JPS6033287B2 - 粉末永久磁石の磁場中成形法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉末磁石材料の磁場中成形に関するもので、特
に、希士類−コバルト粉末永久磁石の製造方法に関する
。

希士類−コバルト金属間化合物は、近時、飽和磁化の高
いＳｍ２Ｃｏ．７系及び磁気異万性が大きいことを利用
して粉末とし、磁場中で加圧成形して永久磁石化される
。

本発明の目的は、極めて高い配向度を得ることにある。

粉末の磁場中成形過度では、それぞれの粒子の容易磁化
方向と成形の際、加えられる磁場の向きが平行に並んだ
状態で圧縮成形され、その結果残留磁気モーメント。ｒ
がその材質の飽和磁気モーメント。ｓ（〇はいずれも１
グラム当りの磁気モーメント）に等しくなることが理想
である。しかし、実際には、それぞれの磁石微粒子は互
いの粒子の間の相互作用によって加えられる磁場の方向
と全く平行には整列することが出来ず、ある角度分散を
もって成型される。その結果、成型磁石体の。ｒはその
材質の。ｓより小さくなる。一般に磁石体のそれぞれの
微粒子の磁場方向に関する配向性を示すために粒子の配
向度ＫをＫ＝溝と定義し、胸化近づくように磁場中成型
法を工夫する必要がある。特にＳｍ２Ｃｏ．７粉末磁石
は結晶構造が菱面体晶もし〈は六方晶で、かつ保磁力の
発生機構が従来のＳｍＣ巧磁石と基本的に異なる。

すなわち、Ｓｍ２Ｃｏ．７型は磁壁の移動、並びにその
ピンニングによるため、磁性粉末の成形に際しては、大
きな配向磁界並びに、配向された粉末を保持する成形方
法が必要となる。従来の磁場中成型法は異万性バリウム
フェライト磁石等で一般に広く行なわれており、その原
理は第１図に示されるように磁極間隔可変の電磁石の間
に金型６を置き、上下パンチ４，５の間に磁石粉末を入
れた状態で磁場を印加し、そのまま磁極間隔を縮めるこ
とによって粉末成型体を作るものである。

一般には電磁石と圧縮装置が一体となるように圧縮機の
上下ラム１，２に励磁コイル３を取りつけて磁場中成型
が行なわれる。この方法は磁場の方向と粉末の加圧方向
が平行であることを特徴とする。従来ＳｍＣ法粉末の高
配何度を得るためには、特顔昭４７一３４８５２号（特
公昭５４−２５６３７号公報参照）には希士類−コバル
ト粉末磁石すなわち、ＳｍＣ法磁石について、磁場を圧
縮方向と垂直にかけることによって、効果のあることが
記載ざれている。

しかし、本発明者は近時高性能磁石のＲ２ＴＭ，７型、
例えばＳｍ（Ｃｏｏ．６７２，Ｃｕｏ．０８，Ｆｅｏ．
０２，Ｚｒｏ．０２８）６．０〜９．３粗成からなる合
金について研究して来たところ、第２図の４ １−Ｈカ
ーブに示すように、明らかに、保磁力機構の違いがある
ことがわかって来た。従来は、微粉末で単磁区粒子の一
回転というメカニズムからして、初磁化曲線は、（ｂ）
に示すように急激な立ち上がりを示す。一方本発明法の
Ｓｍ（Ｃｏｏ．６７２，Ｃｕｏ．０８ Ｆｅ ｏ．２２
，Ｚｒｏ．０２８）８．４合金の４ｍｌ−ＨＺカーブの
初磁化曲線｛ａ）‘ま、磁壁の移動のためのエネルギー
である外部磁場の大きさが１肌Ｃｅ付近でほぼ完了して
いる。このように、ＳｍＣ法とＳｍ２Ｃｏ．７では、保
磁力機構が基本的に異なり、特にＳｍ２Ｃｏ．７型永久
磁石においては、より高い配向磁場と成形方法が求望こ
れる。前記したように、特膿昭４７一３４８５２号では
、このことに何等言及していない。本発明は、Ｓｍ２Ｔ
Ｍ，７磁石の場合は、磁場に垂直方向に加圧成形しなが
ら、かつ磁場の磁場の強さを１０ＫＯｅ以上かけること
により、配向度Ｋを向上させることを見出した。

