專利名稱：氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法。特別涉及用于所謂干式成型法成型的氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法。
背景技術(shù)：
Sr鐵素體與Ba鐵素體等磁鐵鉛礦各向異性的氧化物永磁鐵，是在磁場中成型后經(jīng)燒結(jié)制成。磁場中的成型根據(jù)所用方法大致分為干式成型法與濕式成型法。濕式成型法由于永磁鐵粒料能在分散介質(zhì)中容易轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使磁性材料獲得良好的取向性，從而能取得良好的磁性。但由于在加壓成型中必須將分散介質(zhì)排出到成型空間之外(模具模腔之外)，會(huì)降低生產(chǎn)率。此外需用大型模具結(jié)構(gòu)，加大了設(shè)備費(fèi)用。
另一方面，干式成型法是把干燥狀態(tài)的永磁鐵材料粉末充填到成型空間(模腔)內(nèi)、于磁場中成型的方法，這同濕式成型法相比，雖然磁性材料的取向性差，但有生產(chǎn)率高，設(shè)備費(fèi)用低廉的特別有利的優(yōu)點(diǎn)。
干式成型法中，充填到模具中永磁材料內(nèi)含有粘合劑。這種粘合劑所要求的理想特性例如要求對(duì)永磁粒料有良好的粘合作用，不妨礙磁性粒料在磁性上沿容易磁化的軸向排列等。作為取向性不良的理由例如有(1)永磁粒料的磁性受到抑制，也就是永磁粒料與粘合劑的粘合作用太強(qiáng)而妨礙了粒料在磁性上沿容易磁化的軸向排列；(2)成型時(shí)的摩擦，即由于粒料相互的接觸摩擦，以及由于粒料與模具間產(chǎn)生的摩擦導(dǎo)致通過加壓來壓實(shí)的作用不充分，而降低了成型性。為了改進(jìn)這種取向性的惡化趨勢，已嘗試在干式成型法中選擇低摩擦的不妨礙磁性的粘合劑添加到永磁材料中。
具體地說，是在由干式成型法成型時(shí)，將固體石蠟、硬脂酸、樟腦等用作磁鐵材料中所含有的粘合劑。
固體石蠟與硬脂酸雖有優(yōu)越的粘合作用，但由于粘合作用太強(qiáng)，存在妨礙磁性粒料在磁性上沿容易磁化的軸向排列的傾向。樟腦雖可有效地用作在附加有磁場成型時(shí)的粘合劑，但由于它會(huì)升華，它與鐵素體粉末的混合比會(huì)隨時(shí)間的經(jīng)過而變化，因而會(huì)產(chǎn)生妨礙成型作業(yè)或使已成型的成型體的強(qiáng)度降低等缺點(diǎn)。
為了解決上述問題，作為干式磁場成型用鐵素體磁鐵粉末的粘合劑，已提出有采用硬脂酸金屬鹽(金屬M(fèi)為Ca、Ba、Sr、Pb)的(特公昭47-21197號(hào)公報(bào))，以及采用硬脂酸鎂(特公昭62-176102號(hào)公報(bào))的，等等。但是這種硬脂酸金屬鹽的粘合劑難以均勻涂布到各粒子的表面上。故不得不增多粘合劑的添加量。結(jié)果，燒結(jié)后磁鐵中的碳量增多，導(dǎo)致磁性變差以及使繞成后的燒制體中易產(chǎn)生裂紋。
此外，作為粘合劑的混合方法，例如有通過加熱或減壓來涂布?xì)庀嗾澈蟿┑姆椒?，但這種方法存在設(shè)備大、工序多、未能低成本化等問題。
本發(fā)明正是根據(jù)這種實(shí)際狀況而提出的，目的在于在利用干式成型制造氧化物磁性材料系永磁鐵時(shí)，能獲得低成本、改進(jìn)了取向性與提高了燒結(jié)體密度且具有優(yōu)越磁性質(zhì)的氧化物磁性材料系的永磁鐵。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法包括在包含氧化物磁性材料的原料粉末中加入粘合劑并混合的粘合劑添加工序；調(diào)節(jié)包含上述原料粉末與粘合劑的成型用混合物中水分的水分調(diào)節(jié)工序；將水分調(diào)節(jié)好的上述成型用混合物加入模具中，施加磁場，使氧化物磁性粉料全部沿容易磁化方向排列同時(shí)加壓的磁場中干式成型工序；以及將已成型的成型體進(jìn)行燒制的燒制工序，其中，上述粘合劑添加工序中的粘合劑是脂肪酸酯系的蠟，而上述磁場中干式成型工序中加入模具內(nèi)的成型用混合物內(nèi)所存在的粒度在500μm以上的聚集體的存在比例為0.01～0.80wt％。
