JPH01706A - 希土類磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、　ＮｄＦｅ−Ｂ系永久磁石を代表とする希土
類金属（田と遷移金属（力とホウ素（Ｂ）とを主成分と
して形成されるＲ２Ｔ１４Ｂ系金属間化合物磁石だ関し
。

特に極めて高い磁石特性である（ＢＨ）ｍａｘ５０Ｍ−
Ｇ・０８以上を有する高性能磁石の製造方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の製造方法については、二つの方法
に大別される。ひとつは、溶解している合金を超急冷し
た後、粉砕した磁石粉末を成形して製造される液体急冷
型磁石である。一方は、溶解して得られた磁石合金のイ
ンゴットを微粉砕し、磁場中で成形した後、焼結して製
造される焼結型磁石である。本発明は、焼結型磁石に関
係している。

一般に２本系磁石の粉末冶金法だよる製造工程は原料合
金の溶解、粉砕、磁場中配向、圧縮成形。

焼結９時効の順に進められる。溶解はアーク、高周波等
の真空または不活性雰囲気中で通常行なわれ、水冷銅鋳
型等に鋳込み、原料インゴットを得ている。粉砕は、粗
粉砕と微粉砕にわけられ、粗粉砕はソヨークラッシャー
、鉄乳鉢、ディスクミルやロールミル等で行なわれる。

微粉砕は、バールミル、振動ミル、ジェットミル等で行
われる。

磁場中配向及び勇縮成形は金型を用いて同時に行なわれ
るのが通例であり、ここで大きな磁気異方性を示す結晶
のＣ軸方向が揃えられる。すなわち。

結晶の０面をよシ高度に配向することにより高性能な異
方性焼結磁石が実現できる。焼結は２通常１０００℃〜
１１５０℃の範囲で、不活性雰囲気中で行なわれる。時
効はＩＨＣの向上に寄与し、必要によって施され２通常
６００℃近傍の温度で行なわれている。

本系磁石を高性能化するには、　Ｂｒを増加させること
が必須の条件となる。Ｂｒは主にＲ値を減少させること
と、結晶粒のＣ面配向度を向上させることにより達成さ
れる。

これまで使用されている原料インゴットは１通常１０間
以上の厚さで鋳込まれていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述の製法では、インゴットの組成中Ｒが約
３５ｗｔ％以下になるとＲ２Ｆｅ　１４　Ｂ相（主相）
中にＦｅ相が析出するようにな９Ｒの減少とともにその
増加が顕著となる傾向を示している。このＦｅ相の析出
は、焼結体の結晶配向度を低下させる要因となり、析出
量の増加とともて異方性が低下する傾向となり＋Ｂｒの
向上は潜在的な４π■８の増加に比べ極めて小さくなっ
ていた。

また、原料中のＲ値が減少すると、成形体の焼結性が低
下し、所要の焼結密度（ｄ）を得るには焼結温度を上昇
させる必要が生じてくる。

しかしながら、焼結温度の上昇によシ、焼結体の結晶粒
は成長するので、　！Ｈｃの低下が少ない範囲に限定す
る必要が生ずる。つまシ、Ｒ値を低下することによシ、
好適な焼結範囲はしだい【狭くなり、工業的には不利益
な方向に進行していくという欠点がある。

そこで１本発明の技術的課題は、上記欠点に鑑み、焼結
体の結晶配向度を低下させる要因となるＲ２Ｔ１４Ｂ相
中へのＦ’ｅ相の析出を防止すると共に。

焼結体の結晶粒の成長を抑止すべく焼結性を向上させた
希土類磁石の製造方法を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、　Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂを主成分として含有
するＲ２Ｔ１４Ｂ系磁石（ここで、Ｒはイツトリウム及
び希土類元素、では遷移金属を表わす）を粉末冶金法に
よって製造する方法において、Ｒが２８．５〜３３．５
　ｗｔ％、Ｂが０．８５〜１．３５　ｗｔ％、残部Ｔな
る結晶化した液体急冷合金を出発原料として使用し、こ
れを粉砕、磁場中成形、焼結することにより、　（ＢＨ
）　　５０Ｍ−Ｇ・００以上の磁石特性を得るａＸ ことを特徴とする希土類磁石の製造方法が得られる。

