JP2002141211A

JP2002141211A - 磁石粉末、ボンド磁石の製造方法およびボンド磁石

Info

Publication number: JP2002141211A
Application number: JP2001267921A
Authority: JP
Inventors: Sei Arai; 聖新井; Hiroshi Kato; 洋加藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的強度が大きく、磁気特性に優れた磁石を
提供することができる磁石粉末およびボンド磁石を提供
すること。【解決手段】本発明の磁石粉末は、少なくとも希土類元
素と遷移金属とで構成され、板状または鱗片状の形状を
有し、その表面の少なくとも一部に、複数の凸条または
溝を有する。磁石粉末の平均粒径をａμｍとしたとき、
前記凸条または前記溝の長さは、ａ／４０μｍ以上であ
るのが好ましい。前記凸条または前記溝は、並設されて
おり、その平均ピッチが０．５〜１００μｍであるのが
好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁石粉末、ボンド
磁石の製造方法およびボンド磁石に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モータ等の小型化を図るためには、その
モータに使用される際の（実質的なパーミアンスにおい
ての）磁石の磁束密度が高いことが望まれる。ボンド磁
石における磁束密度を決定する要因は、磁石粉末の磁化
の値と、ボンド磁石中における磁石粉末の含有量（含有
率）とがある。従って、磁石粉末自体の磁化がそれほど
高くない場合には、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量を
極端に多くしないと十分な磁束密度が得られない。

【０００３】ところで、現在、高性能な希土類ボンド磁
石として使用されているものとしては、希土類磁石粉末
として、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系磁石粉末（ただし、Ｒは少なく
とも１種の希土類元素、ＴＭは少なくとも１種の遷移金
属）を用いた等方性ボンド磁石が大半を占めている。等
方性ボンド磁石は、異方性ボンド磁石に比べ次のような
利点がある。すなわち、ボンド磁石の製造に際し、磁場
配向が不要であるため、製造プロセスが簡単で、その結
果製造コストが安価となることである。しかしこのＲ−
ＴＭ−Ｂ系磁石粉末を用いた等方性ボンド磁石に代表さ
れる従来の等方性ボンド磁石には、次のような問題点が
ある。

【０００４】１）従来の等方性ボンド磁石では、磁束
密度が不十分であった。すなわち用いられる磁石粉末の
磁化が低いため、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量（含
有率）を多くしなければならないが、磁石粉末の含有量
を多くすると、ボンド磁石の成形性が悪くなるため、限
界がある。また、成形条件の工夫等により磁石粉末の含
有量を多くしたとしても、やはり、得られる磁束密度に
は限界があり、このためモータの小型化を図ることはで
きない。

【０００５】２）ナノコンポジット磁石で残留磁束密
度の高い磁石も報告されているが、その場合は逆に保磁
力が小さすぎて、実用上モータとして得られる磁束密度
（実際に使用される際のパーミアンスでの）は非常に低
いものであった。また、保磁力が小さいため、熱的安定
性も劣る。

【０００６】３）ボンド磁石の機械的強度が低くな
る。すなわち、磁石粉末の磁気特性の低さを補うため
に、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量を多くしなければ
ならず（すなわちボンド磁石の密度を極端に高密度化す
ることとなり）、その結果、ボンド磁石は、機械的強度
が低いものとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、機械
的強度が大きく、磁気特性に優れた磁石を提供すること
ができる磁石粉末、ボンド磁石およびボンド磁石の製造
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１７）の本発明により達成される。

【０００９】（１）希土類元素と遷移金属とを含む磁
石粉末であって、板状または鱗片状の形状をなし、その
表面の少なくとも一部に複数の凸条または溝を有するこ
とを特徴とする磁石粉末。

【００１０】（２）前記凸条または前記溝は、一定の
方向性をもって形成されたものである上記（１）に記載
の磁石粉末。

【００１１】（３）複数の前記凸条または前記溝がほ
ぼ平行に並設されている上記（２）に記載の磁石粉末。

【００１２】（４）平均粒径が５〜３００μｍであ
り、磁石粉末の平均粒径をａμｍとしたとき、前記凸条
または前記溝の平均長さが、ａ／４０μｍ以上である上
記（１）ないし（３）のいずれかに記載の磁石粉末。

【００１３】（５）平均粒径が５〜３００μｍであ
り、前記凸条の平均高さまたは前記溝の平均深さが、
０．１〜１０μｍである上記（１）ないし（４）のいず
れかに記載の磁石粉末。

【００１４】（６）前記凸条または前記溝が並設され
ており、その平均ピッチは、０．５〜１００μｍである
上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の磁石粉末。

【００１５】（７）磁石粉末の全表面積に対し、前記
凸条または前記溝の形成された部分の面積の占める割合
は、１５％以上である上記（１）ないし（６）のいずれ
かに記載の磁石粉末。

