(57)【要約】      （修正有）【課題】モータ等の回転機器の小型化・高性能化に対応可能な程度の高磁気特性及び高電気抵抗を併せ持つ磁石成形体を提供する。【解決手段】絶縁皮膜３を有する磁石粒子２と、絶縁性の不動態皮膜により覆われた表面皮膜５を有する金属粒子４とを含む磁石成形体１であって、前記磁石粒子同士の間に存在する間隙に、前記表面皮膜を有する金属粒子が配置されてなる磁石成形体である。【選択図】図１
2009224378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁皮膜を有する磁石粒子と、絶縁性の不動態皮膜により覆われた表面皮膜を有する金属粒子とを含む磁石成形体であって、前記磁石粒子同士の間に存在する間隙に、前記表面皮膜を有する金属粒子が配置されてなる、磁石成形体。
【請求項２】
前記表面皮膜は、前記磁石粒子及び前記金属粒子よりも電気抵抗率が高い不動態皮膜である、請求項１に記載の磁石成形体。
【請求項３】
前記金属粒子は、アルミニウム、クロム及びチタンから選択される一種以上の元素を含む、請求項１または２に記載の磁石成形体。
【請求項４】
前記金属粒子は、アルミニウムを主成分として含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁石成形体。
【請求項５】
前記金属粒子の含有量は、磁石成形体１００質量％に対して１５質量％以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁石成形体。
【請求項６】
前記磁石粒子は希土類磁石粒子である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁石成形体。
【請求項７】
前記絶縁皮膜は、希土類酸化物または有機物を主成分とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁石成形体。
【請求項８】
前記希土類磁石粒子は、ＨＤＤＲ法により製造されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の合金相を主成分とする、請求項６または７に記載の磁石成形体。
【請求項９】
磁石粒子の表面に絶縁皮膜を形成する工程と、
金属粒子、及び前記絶縁皮膜が形成された磁石粒子を混合し、加圧下かつ大気中、１０℃〜４００℃でバルク化することにより、前記金属粒子を絶縁性の不動態皮膜で覆い、バルク磁石を得る工程と、を含む、磁石成形体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁石成形体、または請求項９に記載の製造方法により製造されてなる磁石成形体を用いた、モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石成形体に関する。具体的には、電気抵抗率と磁気特性とが共に高い磁石成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータ等の回転機器の小型化・高性能化に伴い、高磁気特性及び高電気抵抗を併有するような永久磁石が強く求められている。例えば、磁石が有する硬くて脆性であるという欠点を克服するために、磁石を砕いて樹脂などを混合し練りこんで製造されるボンド磁石が使用されている。ボンド磁石は、柔軟性に富むことから加工性に優れ、上記欠点を克服できる点など、多くのメリットがあるものの、樹脂などの磁石以外の成分が多分に含まれるため、磁気特性の向上には限界がある。
【０００３】
そこで、上記ボンド磁石の欠点を克服するため、樹脂の代わりにゲルマニウム（Ｇｅ）粉末を混合しバルク化してなる磁石が開示されている（特許文献１）。該磁石は、樹脂を混合して製造された磁石と比較して、より緻密化されうるというメリットがある。そのため、磁気特性の向上が可能となる。また、Ｇｅは金属の中でも電気抵抗率が比較的高いため、ＳＰＳ焼結などの特殊な通電加熱方法を用いることでＧｅを優先的に活性化・加熱することで、磁気特性を損ねることなく、柔軟にしたＧｅをバインダーとして用いることができる。
【特許文献１】特開平９−２３２１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献に記載された発明によれば、５００℃超という高温下で磁石を製造せざるを得ないという問題があった。一般に、かかる高温下では、磁石の磁気特性は低下する傾向にあり好ましくない。なぜなら、５００℃超で加熱しなければバルク成形体が得られず、５００℃超という高温下でないとＧｅが軟化して、バインダーとして作用しないからである。また、このような高温下では、バインダー成分（例えばＧｅ、樹脂など）と磁石粉末とが反応して、磁石成分が酸化物、炭化物や金属間化合物に変質して、磁気特性を著しく損なう場合がある。さらに、Ｇｅを用いる場合、特殊な通電加熱により混合された粉末中のＧｅ粒子のみを優先的に加熱するような、特殊な装置及び条件下での緻密化が必要であり、一般的な外部ヒータ加熱式のプレス機では性能の発現が困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、５００℃を下回るような低温成形条件での磁石の製造によって、高磁気特性及び高電気抵抗を併せ持った磁石成形体が強く求められている。
【０００６】
本発明の目的は、モータ等の回転機器の小型化・高性能化に対応可能な程度の高磁気特性及び高電気抵抗を併せ持つ磁石成形体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った。その結果、磁石粉末と樹脂またはＧｅとを混合してなる磁石が有する欠点として挙げられる磁気特性の低下を抑制できることを見出した。すなわち、磁石粉末より変形能に優れた金属粒子を混合した磁石によって抑制できるのである。前記金属粒子は、低温での磁石製造が可能であることから、絶縁性（電気抵抗）の点でも問題がない。したがって、樹脂やＧｅの代わりにかような性質の金属粒子を用いることで、従来のモータ等に用いられる磁石が有している問題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、従来よりも高い磁気特性及び高い電気抵抗を達成するために、大気中で表面皮膜が絶縁性の不動態皮膜を生成する金属粒子を採用する。また、磁石粒子と前記金属粒子とが共に皮膜で覆われることを特徴とする。すなわち、絶縁皮膜を有する磁石粒子と表面皮膜を有する金属粒子とを含有する磁石成形体である。そして、前記磁石粒子と前記金属粒子との分布状態として、前記磁石粒子同士の間に存在する間隙に、前記表面皮膜を有する金属粒子が配置されてなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータ等の回転機器の小型化・高性能化に対応可能な程度の高磁気特性及び高電気抵抗を併せ持つ磁石成形体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、下記の形態のみには制限されない。
【００１１】
［第１態様］
本発明の第１は、絶縁皮膜を有する磁石粒子と、大気中で表面皮膜が絶縁性の不動態皮膜を生成する金属粒子と、を含む磁石成形体であって、前記磁石粒子同士の間に存在する間隙に、前記表面皮膜を有する金属粒子が配置されてなる磁石成形体である。
【００１２】
本態様は、大気中で表面皮膜が絶縁性の不動態皮膜を生成する金属粒子を用いること、及び磁石粒子と前記金属粒子とが共に絶縁性の被膜を有することを主な特徴とする。
【００１３】
以下、図面を参照しつつ説明するが、これは、理解の容易のために簡略化されたものであり、本発明の技術的範囲が、図示する形態（形状、サイズなど）の磁石に限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の第１の磁石成形体の断面図である。本発明の磁石成形体１は、磁石特性を発現する磁石粒子２、磁石粒子２を被覆する絶縁皮膜３、磁石成形体１に磁石特性及び加工容易性を付与する金属粒子４、並びに金属粒子４を被覆する表面皮膜５を含む。
