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技術 磁性粉末の成形方法

出願人 株式会社トーキン
発明者 石井政義
出願日 1997年8月29日 (23年2ヶ月経過) 出願番号 1997-249320
公開日 1999年3月16日 (21年7ヶ月経過) 公開番号 1999-074143
状態 未査定
技術分野 硬質磁性材料 粉末冶金 コア、コイル、磁石の製造
主要キーワード パルス電流発生装置 電機製品 ストロンチウムフェライト粉末 方性マグネット 成形スピード 粉末充填率 成形機構 気体透過
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この項目の情報は公開日時点(1999年3月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

解決手段

磁性粉末を磁場配向成形する工程において、金型充填する粉末粉末充填率が12.0〜22.0%で、磁性を持つ上、下パンチ2,3と非磁性のダイ1の金型を用い、磁性粉末充填後、上、下パンチ2,3を拘束した状態で、コイル4に上下パンチ方向へパルス磁場印加する。その後、上、下パンチ2,3の拘束をとき、再び、同方向にパルス磁場を印加する磁性粉末の成形方法。

概要

背景

永久磁石材料は、コンピューター周辺機器スピーカー家庭用電化製品に至るまでの各種電機製品から小型精密機器自動車部品まで、広い分野で使用されており、重要な電気電子材料の一つにあげられる。

永久磁石の中で、マグネットプランバイト型フェライト焼結磁石は、コストパフォーマンスが高いという特徴がある。

一方、希土類磁石は、高い磁気特性を有するという特徴があり、それぞれ幅広く用いられている。

しかし、近年では、機器の小型化、高効率・高性能化の要求から、磁石材料自体の磁気特性の向上が求められている。

上記の二つの永久磁石を高性能化するため、異方性焼結体磁石と呼ばれる結晶磁化容易軸をそろえて残留磁束密度最大エネルギー積を向上させることが、通常、行われている。

これは、焼結に共する磁石原料単磁区粒子径以下、あるいはそれに近い粒径まで粉砕して粉末を得て、その成形体を磁場中で粉末の磁化容易軸を揃えた方向に配向させた状態で成形し、これを焼結し、その後、必要に応じて熱処理後加工を行ったものである。

高い残留磁束密度と大きいエネルギー積を得るためには、焼結体において、結晶粒の磁化容易軸が揃う度合いを高めるために、成形体での高い配向度が必要である。

磁場中成形の方式に関しては、大きく分けて湿式成形乾式成形の二つに分けることができる。

湿式磁場成形は、粉末を水や有機溶媒等の液体に分散したスラリーを作製し、これを成形用金型内に注入後、磁場を印加しながら、上パンチに取り付けられたフィルター脱水しながら加圧する方法である。

乾式磁場成形は、粉末を金型充填し、磁場を印加しながら加圧する方法である。

湿式磁場成形と乾式磁場成形を比較すると得られる成形体の配向度は、湿式の方が、磁場を印加した際に粉末が容易に移動し、配向することができるため、高いものが得られ、結果として、大きい最大エネルギー積の焼結磁石が得られる。

概要

低コスト及び高特性の異方性マグネットプランバイト型フェライト焼結磁石及び希土類焼結磁石磁性粉末成形方法を得ること。

磁性粉末を磁場配向し成形する工程において、金型に充填する粉末の粉末充填率が12.0〜22.0%で、磁性を持つ上、下パンチ2,3と非磁性のダイ1の金型を用い、磁性粉末充填後、上、下パンチ2,3を拘束した状態で、コイル4に上下パンチ方向へパルス磁場を印加する。その後、上、下パンチ2,3の拘束をとき、再び、同方向にパルス磁場を印加する磁性粉末の成形方法。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
4件

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請求項1

磁性粉末磁場配向成形する方法であって、金型充填する前記磁性粉末の粉末充填率を12.0〜22.0%にすることを特徴とする磁性粉末の成形方法

請求項2

請求項1記載の磁性粉末の成形方法において、磁性を持つ上下パンチ非磁性のダイの金型を用い、粉末充填後、上下パンチを拘束した状態で、上下パンチ方向にパルス磁場印加し、その後、上下パンチの拘束をとき、再び、同方向にパルス磁場を印加することにより成形することを特徴とする磁性粉末の成形方法。