【００１６】（８）磁石粉末は、ソフト磁性相とハー
ド磁性相とを有する複合組織で構成されたものである上
記（１）ないし（７）のいずれかに記載の磁石粉末。

【００１７】（９）前記ハード磁性相およびソフト磁
性相の平均結晶粒径は、いずれも１〜１００ｎｍである
上記（８）に記載の磁石粉末。

【００１８】（１０）上記（１）ないし（９）のいず
れかに記載の磁石粉末と、結合樹脂とを混練して得られ
る混練物を、所望の形状に成形してボンド磁石を製造す
る方法であって、前記成形は、前記結合樹脂が軟化また
は溶融状態となるような条件で行うことを特徴とするボ
ンド磁石の製造方法。

【００１９】（１１）上記（１０）に記載の方法によ
り製造されたことを特徴とするボンド磁石。

【００２０】（１２）上記（１）ないし（９）のいず
れかに記載の磁石粉末を結合樹脂で結合してなることを
特徴とするボンド磁石。

【００２１】（１３）前記磁石粉末の並設された前記
凸条間、または並設された前記溝内に、前記結合樹脂が
埋入した上記（１１）または（１２）に記載のボンド磁
石。

【００２２】（１４）室温での固有保磁力Ｈ_cJが３２
０〜１２００ｋＡ／ｍである上記（１１）ないし（１
３）のいずれかに記載のボンド磁石。

【００２３】（１５）最大磁気エネルギー積（ＢＨ）
_maxが４０ｋＪ／ｍ³以上である上記（１１）ないし（１
４）のいずれかに記載のボンド磁石。

【００２４】（１６）前記磁石粉末の含有量が７５〜
９９．５ｗｔ％である上記（１１）ないし（１５）のい
ずれかに記載のボンド磁石。

【００２５】（１７）打ち抜きせん断試験により測定
される機械的強度が５０ＭＰａ以上である上記（１１）
ないし（１６）のいずれかに記載のボンド磁石。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の磁石粉末、ボンド
磁石の製造方法およびボンド磁石の実施の形態につい
て、詳細に説明する。

【００２７】本発明の磁石粉末は、希土類元素と遷移金
属とを含む合金組成を有する。その中でも、次の［１］
〜［５］の組成のものが好ましい。

【００２８】［１］Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｃ
ｏを主とする遷移金属とを基本成分とするもの（以下、
Ｓｍ−Ｃｏ系合金と言う）。

【００２９】［２］Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙを含む希土
類元素のうちの少なくとも１種）と、Ｆｅを主とする遷
移金属（ＴＭ）と、Ｂとを基本成分とするもの（以下、
Ｒ−ＴＭ−Ｂ系合金と言う）。

【００３０】［３］Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｆ
ｅを主とする遷移金属と、Ｎを主とする格子間元素とを
基本成分とするもの（以下、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金と言
う）。

【００３１】［４］Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙを含む希土
類元素のうち少なくとも１種）とＦｅ等の遷移金属とを
基本成分とし、ソフト磁性相とハード磁性相とが相隣接
して（粒界相を介して隣接する場合も含む）存在する複
合組織（特に、ナノコンポジット組織と呼ばれるものが
ある）を有するもの。

【００３２】［５］前記［１］〜［４］の組成のもの
のうち、少なくとも２種を混合したもの。この場合、混
合する各磁石粉末の利点を併有することができ、より優
れた磁気特性を容易に得ることができる。

【００３３】Ｓｍ−Ｃｏ系合金の代表的なものとして
は、ＳｍＣｏ₅、Ｓｍ₂ＴＭ₁₇（ただしＴＭは、遷移金
属）が挙げられる。

【００３４】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金の代表的なものとして
は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎ
ｄ−Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｂ系合
金、Ｃｅ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ−
Ｆｅ−Ｂ系合金、これらにおけるＦｅの一部をＣｏ、Ｎ
ｉ等の他の遷移金属で置換したもの等が挙げられる。

【００３５】Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金の代表的なものとし
ては、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇合金を窒化して作製したＳｍ₂Ｆｅ₁₇
Ｎ₃、ＴｂＣｕ₇型相を主相とするＳｍ−Ｚｒ−Ｆｅ−Ｃ
ｏ−Ｎ系合金が挙げられる。ただし、これらＳｍ−Ｆｅ
−Ｎ系合金の場合、Ｎは、急冷薄帯を作製した後、得ら
れた急冷薄帯に適切な熱処理を施し、窒化することによ
り格子間原子として導入されるのが一般的である。

【００３６】前記希土類元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、ミッシュメタルが
挙げられ、これらを１種または２種以上含むことができ
る。また、前記遷移金属としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等
が挙げられ、これらを１種または２種以上含むことがで
きる。

【００３７】また、保磁力、最大磁気エネルギー積等の
磁気特性を向上させるため、あるいは、耐熱性、耐食性
を向上させるために、磁石材料中には、必要に応じ、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ｈｆ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｐ、Ｇｅ、Ｃｒ、Ｗ等を含有
することもできる。