【００１５】
磁石成形体１において、磁石粒子２は絶縁皮膜３によって被覆されている。ここで、磁石粒子２が完全に絶縁皮膜３によって被覆されていることが好ましい。なぜなら、磁石粒子２同士の間に絶縁皮膜３が常に存在するような状態の下では、磁石成形体１の電気抵抗が有意に高まるからである。なお、磁石粒子２と金属粒子４とが反応しても、磁気特性を若干低下させる程度にすぎない限り、絶縁皮膜３によって被覆されていない部分が存在してもよい。また、絶縁皮膜３は、図示するように各磁石粒子２を取り囲むように存在してもよく、または、磁石粒子２が集合（凝集）して粒子状の固まりを形成し、かかる集合体（凝集体）の周辺を取り囲むように存在してもよい。
【００１６】
「磁石粒子２」は、永久磁石であって固体磁石である限り、特に制限されることはない。磁石粒子２の素材としては、例えば、磁鉄鉱（マグネタイト）、クロム鋼、高コバルト鋼、アルニコ、フェライト、希土類または希土類鉄などが挙げられる。このうち、高性能の磁石を得る観点からいえば、希土類を素材とすることが好ましい。
【００１７】
希土類は、磁鉄鉱（マグネタイト）、クロム鋼や高コバルト鋼などと比較して、モータ用磁石として使用する際の磁気特性が強い。また、希土類は、アルニコ磁石などと比較すると、磁気特性が同等に優れている。さらに、フェライトなどの希土類は酸化物磁石であることに起因して、高抵抗化手法を用いることなく十分な電気抵抗を有することから、希土類磁石を用いることにより、高性能の磁石を得ることが可能となる。
【００１８】
希土類磁石の中では、ＨＤＤＲ処理によって作製された磁石粉末を用いることがより好ましい。かような磁石粉末を、本発明における磁石粒子２の素材として用いた場合、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石用の磁粉のような粉末と比較して、本発明における磁石粒子２の素材として用いた場合に、一層高い磁気特性が得られうる。具体的には、ＨＤＤＲ処理によって作製された磁石粉末は、バルク化時に焼結磁石のように過剰な液相を必要とせず、液相が発現しない低温でバルク化しても優れた磁気特性が得られうる。なお、前記Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石用の磁粉のような粉末磁石とは、特性を発現させるために焼結の際、ＨＤＤＲ磁粉の成型温度より高温な９００℃以上に加熱することで、所定量の液相を出現させることによって磁石表面のパッシベーション作用を経ることが不可欠なものをいう。
【００１９】
さらに、熱間でアップセット処理によって配向処理したボンド磁石用のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石粉末を使用することも好ましい。
【００２０】
以下、希土類を素材とする磁石粒子について詳説する。
【００２１】
希土類からなる磁石粒子２（以下、「希土類磁石粒子」という）とは、図１に示すように磁石成形体１を構成する構成成分である。希土類磁石粒子は、強磁性の主相および他成分からなる。例えば、希土類磁石がＮｄ−Ｆｅ−Ｂ（ネオジム−鉄−ホウ素）系磁石である場合には、主相はＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ相である。前記希土類磁石粒子として、磁場配向処理をしない等方性希土類磁石を製造するためのものと、磁場配向処理をする異方性希土類磁石を製造するためのものとが挙げられる。しかし、異方性磁石の方が強磁力性など磁石特性に優れている点より、前記希土類磁石粒子は、異方性希土類磁石を製造可能な磁石粒子であることが好ましい。
【００２２】
このような「異方性希土類磁石を製造可能な希土類磁石粒子」は、後述するＨＤＤＲ法などにより製造することができる。これらの焼結磁石を得るための方法によって製造された希土類磁石粒子は、多数の結晶粒の集合体を構成する。その際、希土類磁石粒子を構成する各結晶粒が単磁区粒径以下の平均粒径を有していると、保磁力を向上させる上で好ましい。なお、本明細書において、「平均粒径」とは、特に言及のない限り、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により得られたイメージから測定・算出された値を意味する。希土類磁石粒子は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、Ｓｍ−Ｃｏ（サマリウム−コバルト）系磁石などから構成されうる。本発明による希土類磁石は、これらＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石などの構成要素が１種単独からなっても、２種以上の構成要素からなってもよい。また、各構成要素における組成比、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石におけるＮｄ、Ｆｅ及びＢの組成比については、特に制限されることはない。数例を挙げると、本発明による希土類磁石は、単一の組成比を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなってもよく、２種以上の異なる組成比を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなってもよい。あるいは、単一のまたは２種以上の異なる組成比を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に加えて、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石からなってもよい。したがって、前記「２種以上の構成要素」とは、先に例示した、「２種以上の異なる組成比を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石」、及び「単一のまたは２種以上の異なる組成比を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に加えて、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石」の双方を指称する。
【００２３】
なかでも、前記希土類磁石粒子は、ＨＤＤＲ法により製造されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の合金相を主成分とすることが好ましい。ここで、本明細書における「主成分」とは、含量として最も多い成分を必ずしも意味するものではなく、本願所望の効果を得る上で主要かつ不可欠な成分を意味する。上記主成分を具体的な数値で表すと、希土類磁石粒子１００ａｔｏｍ％に対して、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の合金相の濃度は、７５ａｔｏｍ％以上であることが好ましく、８５〜１００％ａｔｏｍ％であることがより好ましい。７５ａｔｏｍ％以上の場合、得られる希土類磁石の磁石特性の向上や、製造コストの低減などが達成できる。なお、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の合金相以外の成分として、配向性や保磁力向上のため、Ｃｏ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒなどを含有してもよい。
【００２４】