請求項3

請求項1記載の磁性粉末の成形方法において、磁性を持つ上下パンチと非磁性のダイの金型を用い、粉末充填後、上下パンチを拘束した状態で、上下パンチ方向にパルス磁場を印加し、その後、上下パンチの拘束を徐々に小さくし、同方向に拘束を小さくする度にパルス磁場を印加しながら徐々に成形することを特徴とする磁性粉末の成形方法。

請求項4

請求項1記載の磁性粉末の成形方法において、磁性を持つ上下パンチと非磁性のダイの金型を用い、粉末充填後、上下パンチを拘束した状態で、上下パンチ方向にパルス磁場を印加し、その後、上下パンチの拘束をとき、同方向に静磁界で磁場中プレスすることにより成形することを特徴とする磁性粉末の成形方法。

請求項5

請求項1〜4のいずれかに記載の磁性粉末の成形方法において、前記磁性粉末が、マグネットプランバイト型フェライト焼結磁石希土類磁石用粉末であることを特徴とする磁性粉末の成形方法。

技術分野

0001

本発明は、低コストで高特性の異方性マグネットプランバイト型フェライト焼結磁石及び希土類焼結磁石を得るための磁性粉末成形方法、特に、成形工程に関する。

背景技術

0002

永久磁石材料は、コンピューター周辺機器スピーカー家庭用電化製品に至るまでの各種電機製品から小型精密機器自動車部品まで、広い分野で使用されており、重要な電気電子材料の一つにあげられる。

0003

永久磁石の中で、マグネットプランバイト型フェライト焼結磁石は、コストパフォーマンスが高いという特徴がある。

0004

一方、希土類磁石は、高い磁気特性を有するという特徴があり、それぞれ幅広く用いられている。

0005

しかし、近年では、機器の小型化、高効率・高性能化の要求から、磁石材料自体の磁気特性の向上が求められている。

0006

上記の二つの永久磁石を高性能化するため、異方性焼結体磁石と呼ばれる結晶磁化容易軸をそろえて残留磁束密度最大エネルギー積を向上させることが、通常、行われている。

0007

これは、焼結に共する磁石原料単磁区粒子径以下、あるいはそれに近い粒径まで粉砕して粉末を得て、その成形体を磁場中で粉末の磁化容易軸を揃えた方向に配向させた状態で成形し、これを焼結し、その後、必要に応じて熱処理後加工を行ったものである。

0008

高い残留磁束密度と大きいエネルギー積を得るためには、焼結体において、結晶粒の磁化容易軸が揃う度合いを高めるために、成形体での高い配向度が必要である。

0009

磁場中成形の方式に関しては、大きく分けて湿式成形乾式成形の二つに分けることができる。

0010

湿式磁場成形は、粉末を水や有機溶媒等の液体に分散したスラリーを作製し、これを成形用金型内に注入後、磁場を印加しながら、上パンチに取り付けられたフィルター脱水しながら加圧する方法である。

0011

乾式磁場成形は、粉末を金型充填し、磁場を印加しながら加圧する方法である。

0012

湿式磁場成形と乾式磁場成形を比較すると得られる成形体の配向度は、湿式の方が、磁場を印加した際に粉末が容易に移動し、配向することができるため、高いものが得られ、結果として、大きい最大エネルギー積の焼結磁石が得られる。

発明が解決しようとする課題

0013

しかし、湿式磁場成形では、成形工程において、脱水が必要なため、成形速度が遅く、乾式磁場成形と比較して、コストが高いという問題点があった。従って、乾式磁場成形で湿式磁場成形並の特性が求められる市場の要求がある。

0014

この要求に鑑み、調査を進めた結果、特願平9−25028号では、パルス磁場を印加した後、パルス磁場により成形を行う方法も提案されている。しかし、更に高配向度による高特性化が要求されている。

0015

本発明の課題は、上記の問題を解決した、低コスト、及び高特性の異方性マグネットプランバイト型フェライト焼結磁石及び希土類焼結磁石の磁性粉末の成形方法を得ることにある。

