JP4790927B2

JP4790927B2 - 磁石用固形材料及びその製造方法

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Publication number: JP4790927B2
Application number: JP2001125344A
Authority: JP
Inventors: 悦二柿本; 清孝道家; 一郎柴崎; 伸嘉今岡; 昂千葉
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: JP2002319503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高密度で高磁気特性を有し、熱安定性、耐酸化性に優れた希土類−鉄−窒素−水素系磁石用固形材料に関する。この発明は、又、磁場中で圧粉成形後、衝撃圧縮して分解や脱窒を防止しながら高密度の磁石用固形材料を得る製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高性能の希土類磁石としては、例えばＳｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が知られている。前者は高い熱安定性と耐食性等により、また、後者は極めて高い磁気特性、低コスト、原料供給の安定性等によりそれぞれ広く用いられている。今日、更に高い熱安定性と高い磁気特性とを併せ持ち、原料コストの安価な希土類磁石が、電装用や各種ＦＡ用のアクチュエータ、あるいは回転機用の磁石として要望されている。
【０００３】
一方、Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型結晶構造を有する希土類−鉄化合物を、ＮＨ_３とＨ_２の混合ガス等の中で４００℃〜６００℃の比較的低温にて反応させる時、窒素原子及び水素原子がＴｈ_２Ｚｎ_１７型化合物の格子間位置に侵入して、キュリー温度や磁気異方性の顕著な増加を招来することが報告されている（特許第２７０３２８１号公報）。
そして、近年、かかる希土類−鉄−窒素系磁性材料が前記要望に沿う新磁石材料として、その実用化への期待が高まっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
窒素と水素とを金属間化合物の格子間に含有し、前記Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型の結晶構造を有する希土類−鉄−窒素−水素系磁性材料（以下Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料という）は、一般に粉体状態にて得られるが、常圧下約６００℃以上の温度ではα−Ｆｅ分解相と希土類窒化物相とに分解し易いため、自己焼結により固化して磁石用固形材料とすることは、通常の工業的方法では非常に困難である。
【０００５】
そこで、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料を用いた磁石としては、樹脂をバインダとしたボンド磁石が生産され使用されている。しかし、当該材料を用いて作られた磁石は、多くは４００℃以上のキュリー温度を有し、本来２００℃以上の温度でも磁化を失わない磁性粉体を使用しているにもかかわらず、樹脂バインダの耐熱温度が低いことが一つの大きな原因となって不可逆減磁率が大きくなり、概ね１００℃以下の温度でしか使用されていない。すなわち、最近の高負荷の要求に対して、１５０℃以上の高温の環境下で使用される動力源としてのブラシレスモータ等を作る場合、このボンド磁石は使用することができないという問題があった。
【０００６】
また、樹脂をバインダとした圧縮成形ボンド磁石を製造する場合、充填率を向上させて高性能化するには、工業的に難しい１０重量トン／ｃｍ^２以上の成形圧力が必要であり、金型寿命等を考慮すると、磁性材料の混合比率は体積比で８０％以下にせざるを得ない場合が多く、圧縮成形ボンド磁石によってはＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料の優れた基本磁気特性が十分に発揮できないという問題があった。
【０００７】
例えば、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料を原料とするボンド磁石の中で、極めて高い磁気特性を有するものとして（ＢＨ）_ｍａｘ＝１８６ｋＪ／ｍ^３の圧縮成形ボンド磁石が報告（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、第７５巻、第１１号、１６０１頁）されているが、従来のＳｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石等と比較して、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料の高い基本磁気特性を十分に発揮しきれていない。
