JPH0354806A - 希土類永久磁石の製造方法 - 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、希土類元素および鉄を主成分とする金属間化
合物磁石合金、特には磁気特性に経年劣化のないＮｄ−
Ｆｅ−　Ｂ系永久磁石の製造方法に関するものである。

（従来の技術） ？−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、Ｒ−Ｇｏ系永久磁石材料よ
りも高い磁気特性が得られる新しい組成系として開発が
進んでいる。特開昭５９−４６００８号、特開昭５９−
６４７３３号および特開昭５６−８９４０１号によれば
、例えば、Ｎｄ＋ｓＦｅｙｙＢ　ｓ　　（原子％）なる
合金で、最大エネルギー積（ＢＨ）　Ｒａｍ　：　〜３
５ＭＧＯｅ，保磁力ｉＨｃ：〜１　０ｋＯｅの磁気特性
が得られ、また、Ｆｅの一部をＧｏで置換することによ
りキュリー温度が向上すること、Ａｌ，Ｂｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｖ，　Ｗ，　Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｓｂ，Ｇｅ，Ｎｂ
，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｓｎなどの添加により　ｉＨｃが向上す
ることが開示されている。これらＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金の
（ＢＨ）■．は量産レベルでは３７ＭＧＯｅ！でに達し
、Ｒ−Ｇｏ系磁石で得られる（ＢＨ）　ｗａｘ　：　〜
３３ＭＧＯｅを大きく上回っている。しかしながら、電
気、電子分野で実用化するにはこの磁石が酸化され易く
、磁気特性が経年劣化を起こし易い、Ｒ−Ｇｏ系磁石に
対して温度特性が劣る等の様々な克服しなければならな
い欠点を有していた。

（発明が解決しようとする課題） これらＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金、特に粉末状態にした磁石原
料粉は、非常に酸化されやすいので、磁石合金インゴッ
トの粉砕は、酸化防止のため窒素のような非酸化性ガス
あるいはアルゴンのような不活性ガス、もしくはヘキサ
ンのような有機溶剤中で行なっていた。しかし、このよ
うな方法を採用しても酸化防止効果が充分でなく、粉砕
、運搬、貯蔵の各工程で微粉末の酸化が進行し、この原
料微粉末から製造される磁石の磁気特性を低下させたり
、あるいは一定の品質を備えた磁石を提供できないとい
う問題があった。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、このような課題を解決するために各工程
に亘って、酸化の原因を追及し、その防止方法について
鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達した。その要旨は
次の通りである。

組成式　　Ｒ　ｘ　Ｆｅ１００−ｘ−ｙ−ｚ　Ｂ　ｒ　
Ｍ　ｚ（但し、Ｒは希土類元素を表わし、ＭはＡｌ，　
Ｃｏ、ＧａＮｂ．　Ｚｒのうち少なくとも一種類もしく
は二種類以上の元素、原子百分率でＸ＝１０〜２５％、
Ｙ＝１〜２０％、Ｚ＝０〜２０％である）の組成からな
る合金を微粉砕し、分級して得られる２〜５０μｍの微
粉をｉ　，　ｏｏｏ〜１，　２００℃で焼結し、ついで
３５０℃以上、焼結温度以下の温度で熱処理することを
特徴とする希土類永久磁石の製造方法にある。

以下、本発明を詳細に説明する。

先ず、本発明の対象となる磁石組或は、組或式Ｒ　ｘ　
Ｆｅ１００−ｘ−ｙ−ｚ　Ｂ　Ｙ　Ｍ　ｚで表わされる
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金で、ＲはＮｄを含む希土類元素
のうち少なくとも一種類もしくは二種類以上、ＭはＡ１
．ＣＯ、Ｇａ，　Ｎｂ，Ｚｒのうち少なくとも一種類も
しくは二種類以上の元素からなり、その組或比は原子百
分率でＸ＝１０〜２５％、Ｙ＝１〜２０％、Ｚ＝０〜２
０％である。この組成範囲を外れると、後述の原料磁石
粉末の粒度分布、成形体の熱処理条件を採用してもＲ−
Ｆｅ−Ｂ系磁石の磁気特性、特には、残留磁束密度およ
び保持力について充分満足すべき結果は得られない。

