JPH04354105A - 希土類ボンド磁石の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、希土類ボンド磁石の製
造方法に係り、特に希土類金属（Ｒ）、鉄、窒素または
炭素を主成分としかつＲ２　Ｆｅ１７型化合物を主相と
して含む合金粉末を用いた希土類ボンド磁石の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種電子部品・機器の小型化にと
もなって高性能な永久磁石が要求されている。中でも、
１９８０年代に開発されたＮｄ　−Ｆｅ　−Ｂ系永久磁
石は、高い磁気性能を有し、かつそれ以前のＳｍ　−Ｃ
ｏ　系永久磁石と比較して豊富で安価な原料で構成され
ているなどの理由により工業的に広く利用されつつある
。

【０００３】ところで、このＮｄ　−Ｆｅ　−Ｂ系永久
磁石は、キュリー点が約３００　℃と低いために温度特
性が悪く、１５０　℃以上となるような条件での使用は
不向きとされている。この対策としてＦｅ　の一部をＣ
ｏ　で置換したり、Ｎｄ　の一部をＤｙ　で置換するこ
とも行われているが、Ｃｏ　で置換した場合には保磁力
が低下し、Ｄｙ　で置換した場合には飽和磁束密度が低
下することとなり、何れの場合も根本的な対策に至らな
い。

【０００４】そこで最近、希土類金属、鉄、窒素および
水素を主成分とする合金が磁石材料になり得ることが報
告されている（例えば、特開平２−５７６６３号公報参
照）。これによれば、合金中に窒素と水素とが共存した
場合に、Ｎｄ　−Ｆｅ　−Ｂ系永久磁石と同等の飽和磁
束密度と、それ以上の高いキュリー点が期待できるとし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記希
土類金属、鉄、窒素および水素を主成分とする永久磁石
によれば、合金中の水素が温度や圧力の変化によて比較
的容易に放出、吸蔵現象を起こすため、長期的に磁気特
性が不安定になり易く、その上、製造過程で爆発の危険
のある水素を扱うために製造性に難点があるという問題
があった。また、ボンド磁石として提供する場合、単に
非磁性のエポキシ樹脂、フェノール樹脂等を結合剤とし
て用いる従来の製造方法では、磁気性能特に保磁力が低
いばかりか、耐熱強度が不足して温度特性に優れるとい
うせっかくの利点が失われるという問題もあった。

【０００６】本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされ
たもので、水素を含まなくても優れた磁気性能と温度特
性とを確保でき、しかも十分なる耐熱性を有する希土類
ボンド磁石の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明にかかる希土類ボンド磁石の製造方法は、希土
類金属（Ｒ）、鉄及び窒素または炭素を主成分としかつ
Ｒ２　Ｆｅ１７型化合物を主相として含む合金粉末の表
面に、Ｓｎ　，Ｚｎ　，Ｐｂ　，Ｉｎ　，Ａｌ　，Ｍｇ
から選ばれた少なくとも一種の金属膜を形成し、１００
　〜６００　℃の温度範囲で熱処理を行った後、金属ま
たは有機物を結合剤として圧縮成形することを特徴とす
る。

【０００８】本発明において、上記合金粉末としては、
原子％で５〜１５％Ｒ−５〜２５％ＮまたはＣ−残部Ｆ
ｅ　の組成とするのが望ましい。この場合、希土類金属
（Ｒ）としてはＳｍ　，Ｃｅ　，Ｎｄ　，Ｐｒ　の中の
少なくとも一種を選択するのが望ましく、また、鉄の一
部をコバルトで置換することができる。本発明はまた、
上記合金粉末の表面に金属膜を形成する方法として、め
っき処理法または機械的結合処理法を用いることができ
る。この場合、めっき処理法としては薬品を用いる化学
的方法あるいは蒸着、スパッタリング等の物理的方法を
用いることができる。一方、機械的結合処理法としては
、振動ミルにより強い機械力を加える方法を用いること
ができる。さらに、本発明は、上記熱処理を行う工程と
圧縮成形する工程とを逆にしても良いものである。

