Die vorliegende Erfindung betrifft einen Seltenerd-Verbundmagneten, der ein mit einem Harz gebundenes Seltenerd-Magnetpulver enthält, sowie eine magnetische Seltenerd-Zusammensetzung, die zur Herstellung des Seltenerd-Verbundmagneten verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung des Seltenerd-Verbundmagneten unter Verwendung der magnetischen Seltenerd- Zusammensetzung.

Im allgemeinen werden Seltenerd-Verbundmagneten mit unterschiedlicher Gestalt aus Massen, die aus Seltenerd-Magnetpulvern und Bindemittelharzen oder organischen Bindemitteln bestehen, durch Anwendung eines Pressformgebungsverfahrens, z. B. eines Kompaktierformgebungs-, Spritzgieß- oder Extrusionsverfahrens, geformt.

Bei der Kompaktierformgebung wird ein Verbundmagnet hergestellt, indem man eine Masse in eine Form gibt, die Masse zu einem Rohkörper verdichtet und sodann zur Härtung eines hitzehärtenden Bindemittelharzes erwärmt. Da das Kompaktierformgebungsverfahren im Vergleich zu anderen Formgebungsverfahren eine Formgebung unter Verwendung einer geringeren Menge an Bindemittelharz ermöglicht, ergeben sich stärkere magnetische Eigenschaften des erhaltenen Magneten. Jedoch ist die Vielseitigkeit der Formgebung in Bezug auf die Gestalt des Magneten eingeschränkt und es ergibt sich eine geringe Produktivität.

Beim Spritzgießen wird ein Verbundmagnet hergestellt, indem man eine Masse schmilzt und sodann die fließfähige Schmelze in eine Form mit einer bestimmten Gestalt einspritzt. Beim Spritzgießverfahren ergibt sich bezüglich der Gestalt des Magneten eine ausgeprägte Vielseitigkeit und es lassen sich in einfacher Weise Magneten mit unregelmäßiger Gestalt herstellen. Da jedoch beim Spritzgießen eine hochgradig fließfähige Beschaffenheit der Schmelze notwendig ist, muss eine große Menge an Bindemittelharz zugesetzt werden. Der Gehalt an Bindemittelharz im Magneten ist dementsprechend hoch, was zu schlechteren magnetischen Eigenschaften führt.

Beim Extrudieren wird ein Verbundmagnet hergestellt, indem man eine in einen Extruder eingespeiste Masse schmilzt, extrudiert und die aus einem Extruderwerkzeug austretende Masse zu einem länglich geformten Körper abkühlt, wonach der längliche Körper auf eine bestimmte Länge zugeschnitten wird. Beim Extrudierverfahren sind die Vorteile der Verdichtungsformgebung und des Spritzgießens vereinigt. Dies bedeutet, dass beim Extrudieren die Gestalt des Magneten durch Verwendung eines geeigneten Werkzeugs in gewissem Umfang variiert werden kann und sich leicht dünnwandige oder lange Magneten herstellen lassen. Ferner zeigt der erhaltene Magnet aufgrund der verringerten Menge an Bindemittelharz verstärkte magnetische Eigenschaften, was darauf zurückzuführen ist, dass anders als beim Spritzgießen eine hohe Fließfähigkeit der Schmelze nicht erforderlich ist.

Hitzehärtende Harze, wie Epoxyharze, werden im allgemeinen als Bindemittelharze in den Massen verwendet; vergl. JP-B-56-31841 und JP-B-56-44561. Der Anteil der hitzehärtenden Harze ist gering und beträgt aufgrund ihrer hohen Fließfähigkeit 0,5 bis 4,0 Gew.-%.

Bezüglich der optimalen Bedingungen zur Formgebung unter Verwendung von thermoplastischen Harzen als Bindemittelharzen, sind jedoch zahlreiche Punkte noch nicht geklärt, z. B. der Einfluss des Anteils des Seltenerd-Magnetpulvers auf die Formbarkeit, die magnetischen Eigenschaften und die mechanischen Eigenschaften des Verbundmagneten.

EP-A-0 605 934 führt aus, dass Zusammensetzungen, deren Anteil des magnetischen Materials 65 Vol.-% oder mehr beträgt, wünschenswert sind. Diese Druckschrift enthält jedoch keine Ausführungen darüber, dass auch der Hohlraumanteil für die Erzielung einer guten Formbarkeit von Bedeutung ist.

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Seltenerd- Verbundmagneten, der sich leicht in unterschiedlicher Gestalt herstellen lässt und der hervorragende magnetische Eigenschaften und eine hohe mechanische Festigkeit besitzt. Ferner soll erfindungsgemäß eine magnetische Seltenerd-Zusammensetzung zur Herstellung des Magneten, der eine hervorragende Formbarkeit zeigt, bereitgestellt werden, wobei ein minimaler Anteil eines thermoplastischen Bindemittelharzes enthalten ist. Schließlich soll ein Verfahren zur Herstellung des Magneten unter Ausnutzung der vorerwähnten Vorteile des Extrusionsverfahrens bereitgestellt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Gegenständen der Patentansprüche.

Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Seltenerd- Verbundmagneten, der sich leicht in unterschiedlicher Gestalt herstellen lässt und der hervorragende magnetische Eigenschaften und eine hohe mechanische Festigkeit besitzt. Ferner soll erfindungsgemäß eine magnetische Seltenerd-Zusammensetzung zur Herstellung des Magneten, der eine hervorragende Formbarkeit zeigt, bereitgestellt werden, wobei ein minimaler Anteil eines thermoplastischen Bindemittelharzes enthalten ist. Schließlich soll ein Verfahren zur Herstellung des Magneten unter Ausnutzung der vorerwähnten Vorteile des Spritzgießverfahrens bereitgestellt werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachgeordneten Ansprüche.