本明細書における「Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石」とは、Ｎｄ及び／またはＦｅの一部が他の元素で置換されている形態をも包含する概念である。Ｎｄは、その一部または全体がプラセオジム（Ｐｒ）に置換されていてもよく、また、Ｎｄの一部がテルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）等の他の希土類元素で置換されていてもよい。置換にはこれらの一方のみを用いてもよく、双方を用いてもよい。置換は、元素合金の配合量を調整することによって行うことができる。かような置換によって、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の保磁力向上を図ることができる。置換されるＮｄの量は、Ｎｄに対して、０．０１〜５０ａｔｏｍ％であることが好ましい。かような範囲でＮｄが置換されると、置換による効果を十分に確保しつつ、残留磁束密度を高レベルで維持することが可能である。
【００２５】
一方、Ｆｅは、Ｃｏ等の他の遷移金属で置換されていてもよい。かような置換によって、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石のキュリー温度（Ｔｃ）を上昇させ、磁石の耐熱性を向上させることができる。置換されるＦｅの量は、Ｆｅ１００ａｔｏｍ％に対して、０．０１〜３０ａｔｏｍ％であることが好ましく、０．１〜５ａｔｏｍ％であることがより好ましい。かような範囲でＦｅが置換されると、置換による効果を十分に確保しつつ、保磁力の低下が抑制されうる。
【００２６】
本発明の磁石は、焼結磁石用の磁石粉末では微細すぎて、バルク化させても本願所望の磁石を得ることが困難である。したがって、磁石粒子２の平均粒径は、好ましくは５〜５００μｍであり、より好ましくは１０〜３００μｍであり、さらに好ましくは１５〜２００μｍである。磁石粒子２の平均粒径が５μｍ以上であれば、磁石成形体１の比表面積の増大が抑制され、磁石成形体１の磁石特性の低下が防止されうる。一方、磁石粒子２の平均粒径が５００μｍ以下であれば、製造時の圧力に起因する磁石粒子の破砕やこれに伴う電気抵抗の低下が防止されうる。
【００２７】
上記に加えて、例えば、ＨＤＤＲ処理により作製された、前記「異方性希土類磁石を製造可能な希土類磁石粒子」を原料として異方性磁石を製造する場合には、希土類磁石粒子における主相の配向を揃えることが容易となる。なお、前記主相は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石においてはＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ相を指す。希土類磁石粒子の粒径は、磁石の原料である希土類磁石粉末の粒径を調整することによって、制御される。なお、本明細書において、「磁石粉末」とは、磁石粒子の粉末状の集合体を意味する。
【００２８】
磁石粒子２の含有量は、１００質量％の磁石成形体１に対して、６５〜９８質量％であることが好ましく、７５〜９５質量％であることがより好ましく、８５〜９５質量％であることがさらに好ましい。かかる範囲内の場合、バインダーとしての最低限の金属粒子量に制限されるので、磁気特性を劣化させずに優れた成形体が得られうる。
【００２９】
「絶縁皮膜３」もまた、図１に示すように希土類磁石１の一構成成分である。絶縁皮膜３は、絶縁性材料から構成される。絶縁皮膜３は、特に制限されることはないが、希土類酸化物または有機物を主成分とすることが好ましい。ここで、前記主成分は、希土類酸化物の場合、絶縁皮膜１００質量％に対して、５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０〜１００質量％であることが特に好ましい。また、前記有機物の場合には、絶縁皮膜１００質量％に対して、７０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であることがより好ましく、８５〜１００質量％であることが特に好ましい。上記した範囲の場合、希土類磁石における絶縁性が十分に確保され、高抵抗の希土類磁石が提供されうる。さらに、本発明に用いる絶縁皮膜用材料として、希土類酸化物を主成分とすると、磁石粉末２との反応性が低く、かつ、磁気特性に優れた磁石成形体１を得ることができる。希土類酸化物に具体的な構成元素や組成については後述する。なお、絶縁皮膜３の構成成分としては、絶縁物質であれば特に制限されることはなく、希土類酸化物及び有機物以外にも、例えば、無機炭化物、金属酸化物またはフッ化物などがありうる。
【００３０】
前記絶縁性材料のうち、有機物としては、導電性がない物質であって、かつ、加温して液体状態で、または揮発性の溶媒に溶かして、粉末に塗布できるものであれば特に限定されないが、例えば、エポキシ系、ポリイミド系、ポリアミド系、フラン系及びシリコン系などの樹脂が挙げられる。本発明に用いる絶縁皮膜用材料として、有機物を主成分とすると、絶縁皮膜３の破損が少なく、より電気抵抗に優れた磁石成形体１が得られる。
【００３１】
また、前記絶縁性材料のうち、希土類酸化物として好ましくは、下記式（Ｉ）：
【００３２】
【化１】
2009224378.tif 000003
【００３３】
で表される組成を有する希土類酸化物が挙げられる。希土類酸化物は、非晶質であってもよいし、結晶質であってもよい。式（Ｉ）において、Ｒはイットリウム（Ｙ）を含んでもよい希土類元素を表す。Ｒの具体例としては、上記イットリウム（Ｙ）の他、ジスプロシウム（Ｄｙ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）が挙げられる。希土類酸化物を構成する希土類元素は、１種単独の元素からなってもよく、２種以上の元素からなってもよい。なかでも、磁石成形体１における保磁力の維持という観点からいえば、絶縁皮膜３は酸化ジスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３）及び／または酸化テルビウム（Ｔｂ２Ｏ３）から構成されることが好ましい。さらに経済性（コスト面）で見れば、Ｄｙ２Ｏ３から構成されることがより好ましい。
【００３４】
なお、絶縁皮膜３が希土類酸化物からなる場合であっても、これ以外の不純物や製造工程に起因する反応生成物、未反応残存物、微小な空孔等の存在が生じうることは不可避的にありうる。これらの不純物の混入量は、導電性や磁気特性の観点からは少ないほど好ましい。ただし、絶縁皮膜３における希土類酸化物の含有量が上記した範囲内であれば、製品としての磁石の磁気特性や導電性に実質的には問題ない。
【００３５】
絶縁皮膜３の含有量については特に制限はないが、本発明の磁石成形体１００質量％に対して、好ましくは０．５〜２０質量％であり、より好ましくは１．０〜１５質量％である。絶縁皮膜３の含有量が０．５質量％以上であれば、磁石における高い絶縁性が確保され、より高抵抗の磁石成形体が提供される。また、絶縁皮膜３の含有量が２０質量％以下であれば、磁石粒子の含有量が相対的に減少することに伴う磁気特性の低下が防止される。
【００３６】
本発明の磁石成形体１における絶縁皮膜３の膜厚は、０．０５〜２．０μｍであることが好ましく、０．１〜１．０μｍであることがより好ましい。
【００３７】
「金属粒子４」は、大気中で表面皮膜が絶縁性の不動態皮膜を生成する金属粒子であることを特徴とする。すなわち、磁石粒子よりも塑性流動性が高い金属粒子を混合した状態でプレス加工を行うことで、樹脂で固めたボンド磁石よりも磁気特性に優れた磁石が得られる。また、Ｇｅを混合した場合のように、特殊な通電加熱装置を必要とせず、過剰に高温に昇温することもないため磁気特性に優れた磁石が容易に得られることを本発明者が見出したのである。なお、金属粒子が不動態皮膜を生じるか否かについては、例えば、そのバルク体を用意して、生理食塩水中でアノード分極試験を実施することにより、不動態化現象の有無を確認することができる。
【００３８】
金属粒子４は、低温での磁石製造が可能であることから、絶縁性（電気抵抗）の点でも問題がない。したがって、樹脂やＧｅの代わりにかような金属粒子４を用いることで、従来のモータ等に用いられる磁石が有する問題を解決できる。金属粒子４は、好ましくは、アルミニウム、クロム、チタンよりなる群から選択される一種以上の元素を含む。より好ましくは、アルミニウム、クロム及びチタンよりなる群から選択される一種以上の元素からなる。