作為本發(fā)明的最佳形式，上述水分調(diào)節(jié)工序中混合物內(nèi)的水分含量為0.20～0.80wt％。
作為本發(fā)明的最佳形式，上述脂肪酸酯系蠟是植物蠟。
作為本發(fā)明的最佳形式，上述氧化物磁性材料的原料粉末是在配合上氧化物原料并混合后，經(jīng)焙燒后再粉碎成的原料粉末。
作為本發(fā)明的最佳形式，上述水分調(diào)節(jié)工序是于恒溫槽中或置于室溫下作濕度調(diào)節(jié)而調(diào)節(jié)混合物中的水分。
作為本發(fā)明的最佳形式，成型用混合物中的粘合劑含量為0.2～1.5wt％。
作為本發(fā)明的最佳實(shí)施形式，在上述水分調(diào)節(jié)工序之后再添加粉碎成型用混合物中聚集體的破碎工序。
作為本發(fā)明的最佳實(shí)施形式，使上述破碎工序結(jié)束時(shí)混合物中的水分含量為0.20～0.80wt％。
具體實(shí)施例方式
下面詳述本發(fā)明的氧化物永磁鐵的制造方法。
本發(fā)明的氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法的主要工序包括將粘合劑加到包含氧化物磁性材料的原料粉末中再混合的粘合劑添加工序；給上述包含原料粉末與粘合劑的成型用混合物中加水，調(diào)節(jié)混合物的水分的水分調(diào)節(jié)工序；將已調(diào)節(jié)過水分的上述成型用混合物加入模具中，在施加磁場作用下使氧化物磁性材料粉末粒子全排列到容易磁化方向，然后加壓的磁場中干式成型工序；以及將已成型的成型體進(jìn)行燒制的燒制工序。
上述粘合劑添加工序之前應(yīng)準(zhǔn)備的氧化物磁性材料的原料粉末通常按以下步驟制備。
在鋇鐵素體的情形中，例如一般以氧化鐵(Fe2O3)和碳酸鋇(BaCO3)的粉末為主要原料；而對(duì)于鍶鐵素體，一般是以氧化鐵(Fe2O3)和碳酸鍶(SrCO3)的粉末為主要原料，將這些原料稱量以獲得預(yù)定組成，再在加入預(yù)定的添加劑后用球磨機(jī)等混合。作為添加劑例如可用Bi、As、B、Si、Ge、Na、Al、Cr、Ti、W、Mo等的氧化物、氯化物等。這類添加物用來促進(jìn)燒結(jié)、防止生成過大的晶粒。這樣的混合物于約1000℃溫度下焙燒。通過這種焙燒，使二氧化碳?xì)怏w成分分解、發(fā)散，使氧化鋇與氧化鐵或氧化鍶與氧化鐵進(jìn)行化合。
這樣焙燒過的材料用球磨機(jī)等充分粉碎。粉碎后可根據(jù)需要再加入添加物。
將粘合劑加入包含有按上述步驟準(zhǔn)備的氧化物磁性材料的原料粉末中并混合。作為所添加的粘合劑，最好采用脂肪酸酯系蠟，特別是經(jīng)乳化的分子量為300～800的脂肪酸酯系蠟。本發(fā)明中，在采用脂肪酸酯系蠟的同時(shí)，特別是通過將后述成型用混合物中存在的粒度在500μm以上的聚集體的存在比例按預(yù)定范圍設(shè)定后，能獲得已有技術(shù)未曾有的格外優(yōu)異的效果，亦即發(fā)現(xiàn)了可以獲得不妨礙材料粒子在磁性上沿容易磁化方向排列的材料的極為優(yōu)異的效果。
在脂肪酸酯系蠟中，尤以植物蠟(例如巴西棕櫚蠟、小燭樹蠟、漆蠟、小冠巴西棕蠟等)為最好。
粘合劑的添加量為0.2～1.5wt％、更好是0.25～1.2wt％，最好是0.3～0.9wt％。添加量過少，粘合劑不能發(fā)揮效果，成型性變差。添加量過多，由于燒結(jié)時(shí)有機(jī)物的碳化而使燒結(jié)體的密度下降，使Br等磁性變差。
在此粘合劑添加工序中還可添加成型輔助劑。