Ein Seltenerd-Verbundmagnet mit einem geringen Hohlraumanteil, einer hohen mechanischen Festigkeit und hervorragenden magnetischen Eigenschaften lässt sich leicht aus einer derartigen Zusammensetzung, die eine hohe Fließfähigkeit, eine hervorragende Formbarkeit und eine unterdrückte Oxidationsbereitschaft des Magnetpulvers beim Extrusionsverfahren zeigt, herstellen.

Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen.

Fig. 1 ist eine isometrische Ansicht einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Seltenerd-Verbundmagneten.

Nachstehend werden ein Seltenerd-Verbundmagnet, eine magnetische Seltenerd-Zusammensetzung und ein Verfahren zur Herstellung des Seltenerd-Verbundmagneten gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Beschreibung sich jeweils sowohl auf die Extrusion als auch auf das Spritzgießen bezieht, sofern das Formgebungsverfahren nicht speziell angegeben ist.

Zu Beispielen für den erfindungsgemäßen Seltenerd-Verbundmagneten gehören ein stabförmiger Verbundmagnet 1 gemäß der Darstellung in Fig. 1A, ein zylindrischer Verbundmagnet 2 gemäß der Darstellung in Figur iß und ein bogenförmiger Verbundmagnet 3 gemäß der Darstellung in Fig. 1C.

Die Seltenerd-Verbundmagneten 1, 2 und 3 enthalten ein Seltenerd-Magnetpulver und ein thermoplastisches Harz gemäß den nachstehenden Angaben sowie gegebenenfalls ein Antioxidationsmittel.

Vorzugsweise umfasst das Seltenerd-Magnetpulver eine Legierung von einem oder mehreren Seltenerdelementen und einem oder mehreren Übergangsmetallen. Nachstehend sind bevorzugte. Beispiele für eine derartige Legierung aufgeführt:

[1] Eine Sm-Co-Legierung, die als Hauptbestandteile Sm (ein oder mehr weitere Seltenerdelemente können zusätzlich enthalten sein, wobei Sm unter den Seltenerdelementen den höchsten Anteil ausmacht) und ein oder mehr Übergangsmetalle, einschließlich Co, enthält.

[2] Eine R-Fe-B-Legierung, die als Hauptbestandteile R (R bedeutet mindestens eines der Seltenerdelemente, einschließlich Y), Fe als Übergangsmetall (ein oder mehr weitere Übergangsmetalle können zusätzlich enthalten sein, wobei Fe den höchsten Anteil unter den Übergangsmetallen ausmacht) und B enthält.

[3] Eine Sm-Fe-N-Legierung, die als Hauptbestandteile Sm (ein oder mehr weitere Seltenerdelemente können zusätzlich enthalten sein, wobei Sm den höchsten Anteil unter den Seltenerdelementen ausmacht), Fe (ein oder mehr weitere Übergangsmetalle können zusätzlich enthalten sein, wobei Fe den höchsten Anteil unter den Übergangsmetallen ausmacht) und N (ein oder mehr weitere interstitielle Elemente können enthalten sein, wobei N den höchsten Anteil unter den interstitiellen Elementen ausmacht) enthält.

[4] Ein nanokristalliner Magnet, der R (R bedeutet mindestens ein Seltenerdelement, einschließlich Y) und ein oder mehr Übergangsmetalle, die Fe als Hauptbestandteil enthalten, enthält und magnetische Phasen in Nanometergröße aufweist.

[5] Ein Gemisch aus mindestens zwei dieser Legierungen [1] bis [4] gemäß den vorstehenden Angaben. In diesem Fall lässt sich leicht ein Seltenerd-Magnetpulver mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften unter Kombination von Vorteilen und insbesondere von Vorteilen in Bezug auf magnetische Eigenschaften, aus den gemischten Magnetpulvern erhalten. Der Orientierungsgrad des Magneten wird durch Vermischen von mindestens zwei anisotropen Magnetpulvern verbessert.

Zu typischen Beispielen für eine Sm-Co-Legierung gehören SmCo&sub5; und Sm&sub2;TM&sub1;&sub7;, wobei TM ein Übergangsmetall bedeutet.

Zu typischen Beispielen für die R-Fe-B-Legierung gehören Nd-Fe-B, Pr-Fe-B, Nd-Pr-Fe-B, Ce-Nd- Fe-B, Ce-Pr-Nd-Fe-B und modifizierte Legierungen davon, wobei Fe teilweise durch andere Übergangsmetalle, wie Ni und Co, ersetzt ist.

Ein typisches Beispiel für die Sm-Fe-N-Legierung ist Sm&sub2;Fe&sub1;&sub7;N&sub3;, das durch Nitridieren einer Sm&sub2;Fe&sub1;&sub7;-Legierung hergestellt wird.

Zu Beispielen für Seltenerdelemente im Magnetpulver gehören Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu und Mischmetall. Das Magnetpulver kann ein oder mehr dieser Elemente enthalten. Zu Beispielen für Übergangsmetalle gehören Fe, Co und Ni. Das Magnetpulver kann ein oder mehr dieser Metalle enthalten. Das Magnetpulver kann ferner gegebenenfalls B, Al, Mo, Cu, Ga, Si, Ti, Ta, Zr, Hf, Ag und Zn enthalten, um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern.

Obgleich der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Magnetpulvers nicht beschränkt ist, beträgt er vorzugsweise etwa 0,5 bis 50 um und insbesondere etwa 1 bis 30 um. Der Teilchendurchmesser kann beispielsweise mit einer FSSS-Vorrichtung (Fischer-Sub-Sieve Sizer) bestimmt werden.

Vorzugsweise weist das Magnetpulver eine relativ breite Verteilung des Teilchendurchmessers auf, um eine hervorragende Formbarkeit bei einem geringen Anteil des Bindemittelharzes während des Spritzgießens oder Extrudierens zu erzielen. In diesem Fall kann der Hohlraumanteil (Verhältnis von Hohlräumen zum gesamten Volumen) im erhaltenen Verbundmagneten vermindert werden.