即ち１本発明者は１種々実験を重ねた結果、これらの工
程中で、原料合金の冷却速度を向上させた。ある組成範
囲のＲ−Ｔ−Ｂ系合金を使用することにより、　Ｆｅ相
が析出しないために高配向の焼結体が得られ、しかも、
焼結性が向上するので、広い焼結温度範囲で（ＢＨ）　
　　５０Ｍ−Ｇ・００以上の達成さａＸ れることを発見した。すなわち、原料合金の作製方法と
は、液体急冷法により適度に結晶化した急冷合金を得る
ものである。この場合の金属組織は。

柱状に成長した微細な主相粒子をＮｄｒｉｃｈ相が囲ん
だ状態となっておｐ　、　Ｆｅ相の析出は認められない
。

この場合、主相結晶の短軸方向は約３〜１０μｍが。

焼結性と焼結体の配向度を考慮した湯合、好適な領域と
なる。これを片ロール法にて液体急冷合金を作製する場
合、厚さが約１瓢〜３ｍｍの薄帯（薄片、薄板）とな９
２両ロール法にて作製する場合は約５Ｗｒｍ程度の厚さ
までは同等の効果が示される。

また１合金の組成は４πＩＢＫ関係しているので。

高磁石特性を得る場合には限定される必要があり。

ｙＨｃとの関係を含めて、（ＢＨ）ｍａｘ５０Ｍ−Ｇ−
００以上の得られる組成領域は、Ｒが２８．５〜３３．
５　ｗｔ％。

Ｂが０．８５〜１．３５　ｗｔ％、残部Ｔの範囲に制限
される必要がある。

本発明は、簡便にして、従来容易に得られなかった（Ｂ
Ｈ）ｍ、ｘ５０Ｍ−Ｇ・００以上の極めて高い磁石特性
が達成できるものであり工業上非常に有益である。

以下糸日 〔実施例〕 本発明の実施例だついて説明する。

実施例１ 純度９７ｗｔ％のＮｄ　（残部はＣｅ、Ｐｒを主体とす
る希土類元素）、フェロボロン（Ｂ純分約２０　ｗｔ％
）及び電解鉄を使用し、希土類元素（８）が３０．　Ｏ
ｗｔ％。

Ｂが１．　Ｏｗｔ％、残部Ｆｅとなるように、アルゴン
雰囲気中で、高周波加熱により溶解し＋　Ｃｕ製両面水
冷鋳型を使用し、厚さ約１０調の合金インゴットを得た
。

次に、このインゴットを使用してｒ　Ａｒ雰囲気中で高
周波加熱により再溶解した後１周速度が約２ｍ　／　ｓ
ｅｃのＣｕ製ロールに噴射し１片ロール法によシ。

幅約１ｏａｎ、厚さ約１．０μｍの液体急冷合金薄帯を
得た。

これらインゴットと液体急冷合金薄帯内部の冷却面に平
行な面の金属組織を写真に示す。インゴットは粗大化し
た主相結晶とその中に析出したＦｅ相粒子及び主相粒子
間に偏在するＮｄｒｉｃｈ相結晶粒からなっている。液
体急冷合金は、柱状だ成長した微細な主相結晶と、それ
を取り囲んでいるＮｄｒｉｃｈ粒界相からなっており、
低融点のＮｄｒｉｃｈ相の分散性が良く、結晶配向を低
下させる要因となるＦｅ相の析出も見られない。

次に、これらインゴットと液体急冷合金を原料として焼
結磁石を作製した。それぞれ原料合金を粗粉砕した後、
ボールミルを用いて、平均粒径約２．５μｍ【微粉砕し
た。次に、この粉末を約２５　ｋｏｅの磁界中、　２　
ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で成形した。この成形体を、１０
００℃、１０２０℃、１０４０℃、１０６０℃。

