(57)【要約】【課題】本発明は、酸化安定性及び耐食性に優れた希土類系磁性粒子粉末を提供すると共に、該希土類系磁性粒子粉末を用いた、機械的強度及び耐食性に優れたボンド磁石を提供する。【解決手段】希土類系磁性粒子粉末の各粒子表面が糊剤によって被覆されていると共に該被覆糊剤にカーボンブラックが付着している表面改質希土類系磁性粒子粉末からなり、前記カーボンブラックの全付着量が前記希土類系磁性粒子粉末１００重量部に対して１〜１００重量部であるボンド磁石用表面改質希土類系磁性粒子粉末及び該ボンド磁石用表面改質希土類系磁性粒子粉末を結合剤樹脂中に分散してなるボンド磁石である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類系磁性粒子粉末の各粒子表面が糊剤によって被覆されていると共に該被覆糊剤にカーボンブラックが付着している表面改質希土類系磁性粒子粉末からなり、前記カーボンブラックの全付着量が前記希土類系磁性粒子粉末１００重量部に対して１〜１００重量部であることを特徴とするボンド磁石用表面改質希土類系磁性粒子粉末。
【請求項２】
請求項１記載の表面改質希土類系磁性粒子粉末を結合剤樹脂中に分散してなるボンド磁石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、酸化安定性及び耐食性に優れた希土類系磁性粒子粉末を提供すると共に、該希土類系磁性粒子粉末を用いた、機械的強度及び耐食性に優れたボンド磁石を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
ボンド磁石は、その形状自在性や高寸法精度などの利点があるため、従来から電気製品や自動車部品等の各種用途に広く使用されているが、近年、電気製品や自動車部品の小型・軽量化に伴って、これらに使用されるボンド磁石自体の高性能化が強く要求されている。
【０００３】
周知の通り、ボンド磁石は、ゴム又はプラスチック材料等の結合剤樹脂と磁性粒子粉末とを混練した後、成形することによって製造されているため、ボンド磁石の高性能化のためには、用いる磁性粒子粉末の高性能化、即ち、大きな残留磁束密度Ｂｒと高い保磁力ｉＨｃとを有し、その結果、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが大きな磁性粒子粉末が必要とされている。
【０００４】
ボンド磁石に用いられる磁性粒子粉末としては、バリウムフェライトやストロンチウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト粒子粉末や希土類−Ｆｅ−Ｂ系磁性粒子粉末及び希土類−Ｆｅ−Ｎ系磁性粒子粉末等の希土類系磁性粒子粉末が知られている。
【０００５】
マグネトプランバイト型フェライト粒子粉末は、バリウム、ストロンチウム等の酸化物や鉄酸化物等の安価な原料を用いて製造されるので、経済的であることから、広く使用されている。しかし、マグネトプランバイト型フェライト粒子粉末を用いたボンド磁石は、通常、残留磁束密度が２００〜４３０ｍＴ（２〜４．３ｋＧ）程度、保磁力が１４３〜２７５ｋＡ／ｍ（１．８〜３．４５ｋＯｅ）程度、最大磁気エネルギー積が７．２〜３５．８ｋＪ／ｍ３（０．９〜４．５ＭＧＯｅ）程度であって、近年の電子機器の小型・軽量化に対しては十分なものではない。
【０００６】
一方、希土類−Ｆｅ−Ｂ系磁性粒子粉末は、１９８２年に希土類元素の内でも比較的低価格であるＮｄを用いたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粒子粉末が開発されて以来、高い磁気特性を有することから広く各種用途に応用されており、ボンド磁石への展開も行われており、また、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁性粒子粉末は、飽和磁化値と異方性磁界が共に高く、更に、高いキュリー温度を有することから、特に注目されている。
【０００７】
しかしながら、前記希土類系磁性粒子粉末は反応性の高い希土類元素を用いており、しかも、合金であることから、空気に触れると酸化し易く、酸化安定性及び耐食性に劣り、また、微細に粉砕した場合には、表面積が増大し、発火する危険性があるため、粒子表面に酸化被膜が設けられている。
【０００８】
ボンド磁石の磁気特性は、磁性粒子粉末の磁気特性及び充填性に左右されることから、高い磁気特性を有する磁性粒子粉末を結合剤樹脂中に多量に充填できることが重要である。しかしながら、磁性粒子粉末の表面に施された酸化被膜はボンド磁石に用いられる結合剤樹脂とのなじみが悪いため、結合剤樹脂中に多量に充填させることは困難であった。
【０００９】
また、ボンド磁石の製造において、結合剤樹脂と磁性粒子粉末との混練の際には、加熱及び加圧するため、磁性粒子粉末が酸化されやすく、磁性粒子粉末の酸化に伴い磁気特性が低下するため、ボンド磁石の磁気特性も低下する問題を有している。
【００１０】
そこで、高い磁気特性を維持しつつ、酸化安定性及び耐食性に優れた希土類系磁性粒子粉末が望まれている。
【００１１】
また、ボンド磁石は、近年の電子機器の小型・軽量の要求から、薄型化される傾向にあり、機械的強度の向上が望まれている。更に、前述した通り、希土類系磁性粒子粉末は酸化し易いため、これを用いたボンド磁石の錆の発生を防ぐため、通常、ニッケルめっきや樹脂塗装等による表面処理が施されている。
【００１２】
