JP2000348917A

JP2000348917A - 磁石粉末、磁石粉末の製造方法及びボンド磁石

Info

Publication number: JP2000348917A
Application number: JP11155231A
Authority: JP
Inventors: Masahide Nakamura; 昌英中村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】磁石への成形の際の磁石粉末の酸化、劣化を防
止し、高い磁気特性を維持することができる。【解決手段】磁石粉末１０は、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系
合金のような希土類元素を含む磁石粉末である。磁石粉
末１０の表面付近には、中心部に比べて酸素濃度が高い
高酸素濃度領域１２を有する。この高酸素濃度領域１２
の体積は、磁石粉末１０全体の体積の０．００５〜１．
３％である。高酸素濃度領域１２の平均酸素濃度をｘ
［ａｔ％］、それより中心側の中核部１１の平均酸素濃
度をｙ［ａｔ％］としたとき、これらの比は、ｘ／ｙ＞
２を満足するのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁石粉末、磁石粉
末の製造方法及びボンド磁石に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁石材料として、希土類元素を含む合金
で構成される希土類磁石材料は、高い磁気特性を有する
ことが知られており、希土類磁石粉末を結合樹脂（バイ
ンダー）で結合してなるボンド磁石は、モータの分野に
代表される種々の分野で応用されている。

【０００３】ところで、希土類元素を含む磁石粉末は大
変酸化され易く、酸化された希土類磁石粉末を用いた磁
石は、磁気特性が低下するという問題がある。そのた
め、希土類磁石粉末の製造、特に粉砕による粉末化は、
例えばアルゴンガスのような不活性ガスによる雰囲気中
で行われる。

【０００４】しかしながら、このような酸化が防止され
た希土類磁石粉末は、ボンド磁石に成形する際に、次の
ような問題を生じる。

【０００５】磁石粉末を結合樹脂と混合し、混練する際
には、結合樹脂との密着性を向上するために、例えば温
間混練が行われるが、そのため、磁石粉末が結合樹脂と
の反応により酸化、劣化が生じ、磁気特性が低下するこ
とがある。

【０００６】また、結合樹脂が熱硬化性樹脂の場合、ボ
ンド磁石を成形後、結合樹脂を硬化させるために加熱す
る際に、磁石粉末が結合樹脂と反応し、酸化、劣化が生
じ、磁気特性が低下することがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、磁石
への成形の際の磁石粉末の酸化、劣化を防止し、高い磁
気特性を維持することができる磁石粉末、磁石粉末の製
造方法及びボンド磁石を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（２２）の本発明により達成される。

【０００９】（１）希土類元素を含む磁石粉末であっ
て、表面付近に、中心部に比べて酸素濃度が高い高酸素
濃度領域を有し、前記高酸素濃度領域の体積が磁石粉末
全体の体積の０．００５〜１．３％であることを特徴と
する磁石粉末。

【００１０】（２）希土類元素を含む磁石粉末であっ
て、磁石粉末の表面から中心部に向かって酸素濃度が漸
減する傾向を示し、その平均酸素濃度が中心部に比べて
高い高酸素濃度領域を有し、前記高酸素濃度領域の体積
が磁石粉末全体の体積の０．００５〜１．３％であるこ
とを特徴とする磁石粉末。

【００１１】（３）高酸素濃度領域の平均酸素濃度が
１７ａｔ％以上である上記（１）または（２）に記載の
磁石粉末。

【００１２】（４）中心部の平均酸素濃度が１７ａｔ
％未満である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載
の磁石粉末。

【００１３】（５）高酸素濃度領域の平均酸素濃度を
ｘ［ａｔ％］、中心部の平均酸素濃度をｙ［ａｔ％］と
したとき、ｘ／ｙ＞２を満足する上記（１）ないし
（４）のいずれかに記載の磁石粉末。

【００１４】（６）高酸素濃度領域が磁石粉末の外表
面の７０％以上を覆っている上記（１）ないし（５）の
いずれかに記載の磁石粉末。

【００１５】（７）磁石粉末は、Ｒ（ただし、Ｒは、
Ｙを含む希土類元素のうちの少なくとも１種）とＴＭ
（ただし、ＴＭは、遷移金属のうちの少なくとも１種）
とＢとを含む合金で構成される上記（１）ないし（６）
のいずれかに記載の磁石粉末。