Im vorstehend erwähnten Gemisch [5] kann jeder der Pulverbestandteile einen unterschiedlichen durchschnittlichen Teilchendurchmesser aufweisen. Wenn mindestens zwei Arten von Magnetpulvern mit unterschiedlichen durchschnittlichen Teilchendurchmessern verwendet werden, lassen sich Teilchen mit einem kleineren Durchmesser leicht zwischen Teilchen mit größeren Durchmessern packen, nachdem die Pulver gründlich vermischt und geknetet worden sind. Somit lässt sich die Packungsrate des Magnetpulvers in der Masse erhöhen, was zu verbesserten magnetischen Eigenschaften führt.

Das Magnetpulver lässt sich nach beliebigen herkömmlichen Verfahren herstellen, z. B. durch Mahlen und gegebenenfalls anschließendes Sieben eines Legierungsblockes, der durch Schmelzen und Gießen hergestellt worden ist, unter Erzielung eines geeigneten Teilchengrößenbereiches; und durch Mahlen und gegebenenfalls anschließendes Sieben eines durch Schmelzspinnen hergestellten Bandes mit einer feinen polykristallinen Textur, dessen Herstellung durch eine Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung von amorphen Legierungen erfolgt ist.

Der bevorzugte Anteil des Magnetpulvers im Verbundmagneten hängt vom Formgebungsverfahren ab:

Bei dem durch Extrusion hergestellten Seltenerd-Verbundmagneten liegt der Anteil des Seltenerd- Magnetpulvers im Bereich von etwa 78,1 bis 83 Vol.-%, vorzugsweise im Bereich von etwa 79,5 bis 83 Vol.-% und insbesondere im Bereich von etwa 81 bis 83 Vol.-%.

Im Seltenerd-Verbundmagneten, der durch Spritzgießen hergestellt worden ist, liegt der Anteil des Seltenerd-Magnetpulvers im Bereich von etwa 68 bis 76 Vol.-%, vorzugsweise im Bereich von etwa 70 bis 76 Vol.-% und insbesondere im Bereich von etwa 72 bis 76 Vol.-%.

Sowohl beim Extrudieren als auch beim Spritzgießen ergeben sich dann, wenn der Anteil des Seltenerd-Magnetpulvers zu gering ist, keine hervorragenden magnetischen Eigenschaften und insbesondere kein hervorragendes magnetisches Energieprodukt, während bei einem zu hohen Anteil der entsprechendenrweise niedrige Anteil des Bindemittelharzes eine Verringerung der Fließfähigkeit während des Extrudierens/Spritzgießens bewirkt, was die Formgebung erschwert oder unmöglich macht.

Bei den erfindungsgemäß verwendeten Bindemittelharzen handelt es sich um thermoplastische Harze. Bei Verwendung von hitzehärtenden Harzen, z. B. Epoxyharzen, bei denen es sich um herkömmliche Bindemittelharze handelt, ergibt sich eine geringe Fließfähigkeit beim Extrusions- oder Spritzgießverfahren, was zu einer schlechten Formbarkeit, einem erhöhten Hohlraumanteil des Magneten, einer geringen mechanischen Festigkeit und einer verminderten Korrosionsbeständigkeit führt. Im Gegensatz dazu verursachen thermoplastische Harze keine derartigen Probleme.

Zu Beispielen für geeignete thermoplastische Harze gehören Polyamide, z. B. Nylon 6, Nylon 12, Nylon 66, Nylon 610, Nylon 612, Nylon 11, Nylon 12, Nylon 6-12 und Nylon 6-66; Flüssigkristall- Polymere, z. B. thermoplastische Polyimide und aromatische Polyester; Polyphenylenoxide; Polyphenylensulfide; Polyolefine, z. B. Polyethylene und Polypropylene; modifizierte Polyolefine; Polycarbonate; Polymethylmethacrylat; Polyether; Polyetherketone; Polyetherimide; Polyacetale; und Copolymere, Gemische und Polymerlegierungen mit einem Gehalt an den vorstehenden Produkten als Hauptbestandteil. Diese Harze können allein oder in Kombination miteinander verwendet werden. Darunter werden vorzugsweise thermoplastische Harze mit einem Gehalt an Polyamiden, Flüssigkristall-Polymeren und/oder Polyphenylensulfiden als Hauptbestandteilen verwendet, und zwar aufgrund ihrer hervorragenden Verknetbarkeit mit dem Magnetpulver, ihrer hervorragenden Formbarkeit und ihrer hohen mechanischen Festigkeit. Insbesondere verbessern Polyamide in erheblichem Maße die Formbarkeit. Flüssigkristall-Polymere und Polyphenylensulfid können zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit beitragen.

Ein besonders geeignetes thermoplastisches Harz lässt sich in beliebiger Weise unter den vorstehenden Harzen auswählen, indem man die Art des Harzes festlegt und/oder das Harz copolymerisiert, z. B. unter Berücksichtigung von Formbarkeit, Wärmebeständigkeit oder mechanischer Festigkeit.

Vorzugsweise verwendete thermoplastische Harze weisen einen Schmelzpunkt von 400ºC oder darunter und insbesondere von 300ºC oder darunter auf. Bei Verwendung von thermoplastischen Harzen mit einem Schmelzpunkt über 400ºC wird das Magnetpulver aufgrund der höheren Formgebungstemperatur leicht oxidiert.

Vorzugsweise weisen die thermoplastischen Harze ein durchschnittliches Molekulargewicht von 10 000 bis 60 000 und insbesondere von 12 000 bis 30 000 auf.