希土類系磁性粒子粉末を用いたボンド磁石の耐食性や機械的強度を改善するため、ボンド磁石表面に炭素濃化層を形成する方法（特許文献１）や、ボンド磁石に金属アルコキシドからなるコーティング皮膜を形成する方法（特許文献２）が試みられている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平８−３３０１２１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１７２７８２号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
酸化安定性及び耐食性に優れた希土類系磁性粒子粉末であって該希土類系磁性粒子粉末を用いてボンド磁石を形成した場合に、機械的強度及び耐食性に優れたボンド磁石が得られる希土類系磁性粒子粉末は、現在最も要求されているところであるが、未だ得られていない。
【００１５】
即ち、前出特許文献１及び特許文献２では、ボンド磁石成形後、磁石表面にコーティング層を形成しており、ボンド磁石の製造時においては、５００μｍ以下に微粉砕された希土類系磁性粒子粉末を結合剤樹脂に練り込む際、希土類系磁性粒子粉末に充分な耐食性及び耐発火性の表面処理がなされていないために、希土類系磁性粒子粉末が酸化しやすく、また、発火する危険性を有している。
【００１６】
そこで、本発明は、酸化安定性及び耐食性に優れた希土類系磁性粒子粉末であって、該希土類系磁性粒子粉末を用いてボンド磁石を形成した場合に、機械的強度及び耐食性に優れたボンド磁石が得られるボンド磁石用希土類系磁性粒子粉末を提供することを技術的課題とする。
【００１７】
【課題を解決する為の手段】
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。
【００１８】
即ち、本発明は、希土類系磁性粒子粉末の各粒子表面が糊剤によって被覆されていると共に該被覆糊剤にカーボンブラックが付着している表面改質希土類系磁性粒子粉末からなり、前記カーボンブラックの全付着量が前記希土類系磁性粒子粉末１００重量部に対して１〜１００重量部であることを特徴とするボンド磁石用表面改質希土類系磁性粒子粉末である。
【００１９】
また、本発明は、前記表面改質希土類系磁性粒子粉末を結合剤樹脂中に分散してなるボンド磁石である。
【００２０】
本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。
【００２１】
先ず、本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末について述べる。
【００２２】
本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末の平均粒径は５００μｍ以下である。平均粒径が５００μｍを超える場合には、ボンド磁石中における分散が不均一となり、表面磁束分布のばらつきが大きくなるため、好ましくない。好ましくは４００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下である。下限値は１μｍ程度であり、好ましくは１０μｍ程度である。
【００２３】
本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末のカーボンブラックの脱離率は２０％以下が好ましく、より好ましくは１５％以下である。カーボンブラックの脱離率が２０％を超える場合には、十分な耐食性及び耐発火性を得ることが困難となる。
【００２４】
本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末の耐発火性は、後述する評価方法により発火温度を測定した場合、１７０℃以上が好ましく、より好ましくは１８０℃以上である。
【００２５】
本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末の保磁力値ｉＨｃは２３９〜１５９１ｋＡ／ｍ（３．０〜２０ｋＯｅ）が好ましく、より好ましくは３１８〜１１１４ｋＡ／ｍ（４．０〜１５ｋＯｅ）であり、残留磁束密度Ｂｒは０．３〜１．８ｍＴ（３．０〜１８ｋＧ）が好ましく、より好ましくは０．５〜１．３ｍＴ（５．０〜１３ｋＧ）であり、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘは３１．８〜４３７．７ｋＪ／ｍ３（４．０〜５５ＭＧＯｅ）が好ましく、より好ましくは３５．８〜３７８．９ｋＪ／ｍ３（４．５〜５０ＭＧＯｅ）である。
【００２６】
本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末の耐食性のうち、保磁力値の変化率は１０％以下が好ましく、より好ましくは８％以下であり、残留磁束密度の変化率は１０％以下が好ましく、より好ましくは８％以下である。
【００２７】
次に、本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末の製造法について述べる。
【００２８】
本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末は、希土類系磁性粒子粉末と糊剤とを混合し、希土類系磁性粒子粉末の粒子表面を糊剤によって被覆し、次いで、糊剤によって被覆された希土類系磁性粒子粉末とカーボンブラックとを混合することによって得ることができる。
【００２９】
本発明における希土類系磁性粒子粉末は、構成元素中に少なくとも一種の希土類元素と少なくとも一種の遷移金属とからなる。例えば、希土類コバルト系、希土類−Ｆｅ−Ｂ系、希土類−Ｆｅ−Ｎ系等の磁性粒子粉末が挙げられる。特に、希土類−Ｆｅ−Ｂ系磁性粒子粉末や希土類−Ｆｅ−Ｎ系磁性粒子粉末を用いた場合には、優れた磁気特性を有するボンド磁石が得られる。
【００３０】
