JPS62173704A - 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Ｎｄと１を主成分とする金属間化合物永久（荘
石合金、持に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〕 Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石材料はＲ−Ｃｏ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−＝１６００８号公報、特
開昭５９−６４７３３号公報、特開昭５９−８９４０１
号公報、Ｍ、Ｓａｇａｗａ　ｅｔ　ａｌ　Ｊ、Ａ、Ｐ、
　５５　（６）２０８３（１９８４）　　Ｎｅｗ　Ｍａ
ｔｅｒｉａｌｓ　ｆｏｒ　　　’Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　
ｍａｇｎｅｔｓ　ｏｎ　ａ　ｂａｓｅ　ｏｆ　Ｎｄ　ａ
ｎｄ　Ｆｅ　″）コレらによれば、例えば、Ｎｄ＋５Ｆ
ｅｔＪｓ（原子％）、すなわちモル分率比率で表示する
と、Ｎｄ（Ｆｏ、、＋Ｂｏ、　＋１９）　Ｓ、　？なる
合金で（Ｂ　Ｈ）　ＩＩＩａｘ　〜３５ＭＧＯｅ。

１１１ｃ〜１０ＫＯｅの磁気特性が得られ、またＦｅの
１部をＣｏで置換することによりキューグ一点が向上す
ること、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｖ、Ｎｂ＋Ｔａ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ａ　ｌ　ｔＳｂ。

Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、ｔ（ｆなどの添加によりｉＨｃが向
上することが示されている。

これらＲ−Ｆｅ−Ｂ合金で得られる（ＢＨ）ｗａｘは３
５ＭＧＯｅにも達し、Ｒ−Ｃｏ系磁石で得られている（
Ｂ　Ｈ）　ｗａｘ　〜３０　ＭＧＯｅを大きく上回って
いる。

而して、これら永久磁石材料は粉末冶金法によって製作
される。すなわち、真空溶解によるインゴット作製、粉
砕、磁界中成形、焼結、熱処理、加工の工程によって製
造される。溶解は通常の方法で＾ｒないし真空中で行う
。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。粉砕は粗粉砕と微粉砕に分かれ
、粗粉砕はスタンプミル、ショークラッシャー、ブラウ
ンミル、ディスクミルで、また微粉砕はジエ・ノドミル
、振動ミル、ボールミル等で行われる。いずれも酸化を
防ぐために非酸化性雰囲気で行うが、有機溶剤や不活性
ガスも用いられる。

なお、成形は金型成形により磁場中で行われる。

これは異方性をつけるために行われるものであり、本合
金の場合、粉砕粉のＣ軸をそろえるために不可欠な工程
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の如く、上記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、従来、粉
末冶金法によって製造されており、合金原料は金型を用
いて成形されている。

しかしながらＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石合金微粉末は成形
性の悪いという欠点を持つ。すなわち本系合金微粉末は
成形時の圧力伝達率が低く１１例えば５０％を下まわる
こともある。本現象を回避するため一般にはステアリン
酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン
酸アルミニウム等のステアリン酸系金属石ケンやワック
スが潤滑剤として添加される。しかし潤滑剤の添加はＢ
ｒや＋ＩＩｃ＋　（Ｂｌｌ）ｍａに等の磁気特性の低下
がさけられなかった。又これら潤滑剤は磁場中成形時に
磁粉と分離する傾向も見られ焼結体の巣の原因でもあっ
た。

〔問題点を解決するための手段および作用〕上記問題点
を解決するために、本発明は磁石用合金粉末の成形体を
焼結するのではなく、母合金粉末とボロンとの混合物を
磁場中で成形した上で、反応焼成することにある。

すなわちＲ（Ｆｅ＋−ｘ−ｙ−ｓｃＯｘＢ、ＭＪＡ（こ
こでＲはＮｄｊＸＬ独あるいはＮｄとＰｒを中心とした
希土類元素の１種又は２種以上の組み合せ；ＭはＡ　ｅ
　、ｖ、Ｐ、Ｗ、Ｔｉ＋Ｎｉ＋Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ
＋Ｚｒ、ｌｌｆ、Ｍｎ、旧、Ｓｎ、Ｓｂの１種又は２種
以上の組み合せ；０≦ｘ≦０．５５　；　０≦ｙ≦０．
０２；０≦ｚ≦０．０４；３≦Ａ≦７．５）なる組成の
合金を溶解、微粉砕後、Ｂ（硼素）を拡散反応せしめる
ことにより実質的に正方晶系の結晶構造を有する化合物
を主相としたＲ　（Ｆｅ＋−ｘ−ｙ−ｚｃＯｘ８ｙＭＪ
Ａ（ここでＲはＮｄ単独あるいはＮｄとＰｒを中心とし
た希土類元素の１種又は２種以上の組み合せ；Ｍは＾１
　、Ｖ、Ｐ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ
、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｓｎ。