【００３９】
金属粒子４の軟化点については、磁石粒子より軟らかい金属を用いる場合には特に制限されることはない。一方、室温で磁粉の強度を上回るような合金を用いる場合には、４００℃以下で磁粉より軟らかくなる金属であれば、加熱することにより使用可能である。換言すると、後者の金属は、軟化点が好ましくは４００℃以下、より好ましくは室温〜４００℃の金属粒子でありうる。ここで、本明細書における「軟化点」とは、「硬さ、耐力のいずれかが２０℃での測定値の７０％の値になる温度」を意味する。また、本明細書における「軟化点が４００℃以下の金属粒子」とは、上記一種または二種以上（合金）の金属元素からなる金属粒子４としての軟化点が４００℃以下の範囲であることを意味する。なお、参考までに、アルミニウムの軟化点は約１５０〜２００℃の範囲である。そして、本明細書における「室温」とは、１〜３０℃を指称する。本明細書における軟化点は、高温ビッカース硬さにより測定することができ、また、試験片が加工できる素形材を得ることができる場合には、高温引張試験によっても測定できる。
【００４０】
金属粒子４（表面皮膜５となった部分を含む）の含有量は、１００質量％の磁石成形体１に対して３５質量％以下であることが好ましく、２５質量％以下であることがより好ましく、１５質量％以下であることがさらに好ましく、５〜１５質量％であることが特に好ましい。３５質量％以下である場合、Ａｌなどの変形が容易な金属粒子を用いることで、プレス成形（後述）の際に高温で加熱しなくても高密度化が可能になる。これにより、高温では磁石粉末と反応するために使用できないような、樹脂をはじめとする有機物などの絶縁皮膜用材料も使用できる。
【００４１】
また、金属粒子４の平均粒径は、用いる磁石粉末の平均粒径によって異なるが、絶縁性と充填率の観点からは、微細粒ほど好ましい。一方、極度に微細化しすぎると、引火、爆発等の問題により取扱が困難になるため、１００〜５μｍであることが好ましく、８０〜１０μｍであることがより好ましく、６０〜２０μｍであることがさらに好ましい。かかる範囲にある場合、磁石成形体１に占める磁石粉末２及び絶縁皮膜３の割合をできるだけ高くして磁気特性などの低下を防止し、かつ、金属粒子４に起因した磁石成形体１の加工性を十分なものとすることができる。
【００４２】
また、金属粒子４は、アルミニウムを主成分として含有することが好ましい。アルミニウムを主成分として含有することの意義に関し、以下に説明する。後述の第２態様で説明するように、金属粒子４を１００〜４００℃で加熱することにより、表面に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる皮膜（不動態皮膜）が発生する。その際、酸化アルミニウムが存在するのは、金属粒子４の表面のみであって内部はＡｌがそのまま存在する。かような性質のＡｌをバインダーとして用いることにより、従来のＧｅを用いた場合に磁石の成形温度として要求される５００℃超と比較して、有意に低温で磁石を製造できる。すなわち、本発明における金属粒子４は、大気中で表面皮膜が絶縁性の不動態皮膜を生成する金属である点でＧｅと相違する。
【００４３】
さらに、Ｇｅをバインダーとし、磁石粉末と混合させて製造された従来の磁石と比較して、Ａｌ２Ｏ３膜の場合、製造中に破損しても、露出したＡｌの新生面が容易にＡｌ２Ｏ３膜を再生するため、Ａｌ２Ｏ３が磁石粒子に対して連続的に存在する。すなわち、絶縁性を向上させるＡｌ２Ｏ３の分布状態が磁石粒子に対してランダムではなく連続的であるため、十分な電気抵抗が得られるのである。結果的として、本発明の磁石成形体は、高磁気特性と高抵抗化とをともに達成することができる。このように、ＧｅとＡｌとで上記した差異が生じる理由を以下に述べる。
【００４４】
第１の理由として、ＡｌはＧｅとは異なり、固有の性質として柔軟性に優れる。柔軟性に優れるということは加工容易性に繋がる。そのため、Ａｌを使用した場合、Ｇｅの場合ほど高温で処理して柔軟性を持たせる必要がない。Ｇｅは、柔軟性を十分に発揮させるために５００℃超という高温下に晒さざるを得ない。その結果、磁石の磁気特性は低下する傾向にあり好ましくないが、Ａｌを使用することにより、かかる問題を解決できるのである。
【００４５】
第２の理由として、ＡｌはＧｅなどと比較して電気抵抗率が低い。しかし、上述した通り、Ａｌは大気中に放置するだけでも不動態皮膜を自然に形成するが、更に、硝酸や水酸化ナトリウム溶液に浸漬させたり、１００〜４００℃程度という比較的低温下での加熱を施すことで、表面にＡｌ２Ｏ３からなる不動態皮膜を強固にすることができる。したがって、表面皮膜５を有する金属粒子４は、このような「自然発生的な」表面皮膜５を有効活用しつつ、本発明の磁石成形体１の磁気特性と電気抵抗率との両方に対する向上に貢献する。
【００４６】
第３の理由として、Ａｌは、金属間化合物と比較して柔軟性に優れるため、磁石製造時のバルク化の高圧プレスの際に、磁石粉末２の割れを軽減できることや、隙間充填材としての利用に有効である。このため、磁石粉末の変形量が小さくなり、磁石粉末に被覆した皮膜が希土類酸化物のように変形能が低い物質でも破損が抑制された状態で緻密化が可能である。この作用により、希土類酸化物のように変形能が低くても磁気特性に良好な皮膜物質を、低温で使用することが出来るため、絶縁性と磁気特性を兼ね備えたバルク磁石を得ることができる。
【００４７】
第４の理由として、従来、磁石粉末２の液化温度（約５００℃）を超えるような高温下でバルク化する必要があった。しかし、Ａｌを用いることによって低温（１００〜４００℃）でのプレスが可能となる。これにより、熱拡散による磁石粒子と皮膜物質の化学反応による絶縁性と磁気特性劣化の点で問題は殆ど生じない。なお、Ａｌを金属粒子に用い、かつ、かかる温度領域（１００〜４００℃）とすると、室温より２０〜８０％成形圧を低く抑制できる。これにより、磁粉の破損が少なくなり、ひいては電気抵抗が高く、かつ、高密度で磁気特性に優れた磁石成形体が得られる。
【００４８】
上記したアルミニウムについての「主成分」を数値で表すと、１００ａｔｏｍ％の金属粒子４に対して、１０ａｔｏｍ％以上であることが好ましく、２０ａｔｏｍ％以上であることがより好ましく、３０〜１００％ａｔｏｍ％であることが特に好ましい。上記した範囲の場合、良好な不動態皮膜が得られる。
【００４９】
アルミニウムを金属粒子４の主成分として用いることに起因して、従来、磁石粉末の絶縁皮膜が、Ｄｙ２Ｏ３などの熱に強い希土類酸化物などに限られていたのに対し、樹脂などの有機物を使用することも可能となった。これにより、柔軟性がさらに増し、加工性に一層優れた磁石成形体が得られる。詳述すれば、上記したような熱に強い希土類酸化物は、場合によっては、コストが高く、塗布工程が複雑で生産性が低い上、特殊な錯体合成が必要であったり、ＰＶＤ、ＣＶＤなど特殊な装置を必要としうる。これに対し、樹脂などの有機物を使用した場合には上記のような点はなく、かような意味において、かかる有機物を使用するメリットは大きい。
【００５０】
「表面皮膜５」については、金属粒子４としてＡｌを用いた場合に関して既に述べたが、磁石粒子２及び金属粒子４よりも電気抵抗率が高い不動態皮膜であることが好ましい。表面皮膜５がかかる不動態皮膜である場合、金属粒子４の絶縁性（電気抵抗率）を磁石成形体１の絶縁性に影響を与えない程度にまで低減できる。上記したアルミニウム、クロム、チタンはいずれも加熱による酸化（Ａｌなど）、またはめっき処理（Ｃｒなど）によって不動態皮膜を形成できる成分である。純クロムや純チタンを使用するのは困難である一方、銅（Ｃｕ）などの軟質金属にクロムまたはチタンを２０％程度添加してなる合金の場合は、純アルミと同様に使用できうる。また、Ａｌに１〜１５％程度のＣｒを添加してなる合金を用いた場合、非常に優れた不動態皮膜が得られうる。
【００５１】