適用作成型輔助劑的例如有硬脂酸與硬脂酸酯(硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、硬脂酸鋁等等)。通過添加成型輔助劑能有效地改進(jìn)成型性、提高流動(dòng)性和減少摩擦力，結(jié)果能進(jìn)一步改進(jìn)磁性質(zhì)。添加量最好為0.04～4wt％。添加量過少，不能看到成型輔助劑增加的效果，相反，當(dāng)添加量過多，會(huì)因燒結(jié)時(shí)有機(jī)物質(zhì)的碳化而使密度下降，以及令Br磁性變差。
在把包含磁性粉末的原料粉末與粘合劑混合時(shí)，可采取液體狀或固體狀的混合方法。采用液體狀粘合劑時(shí)易產(chǎn)生凝聚而有可能降低磁性粉末的取向性的傾向。采用固體狀粘合劑時(shí)則有難以均勻混合的問題?；旌现胁捎肏enschel混合機(jī)、攪拌機(jī)等混料裝置將粘合劑充分?jǐn)嚢??；旌蠒r(shí)最好在粘合劑熔點(diǎn)以下的溫度范圍進(jìn)行。若在粘合劑熔點(diǎn)以上混合，粘合劑熔融而產(chǎn)生難以均勻涂布到磁性粉末粒子上的不良情形。
水分調(diào)節(jié)工序中是對(duì)包含上述原料粉末與粘合劑的成型用混合物中進(jìn)行水分的加或減來調(diào)節(jié)此混合物的水分。
混合后的成型用混合物的水分對(duì)成型性與磁性有很大影響。此種水分含量宜為0.20～0.80wt％，而最好是0.25～0.35wt％。水分不到0.20wt％，在下道工序成型時(shí)就難保持所希望的形態(tài)。水分含量超過0.80wt％，磁性粉末會(huì)發(fā)生凝聚，妨礙磁性粉末粒子在磁性上易于沿磁化的軸向排列而降低磁性(Br)。此外還有可能降低燒結(jié)密度、出現(xiàn)裂紋與針孔等。
在水分的調(diào)節(jié)中，通過控制溫度與濕度就可實(shí)現(xiàn)任意所需的水分量。最好是通過將這種混合物置于室溫之下來調(diào)節(jié)水分，或通過恒溫恒濕槽或是噴霧器等添加細(xì)微的水蒸汽(水粒徑度約為數(shù)微米至數(shù)十微米)來添加水分。例如若采用噴吹等形式而形成大的水粒時(shí)，則有可能易發(fā)生凝聚而干擾成型時(shí)的取向性。
在此水分調(diào)節(jié)工序之后，最好設(shè)有用以粉碎成型用混合物中聚集物的粉碎工序。通過設(shè)置粉碎工序，例如能除去因干燥而形成的聚集物(粉碎成細(xì)微粒子)。由于存在聚集物，于后述的磁場中干式成型工序中施加磁場時(shí)難以實(shí)現(xiàn)所需取向，導(dǎo)致磁性劣化。此外，在上述水分調(diào)節(jié)工序之后附加破碎工序時(shí)，希望在破碎工序結(jié)束時(shí)混合物中的水分含量為0.20～0.80wt％，其理由與上述水分調(diào)節(jié)工序中所述的相同。
水分經(jīng)調(diào)節(jié)后的上述成型有混合物加入模具中，施加磁場，進(jìn)行壓制。由此可使原料粉末(磁性粉末粒子)取容易磁化方向，而能提高磁性。
本發(fā)明中，加入磁場中干式成型工序的模具中的成型用混合物(投入原料)，其中500μm以上粒度的聚集物的存在比例宜為0.01～0.80wt％，最好為0.01～0.78wt％。當(dāng)此值超過0.80wt％，在對(duì)磁場中干式成型工序中施加磁場時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)所需的取向，這樣就會(huì)降低磁性。下限值雖可以為零，但在目前的技術(shù)水平下，看來以0.01wt％為適宜。
粒度在500μm以上的聚集物的存在比例按以下步驟求出。具體地說，將成型用混合物置于自動(dòng)篩分機(jī)中，經(jīng)3分鐘振動(dòng)后，測定粒度500μm以上的聚集物的比例，根據(jù)此測定值，計(jì)算出粒度500μm以上的聚集物的存在比例。
在磁場中干式成型工序中，定向磁場強(qiáng)度約為3～12Koe(239～955KA/m)，成型壓力約為1～5噸/cm2。
這樣形成的成型物通常由后續(xù)工序的燒制工序燒制。