【００３８】前記複合組織（ナノコンポジット組織）
は、ソフト磁性相１０とハード磁性相１１とが、例え
ば、図１、図２または図３に示すようなパターン（モデ
ル）で存在しており、各相の厚さや粒径がナノメーター
レベルで存在している。そして、ソフト磁性相１０とハ
ード磁性相１１とが相隣接し（粒界相を介して隣接する
場合も含む）、磁気的な交換相互作用を生じる。

【００３９】ソフト磁性相の磁化は、外部磁界の作用に
より容易にその向きを変えるので、ハード磁性相に混在
すると、系全体の磁化曲線はＢ−Ｈ図（Ｊ−Ｈ図）の第
二象現で段のある「へび型曲線」となる。しかし、ソフ
ト磁性相のサイズが数１０ｎｍ以下と十分小さい場合に
は、ソフト磁性体の磁化が周囲のハード磁性体の磁化と
の結合によって十分強く拘束され、系全体がハード磁性
体として振舞うようになる。

【００４０】このような複合組織（ナノコンポジット組
織）を持つ磁石は、主に、以下に挙げる特徴１）〜５）
を有している。

【００４１】１）Ｂ−Ｈ図（Ｊ−Ｈ図）の第二象現で、
磁化が可逆的にスプリングバックする（この意味で「ス
プリング磁石」とも言う）。２）着磁性が良く、比較的低い磁場で着磁できる。３）磁気特性の温度依存性がハード磁性相単独の場合に
比べて小さい。４）磁気特性の経時変化が小さい。５）微粉砕しても磁気特性が劣化しない。

【００４２】このように、複合組織で構成される磁石
は、優れた磁気特性を有する。したがって、磁石粉末
は、このような複合組織を有するものであるのが特に好
ましい。

【００４３】なお、図１〜図３に示すパターンは、一例
であって、これらに限られるものではない。

【００４４】本発明の磁石粉末は、図６の写真に示され
ているように、板状または鱗片状をなしており、その表
面の少なくとも一部に複数の凸条または溝を有してい
る。これにより、次のような効果が得られる。

【００４５】このような磁石粉末をボンド磁石の製造に
用いた場合、結合樹脂が溝内（または凸条間）に埋入す
る。このため、磁石粉末と結合樹脂との結着力が向上
し、結合樹脂量が比較的少なくても、高い機械的強度が
得られる。したがって、磁石粉末の含有量（含有率）を
多くすることが可能となり、結果として、高い磁気特性
のボンド磁石が得られる。

【００４６】また、磁石粉末の表面に凸条または溝が設
けられているため、磁石粉末と結合樹脂との混練時等に
おける、両者の接触性（濡れ性）が向上する。このた
め、混練物は、結合樹脂が磁石粉末の周囲を覆うような
状態となり易くなり、結合樹脂量が比較的少なくても、
良好な成形性が得られる。

【００４７】これらの効果により、高機械強度、高磁気
特性のボンド磁石を良好な成形性で製造することが可能
となる。

【００４８】磁石粉末の平均粒径をａμｍ（ａの好まし
い値については後述する）としたとき、凸条または溝の
長さは、ａ／４０μｍ以上であるのが好ましく、ａ／３
０μｍ以上であるのがより好ましい。

【００４９】凸条または溝の長さが、ａ／４０μｍ未満
であると、磁石粉末の平均粒径ａの値等によっては、前
述した本発明の効果が十分に発揮されない場合がある。

【００５０】凸条の平均高さまたは溝の平均深さは、
０．１〜１０μｍであるのが好ましく、０．３〜５μｍ
であるのがより好ましい。

【００５１】凸条の平均高さまたは溝の平均深さがこの
ような範囲の値であると、磁石粉末をボンド磁石の製造
に用いた場合、凸条間または溝内に結合樹脂が必要かつ
十分に埋入することにより、磁石粉末と結合樹脂との結
着力が一層向上し、得られるボンド磁石の機械的強度、
磁気特性がさらに向上する。

【００５２】凸条または溝は、ランダムな方向に形成さ
れたものであってもよいが、一定の方向性をもって、並
設されたものであるのが好ましい。凸条または溝は、例
えば、図４に示すように、複数の凸条２または溝がほぼ
平行に並設されたものであってもよいし、図５に示すよ
うに、２方向に延在し、これらが互いに交差するもので
あってもよい。また、凸条または溝は、しわ状に形成さ
れたものであってもよい。また、例えば、凸条（または
溝）がある程度の方向性を有して存在している場合、凸
条（または溝）の長さ、高さ（または溝の深さ）、形状
等は、個々の凸条（または溝）について、バラツキがあ
ってもよい。