また、上記不動態皮膜の存在に起因して、特に特殊な被覆処理を伴わなくても、表面に均一で高抵抗な皮膜が容易に生成されて、金属粒子４による電気的な短絡を抑制することができる。
【００５２】
本発明の磁石成形体１における表面皮膜５の膜厚は、０．１μｍ以下であることが好ましく、０．０００１〜０．０５μｍであることがより好ましい。
【００５３】
本発明の磁石成形体１中の各物質の存在状態としては、前記磁石粒子同士の間に存在する間隙に、前記表面皮膜を有する金属粒子が配置された構造となっている。このようなバルク状の磁石成形体（バルク磁石）であることによって、絶縁皮膜３の形成された磁石粒子２の至る所に、表面皮膜５の形成された金属粒子４がほぼ均等に存在する。金属粒子４の存在に起因したこのような構造のバルク磁石は、従来のボンド磁石と比較して有意に高密度化することができる。ひいては、金属粒子４が磁石成形体１の加工性、磁気特性及び抵抗性などの向上に寄与するのである（後述）。
【００５４】
このように、絶縁皮膜３で被覆された磁石粒子２が、比抵抗が大きい表面皮膜５で被覆された金属粒子２をバインダーとして、緻密化された磁石成形体１を構成することができる。その結果、電気抵抗率の高い磁石成形体が得られる。比抵抗が大きい表面皮膜５を有する金属粒子２は、好ましくは絶縁皮膜と接触した状態である。しかし、不可避的に生じる皮膜の破損部や、高抵抗化の障害にならない程度の範囲で意図的に添加された絶縁性皮膜のない磁石粒子などが、磁石粒子２と接触する場合がありうる。かような場合であっても、本発明による表面の比抵抗が大きい表面皮膜５が、磁石粒子２同士の隙間に密に存在することにより、高い電気抵抗率を維持することが可能となる。
【００５５】
本発明の磁石成形体１の密度は、真密度に対して、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。真密度の測定は、アルキメデス法による測定が可能である。真密度としては、用いた磁粉および金属粒子のバルク体の比重から計算によって算出することができる。この計算法では、磁粉表面に塗布した絶縁皮膜を無視している。バルクに占める皮膜の割合は小さく、磁気特性を満足するための密度条件としては、無視可能な量であるためである。本発明の磁石成形体１の性能については、後述の実施例で定量的に示す。
【００５６】
本発明の第１の磁石は、等方性磁石粉末から製造される等方性磁石、異方性磁石粉末をランダム配向させた等方性磁石、または異方性磁石粉末を一定方向に配向させた異方性磁石のいずれであってもよい。高い最大エネルギー積を有する磁石が必要であれば、異方性磁石粉末を原料とし、これを磁場中配向させた異方性磁石であることが好ましい。
【００５７】
以上で述べてきた、本発明の第１の磁石成形体を製造する手法について特に制限はなく、本発明の第１の磁石成形体の技術的範囲は、後述する本発明の第２の製造方法により製造されたもののみに限定されることはない。
【００５８】
［第２態様］
本発明の第２は、磁石成形体の製造方法に関する。該製造方法は、磁石粒子の表面に絶縁皮膜を形成する工程（以下、「絶縁皮膜形成工程」という）と、金属粒子、及び前記絶縁皮膜が形成された磁石粒子を混合し、加圧下かつ大気中、１０〜４００℃でバルク化することにより、前記金属粒子を絶縁性の不動態皮膜で覆い、バルク磁石を得る工程（以下、「成形工程」という）とを含む。以下、各工程について詳説する。
【００５９】
（絶縁皮膜形成工程）
本工程では、磁石粉末の表面に絶縁皮膜を形成する。上記第１態様で述べたことと同様の観点より、前記磁石粉末は希土類磁石粉末であることが好ましい。なお、希土類磁石はフェライト磁石などとともに焼結磁石に分類される。また、前記希土類磁石粉末を構成する希土類磁石粒子は、異方性希土類磁石を製造可能な磁石粒子であることが好ましい。
【００６０】
希土類磁石粒子の表面に絶縁皮膜を形成する手法について特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうる。このような異方性希土類磁石を製造可能な希土類磁石粒子は、ＨＤＤＲ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｉｏｎ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）法、温間変形加工（熱間変形加工）などにより製造することができる。ＨＤＤＲ法及び温間変形加工（熱間変形加工）については、従来公知の条件により行うことができる。例えば、非特許文献（「希土類永久磁石」、俵  好夫、大橋  健  共著「森北出版株式会社」出版、１９９９年１０月２０日、ｐ．１１５−１２１）などを参照することにより適宜、条件設定することができる。
【００６１】
また、前記絶縁皮膜を形成する手法として、例えば、特開２００５−１９１１８７号公報に記載の手法が採用されうる。具体的には、希土類磁石粉末の表面に希土類アルコキシドを塗布し、重縮合させることにより、希土類酸化物、または樹脂などの有機物からなる絶縁皮膜が表面に固着されてなる被覆粉末を得ることが可能である。このような製法を用いる場合、少量の希土類酸化物または有機物の添加により、希土類磁石粒子間に絶縁皮膜が存在する希土類磁石を製造可能である。このため、最大エネルギー積を大きな値に維持しつつ、高い電気抵抗値と渦電流の抑制能を、希土類磁石に付与することが可能である。また、希土類アルコキシドを、希土類磁石粉末の表面に塗布した後に熱分解する製法であるため、希土類磁石の製造工程において、加水分解による錯体成分の変質の発生が抑制される。以下、かような手法により絶縁皮膜を形成する場合について、詳細に説明する。
【００６２】
本工程において、希土類アルコキシドは、希土類酸化物または有機物として希土類磁石粉末の表面に固着して被覆粉末を形成する。そして最終的には、後述する成形工程を経て、希土類磁石粒子間に存在する絶縁皮膜となる。希土類アルコキシドとしては、市販の試薬を用いればよい。希土類アルコキシドが液体である場合には、液体の希土類アルコキシドを、希土類磁石粉末の表面に塗布すればよい。一方、希土類アルコキシドが固体である場合には、適切な有機溶媒に溶解した状態で、希土類磁石粉末の表面に塗布すればよい。
【００６３】
希土類アルコキシドの具体例としては、例えば希土類トリイソプロポキシドが挙げられる。希土類トリイソプロポキシドは、様々な有機溶媒との併用が可能であるため、好ましい。希土類トリイソプロポキシドの具体例としては、ジスプロシウムトリイソプロポキシド、ホルミウムトリイソプロポキシド、エルビウムトリイソプロポキシド、ツリウムトリイソプロポキシド、イッテルビウムトリイソプロポキシド、ルテチウムトリイソプロポキシド、イットリウムトリイソプロポキシド、ガドリニウムトリイソプロポキシドなどが挙げられる。有機溶媒としては低温で除去可能な低沸点有機溶媒が挙げられる。すなわち、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、ヘキサンなどの非極性溶媒、テトラヒドロフラン等の環状エーテル系溶媒、またはイソプロピルアルコールや２−エトキシエタノールなどのアルコール系溶媒などである。これらの有機溶媒は、あらかじめ脱水した上で用いることが好ましい。
【００６４】
本工程の第１段階として、希土類アルコキシドを用意するか、または希土類アルコキシドが有機溶媒に溶解してなる希土類表面処理液を調製する。希土類アルコキシドは、ケイ素アルコキシド、アルミニウムアルコキシド、チタニウムアルコキシドなどと比較して、水分との反応活性が大きく、加水分解して、有機溶媒に不溶性の希土類水酸化物を生成しやすい。このため、大気中の水分との接触など、わずかな水分の混入にも注意することが好ましい。そこで、磁石粉末の表面に希土類アルコキシドを塗布する際、不活性ガス雰囲気などの乾燥雰囲気下にて行うことが好ましい。不活性ガスとしては、ヘリウム、ネオンまたはアルゴンなどが用いられうる。その際、雰囲気の露点を−４０℃以下に設定するのが好ましく、−８５〜−５０℃に設定するのがより好ましい。また、上述のように、希土類アルコキシド溶解用の有機溶媒は、あらかじめ脱水処理を施した上で用いることが好ましい。