本発明における希土類系磁性粒子粉末は、後述する製造方法によって得られる希土類系磁性合金薄帯を所定の粒径に粉砕することによって得ることができる。粉砕によって得られた希土類系磁性粒子粉末は、平均粒子径が５００μｍ以下であり、好ましくは１〜４００μｍ、より好ましくは１〜３００μｍである。
【００３１】
出発原料となる希土類系磁性薄帯は、希土類−Ｆｅ−Ｂ系磁性薄帯の場合には、原料合金をジョークラッシャー、ボールミル等により機械的に粉砕する方法、原料合金を高周波加熱やアーク溶解などによって溶解し、得られた合金溶湯を所定の口径のノズルを有するルツボに貯留し、ガス圧によってルツボ中の合金溶湯をノズルから噴出させ、回転する冷却ロールに吹き付けて急冷凝固させる急冷法、前記合金溶湯をガスや液中に高速で噴霧させるアトマイズ法等により得ることができる。
【００３２】
また、希土類−Ｆｅ−Ｎ系磁性薄帯の場合には、希土類と鉄との合金を、前記希土類−Ｆｅ−Ｂ系磁性薄帯の場合と同様にして合金薄帯を作製し、次いで、該希土類−Ｆｅの合金薄帯を窒化処理することにより得ることができる。
【００３３】
本発明における希土類系磁性薄帯は、保磁力値ｉＨｃは２３９〜１５９１ｋＡ／ｍ（３．０〜２０ｋＯｅ）が好ましく、より好ましくは３１８〜１１１４ｋＡ／ｍ（４．０〜１５ｋＯｅ）であり、残留磁束密度Ｂｒは０．３〜１．８ｍＴ（３．０〜１８ｋＧ）が好ましく、より好ましくは０．５〜１．３ｍＴ（５．０〜１３ｋＧ）であり、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘは３１．８〜４３７．７ｋＪ／ｍ３（４．０〜５５ＭＧＯｅ）が好ましく、より好ましくは３５．８〜３７８．９ｋＪ／ｍ３（４．５〜５０ＭＧＯｅ）である。
【００３４】
得られた希土類系磁性粒子粉末は、酸化被膜処理を行ってもよく、酸化被膜処理を行った希土類系磁性粒子粉末は、保磁力値ｉＨｃは２３９〜１５９１ｋＡ／ｍ（３．０〜２０ｋＯｅ）が好ましく、より好ましくは３１８〜１１１４ｋＡ／ｍ（４．０〜１５ｋＯｅ）であり、残留磁束密度Ｂｒは０．３〜１．８ｍＴ（３．０〜１８ｋＧ）が好ましく、より好ましくは０．５〜１．３ｍＴ（５．０〜１３ｋＧ）であり、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘは３１．８〜４３７．７ｋＪ／ｍ３（４．０〜５５ＭＧＯｅ）が好ましく、より好ましくは３５．８〜３７８．９ｋＪ／ｍ３（４．５〜５０ＭＧＯｅ）である。また、耐食性のうち、保磁力値の変化率は、１０％を超え、上限値は３０％であり、残留磁束密度の変化率は、１０％を超え、上限値は４０％であり、耐発火性は１７０℃未満である。
【００３５】
本発明における糊剤としては、希土類系磁性粒子粉末の粒子表面へカーボンブラックを付着できるものであれば何を用いてもよく、好ましくはアルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、シラン系カップリング剤及びオルガノポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系などのカップリング剤、低分子あるいは高分子界面活性剤等が挙げられる。より好ましくはアルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、シラン系カップリング剤、オルガノポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系の各種カップリング剤である。
【００３６】
有機ケイ素化合物としては、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン及びデシルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、トルフルオロプロピルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン及びトリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン等のフルオロアルキルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ―メタクロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤、ポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、変性ポリシロキサン等のオルガノポリシロキサン等が挙げられる。
【００３７】
チタネート系カップリング剤としては、イソプロピルトリステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル・アミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスフェイト）チタネート、テトラ（２−２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスフェイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート等が挙げられる。
【００３８】
アルミネート系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロボキシモノエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。
【００３９】
ジルコネート系カップリング剤としては、ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラキスエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート等が挙げられる。