【００５３】並設された凸条２または並設された溝の平
均ピッチは、０．５〜１００μｍであるのが好ましく、
３〜５０μｍであるのがより好ましい。

【００５４】並設された凸条２または並設された溝の平
均ピッチがこのような範囲の値であると、前述した本発
明の効果が特に顕著となる。

【００５５】凸条２または溝の形成された面積は、磁石
粉末１の全表面積の１５％以上であるのが好ましく、２
５％以上であるのがより好ましい。

【００５６】凸条２または溝の形成された面積が磁石粉
末１の全表面積の１５％未満であると、前述した本発明
の効果が十分に発揮されない場合がある。

【００５７】磁石粉末１の平均粒径ａは、５〜３００μ
ｍであるのが好ましく、１０〜２００μｍであるのがよ
り好ましい。磁石粉末１の平均粒径ａが、下限値未満で
あると、酸化による磁気特性の劣化が顕著となる。ま
た、発火のおそれがあるなど取り扱い上の問題も生じ
る。一方、磁石粉末１の平均粒径ａが、上限値を超える
と、後述するボンド磁石を製造するためのものの場合、
混練時、成形時等における組成物の流動性が十分に得ら
れない可能性がある。

【００５８】また、ボンド磁石の成形時のより良好な成
形性を得るために、磁石粉末の粒径分布は、ある程度分
散されている（バラツキがある）のが好ましい。これに
より、得られたボンド磁石の空孔率を低減することがで
き、その結果、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量を同じ
としたときに、ボンド磁石の密度や機械的強度をより高
めることができ、磁気特性をさらに向上することができ
る。

【００５９】なお、平均粒径ａは、例えば、F.S.S.S.
（Fischer Sub-Sieve Sizer）法により測定することが
できる。

【００６０】磁石粉末に対しては、例えば、非晶質組織
（アモルファス組織）の再結晶化の促進、組織の均質化
等を目的として、その製造過程または製造後に少なくと
も一回の熱処理を施してもよい。この熱処理の条件とし
ては、例えば、４００〜９００℃で、０．２〜３００分
程度とすることができる。

【００６１】また、この熱処理は、酸化を防止するため
に、真空または減圧状態下（例えば１×１０^-1〜１×１
０^-6Torr）、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウ
ムガス等の不活性ガス中のような、非酸化性雰囲気中で
行うのが好ましい。

【００６２】以上のような磁石粉末は、平均結晶粒径が
５００ｎｍ以下であるのが好ましく、２００ｎｍ以下で
あるのがより好ましく、１０〜１２０ｎｍ程度がさらに
好ましい。平均結晶粒径が５００ｎｍを超えると、磁気
特性、特に保磁力および角型性の向上が十分に図れない
場合がある。

【００６３】特に、磁石材料が前記［４］のような複合
組織を有するものである場合、平均結晶粒径は、１〜１
００ｎｍであるのが好ましく、５〜５０ｎｍであるのが
より好ましい。平均結晶粒径がこのような範囲の大きさ
であると、ソフト磁性相１０とハード磁性相１１との間
で、より効果的に磁気的な交換相互作用を生じることと
なり、顕著な磁気特性の向上が認められる。

【００６４】このような磁石粉末は、その表面の少なく
とも一部に凸条または溝が形成されていれば、いかなる
方法で製造されたものでもよいが、金属組織（結晶粒）
を比較的容易に微細化することが可能であり、磁気特
性、特に、保磁力等を向上させるのに有効であるという
点で、冷却ロールを用いた急冷法で製造された薄帯状磁
石材料（急冷薄帯）を粉砕して得られたものであるのが
好ましい。

【００６５】この場合、急冷薄帯の粉砕の方法は、特に
限定されず、例えばボールミル、振動ミル、ジェットミ
ル、ピンミル等の各種粉砕装置、破砕装置を用いて行う
ことができる。この粉砕は、酸化を防止するために、真
空または減圧状態下（例えば１×１０^-1〜１×１０^-6To
rr）、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス
等の不活性ガス中のような、非酸化性雰囲気中で行うこ
ともできる。

【００６６】また、このような凸条または溝を有する磁
石粉末は、合金組成、冷却ロールの表面材質、表面性
状、冷却条件等を適宜設定することにより形成すること
もできるが、凸条または溝の形状等を制御して確実に形
成するには、冷却ロールの周面上に溝または凸条を形成
し、これを急冷薄帯に転写するのが好ましい。

【００６７】このように周面上に溝または凸条が形成さ
れた冷却ロールを用いた場合、単ロール法においては、
得られる急冷薄帯の少なくとも片面に、前述したような
凸条または溝を形成することができる。また、双ロール
法においては、周面上に溝または凸条が形成された冷却
ロールを２つ用いることにより、得られる急冷薄帯の対
向する一対の面のそれぞれ（両面）に、前述したような
凸条または溝を形成することができる。

【００６８】次に、本発明のボンド磁石およびボンド磁
石の製造方法について説明する。本発明のボンド磁石
は、好ましくは、前述の磁石粉末を結合樹脂で結合して
なるものである。

【００６９】結合樹脂（バインダー）としては、熱可塑
性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。

【００７０】熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミ
ド（例：ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナ
イロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロ
ン１２、ナイロン６−１２、ナイロン６−６６）、熱可
塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマ
ー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファ
イド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸
ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィ
ン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルエー
テルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等、
またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマ
ーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種
以上を混合して用いることができる。

