用于成形性良好的永久磁铁原料 粉末的制造方法 本发明是关于用于成形性，特别是制作粘合磁铁时的成形性，和生产性良好的永久磁铁原料粉末的制造方法。
作为永久性磁铁成形物有，在高温下将原料粉末进行烧结的烧结磁铁，和粘合磁铁，粘合磁铁是通过将磁铁原料粉末和橡胶或塑料一类的粘合剂混合，加工成形制成的磁铁，不需要烧结工序，工法精度优良，省去了研磨等加工过程，冲击强度高，而且即使是复杂形状的产品，也可以很容易地批量生产，所以得到广泛应用。作为成形方法，可利用压延、挤压成形、喷射成形等一般的塑料成形法，但为了使成形容易，提高生产性能，希望原料粉末近似于球状，而且，尽量具有均匀粒径的。例如，喷射成形时，磁铁原料粉末近似于球状，而且粒径越均匀，成形助剂添加量可越少，由于喷射压力低，所以提高喷射成形机的转数，就能提高生产性能。
另一方面，永久磁铁原料也取得了惊人的进步，特别是钕·铁·硼系永久磁铁，具有优良的磁性，作为磁铁倍加赞尝。在特公昭61-34242号中，公开了一种由Fe-B-Nd成分构成的各向异性磁力烧结磁铁，在制造过程中，首先要制造含有上述成分的铸造合金，接着必需将铸造合金进行机械粉碎，从而存在要花费粉碎费用。而且，存在每批的性能也不同的问题。另外，机械粉碎的原料粉末，由于粒径分布广，用于烧结磁铁，问题很少，但作为粘合磁铁用，在使用时，由于喷射压力很高，即使提高喷射成形机的转数也难以提高生产性能。也有人提出将FeOOH(针铁矿)针状结晶，在氢气流中加热到300-600℃还原，得到针状铁粉，再在其中添加钕一类的稀土金属、硼、钴一类的磁性改良成分，使其扩散，制得永久性磁铁原料粉末，但是，作为初始原料的FeOOH(针铁矿)，由于针状结晶地长宽比为5∶1-10∶1左右，所得到的针状铁粉，长宽比也在5∶1以上，用作粘合磁铁时，成形性较差。
本发明的目的，就是提供一种用于成形性，特别是粘合磁铁时的成形性，和生产性优良的永久性磁铁原料粉末的制造方法。
关于本发明的成形性优良的永久磁铁原料粉末的制造方法是，将长宽比为5∶1以上的针状铁粉，一边随着不含氧的气流流动，一边加热到800-900℃，使针状铁粉呈熔融状，继续加热，直到形成长宽比为3∶1以下的柱状，四角状或球状的铁粉为止。针状铁粉是将FeOOH(针铁矿)在氢气气氛下加热到300-600℃，通过氢还原，得到长在10μm以下，宽为其10分之一到5分之一的粉末。针状铁粉可以含有，或附着稀土金属，稀土类金属氧化物、硼、钴、镍等磁性改良成分。
之所以将针状铁粉作为原料，是因为个个针状铁粉的大小较为接近，所得到的长宽比为3∶1以下的柱状、四角状、球状铁粉的粒径比较均匀。长宽比为5∶1以上的针状铁粉，通过800-900℃加热进行熔融化，由于表面张力的作用，长宽比逐渐减少，随着时间的变化，首先成为长宽比为3∶1以下柱状，接着成为四角状，最后成为球状铁粉。重要的是这种加热，一边随着不含氧气的气流流动而一边进行。通过在流动状态下加热，熔融化的个个铁粉相互间不熔合在一起，而保持各自独立的形状。本发明方法，由于不含有粉碎过程，所以所得到的长宽比为3∶1以下的柱状、四角状、球状铁粉能保持比较均匀的粒径。作为针状铁粉在800-900℃下进行流动加热的，不含氧气气流，通常使用氢气气流，但作为制品中的成分，希望含有氮气时，可以更换成氮气流，或者使用含氮气的氢气流。流动加热温度不足800℃时，针状铁粉不能充分熔融化，不可能获得作为本发明目的效果，或者需要工业上所容许限度以上的加热时间，另一方面，流动加热温度超过900℃时，流动化的铁粉有相互熔合形成大颗粒的危险。所需的继续加热时间和处理温度呈反比关系。例如，使用长宽比为10∶1的针状铁粉作原料时，热处理温度800℃时，约1-5小时变成为长宽比为3∶1以下的柱状铁粉，约3-10小时变成四角状铁粉，约8-20小时，变成球状铁粉。热处理温度在900℃下，约7-15小时变成球状铁粉。具体而言，要进行予备性试验，其结果作为参考，在确定热处理温度和处理时间时，也要考虑到热能费用和生产性能。