Ｓｂの１種又は２種以上の組み合せ；０≦ｘ≦０．５５
；０．０２≦ｙ≦０．３；Ｏ≦ｚ≦０．０３　；　４≦
Ａ≦７．５）なる組成の永久磁石を製造する方法におい
て、前記微粉砕粉と微粉砕されたＢｌ−ＭＰｅｓ（０部
ｍ≦０．６）合金と混合、磁場中成形、Ｂ反応拡散焼成
を行なうことを特徴とする。すなわち本発明では潤滑剤
としてａ＋−ｍｐｅｍ（ｏ≦ｍ≦０．６）合金の微粉末
を用いる。よってステアリン酸系金属石ケンやワックス
を用いずに本系磁石合金の構成元素であるＢｔ−Ｊｅ、
Ｒ（０部ｍ≦０．６）を用いるため、永久磁石にとって
不必要な非磁性相の生成がなく、又充分な潤滑効果が得
られる。

以下本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明においては、Ｒ（Ｆｅ＋−ｘ−ｙ−ｇｃｏｘＢｙ
Ｍ２）Ａなる組成のものを溶製し、次いでこれを鋳造粉
砕する。

母合金粉のＲ，Ｍの具体的元素及びｘ、　　ｙ、　　ｚ
の範囲は上述の通りであるが、これらのうちＲｌＭの種
類ないしは組み合せ、及び、Ｒ，Ｆｅ、　Ｃｏ。

Ｍの含有量は、得ようとする磁石の組成および潤滑剤と
して用いるＢＩ−、Ｆｅ、（０部ｍ≦０．６）合金の組
成によって決定される。したがって磁石の形状や大きさ
等によって潤滑剤の必要量、組成が決まり、これにより
磁石母体となるべき微粉末の組成が決定される。

一方Ｂ＋−ａＦｅｌＩ（０部ｍ≦０．６）を溶解、鋳造
する。

ｍ＝ｏの場合はクリスタルボロンを用い又組成が適当で
あれば市販のフェロボロンをＢ　−Ｆｅ合金として使用
することも可能である。Ｒ（ｐｅｌ−Ｘ−Ｖ−ｇＣＯＸ
ＢｙＭｚ）　Ａ母合金およびＢ、’−，Ｆｅ、合金をそ
れぞれジェットミル等により微粉末化する。両微粉末を
目標組成になるよう又充分な潤滑効果が得られるよう秤
量混合し、磁場中で圧縮成形する。Ｂ　、　−、Ｆｅ。

合金粉の利用によりグイ壁と成形体のカジリ現象はなく
圧力伝達率も８５％が容易に得られる。得られた成形体
は１〜４ｈｒｓｌｌＯＯ℃近傍の温度で真空中ないし、
Ａｒ雰囲気中で焼成される。焼成温度、時間はａｔ−ｍ
Ｆｅｍ　（０部ｍ≦０．６）合金の組成によって変動す
る。

得られた焼成体を９００℃Ｘ２ｈｒｓ加熱し、１．５℃
／ｍｉｎの冷却速度で常温まで冷却する。さらに５５０
〜６８０℃でｌｈｒ時効し水中に急冷する。

本発明において用いるＲ’　（Ｆｅ量−ｘ−ｙ−ｚｃＯ
ｘＢｙＭｚ）Ａ（ここでＲはＮｄ単独あるいはＮｄとＰ
ｒを中心とした希土類元素の１種又は２種以上の組み合
せ；ＭはＡ　ｌ　、　Ｖ、　Ｐ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ
、Ｃｒ、　Ｍｏ、Ｓｉ、Ｚｒ＋　Ｉｌｆ、　Ｍｎ、　Ｂ
ｉ、Ｓｎ。