【００７１】これらのうちでも、成形性が特に優れてお
り、機械的強度が高いことから、ポリアミド、耐熱性向
上の点から、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイ
ドを主とするものが好ましい。また、これらの熱可塑性
樹脂は、磁石粉末との混練性にも優れている。

【００７２】このような熱可塑性樹脂は、その種類、共
重合化等により、例えば成形性を重視したものや、耐熱
性、機械的強度を重視したものというように、広範囲の
選択が可能となるという利点がある。

【００７３】一方、熱硬化性樹脂としては、例えば、ビ
スフェノール型、ノボラック型、ナフタレン系等の各種
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン
樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリ
イミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙
げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して
用いることができる。

【００７４】これらのうちでも、成形性が特に優れてお
り、機械的強度が高く、耐熱性に優れるという点から、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリ
コーン樹脂が好ましく、エポキシ樹脂が特に好ましい。
また、これらの熱硬化性樹脂は、磁石粉末との混練性、
混練の均一性にも優れている。

【００７５】なお、使用される熱硬化性樹脂（未硬化）
は、室温で液状のものでも、固形（粉末状）のものでも
よい。

【００７６】このような本発明のボンド磁石は、例えば
次のようにして製造される。磁石粉末と、結合樹脂と、
必要に応じ添加剤（酸化防止剤、潤滑剤等）とを混合、
混練してボンド磁石用組成物（コンパウンド）を製造
し、このボンド磁石用組成物を用いて、圧縮成形（プレ
ス成形）、押出成形、射出成形等の成形方法により、無
磁場中で所望の磁石形状に成形する。結合樹脂が熱硬化
性樹脂の場合には、成形後、加熱等によりそれを硬化す
る。

【００７７】このとき、混練は、常温下で行われてもよ
いが、用いられる結合樹脂が軟化を開始する温度または
それ以上の温度で行われるのが好ましい。特に、結合樹
脂が熱硬化性樹脂である場合、結合樹脂が軟化を開始す
る温度以上の温度で、かつ結合樹脂が硬化を開始する温
度未満の温度で混練されるのが好ましい。

【００７８】このような温度で混練を行うことにより、
混練の効率が向上し、常温で混練する場合に比べて、よ
り短時間で均一に混練することが可能となるとともに、
結合樹脂の粘度が下がった状態で混練されるので、磁石
粉末と結合樹脂との密着性が向上し、磁石粉末の表面に
設けられた凸条間または溝内にも、軟化または溶融した
結合樹脂が効率よく埋入する。その結果、コンパウンド
中の空孔率を小さくすることができる。また、コンパウ
ンド中の結合樹脂の含有量（含有率）の低減にも寄与す
る。

【００７９】また、上記各種方法による成形は、前記結
合樹脂が軟化または溶融状態となる温度で行われるのが
好ましい（温間成形）。

【００８０】このような温度で成形を行うことにより、
結合樹脂の流動性が向上し、結合樹脂量が少ない場合で
も高い成形性を確保することができる。また、結合樹脂
の流動性が向上することにより、磁石粉末と結合樹脂と
の密着性が向上し、磁石粉末の表面に設けられた凸条間
または溝内にも、軟化または溶融した結合樹脂が効率よ
く埋入する。このため、磁石粉末と結合樹脂との結着力
が向上するとともに、得られるボンド磁石中の空孔率は
低くなる。その結果、高密度で、磁気特性、機械的強度
の高いボンド磁石が得られる。

【００８１】機械的強度を表す指標の一例として、日本
電子材料工業会標準規格「ボンド磁石の小形試験片によ
る打ち抜きせん断試験方法」（ＥＭＡＳ−７００６）に
よる打ち抜きせん断試験によって得られる機械的強度が
挙げられるが、本発明のボンド磁石では、この機械的強
度が５０ＭＰａ以上であるのが好ましく、６０ＭＰａ以
上であるのがより好ましい。

【００８２】ボンド磁石中の磁石粉末の含有量（含有
率）は、特に限定されず、通常は、成形方法や、成形性
と高磁気特性との両立を考慮して決定される。具体的に
は、７５〜９９．５ｗｔ％程度であるのが好ましく、８
５〜９７．５ｗｔ％程度であるのがより好ましい。

【００８３】特に、ボンド磁石が圧縮成形により製造さ
れたものの場合には、磁石粉末の含有量は、９０〜９
９．５ｗｔ％程度であるのが好ましく、９３〜９８．５
ｗｔ％程度であるのがより好ましい。

【００８４】また、ボンド磁石が押出成形または射出成
形により製造されたものの場合には、磁石粉末の含有量
は、７５〜９８ｗｔ％程度であるのが好ましく、８５〜
９７ｗｔ％程度であるのがより好ましい。

【００８５】本発明では、磁石粉末の表面の少なくとも
一部に凸条または溝が設けられているため、磁石粉末と
結合樹脂との結着力が大きい。このため、用いる結合樹
脂量を少なくした場合においても、高い機械的強度が得
られる。したがって、磁石粉末の含有量（含有率）を多
くすることが可能となり、結果として、高い磁気特性の
ボンド磁石が得られる。