【００６５】
有機溶媒を用いる場合には、希土類アルコキシドを有機溶媒に溶解し、希土類表面処理液を調製する。処理液の濃度は、磁石粉末への希土類アルコキシドの添加量を考慮して決定されうる。
【００６６】
本工程の第２段階として、希土類アルコキシド（場合によっては、希土類アルコキシドが有機溶媒に溶解してなる希土類表面処理液）を用いて、上記で得られた磁石粉末の表面を希土類アルコキシドで被覆する。すなわち、磁石粉末の表面に希土類アルコキシドを塗布し、皮膜を形成させる。ここで、前述のように、希土類アルコキシドが液体であれば、希土類アルコキシドそのものを磁石粉末に塗布することが可能である。
【００６７】
液体の希土類アルコキシドまたは希土類表面処理液を、磁石粉末に添加する。有機溶媒を用いた場合には、次いで溶媒を乾燥させて除去し、磁石粉末の表面に希土類アルコキシドを析出させる。乾燥の際には、必要に応じて、減圧乾燥等の手法が併用されうる。１回の塗布で十分な量の希土類アルコキシドが塗布できない場合には、希土類アルコキシドまたは希土類表面処理液を供給する工程を、２回以上繰り返してもよい。このような作業により、磁石粉末の表面の大部分、好ましくは全体が希土類アルコキシドで被覆される。本段階は、不活性ガス雰囲気などの乾燥雰囲気下にて行うことが好ましい。不活性ガスとしては、ヘリウム、ネオンまたはアルゴンなどが用いられうる。
【００６８】
続いて、本工程の第３段階として、得られた粉末（皮膜を有する磁石粉末）を真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で加熱処理する。加熱処理の温度は、１００〜６５０℃であることが好ましく、３００〜６００℃であることがより好ましい。加熱処理の時間は、真空圧力計などにより炉内圧をモニタリングの上、熱分解ガスの放出が終了するまで実施する必要がある。なお、かかる加熱処理中、温度は常に一定でもよいし、途中で変化させてもよい。途中で加熱温度を変化させることにより、熱分解反応を制御することができ、炉内の過度な雰囲気汚染による磁気特性のダメージを防止できる。
【００６９】
これにより、希土類アルコキシドの重縮合が促進され、磁石粉末の表面に絶縁皮膜が形成し、被覆粉末が得られる。希土類アルコキシドの重縮合反応は、加熱によって促進しうる。ただし、酸素や水分共存下で加熱する場合には、磁石成形体の酸化劣化をもたらす恐れがあるため、大気中で加熱する場合は２００℃以下に留めることが好ましい。より一層、重縮合反応を促進させるためには、真空雰囲気または不活性ガスフローの下、３００℃以上の温度で熱処理を行うことが効果的である。不活性ガスとしては、ヘリウム、ネオンまたはアルゴンなどが用いられうる。上記第１段階及び第２段階を、適宜繰り返し行ってもよい。これにより、磁石粉末の表面のほぼ全体に絶縁皮膜を形成することができる。
【００７０】
（成形工程）
本工程においては、金属粒子（金属粉末）、及び上記で得られた被覆粉末を混合し、加圧下かつ大気中、１０〜４００℃でバルク化することにより、前記金属粒子を絶縁性の不動態皮膜で覆い、バルク磁石を得る。すなわち、金属粉末と被覆粉末との混合物を成形用金型などに充填した後、加圧下かつ大気中で加熱する。これにより、磁石成形体が完成する。なお、金属粒子（金属粉末）を大気中、絶縁性の不動態皮膜で覆うことについては、上記第１態様と同様であるため、ここでは説明を省略する。ここで、前記金属粒子を被覆する絶縁性の「表面皮膜」の形成について説明する。前記金属粒子は、後述の通り、加熱に伴い表面が酸化し、皮膜を形成させることができる。しかし、かかる表面皮膜の代わりにめっき処理を施してもよい。例えば、アルミめっきやクロムめっきなどが挙げられる。前記表面皮膜は、成形処理時の加熱により自然に発生させることができるため、別途の方法を行わなくとも、金属粒子に絶縁性を付与できるというメリットがある。一方、めっき処理により金属粒子の表面に絶縁性皮膜を生成する場合には、別途「めっき処理」を行うことになる。その一方、加熱により自然に発生する絶縁性皮膜と比較して、皮膜の膜厚や密度などを容易に調節できるというメリットがある。いずれの方法を用いるとしても、前記表面皮膜は、磁石粒子及び金属粒子よりも電気抵抗率が高い不動態皮膜であることが好ましい。前記表面皮膜がかかる不動態皮膜である場合、金属粒子の絶縁性（電気抵抗率）を本発明の磁石成形体の絶縁性に影響を与えない程度にまで低減できる。
【００７１】
具体的には、まず、上記で得られた被覆粉末と前記金属粉末とを成形用金型などの中に充填する。成形用金型などの形状は特に限定されず、本発明の磁石が適用される部位に応じて決定するとよい。成形用金型などに充填する際には、適当な圧力を加えて事前に仮成形してもよい。仮成形の圧力は、好ましくは１０〜２００ＭＰａであり、好ましくは１０〜５０ＭＰａである。被覆粉末を仮成形する段階の温度は特に限定されないが、作業の容易性、コストを考慮すると、作業環境の温度下で圧縮することが好ましい。また、作業環境としては、被覆粉末が酸化により劣化することを防ぐため、好ましくは３０％以下に湿度（相対湿度）を設定するなど、成形処理の際の環境に配慮するとよい。仮成形中の温度は、５０℃以下であることが好ましく、１０〜４０℃であることがより好ましい。仮成形中の時間は、変位が安定するまで静置することが好ましい。なお、用いる磁石粉末が異方性磁石粉末である場合には、磁石粉末を磁場配向させながら仮成形することによって、異方性の磁石を得ることができる。なお、かような形態において、加える配向磁場は、好ましくは１．２ＭＡ／ｍ以上であり、より好ましくは１．２〜２．２ＭＡ／ｍである。
【００７２】
被覆粉末を成形用金型などで成形する場合には、必要に応じて、緩衝剤をさらに添加してもよい。この緩衝剤は、磁粉の過度な変形を抑制するという機能を有する。かような緩衝剤としては、例えば、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３）やケイ酸（ＳｉＯ２）ガラス、Ｔｂ２Ｏ３などの酸化物が挙げられる。緩衝剤をさらに添加する場合の添加量については特に制限はないが、被覆粉末１００質量％に対して、１〜３０質量％程度である。なお、緩衝剤は１種のみが単独で用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
【００７３】
続いて、成形用金型などに充填されたか、または事前に仮成形された被覆粉末と金属粉末とを成形してバルク磁石を得る。なお、上記「仮成形」は、本明細書における「成形」には該当しないものとする。成形に用いる装置としては、磁石製造に通常用いられる公知の装置を使用可能である。
【００７４】
本発明では、上記した被覆粉末と金属粉末とが、冷間または温間プレスによりプレス成形される。より具体的には、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で、温間プレスによりプレス成形することが好ましい。磁石は常温付近では硬く脆いが、かかるプレス成形を行った場合には、原料である磁石粉末に混合した金属粒子を、低圧力で優先的に十分に塑性変形させることができ、磁石粉末の過度な変形による破損を抑制することで、高密度な磁石成形体を得ることができる。前記プレス成形の方法は特に限定されないが、ホットプレスまたは通電焼結装置による温間成形法を適用可能である。
【００７５】
前記温間プレスの際の操作温度は、１０〜４００℃であり、好ましくは１００〜４００℃であり、より好ましくは１００〜３００℃である。換言すると、前記操作温度は、前記金属粒子の軟化点の範囲内であることが好ましい。温間プレス時の均熱時間（加熱時間）は、変位計により、所定の圧力での収縮が終了して十分緻密化するまで実施することが好ましい。また、加圧圧力は、好ましくは１０〜１０００ＭＰａであり、より好ましくは１００〜１０００ＭＰａである。また、加熱時間の経過とともに加圧圧力を変化させてもよい。本発明では、樹脂の代わりにＡｌなどの金属粒子をバインダーとしているので、射出成形などの鋳造プロセスではなく、高圧プレスが可能となる。