【００４０】
低分子系界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジオクチルスルホンコハク酸塩、アルキルアミン酢酸塩、アルキル脂肪酸塩等が挙げられる。高分子系界面活性剤としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、カルボキシメチルセルロース、アクリル酸−マレイン酸塩コポリマー、オレフィン−マレイン酸塩コポリマー等が挙げられる。
【００４１】
糊剤の被覆量は、糊剤被覆希土類系磁性粒子粉末に対してＣ換算で０．０１〜１５．０重量％が好ましい。０．０１重量％未満の場合には、希土類系磁性粒子粉末１００重量部に対して１重量部以上のカーボンブラックを付着させることが困難である。１５．０重量％を超える場合には、希土類系磁性粒子粉末１００重量部に対してカーボンブラックを１〜１００重量部付着させることができるため、必要以上に被覆する意味がない。より好ましくは０．０２〜１２．５重量％、最も好ましくは０．０３〜１０．０重量％である。
【００４２】
本発明における希土類系磁性粒子粉末の粒子表面への糊剤による被覆は、希土類系磁性粒子粉末と糊剤又は糊剤の溶液とを機械的に混合攪拌したり、希土類系磁性粒子粉末に糊剤の溶液又は糊剤を噴霧しながら機械的に混合攪拌すればよい。添加した糊剤は、ほぼ全量が希土類系磁性粒子粉末の表面に被覆される。
【００４３】
なお、糊剤としてアルコキシシラン又はフルオロアルキルシランを用いた場合、被覆されたアルコキシシラン又はフルオロアルキルシランは、その一部が被覆工程を経ることによって生成する、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物又はフルオロアルキルシランから生成するフッ素含有オルガノシラン化合物として被覆されていてもよい。この場合においてもその後のカーボンブラックの付着に影響することはない。
【００４４】
希土類系磁性粒子粉末と糊剤との混合攪拌、カーボンブラックと糊剤被覆希土類系磁性粒子粉末との混合攪拌をするための機器としては、粉体層にせん断力を加えることのできる装置が好ましく、殊に、せん断、へらなで及び圧縮が同時に行える装置、例えば、ホイール型混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機を用いることができ、ホイール型混練機がより効果的に使用できる。
【００４５】
前記ホイール型混練機としては、エッジランナー（「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である）、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、好ましくはエッジランナー、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラーであり、より好ましくはエッジランナーである。前記ボール型混練機としては、振動ミル等がある。前記ブレード型混練機としては、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウターミキサー等がある。前記ロール型混練機としては、エクストルーダー等がある。
【００４６】
希土類系磁性粒子粉末と糊剤との混合攪拌時における条件は、希土類系磁性粒子粉末の表面に糊剤ができるだけ均一に被覆されるように、線荷重は１９．６〜１９６０Ｎ／ｃｍ（２〜２００Ｋｇ／ｃｍ）、好ましくは９８〜１４７０Ｎ／ｃｍ（１０〜１５０Ｋｇ／ｃｍ）、より好ましくは１４７〜９８０Ｎ／ｃｍ（１５〜１００Ｋｇ／ｃｍ）、処理時間は５分〜２４時間、好ましくは１０分〜２０時間の範囲で処理条件を適宜調整すればよい。なお、撹拌速度は２〜２０００ｒｐｍ、好ましくは５〜１０００ｒｐｍ、より好ましくは１０〜８００ｒｐｍの範囲で処理条件を適宜調整すればよい。
【００４７】
希土類系磁性粒子粉末と糊剤との混合攪拌は、希土類系磁性粒子粉末の酸化による磁気特性の劣化を抑制するために、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で行う。
【００４８】
糊剤の添加量は、希土類系磁性粒子粉末１００重量部に対して０．１５〜４５重量部が好ましい。０．１５〜４５重量部の添加量により、希土類系磁性粒子粉末１００重量部に対してカーボンブラックを１〜１００重量部付着させることができる。
【００４９】
希土類系磁性粒子粉末の各粒子表面に糊剤を被覆した後、カーボンブラックを添加し、混合攪拌して当該被覆糊剤にカーボンブラックを付着させる。付着後、必要により、乾燥乃至加熱処理を行ってもよい。
【００５０】
本発明におけるカーボンブラックとしては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラックを用いることができる。
【００５１】
カーボンブラックの付着量は、希土類系磁性粒子粉末１００重量部に対して１〜１００重量部である。１重量部未満の場合には、得られる表面改質希土類系磁性粒子粉末の耐発火性を向上させることが困難である。１００重量部を超える場合には、磁気特性が低下するため好ましくない。好ましくは１〜９０重量部であり、より好ましくは１〜８０重量部である。
【００５２】
糊剤被覆希土類系磁性粒子粉末とカーボンブラックとの混合攪拌時は、希土類系磁性粒子粉末の酸化による磁気特性の劣化を抑制するために、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で行う。
【００５３】