【００８６】ボンド磁石の密度ρは、それに含まれる磁
石粉末の比重、磁石粉末の含有量、空孔率等の要因によ
り決定される。本発明のボンド磁石において、その密度
ρは特に限定されないが、５．３〜６．６Ｍｇ／ｍ³程
度であるのが好ましく、５．５〜６．４Ｍｇ／ｍ³程度
であるのがより好ましい。

【００８７】本発明のボンド磁石の形状、寸法等は特に
限定されず、例えば、形状に関しては、例えば、円柱
状、角柱状、円筒状（リング状）、円弧状、平板状、湾
曲板状等のあらゆる形状のものが可能であり、その大き
さも、大型のものから超小型のものまであらゆる大きさ
のものが可能である。特に、小型化、超小型化された磁
石に有利であることは、本明細書中で度々述べている通
りである。

【００８８】本発明のボンド磁石は、保磁力（室温での
固有保磁力）Ｈ_cJが３２０〜１２００ｋＡ／ｍであるの
が好ましく、４００〜８００ｋＡ／ｍがより好ましい。
保磁力が前記下限値未満では、逆磁場がかかったときの
減磁が顕著になり、また、高温における耐熱性が劣る。
また、保磁力が前記上限値を超えると、着磁性が低下す
る。従って、保磁力Ｈ_cJを上記範囲とすることにより、
ボンド磁石（特に、円筒状磁石）に多極着磁等をするよ
うな場合に、十分な着磁磁場が得られないときでも、良
好な着磁が可能となり、十分な磁束密度が得られ、高性
能なボンド磁石を提供することができる。

【００８９】本発明のボンド磁石は、最大磁気エネルギ
ー積（ＢＨ）_maxが４０ｋＪ／ｍ³以上であるのが好まし
く、５０ｋＪ／ｍ³以上であるのがより好ましく、７０
〜１２０ｋＪ／ｍ³であるのがさらに好ましい。最大磁
気エネルギー積（ＢＨ）_maxが４０ｋＪ／ｍ³未満である
と、モータ用に用いた場合、その種類、構造によって
は、十分なトルクが得られない。

【００９０】

【実施例】次に、本発明の具体的実施例について説明す
る。

【００９１】（実施例１）冷却ロールを備えた急冷薄帯
製造装置を用いて、以下に述べるような方法で合金組成
が（Ｎｄ_0.75Ｐｒ_0.2Ｄｙ_0.05）_8.9Ｆｅ_balＣｏ_8.0Ｂ
_5.7で表される磁石粉末を得た。

【００９２】冷却ロールとして、その周面上に溝が形成
されたものを用意した。この溝の平均深さ、平均長さ、
および並設された溝の平均ピッチの条件が異なる５種の
冷却ロールを用意した。

【００９３】これら各冷却ロールを備えた急冷薄帯製造
装置を用いて、単ロール法により、急冷薄帯を製造し
た。

【００９４】まず、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｂ
の各原料を秤量して母合金インゴットを鋳造した。

【００９５】急冷薄帯製造装置が収納されているチャン
バー内を脱気した後、不活性ガス（ヘリウムガス）を導
入し、所望の温度および圧力の雰囲気とした。

【００９６】その後、母合金インゴットを溶解して溶湯
とし、さらに、冷却ロールの周速度を２８ｍ／秒とし
た。雰囲気ガスの圧力を６０ｋＰａ、溶湯の噴射圧を４
０ｋＰａとしたうえで、溶湯を冷却ロールの周面に向け
て噴射し、急冷薄帯を連続的に作製した。得られた急冷
薄帯の厚さは、いずれも約１７μｍ（磁石粉末の厚さに
相当）であった。

【００９７】このようにして得られた各急冷薄帯を粉砕
した後、アルゴンガス雰囲気中６７５℃×３００秒の熱
処理を施すことにより、板状の磁石粉末（サンプルＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．５）を得た（図６参照）。

【００９８】また、比較例として、周面が平らな（溝や
凸条を有していない）冷却ロールを用い、同様にして、
磁石粉末を得た（サンプルＮｏ．６、Ｎｏ．７）。各磁
石粉末の平均粒径ａの値を表１に示す。

【００９９】得られた磁石粉末について、走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）を用いて、これらの表面形状を観察し
た。サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．５（本発明）の磁石粉末
の表面には、各冷却ロールの周面に形成された溝に対応
する凸条が形成されていることが確認された。一方、サ
ンプルＮｏ．６、Ｎｏ．７（いずれも比較例）の磁石粉
末の表面には、このような凸条または溝の存在は、認め
られなかった。

【０１００】代表的に、サンプルＮｏ．２（本発明）の
磁石粉末について、その電子顕微鏡写真を図６に示す。

【０１０１】各磁石粉末の表面に形成された凸条の高
さ、長さ、および並設された凸条のピッチを測定した。
また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察の結果か
ら、各磁石粉末について、全表面積に対し、凸条または
溝の形成された部分の面積が占める割合を求めた。これ
らの値を表１に示す。