Beim Antioxidationsmittel handelt es sich um ein erfindungsgemäß zugesetztes Additiv, um eine Oxidation, Beeinträchtigung oder Modifikation des Seltenerd-Magnetpulvers und die Oxidation des Bindemittelharzes, die durch eine katalytische Wirkung der Metallkomponente im Seltenerd- Magnetpulver während des Verknetens der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung verursacht werden können, zu verhindern. Die Zugabe des Antioxidationsmittels führt zu folgenden Vorteilen. Erstens kann das Antioxidationsmittel eine Oxidation des Seltenerd-Magnetpulvers und des Bindemittelharzes verhindern. Somit lässt sich eine hervorragende Benetzbarkeit zwischen Seltenerd-Magnetpulver-Oberfläche und Bindemittelharz aufrechterhalten, was eine verbesserte Verknetbarkeit zwischen dem Seltenerd-Magnetpulver und dem Bindemittelharz bewirkt. Zweitens werden aufgrund der Tatsache, dass das Antioxidationsmittel die Oxidation des Seltenerd-Magnetpulvers verhindern kann, die magnetischen Eigenschaften des Magneten und die thermische Stabilität der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung während des Knet- und Formgebungsvorgangs verbessert und es lässt sich eine hervorragende Formbarkeit mit einer geringeren Menge an Bindemittelharz erreichen.

Da das Antioxidationsmittel während der Knet- und Formgebungsstufen der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung verdampft oder zersetzt wird, enthält der gebildete Seltenerd-Verbundmagnet einen Teil des Antioxidationsmittels als Rückstand. Somit beträgt der Anteil des Antioxidationsmittels im Seltenerd-Verbundmagnet im allgemeinen etwa 10 bis 90% und insbesondere 20 bis 80%, bezogen auf die der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung zugesetzten Menge. Das Antioxidationsmittel verbessert auch die Korrosionsbeständigkeit des gebildeten Magneten, zusätzlich zur Verhinderung der Oxidation des Seltenerd-Magnetpulvers und des Bindemittelharzes beim Verfahren zur Herstellung des Magneten.

Beliebige herkömmliche Antioxidationsmittel, die die Oxidation des Seltenerd-Magnetpulvers und des Bindemittelharzes verhindern oder vermindern, können verwendet werden. Zu Beispielen für bevorzugte Antioxidationsmittel gehören chelatbildende Mittel, wie Amine, Aminosäuren, Nitrocarbonsäuren, Hydrazine, Cyanide und Sulfide, die die Oberfläche des Seltenerd-Magnetpulvers inaktivieren. Derartige chelatbildende Mittel weisen eine ausgeprägt hohe Antioxidationswirkung auf. Die Art und der Anteil des Antioxidationsmittels sind nicht auf die vorstehenden Angaben beschränkt.

Der Seltenerd-Verbundmagnet kann ferner folgende Bestandteile enthalten: einen Weichmacher, wie Stearatsalze und Fettsäuren, zum Weichmachen des Bindemittelharzes; ein Gleitmittel, wie Siliconöle, Wachse, Fettsäuren und anorganische Gleitmittel, z. B. Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und Titanoxid; und weitere Additive, z. B. einen Formgebungsaktivator. Bei Zugabe mindestens eines Weichmachers und eines Gleitmittels werden die Fließfähigkeit der magnetischen Seltenerd- Zusammensetzung während des Verknetens und die Formgebung des Seltenerd-Verbundmagneten zusätzlich verbessert.

Erfindungsgemäß beträgt der Hohlraumanteil des Seltenerd-Verbundmagneten vorzugsweise 2 Vol.- % oder weniger und insbesondere 1,5 Vol.-% oder weniger. Ein übermäßiger Hohlraumanteil kann zu einer Verringerung der mechanischen Festigkeit und der Korrosionsbeständigkeit führen, und zwar je nach der Zusammensetzung und dem Anteil des thermoplastischen Harzes, der Zusammensetzung und der Teilchengröße des Magnetpulvers und dergl.

Erfindungsgemäß zeigen sowohl isotrope als auch anisotrope Seltenerd-Verbundmagneten hervorragende magnetische Eigenschaften, was auf die Zusammensetzung des Magnetpulvers und den hohen Magnetpulveranteil zurückzuführen ist.

Der durch Extrusion hergestellte Seltenerd-Verbundmagnet weist ein magnetisches Energieprodukt (BH)max von 8 MGOe (64 kJ/m³) oder mehr und insbesondere von 9,5 MGOe (76 kJ/m³) oder mehr auf, wenn er ohne Anlegen eines magnetischen Feldes geformt wird, oder er weist ein magnetisches Energieprodukt (BH)max) von 12 MGOe (96 kJ/m³) oder mehr und insbesondere von 14 MGOe (112 kJ/m³) oder mehr auf, wenn er unter Anlegen eines magnetischen Feldes geformt wird.

Die Gestalt und die Größe des erfindungsgemäßen Seltenerd-Verbundmagneten unterliegt keinen Beschränkungen. Beispielsweise kann der Seltenerd-Verbundmagnet verschiedene Gestalten aufweisen, z. B. eine hohle, eine feste prismatische oder eine plattenförmige Gestalt, sowie eine stabförmige, zylindrische oder bogenförmige Gestalt, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Größe kann von sehr großen Ausmaßen bis zu einem ultrakleinen Ausmaß variieren.

Die erfindungsgemäße magnetische Seltenerd-Zusammensetzung enthält das Seltenerd-Magnetpulver und das thermoplastische Harz gemäß den vorstehenden Angaben. Vorzugsweise enthält die magnetische Seltenerd-Zusammensetzung das Antioxidationsmittel gemäß den vorstehenden Angaben.

Der Anteil des Seltenerd-Magnetpulvers in der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung wird unter Berücksichtigung der magnetischen Eigenschaften des erhaltenen Seltenerd-Verbundmagneten und der Fließfähigkeit der Schmelzzusammensetzung während des Formgebungsvorgangs festgelegt.