課題を解決するための手段

0016

本発明の課題を解決するための手段は、下記の通りである。

0017

本発明は、磁性粉末を磁場配向し成形する方法であって、金型に充填する前記磁性粉末の粉末充填率を12.0〜22.0%にする磁性粉末の成形方法である。

0018

本発明は、上記磁性粉末の成形方法において、磁性を持つ上下パンチ非磁性のダイの金型を用い、粉末充填後、上下パンチを拘束した状態で、上下パンチ方向にパルス磁場を印加し、その後、上下パンチの拘束をとき、再び、同方向にパルス磁場を印加することにより成形する磁性粉末の成形方法である。

0019

本発明は、上記磁性粉末の成形方法において、磁性を持つ上下パンチと非磁性のダイの金型を用い、粉末充填後、上下パンチを拘束した状態で、上下パンチ方向にパルス磁場を印加し、その後、上下パンチの拘束を徐々に小さくし、同方向に拘束を小さくする度にパルス磁場を印加しながら徐々に成形する磁性粉末の成形方法である。

0020

本発明は、上記磁性粉末の成形方法において、磁性を持つ上下パンチと非磁性のダイの金型を用い、粉末充填後、上下パンチを拘束した状態で、上下パンチ方向にパルス磁場を印加し、その後、上下パンチの拘束をとき、同方向に静磁界で磁場中プレスすることにより成形する磁性粉末の成形方法である。

0021

本発明は、上記磁性粉末の成形方法において、前記磁性粉末が、マグネットプランバイト型フェライト焼結磁石、希土類磁石用粉末である磁性粉末の成形方法である。

発明を実施するための最良の形態

0022

本発明の磁性粉末の成形方法について、下記に説明する。

0023

本発明によれば、磁性粉末を磁場配向し成形する工程において、金型に充填する粉末の粉末充填率が12.0〜22.0%で、磁性を持つ上下パンチと非磁性のダイの金型を用い、磁性粉末充填後、上下パンチを拘束した状態で、上下パンチ方向にパルス磁場を印加する。

0024

その後、上下パンチの拘束をとき、再び、同方向にパルス磁場を印加することにより、成形、または静磁界により磁場成形することを特徴とする成形方法が得られる。

0025

また、本発明において、上記の磁性粉末が、マグネットプランバイト型フェライト焼結磁石、また希土類磁石用粉末が適当である。

0026

本発明は、磁性を持つ上下パンチと非磁性のダイから構成した金型に粉末を充填し、上下パンチが動かないように拘束し、最初のパルス磁場を上下パンチ方向に加えて粉末を配向させる。

0027

この時の金型への投入粉末充填率を12.0〜22.0%とすることより、高い配向度が得られる。

0028

これは、金型への投入粉末充填率が低い場合は、上パンチに粉末がくっつき、配向が乱れることを防止するためである。。

0029

一方、金型への投入粉末充填率が高い場合は、粉末が圧縮された形になり、大きいパルス磁場によっても、粉末が動きにくく、配向度が上がらないためである。

0030

その後の成形方法には、上下パンチの拘束をなくして、再び同方向にパルス磁場を印加し、成形する方法、または、同方向に静磁界により磁場成形する方法があるが、パルス磁場のような高い磁場での成形の方が、配向度は上がる。

0031

しかし、パルス磁場印加による成形は、上下パンチが瞬時に引き寄せられ、圧縮が行われるため、成形スピードが速く、配向が多少乱れる。

0032

この配向の乱れを防ぐためには、上下パンチの拘束を徐々に小さくしていくことが効果的で、この成形方法により、更に高い配向度が得られ、高特性が得られる。

0033

なお、本発明において用いられる磁性粉末は、結晶磁気異方性を示す磁石材料であれば、適用可能である。

0034

特に、大きい結晶磁気異方性を持つMeO・6Fe2O3(Me=Ba,Sr,Pb)で示されるマグネットプランバイト型フェライト焼結磁石においては、特に効果的である。

0035

また、Sm−Co合金やNd−Fe−B合金等の希土類磁石においても、特に効果的である。

0036

以下に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

0037

図1は、本発明で用いられる成形機構の断面図を示す。

0038

図1に示すように、非磁性のダイ1、磁性体の上パンチ2と磁性体の下パンチ3で構成される金型内に磁性粉末6が充填される。

0039

金型は、コイル4に電流を流すことで、上下パンチ方向に磁場を印加される。コイル4は、コンデンサー充電し、瞬時に放電する方式のパルス電流発生装置(図示せず)に接続されている。