上述磁場中干式成型工序中形成的成型物用這里的燒制工序進(jìn)行燒制。燒制溫度最好為1200～1260℃的范圍。當(dāng)燒制溫度不到1200℃時(shí)，難以獲得充分的燒結(jié)密度。另一方面，當(dāng)燒制溫度超過1260℃，就易產(chǎn)生異常晶粒的迅速生長。而有可能降低iHc值。燒制的穩(wěn)定時(shí)間約為0.5～4.0小時(shí)。燒制氣氛可以是空氣，但若通過控制氧的分壓進(jìn)行燒制，則能獲得高密度的有優(yōu)良磁性的磁鐵。
下面以具體實(shí)施形式進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。
按重量計(jì)，將100份的Sr鐵素體的焙燒粉末、0.5份的SiO2與1份的CaCO3，用水進(jìn)行濕式微粉碎，使焙燒粉末的比表面積成為7.0m2/g。然后將這種泥漿干燥，用作試驗(yàn)用原料粉末。
在對(duì)這樣制得的原料粉末中添加下述表1中所示的種種粘合劑之后，用攪拌機(jī)于75℃下進(jìn)行10分鐘混合?；旌虾筇砑颖?所示預(yù)定量的成型輔助劑(硬脂酸鈣)。
隨即用恒溫恒濕槽按表1所示調(diào)節(jié)此混合粉末中的水分。
再如下述表1所示，必要時(shí)用粉碎機(jī)將此混合粉末破碎，作為永磁材料。
然后將此永磁材料于約7.5Koe的磁場中干式成型。成型壓力設(shè)為1噸/cm2。獲得的成型體置于大氣中于1240℃下經(jīng)1小時(shí)燒制，制得直徑約26mm、高10mm的磁鐵樣品。
對(duì)于這樣的制得的磁鐵樣品，用B-H跟蹤器[東英工業(yè)(株)的直流磁化特性測定裝置TRF-5BH]評(píng)價(jià)了Br、iHc等磁性質(zhì)。
按以下步驟測定了成形體的密度(dp)與燒制體的密度(df)。
成型體的密度(dp)根據(jù)成型體的實(shí)際尺寸，求出體積V同時(shí)實(shí)測其重量W，以此體積V除重量W，得出dp＝w/v。
燒制體(df)的密度燒制體的密度(df)根據(jù)由阿基米德法求得的值算出。
此外，根據(jù)以下準(zhǔn)則評(píng)價(jià)了成型體與針孔。
成型性觀察實(shí)際成型體進(jìn)行判斷。
(判斷準(zhǔn)則)○制得完善的成型品
△部分產(chǎn)生開裂×不能作為成型品針孔對(duì)燒結(jié)后的樣品剖面進(jìn)行鏡面加工，用光學(xué)顯微鏡觀察放大50倍后的組成。結(jié)果，對(duì)于能明顯看到針孔而不能提供實(shí)用的于表1中以“×”表示，未能發(fā)現(xiàn)針孔的于表1中的“○”表示，以“-”標(biāo)明的則是不能成型的樣品。
表1中對(duì)于成型用混合物來所存在的粒度為500μm以上的聚集物存在比例的測定方法與以上所述的相同。
結(jié)果示于下面的表1中。
表1

比較例5*的樣品是在混合了粘合劑后，將該原料放置一周后進(jìn)行成型的樣品表1(續(xù)頁)

比較例4的結(jié)果雖然良好，但若在混合粘合劑后立即成型，則會(huì)成為比較例5*的不良結(jié)果。
因此，比較例4的樣品缺乏粘合劑混合后的長時(shí)期穩(wěn)定性，極不利于處理。
從以上結(jié)果可以了解到本發(fā)明的效果。具體地說，本發(fā)明是氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法，它包括在包含氧化物磁性材料的原料粉末中加入粘合劑并混合的粘合劑添加工序；調(diào)節(jié)包含上述原料粉末與粘合劑的成型用混合物中水分的水分調(diào)節(jié)工序；將水分調(diào)節(jié)好的上述成型用混合物加入模具中，施加磁場，使氧化物磁性粉料全部沿容易磁化方向排列同時(shí)加壓的磁場干式成型工序；以及將已成型的成型體進(jìn)行燒制的燒制工序，其中上述粘合劑添加工序中的粘合劑是脂肪酸酯系的蠟，而上述磁場中干式成型工序中加入模具內(nèi)的成型用混合物內(nèi)所存在的粒度在500μm以上的聚集體的存在比例為0.01～0.80wt％，由此可以制得低成本且具有優(yōu)越磁性質(zhì)的氧化物磁性材料系的永磁鐵。