次に酸化の原因についてみると、前記組成の磁石合金イ
ンゴットを粉砕した磁石粉末は、かなり広い粒度分布を
有しており、これらの中には極めて細かい粒子が含まれ
ている。この微粒子は比表面積が大きいために空気によ
り酸化されて酸素含有率が高くなる。従って、この極め
て細かい粒子を原料磁石粉末から除去すれば、酸素含有
率を低く保つことができ、磁気特性の向上、安定化が可
能であることがわかった。また、該粉砕粒子中には比較
的荒い粒子も含まれており、このような粗大粒子は、焼
結磁石の密度低下、配向度の低下を引き起こすため好ま
しくないこともわかった。特に、Ｎｄ磁石微粉中の超微
粉は粉砕の生成過程で急速に酸化反応が進行し、比表面
積が大きいため酸素含有率が高くなり、磁気特性の安定
性、向上を妨げる。例えば、５重量％程度の２μｍ未満
の超微粉は、表面積では全体の１５〜２０％を占めてい
るので、これをカットすることにより、僅かの体積減少
で大きな酸素含有率低下効果が得られることになる。こ
のような酸素含有率低下は、低Ｎｄ、低Ｂ組成（例えば
ＮｄｚＦｅｓ。Ｂ．）に対して有効で、磁気特性改善効
果が著しい。また、５０μｍを越える粗大粒子について
は、単一相でない場合が多く、配向度の低下をもたらし
、また填結しても密度が上昇し難く磁気特性の低下をも
たらす。以上のような理由から、分級後の粒度分布は２
〜５０μｍの範囲、好ましくは２〜２０μｍが良い。

本発明は、前記知見に基づいて発明されたもので、前記
組成合金インゴットから希土類永久磁石成形体の製造方
法において、極力酸化を防止するために、インゴットを
粉砕して得られた粉末のうち、超微粉部分と粗粒部分を
分級して除去し、２〜５０ＬＬｍ範囲の粒度分布を持つ
粉末を６Ｂ石原料粉末とすることを特徴とするものであ
る。

これら永久磁石成形体は、粉末冶金法によって製作され
る。即ち、インゴットの作製、粉砕、磁界中成形、焼結
、熱処理、加工の各工程を経て製造される。先ず、原料
金属の溶解は、通常の方法でＡｒガスまたは真空中で行
うが高周波溶解が好ましい。Ｂは、フェロボロンを用い
ることも可能であり、希土類元素は、最後に投入する。

溶解を完了し均一組成とさせて鋳型に注入しインゴット
にする。次いで粉砕は粗扮砕と微粉砕の２段階で行なう
のが一般的である。粗粉砕は、スタンプミルジョークラ
ッシャー　ブラウンミルなどでまた微粉砕は、ジェット
ミル、ボールミルなどで行われる。いずれも酸化を防ぐ
ために、非酸化性ガス（Ｎ２）雰囲気で行うが、ヘキサ
ンなどの有機溶剤や不活性ガス（Ａｒ）も用いられる。

ここで得られた粉末は０．１〜１００μｍオーダーの粒
度分布を有しており、そのままでは前述した様に本発明
の目的を達成することが出来ないので、分級する必要が
ある。本発明の最大の特徴はこの分級操作にある。　分
級の方法は、大きく分けて、篩によるもの、回転力によ
るもの、気流によるもの等、もしくは、これらを複合さ
せた方法で行われる。しかし、非常に細かい磁石粉は、
磁石粉自身の持つ磁力で凝集してしまい、うまく分散で
きない。そこで、例えば、回転力と気流を組み合わせた
風力分級機を使用する。この分級機は、供給された粉体
を放射状の分散溝あるいは分散羽根や分散板を用いて、
円周方向に遠心力で分散させる機構と、分散円板とケー
シングの狭い隙間を通過させて分敗させる機構とで粉体
を分散させる。ここで、各粒子は、回転力による遠心力
と気流による抗力をうけ、粗粉は遠心力に，微粉は抗力
により分級される。分級点の調節は、分級円板の回転数
と、分級室の通過風量を変更することによって調節でき
る。分級点の設定は、取得したい粒度分布の下限点と上
限点の２点について実施するのが良い。分級は微粉砕後
に行なうのが一般的である。