【０００９】本発明において、上記Ｓｎ　，Ｚｎ　，Ｐ
ｂ　，Ｉｎ　，Ａｌ　，Ｍｇ　等の金属類は、鉄と化合
物または合金をつくって磁気特性特に保磁力を向上させ
る役割りをなすものであるが、後の熱処理温度が１００
　℃未満では、前記金属類と合金粉末中に含まれる鉄と
の反応が行われないために保磁力の向上が期待できず、
逆に６００　℃を越えるとＲ２　Ｆｅ１７　型化合物が
分解して高い磁気特性が得られなくなるので、この熱処
理温度として１００　〜６００　℃を選択した。

【００１０】また本発明において、上記合金粉末を得る
方法は任意であり、例えば、先ず希土類金属と鉄とを所
定の比率で含む合金インゴットを溶製し、この合金イン
ゴットを破砕して粒子径が数μｍ　〜数十μｍ　の粉末
とした後、この粉末を窒化ガスまたは浸炭性ガスと接触
させて（いわゆる窒化または浸炭処理を行って）、所望
の窒素または炭素を該粉末中に侵入させる方法を用いる
ことができる。この場合、合金インゴットを破砕して粉
末とするには、例えばジョークラッシャー、ボールミル
等により機械的に粉砕する方法、合金溶湯を回転するロ
ール面へ直接射出する急冷法、合金溶湯をガスや液中に
高速で噴射させるアトマイズ法を採用することができる
。また、窒化処理は、窒化温度として２００　〜８００
　℃好ましくは４００　〜６００　℃を選択するのが良
く、さらに窒素の侵入を促進するため、１０気圧以上の
加圧雰囲気で行うようにしても良い。また浸炭処理とし
ては、吸熱型変成ガスを用いる汎用のガス浸炭法、固体
浸炭剤を用いる浸炭法、有機溶剤滴下式浸炭法、減圧さ
れた真空炉に炭化水素系ガスを導入して行う真空浸炭法
を採用することができる。

【００１１】さらに、本発明において、上記結合剤とし
て用いる金属または有機物の種類は特に問うものでなく
、例えば金属としては亜鉛や錫、有機物としてはエポキ
シ樹脂やナイロンをそれぞれ選択できる。また上記圧縮
成形を行う方法も任意であり、例えば、粉末をプレス金
型に供給して１〜１０　ｔｏｎ／ｃｍ２　の圧力で圧縮
する方法、あるいは静水圧加圧装置を用いる方法を採用
することができる。なお、上記成形を１００　℃以上の
温度で行うことにより、後の熱処理工程を省略すること
もできる。

【００１２】

【作用】上記のように構成した希土類ボンド磁石の製造
方法においては、Ｒ２　Ｆｅ１７型化合物の結晶格子内
に窒素または炭素が侵入し、磁気性能を高めかつキュリ
ー点を上昇させる。また、水素を含まないので長期的に
わたって性能が安定し、しかも、製造工程で水素を取り
扱うこともないので安全性が高まる。また、鉄と化合物
または合金をつくり易い金属の皮膜を合金粉末の表面に
形成したので、磁気性能がより一層向上する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。

【００１４】実施例１ 純度９９．９％のＳｍ　および電解鉄を所定の比率で配
合し、アルミナルツボに装入して高周波誘導炉によって
溶解し、合金インゴットを製作した。次に，この合金イ
ンゴットをジョークラッシャーとボールミルとによって
粉砕して、１０〜４０μｍの粉末を得、続いてこれをス
テンレス製小皿に入れて電気炉に装入し、窒素ガス雰囲
気下で５気圧、４５０　℃、３時間保持して窒素を侵入
せしめた合金粉末を製作した。次に、この合金粉末をニ
ッケル触媒を用いた錫の化学めっき浴に浸漬して、粉末
表面に錫の皮膜を形成した。なお、重量法により求めた
合金粉末への錫の付着量は、膜厚平均で１．６　μｍ　
であった。次に、再度電気炉に装入して窒素ガス中で１
６０　℃で３０分間熱処理を行い、続いてこの粉末にエ
ポキシ樹脂を３重量％混合し、その後、金型に供給して
１５ｋＯｅ　の磁界を印加しながら４　ｔｏｎ／ｃｍ２
　の圧力で圧縮成形し、さらに１５０　℃でキュア処理
を行って本発明にかゝる磁石試料１〜５を製作した。そ
して、Ｘ線回折により大部分がＳｍ　２　Ｆｅ１７　型
化合物相であることを確認したあと、これら磁石試料を
磁気特性試験、キュリー点および成分の測定試験に供し
た。