１０８０℃、１１００℃の各温度でそｎぞれ真空中１時
間保持した後、　Ａｒ９１時間保持し、急冷した。

これら焼結体を６６０℃で３時間時効した。

この焼結体に、約３０　ｋｏｅの磁界を印加して。

磁石特性を測定した。その結果を第１図に示す。

液体急冷原料を使用した方が、焼結性が向上し。

焼結密度（ｄ）に関して、焼結温度は約５０℃低下して
いる。

また、　Ｂｒは著しく高い値を示し、　ＩＨｃも高い傾
向となるため＋　（ＢＨ）ｍａ　ｘは顕著に向上してい
る。

Ｘ線回折により、焼結体の結晶配向度を測定した結果、
液体急冷原料を使用した方が、　Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ結晶
のＣ面が明らかに高度に配向していた。

実施例２ 実施例１と同様にして、Ｒを２８．０．２９．０゜３０
．０．３１．０．３２．０，３３．０，３４．０ｗｔ％
に変化し、Ｂが１．Ｑ　ｗｔ％、残部Ｆｅのインゴット
を得た後、　Ｃｕ製ロールを使用して厚さ約１舅の液体
急冷合金薄帯を得た。これらインゴットと液体急冷合金
を原料として使用し、焼結磁石を作製した。

ただし、焼結体の時効は５５０℃〜７００℃の間で２５
℃ずつそれぞれ変化し、３時間保持している。

以上の中で、各組成の試料について最も高い磁石特性（
（ＢＨ）ｍａＸ）を示した値を第２図に示す。

（ＢＨ）　　　５０　Ｍ−Ｇ・Ｏｅ以上の値は、Ｒが２
８．５〜ａＸ ３３．５ｗｔ％の範囲で得られている。

実施例３ 実施例２と同様にして、Ｒが３　Ｑ、　Ｑ　ｗｔ％、Ｂ
を０．８．０．９　、１．０　、１．１　、１．２．１
．３　、１．４ｗｔ％変化し、残部がＦｅなる組成を有
する焼結磁石特性を、インゴットと液体急冷合金を原料
として使用した場合について、比較シタ。

その結果を第３図に示す。（ＢＨ）　　５０　Ｍ−Ｇ−
ＯｅａＸ 以上の値は、Ｂが０．８５〜１．３５　ｗｔ％の範囲で
得らｎている。

実施例４ 純度９９％以上のＰｒ及びＮｄとフェロボロン。

電解鉄を使用して、（Ｎｄ［１８・Ｐ　ｒ　Ｏ，２）と
してのＲが３１、０　ｗｔ％、Ｂが１．　Ｏｗｔ％、残
部Ｆｅとなるように。

実施例１と同様にして、インゴットを得た。

次に実施例１と同様にして９周速度が約１”ｌ／ｓｅｅ
のＣｕ製ロールを使用して、厚み力；約２ｒａｎの液体
急冷合金薄帯を得た。これら、インゴットと急冷合金薄
帯を原料として使用し、実施例２と同様にして、粗粉砕
、微粉砕、磁場中成形、焼結１時効した後、磁石特性を
測定した。各原料における試料の中で、最も高い（ＢＨ
）　　　を示した値を第１表にｍａＸ 示す。

以下依日 第　　１　　表 液体急冷合金を原料として使用した焼結磁石の方が著し
く高い磁石特性を示しく　ＢＨ）ｍａｘ　５０Ｍ−Ｇ−
Ｏｅを大幅に越えた値となっている。