【００７６】
上記成形工程における粒子などのメカニズムは、以下のように考えられる。上記工程によれば、成形用金型などを用いて、絶縁皮膜で覆われた磁石粒子と不動態化により生じる表面皮膜を有する金属粒子とが温間プレスによりプレス成形される。その際、成形用金型への充填前に十分に磁石粒子と金属粒子とが混合されているため、磁石粒子同士の隙間を埋め尽くすように金属粒子が配置する。加熱により金属粒子の表面に均一に酸化皮膜（表面皮膜）が形成される。そして、室温〜４００℃という低温での加熱処理、及び磁石粉末の液化温度（５００℃程度）の観点から、加熱を通じて、磁石粒子の磁気特性を維持できる。そして、かような低温下でも酸化皮膜（表面皮膜）を形成する金属粒子（軟化点が室温〜４００℃の範囲）を用いているのである。したがって、磁石粒子及び金属粒子は共に絶縁性の皮膜で覆われているため、両者が反応することはなく、両者の特質を減ずるような事態は殆ど生じない。結果として、磁気粒子は本発明の磁石成形体に高磁気特性を付与する。柔軟性の高いＡｌなどの特定の金属粒子（軟化点が室温〜４００℃の範囲）は、本発明の磁石成形体に高い導電性を付与するとともに、加工容易性を付与する。さらに、磁気粒子及び金属粒子をそれぞれ被覆する絶縁性皮膜は、本発明の磁石成形体に高い電気絶縁率を付与するとともに、磁石粒子と金属粒子との反応による両者の特性の低下を防止する役割も果たしているのである。これにより、高密度で磁気特性に優れた磁石成形体を得ることができる。なお、上記した金属粒子の表面に発生する酸化皮膜は、上述のめっき処理によっても得られる。
【００７７】
（成形後の処理）
バルク磁石の成形後には、成形温度以下での歪とりを主な目的とした熱処理を実施した後、加工（切断、研磨など）、表面処理（保護膜の形成、塗装など）、着磁などの処理を行う。
【００７８】
磁石成形体の加工には、各種公知技術を適宜適用できる。すなわち、研削（外面研削、内面研削、平面研削、成形研削）、切断（外周切断、内周切断）、ラッピング、面取り等の加工を実施できる。加工用具としては、ダイヤモンド、ＧＣ砥石、外内周切断機、外内周研削機、ＮＣ旋盤、フライス盤、マシニングセンターなどが用いることができる。
【００７９】
着磁は、静磁場またはパルス磁場によって行うことができる。飽和に近い着磁状態を得るための目安は、自発保磁力の少なくとも２倍以上、望ましくは５倍程度の着磁磁場強度である。
【００８０】
以上の通り、本発明により得られるような、磁石粉末を被覆して、かつ、塑性変形能にも絶縁性にも優れた絶縁物質を混合して得られるような、絶縁物質と皮膜とが相補的に連続してなる組織によって、磁石成形体の比抵抗を数倍〜数１０倍に向上させることができる。
【００８１】
また、電気抵抗を高めるには、絶縁性物質の磁石粒子に対する連続性を確保し、かつ、磁石粒子の反応を抑制しつつ、絶縁性物質が皮膜状の場合にはかかる皮膜を破損しないように緻密化する必要がある。しかし、上記特許文献に代表されるような従来の手法では、Ｇｅが連続性を有する存在状態になく、さらに、Ｇｅの存在下では高温での成形が必要となる。そして、かかる高温成形では、絶縁性や磁気特性を損なう上、製造効率も悪くなる。特に、磁石粉末は脆性材料であるため、高温での成形時に皮膜ごと破損して、絶縁性を大きく損ない、十分な抵抗が得られないという多くの問題があった。その一方で、５００℃を下回るような低温成形を採用すると、一般に磁石粒子とＧｅなどの絶縁材との反応が生じやすく、磁気特性及び絶縁性を大きく損なうという問題があった。
【００８２】
そこで、本発明による５００℃を有意に下回るような低温成形条件での磁石の製造によって、高磁気特性及び高電気抵抗を併せ持った磁石成形体が得られるのである。
【００８３】
本発明の第３は、上記第１態様の磁石成形体、または上記第２態様の製造方法により得られる磁石成形体を用いたモータについて説明する。参考までに図２に、本発明の磁石成形体が適用された集中巻の表面磁石型モータの１／４断面図を示す。図中、１１はｕ相巻線、１２はｕ相巻線、１３はｖ相巻線、１４はｖ相巻線、１５はｗ相巻線、１６はｗ相巻線、１７はアルミケース、１８はステータ、１９は磁石、２０はロータ鉄、２１は軸である。本発明の磁石成形体は、高い電気抵抗を有し、その上、保磁力などの磁石特性にも優れる。このため、本発明の磁石成形体を用いて製造されたモータを利用すれば、モータの連続出力を高めることが容易に可能であり、中から大出力のモータとして好適といえる。また、本発明の磁石成形体を用いたモータは、保磁力などの磁石特性が優れるために、製品の小型軽量化が図れる。例えば、自動車用部品に適用した場合には、車体の軽量化に伴う燃費の向上が可能である。さらに、特に電気自動車やハイブリッド電気自動車の駆動用モータとしても有効である。これまではスペースの確保が困難であった場所にも駆動用モータを搭載することが可能となり、電気自動車やハイブリッド電気自動車の汎用化に大きな役割を果たすと考えられる。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、下記実施例により本発明が限定されることはない。
【００８５】
＜実施例１＞
希土類磁石粉末（希土類磁石粒子の粉末状の集合体）として、ＨＤＤＲ法を用い、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方性磁石粉末を調製した。具体的な調製手順は以下の通りである。
【００８６】
まず、組成Ｎｄ１２．６Ｆｅ残部Ｃｏ１７．４Ｂ６．５Ｇａ０．３Ａｌ０．５Ｚｒ０．１の成分組成の鋳塊を準備した。この鋳塊を１１２０℃にて２０時間保持して均質化した。均質化した鋳塊は水素雰囲気中で室温から５００℃まで５℃／分の昇温速度で昇温させて６０分間保持し、さらに、５℃／分の昇温速度で８５０℃まで昇温させて１５０分間保持した。引き続いて、８５０℃の真空雰囲気中に保持した後、Ａｒガス気流中で冷却して、微細な強磁性相の再結合集合組織（結晶粒）を有する合金を得た。この合金をジョークラッシャー及びブラウンミルを用いてＡｒガス中で粉体化し、篩にかけて平均粒径３００μｍ以下の希土類磁石粉末を得た。得られた希土類磁石粉末の融点をＤＳＣ解析した結果、７４０℃付近で溶融反応が認められた。
【００８７】
なお、組成中「Ｆｅ残部」と表記したが、原料や製造雰囲気等から混入する合計量が２％以内の範囲であれば、Ｏ、Ｈ、Ｎなどのガス成分やＣ、Ｓ、Ｐなどの非金属元素および金属元素、希土類元素を問わない。さらには、不純物成分を含有しても、特に本発明に影響はしない。希土類磁石粉末の表面への絶縁皮膜の形成には、希土類アルコキシドであるジスプロシウムトリイソプロポキシドを塗布し、ジスプロシウムトリイソプロポキシドの加熱処理による重縮合により、希土類酸化物を表面に固着させる手法を採用した。絶縁皮膜の形成から磁石の成形に至るまでの詳細な手順は、以下の通りである。
【００８８】
（１）露点が−８０℃以下のＡｒガスを満たしたグローブボックス内で、希土類アルコキシドであるジスプロシウムトリイソプロポキシド２００ｇに、有機溶媒として脱水ヘキサンを加えて溶解し、全量が１０００ｍｌのジスプロシウム表面処理液を調製した。
【００８９】
（２）Ａｒ雰囲気としたグローブボックス内で、前記ジスプロシウム表面処理液２７３ｍｌを、上記で得た混合粉末１０００ｇに添加し、攪拌したのち、溶媒を除去し、混合粉末の表面を、希土類アルコキシド（ジスプロシウムトリイソプロポキシド）で被覆した。
【００９０】
（３）上記の操作により得られた皮膜を有する磁石粉末を、真空中で３５０℃にて３０分間熱処理し、引き続き６００℃で６０分間熱処理を実施して、錯体を熱分解し、絶縁皮膜を形成させて、被覆粉末を得た。
【００９１】
