(57)【要約】【課題】成形体の強度を大幅に向上させ、製造工程中に生じる該成形体の割れ、および欠け等の不良を減少させた異方性酸化物永久磁石の製造方法を提供する。【解決手段】酸化物永久磁石粉末と水とを含むスラリーを磁場中で湿式成形し、その成形体を乾燥解砕整粒することにより異方性造粒粉を作成し、前記異方性造粒粉を磁界中で加圧成形する異方性酸化物永久磁石の製造方法であって、  前記異方性造粒粉にアクリル系樹脂バインダーを０．５重量パーセント〜１．０重量パーセントの範囲内で添加した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物永久磁石粉末と水とを含むスラリーを磁場中で湿式成形し、その成形体を乾燥解砕整粒することにより異方性造粒粉を作成し、前記異方性造粒粉を磁界中で加圧成形する異方性酸化物永久磁石の製造方法であって、
前記異方性造粒粉にアクリル系樹脂バインダーを０．５重量パーセント〜１．０重量パーセントの範囲内で添加したことを特徴とする異方性酸化物永久磁石の製造方法。
【請求項２】
前記アクリル系樹脂バインダーは、平均粒子径が０．０５μｍ〜０．１５μｍの範囲内にあり、形状がほぼ真球であることを特徴とする請求項１に記載の異方性酸化物永久磁石の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の前記異方性造粒粉を磁界中で加圧成形した後に、その成形体を焼結する工程と、その焼結体を加工する工程を経て得られることを特徴とする異方性酸化物永久磁石。
【請求項４】
請求項１に記載の前記異方性造粒粉を熱可塑性樹脂と混合造粒する工程と、混合造粒された造粒粉を用いて射出磁場成形する工程を経て得られることを特徴とする異方性酸化物永久磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方性酸化物永久磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異方性酸化物永久磁石の製造方法としては、たとえば下記特許文献１に開示された技術が知られている。
【０００３】
特許文献１に示す異方性酸化物永久磁石の製造方法は、酸化物永久磁石粉末に磁界を印加しながら成形し、これにより得られる成形体を解砕整粒して異方性造粒粉を作成し、この異方性造粒粉を磁界中加圧成形後に焼成する方法であって、該酸化物永久磁石粉末を前記磁界中加圧成形磁の成形圧力の１／１０〜１／２の圧力で成形して得られた成形体を解砕整粒して作成された異方性造粒粉を用いるようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平1-117002号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に示した方法は、異方性造粒粉を加圧成形して得られる成形体の強度が弱く、取扱いによって該成形体の割れ、および欠け等が発生するという不都合があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形体の強度を大幅に向上させ、製造工程中に生じる該成形体の割れ、および欠け等の不良を減少させた異方性酸化物永久磁石の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明は、酸化物磁石粉末に粉末状の乾式バインダーとして、たとえば平均粒子径が０．０５μｍ〜０．１５μｍの範囲内のアクリル系樹脂粉末を０．５重量パーセント〜１．０重量パーセントの範囲内で添加混合し、この混合物を磁界中で加圧成形後に焼成するようにしたものである。
【０００８】
本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の異方性酸化物永久磁石の製造方法は、酸化物永久磁石粉末と水とを含むスラリーを磁場中で湿式成形し、その成形体を乾燥解砕整粒することにより異方性造粒粉を作成し、前記異方性造粒粉を磁界中で加圧成形する異方性酸化物永久磁石の製造方法であって、前記異方性造粒粉にアクリル系樹脂バインダーを０．５重量パーセント〜１．０重量パーセントの範囲内で添加したことを特徴とする。
（２）本発明の異方性酸化物永久磁石の製造方法は、（１）の構成において、前記アクリル系樹脂バインダーは、平均粒子径が０．０５μｍ〜０．１５μｍの範囲内にあり、形状がほぼ真球であることを特徴とする。
（３）本発明の異方性酸化物永久磁石は、（１）に記載の前記異方性造粒粉を磁界中で加圧成形した後に、その成形体を焼結する工程と、その焼結体を加工する工程を経て得られることを特徴とする。