【０００８】
以上の問題点を解決するために、樹脂バインダを用いない希土類−鉄−窒素系永久磁石の製造方法が特許第３１０８２３２号公報に提案されている。しかしながら、当該方法によると、衝撃圧縮後の残留温度をＴｈ_２Ｚｎ_１７型希土類−鉄−窒素系磁性材料の分解温度以下に抑制するためには、衝撃圧縮の際の圧力を一定の狭い範囲に限定しなければならないという欠点があった。
しかも、当該方法によれば、得られたものの密度が、最高でも７．２８ｇ／ｃｍ^３にとどまるものであった。さらに、当該方法によれば、希土類−鉄−窒素系磁性材料の分解を十分に抑えられないため、保磁力も最高で０．２１ＭＡ／ｍと低くとどまるものであった。
【０００９】
また、特開２００１−６９５９号公報には、大型でヒビや欠けのない成形体を得る目的で、円筒収束衝撃波を用いてＴｈ_２Ｚｎ_１７型希土類−鉄−窒素系磁性材料を圧縮固化する方法が開示されているが、当該方法により得られる磁石においても、密度の最高値が７．４３ｇ／ｃｍ^３、保磁力の最高値が０．６２ＭＡ／ｍと、まだ満足できるものではなかった。
【００１０】
他に、衝撃波圧縮により成形したＴｈ_２Ｚｎ_１７型希土類−鉄−窒素系磁性材料の例としては、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．第８０巻、第１号、３５６頁に報告されたものがあるが、１０ＧＰａでは充填率が低く２０ＧＰａではα−Ｆｅ分解相とＳｍＮ相への分解が進むため、各衝撃圧縮条件での成形体密度は必ずしも７．４５ｇ／ｃｍ^３を超えない場合が多く、又、磁気特性の最高値は保磁力０．５７ＭＡ／ｍ、（ＢＨ）_ｍａｘ＝１３４ｋＪ／ｍ^３と、Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系ボンド磁石に対して十分高い磁気特性を有しているとは言えないものであった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型結晶構造を有し、７．４５ｇ／ｃｍ^３より高い密度を有するＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁石用固形材料を提供することを目的とする。
また、本発明は、前記磁石用固形材料を製造する方法を提供することを他の目的とする。
なお、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料の真密度は、通常７．６〜７．８ｇ／ｃｍ^３である。ここに言う真密度とは、Ｘ線から求められる、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈユニットセルの体積ｖと、そのユニットセルを構成する原子の原子量の総和ｗから求められる密度ｗ／ｖのことであり、一般にＸ線密度Ｄｘと呼ばれるものである。また、磁石用固形材料の密度Ｄｍは、アルキメデス法や体積法などのマクロな方法で求めることができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、高密度のＴｈ_２Ｚｎ_１７型Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁石用固形材料を再現性良く得るために、原料粉体の組成とその製造方法について鋭意検討したところ、水素及び窒素を含む磁性材料粉体を、磁場中で圧粉成形体にした後，前記圧粉体を一定の衝撃波圧力を有する水中衝撃波で衝撃圧縮し、衝撃圧縮の持つ超高圧剪断性、活性化作用、短時間作用現象などの特徴を活かして衝撃圧縮後の残留温度をＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料の分解温度（常圧で約６００℃）以下に抑制することにより、分解及び脱窒を防ぎながら、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料からなり、密度が７．４５ｇ／ｃｍ^３より大きく、又、（ＢＨ）_ｍａｘが２００ｋＪ／ｍ^３以上を有し、金属結合により固化した、磁石用固形材料を容易に得られることを知見し、この発明を完成した。
【００１３】
即ち、本発明の態様は次のとおりである。
（１）衝撃波圧力が８〜４０ＧＰａの水中衝撃波を用いて圧縮固化したことを特徴とする、Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型結晶構造を有し、７．４５ｇ／ｃｍ^３より高い密度を有するＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁石用固形材料である。
（２）Ｔｈ _２Ｚｎ _１７型結晶構造を有する希土類−鉄−窒素−水素系磁性粉体を圧粉成形した後、衝撃波圧力が８〜４０ＧＰａの水中衝撃波を用いて圧縮固化することを特徴とする上記（１）記載の磁石用固形材料の製造方法