次に所定の粒度分布を持つ微粉末を原料として戊形、熱
処理を施し、永久磁石成形体とする。成形は金型ブレス
成形により、磁場中で行われる。

次いで成形体を、真空中、アルゴン、窒素などの不活性
ガスあるいは非酸化性雰囲気中で、１，０００〜１，２
００℃の範囲内の所定の温度に３０〜１２０分間保持し
て填結し、さらに、その後３５０℃〜焼結温度の範囲内
で、３０分間〜４時間熱処理する。

１，０００℃未満×３０分間未満では焼結不充分で成形
体の強度が得られず、１，２００℃×１２０分間を越え
ると焼結体内の主相粒子が過度に戊長したり、焼結対の
溶融が起こる。焼結後の熱処理は、３５０℃未満×３０
分間未満では保磁力が不充分であり、填結温度×４時間
では前述のとうり主相粒子の過成長となり、保磁力が増
大せず好ましくない。

以下、本発明の具体的態様を実施例を挙げて説明するが
、本発明はこれらに限定されるものではない。例中部お
よび％は特に断わらない限り重量による。

（実施例１） 出発原料として、純度９９．７％以上のＮｄ、純度９９
．９％以上の電解鉄、Ｂ１９．４％を含有し残部はＦｅ
及びＡＩ，　Ｓｉ，　Ｃ等の不純物からなるフェロボロ
ン合金を使用し、これらを高周波溶解し、銅鋳型に鋳造
し、Ｎｄ＋ａＦｅｙ７Ｂ　ａなる組成のインゴットを得
た。このインゴットをジョークラッシャー　ブラウンミ
ルで３２メッシュ以下に粗粉砕し、その後ジェットミル
により窒素気流中で微粉砕し、平均粒径３ミクロン程度
の原料磁石粉を得た。

この原料磁石粉の粒度分布をレーザー走査法により測定
したところ、２μｍ以下の極めて細かい粒子は体積比で
約５％含まれていた。この原料磁石粉をエジェクター効
果を利用した分散機により分散させ、気流分級装置にお
いて、分級板を回転しながら原料粉を供給し、２μｍを
分級点とし窒素気流中で分級した。この分級粉を前記の
測定方法で粒度分布を測定したところ、粗粉側の粒度分
市内の２μｍ以下の粒子は、約０．１％に減少していた
。この磁石粉を用いて、通常の磁石製造工程を経て磁石
焼結体を得た。即ち、この磁石粉を■ＯＫＯｅの磁界中
で１．　５ｔ／ｃｍ２の圧力で或形し、その後１，　０
６０℃で１時間焼結し、９００℃および５５０℃でそれ
ぞれ１時間づつ熱処理し、磁石填結体を得た。焼結体の
酸素含有率と磁気特性について測定し、その結果を第１
表に示した。

（比較例１、２） 実施例１と同様の磁石組成合金の微粉末粒度分布として
、微粉砕したままの原料磁石粉末を比較例１とし、２μ
ｍ未満の超微粉のみを比較例２として、実施例１と同様
の方法で磁石成形体を作成し、磁気特性を測定し、その
結果を第１表に示した。

（実施例２） 出発原料として、純度９９．７％以上のＮｄ及びＤｙ、
純度９９．９％の電解鉄、Ｂ１９．４％を含有し残部は
Ｆｅ及びＡｌ，　ＳＬ，　Ｃ等の不純物からなるフェロ
ボロン合金、純度９９．５％のＡｌ，Ｎｂを使用し、こ
れらを高周波溶解し、銅鋳型に鋳造し、Ｎｄｚ．　Ｊｙ
ｏ．　４Ｆｅ７４ｌＢ　ｓ．　＋ＣＯｓ．　Ｊｌ＋．　
ｘ　Ｎｂｏ．　ｒなる組成のインゴットを得た。このイ
ンゴットをジョークラッシャー　ブラウンミルで３２メ
ッシュ以下に粗粉砕し、さらにジェットミルにより窒素
気流中で微粉砕し、平均粒径３μｍの原料磁石粉を得た
。この原料磁石粉の粒度分布をレーザー走査法により測
定したところ、２μｍ以下の極めて細かい粒子は体積比
で約５％含まれていた。この原料磁石粉を、実施例１と
同様の分級作業を行い、２μｍを分級点とし窒素気流中
で分級した結果、２μｍ以下の粒子は、約０．１％に減
少していた。この磁石粉な用いて、実施例１と同様の磁
石製造工程を経て磁石焼結体を得た．この焼結体の酸素
含有率及び磁気特性を第２表に示す。

