JPH07335468A - 希土類磁石の製造方法 - Google Patents

希土類磁石の製造方法

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JPH07335468A
JPH07335468A JP6123777A JP12377794A JPH07335468A JP H07335468 A JPH07335468 A JP H07335468A JP 6123777 A JP6123777 A JP 6123777A JP 12377794 A JP12377794 A JP 12377794A JP H07335468 A JPH07335468 A JP H07335468A
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JP
Japan
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magnet
sintering
density
coercive force
vacuum
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JP6123777A
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Tekio Kusunoki
的生 楠
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】本発明は、新規な製造方法を確立することによ
り高密度で本来の残留磁化を有し、しかも実用上充分な
保磁力を有する高性能Nd 系磁石を提供する。 【構成】組成式Rx(Fe1-aCoayzb (ここにR
はYを含む希土類元素の内少なくとも1種の元素または
2種以上の混合元素、Tは遷移金属の内の1種以上、11
≦x≦16、70≦y≦85、4≦z≦9、0≦a≦ 0.2、0
≦b≦4)からなる希土類磁石の製造方法において、真
空中で真密度の85〜95%まで焼結を行ない、引き続き不
活性ガス雰囲気中50〜 500気圧にて焼結を行なうことを
特徴とする希土類磁石の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は希土類永久磁石、特には
Nd 系焼結磁石の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】希土類焼結磁石はその高い磁気特性のた
めにフェライト等に比べて非常に高価であるにも関わら
ず近年高い需要を示している。その中でも特にNd 系磁
石はSm 系磁石に比べて磁気特性が高く、価格も安いこ
とから希土類磁石の主流となりつつある。Nd 系磁石の
磁気特性を向上させるためには残留磁化を上昇させれば
よいが、Nd 系磁石は保磁力の温度特性が悪いため、で
きるだけ高い保磁力を維持したまま残留磁化を上昇させ
ることが必要である。残留磁化を上昇させるには磁石の
密度を真密度に近づけてやればよいが、通常行なわれる
真空中或は減圧から大気圧までの不活性ガス雰囲気下で
の焼結操作によれば、焼結温度を上昇させたり、焼結時
間を長くすれば磁石の密度が上がり真密度に近づき残留
磁化が上昇するが、焼結粒子が肥大化して保磁力が減少
するために安易に密度を上昇させることができず、結果
として実用的なNd 系磁石の残留磁化は真密度での残留
磁化よりも低いものであった。保磁力を余り減少させず
に焼結体の密度を真密度に近づける方法として例えば、
圧力 500〜1300気圧で熱間静水圧プレスを行なう事によ
り密度を上昇させ残留磁化を上昇させるという方法(特
公平 4-45573号参照)があるが、この方法では非常に高
い圧力を用いるので装置が非常に高価となる、高圧のた
め装置の取扱いに細心の注意を要する、処理時間が長く
生産効率が非常に悪い等の改良すべき問題点を含んでい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】製造されたNd 系磁石
の密度が低いために起こる弊害は、その磁石が本来持つ
残留磁化よりも低いだけに留まらず、錆の発生、表面処
理被膜の密着性不良、機械的強度の不足等、磁気特性以
外の性能にも悪影響を及ぼす事となる。本発明は、この
ような問題点を解決して、新規な製造方法を確立するこ
とにより高密度で本来の残留磁化を有し、しかも実用上
充分な保磁力を有する高性能Nd 系磁石を提供しようと
するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる課題
を解決するために、Nd 系磁石の製造条件、特に焼結条
件を鋭意検討した結果、前記のような 500〜1300気圧も
の超高圧は必要ではなく、真空から 500気圧までの雰囲
気制御が可能な熱処理炉で、真空中で真密度の85〜95%
まで焼結を行ない、引き続き不活性ガス雰囲気中50〜 5
00気圧にて焼結を行なうことにより、高密度で残留磁化
が高く、実用上充分な保磁力を有するNd 系磁石を製造
することが可能となり、本発明を完成させた。本発明の