產(chǎn)業(yè)上可利用的領(lǐng)域本發(fā)明可以用于制造氧化物磁性材料系永磁鐵。
權(quán)利要求
1.氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法，它包括在包含氧化物磁性材料的原料粉末中加入粘合劑并混合的粘合劑添加工序；調(diào)節(jié)包含上述原料粉末與粘合劑的成型用混合物中水分的水分調(diào)節(jié)工序；將水分調(diào)節(jié)好的上述成型用混合物加入模具中，施加磁場，使氧化物磁性粉料全部沿容易磁化方向排列同時(shí)加壓的磁場中干式成型工序；以及將已成型的成型體進(jìn)行燒制的燒制工序，其特征在于上述粘合劑添加工序中的粘合劑是脂肪酸酯系的蠟，而上述磁場中干式成型工序中加入模具內(nèi)的成型用混合物內(nèi)所存在的粒度在500μm以上的聚集體的存在比例為0.01～0.80wt％。
2.如權(quán)利要求1所述的氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法，其中，上述水分調(diào)節(jié)工序的混合物中的水分含量為0.20～0.80wt％。
3.如權(quán)利要求1所述的氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法，其中，上述脂肪酸酯系蠟是植物蠟。
4.如權(quán)利要求1所述的氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法，其中，上述氧化物磁性材料的原料粉末是在配合上氧化物原料并混合后，經(jīng)焙燒之后再粉碎成的原料粉末。
5.如權(quán)利要求1所述的氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法，其中，上述水分調(diào)節(jié)工序是在進(jìn)行濕度調(diào)節(jié)的同時(shí)調(diào)節(jié)混合物中的水分含量。
6.如權(quán)利要求1所述的氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法，其中，上述成型用混合物中粘合劑的含量為0.2～1.5wt％。
7.如權(quán)利要求1所述的氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法，其中，在上述水分調(diào)節(jié)工序之后，再添加粉碎成型用混合物中聚集體的破碎工序。
8.如權(quán)利要求7所述的氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法，其中，上述破碎工序結(jié)束時(shí)的混合物中的水分含量為0.20～0.80wt％。
全文摘要
本發(fā)明是氧化物磁性材料系永磁鐵的制造方法，它包括在包含氧化物磁性材料的原料粉末中加入粘合劑并混合的粘合劑添加工序；調(diào)節(jié)包含上述原料粉末與粘合劑的成型用混合物中水分的水分調(diào)節(jié)工序；將水分調(diào)節(jié)好的上述成型用混合物加入模具中，施加磁場，使氧化物磁性粉料全部沿容易磁化方向排列同時(shí)加壓的磁場中干式成型工序；以及將已成型的成型體進(jìn)行燒制的燒制工序，其中上述粘合劑添加工序中的粘合劑是脂肪酸酯系的蠟，而上述磁場中干式成型工序中加入模具內(nèi)的成型用混合物內(nèi)所存在的粒度在500μm以上的聚集體的存在比例為0.01～0.80wt％，由此可以制得能夠低成本化且具有優(yōu)越磁性質(zhì)的氧化物磁性材料系的永磁鐵。
文檔編號(hào)C04B35/632GK1479928SQ02803279
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月24日
發(fā)明者坪倉多惠子, 鈴木常雄, 森宜寬, 村瀨琢, 雄 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社