【００１６】（８）磁石粉末は、ソフト磁性相とハー
ド磁性相とが相隣接して存在するナノコンポジット組織
を有するものである上記（１）ないし（７）のいずれか
に記載の磁石粉末。

【００１７】（９）希土類元素を含む磁石材料を粉砕
して磁石粉末とし、その後、前記磁石粉末を酸素と接触
させて、磁石粉末の表面付近に、中心部に比べて酸素濃
度が高い高酸素濃度領域を磁石粉末全体の体積の０．０
０５〜１．３％形成することを特徴とする磁石粉末の製
造方法。

【００１８】（１０）希土類元素を含む磁石材料を粉
砕して磁石粉末とし、その後、前記磁石粉末を酸素と接
触させて、磁石粉末の表面から中心に向かって酸素濃度
が漸減する傾向を示し、その平均酸素濃度が中心部に比
べて高い高酸素濃度領域を磁石粉末全体の体積の０．０
０５〜１．３％形成することを特徴とする磁石粉末の製
造方法。

【００１９】（１１）高酸素濃度領域の平均酸素濃度
をｘ［ａｔ％］、中心部の平均酸素濃度をｙ［ａｔ％］
としたとき、ｘ／ｙ＞２を満足する上記（９）または
（１０）に記載の磁石粉末の製造方法。

【００２０】（１２）前記酸素との接触は、磁石粉末
を酸素を含む雰囲気中で熱処理することにより行われる
上記（９）ないし（１１）のいずれかに記載の磁石粉末
の製造方法。

【００２１】（１３）前記酸素を含む雰囲気は、不活
性ガスと酸素ガスの混合ガスである上記（１２）に記載
の磁石粉末の製造方法。

【００２２】（１４）前記熱処理の温度は、４１０〜
９００℃である上記（１２）または（１３）に記載の磁
石粉末の製造方法。

【００２３】（１５）前記磁石材料の製造は、急冷法
により行われる上記（９）ないし（１４）のいずれかに
記載の磁石粉末の製造方法。

【００２４】（１６）前記急冷法による磁石材料の製
造は、磁石材料の溶湯をノズルから射出し、前記ノズル
に対し回転している冷却ロールの周面に衝突させ、冷却
固化して、薄帯状の磁石材料を製造することにより行わ
れる上記（１５）に記載の磁石粉末の製造方法。

【００２５】（１７）前記磁石材料の製造または粉砕
は、酸素を含む雰囲気中で行われる上記（９）ないし
（１６）のいずれかに記載の磁石粉末の製造方法。

【００２６】（１８）上記（１）ないし（８）のいず
れかに記載の磁石粉末を結合樹脂で結合してなることを
特徴とするボンド磁石。

【００２７】（１９）上記（９）ないし（１７）のい
ずれかに記載の磁石粉末の製造方法により製造された磁
石粉末を結合樹脂で結合してなることを特徴とするボン
ド磁石。

【００２８】（２０）前記磁石粉末の含有量が８２〜
９９．５wt％である上記（１８）または（１９）に記載
のボンド磁石。

【００２９】（２１）保磁力ｉＨｃが２〜１５ｋＯｅ
である上記（１８）ないし（２０）のいずれかに記載の
ボンド磁石。

【００３０】（２２）最大磁気エネルギー積（ＢＨ）
maxが７ＭＧＯｅ以上である上記（１８）ないし（２
１）のいずれかに記載のボンド磁石。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の磁石粉末、磁石粉
末の製造方法及びボンド磁石について、添付図面を参照
しつつ詳細に説明する。

【００３２】［磁石粉末の金属組成］本発明における磁
石粉末としては、Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙを含む希土類元
素のうちの少なくとも１種）を含む合金、特にＲ（ただ
し、Ｒは、Ｙを含む希土類元素のうちの少なくとも１
種）とＴＭ（ただし、ＴＭは、遷移金属のうちの少なく
とも１種）とＢとを含む合金が挙げられ、次の［１］〜
［４］の組成のものが好ましい。