【０１０２】また、各磁石粉末について、その相構成を
分析するため、Ｃｕ−Ｋαを用い回折角（２θ）が２０
°〜６０°の範囲にてＸ線回折を行った。回折パターン
から、ハード磁性相であるＲ₂（Ｆｅ・Ｃｏ）₁₄Ｂ型相
と、ソフト磁性相であるα−（Ｆｅ，Ｃｏ）型相の回折
ピークが確認でき、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による
観察結果から、いずれも、複合組織（ナノコンポジット
組織）を形成していることが確認された。また、各磁石
粉末について、各相の平均結晶粒径を測定した。これら
の値を表１に示す。

【０１０３】

【表１】

【０１０４】各磁石粉末に、エポキシ樹脂と、少量のヒ
ドラジン系酸化防止剤とを混合し、これらを１００℃×
１０分間混練（温間混練）して、ボンド磁石用組成物
（コンパウンド）を作製した。

【０１０５】このとき、磁石粉末、エポキシ樹脂、ヒド
ラジン系酸化防止剤の配合比率（重量比率）は、サンプ
ルＮｏ．１〜Ｎｏ．６については、それぞれ９７．５ｗ
ｔ％、１．３ｗｔ％、１．２ｗｔ％とし、サンプルＮ
ｏ．７については、９７．０ｗｔ％、２．０ｗｔ％、
１．０ｗｔ％とした。

【０１０６】次いで、このコンパウンドを粉砕して粒状
とし、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填
し、無磁場中にて、温度１２０℃、圧力６００ＭＰａで
圧縮成形（温間成形）してから冷却し、離型した後、１
７５℃でエポキシ樹脂を加熱硬化させ、直径１０ｍｍ×
高さ７ｍｍの円柱状のボンド磁石（磁気特性、耐熱性試
験用）と、１０ｍｍ角×厚さ３ｍｍの平板状のボンド磁
石（機械的強度測定用）とを得た。なお、平板状ボンド
磁石は各磁石粉末毎に５個づつ作製した。

【０１０７】サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．５（本発明）お
よびサンプルＮｏ．７（比較例）のボンド磁石は、良好
な成形性で製造することができた。

【０１０８】円柱状の各ボンド磁石について、磁場強度
３．２ＭＡ／ｍのパルス着磁を施した後、直流自記磁束
計（東英工業（株）製、ＴＲＦ−５ＢＨ）にて最大印加
磁場２．０ＭＡ／ｍで磁気特性（保磁力Ｈ_cJ、残留磁束
密度Ｂｒおよび最大磁気エネルギー積（ＢＨ）_max）を
測定した。測定時の温度は、２３℃（室温）であった。

【０１０９】次に、耐熱性（熱的安定性）の試験を行っ
た。この耐熱性は、各ボンド磁石を１００℃×１時間の
環境下に保持した後、室温まで戻した際の不可逆減磁率
（初期減磁率）を測定し、評価した。不可逆減磁率（初
期減磁率）の絶対値が小さいほど、耐熱性（熱的安定
性）に優れる。

【０１１０】さらに、平板状の各ボンド磁石について、
打ち抜きせん断試験により機械的強度を測定した。試験
機には、（株）島津製作所製オートグラフを用い、円形
ポンチ（外径３ｍｍ）により、せん断速度１．０ｍｍ／
分で行った。

【０１１１】また、機械的強度の測定後、走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）を用いて各ボンド磁石の破断面の様子を
観察した。その結果、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．５（本
発明）のボンド磁石では、並設された凸条間に結合樹脂
が効率よく埋入している様子が確認された。磁気特性の
測定、耐熱性の試験、機械的強度の測定の結果を表２に
示す。

【０１１２】

【表２】

【０１１３】表２から明らかなように、サンプルＮｏ．
１〜Ｎｏ．５（本発明）のボンド磁石では、磁気特性、
耐熱性、機械的強度のいずれもが優れている。

【０１１４】これに対し、サンプルＮｏ．６（比較例）
のボンド磁石では、機械的強度が低く、サンプルＮｏ．
７（比較例）のボンド磁石では、磁気特性が低くなって
いる。これは、以下のような理由によるものであると推
定される。

【０１１５】サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．５（本発明）の
ボンド磁石では、磁石粉末の表面に凸条が並設されてい
るため、この凸条間に結合樹脂が効率よく埋入してい
る。このため、磁石粉末と結合樹脂との結着力が増し、
少ない結合樹脂量でも、高い機械的強度が得られる。ま
た、用いられる結合樹脂量が少ないため、ボンド磁石の
密度が大きくなり、結果として、磁気特性も高くなる。

【０１１６】これに対し、サンプルＮｏ．６（比較例）
のボンド磁石では、用いた結合樹脂の量は、本発明のボ
ンド磁石と同量であるが、磁石粉末と結合樹脂との結着
力が本発明のボンド磁石に比べて低く、機械的強度が低
くなっている。