（４）本発明の異方性酸化物永久磁石は、（１）に記載の前記異方性造粒粉を熱可塑性樹脂と混合造粒する工程と、混合造粒された造粒粉を用いて射出磁場成形する工程を経て得られることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このように構成された異方性酸化物永久磁石の製造方法によれば、成形体の強度を大幅に向上させ、製造工程中に生じる該成形体の割れ、および欠け等の不良を減少させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の異方性酸化物永久磁石の製造方法の実施形態１を示すフロー図である。
【図２】アクリル系樹脂からなるバインダーの形状がほぼ真球になっていることを示す図である。
【図３】実施形態１で形成した異方性酸化物永久磁石の成形体の圧環強度を、他の比較例とともに示したグラフである。
【図４】本発明の異方性酸化物永久磁石におけるバインダーの平均粒子径と成形体の圧環強度との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の異方性酸化物永久磁石におけるバインダー添加量と焼結体からなる磁石の保磁力との関係を示したグラフである。
【図６】本発明の異方性酸化物永久磁石におけるバインダー添加量と焼結体の密度との関係を示したグラフである。
【図７】本発明の異方性酸化物永久磁石におけるバインダー添加量と焼結体からなる磁石の残留磁束密度との関係を示したグラフである。
【図８】実施例のバインダー添加焼結体の内部組織図である。
【図９】比較例１のバインダー添加焼結体の内部組織図である。
【図１０】比較例２のバインダー添加焼結体の内部組織図である。
【図１１】比較例３のバインダー添加焼結体の内部組織図である。
【図１２】従来品のバインダー添加焼結体の内部組織図である。
【図１３】本発明の異方性酸化物永久磁石におけるバインダーの平均粒子径と成形体の圧環強度との関係を示したグラフである。
【図１４】従来の酸化物磁粉の成形前後における微粒子の状態を示す模式図である。
【図１５】アクリル超微粉体を添加混合して製造した酸化物磁粉の成形前後の状態を示す図で、比較的小なる粒度のアクリル超微粉体を添加した場合の図である。
【図１６】アクリル超微粉体を添加混合して製造した酸化物磁粉の成形前後の状態を示す図で、比較的大なる粒度のアクリル超微粉体を添加した場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
（実施形態１）
図１は、本発明の異方性酸化物永久磁石の製造方法の実施形態１を示すフロー図である。
【００１２】
図１において、まず、ステップＳ１でフェライト磁性粉末を用意し、ステップＳ２で該フェライト磁性粉末を秤量、スラリー化する。そして、スラリー化されたフェライト磁性粉末をステップＳ３で湿式微粉砕し、ステップＳ４で磁場成形した後に、ステップＳ５で乾燥を経て、ステップＳ６で解砕造粒し、ステップＳ７で整粒する。
【００１３】
また、ステップＳ８で滑剤を用意し、該滑剤をステップＳ９で秤量する。さらに、ステップＳ１０でバインダーを用意する。このバインダーは、アクリル系樹脂からなり、その平均粒子径は０．０５μｍ〜０．１５μｍの範囲内にあり、その形状は、図２に示すように、ほぼ真球となっている。その後、ステップＳ１１でアクリル系樹脂からなる該バインダーを０．５重量パーセント〜１．０重量パーセントの範囲内で秤量する。
【００１４】
そして、ステップＳ７で整粒されたフェライト磁性粉末と、ステップ９で秤量された滑剤と、ステップＳ１１で秤量されたバインダーとを、ステップＳ１２で混合する。
【００１５】
その後、ステップＳ１２で混合された混合物をステップＳ１３で乾式磁場成形し、ステップＳ１４で焼成する。そして、ステップＳ１４で焼成された焼成体をステップＳ１５で加工し、ステップＳ１６で製品化する。
【００１６】
このようにして形成された異方性酸化物永久磁石は、磁気特性は従来と同等の特性が得られるにも拘わらず、圧環強度が従来よりも２０％近くも向上することを確認することができる。ここで、圧環強度は、筒状の成形体を圧縮したときに破壊に至る荷重をいう。
【００１７】
図３は、実施形態１で形成した異方性酸化物永久磁石（図中、実施例で示す）の成形体の圧環強度を、バインダーを添加させていないもの（図中、従来品で示す）、バインダーを添加させた比較例１、比較例２、比較例３と比較して示したグラフである。ここで、比較例１、比較例２、比較例３のそれぞれはＷＡＸ系樹脂バインダーを用いており、従来品の圧環強度を１００％とし、実施例、比較例１、比較例２、比較例３のそれぞれには０．５重量パーセントのバインダーが添加されている。