（３）Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型結晶構造を有するＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性粉体を磁場中で圧粉成形した後、衝撃波圧力８〜４０ＧＰａの水中衝撃波を用いて圧縮固化することを特徴とする上記（１）記載の磁石用固形材料の製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の磁石用固形材料に用いられるＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料としては、例えば以下に示した（１）〜（６）の磁性材料から選ばれた少なくとも一つの磁性材料が挙げられる。
（１）一般式Ｒ_αＦｅ_{１００―α−β−γ}Ｎ_βＨ_γで表され、Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型結晶構造を有する磁性材料であり、又、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれた少なくとも一種の元素であり、又、α、β、γは原子百分率で、３≦α≦２０、５≦β≦３０、０．０１≦γ≦１０であることを特徴とする磁性材料。
（２）Ｒ及び又はＦｅの２０原子％以下をＮｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｂから選ばれた少なくとも一種の元素と置換した上記（１）、（２）のいずれかの磁性材料。
（３）Ｎ及び又はＨの１０原子％以下をＣ、Ｐ、Ｓｉ、Ｓ、Ａｌから選ばれる少なくとも一種の元素と置換した上記（１）〜（２）のいずれか磁性材料。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの磁性材料の成分のうち、Ｒの５０原子％以上がＳｍであることを特徴とする磁性材料。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかの磁性材料の成分のうち、Ｆｅの０．０１〜５０原子％をＣｏで置換したことを特徴とする磁性材料。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかの磁性材料の粒界又は表面にＺｎを反応させた磁性材料。
【００１５】
これらの磁性材料は、公知の方法（特許第２７０３２８１号公報、特許第２７０５９８５号公報、特許第２７３９８６０号公報等）により調製される。
これらの磁性材料は、１〜１００μｍの平均粒径を有する粉体状として得られ、磁石用固形材料の原料として供給される。平均粒径が１μｍ未満であると磁場配向性が悪くなり、残留磁束密度が低くなる。逆に、平均粒径が１００μｍを超えると保磁力が低くなり、実用性に乏しくなる。
【００１６】
また、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系材料は、高い飽和磁化、高いキュリー点と共に、大きな磁気異方性を有することが特徴である。従って、単結晶粉体とすれば外部磁場により容易に磁場配向することができ、高い磁気特性を持つ異方性磁石とすることができる。
【００１７】
Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料の大きな特徴の一つは、耐酸化性が高く、錆が発生しにくい点である。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石は、磁気特性が極めて高く、ＶＣＭ等のアクチュエータや各種モータに多用されているが、表面が常温の大気中でも容易に酸化してしまうため、錆落ち防止の目的でニッケルメッキやエポキシ樹脂コーティングなどにより表面処理することが必須となる。
【００１８】
これに対して、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料を用いた磁石の場合、上記の表面処理を必要としないか、或いは簡便なものとすることができる。したがって、コスト的に有利であるだけでなく、磁性の低い表面層がない分、アクチュエータやモータとして使用する場合に磁石の磁力を最大限活かすことができるため、例えば（ＢＨ）_ｍａｘ値がＮｄ−Ｆｅ−Ｂより劣る場合であっても同様なパフォーマンスを発揮することができる。表面処理を必要としない場合、（ＢＨ）_ｍａｘ値が２００ｋＪ／ｍ^３以上であればコストパフォーマンスの優れた好ましい磁石となり、又、２４０ｋＪ／ｍ^３以上であれば更に好ましい。
【００１９】
しかし、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料は微粉体であるため、ボイドが多く酸素の通り道が存在すると、微粉体の表面が酸化劣化して保磁力が低下する要因となる。従って、十分に密度を上昇させ、表面からの酸素の進入を防ぐことが必要である。