【００３３】［１］Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｃ
ｏを主とする遷移金属とを基本成分とするもの（以下、
Ｓｍ−Ｃｏ系合金と言う）。

【００３４】［２］Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙを含む希土
類元素のうちの少なくとも１種）と、Ｆｅを主とする遷
移金属と、Ｂとを基本成分とするもの（以下、Ｒ−Ｆｅ
−Ｂ系合金と言う）。

【００３５】［３］Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｆ
ｅを主とする遷移金属と、Ｎを主とする格子間元素とを
基本成分とするもの（以下、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金と言
う）。［４］Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙを含む希土類元素のうち
少なくとも１種）とＦｅ等の遷移金属とを基本成分と
し、ソフト磁性相とハード磁性相とが相隣接して存在す
るナノコンポジット組織を有するもの。

【００３６】Ｓｍ−Ｃｏ系合金の代表的なものとして
は、ＳｍＣｏ₅、Ｓｍ₂ＴＭ₁₇（ただしＴＭは、遷移金
属）が挙げられる。

【００３７】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金の代表的なものとして
は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎ
ｄ−Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｂ系合
金、Ｃｅ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ−
Ｆｅ−Ｂ系合金、これらにおけるＦｅの一部をＣｏ、Ｎ
ｉ等の他の遷移金属で置換したもの等が挙げられる。

【００３８】Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金の代表的なものとし
ては、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇合金を窒化して作製したＳｍ₂Ｆｅ₁₇
Ｎ₃が挙げられる。

【００３９】前記希土類元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、ミッシュメタルが
挙げられ、これらを１種または２種以上含むことができ
る。また、前記遷移金属としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等
が挙げられ、これらを１種または２種以上含むことがで
きる。また、保磁力、磁気エネルギー積等の磁気特性を
向上させるために、磁石材料中には、必要に応じ、Ｂ、
Ａｌ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｐ、Ｇｅ等を含有するこ
ともできる。

【００４０】前記ナノコンポジット組織は、ソフト磁性
相とハード磁性相とを有し、各相の厚さや粒径がナノメ
ーターレベル（例えば１〜１００ｎｍ）で存在してい
る。そして、ソフト磁性相とハード磁性相とが相隣接
し、磁気的な交換相互作用を生じる。

【００４１】ソフト磁性相の磁化は、外部磁界の作用に
より容易にその向きを変えるので、ハード磁性相に混在
すると、系全体の磁化曲線はＢ−Ｈ図の第二象現で段の
ある「へび型曲線」となる。しかし、ソフト磁性相のサ
イズが数１０ｎｍ以下と十分小さい場合には、ソフト磁
性体の磁化が周囲のハード磁性体の磁化との結合によっ
て十分強く拘束され、系全体がハード磁性体として振舞
うようになる。

【００４２】このようなナノコンポジット組織を持つ磁
石は、主に、以下に挙げる特徴１）〜５）を有してい
る。

【００４３】１）Ｂ−Ｈ図の第二象現で、磁化が可逆的
にスプリングバックする（この意味で「スプリング磁
石」とも言う）。

【００４４】２）着磁性が良く、比較的低い磁場で着磁
できる。

【００４５】３）磁気特性の温度依存性がハード磁性相
単独の場合に比べて小さい。

【００４６】４）磁気特性の経時変化が小さい。

【００４７】５）微粉砕しても磁気特性が劣化しない。

【００４８】前述した合金組成において、ハード磁性相
及びソフト磁性相は、例えば次のようなものとなる。

【００４９】ハード磁性相：Ｒ₂ＴＭ₁₄Ｂ系（ＴＭは、
ＦｅまたはＦｅとＣｏ）、またはＲ₂ＴＭ₁₄ＢＳｉ系ソフト磁性相：ＴＭ（特にα−Ｆｅ，α−（Ｆｅ，Ｃ
ｏ））［磁石粉末の構造］図１は、本発明の磁石粉末を模式化
（モデル化）した断面図、図２は、磁石粉末の表面から
深さ方向に測定した酸素濃度分布を示すグラフである。
図１に示すように、本発明の磁石粉末１０は、表面付近
に、中心部に比べて酸素濃度が高い高酸素濃度領域１２
を有する。ここで、高酸素濃度領域１２とは、次のよう
にして定めることができる。