実施例５ 純度９７　ｗｔ％以上のＮｄ及びＤｙとフェロゼロン。

五屑鉄及び電解コバルトを使用して’　（Ｎｄ（１９７
・Ｄｙ０．０３）としてのＲが３１．０　ｗｔ％、Ｂが
１．０　ｗｔ％。

（Ｆｅ、。・Ｃｏｌ１１ｏ）が残部となるように、実施
例１と同様にして、インゴットを得た。

次に実施例４と同様にして、液体急冷合金薄帯を得た。

これら、インゴットと急冷合金薄帯を原料として使用し
、実施例２・と同様にして、粗粉砕。

微粉砕、磁湯中成形、焼結１時効した後、磁石特性を測
定した。各原料における試料の中で、最も高い（ＢＨ）
ｍａｘを示した値を第２表に示す。

第　　２　　表 液体急冷合金を原料として使用した焼結磁石の方が著し
く高い磁石特性を示し、（ＢＨ）　　５０Ｍ−Ｇ・Ｏｅ
ａＸ を人溜に越えた値となっている。

〔発明の効果〕

以上の実施例で示されたように、Ｒが２８．５〜３３、
５　ｗｔ％、Ｂが０．８５〜１．３５　ｗｔ％、残部Ｔ
なる結晶化した液体急冷合金を原料として使用し。

これを粉砕、磁場中成形、焼結１時効することにより　
、　（ＢＨ）ｍａｘｓｏＭ−Ｇ−ｏｅ以上の磁石特性が
得らｎでいる。

以上の実施例では片ロール法による液体急冷合金の製造
についてのみ述べたが双ロール法によっても同様の効果
が得られるものである。

また、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｎｄ−Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｎ
ｄ−Ｄｙ−Ｆｅ・Ｃ０−Ｂ系についてのみ述べたが１４
πＩ　５（Ｂｒ　）の減少が顕著でない程度に他の元素
で置換しても（ＢＨ）　　　５０Ｍ−Ｇ・００以上の磁
石特性が得られることｍａｘ は容易に推察できる。（理論的にはＢｒが１４．１５　
ｋＧ以上あｎばよい。）

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１における焼結温度と焼結体の密度（ｄ
）と磁石特性（Ｂ　ｒ　、　工Ｈｅ　＋　（ＢＨ）ｍＢ
ｚ　）の関係を示したものであり１図中○印（実線）は
液体急冷合金を原料として使用した試料、Δ印（破線）
はインが、トを原料として使用試料について示している
。 第２図は、実施例２における希土類元素組成値＠）と磁
石特性（Ｂｒ、　Ｉ　ＩＨＣ＋　（ＢＨ）ｍａｘ）の関
係を示したものである。 第３図は、実施例３におけるＢ組成値と磁石特性（Ｂｒ
、　ｒＨｃ＊　（ＢＨ）　　）の関係を示したものであ
る。 ｍａｘ 第４図（ａ）　、　（ｂ）は実施例１において使用した
焼結磁石用原料合金内部（冷却面に対し平行な面）の金
属組織であり。 （ａ）は、インゴットで灰色結晶は主相（Ｎｄ２Ｆｅ１
４Ｂ相）、灰色結晶中の樹枝状結晶はＦｅ相、黒色結晶
はＮｄｒｉｃｈ相であり。 （ｂ）は、液体急冷合金で灰色結晶は主相（Ｎｄ２Ｆ０
１４Ｂ相）、黒色結晶はＮｄｒｉｃｈ相である。 第１図 焼結温度（Ｃ） 第２図 Ｒ（ｗｔ、％） 第３図 Ｂ（Ｗぜム） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｎｄ，Ｆｅ，Ｂを主成分として含有するＲ＿２Ｔ＿
   １＿４Ｂ系磁石（ここで，Ｒはイットリウム及び希土類
   元素，Ｔは遷移金属を表わす）を粉末冶金法によって製
   造する方法において， Ｒが２８．５〜３３．５ｗｔ％，Ｂが０．８５〜１．３
   ５ｗｔ％，残部Ｔなる結晶化した液体急冷合金を出発 原料として使用し，これを粉砕，磁場中成形，焼結する
   ことにより，（ＢＨ）＿ｍ＿ａ＿ｘ５０Ｍ・Ｇ・Ｏｅ以
   上の磁石特性を得ることを特徴とする希土類磁石の製造
   方法。