さらに本発明は、Ｓｍ２ＴＭ，７合金ィンゴットを溶体
化および時効処理した後、粒度が５〜８０ムの範囲に分
布するように粉末化し、バインダーであるェポキシ樹脂
を混合した後、前記方法で成形するものである。一般に
Ｓｍ２ＴＭ，７合金は、空気にふれると酸化して磁気特
性が劣化しやすいという欠点を有している。したがって
粉末の粒度があまり小さくなると、表面積が大きくなる
ため、より酸化しやすくなり、酸化防止のための処理が
煩雑となって製造工数、コストが増大するため、最低で
も５山以上が望ましい。また粒度が８０仏を越えると、
成形後の磁石表面のアラサが大きくなり、外観上の商品
価値が低下すると共に、後加工の研摩や衝撃によって粒
子の脱落が生じやすくなるなどの問題が生じるので、上
述の範囲にするのが望ましい。本発明は、公知の技術の
単なる適用ではなく、Ｓｍ２ＴＭ，７粉末磁石の磁気的
性質を考えた、粉末磁石の高性能化のための、特有な磁
場中成形法に関するものである。以下図を参照しながら
本発明の実施例を詳細に説明する。

第３図は、実施例に用いた粉末加圧装置であり、本装置
の材料は、電磁石面に当る金型６及びパンチ４は非磁性
金属のステラィト合金で作られている。

次に、原料合金は、組成式がＳｍ（Ｃｏ７０．６７２，
Ｃｕｏ．０８，Ｆｅ ｏ．２２，Ｚｒｏ．０２８）８．
４になるように秤量し、ｌｋ９をアルゴンガス雰囲気中
で高周波溶解した。この鋳造ィンゴットの塊を、先ず、
１１６０ｑｏ×６時間、Ａｒガスを流しながら、管状炉
中で溶体化処理を行ない、急冷した。冷却速度は１０〜
５０３０１分程度で行なった。続いて、該試料を〜ガス
雰囲気中で、８００ｑｏ×ＩＨ、７００００×餌の２段
階処理を行なった。次にこの原料を粗粉砕して粒度−８
０＃（メッシュ）とし、続いて非酸化性雰囲気下のボー
ルミルで粒度５一〜６５山の粉末を作った。

この微粉末と、バインダーとしてェポキシ系の有機物樹
脂の粘度１０００〜１５００Ｐ（センチボィズ）のもの
を約公Ｗ％添加、乳鉢中で、混練し試料とした。以下該
混合粉末を用いた、成形法の順を示す。１ 移動パンチ
４と５およびこの案内となる金型６の空間に、Ｓｍ（Ｃ
ｏｏ．６７２，Ｃｕｏ．０８，Ｆｅｏ．２２，Ｚｒｏ．
０２８）８．４とバインダーからなる混合粉末７を入れ
る。

２ 金型６の外周面は電磁石の磁極８に密着するように
置く。

３ 電磁石を励磁し磁場をかける。

４ ハンドジャッキまたは油圧に直結している押し棒１
および２を押して、両側から均等粉末を加圧する５ 加
圧終了後、そのままの状態で逆磁場をかけ加圧された粉
末磁石を消磁する。

６ 加圧装置から樹脂結合粉末磁石を取り出す。

磁石の取り出し、および磁石粉末の装てんは、移動パン
チ４，５のいずれかを取り外し、片側から押し出すこと
により行なう。試料（成形体）の形状は８×１５×７ｍ
／仇の角柱状で、成形型より取り出した後に１５０ｑｏ
×１時間加熱キュアー処理を行ない、固化した。以上の
装置および操作はあくまでも本発明の磁場の方向と垂直
に圧縮することを具体化するためにとられた一方法にす
ぎない。第４図は平均粒径３０〃のＳｍ（Ｃｏｏ．６７
２，Ｃｕｏ．０８，Ｆｅ ｏ．２２，Ｚｒｏ．０２８）
８．４のＳｍ２ＴＭ，７合金について圧縮度の粉末磁石
の体積充てん率Ｐに対して、磁石の残留磁気モーメント
。ｒがどう変化するかを示したもので曲線【ａ雌本発明
の実施例に従つて成形した場合、曲線【肌ま第１図に示
される従釆法の磁場方向と平行に加圧成形した場合を示
している。ここで曲線（ａー，（ｂ｝は配向磁場の強さ
を１弧○ｅの場合である。又曲線｛ａ’のｘ印は磁場の
強さが１０ＫＯｅの場合である。従釆方は、磁場の強さ
を変えてもｏｒは余り変化しない。すなわち磁気モーメ
ントが、加圧操作により変動していることが考えられる
。次に。ｓは振動試料型磁力計で外部磁場１６．歌ｏｅ
で測定したところ、ｏｓ＝１１比ｍｕ／夕であった。従
って配向度Ｋを体積充てん率８０％のときを例にとれば
、従来の磁場中成形法では曲線‘ｂーよりＫ＝０．８１
、本発明の実施例では曲線｛ａーよりＫ＝０．９０カ；
得られている。さらに、従来の磁場中成形法では体積充
填率の増加に従って急速に粉末磁石の残留磁気モーメン
ト。ｒが下るのに比べて、本発明の磁場中成形法では体
積充填率が増加しても残留磁気モーメント。ｒにはそれ
ほど影響していないことは注目すべきことである。第５
図は従来合金のＳｍＣ巧単磁区粒子粉末に近い粒度（約
４仏）を用いて、バインダーにェポキシ樹脂３．５肌％
を添加した混合粉末を１郎戊の磁場中で第３図に示した
加圧装置で成形した。