【００１８】
図３から、実施形態１で示した異方性酸化物永久磁石は、成形体の圧環強度は１２０％を超えていることが判る。
【００１９】
図４は、異方性酸化物永久磁石におけるバインダーの平均粒子径と成形体の圧環強度との関係を示したグラフである。横軸に平均粒子径（μｍ）をとり、縦軸に成形体圧環強度（％）をとっている。このグラフから明らかになるように、バインダーの平均粒子径が０．０５μｍ〜０．１５μｍの範囲内にある場合、成形体の圧環強度が１２０％を超えるようになる。このことから、アクリル系樹脂からなるバインダーの平均粒子径は０．０５μｍ〜０．１５μｍの範囲内に設定することが好ましいことが判る。
【００２０】
図５は、異方性酸化物永久磁石におけるバインダー添加量と焼結体からなる磁石の保磁力との関係を示したグラフである。横軸にバインダー添加量（ｍａｓｓ％）をとり、縦軸に保磁力（ＫＡ／ｍ）をとっている。このグラフから明らかになるように、バインダー添加量が０．５重量パーセント〜１．０重量パーセントの範囲内であっても、磁石の保磁力は２３５〜２４０（ＫＡ／ｍ）であり、充分な磁気特性を確保することができるようになる。
【００２１】
図６は、異方性酸化物永久磁石におけるバインダー添加量と焼結体の密度との関係を示したグラフである。横軸にバインダー添加量（ｍａｓｓ％）をとり、縦軸に焼結体の密度（×１０３ｋｇ／ｍ３）をとっている。このグラフから明らかになるように、バインダー添加量が０．５重量パーセント〜１．０重量パーセントの範囲内であっても、焼結体の密度は４．８２〜４．８７（×１０３ｋｇ／ｍ３）となり、充分な密度を確保することができるようになる。
【００２２】
図７は、異方性酸化物永久磁石におけるバインダー添加量と焼結体からなる磁石の残留磁束密度との関係を示したグラフである。横軸にバインダー添加量（ｍａｓｓ％）をとり、縦軸に残留磁束密度（ｍＴ）をとっている。このグラフから明らかになるように、バインダー添加量が０．５重量パーセント〜１．０重量パーセントの範囲内であっても、残留磁束密度は３８２〜３８５（ｍＴ）となり、充分な磁気特性を確保することができるようになる。
【００２３】
[実施例]
以下、上述した実施例、比較例１、比較例２、比較例３、および従来品について、乾式バインダー添加造粒粉の作成、リング成形体の成形性等、ブロック焼結体の焼結性等について、その実験結果とともに具体的に説明する。
（１）乾式バインダー添加造粒粉の作成
まず平均粒子径０．８μｍに微粉砕したフェライト磁性粉末スラリーを固形分濃度７０ｍａｓｓ％のスラリーとした後に、０．８ＭＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）の縦磁場中において成形圧力４９ＭＰａ（５００ｋｇ／ｃｍ２）で湿式磁場成形を行い、ブロック状の仮成形体を得た。仮成形体は５００℃で６時間乾燥・熱脱磁した後、解砕整粒により３５５μｍ以下の異方性造粒粉とし、滑剤としてステアリン酸カルシウムを０．３ｍａｓｓ％混合した。このようにして得られた造粒粉に表１に示す各乾式バインダーをそれぞれ０．５〜３ｍａｓｓ％添加混合して乾式バインダー添加造粒粉を作成した。
【００２４】
表１に示すように、比較例１、比較例２、比較例３はいずれもＷＡＸ系バインダーを用い、実施例ではアクリル樹脂を用いている。なお、表１には示していないが、他の比較例（従来品）として、バインダーを全く配合せず、滑剤のみ配合したものを標準造粒粉とした。
【００２５】
また、表１では、比較例１、比較例２、比較例３、実施例に示すバインダーの品名、分類、外観を記している。
【００２６】
【表１】
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（２）リング成形体の成形性、成形体密度、圧環強度
異方性造粒粉を円筒状の成形空隙に充填し、無磁場で成形圧力４９ＭＰａ（５００ｋｇ／ｃｍ２）で圧縮成形し、φ２９．７４×φ２１．２０×１２のリング成形体を試作し、成形性（離型時のクラック・金型への付着性）、成形体密度、圧環強度をＪＩＳＺ２５０７に準拠して測定した。
【００２７】
圧縮成形時に求められる成形性は、成形体が金型から容易に発出されクラックが発生しないこと、成形体が成形用金型に付着しないこと等である。表２は、比較例１、比較例２、比較例３、実施例について、バインダー添加量に応じたクラックと付着に関する評価を示している。表中、○は良、△は中程度、×は不良を示している。表２において、比較例１に示すバインダーは添加量２ｍａｓｓ％以上で金型への付着性が認められたが、その他のバインダーはいずれもクラックや金型への付着等の異常がなく、成形性は良好であった。