【００１５】磁気特性の測定は、６０ｋＯｅ　のパルス
磁界を印加した後、直流式ＢＨトレーサーによって行い
、キュリー点の測定は振動試料型磁力計（略称ＶＳＭ）
を用いて行った。また成分分析は、サマリウムおよび鉄
についてはＩＣＰ発光分析法により、窒素については蒸
留中和滴定法によりそれぞれ行った。なお、比較のため
、所定成分組成のＮｄ　−Ｆｅ　−Ｂ焼結体を粉砕して
得た粒径３０〜１５０　μｍ　の粉末を圧縮成形して比
較例試料６を製作すると共に、所定成分組成のＳｍ　−
Ｃｏ　−Ｆｅ−Ｃｕ　−Ｚｒ　合金を熱処理、粉砕、圧
縮成形して比較例試料７を製作し、これらも前記した各
種試験に供した。

【００１６】試験結果を表１に示す。なお、表中のＢｒ
　は残留磁束密度を、ｉＨｃ　は保磁力を、Ｔｃ　はキ
ュリー点をそれぞれ表しており、さらに試料番号に付し
た符号＃は比較例を表している。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１から明らかなように、本発明にかかる
磁石試料１〜５は、いずれも残留磁束密度Ｂｒ　、保磁
力ｉＨｃ　とも高い値が得られた。なお比較例試料６に
おける低保磁力は、Ｎｄ　−Ｆｅ　−Ｂ焼結体を粉砕す
る場合に見られる特有のものであり、またキュリー点も
他に比して低い。また比較例試料７は高いキュリー点を
示すものの、磁気特性において本発明にかかる磁石試料
には及ばない。

【００１９】実施例２ 純度９９．９％のＳｍ　と電解鉄、純度９９．５％の電
解コバルトおよび４．３　％の炭素を含有する銑鉄を原
料として、原子％で１０．０％Ｓｍ　−１１．２％Ｃ−
９．４　％Ｃｏ　−残部Ｆｅ　から成る合金インゴット
を製作し、次に，この合金インゴットをジョークラッシ
ャーとボールミルとによって粉砕して、１０〜４０μｍ
　の合金粉末を得た。次に、この合金粉末に物理的めっ
き処理法の一種である蒸着法を採用し、前記合金粉末を
真空蒸着機の回転する小皿にセットし、真空度１×１０
−５Ｔｏｒｒ下でＺｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｍｇ
のそれぞれを抵抗加熱により蒸着せしめ、次に、再度電
気炉に装入して窒素ガス中で１００　〜７００　℃、１
時間の熱処理を行い、その後、実施例１と同様の手順に
より圧縮成形、キュアを行って磁石試料１１〜２２を製
作した。そして、Ｘ線回折により大部分がＳｍ　２　Ｆ
ｅ１７　型化合物相であることを確認し、かつ合金粉末
への金属付着量を重量法により求めた後、これら磁石試
料を上記同様の磁気特性試験に供した。

【００２０】表２は、その試験結果を示したものである
。なお、試料番号に付した符号＃は比較例を表している
。表２から明らかなように、本発明にかゝる磁石試料１
２〜２０は、いずれも残留磁束密度Ｂｒ　、保磁力ｉＨ
ｃ　とも高い値が得られ、本発明で規定した金属の使用
と熱処理温度の適切な範囲において、磁気特性の向上が
認められた。なお比較例試料１１は、熱処理を実施して
いないために低い保磁力を示している。また比較例試料
２１は、、熱処理温度が高すぎるために不適切のために
低い保磁力を示し、特に試料２２については、Ｓｍ　２
　Ｆｅ１７　化合物の分解により保磁力が急減している
。