要旨は、組成式Rx(Fe1-aCoayzb (ここにR
はYを含む希土類元素の内少なくとも1種の元素または
2種以上の混合元素、Tは遷移金属の内の1種以上、11
≦x≦16、70≦y≦85、4≦z≦9、0≦a≦ 0.2、0
≦b≦4)からなる希土類磁石の製造方法において、真
空中で真密度の85〜95%まで焼結を行ない、引き続き不
活性ガス雰囲気中50〜 500気圧にて焼結を行なうことを
特徴とする希土類磁石の製造方法にある。
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。本発明が
適用される希土類永久磁石合金の組成式はRx(Fe1-a
oayzb で表わされ、ここにRはYを含むLa、C
e、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb
及びLu の内から選択される1種の元素または2種以上
の希土類元素であり、TはAl、Si、Ti、V、 Cr、Mn、N
i、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、Wの内から選
択される1種または2種以上の遷移金属元素である。原
子比xは11≦x≦16、yは70≦y≦85、zは4≦z≦
9、aは0≦a≦ 0.2、bは0≦b≦4である。この組
成においてRの量Xが11未満ではα−Fe の析出があり
保磁力が著しく減少するために好ましくなく、16を越え
ると残留磁化が低くなるために好ましくない。Bの量z
は4未満ではNd2Fe17 相の析出により保磁力が著しく
減少するので好ましくなく、9を越えると非磁性相であ
るNd Fe44 相の量が増え残留磁化が減少するために
好ましくない。aはFe とCo の比を表すものであり、
Fe をCo で置換することによって残留磁化を上昇させ
ることができるが、aの量が0.2 を越えると保磁力が著
しく減少するために好ましくない。添加元素である遷移
金属元素Tは保磁力を上昇させるために用いられるが、
bが4を越えると保磁力を上昇させる効果が弱まり、残
留磁化の減少が著しいので好ましくない。
【0006】次に本発明の製造方法を述べる。Nd 系磁
石の焼結は真空中、或は減圧から大気圧の不活性ガス雰
囲気下で焼結されるのが一般的であったが、保磁力を減
少させずにNd 系磁石の高密度化を図り残留磁化を上昇
させるには、真空中で真密度の85〜95%まで焼結を行な
い、引き続き不活性ガス雰囲気中50〜 500気圧にて焼結
するような二つの異なる雰囲気下で連続して焼結を行な
うことが非常に効果があることを見出した。先ず、上記
組成となるように原料金属を真空中或は不活性ガス雰囲
気中にて高周波溶解炉にて溶解鋳造する。次に、作製し
た合金をジョウクラッシャー、ブラウンミル等で粗粉砕
を行なった後、ジェットミル等で微粉砕を行なう。ここ
で得られた平均粒径1〜20μmの粉末を約 15kOeの磁場
中にて1〜2Ton/cm2 の圧力にて成形し、密度が3〜5
g/ccの成形体を得る。
【0007】以上のようにして得られた成形体に本発明
の最大の特徴である特定条件の焼結を施す。即ち、 900
〜1150℃の真空中にて0.05〜10時間焼結を行ない、磁石
にオープンポアの無くなる真密度の85〜95%まで磁石の
密度を上昇させておき、引き続き不活性ガスを50〜 500
気圧まで導入し 800℃〜1100℃の温度で 0.1〜5時間焼
結を行なう。ここで真空中での焼結は、磁石オープンポ
アを無くすことが目的であり、 900℃未満の温度では焼
結を10時間以上行なっても真密度の85〜95%まで磁石密
度を上昇させることができずオープンポアが無くならな
いため好ましくなく、1150℃を越える温度で焼結を行な
うと0.05時間でも焼結粒子が異常に成長し、結果として
保磁力の急激な減少につながるため好ましくない。また
0.05時間未満では焼結反応を綿密に制御して密度を所定
の範囲に収めることが困難であるので好ましくなく、10
時間を越えると生産性に著しい支障をきたすため好まし
くない。
【0008】後半の不活性ガスを50気圧〜 500気圧まで
導入した時の焼結では、50気圧未満では密度の上昇に時
間がかかり粒成長を伴うため保磁力の減少を引き起こす
ので好ましくなく、 500気圧を越えても密度を上げる効
果は 500気圧未満の場合と変わらず機器が大型化してし
まうだけであるので好ましくない。 800℃未満では密度
の上昇速度が遅く生産性に著しい支障をきたすため好ま
しくなく、1100℃を越えると急激に密度化と焼結粒子の
肥大化が進行し保磁力を著しく減少させるため好ましく
ない。また、焼結時間が 0.1時間未満では不活性ガスの
圧力により密度化促進の効果が少ないので好ましくな
く、5時間を越えると粒成長により保磁力の減少や生産
性が減少するため、0.1 〜5時間が良い。このようにし
て製造された磁石は、通常の焼結によって製造された磁
石に較べて高い密度、高い残留磁化を有していた。ま
た、保磁力の減少は 200G程度と非常に少なく実用上充
分な保磁力を有しており、本発明の処理は保磁力の減少
が殆どなしに磁石のエネルギー積を向上させる上で非常