【００２８】
【表２】
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バインダーは焼成中に燃焼し、揮散するため、その量はできるだけ少なくし、成形体密度、成形体強度を高める必要がある。成形体の圧環強度は、図４に示したとおりである。成形体密度はバインダー添加量の増加に従って低下した。
【００２９】
圧環強度はバインダー添加量の増加とともに向上した。圧環強度の目標特性を標準造粒粉の２０％ＵＰとするとバインダーの添加量は比較例１と比較例は３重量パーセント以上、比較例２は２重量パーセント、実施例はおよそ０．５重量パーセントとなり、アクリル系樹脂は、ＷＡＸ系樹脂に比べ強度の向上効果が大きいことが判った。次いで、ＷＡＸ系樹脂の中では比較例２が高強度であった。
（３）ブロック焼結体の焼結性、焼結体密度、磁気特性、焼結組織
異方性造粒粉を０．８ＭＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）の横磁場中において成形圧力４９ＭＰａ（５００ｋｇ／ｃｍ２）で圧縮成形した後、１２４０℃で１時間焼成し、８×８×１１のブロック焼結体を試作して、焼結性（焼成クラック）、焼結体密度、磁場印加方向のＢ−Ｈ特性を測定した後、焼結体の表面を研磨して実体顕微鏡を用いて焼結組織の観察（ピンホール等）を行った。
【００３０】
バインダー添加造粒粉を０．８ＭＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）の横磁場中で圧縮成形した後、１２４０℃で１時間焼成し、ブロック焼結体を試作した。バインダー添加量とブロック焼結体の評価結果を表３に示す。表中、表中、○は良、△は中程度、×は不良を示している。焼結体はいずれも異常焼結や異常膨張による割れがなく、焼結性は良好であった。
【００３１】
【表３】
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焼結体の密度は図６に、焼結体磁石の保磁力は図５に、焼結体磁石の残留磁束密度は図７に示したとおりである。焼結体の密度はバインダー添加量の増加にしたがって低下した。焼結体密度の目標特性を４．８×１０３ｋｇ／ｍ３以上としたとき、バインダーの添加量はいずれも１重量パーセント以下に抑える必要がある。目標特性を４．８×１０３ｋｇ／ｍ３としたのは、これ以下では焼結体の組織がポーラスとなって機械強度、磁気特性ともに低下するためである。
【００３２】
残留磁束密度（Ｂｒ）は、バインダー添加量の増加に従って低下した。アクリル樹脂の微粉体は、ＷＡＸ系樹脂バインダーに比べ残留磁束密度（Ｂｒ）の低下が大きい。目標特性を３８０ｍＴ以上とすると、バインダー添加量はいずれも１重量パーセント以下に抑える必要がある。保磁力（ｉＨｃ）は、目標特性２１５ｋＡ／ｍ以上を全て満足している。ＷＡＸ系樹脂の保磁力（ｉＨｃ）は標準造粒粉と同等であったがアクリル樹脂の微粉体では保磁力（ｉＨｃ）が向上した。
【００３３】
ここで、バインダー添加焼結体の内部組織図を図８ないし図１２に示す。図８は、実施例のバインダー添加焼結体の内部組織図で、（ａ）はバインダーを１重量パーセント添加した場合の図、（ｂ）はバインダーを３重量パーセント添加した場合の図である。図９は、比較例１のバインダー添加焼結体の内部組織図で、（ａ）はバインダーを１重量パーセント添加した場合の図、（ｂ）はバインダーを３重量パーセント添加した場合の図である。図１０は、比較例２のバインダー添加焼結体の内部組織図で、（ａ）はバインダーを１重量パーセント添加した場合の図、（ｂ）はバインダーを３重量パーセント添加した場合の図である。図１１は、比較例３のバインダー添加焼結体の内部組織図で、（ａ）はバインダーを１重量パーセント添加した場合の図、（ｂ）はバインダーを３重量パーセント添加した場合の図である。また、図１２は、バインダーを添付していない従来品の内部組織図である。上記の各図において、比較的大きな径を有する黒丸はピンホール等の異常を示している。これらの各図から明らかとなるように、アクリル樹脂の微粉体の内部組織はピンホール等の異常がなく、標準試料と同等で良好であることが判る。これに対してＷＡＸ系樹脂バインダーでは凝集によるピンホールが観察される。
次に、上述した実験結果等により、アクリル超微粉体の強度向上メカニズムを考察してみる。この場合、アクリル超微粉体がサブミクロン粒子であることに着目し、粒子径と成形体強度の関係を調査し強度向上のメカニズムを考察した。