カーボンブラックは、少量ずつを時間をかけながら、殊に５分〜２４時間、好ましくは５分〜２０時間程度をかけて添加するか、若しくは、希土類系磁性粒子粉末１００重量部に対して５〜２５重量部のカーボンブラックを、所望の添加量となるまで分割して添加することが好ましい。
【００５４】
混合攪拌時における条件は、カーボンブラックが均一に付着するように、線荷重は１９．６〜１９６０Ｎ／ｃｍ（２〜２００Ｋｇ／ｃｍ）、好ましくは９８〜１４７０Ｎ／ｃｍ（１０〜１５０Ｋｇ／ｃｍ）、より好ましくは１４７〜９８０Ｎ／ｃｍ（１５〜１００Ｋｇ／ｃｍ）、処理時間は５分〜２４時間、好ましくは１０分〜２０時間の範囲で処理条件を適宜調整すればよい。なお、撹拌速度は２〜２０００ｒｐｍ、好ましくは５〜１０００ｒｐｍ、より好ましくは１０〜８００ｒｐｍの範囲で処理条件を適宜調整すればよい。
【００５５】
乾燥乃至加熱処理を行う場合の加熱温度は、通常４０〜１５０℃が好ましく、より好ましくは６０〜１２０℃であり、加熱時間は、１０分〜１２時間が好ましく、３０分〜３時間がより好ましい。
【００５６】
なお、糊剤としてアルコキシシラン及びフルオロアルキルシランを用いた場合には、これらの工程を経ることにより、最終的にはアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物又はフルオロアルキルシランから生成するフッ素含有オルガノシラン化合物となって被覆されている。
【００５７】
次に、本発明に係るボンド磁石について述べる。
【００５８】
本発明に係るボンド磁石は、本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末を結合剤樹脂中に分散してなるものであって、該表面改質希土類系磁性粒子粉末が８５〜９９重量％と残部が結合剤樹脂とその他添加剤とからなる。
【００５９】
本発明に係るボンド磁石の耐食性のうち、保磁力値の変化率は１０％以下が好ましく、より好ましくは８％以下であり、残留磁束密度の変化率は１０％以下が好ましく、より好ましくは８％以下である。
【００６０】
本発明に係るボンド磁石の引張り強度は、５．０ＭＰａ以上が好ましく、より好ましくは１０．０ＭＰａ以上である。
【００６１】
本発明に係るボンド磁石の密度は５．４ｇ／ｃｍ３以上を有することが好ましい。
【００６２】
本発明に係るボンド磁石の磁気特性は目的とする用途に応じて種々変化させることができるが、残留磁束密度Ｂｒは０．５０ｍＴ（５．０ｋＧ）以上が好ましく、より好ましくは０．５５ｍＴ（５．５ｋＧ）以上であり、保磁力値ｉＨｃは３５０ｋＡ／ｍ（４．４ｋＯｅ）以上が好ましく、より好ましくは３７０ｋＡ／ｍ（４．６ｋＯｅ）以上であり、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘは３５ｋＪ／ｍ３（４．４ＭＧＯｅ）以上、好ましくは３８ｋＪ／ｍ３（４．８ＭＧＯｅ）以上である。
【００６３】
次に、本発明に係るボンド磁石の製造法について述べる。
【００６４】
本発明に係るボンド磁石は、本発明に係る希土類系磁性粒子粉末と結合剤樹脂とを混合、混練し、該混練物を射出成形、押出成形、圧縮成形又はカレンダー成形等の周知の成形法で成形加工することにより得ることができる。
【００６５】
前記結合剤樹脂としては、成形法によって種々選択することができ、射出成形、押し出し成形及びカレンダー成形の場合には熱可塑性樹脂が使用でき、圧縮成形の場合には、熱硬化性樹脂が使用できる。前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ナイロン（ＰＡ）系、ポリプロピレン（ＰＰ）系、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）系、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）系、液晶樹脂（ＬＣＰ）系、エラストマー系、ゴム系等の樹脂が使用でき、前記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ系、フェノール系等の樹脂を使用することができる。
【００６６】
前記希土類系磁性粒子粉末の混合割合は８５〜９９重量％が好ましく、８５重量％未満の場合には高い磁気特性を有するボンド磁石を得ることができず、９９重量％を越える場合にはバインダー樹脂の含有量が少なすぎるため機械的強度に優れたボンド磁石を得ることができない。より好ましくは８６〜９８重量％である。
【００６７】
なお、ボンド磁石を製造するに際して、成形を容易にしたり、磁気特性を十分に引き出すために、必要により、結合剤樹脂の他に可塑剤、滑剤、カップリング剤など周知の添加物を使用してもよい。
【００６８】
これらの添加物は、目的に応じて適切なものを選択すればよく、可塑剤としては、それぞれの使用樹脂に応じた市販品を使用することができ、その合計量は使用する結合剤樹脂に対して０．０１〜５．０重量％程度が使用できる。
【００６９】
前記滑剤としては、ステアリン酸とその誘導体、無機滑剤、オイル系等が使用でき、ボンド磁石全体に対して０．０１〜１．０重量％程度が使用できる。
【００７０】
前記カップリング剤としては、使用樹脂とフィラーに応じた市販品が使用でき、使用する結合剤樹脂に対して０．０１〜３．０重量％程度が使用できる。
【００７１】
前記混合は、ヘンシェルミキサー、Ｖ字ミキサー、ナウター等の混合機などで行うことができ、混練は一軸混練機、二軸混練機、臼型混練機、押し出し混練機などで行うことができる。
【００７２】
前記成形法により成形加工して得られた成形物は、常法に従って電磁石着磁やパルス着磁することにより、本発明に係るボンド磁石とすることができる。
【００７３】