に有効であった。
【0009】
【作用】本発明と従来の技術との大きな違いは焼結処理
を連続して行なうことと不活性ガスの圧力範囲であり、
特公平4-45573 号では一旦焼結して冷却したものを再び
加熱して 500〜1300気圧もの高い圧力を用いて熱間静水
圧プレス処理を施す事により高密度化を達成している
が、本発明では、その1/3以下の圧力で同等の効果を
得ている。この違いは連続処理を行なうか、一旦冷却し
て再処理を行なうかの違いに集約され、本発明では連続
処理であるために、最初の焼結時に生成された液相が後
半の不活性ガス圧力による高密度化処理時にも存在し高
密度化を促進するように働くのに対し、特公平4-45573
号では一次焼結の後一旦冷却するために液相が種々の金
属間化合物に変化してしまうために二次焼結である熱間
静水圧プレス処理での液相の量や質が一次焼結での液相
とは異なる物であるために容易に密度化が進行せず 500
〜1300気圧もの高い圧力が必要となるのではないかと推
測される。
【0010】
【実施例】以下、本発明の具体的実態態様を実施例を挙
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。 (実施例1、比較例1〜3)組成がNd 13.4−Dy 0.6
−Fe 74.5−Co 5−B 6−Al 0.5 (原子%)とな
る合金を、純度99.9重量%以上の原料各金属を誘導加熱
高周波溶解炉にてAr 雰囲気中で溶解し、鋳造してイン
ゴットを作製した。この合金をAr 雰囲気中でジョウク
ラッシャー、ブラウンミルを用いて粗粉砕し、その後窒
素ガスを用いたジェットミルで平均粒径5μmの微粉末
を得た。この微粉末を方位を揃えるために約15kOe の磁
場中で、磁場に対して垂直な方向に約2Ton/cm2 の圧力
にて加圧成形して成形体を得た。この成形体を前段焼結
として真空中にて1060℃で10分間焼結を行ない、引き続
き後段焼結としてAr 圧力を30、200、600気圧の3水準に
設定した雰囲気中で1060℃で30分間焼結を行なった。前
段焼結での密度確認のために上記と同様に成形体を真空
中にて1060℃で10分間焼結のみを行なった磁石の密度を
測定したところ7.1g/cc であり、真密度の約93%であっ
た。このようにして得られた焼結体をAr 雰囲気中で 6
00℃で2時間時効処理を施して夫々比較例1(30 気圧)
、実施例1(200気圧) 、比較例2(600気圧) とし磁石
特性を測定して表1に示した。別に上記のようにして得
られた同一組成の成形体を真空中にて1100℃で1時間焼
結を施したのち上記時効処理を施した試料を比較例3と
し、その結果を表1に併記した。表1から明らかなよう
に本発明の方法によれば、比較的低圧で殆ど保磁力の低
下を招かずに密度、及び残留磁化を効率よく上昇させる
ことができ、結果としてエネルギー積を上昇させること
ができた。また本発明の方法によって得られた磁石は、
割れ欠けが少なく、強度が上昇していた。
【0011】(実施例2、比較例4)組成式Nd 13.6−
Dy 0.4 −Fe 74−Co 2−B 6−Ga 0.5 −Mo 0.5
(原子%)となる合金を磁石原料とした以外は全て実
施例1、比較例3の処理条件と同一として磁石を作製し
夫々を実施例2、比較例4とし、磁気特性を測定して表
1に併記した。
【0012】
【表1】
【0013】
【発明の効果】本発明の製造方法により磁石の保磁力を
減ずる事なく磁石の密度、残留磁化を高めた高性能の希
土類焼結磁石を提供することができ、産業上その利用価
値は極めて高い。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】組成式Rx(Fe1-aCoayzb (ここ
    にRはYを含む希土類元素の内少なくとも1種の元素ま
    たは2種以上の混合元素、Tは遷移金属の内の1種以
    上、11≦x≦16、70≦y≦85、4≦z≦9、0≦a≦
    0.2、0≦b≦4)からなる希土類磁石の製造方法にお
    いて、真空中で真密度の85〜95%まで焼結を行ない、引
    き続き不活性ガス雰囲気中50〜 500気圧にて焼結を行な
    うことを特徴とする希土類磁石の製造方法。
JP6123777A 1994-06-06 1994-06-06 希土類磁石の製造方法 Pending JPH07335468A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1011113A3 (en) * 1998-12-11 2000-11-15 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for the preparation of a rare earth permanent magnet
JP2019169560A (ja) * 2018-03-22 2019-10-03 日立金属株式会社 R−t−b系焼結磁石の製造方法

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