曲線ｂは、その時に得られた。ｒ（ｅｍｕ／夕）である
。図中（×）印は成形時に割れて、永久磁石形状には出
来ず、従って工業的には製造不加能である。一方本発明
法では広汎な充填率まで何等問題なく高配向度すなわち
高性能永久磁石が容易に提供出来る利点がある。この違
いは第６図、第７図の粉末希土類磁石の粒度と保持力（
ｉＨｃ）の関係が全く異なることにより説明できる。従
来のＳｍＣ広合金粉末は、単磁区粒子の一斉回転による
保磁力発生機構によるため、その粒度は平均４〃前後が
最高性能を示す。このためバインダーの量が多くなるこ
と及び加圧による粉末粒子間の摩擦力が極大し、配向を
乱すあるいは応力集中を起し割れ易くなり、体積充填率
を高められない。一方本発明法はＳｍ２ＴＭ，７合金に
適用したもので、第７図に示したように、保磁力の粒度
依存性が全くないため、粉末の大きさ、形状を自由に制
御出来るので、極めて高い配向度を高充填率の領域まで
拡大出来ることは最大の利点である。以上実施例に詳記
したように、本発明方法は、磁壁の移動、ピンニングモ
テルで説明されるＲ２ＴＭ，７合金磁石の高性能化をは
かるために工業的に極めて意義のあるものである。

その用途は水晶時計のモーター用ローター、コアーレス
モータ−、カーリッジ、メーターを始め、精密機械小型
磁石の高性能を容易に現出出釆る、産業上極めて有効な
ものとなることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁場方向と加圧方向が平行の従来法の磁場中加
圧成形法の概略図、第２図は実線が本発明合金の４中ｌ
−日カーブ、点線が従来合金の４ｍｌ−日カーブを示す
図。 第３図は本発明法の実施にあたり用いた磁場中加圧装置
の概略、第４図、第５図は本発明の方法と従来法の印加
磁場１５Ｋ戊における磁場粉末の体積充填率と磁気特性
の関係を示すグラス。第６図は従来法のＳｍＣ巧合金の
粒度と保磁力（ｉＨｃ）の関係を示すグラフ。 平均粒度は約４仏である。第７図は本発明法のＳｍ（Ｃ
ｏｏ．５７２，Ｃｕ ｏ．０８，Ｆｅ ｏ．２２，Ｚｒ
ｏ．０２８）８．４合金の粘度と保磁力（ｉＨｃ）の関
係を示すグラフ、図中において用いた記号は以下のとお
りである。１，２・・・・・・押し棒、３・・・・・・
励磁コイル、４，５・・・・・・上下パンチ、６・・・
・・・金型、７・・・・・・粉末。 第１図第２図 第３図 第６図 第７図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ＳｍとＣｏ，Ｃｕ，ＦｅおよびＺｒからなる遷移金
   属ＴＭとの比が原子比で１：６．０〜９．５であるＲ＿
   ２ＴＭ＿１＿７合金インゴツトを溶体化および時効処理
   した後、粒度が５〜８０μの範囲に分布るように粉末化
   し、さらにバインダーとしてエポキシ樹脂を混合した後
   、１０ＫＣｅ以上の磁場を加圧方向とほぼ直角に印加し
   て前記粉末化された合金を形成することを特徴とする粉
   末永久磁石の磁場中成形法。