In der zum Extrudieren verwendeten magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung beträgt der Anteil des Seltenerd-Magnetpulvers in der Zusammensetzung vorzugsweise etwa 77,6 bis 82,5 Vol.-% und insbesondere etwa 79 bis 82,5 Vol.-%.

In der zum Spritzgießen verwendeten magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung beträgt der Anteil des Seltenerd-Magnetpulvers vorzugsweise etwa 67,6 bis 75,5 Vol.-% und insbesondere etwa 69,5 bis 75,5 Vol.-%.

Sowohl beim Extrudieren als auch beim Spritzgießen ergeben sich dann, wenn der Anteil des Seltenerd-Verbundmagneten zu nieder ist, keine hervorragenden magnetischen Eigenschaften, insbesondere was das magnetische Energieprodukt betrifft, während bei einem zu hohen Anteil durch den entsprechend geringen Anteil des Bindemittelharzes die Fließfähigkeit während des Extrudierens/Spritzgießens vermindert wird, was den Formgebungsvorgang erschwert oder sogar unmöglich macht. Die hier erörterte magnetische Seltenerd-Zusammensetzung führt zu den vorstehend erörterten Magneten. Der im Vergleich zur Zusammensetzung geringfügig höhere Anteil an Magnetpulver ist auf einen gewissen Verlust an Additiven, der während der Herstellung und insbesondere durch Verdampfen während des Verknetens erfolgt, zurückzuführen.

Die Anteile des thermoplastischen Harzes und des Antioxidationsmittels in der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung können je nach Art und Zusammensetzung des Harzes und des Antioxidationsmittels, je nach den Formgebungsbedingungen, z. B. je nach Temperatur und Druck, und je nach Gestalt und Größe des Formkörpers, variieren.

Um die magnetischen Eigenschaften des erhaltenen Seltenerd-Verbundmagneten zu verstärken, ist es bevorzugt, dass das thermoplastische Harz in einer möglichst geringen Menge, die aber zur Durchführung des Knet- und Formgebungsvorgangs ausreicht, zugesetzt wird.

Der Anteil des Antioxidationsmittels in der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung beträgt vorzugsweise etwa 2,0 bis 12,0 Vol.-% und insbesondere etwa 3,0 bis 10,0 Vol.-%. Vorzugsweise wird das Antioxidationsmittel in einer Menge von 10 bis 150%, bezogen auf das zugesetzte Bindemittelharz, und insbesondere von 25 bis 90% zugesetzt. Jedoch ist erfindungsgemäß ein Anteil des Antioxidationsmittels, der unter der vorgenannten Untergrenze liegt, zulässig. Ferner ist die Zugabe des Antioxidationsmittels nicht immer wesentlich.

Wenn der Anteil des thermoplastischen Harzes in der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung zu gering ist, so steigt die Viskosität des Gemisches der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung an, was zu einem erhöhten Drehmoment beim Verkneten und zu einer beschleunigten Oxidation des Magnetpulvers aufgrund von Wärmeentwicklung führt. Somit kann die Oxidation des Magnetpulvers bei einem geringen Gehalt an Antioxidationsmittel nicht unterdrückt werden. Da außerdem die Formbarkeit aufgrund der erhöhten Viskosität des Gemisches (Harzschmelze) nicht so gut ist, lässt sich ein Magnet mit einem geringen Hohlraumanteil und einer hohen mechanischen Festigkeit nicht erhalten. Wenn auf der anderen Seite der Anteil des thermoplastischen Harzes zu hoch ist, so verschlechtern sich die magnetischen Eigenschaften, wenngleich die Formbarkeit verbessert wird.

Wenn der Anteil des Antioxidationsmittels in der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung zu nieder ist, so reicht die Antioxidationswirkung bei einem hohen Anteil an Magnetpulver nicht aus, die Oxidation des Magnetpulvers zu unterdrücken. Andererseits kann ein zu hoher Anteil an Antioxidationsmittel die mechanische Festigkeit des Formkörpers aufgrund des relativ geringen Harzgehaltes vermindern.

Wie vorstehend ausgeführt, kann der Anteil des Antioxidationsmittels verringert werden, wenn ein relativ hoher Anteil an thermoplastischem Harz zugegeben wird, während der Anteil des Antioxidationsmittels bei einem geringeren Gehalt an thermoplastischem Harz steigen muss.

Bei Verwendung zum Extrudieren ist es bevorzugt, dass der gesamte Anteil des thermoplastischen Harzes und des Antioxidationsmittels 15,0 bis 22,4 Vol.-%, vorzugsweise 15,0 bis 20,5 Vol.-% und insbesondere 15,0 bis 18,5 Vol.-% der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung beträgt. Bei Verwendung zum Spritzgießen ist es bevorzugt, dass der gesamte Anteil des thermoplastischen Harzes und des Antioxidationsmittels 24,5 bis 32,4 Vol.-%, vorzugsweise 24,5 bis 30,5 Vol.-% und insbesondere 24,5 bis 28,0 Vol.-% der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung beträgt. Bei derartigen Bereichen werden die Fließfähigkeit, die Formbarkeit und die Antioxidationswirkung der magnetischen Zusammensetzung verbessert, was zu einem Magneten mit einem geringen Hohlraumanteil, einer hohen mechanischen Festigkeit und hervorragenden magnetischen Eigenschaften sowohl beim Extrudieren als auch beim Spritzgießen führt.

Die magnetische Seltenerd-Zusammensetzung kann gegebenenfalls verschiedene Additive gemäß den vorstehenden Angaben enthalten.

Der Weichmacher und das Gleitmittel werden vorzugsweise zur Verbesserung der Fließfähigkeit während der Formgebung und zur Erzielung von hervorragenden Eigenschaften bei einem geringeren Anteil an Bindemittelharz zugegeben. Vorzugsweise beträgt der Anteil des Weichmachers 0,1 bis 2,0 Vol.-% und der Anteil des Gleitmittels 0,2 bis 2,5 Vol.-%, um die Vorteile durch Zugabe derartiger Additive zu optimieren.