【００３４】
そして、このような考察に先立ち、まず実験方法を説明する。まず、平均粒子径０．８μｍに微粉砕したフェライト磁性粉末スラリーを固形分濃度７０重量パーセントのスラリーとした後、０．８ＭＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）の縦磁場中で成形圧力４９ＭＰａ（５００ｋｇｆ／ｃｍ２）で湿式磁場成形を行い、円板状の仮成形体を得た。仮成形体は５００℃で６時間乾燥・熱脱磁した後、解砕整粒により３５５μｍ以下の異方性造粒粉とし、滑剤としてステアリン酸カルシウムを０．３重量パーセント混合した。このようにして得られた異方性造粒粉に平均粒子径０．１５、０．４、１μｍのアクリル超微粉体を各々０．５重量パーセント添加混合してバインダー添加造粒粉を作成した。そして、前記異方性造粒粉を円筒状の成形空隙に充填し、無磁場で成形圧力４９ＭＰａ（５００ｋｇｆ／ｃｍ２）で圧縮し、成形体を形成した。
【００３５】
この場合の成形体の圧環強度は図１３に示すようになる。成形体の圧環強度はバインダー粒子径の増大に従って低下し、粒子径１μｍではバインダーを全く含まない標準試料よりも圧環強度は低下した。このことからアクリル超微粉体の強度向上の効果は、バインダー粒子の付着力によらず粒子径に依存するものと推察することができる。
【００３６】
図１４、図１５、図１５は、酸化物磁粉の成形前後における微粒子の状態を拡大して示す模式図である。まず、図１４は従来の方法による磁粉を示す模式図である。図１４（ａ）において磁粉粒子１、１間に空隙２を有して各々疎の状態であるのが、成形によって図１４（ｂ）に示すように空隙２は極めて小となり、磁粉粒子１は密着に近い状態となる。しかしながら、磁粉粒子１は各々概ね単一の粒度であるため、粒子１、１間は密着状態になるとはいいながら空隙２ａがなお存在するために成形体強度不足となって現れるのである。また、空隙２ａを減少させるためには極めて大なる形成圧力を必要とし、さらには一定値において飽和する結果大幅な効果は望めない。
【００３７】
図１５および図１６は、アクリル超微粉体を添加混合して製造した酸化物磁粉の成形前後の状態を示す模式図である。図１５は、従来方法におけると同様の磁粉粒子１に、比較的小なる粒度のアクリル超微粉体３を添加したものである。成形前においては磁粉粒子１もしくは３の相互間に空隙２が存在するが、成形後においては磁粉粒子１、１間に微粒のアクリル超微粉体３が介在し、粒子間に存在する空隙２ａの部分は大幅に減少し、材料粒子間距離が小さくなり、また、粒子同士の接触面積が大きくなる。その結果、付着力が向上して成形体強度が向上する。
【００３８】
図１６は、従来方法におけると同様の磁粉粒子１に、比較的大なる粒度のアクリル超微粉体３ａを添加したものである。磁粉粒子とアクリル超微粉体の粒子径が近いために成形後において磁粉粒子１、１間の空隙２ａをアクリル超微粉体３ａで埋めるような緻密な充填を得ることができず成形体強度が低下するのである。
【００３９】
以上の説明から明らかとなるように、アクリル超微粉体の強度向上メカニズムは、バインダー粒子の付着力によらず、単一の平均粒度を有する磁粉粒子にアクリル超微粉体を添加混合して磁粉粒子間に介在させるものであるから、平均粒子径０．８μｍの磁粉粒子に対し緻密な充填を得るアクリル超微粉体の平均粒子径は０．１μｍ程度と考えられる。このことから上述した実施例ではアクリル超微粉体の平均粒子径が０．１５μｍであることから、理想に近い粒子径を有したものとなっている。
【００４０】
また、上述した乾式異方性酸化物永久磁石によれば、成形体強度が大幅に向上するため、割れ、欠け等の製造工程中の不良を大幅に減少でき、歩留まりの向上を図ることができるようになる。
【００４１】
アクリル超微粉体は粒化重合反応により製造されるため真球状で粒子径が揃っているため、流動性、分散性に優れ、凝集や不均一な混合を生じることがない。
【００４２】
そして、粒子が付着力をもたないため、異方性磁石を製造する際に磁界をかけて圧縮成形する際の粉末の配向度を高いものとすることができ、磁気特性の優れた磁石を得ることができる。
【００４３】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４４】
１、３……磁粉粒子、２、２ａ……空隙、３、３ａ……アクリル超微粉体。
【図１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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