稀土类金属、稀土类金属氧化物、硼、钴、镍等磁性改良成分，可以在FeOOH(针铁矿)阶段添加，也可以在针状铁粉阶段添加，根据本发明的方法，可以在形成长宽比为3∶1以下的柱状、四角状或球状铁粉后进行添加。无论哪种情况，通过后续热处理将这些磁性改良成分扩散在铁粉表层上，都可提高磁性，各个添加量，可根据期望的磁性随意确定。不管添加物的种类和数量如何，都适用于本发明方法。稀土类，不仅可以使用纯品，也可以使用混合物，也可以使用铁、钴等的合金。硼，不仅可以使用纯硼，也可以使用铁硼合金，和含有Al、Si、C等杂质的。添加的磁性改良成分最好用平均粒径为微米级的或亚微米级的粉末。
根据本发明获得的永久磁铁原料粉末，由于平均粒径是2μm以下的微粉，所以极容易氧化，并且由于在空气中存在着火的危险，所以作为最终制品从制造装置中取出前或取出后，最好施以防氧化的涂层。作为防氧化涂层，可以使用磷酸铝、氧化铝、氢氧化铝、硝酸铝、醋酸铝等无机化合物，或硅油、能形成薄膜的合成树脂等有机化合物。由于有机化合物存在着耐热性的问题，所以必需在800-900℃的流动加热后添加，而无机化合物可以在工序中的任意阶段添加。另外，氢氧化铝、硝酸铝、醋酸铝在800-900℃变成氧化铝。
根据本发明方法制得的永久性磁铁原料粉末，可以用作公知方法制作的烧结磁铁或粘合磁铁，特别是通过喷射成形法制作粘合磁铁时，与原针状结晶粉末相比，以更低的喷射压力，提高喷射机的转数，能以更大的生产速度制造粘合磁铁。通过以下实施例具体说明本发明，但本发明并不仅限于以下实施例。
比较例1
将长约1μm，长宽比约10∶1的FeOOH针状结晶，在氢气流中，400℃下加热还原6小时，得到长约1μm，长宽比约10∶1的针状铁粉。
实施例1-3
将比较例1中获得的针状铁粉在800℃的氢气流中进行流动加热，得到长宽比约为2.5∶1的柱状铁粉(实施例1)，四角状铁粉(实施例2)和球状铁粉(实施例3)，继续加热时间和粉末形状的关系示于表1。
表1 处理温度 ℃ 处理时间 小时 粉末形状比较例1 0 针状实施例1 800 1 柱状实施例2 800 3 四角状实施例3 800 8 球状
将比较例和实施例1-3的永久性磁铁原料粉末，分别与8(w)％的粘合用尼龙树脂和表2所示量的成形助剂(二氧化硅粉末)进行混合，用喷射成形法制成(1cm×1cm×1cm)的粘合磁铁，并进行磁化。成型助剂添加量、喷射成型机转数、喷射压力(对喷射成型机的最大射出压力50kg/cm2的比率)分别示于表2。
表2 粉末形状 成形助剂 添加量 w％ 喷射成形 机的转数 rpm 喷射压力 ％比较例1 针状 1 120 98实施例1 柱状 1 123 98实施例2 四角状 0.5 125 95实施例3 球状 0.2 130 95
比较例2
在比较例1中获得的针状铁粉中，添加金属钕粉末、硼粉和钴粉末，按最终成为Nd：8(w)％、B：5(w)％、Co：10(w)％，其余为针状铁粉的比例添加。在500℃下维持20小时，使添加的成分扩散在针状铁粉的表层上。
实施例4-6
将比较例2中获得的，含磁性改良成分的针状铁粉，在900℃的氢气流中进行流动加热，得到长宽比约为2.5∶1的柱状铁粉(实施例4)、四角状铁粉(实施例5)和球状铁粉(实施例6)。继续加热时间和粉末形状的关系示于表3。
表3 处理温度 ℃ 处理时间 小时 粉末形状比较例2 0 针状实施例4 900 0.5 柱状实施例5 900 0 四角状实施例6 900 7 球状
将比较例2和实施例4-6的永久性磁铁原料粉末，分别与8(w)％的粘合用尼龙树脂和表2中所示量的成形助剂(二氧化硅粉末)进行混合，用喷射成形法制成(1cm×1cm×1cm)的粘合磁铁，并进行磁化。成形助剂添加量、喷射成形机的转数、喷射压力(对喷射成形机的最大射出压力50kg/cm2的比率)分别示于表4中。
表4 粉末形状 成形助剂 添加量 w％ 喷射成形 机的转数 rpm 喷射压力 ％比较例2 针状 1 120 98实施例4 柱状 1 123 98实施例5 四角状 0.5 125 95实施例6 球状 0.2 130 95
如表2和表4中所示，根据本发明获得的由长宽比3∶1以下柱状，四角状和球状铁粉形成的永久性磁铁原料粉末，与原针状时相比，以更少的成形助剂添加量，更低的喷射压力，通过提高喷射机的转数，就能以更大的生产速度制造粘合磁铁。
能够制造出永久磁铁的成形性和生产性优良的永久性磁铁原料粉末。