従って、磁石用固形材料の密度は、７．４５ｇ／ｃｍ^３より大きいことが好ましく、７．５０ｇ／ｃｍ^３より大きいことが更に好ましく、７．５５ｇ／ｃｍ^３より大きいことが更に好ましく、７．６０ｇ／ｃｍ^３以上であることが最も好ましい。
【００２０】
製造方法や条件によっては、磁石用固形材料の体積が大きくなるほど、内部における充填率が下がる場合があるが、その場合であっても、表面層の充填率が充分上がっていてその厚みが充分大きければ、実用磁石として供することができる。
しかし、磁石用固形材料の密度が７．４５ｇ／ｃｍ^３以下であると、いかなる形態、体積の磁石を形成する場合においても磁石内にボイドを多く含み、しばしばヒビ、割れの原因となったり、上記のような保磁力低下をきたすことが多く好ましくない。
さらに、磁化及び磁束密度は充填率に比例するため、密度が小さくなるほど残留磁束密度が低くなり、最大エネルギー積が低下するので、一般に充填率が高い磁石用固形材料ほど高性能磁石用として好適に用いられる。
【００２１】
本発明の方法によれば、５ｃｍ^３以下の磁石用固形材料を調製する場合７．６０ｇ／ｃｍ^３を超える密度を有するものが比較的容易に得られるが、例えば０．１ｍ^３の体積を有する磁石用固形材料を作製した場合において、形態によっては内部に７．４５ｇ／ｃｍ^３以下の密度の部分が生じることがある。しかし、そのような場合にあっても、表層部において一部でも７．６０ｇ／ｃｍ^３を超える密度を有する磁石用固形材料となっている場合は、耐酸化性を有し、高磁気特性であって、本発明の磁石用固形材料の範疇に属するものと言うことができる。
【００２２】
密度が７．４５ｇ／ｃｍ^３を超える磁石用固形材料を得るには、衝撃波圧力が８〜４０ＧＰａの水中衝撃波を用いて圧縮固化することが望ましく、密度が７．５５ｇ／ｃｍ^３を超える磁石用固形材料を再現性良く得るには水中衝撃波の衝撃波圧力を１２〜４０ＧＰａとすることで達成される。
原料の組成にもよるが、密度が８．０ｇ／ｃｍ^３を超えると、逆に、高磁気特性を有するＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ相以外の相が生じ、磁気特性が低下する場合が多いので好ましくない。
【００２３】
本発明の磁石用固形材料は、多結晶体であり、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ主相と異なった界面相を含む場合もあるため、ボイドが無い状態であってもＤｍは必ずしもＤｘに一致しない。従って、本発明においては、磁石用固形材料のパッキングの度合いを充填率Ｄｍ／Ｄｘで判断するより、Ｄｍ自体の値が大きいことを目安とする方が適切である。
【００２４】
水素を含有しないＴｈ_２Ｚｎ_１７型Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性材料は、磁気特性の最適化を図ろうとした場合、窒素量がＲ_２Ｆｅ_１７当たり３個より少なくなり、熱力学的に不安定なＲ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３―Δ相が生じる。この相が熱的、機械的なエネルギーにより容易にα−Ｆｅ分解相と窒化希土類相とへ分解して、衝撃波圧縮により高性能なバルク磁石とはなり得ない。
【００２５】
これに対し、水素が前記で規定される範囲内に制御されれば、通常、その主相は熱力学的に安定なＲ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３Ｈ_ｘ相又は余剰な窒素を含むＲ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３＋ΔＨ_ｘ相（通常ｘは０．０１〜２程度の範囲）となって熱的、機械的なエネルギーによるα−Ｆｅ分解相及び窒化希土類相への分解は、Ｈを含まないＴｈ_２Ｚｎ_１７型Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁性材料に比べて抑制される。
このことは、密度が高く、従って高磁気特性で、熱安定性、耐酸化性の優れた磁石用固形材料とするために重要な知見に他ならない。
【００２６】
次に、本発明の磁石用固形材料の製造法について述べる。
水中衝撃波を用いた、本発明の衝撃圧縮法によるバルク固化工程では、衝撃波の持つ超高圧剪断性、活性化作用は、粉体の金属的結合による固化作用と組織の微細化作用を誘起し、バルク固化と共に高保磁力化を可能とする。
このとき、衝撃圧力自体の持続時間は、従来の衝撃波を用いた場合よりも長いが、体積圧縮と衝撃波の非線型現象に基づくエントロピーの増加による温度上昇は極めて短時間（数μｓ以下）に消失し、その結果、分解や脱窒は殆ど起こらない。
【００２７】