Die magnetische Seltenerd-Zusammensetzung kann verschiedene Formen aufweisen, z. B. kann es sich um ein Gemisch aus einem Seltenerd-Magnetpulver und einem thermoplastischen Harz, um ein Gemisch der vorstehenden Bestandteile mit anderen Additiven, z. B. einem Antioxidationsmittel, um Gemische, die daraus durch Verkneten hergestellt worden sind, und um ein daraus hergestelltes pelletisiertes Gemisch mit einer Pelletgröße von 1 bis 12 mm handeln. Wenn diese Gemische oder Pellets davon verwendet werden, wird die Formbarkeit beim Extrudieren und Spritzgießen weiter verbessert. Außerdem kann die Verwendung von Pellets zu einer verbesserten Handhabung führen.

Die vorstehend dargelegten Gemische können beispielsweise mit einer Walzenmühle, einem Kneter oder einem Doppelschneckenextruder geknetet werden.

Die Knettemperatur lässt sich je nach der Zusammensetzung und den Eigenschaften des verwendeten thermoplastischen Harzes festlegen. Vorzugsweise handelt es sich um eine Temperatur über der Wärmedeformationstemperatur oder Erweichungstemperatur (Erweichungspunkt oder Glasübergangstemperatur). Bei Verwendung eines thermoplastischen Harzes mit einem relativ niederen Schmelzpunkt handelt es sich bei der Knettemperatur vorzugsweise um eine Temperatur, die nahe an Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes oder darüber liegt.

Bei Durchführung des Knetens bei einer derartigen Temperatur kann das Gemisch homogen innerhalb einer kürzeren Zeitspanne verknetet werden, was auf den erhöhten Knetwirkungsgrad zurückzuführen ist. Ferner ist zu einer Verminderung des Hohlraumanteils des Seltenerd-Verbundmagneten das Knetverfahren sehr kritisch, da die Teilchen des Seltenerd-Magnetpulvers durch dieses Verfahren vollständig vom thermoplastischen Harz umgeben werden.

Nachstehend werden bevorzugte Beispiele zur Herstellung des erfindungsgemäßen Seltenerd- Verbundmagneten erläutert. Der erfindungsgemäße Seltenerd-Verbundmagnet kann unter Verwendung der magnetischen Seltenerd-Zusammensetzung gemäß den vorstehenden Angaben durch die nachstehend erläuterten Extrudier- oder Spritzgießverfahren hergestellt werden.

Eine magnetische Seltenerd-Zusammensetzung (Gemisch), die ein Seltenerd-Magnetpulver, ein thermoplastisches Harz und gegebenenfalls ein Antioxidationsmittel enthält, wird mit einer Knetmaschine gemäß den vorstehenden Ausführungen zur Herstellung des verkneteten Gemisches gründlich verknetet. Die Knettemperatur kann unter Berücksichtigung der vorstehend dargelegten Parameter beispielsweise auf 150 bis 350ºC festgelegt werden. Das verknetete Gemisch kann vor der Verwendung pelletisiert werden.

Die magnetische Seltenerd-Zusammensetzung wird nach dem Verkneten in einem Zylinder eines Extruders durch Erwärmen auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes verknetet und aus einem Extrudierwerkzeug unter Einwirkung eines magnetischen Feldes (z. B. unter einem Ausrichtungsfeld von 10 bis 20 kOe (8 bis 16 kA/cm)) oder ohne Einwirkung eines magnetischen Feldes extrudiert. Vorzugsweise gelten folgende Bedingungen: Temperatur des Materials im Zylinder etwa 20 bis 330ºC, Extrudiergeschwindigkeit von etwa 0,1 bis 10 mm/sec und Temperatur der Form im Bereich von 200 bis 350ºC.

Der Formkörper wird zur Verfestigung abgekühlt, während er beispielsweise aus dem Werkzeug extrudiert wird. Der längliche Formkörper wird sodann zu Seltenerd-Verbundmagneten von bestimmter Gestalt und Größe zugeschnitten.

Die Querschnittgestalt des Seltenerd-Verbundmagneten wird durch die Gestalt des Extrudierwerkzeugs (Innenwerkzeug und Außenwerkzeug) festgelegt. Es lassen sich leicht Seltenerd-Verbundmagneten mit dünnwandiger oder unregelmäßiger Gestalt herstellen. Ferner lässt sich ein langer Seltenerd-Verbundmagnet durch Einstellung der Schneidelänge herstellen.

Ein Seltenerd-Verbundmagnet, der sich für die Massenproduktion eignet, lässt sich in kontinuierlicher Weise unter ausgeprägter Vielseitigkeit der Gestalten, mit hervorragender Fließfähigkeit und Formbarkeit auch bei einem geringeren Harzgehalt herstellen, wobei eine hohe Maßhaltigkeit erzielt wird.

Eine magnetische Seltenerd-Zusammensetzung (Gemisch), die ein Seltenerd-Magnetpulver, ein thermoplastisches Harz und gegebenenfalls ein Antioxidationsmittel enthält, wird mit einer Knetmaschine gemäß den vorstehenden Ausführungen zur Herstellung des verkneteten Gemisches gründlich verknetet. Die Knettemperatur kann unter Berücksichtigung der vorstehend dargelegten Parameter beispielsweise auf 150 bis 350ºC festgelegt werden. Das verknetete Gemisch kann vor der Verwendung pelletisiert werden.

Nach dem Verkneten wird die magnetische Seltenerd-Zusammensetzung in einem Zylinder einer Spritzgießmaschine unter Erwärmen auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes geschmolzen und unter Einwirkung eines magnetischen Feldes oder ohne Einwirkung eines magnetischen Feldes (z. B. ein Ausrichtungsfeld von 6 bis 18 kOe (5 bis 10 kA/cm)) in eine Form gespritzt. Vorzugsweise gelten folgende Bedingungen: Temperatur im Zylinder etwa 220 bis 350ºC, Einspritzdruck von etwa 30 bis 100 kp/cm² (3 bis 10 MPa) und Formtemperatur 70 bis 100ºC.

