、実施例では、成形品の厚みが１ｍｍの場合において、円形度係数が高いＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉を用いても、充填率が高くなるにつれて流動性は低下するが、円形度係数が低いものは、その低下が顕著である。また、表面磁束においては、円形度係数の高いＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉の組み合わせが優れ、特に充填率が５０体積％以上で、その違いは顕著となる。このことから、成形品の厚みが１ｍｍ以下であれば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末の形状が、流動性、磁性粉末の配向性に大きく影響することが分かる。
【００５９】
また、参考例によれば、円形度係数の高いＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を用いた場合、フェライトの種類を変えても流動性に大きな違いは見られない。
【００６０】
これに対して、実施例では、円形度係数の高いＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粉末を用いた場合、板状比が高い、所謂、扁平なフェライト磁性粉末を組み合わせる方が、より高い流動性が得られる。この効果は、充填率が上がるほど顕著である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、小型モータのロータ、小型センサ用の永久磁石材料として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】両磁性粉末の充填率が６０体積％、高さ１ｍｍの金型キャビティーを用いて成形品を作製した場合において、磁性粉末の組み合わせによる流動長および表面磁束の違いを示す図である。
【図１】
2008166523.tif 000006