【００２１】

【表２】

【００２２】実施例３ 実施例１と同様に、Ｓｍ　と電解鉄とを原料にして合金
インゴットを製作し、粉砕、窒素侵入処理をして、試料
番号３と同一組成の合金粉末を得、この合金粉末を錫ま
たは亜鉛を内張りしたステンレス鋼製のボールミル容器
に装入し、容器内を窒素ガスで置換した後、乾式にて２
４時間運転し、粉末表面に機械的に結合された錫または
亜鉛の強固な皮膜を形成し、次に、この金属皮膜を形成
した粉末を電気炉に装入し、窒素ガス中、所定温度で１
時間の熱処理を行った。なお、重量法により求めた合金
粉末への錫または亜鉛の付着量は、前者が１．６μｍ　
、後者が１．２　μｍ　であった。次に、この粉末に粒
度約４０μｍ　の錫粉末を１２重量％と、ステアリン酸
０．３　重量％とを混合し、所定の金型に充填して１５
ｋＯｅ　の磁界を印加しながら４　ｔｏｎ／ｃｍ２　の
圧力で圧縮成形して、錫皮膜を形成した磁石試料３１、
３２と亜鉛皮膜を形成した磁石試料３３、３４とを製作
し、これらを上記同様の磁気特性の測定試験に供した。 結果を表３に示す。

【００２３】

【表３】

【００２４】表３から明らかなように、本発明にかゝる
磁石試料３１〜３４は、いずれも残留磁束密度Ｂｒ　、
　保磁力ｉＨｃ　共に高く、合金粉末への金属膜形成に
機械的結合処理法を適用しても問題がないことが確認で
きた。

【００２５】実施例４ 実施例２における試料番号１１〜１４で用いた、Ｚｎ　
を蒸着せしめた粉末に、さらに粒度２０μｍ　のＺｎ　
粉末を２０重量％混合し、所定の金型に充填後、１５ｋ
Ｏｅの磁界を印加しながら４　ｔｏｎ／ｃｍ２　の圧力
で圧縮成形し、続いて、この成形体を電気炉に装入して
、窒素ガス中、所定の温度で１時間熱処理を行い、磁石
試料４１〜４５を製作し、これらを上記同様の磁気特性
の測定試験に供した。結果を表４に示す。表４から明ら
かなように、本発明にかゝる磁石試料４２〜４５はいず
れも残留磁束密度Ｂｒ　、　保磁力ｉＨｃ　共に高い値
を示した。これに対して、熱処理を実施していない比較
例試料４１は保磁力ｉＨｃ　が低くなっている。

【００２６】

【表４】

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる希土類ボンド磁石の製造方法によれば、その特有の
組成と化合物相の存在により、水素を含まなくても磁気
性能に優れかつ温度特性に優れた磁石を製造できるよう
になり、その上、鉄と化合物または合金をつくり易い金
属を介在させたことにより磁気性能がより一層向上する
と共に、耐久信頼性が向上する。しかも、鉄と化合物ま
たは合金をつくり易い金属を皮膜とし合金粉末の表面に
形成するようにしたので、該金属と鉄との反応が促進さ
れて短時間の熱処理で充分な結合強度が得られ、生産性
の可及的向上を達成できる。さらには、危険な水素を取
扱うこともないので、製造の安全性を確立できるように
なる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　希土類金属（Ｒ）、鉄及び窒素を主成
   分としかつＲ２　Ｆｅ１７型化合物を主相として含む合
   金粉末の表面に、Ｓｎ　，Ｚｎ　，Ｐｂ　，Ｉｎ　，Ａ
   ｌ　，Ｍｇ　から選ばれた少なくとも一種の金属膜を形
   成し、１００　〜６００　℃の温度範囲で熱処理を行っ
   た後、金属または有機物を結合剤として圧縮成形するこ
   とを特徴とする希土類ボンド磁石の製造方法。
2. 【請求項２】　　窒素に代えて炭素を含ませたことを特
   徴とする請求項１に記載の希土類ボンド磁石の製造方法
   。
3. 【請求項３】　　鉄の一部をコバルトで置換したことを
   特徴とする請求項１に記載の希土類ボンド磁石の製造方
   法。
4. 【請求項４】　　合金粉末の表面に金属膜を形成するの
   に、めっき処理法を用いることを特徴とする請求項１乃
   至３のいずれか１項に記載の希土類ボンド磁石の製造方
   法。
5. 【請求項５】　　合金粉末の表面に金属膜を形成するの
   に、機械的結合処理法を用いることを特徴とする請求項
   １乃至３のいずれか１項に記載の希土類ボンド磁石の製
   造方法。
6. 【請求項６】　　熱処理を行う工程と圧縮成形する工程
   とを逆に設定することを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれか１項に記載の希土類ボンド磁石の製造方法。