（比較例３、４） 実施例２と同様の磁石組成合金の微粉末粒度分布として
、微粉砕したままの原料磁石粉末を比較例３とし、２μ
ｍ未満の超微粉のみを比較例４として、実施例２と同様
の方法で磁石或形体を作成し、磁気特性を測定し、その
結果を第２表に示した。

（実施例３） 実施例２で使用し゜たインゴットをジョークラツシャー
、ブラウンミルで３２メッシュ以下に粗粉砕し、その後
ジェットミルにより窒素気流中で微粉砕し、平均粒径３
μｍの原料磁石粉を得た。この原料磁石粒の粒度分布は
２μｍ以下の極めて細かい粒子は体積比で約５％、２０
μｍ以上の粗い粒子は約８％含まれていた。この原料磁
石粉を、実施例１と同様の分級作業を２回行い、２μｍ
を分級点とし一度分級した粗粉側の粉末を再度２０μｍ
を分級点とし窒素気流中で分級した中間の粉末を得た。

粗粉側の粒度分布は、２μｍ以下の粒子は、約０．１％
に減少し、ｌＯμｍ以上の粒子は、１％以下に減少して
いた。この磁石粉を用いて、実施例１と同様の磁石製造
工程を経て焼結体を得た。この焼結体の酸素含有率及び
磁石特性を第３表に示す。

第３表の角型比とは、磁気履歴曲線の第二象限において
、残留磁束密度の９割のところの磁界の強さを保磁力で
割った値であり、磁石を評価する上、特に磁気回路中に
組み込んだ場合の磁石を評価する上で重要な値である。

（比較例５） 実施例３と同様の磁石組成合金の微粉末粒度分布として
、微粉砕したままの原料磁石粉末を比較例５とし、実施
例３と同様の方法で磁石成形体を作成し、磁気特性を測
定し、その結果を第３表に示した。

（本発明の効果） 第１表、第２表および第３表に示される焼結体の酸素含
有率の結果から、この発明に従って原料磁石粉を分級し
、２μｍ以下の超微粉を除去することにより、実施例１
及び実施例２の分級後の磁石粉は、原料粉に対し、その
酸素含有率が０．２％以上減少している。これは、２μ
ｍ以下の超微粉は比表面積が大きいため、それを除去し
ていない原料粉及び２μｍ以下の磁石粉末を用いた磁石
粉は、酸素含有率が高いことを示している。この磁石の
持つ保磁力は、原料粉を用いた磁石焼結体のそれより、
大きな値を示している。また、実施例３において、２μ
ｍ以下の超微粉及び２０μｍ以上の粗大粉を除去した磁
石焼結体は、その酸素含有率の減少から、保磁力は増大
し、粗大粉による密度低下及び配向度の低下は見られず
、磁気特性の高いものが得られた。すなわち、この発明
によらない方法及び従来方法で作られた磁石粉末を用い
て製造された焼結磁石と比較して明らかに磁気特性が優
れている。以上述べたように、この発明によると、酸素
含有率の少ない希土類磁石製造用原料磁石粉の提供が可
能となり、これによって磁気特性に優れ、且つ、品質の
一定した希土類磁石を製造できるという、産業上有用な
効果が得られる。

第 １ 表 第 ２ 表 第 ３ 表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　組成式Ｒ＿ｘＦｅ＿１＿０＿０＿−＿Ｘ＿−＿Ｙ＿−
   ＿ＺＢ＿ＹＭ＿Ｚ（但し、Ｒは希土類元素を表わし、Ｍ
   はＡｌ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｚｒのうち少なくとも一種
   類もしくは二種類以上の元素、原子百分率でＸ＝１０〜
   ２５％、Ｙ＝１〜２０％、Ｚ＝０〜２０％である）の組
   成からなる永久磁石合金を微粉砕し、分級して得られる
   ２〜５０μｍの微粉を１，０００〜１，２００℃で焼結
   し、ついで３５０℃以上、焼結温度以下の温度で熱処理
   することを特徴とする希土類永久磁石の製造方法。