0040

5は、上パンチを拘束するための移動可能なストッパーである(このストッパーは、長さが5mmずつ短いのが5種類ある)。

0041

7は、パルス後の磁場プレスと、成形体を取り出すために用いられる磁場プレス機電磁石圧縮機構)である。これは、油圧により駆動されるように構成されている。

0042

本発明では、先ず、図1の状態でパルス磁場を印加する。その後、(a)ストッパー5を移動して、上下パンチの拘束を除き、再び、パルス磁場を印加して、磁場配向を保ちながら瞬時に上パンチ2、下パンチ3を引き寄せ、磁性粉末6を圧縮することにより、成形体を作製する。

0043

(b)ストッパー5を小さくしていき、その度にパルス磁場を印加して瞬時に上パンチ2、下パンチ3を引き寄せ、磁性粉末6をストッパーが小さくなった分だけ圧縮する。これを段階的に行うことにより、成形体を作製する。

0044

(c)ストッパー5を移動して上下パンチの拘束を除き、磁場プレス機7で静磁界中で上パンチ2を加圧し、磁性粉末6を圧縮することにより、成形体を作製する。

0045

図2は、上記(a),(b),(c)のいずれかを用いて、磁性粉末の成形が終了した状態を示す。その後、電磁石(図示せず)を用いて成形体を取り出す。

0046

(実施例1)SrO・6Fe2O3で示されるストロンチウムフェライト粉末ボールミルを用いて気体透過法による平均粒径を0.8μmまで粉砕、乾燥し、磁性粉末を作製した。この粉末を図1に示す成形機構に充填した。この時の金型への粉末充填率を表1に示す。

0047

0048

次に、コイル4に接続しているパルス電流発生装置により、6Tのパルス磁場を印加した。その後、電磁石(図示せず)を用い、1Tの静磁界中で成形体を作製した[上記(c)の工程]。

0049

得られた成形体を大気中で1200℃で2時間焼結し、焼結体を得た。得られた焼結体の配向度をX線回折を用いて、Lotgering法により求めた。

0050

得られた結果を表1に示す。この結果より、金型への粉末充填率12.0〜22.0%で良好な結果が得られることがわかる。

0051

(実施例2)実施例1と同様の粉末を、図1に示す成形機構に粉末充填率18.0%で充填した。次に、実施例1と同様に、コイル4に接続しているパルス電流発生装置により、6Tのパルス磁場を印加した。その後、上記に示す(a),(b),(c)の成形工程で成形体を作製した。

0052

比較例として、始めに、ストッパー5を移動して、上下パンチ2,3の拘束を除き、パルス電流発生装置を使用せず、磁場プレス機7を用い、静磁場で磁場プレスのみを用いた成形体を作製した。

0053

得られた成形体を大気中で1200℃で2時間焼結し、焼結体を得た。得られた焼結体をB−Hトレーサーにより、残留磁束密度Brと最大エネルギー積(BH)maxを測定した。得られた結果を表2に示す。

0054

0055

この結果により、全ての工程とも比較例より良好な結果で、特に、(b)の成形方法で成形した場合では、高特性が得られている。

0056

特に、大きい結晶磁気異方性を有するSm−Co合金やNd−Fe−B合金等の希土類磁石についても、同様に、高い特性が得られる。

発明の効果

0057

以上、述べたように、本発明によれば、低コストの乾式磁場成形の製造工程で、湿式磁場成形と同等以上の高い特性が得られる磁性粉末の成形方法を提供できるので、工業上、極めて有効である。

図面の簡単な説明

0058

図1本発明で用いられる磁性粉末の圧縮前の成形機の状態を示す断面図。
図2本発明で用いられる磁性粉末の圧縮後の成形機の状態を示す断面図。

--

0059

1 ダイ
2 上パンチ
3 下パンチ
4コイル
5ストッパー
6磁性粉末
7 磁場プレス機
8 電磁石

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