水中衝撃波を用いて圧縮した後も残留温度は存在する。この残留温度が分解温度（常圧で約６００℃）以上になると、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系化合物等の分解が開始され、磁気特性を劣化するので好ましくない。しかし、水中衝撃波による場合は、従来の衝撃波による場合よりも、残留温度を低く保つことが非常に容易である。
【００２８】
更に、圧粉成形を８０ｋＡ／ｍ以上、好ましくは８００ｋＡ／ｍ以上の定常磁場、若しくは８０ｋＡ／ｍ以上、好ましくは８００ｋＡ／ｍ以上のパルス磁場中で行うことにより、粉体の磁化容易軸を一方向に揃えることができ、得られた圧粉体を衝撃圧縮により、固化、バルク化しても、配向性は損なわれず、磁気的に一軸性の異方性をもつ磁石用固形材料体が得られる。
【００２９】
本発明において、衝撃圧縮時の圧粉体の温度上昇を抑制するために、衝撃圧縮には、衝撃波圧力８〜４０ＧＰａの水中衝撃波を用いる必要がある。衝撃波圧力が８ＧＰａより低いと、必ずしも密度７．４５ｇ／ｃｍ^３以上のバルク磁石が得られない。衝撃波圧力が４０ＧＰａより高いと、α−Ｆｅ分解相等の分解物が生じることがあって、好ましくない。
【００３０】
水中衝撃波による衝撃圧縮方法としては、二重管の最内部に当該粉体を圧粉成形し中間部に水を入れ、外周部に爆薬を配置し、爆薬を爆轟させることで、前記中間部の水中に衝撃波を導入し、最内部の当該粉体を圧縮する方法や、当該粉体を密閉容器中へ圧粉成形し、水中へ投入し、爆薬を水中にて爆轟させ、その衝撃波により当該粉体を圧縮する方法や、特許第２９５１３４９号公報又は、特開平６−１９８４９６号公報による方法が選択できるが、いずれの方法においても、次に挙げる水中衝撃波による衝撃圧縮の利点を得ることができる。
【００３１】
水中衝撃波による衝撃圧縮の利点
（１）水中衝撃波の圧力は、爆薬と水のユゴニオ関係によって決まり、圧力Ｐは概略次式で示される。
Ｐ＝２８８（ＭＰａ）｛（ρ／ρ_０）^７．２５−１｝
上式より、水中衝撃波を用いた場合には、水の密度ρの基準時密度ρ_０に対する変化に関して圧力Ｐの増加量が非常に大きいため、爆薬量の調節により容易に超高圧が得られ、その際の磁性材料の温度は従来の衝撃波を用いた場合に比べて容易に低温度に保持される。
（２）衝撃圧力自体の持続時間が従来の衝撃波を用いた場合よりも長い。
（３）体積圧縮と衝撃波の非線型現象に基づくエントロピーの増加による磁性材料の温度上昇は極めて短時間に消失する。
（４）磁性材料の温度は、その後高く保持されることが少なく、又、長く保持されることが少ない。
（５）衝撃圧力が被圧縮体に対して均一に負荷される。
水中衝撃波のもつ、これらの優れた特徴によって初めて、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系材料が熱分解を起こさず、高密度に容易に圧縮固化される。
【００３２】
以上述べたように、磁性粉体として熱的に安定でα−Ｆｅ分解相を析出しにくいＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料を選び、上記の衝撃波圧縮法にて成形することにより初めて、密度が７．４５ｇ／ｃｍ^３を超える磁石用固形材料を作製することができるのであり、この磁石は、高磁気特性で、耐酸化性に優れ、ボンド磁石のように樹脂成分を含まないため熱安定性に優れた特徴を有するのである。
【００３３】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性材料の分解の度合いは、成形した磁石用固形材料のＸ線回折図（Ｃｕ−Ｋα線）をもとに、Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型菱面体晶の結晶構造由来の回折線における最強線の高さａに対する、４４度付近のα−Ｆｅ分解相由来の回折線の高さｂの比ｂ／ａをもって判断した。この値が０．２以下なら分解の度合いは小さいと言える。好ましくは０．１以下である。さらに好ましくは０．０５以下で、この場合、分解は略無いと言える。
【００３４】
【実施例】
図１は、水中衝撃波を用いた衝撃圧縮法を実施するための手段の一例を示す説明図である。
平均粒径６０μｍのＳｍ_２Ｆｅ_１７母合金をＮＨ_３分圧０．３５ａｔｍ、Ｈ_２分圧０．６５ａｔｍのアンモニア−水素混合ガス気流中、４５０℃で９ｋｓ窒化水素化を行った後、アルゴン気流中で１時間アニールを行い、その後ジェットミルにより２μｍに粉砕した。この粉体を１．２ＭＡ／ｍの磁場中で磁場配向させながら圧粉成形を行うことにより得た成形体を、図１に示す如く、銅製パイプ１に入れて銅製プラグ２に固定した。さらに銅製パイプ３を銅製プラグ２に固定して、更に、この間隙に水を充填し、外周部に均一な間隙を設け、紙筒４を配置し、前記間隙中に２８０ｇの硝酸アンモニウム系爆薬５を装填し、起爆部６より前記爆薬を起爆し、爆薬を爆轟させた。この時の衝撃波圧力は、１６ＧＰａであった。衝撃圧縮後、パイプ１から固化したＳｍ_９．０Ｆｅ_７６．１Ｎ_１３．４Ｈ_１．５なる組成の磁石用固形材料を取り出し、４．０ＭＡ／ｍのパルス磁界で着磁し、磁気特性を測定した結果、飽和磁化Ｊ_ｓ＝１．２６Ｔ、残留磁束密度Ｂ_ｒ＝１．２３Ｔ、保磁力Ｈ_ｃＪ＝０．７３ＭＡ／ｍ、最大エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘ＝２６２ｋＪ／ｍ^３であった。又、アルキメデス法により密度を測定した結果、７．６８ｇ／ｃｍ^３であった。