Ｓｂの１種又は２種以上の組み合せ；０≦ｘ≦０．５５
；０≦ｙ≦０．０２；Ｏ≦ｚ≦０．０４；３≦Ａ≦７．
５）母合金のＢｉｌは０．０２以下とした。これは０．
０２を超えるＢを含有させると潤滑剤として必要なり、
、Ｆｅ、合金を加えられないためである。又ｓ、−１ｌ
ｐｅｎ（０部ｍ≦０．６）合金のＦｅ量は０．６以下と
した。これは０．６を等えるＦｅを含有する場合潤滑効
果が得られないためである。又Ｂ＋−、Ｆｅ、、１合金
の１部にＡ　１２　、Ｖ、Ｐ、ＪＴｉ、Ｎｉ＋Ｎｂ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｎ。

Ｂｒ　＋　Ｓｎ、　Ｓｂの微量添加も可能である。

本発明の永久磁石における合金組成の限定理由を次に説
明する。

Ｘ：ＣＯの置換ｆｆ１ｘが０．５５を超える場合は４π
Ｉｒの低下が大きく、永久磁石材料として好ましくない
。Ｘが０．５５以下の場合はキューリ一点の向上を利用
できる。

ｙ：Ｂ置換量ｙが０．０２未満の場合、キューリ一点が
上昇せず、高いｉＨｃも得られない。

一方、ｙが０．３を超える場合には逆にキューリ一点、
４πｒｒが低下し、磁気特性の好ましくない相の発生が
見られる。

ｚ：Ｍ元素は含有されていなくともよいが、Ｍ元素の含
有により保磁力が上り、２が ｏ、ｏｏｏｉ以上の場合１１１ｃの向上を期待できる。

一方、２が０．０３を超える場合には４πＩｒ（Ｂｒ）
および角型性が低下し、永久磁石材料として好ましくな
い。Ａが４未満の場合、４πｌｒが低下し、７．５を超
えるとＦｅ、　Ｃｏに冨んだ相が現われ、１ｌｌｃの低
下が顕著となる。

以下実施例により本発明を説明する。

実施例ｌ ＮｄＦｅ４．　ｓなる合金をアーク溶解により作成し、
ディスクミルで粗粉砕し、３２メツシユ以下に調整した
。調整された粗粉をジェットミルにて微粉砕し、３．５
μｍ　（ＦＳＳＳ）の微粉砕粉を得た。ジェットミルの
圧力媒体はＮ２ガスを用いた。一方市販のクリスタルボ
ロンをディスク・ミルで粗粉砕し３２メソシユ以下にＩ
ｌｌした。さらにジェットミルを用い２．１７　ｍ　（
ＦＳＳＳ）の微粉砕粉を得た。ＮｄＦｅ４．５およびＢ
ｉ粉砕粉を混合しＮｄ（Ｆｅｏ、　ｑ　Ｂ　ｏ、　＋）
ｓなる目標組成になるよう調整した。得られた調整扮を
横磁場成形した。磁場強度は１５ＫＯｅで、試料形状は
１５Ｘ１５Ｘ１５（ａｍ）とした。成形圧力は４　ｔｏ
ｎ　／　ｃｎｌである。連続成形が可能で、圧力伝達率
は、８５％であった。本成形体を真空中で１１００”Ｃ
Ｘ３ｈｒｓ焼成した。焼成後試料を室温まで炉中冷却し
、再度９００°ＣＸ２ｈｒｓ加熱し、１℃／ｍｉｎの冷
却速度で連続冷却した。室温への冷却後、６２０℃で時
効処理を行った。

得られた磁気性特性は Ｂｒ−９９５０Ｇ 、Ｈｃ　〜７２５００ｅ 、ｔｉｃ〜８１０００ｅ （８１１）ｍａｘ〜２２．８　ＭＧＯｅであった。

（実施例２） Ｎｄ（Ｆｅｏ、　ｑａＢｏ、　０ｆ）５．２なる母合金
を実施例１と同様の方法で溶解、粗粉砕　微粉砕した。

本合金と実施例１と同様の方法で微４５）砕したクリス
タルボロンを混合し、Ｎｄ（Ｆｅｏ、　ｑｚＢｏ、　ｏ
ｌｌ）３．、を目標組成としたＪ整↓５）を得た。本凋
整粉を実施例１と同様の方法で横磁場中成形した。本調
整粉においても連続成形が可能で圧力伝達率は８０％で
あった。得られた成形体を実施例１と同様の方法で焼成
、熱処理した。