【００５０】酸素（Ｏ）濃度は、磁石粉末１０の表面近
傍が最も高く、磁石粉末の中心部に向かって徐々に減少
し、あるところでほぼ一定となるという傾向を示す。そ
こで、磁石粉末１０の表面から中心部に向かって酸素濃
度が漸減する傾向を示す部分（ほぼ一定となるまでの部
分）を高酸素濃度領域１２とし、それより中心側、すな
わち、酸素濃度がほぼ一定となっている部分を中核部
（中心部）１１と言う。この場合、高酸素濃度領域１２
における酸素濃度（平均酸素濃度）は、中核部１１にお
ける酸素濃度（平均酸素濃度）より高い。

【００５１】このような高酸素濃度領域１２を有するこ
とにより、磁石粉末１０を用いて例えばボンド磁石を成
形した際に、結合樹脂との接触、特に高温下での接触に
よる酸化、劣化等が抑制される。従って、磁石粉末１０
の酸化、劣化等による磁気特性の低下を防止することが
できる。

【００５２】本発明では、高酸素濃度領域１２が占める
体積の比率が重要である。すなわち、高酸素濃度領域１
２の体積が磁石粉末１０全体の体積の０．００５〜１．
３％とされ、好ましくは０．０１〜１．０％、より好ま
しくは０．０４〜０．７％とされる。この比率が小さす
ぎると、ボンド磁石への成形時における磁石粉末１０の
酸化、劣化等の抑制効果が少なく、また、耐食性が低下
する場合がある。一方、この比率が大きすぎると、磁石
粉末１０全体の酸素濃度が高くなり、磁気特性が低下す
る。

【００５３】高酸素濃度領域１２における平均酸素濃度
ｘ［ａｔ％（原子％）］は、特に限定されないが、ｘは
１７以上であるのが好ましく、２０以上であるのがより
好ましい。ｘが１７未満であると、前記高酸素濃度領域
１２の体積比率が比較的小さい場合に、ボンド磁石への
成形時における磁石粉末１０の酸化、劣化等の抑制効果
が不充分となるおそがある。

【００５４】中核部１１における平均酸素濃度ｙ［ａｔ
％］は、特に限定されないが、ｙは１７未満であるのが
好ましく、１３．５以下であるのがより好ましい。ｙが
１７以上であると、磁石粉末１０全体の酸素濃度が高く
なり、磁気特性が低下するおそれがある。

【００５５】また、ｘとｙの比率は、ｘ／ｙ＞２を満足
するのが好ましく、ｘ／ｙ＞２．３を満足するのがより
好ましい。この比率が小さすぎると、ボンド磁石への成
形時における磁石粉末１０の酸化、劣化等の抑制効果が
不充分となるか、または磁石粉末１０全体の酸素濃度が
高くなり、磁気特性が低下するおそれがある。

【００５６】以上のような高酸素濃度領域１２は、磁石
粉末１０の外表面の一部のみを覆っているものでもよい
が、高酸素濃度領域１２が磁石粉末１０の外表面を覆う
面積の比率が多いほど、ボンド磁石への成形時における
磁石粉末１０の酸化、劣化等の抑制効果が大きい。従っ
て、高酸素濃度領域１２は、磁石粉末１０の外表面の７
０％以上の面積を覆っているのが好ましく、８５％以上
の面積を覆っているのがより好ましく、図１のモデルで
示すように、磁石粉末１０の外表面のほぼ全体を覆って
いるのがさらに好ましい。

【００５７】［磁石粉末の粒度］本発明の磁石粉末１０
は、例えば後述するようなボンド磁石の製造に用いられ
るものであるが、その粒度（平均粒径）は、磁石への成
形に必要な粒度とされているのが好ましい。