【０１１７】また、サンプルＮｏ．７（比較例）のボン
ド磁石では、成形性、機械的強度を向上させるために結
合樹脂の含有量（含有率）を多くしたため、相対的に磁
石粉末の含有量（含有率）が低下し、それに伴い、磁気
特性が低くなっている。

【０１１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果が得られる。

【０１１９】・磁石粉末の表面の少なくとも一部に凸条
または溝が設けられているため、磁石粉末と結合樹脂と
の結着力が増し、高い機械的強度のボンド磁石が得られ
る。

【０１２０】・少ない結合樹脂量でも、成形性が良く、
高い機械的強度のボンド磁石が得られるため、磁石粉末
の含有量（含有率）を多くすることが可能となり、ま
た、空孔率も低減され、結果として、高い磁気特性のボ
ンド磁石が得られる。

【０１２１】・磁石粉末がソフト磁性相とハード磁性相
とを有する複合組織で構成されることにより、さらに優
れた磁気特性を発揮し、特に固有保磁力と角型性が向上
する。

【０１２２】・高密度化が可能なので、従来の等方性ボ
ンド磁石に比べ、より小さい体積のボンド磁石で同等以
上の磁気特性を発揮することができる。

【０１２３】・磁石粉末と結合樹脂との密着性が高いの
で、高密度のボンド磁石においても、高い耐食性を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁石粉末における複合組織（ナノコン
ポジット組織）の一例を模式的に示す図である。

【図２】本発明の磁石粉末における複合組織（ナノコン
ポジット組織）の一例を模式的に示す図である。

【図３】本発明の磁石粉末における複合組織（ナノコン
ポジット組織）の一例を模式的に示す図である。

【図４】本発明の磁石粉末に形成された凸条または溝の
形状の一例を模式的に示す図である。

【図５】本発明の磁石粉末に形成された凸条または溝の
形状の一例を模式的に示す図である。

【図６】本発明の磁石粉末の電子顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１磁石粉末２凸条１０ソフト磁性相１１ハード磁性相

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希土類元素と遷移金属とを含む磁石粉末
であって、板状または鱗片状の形状をなし、その表面の少なくとも一部に複数の凸条または溝を有す
ることを特徴とする磁石粉末。
【請求項２】前記凸条または前記溝は、一定の方向性
をもって形成されたものである請求項１に記載の磁石粉
末。
【請求項３】複数の前記凸条または前記溝がほぼ平行
に並設されている請求項２に記載の磁石粉末。
【請求項４】平均粒径が５〜３００μｍであり、磁石粉末の平均粒径をａμｍとしたとき、前記凸条また
は前記溝の平均長さが、ａ／４０μｍ以上である請求項
１ないし３のいずれかに記載の磁石粉末。
【請求項５】平均粒径が５〜３００μｍであり、前記凸条の平均高さまたは前記溝の平均深さが、０．１
〜１０μｍである請求項１ないし４のいずれかに記載の
磁石粉末。
【請求項６】前記凸条または前記溝が並設されてお
り、その平均ピッチは、０．５〜１００μｍである請求
項１ないし５のいずれかに記載の磁石粉末。
【請求項７】磁石粉末の全表面積に対し、前記凸条ま
たは前記溝の形成された部分の面積の占める割合は、１
５％以上である請求項１ないし６のいずれかに記載の磁
石粉末。
【請求項８】磁石粉末は、ソフト磁性相とハード磁性
相とを有する複合組織で構成されたものである請求項１
ないし７のいずれかに記載の磁石粉末。
【請求項９】前記ハード磁性相およびソフト磁性相の
平均結晶粒径は、いずれも１〜１００ｎｍである請求項
８に記載の磁石粉末。
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれかに記載の
磁石粉末と、結合樹脂とを混練して得られる混練物を、
所望の形状に成形してボンド磁石を製造する方法であっ
て、前記成形は、前記結合樹脂が軟化または溶融状態となる
ような条件で行うことを特徴とするボンド磁石の製造方
法。
【請求項１１】請求項１０に記載の方法により製造さ
れたことを特徴とするボンド磁石。
【請求項１２】請求項１ないし９のいずれかに記載の
磁石粉末を結合樹脂で結合してなることを特徴とするボ
ンド磁石。
【請求項１３】前記磁石粉末の並設された前記凸条
間、または並設された前記溝内に、前記結合樹脂が埋入
した請求項１１または１２に記載のボンド磁石。
【請求項１４】室温での固有保磁力Ｈ_cJが３２０〜１
２００ｋＡ／ｍである請求項１１ないし１３のいずれか
に記載のボンド磁石。
【請求項１５】最大磁気エネルギー積（ＢＨ）_maxが
４０ｋＪ／ｍ³以上である請求項１１ないし１４のいず
れかに記載のボンド磁石。
【請求項１６】前記磁石粉末の含有量が７５〜９９．
５ｗｔ％である請求項１１ないし１５のいずれかに記載
のボンド磁石。
【請求項１７】打ち抜きせん断試験により測定される
機械的強度が５０ＭＰａ以上である請求項１１ないし１
６のいずれかに記載のボンド磁石。