【発明の実施の形態】
本発明の代表的な実施の形態は、次の通りである。
【００７４】
酸化被膜処理後の希土類系磁性粒子及び表面改質希土類系磁性粒子の平均粒子径は、「レーザー回折式粒度分布測定装置  ｍｏｄｅｌ  ＨＥＬＯＳ  ＬＡ／ＫＡ」（ＳＹＭＰＡＴＥＣ社製）を用いて測定した。なお、酸化被膜処理を行っていない粉砕後の希土類系磁性粒子粉末は、空気中に取り出すと発火してしまうため、粒子サイズは、粉砕後のふるいメッシュの最小値と最大値の幅で示した。
【００７５】
カーボンブラックの平均粒子径は、いずれも電子顕微鏡写真（５０，０００倍）に示される粒子３５０個の粒子径をそれぞれ測定し、その平均値で示した。
【００７６】
希土類系磁性粒子粉末の合金組成は、化学分析により測定した値で示した。
【００７７】
カーボンブラックの比表面積値は、ＢＥＴ法により測定した値で示した。
【００７８】
また、希土類系磁性粒子粉末の各粒子表面に被覆されている糊剤の被覆量及び本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末に付着しているカーボンブラックの付着量は、「堀場金属炭素・硫黄分析装置ＥＭＩＡ−２２００型」（株式会社堀場製作所製）を用いて炭素量を測定することにより求めた。
【００７９】
表面改質希土類系磁性粒子粉末に付着しているカーボンブラックの脱離率（％）は、下記の方法により求めた値で示した。カーボンブラックの脱離率が０％に近いほど、表面からのカーボンブラックの脱離量が少ないことを示す。
【００８０】
表面改質希土類系磁性粒子粉末３ｇとエタノール４０ｍｌを５０ｍｌの沈降管に入れ、２０分間超音波分散を行った後、１２０分静置し、比重差によって表面改質希土類系磁性粒子粉末と脱離したカーボンブラックを分離した。次いで、この表面改質希土類系磁性粒子粉末に再度エタノール４０ｍｌを加え、更に２０分間超音波分散を行った後１２０分静置し、表面改質希土類系磁性粒子粉末と脱離したカーボンブラックを分離した。この表面改質希土類系磁性粒子粉末を１００℃で１時間乾燥させ、「堀場金属炭素・硫黄分析装置ＥＭＩＡ−２２００型」（株式会社堀場製作所製）を用いて炭素量を測定し、下記数１に従って求めた値をカーボンブラックの脱離率（％）とした。
【００８１】
【数１】
カーボンブラックの脱離率（％）＝｛（Ｗａ−Ｗｅ）／Ｗａ｝×１００
Ｗａ：表面改質希土類系磁性粒子粉末のカーボンブラック付着量
Ｗｅ：脱離テスト後の表面改質希土類系磁性粒子粉末のカーボンブラック付着量
【００８２】
表面改質希土類系磁性粒子粉末の磁気特性は、「試料振動型磁力計ＶＳＭ」（東英工業株式会社製）で測定した値で示した。
【００８３】
希土類系磁性粒子及び表面改質希土類系磁性粒子粉末の耐食性は、試料粉体を温度６０℃、相対湿度９０％の環境下に４週間放置し、放置前後の保磁力値及び残留磁束密度を測定し、その変化量を放置前の値で除した値を変化率として百分率で示した。
【００８４】
希土類系磁性粒子粉末及び表面改質希土類系磁性粒子粉末の耐発火性を示す発火温度は、「示差熱熱重量同時測定  ＴＧ／ＤＴＡ６３００」（セイコー電子工業株式会社製）を用いて被測定粒子粉末の示差熱・熱重量測定（ＴＧ／ＤＴＡ）を行い、得られた該ＴＧ／ＤＴＡチャート上に示される発火点を示すピークの温度を読み取って、その温度で示した。
【００８５】
ボンド磁石の磁気特性は、「Ｂ−Ｈカーブトレーサー」（東英工業株式会社製）で測定した値で示した。
【００８６】
ボンド磁石の密度は、成形ボンド磁石を室温約２５℃に十分冷却した後、ボンド磁石の大きさを測定し、測定値から体積を求めた。次に、当該成形ボンド磁石の重量を測定し、重量値（ｇ）を体積値で除した値で示した。
【００８７】
ボンド磁石の耐食性は、磁気記録媒体を温度６０℃、相対湿度９０％の環境下に４週間放置し、放置前後の保磁力値及び残留磁束密度値を測定し、その変化量を放置前の値で除した値を変化率として百分率で示した。
【００８８】
＜表面改質希土類系磁性粒子粉末Ａの製造＞
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金を溶融した合金溶湯を急冷法によって薄帯化したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金薄帯（合金組成：Ｎｄ７Ｆｅ８２Ｃｏ６Ｔｉ１Ｂ４）を、５×１０−２Ｔｏｒｒで７００℃、３０分間加熱処理を行い、保磁力ｉＨｃ３３４．２ｋＡ／ｍ（４．２ｋＯｅ）、残留磁束密度Ｂｒ１．０５ｍＴ（１０．５ｋＧ）、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘは１２６．５ｋＪ／ｍ３（１５．９ＭＧＯｅ）の熱処理済Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金薄帯を得た。
【００８９】
次いで、上記熱処理済Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金薄帯をアルゴン雰囲気下、振動式ボールミルで粉砕した後、ふるいにかけ、粒子サイズ２０〜１５０μｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粒子粉末を得た。
【００９０】
ここに得たＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粒子粉末２．０ｋｇに、メチルハイドロジェンポリシロキサン（商品名：ＴＳＦ４８４：ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）２０ｇをエッジランナーに投入し、毎分２ｌのアルゴンを吹き込みながら５８８Ｎ／ｃｍ（６０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重をかけ、３０分間混合攪拌を行ない、当該磁性粒子粉末の粒子表面を当該メチルハイドロジェンポリシロキサンで被覆した。なお、このときの攪拌速度は２２ｒｐｍで行った。