また、Ｘ線回折法で解析した結果、固化した磁石は殆どα−Ｆｅ分解相の析出は起きておらず、Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型菱面体晶の結晶構造を有していることが確認された。
【００３５】
爆薬量を調整して同様の実験を多数回繰り返した。
この実験の結果によれば、衝撃波圧力が８ＧＰａより低いと、密度は必ずしも７．４５ｇ／ｃｍ^３を超えず、又、衝撃波圧力が４０ＧＰａより高いとα−Ｆｅ分解相等の分解物が生じることが確認された。又、密度が７．４５ｇ／ｃｍ^３を超えるバルク磁石をより再現性良く得るためには、この衝撃波圧力を１０〜４０ＧＰａとすることが好ましいことも分かった。又、衝撃波圧力１２〜４０ＧＰａでは密度７．５５ｇ／ｃｍ^３を超えるバルク磁石を再現性良く得ることができることも確認された。
【００３６】
【比較例１】
平均粒径２０μｍのＳｍ_２Ｆｅ_１７母合金をＮ_２ガス気流中、４９５℃で７２ｋｓ窒化を行う以外は実施例１と同様な操作によりＳｍ_９．１Ｆｅ_７７．９Ｎ_１３．０磁性材料を得た。この粉体を２μｍに粉砕し、実施例１と同様な方法により磁石用固形材料を作製した。この磁石用固形材料を４．０ＭＡ／ｍのパルス磁界で着磁し磁気特性を測定した結果、飽和磁化Ｊ_ｓ＝１．２４Ｔ、残留磁束密度Ｂ_ｒ＝０．９４Ｔ、保磁力Ｈ_ｃＪ＝０．３４ＭＡ／ｍ、最大エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘ＝１１５ｋＪ／ｍ^３であった。また，アルキメデス法により密度を測定した結果、７．３４ｇ／ｃｍ^３であった。この材料のＸ線回折図には、Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型菱面体晶の結晶構造以外にα−Ｆｅ分解相由来の回折線も観察された。４４度付近におけるα−Ｆｅ分解相の回折線とＴｈ_２Ｚｎ_１７型菱面体晶の結晶構造を示す（３０３）最強線との強度比ｂ／ａは０．２３であった。
【００３７】
【比較例２】
図２に示す如く、実施例における平均粒径２μmのＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ系磁性粉体を銅製パイプ１に入れて銅製プラグ２に固定し、外周部に均一な間隙を設け、紙筒４を配置し、前記間隙中に実施例と同量の硝酸アンモニウム系爆薬５を装填し、起爆部６より前記爆薬を起爆し、爆薬を爆轟させた。衝撃圧縮後、パイプ１から固化した試料を取り出し、Ｘ線回折法により解析した結果、衝撃圧縮後はＳｍＮと多量のα−Ｆｅ分解相が生成していることが認められ、出発原料のＳｍ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ化合物が分解していることが分かった。このときの強度比ｂ／ａは３．２であった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の、特定の組成及び結晶構造を有する希土類−鉄−窒素−水素系磁石用固形材料は、高密度であり、磁気特性、熱安定性及び耐酸化性に優れるという効果を奏する。
また、本発明の、水中衝撃波により原料成形体を衝撃圧縮するという製造方法によれば、バインダを必要とせず、また自己焼結によらないため、分解、脱窒を伴うことなく高密度の高性能の希土類−鉄−窒素−水素系磁石用固形材料を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】水中衝撃波を用いた衝撃圧縮法を実施するための手段の一例を示す説明図である。
【図２】比較例で使用した、爆薬の爆轟波を直接用いた衝撃圧縮法を実施するための手段を示す説明図である。
【符号の説明】
１銅製パイプ（粉体を保持する為に使用）
２銅製プラグ
３銅製パイプ（水を保持するために使用）
４紙筒（爆薬を保持するために使用）
５爆薬
６起爆部

Claims

衝撃波圧力が８〜４０ＧＰａの水中衝撃波を用いて圧縮固化したことを特徴とする、Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型結晶構造を有し、７．４５ｇ／ｃｍ^３より高い密度を有する希土類−鉄−窒素−水素系磁石用固形材料。
Ｔｈ_２Ｚｎ_１７型結晶構造を有する希土類−鉄−窒素−水素系磁性粉体を圧粉成形した後、衝撃波圧力が８〜４０ＧＰａの水中衝撃波を用いて圧縮固化することを特徴とする請求項１に記載の磁石用固形材料の製造方法。
圧粉成形を磁場中で行うことにより異方性を付与することを特徴とする請求項２に記載の磁石用固形材料の製造方法。