Der Formkörper wird zur Verfestigung abgekühlt. Man erhält einen Seltenerd-Verbundmagneten von bestimmter Gestalt und Größe. Vorzugsweise wird der Formkörper etwa 5 bis 30 Sekunden abgekühlt.

Die Gestalt des Seltenerd-Verbundmagneten wird durch die Spritzgießform festgelegt. Es lasen sich leicht Seltenerd-Verbundmagneten mit dünner Wandstärke oder unregelmäßiger Gestalt herstellen, indem man die Gestalt der Form in entsprechender Weise wählt.

Ein Seltenerd-Verbundmagnet, der sich für die Massenproduktion eignet, kann in kontinuierlicher Weise mit einem kurzen Formgebungszyklus, mit einer im Vergleich zum Extrudieren größeren Vielseitigkeit in Bezug auf die Gestalt, mit hervorragender Fließfähigkeit und Formbarkeit auch bei einem geringeren Harzgehalt und einer hohen Maßhaltigkeit hergestellt werden.

Es können auch Mischbedingungen und Formgebungsbedingungen, die von den vorstehend genannten Bedingungen abweichen, beim Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Seltenerd- Verbundmagneten herangezogen werden.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele erläutert.

Verschiedene Gemische mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen wurden aus sieben Arten von Seltenerd-Magnetpulvern (nämlich (1) bis (7)), deren Zusammensetzungen nachstehend aufgeführt sind, aus drei thermoplastischen Bindemittelharzen A, B und C, N,N-Diphenyloxamid als Antioxidationsmittel oder chelatbildendem Mittel, einer Metallseife als Weichmacher und einer Fettsäure als Gleitmittel erhalten.

Die einzelnen Gemische wurden mit einem Schneckenextruder unter den in den Tabellen 2 und 3 angegebenen Bedingungen verknetet. Die erhaltene magnetische Seltenerd-Zusammensetzung (Masse) wurde einem Formgebungsverfahren unter den in den Tabellen 2 und 3 angegebenen Bedingungen unterworfen, wodurch man einen Seltenerd-Verbundmagneten erhielt. Die Gestalt, die Größe, die Zusammensetzung, das visuelle Erscheinungsbild und verschiedene Eigenschaften der einzelnen erhaltenen Magneten sind in den Tabellen 4 bis 6 aufgeführt.

(1) Abgeschrecktes Nd&sub1;&sub2;Fe&sub8;&sub2;B&sub6;-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 18 um)

(2) Abgeschrecktes Nd&sub8;Pr&sub4;Fe&sub8;&sub2;B&sub6;-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 17 um)

(3) Abgeschrecktes Nd&sub1;&sub2;Fe&sub7;&sub8;Co&sub4;B&sub6;-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 19 um)

(4) Sm(Co0,604Cu0,06Fe0,32Zr0,016)8,3-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 21 um)

(5) Sm&sub2;Fe&sub1;&sub7;N&sub3;-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 2 um)

(6) Anisotropes Nd&sub1;&sub3;Fe&sub6;&sub9;Co&sub1;&sub1;B&sub6;Ga&sub1;-Pulver nach dem HDDR-Verfahren (durchschnittlicher Durchmesser 28 um)

(7) Nanokristallines Nd5,5Fe&sub6;&sub6;B18,5Co&sub5;Cr&sub5;-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 15 um)

A. Polyamid (Nylon 12), Schmelzpunkt 175ºC

B. Flüssigkristallines Polymeres, Schmelzpunkt 180ºC

C. Polyphenylensulfid (PPS), Schmelzpunkt 280ºC

Die in den Tabellen 4 bis 6 angegebene mechanische Festigkeit wurde durch ein Scher-Stanz- Verfahren unter Verwendung eines Testkörpers mit einem Außendurchmesser von 15 mm und einer Höhe von 3 mm, der durch Spritzgießen unter den in den Tabellen 2 und 3 angegebenen Bedingungen ohne Einwirkung eines Magnetfeldes geformt worden war, bestimmt.

Die Korrosionsbeständigkeit in den Tabellen 4 bis 6 wurde durch einen beschleunigten Test an dem erhaltenen Seltenerd-Verbundmagneten bei 80ºC und 90% relativer Luftfeuchtigkeit bewertet. Die Ergebnisse wurden in vier Bewertungsgruppen eingeteilt, d. h. A (hervorragend), B (gut), C (weniger gut) und D (schlecht), und zwar auf der Basis der Zeitspanne, nach der erstmals Rost festgestellt worden ist.

Ein Seltenerd-Verbundmagnet wurde auf folgende Weise hergestellt: Das vorstehend aufgeführte Magnetpulver (1) und ein Epoxyharz als hitzehärtendes Harz wurden in den in Tabelle 1 angegebenen Mengen vermischt. Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur verknetet. Die erhaltene Masse wurde unter den in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen einem Kompaktierformgebungsverfahren unterzogen. Der Formkörper wurde zur Härtung des hitzehärtenden Harzes 1 Stunde auf 150ºC erwärmt.

Die Gestalt, die Größe, die Zusammensetzung, das visuelle Erscheinungsbild und verschiedene Eigenschaften des erhaltenen Magneten sind in Tabelle 6 aufgeführt. Die in Tabelle 6 angegebene mechanische Festigkeit wurde durch ein Scher-Stanz-Verfahren eines Prüfkörpers mit einem Außendurchmesser von 15 mm und einer Höhe von 3 mm, der durch Kompaktierformgebung unter den in Tabelle 6 angegebenen Bedingungen ohne Anlegen eines magnetischen Feldes erhalten worden war, bewertet. Die Korrosionsbeständigkeit wurde gemäß dem vorstehend erläuterten Verfahren bewertet.