【００９１】
次に、エッジランナーを稼動させながら、カーボンブラックＡ（粒子形状：粒状、平均粒子径０．０２２μｍ、ＢＥＴ比表面積値１３３．５ｍ２／ｇ）１００ｇを、３０分間かけて添加し、更に５８８Ｎ／ｃｍ（６０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で１００分間混合攪拌を行い、前記の被覆させたメチルハイドロジェンポリシロキサン被覆にカーボンブラックＡを付着させ、表面改質希土類系磁性粒子粉末を得た。なお、このときの攪拌速度は２２ｒｐｍで行った。
【００９２】
得られた表面改質希土類系磁性粒子粉末は、平均粒子径が１２１．４μｍであった。メチルハイドロジェンポリシロキサンの被覆量はＣ換算で０．２７重量％であった。付着しているカーボンブラックＡ量はＣ換算で４．６５重量％（希土類系磁性粒子粉末１００重量部に対して５重量部に相当する）であった。カーボンブラックの脱離率は５．８％であり、耐発火性を示す発火温度は２１５℃であった。
【００９３】
磁気特性は、保磁力ｉＨｃは２９４．４ｋＡ／ｍ（３．７ｋＯｅ）であり、残留磁束密度Ｂｒは０．８９ｍＴ（８．９ｋＧ）であり、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘは１０４．２ｋＪ／ｍ３（１３．１ＭＧＯｅ）であった。耐食性のうち、保磁力値の変化率は６．４％であり、残留磁束密度の変化率は７．２％であった。
【００９４】
得られた表面改質希土類系磁性粒子粉末の電子顕微鏡観察の結果、添加したカーボンブラックＡの単独粒子がほとんど認められないことから、カーボンブラックＡのほぼ全量が被覆させたメチルハイドロジェンポリシロキサンに付着していることが認められた。
【００９５】
＜ボンド磁石Ａの製造＞
ここに得た表面改質希土類系磁性粒子粉末９０重量％とナイロン系樹脂８．０重量％、酸化防止剤１．０重量％及び表面処理剤１．０重量％とをヘンシェルミキサーを用いて混合し、二軸押出混練機により混練（混練温度１００〜２５０℃）を行い、射出用コンパウンドを作製し、次いで、該射出用コンパウンドを用いて射出成形を行い、ボンド磁石を作製した。
【００９６】
得られたボンド磁石の磁気特性は、保磁力値ｉＨｃが３１０．４ｋＡ／ｍ（３．９ｋＯｅ）、残留磁束密度Ｂｒが０．８１ｍＴ（８．１ｋＧ）、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが８５．９ｋＪ／ｍ３（１０．８ＭＧＯｅ）であり、密度は６．０ｇ／ｃｍ３であった。耐食性のうち、保磁力値の変化率は６．０％であり、残留磁束密度の変化率は７．０％であった。ボンド磁石の引張り強度は２０．５ＭＰａであった。
【００９７】
＜表面改質希土類系磁性粒子粉末Ｂの製造＞
前述のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粒子粉末を酸化処理して粒子表面に酸化被膜を形成させたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粒子粉末（合金組成：Ｎｄ７Ｆｅ８２Ｃｏ６Ｔｉ１Ｂ４、保磁力ｉＨｃ：３２６．３ｋＡ／ｍ（４．１ｋＯｅ）、残留磁束密度Ｂｒ：１．０２ｍＴ（１０．２ｋＧ）、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ：１２４．９ｋＪ／ｍ３（１５．７ＭＧＯｅ）、耐食性のうち保磁力の変化率：２８．４％、残留磁束密度の変化率：３５．９％、耐発火性：１４３℃）を得た。
【００９８】
次いで、酸化被膜を形成したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粒子粉末２．０ｋｇに、メチルハイドロジェンポリシロキサン（商品名：ＴＳＦ４８４：ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）１０ｇをエッジランナーに投入し、毎分２ｌのアルゴンガスを吹き込みながら５８８Ｎ／ｃｍ（６０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重をかけ、３０分間混合攪拌を行った。なお、このときの攪拌速度は２２ｒｐｍで行い、当該磁性粒子粉末の粒子表面をメチルハイドロジェンポリシロキサンで被覆した。
【００９９】
次に、エッジランナーを稼動させながら、カーボンブラックＡ（粒子形状：粒状、平均粒子径０．０２２μｍ、ＢＥＴ比表面積値１３３．５ｍ２／ｇ）１００ｇを、３０分間かけて添加し、更に５８８Ｎ／ｃｍ（６０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で１００分間混合攪拌を行い、前記の被覆させたメチルハイドロジェンポリシロキサンにカーボンブラックＡを付着させ、表面改質希土類系磁性粒子粉末を得た。なお、このときの攪拌速度は２２ｒｐｍで行った。
【０１００】
得られた表面改質希土類系磁性粒子粉末は、平均粒子径が１２１．７μｍであった。メチルハイドロジェンポリシロキサンの被覆量はＣ換算で０．２７重量％であった。付着しているカーボンブラックＡ量はＣ換算で４．７２重量％（希土類系磁性粒子粉末１００重量部に対して５重量部に相当する）であった。カーボンブラックの脱離率は５．７％であった。耐発火性を示す発火温度は２２６℃であった。
【０１０１】