（４）被覆粉末３．８５ｇとＡｌ粉末（平均粒径４５μｍ）０．１５ｇを成形用金型に充填した。成形用金型としては、１０×１０ｍｍの開口部を有する超硬製の成形用金型を用いた。続いて、成形用金型中の被覆粉末に磁場印加することによって、磁石粉末を磁場配向させながら仮成形した（相対湿度１５％）。配向磁場は１．６ＭＡ／ｍ、成形圧力は１９ＭＰａとした。Ａｌ粉末は、純度９９．９％で約５０〜１００μｍの粒径を有する市販のＡｌ粉末を用いた。
【００９２】
（５）この仮成形された被覆粉末を、引続き荷重をかけて９８０ＭＰａの成形圧力を付与して磁石成形体を得た。その際の処理温度は２５℃であり、処理時間については、変位計を見ながら、変位の変化がなくなった後３分間保持した。
【００９３】
（６）得られた磁石成形体の磁石密度は７．２×１０３ｋｇ／ｍ３であった。
【００９４】
また、前記磁石成形体１００質量％に対して、希土類磁石粒子の含有量は８６.６質量％、絶縁皮膜の含有量は９．６質量％、Ａｌ粒子の含有量は３．８質量％であった。なお、分析はバルク成形体１ｇを塩酸中に溶解した後、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）にてＮｄの質量（質量％）を算出した。得られたＮｄの値から、全て主相であることを仮定して化学量論組成から、磁石粒子の重量を算出した。Ａｌ粒子は、添加した重量から算出した。質量の残部は、全て絶縁皮膜の値として算出した値である。前記磁石成形体における絶縁皮膜の膜厚は、オージェ電子分光（ＡＥＳ）分析によるＤｙの深さプロファイルを測定したところ、約０．５μｍであった。
【００９５】
また、絶縁皮膜中の希土類酸化物の含有量は、電子プローブアナライザー（ＥＰＭＡ）分析により一部、炭素物の生成が推定されたが、酸素と炭素の存在比から算出した結果、約９８％以上のＤｙが酸化物であった。
【００９６】
＜実施例２＞
実施例１と同様の手法で被覆粉末とＡｌ粉末を成形用金型に充填し、磁石粉末を磁場配向させながら１９ＭＰａで仮成形した。この仮成形された被覆粉末を、真空中での加圧焼結によって成形し、バルクの磁石成形体を得た。成形にはホットプレス装置を用いた。成形（焼結）温度は１５０℃で、保持時間は３分、成形工程中の圧力は、室温から１５０℃までは１９ＭＰａを保持し、１５０℃に到達後は４９０ＭＰａを付与した。得られた磁石成形体の磁石密度は７．３×１０３ｋｇ／ｍ３であった。
【００９７】
＜実施例３＞
被覆粉末とＡｌ粉末の混合量を３．６ｇと０．４ｇに変更した以外は、実施例１と同様の手法で磁石成形体を作製した。得られた磁石成形体の磁石密度は６．５×１０３ｋｇ／ｍ３であった。
【００９８】
＜実施例４＞
実施例１で用いたＤｙ錯体に替えて、Ｓｉ系の皮膜を生成するコーティング材を用いた。被覆粉末の表面への絶縁皮膜の形成には、粉末１０ｇ当たり、５ｍｌのポリシザラン溶液（アクアミカ社製）を塗布し、ドライヤーで乾燥し、１００℃で１時間保持して、絶縁物である酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の被膜を有する被覆粉末を得た。被覆粉末とＡｌ粉末の混合量を３．６ｇと０．４ｇにして、実施例１と同様の手法で磁石成形体を作製した。得られた磁石成形体の磁石密度は、６．４×１０３ｋｇ／ｍ３であった。
【００９９】
＜実施例５＞
実施例１で用いたＤｙ錯体に替えて、ポリイミド系の樹脂皮膜を生成するコーティング材を用いた。１０ｇの磁石粉末をシャーレに秤量し、振動攪拌しながらファインポリイミドワニススプレー（ファインケミカルジャパン製）を塗布した。一回に５秒間塗布し、３分以上放置して乾燥させた後、再度５秒間塗布する操作を繰り返し、合計の塗布回数を１０回になるように塗布を繰り返した。得られた粉末を、実施例１と同様の手法でＡｌと混合して磁石成形体を作製した。得られた磁石成形体の磁石密度は、７．３×１０３ｋｇ／ｍ３であった。
【０１００】
＜実施例６＞
被覆粉末とＡｌ粉末の混合量を３．８ｇと０．２ｇに変更した以外は、実施例５と同様の手法で磁石成形体を作製した。得られた磁石成形体の磁石密度は７．１×１０３ｋｇ／ｍ３であった。
【０１０１】
＜比較例１＞
実施例１で用いた希土類磁石粉末に対し、特に被覆処理を施さず、金属粒子も混合させずに実施例１と同様に磁場中で１９ＭＰａの仮成形を施した。次いで、この仮成形された磁石粉末を、真空中での加圧焼結によって成形し、バルクの磁石成形体を得た。成形にはホットプレス装置を用いた。焼結温度は７２０℃で、保持時間は３分、成形時圧力は室温から７００℃までは１９ＭＰａを保持し、７００℃に到達後は４９０ＭＰａを付与した。得られた磁石成形体の磁石密度は７．８×１０３ｋｇ／ｍ３であった。
【０１０２】
＜比較例２＞
実施例１で用いた希土類磁石粉末４ｇに対し、２液タイプのエポキシ樹脂クイック５（コニシボンド製）を滴下して、スラリー状に混合し、すばやく１０×１０ｍｍの成形用金型に流し込んだ。乾燥後、得られた磁石成形体の密度は、５．３×１０３ｋｇ／ｍ３であった。
【０１０３】
＜比較例３＞
Ａｌ粉末を添加しないで、実施例２と同様の操作を行ったが、成形体は得られなかった。
【０１０４】
＜比較例４＞
Ａｌ粉末を添加しないで、実施例５と同様の操作を行ったが、成形体は得られなかった。
【０１０５】
＜比較例５＞
被覆粉末を３．６ｇ、Ａｌ粉末に替えてＣｕを０．４ｇを添加した以外は、実施例２と同様の操作を行い、磁石成形体を得た。得られた磁石成形体の磁石密度は７．５×１０３ｋｇ／ｍ３であった。
【０１０６】
＜比較例６＞
被覆粉末を３．６ｇ、Ａｌ粉末に替えてＧｅを０．４ｇ添加した以外は、実施例５と同様の操作を行ったが、成形体は得られなかった。
【０１０７】
（磁石成形体の磁気特性及び比抵抗の評価）
得られた磁石成形体の磁気特性及び比抵抗を、以下の手法により評価した。磁石密度は希土類磁石の寸法および質量から算出した。磁石特性（保磁力（Ｈｃｊ）、最大エネルギー積ＢＨｍａｘ）は、東英工業株式会社製のパルス励磁型着磁器ＭＰＭ−１５を用い、着磁磁界１０Ｔにてあらかじめ試験片を着磁後、東英工業株式会社製のＢＨ測定器ＴＲＦ−５ＡＨ−２５Ａｕｔｏを用いて測定した。
【０１０８】
また、比抵抗（電気抵抗率）は、エヌピイエス株式会社製の抵抗率プローブを使用した４探針法にて測定した。この際、プローブの針材質はタングステンカーバイト、針先端半径は４０μｍ、針間隔は１ｍｍであり、４本の針の総荷重は約４００ｇとした。
【０１０９】
発熱量は、中心磁場７０Ｇの周波数９ＫＨｚの交流磁場を５分間印加し、試料の温度上昇度を熱電対にて測定した。比熱と体積の影響を無視して、温度上昇曲線の傾きで発熱量を比較した。発熱量及びＢＨｍａｘ劣化度については、比較例１の無コートフルデンス磁石の値を１００％として、各試料を相対値で比較した。結果をまとめて表１に示す。なお、表中、「室温」とは、２５℃程度（１５℃〜３０℃）を意味する。
【０１１０】
【表１】
2009224378.tif 000004
【０１１１】
表１より、実施例１〜６により得られた磁石成形体はいずれも、磁気特性の指標の１つである保磁力と、比抵抗（電気抵抗率）とが共に高くて優れた磁石成形体であることを確認した。一方、比較例を見るといずれも、保磁力または比抵抗が低いことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の磁石成形体の断面模式図である。
【図２】本発明の磁石成形体が適用された集中巻の表面磁石型モータの１／４断面図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１    磁石成形体、
２    磁石粒子、
３    絶縁皮膜、
４    金属粒子、
５    表面皮膜、
１１    ｕ相巻線、
１２    ｕ相巻線、
１３    ｖ相巻線、
１４    ｖ相巻線、
１５    ｗ相巻線、
１６    ｗ相巻線、
１７    アルミケース、
１８    ステータ、
１９    磁石、
２０    ロータ鉄、
２１    軸。
【図１】
2009224378.tif 000005
【図２】
2009224378.tif 000006