得られた磁気特性は Ｂｒ−１２３００Ｇ 、、ｌｌｃ〜８１０００ｅ 、１１０〜８５０００ｅ （Ｂｌｌ）ｍａｘ〜３６．　Ｉ　ｎＧＯｅであった。

実施例３ Ｎｄ。、　ｘＤｙｏ、　ｚ　＜Ｆｅｏ、　ｑ　ｌ　２Ｃ
ＯＱ、　ｏｂａＢｏ、　０２）　４．　ｌｌおよびＢ、
。Ｆｅｓ。なる合金をそれぞれ実施例１と同様の方法で
溶解、粗粉砕、微粉砕した。両合金と目標組成Ｎｄ０、
ｅＤｙｏ、　ｚ　（Ｆｅｏ、　ｌ１６ＣＯ０，０６ＢＯ
，ｏｓ）　ｓ、　ｓなるように混合、調整した。本調整
粉を実施例１と同様の方法で横磁場成形したが連続成形
可能であり、圧力伝達率は７８％であった。なお成形圧
は２ｔｏｎ／ｃｘ１とした。得られた成形体を実施例１
と同様の方法で焼成、熱処理した。ただし時効温度１よ
６００°Ｃとした。

得られた磁気特性は Ｂｒ−１０６００Ｇ 、１（ｃ〜１０２０００ｅ ＋ＩＩｃ〜２　３　０　０　００ｅ （Ｂｉｔ）ｍａｘ〜２６．９　ＭＧＯｅであった。

（実施例４） 表１に示した母合金を実施例１と同様の方法で溶解、粗
粉砕、微粉砕し、微粉砕した潤滑材クリスタルボロンと
混合した。目標組成は表１に同時に示した。混合調整扮
を横磁場成型したが連続成形可能であった。得られた成
形体を実施例１と同様の方法で焼成、熱処理した。時効
温度は６００°Ｃとした。得られた磁気特性を表２に示
す。

（以下余白） 〔発明の効果〕 以上実施例において説明したように８．、Ｆｅ、（０≦
ｍ≦０．６）微粉砕粉を潤滑剤として用いることにより
連続成形が可能となり、又磁気特性も充分実用材として
の値を示す。

ど−）−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｒ（Ｆｅ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚＣｏ＿ｘ
   Ｂ＿ｙＭ＿ｚ）＿Ａ（ここでＲはＮｄ単独あるいはＮｄ
   とＰｒを中心とした希土類元素の１種又は２種以上の組
   み合せ；ＭはＡｌ、Ｖ、Ｐ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｃ
   ｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｂ
   の１種又は２種以上の組み合せ；０≦ｘ≦０．５５；０
   ≦ｙ≦０．０２；０≦ｚ≦０．０４；３≦Ａ≦７．５）
   なる組成の合金を溶解、微粉砕後、Ｂ（硼素）を拡散反
   応せしめることにより実質的に正方晶系の結晶構造を有
   する化合物を主相としたＲ（Ｆｅ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ
   ＿−＿ｚＣｏ＿ｘＢ＿ｙＭ＿ｚ）＿Ａ、（ここでＲはＮ
   ｄ単独あるいはＮｄとＰｒを中心とした希土類元素の１
   種又は２種以上の組み合せ；ＭはＡｌ、Ｖ、Ｐ、Ｗ、Ｔ
   ｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｎ
   、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｂの１種又は２種以上の組み合せ；０
   ≦ｘ≦０．５５；０．０２≦ｙ≦０．３；０≦ｚ≦０．
   ０３；４≦Ａ≦７．５）なる組成の永久磁石を製造する
   方法において、前記微粉砕粉と微粉砕されたＢ＿１＿−
   ＿ｍＦｅ＿ｍ（０≦ｍ≦０．６）合金と混合、磁場中成
   形、Ｂ反応拡散焼成を行なうことを特徴とする永久磁石
   の製造方法。
2. （２）Ｒ（Ｆｅ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚＣｏ＿ｘ
   Ｂ＿ｙＭ＿ｚ）＿Ａ（ここでＲはＮｄ単独あるいはＮｄ
   とＰｒを中心とした希土類元素の１種又は２種以上の組
   み合せ；ＭはＡｌ、Ｖ、Ｐ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｃ
   ｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｂ
   の１種又は２種以上の組み合せ；０≦ｘ≦０．５５；０
   ≦ｙ≦０．０２；０≦ｚ≦０．０４；３≦Ａ≦７．５）
   なる組成の合金およびＢ＿１＿−＿ｍＦｅ＿ｍ（０≦ｍ
   ≦０．６）合金の平均粉砕粒度が０．５〜５０μｍであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の永久磁
   石の製造方法。