磁気特性は、保磁力値ｉＨｃは２８６．５ｋＡ／ｍ（３．６ｋＯｅ）であり、残留磁束密度は０．８７ｍＴ（８．７ｋＧ）であり、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘは１０１．１ｋＪ／ｍ３（１２．７ＭＧＯｅ）であった。耐食性は、保磁力値の変化率は６．１％であり、残留磁束密度の変化率は６．９％であった。
【０１０２】
得られた表面改質希土類系磁性粒子粉末の電子顕微鏡観察の結果、添加したカーボンブラックＡの粒子がほとんど認められないことから、カーボンブラックＡのほぼ全量がメチルハイドロジェンポリシロキサン被覆に付着していることが認められた。
【０１０３】
＜ボンド磁石Ｂの製造＞
ここに得た表面改質希土類系磁性粒子粉末を用いて前記＜ボンド磁石Ａの製造＞と同様にしてボンド磁石を製造した。
【０１０４】
得られたボンド磁石の磁気特性は保磁力値ｉＨｃが２７８．５ｋＡ／ｍ（３．５ｋＯｅ）、残留磁束密度Ｂｒが０．７９ｍＴ（７．９ｋＧ）、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが８３．６ｋＪ／ｍ３（１０．５ＭＧＯｅ）であり、密度は５．９ｇ／ｃｃであった。耐食性のうち、保磁力値の変化率は５．７％であり、残留磁束密度の変化率は６．８％であった。ボンド磁石の引張り強度は１９．８ＭＰａであった。
【０１０５】
【作用】
本発明において最も重要な点は、希土類系磁性粒子粉末の各粒子表面に糊剤を介してカーボンブラックを付着させた表面改質希土類系磁性粒子粉末は、酸化安定性が向上すると共に、ボンド磁石を形成した場合に、耐食性、機械的強度に優れるという点である。
【０１０６】
本発明者は、表面改質希土類系磁性粒子粉末の酸化安定性（耐発火性）が向上した理由として、活性が高い希土類系磁性粒子粉末の粒子表面をカーボンブラックで被覆することによって、希土類系磁性粒子粉末と酸素とが接触することを抑制することができたことによるものと考えている。また、糊剤の被覆量及びカーボンブラックの付着量を特定の範囲に限定したことによって希土類系磁性粒子粉末の磁気特性もほぼ維持することができる。
【０１０７】
本発明においては、表面改質希土類系磁性粒子粉末の酸化安定性及び耐食性が優れているので、ボンド磁石を形成した後にＮｉメッキ、樹脂被覆などの表面処理を行う必要が無く、高い磁気特性を有するボンド磁石を得ることができる。
【０１０８】
本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末を用いてボンド磁石を形成した場合に、機械的強度に優れる理由について、本発明者は下記の通り考えている。
【０１０９】
即ち、従来の酸化被膜による酸化防止処理では、粒子表面が親水化しており、ボンド磁石に用いられる結合剤樹脂とのなじみが悪いために、粒子表面への結着樹脂の付着力が弱く、機械的強度が劣るものとなる。一方、本発明に係る表面改質希土類磁性粒子粉末は、粒子表面にカーボンブラックが付着しているため、結合剤樹脂とのなじみがよく、その結果、得られるボンド磁石の機械的強度が向上するものと考えている。また、本発明に係るボンド磁石の場合、磁性粒子粉末と結合剤樹脂とのなじみがよいために、ボンド磁石中への磁性粒子粉末の充填率が上がり、高い磁気特性を得ることが可能となる。
【０１１０】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を示す。
【０１１１】
出発原料：希土類系磁性薄帯１及び２：
出発原料である希土類系磁性薄帯として表１に示す特性を有する希土類系磁性薄帯を用意した。
【０１１２】
【表１】
2004304069.tif 000002
【０１１３】
希土類系磁性粒子粉末１〜４：
前記希土類系磁性薄帯を粉砕して、希土類系磁性粒子粉末１及び３とした。また、発明の実施の形態Ｂと同様にして希土類系磁性粒子粉末に酸化被膜を形成して希土類系磁性粒子粉末２及び４を得た。得られた希土類系磁性粒子粉末の諸特性を表２に示す。
【０１１４】
【表２】
2004304069.tif 000003
【０１１５】
カーボンブラックＡ及びＢ：
カーボンブラックとして表２に示す諸特性を有するカーボンブラックを用意した。
【０１１６】
【表３】
2004304069.tif 000004
【０１１７】
実施例１〜４、比較例１〜３：
糊剤による被覆工程における添加物の種類、添加量、エッジランナー処理の線荷重及び時間、カーボンブラックの付着工程におけるカーボンブラックの種類、添加量、エッジランナー処理の線荷重及び時間を種々変化させた以外は、前記発明の実施の形態と同様にして表面改質希土類系磁性粒子粉末を得た。
【０１１８】
このときの製造条件を表４に、得られた表面改質希土類系磁性粒子粉末の諸特性を表５に示す。
【０１１９】
【表４】
2004304069.tif 000005
【０１２０】
【表５】
2004304069.tif 000006
【０１２１】
＜ボンド磁石＞
実施例５〜８、比較例４〜８：
表面改質希土類系磁性粒子粉末及び配合量、結合剤樹脂の種類及び配合量を種々変化させた以外は、前記発明の実施の形態と同様にしてボンド磁石を得た。
【０１２２】
このときの製造条件を表６に、得られたボンド磁石の諸特性を表７に示す。
【０１２３】
【表６】
2004304069.tif 000007
【０１２４】
【表７】
2004304069.tif 000008
【０１２５】
【発明の効果】
本発明に係る表面改質希土類系磁性粒子粉末は、酸化安定性及び耐食性に優れているので、ボンド磁石用磁性粒子粉末として好適である。
【０１２６】
また、本発明に係る希土類系磁性粒子粉末を用いて製造したボンド磁石は、機械的強度及び耐食性に優れているのでボンド磁石として好適である。