Verschiedene Gemische mit den in Tabelle 7 angegebenen Zusammensetzungen wurden aus sieben Arten von Seltenerd-Magnetpulvern, nämlich (1) bis (7), deren Zusammensetzung nachstehend angegeben ist, aus drei thermoplastischen Bindemittelharzen A, B und C gemäß den vorstehenden Angaben, einem Hydrazin-Antioxidationsmittel oder -Chelatbildner, Zinkstearat als Weichmacher und einem Siliconöl als Gleitmittel hergestellt.

Die einzelnen Gemische wurden mit einem Schneckenkneter unter den in den Tabellen 8 und 9 angegebenen Bedingungen verknetet. Die erhaltene magnetische Seltenerd-Zusammensetzung (Masse) wurde einem Formgebungsverfahren unter den in den Tabellen 8 und 9 angegebenen Bedingungen unterzogen. Man erhielt einen Seltenerd-Verbundmagneten. Die Gestalt, die Größe, die Zusammensetzung, das visuelle Erscheinungsbild und verschiedene Eigenschaften der einzelnen erhaltenen Magneten sind in den Tabellen 10 bis 12 zusammengestellt.

(1) Abgeschrecktes Nd&sub1;&sub2;Fe&sub8;&sub2;B&sub6;-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 19 um)

(2) Abgeschrecktes Nd&sub8;Pr&sub4;Fe&sub8;&sub2;B&sub6;-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 18 um)

(3) Abgeschrecktes Nd&sub1;&sub2;Fe&sub7;&sub8;Co&sub4;B&sub6;-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 20 um)

(4) Sm(Co0,604Cu0,06Fe0,32Zr0,016)8,3-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 22 um)

(5) Sm&sub2;Fe&sub1;&sub7;N&sub3;-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 2 um)

(6) Anisotropes Nd&sub1;&sub3;Fe&sub6;&sub9;Co&sub1;&sub1;B&sub6;Ga&sub1;-Pulver nach dem HDDR-Verfahren (durchschnittlicher Durchmesser 30 um)

(7) Nanokristallines Nd5,5Fe&sub6;&sub6;B18,5Co&sub5;Cr&sub5;-Pulver (durchschnittlicher Durchmesser 15 um)

Die in den Tabellen 10 bis 12 angegebene mechanische Festigkeit wurde durch ein Scher-Stanz- Verfahren unter Verwendung eines Prüfkörpers mit einem Außendurchmesser von 15 mm und einer Höhe von 3 mm, der durch ein Spritzgießverfahren unter den in den Tabellen 8 und 9 angegebenen Bedingungen ohne Anlegen eines magnetischen Feldes geformt worden war, bestimmt. Die Korrosionsbeständigkeit wurde nach dem vorstehend erläuterten Verfahren bewertet.

Wie in den Tabellen 4 bis 6 und 10 bis 12 dargelegt ist, zeigten die Seltenerd-Verbundmagneten der Beispiele 1 bis 26 eine hervorragende Formbarkeit, einen geringen Hohlraumanteil, eine hohe mechanische Festigkeit, hervorragende magnetische Eigenschaften, z. B. in Bezug auf das magnetische Energieprodukt, und eine hohe Korrosionsbeständigkeit.

Im Gegensatz dazu konnten in den Vergleichsbeispielen 1 und 4 die jeweiligen magnetischen Seltenerd-Zusammensetzungen aufgrund des übermäßig hohen Anteils an Seltenerd-Magnetpulvern nicht verknetet werden.

In den Vergleichsbeispielen 2 und 5 konnten die jeweiligen magnetischen Seltenerd-Zusammensetzungen aufgrund eines übermäßigen Anteils an Seltenerd-Magnetpulver nicht geformt werden, obgleich ein Knetvorgang erfolgreich durchgeführt wurde.

Im Vergleichsbeispiel 3 befand sich das ausgetragene Harz an der Oberfläche des Magneten.

Im Vergleichsbeispiel 6 zeigte der Seltenerd-Verbundmagnet einen schlechten Wert des magnetischen Energieprodukts, und zwar aufgrund der äußerst geringen Menge des Seltenerd-Magnetpulvers, obgleich eine Formgebung erfolgreich durchgeführt wurde.

Wie vorstehend dargelegt, lässt sich erfindungsgemäß ein Seltenerd-Verbundmagnet mit hervorragender Formbarkeit, hoher Korrosionsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit und hervorragenden magnetischen Eigenschaften bei einem minimalen Anteil an Bindemittelharz bereitstellen, wobei die Vorteile des Extrudierformgebungsverfahrens, d. h. eine ausgeprägte Vielseitigkeit in Bezug auf Gestalt und Größe des Magneten, eine hohe Präzision der Abmessungen und eine hohe Produktivität, die sich für die Massenproduktion eignet, ausgenützt werden.

Ferner lässt sich erfindungsgemäß ein Seltenerd-Verbundmagnet mit hervorragender Formbarkeit, hoher Korrosionsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit sowie hervorragenden magnetischen Eigenschaften bei einem minimalen Anteil an Bindemittelharz bereitstellen, wobei die Vorteile des Spritzgießverfahrens, d. h. große Vielseitigkeit in Bezug auf Gestalt und Größe des Magneten, hohe Präzision der Abmessungen und kurzer Formgebungszyklus, ausgenützt werden.

*: Dieser Wert gibt die Knetintensität wieder (Gesamtlänge von Knetscheibenabschnitten in Kneter)

*: Dieser Wert gibt die Knetintensität wieder (Gesamtlänge von Knetscheibenabschnitten in Kneter)

*: Dieser Wert gibt die Knetintensität wieder (Gesamtlänge von Knetscheibenabschnitten in Kneter)

*: Dieser Wert gibt die Knetintensität wieder (Gesamtlänge von Knetscheibenabschnitten in Kneter)