【００５８】この場合、磁石粉末１０の平均粒径は、特
に限定されないが、後述するボンド磁石を製造するため
のものの場合、０．５〜１００μm程度が好ましく、１
〜６０μm程度がより好ましい。また、後述するような
少量の結合樹脂で成形時の良好な成形性を得るために、
磁石粉末１０の粒径分布は、ある程度分散されている
（バラツキがある）のが好ましい。これにより、得られ
たボンド磁石の空孔率を低減することができ、ボンド磁
石の機械的強度をより高め、磁気特性をさらに向上する
ことができる。

【００５９】［磁石粉末の製造］以上のような磁石粉末
１０は、溶融合金を急冷することにより製造されたもの
であるのが好ましく、特に、合金の溶湯を急冷、固化し
て得られた急冷薄帯（リボン）を粉砕して製造されたも
のであるのが好ましい。以下、その方法の一例について
説明する。

【００６０】図３は、磁石材料を単ロール法により製造
する装置（急冷薄帯製造装置）の構成例を示す斜視図、
図４は、図３に示す装置における溶湯の冷却ロールへの
衝突部位付近の状態を示す断面側面図である。

【００６１】図３に示すように、急冷薄帯製造装置１
は、磁石材料を収納し得る筒体２と、該筒体２に対し図
中矢印９Ａ方向に回転する冷却ロール５とを備えてい
る。筒体２の下端には、磁石材料の溶湯を射出するノズ
ル（オリフィス）３が形成されている。

【００６２】また、筒体２のノズル３近傍の外周には、
加熱用のコイル４が配置され、このコイル４に例えば高
周波を印加することにより、筒体２内を加熱（誘導加
熱）し、筒体２内の磁石材料を溶融状態にする。

【００６３】冷却ロール５は、基部５１と、冷却ロール
５の周面５３を形成する表面層５２とで構成されてい
る。

【００６４】基部５１の構成材料は、表面層５２と同じ
材質で一体構成されていてもよく、また、表面層５２と
は異なる材質で構成されていてもよい。

【００６５】基部５１の構成材料は、特に限定されない
が、表面層５２の熱をより速く放散できるように、例え
ば銅または銅系合金のような熱伝導率の高い金属材料で
構成されているのが好ましい。

【００６６】また、表面層５２は、熱伝導率が基部５１
と同等かまたは基部５１より若干低い材料で構成されて
いるのが好ましい。

【００６７】このような急冷薄帯製造装置１は、チャン
バー（図示せず）内に設置され、該チャンバー内に、所
定の雰囲気ガスが充填された状態で作動する。特に、急
冷薄帯８の過度の酸化を防止するために、雰囲気ガス
は、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等の不活性
ガスであるのが好ましい。また、雰囲気ガス中には、少
量の酸素が含まれていてもよい。

【００６８】急冷薄帯製造装置１では、筒体２内に磁石
材料（合金）を入れ、コイル４により加熱して溶融し、
その溶湯６をノズル３から射出すると、図４に示すよう
に、溶湯６は、冷却ロール５の周面５３に衝突し、パド
ル（湯溜り）７を形成した後、回転する冷却ロール５の
周面５３に引きずられつつ急速に冷却されて凝固し、急
冷薄帯８が連続的または断続的に形成される。このよう
にして形成された急冷薄帯８は、やがて、そのロール面
８１が周面５３から離れ、図３中の矢印９Ｂ方向に進行
する。なお、図４中、溶湯の凝固界面７１を点線で示
す。

【００６９】冷却ロール５の周速度は、溶湯の合金組
成、周面５３の溶湯６に対する濡れ性等によりその好適
な範囲が異なるが、磁気特性の向上のために、通常、１
〜６０ｍ／秒であるのが好ましく、５〜４０ｍ／秒であ
るのがより好ましい。冷却ロール５の周速度が遅すぎる
と、急冷薄帯８の体積流量によっては、急冷薄帯８の厚
さｔが厚くなり、結晶粒径が増大する傾向を示し、逆に
冷却ロール５の周速度が速すぎると、大部分が非晶質組
織となり、いずれの場合にも、得られた磁石粉末の磁気
特性に影響を及ぼす。

【００７０】なお、得られた急冷薄帯８に対しては、例
えば、非晶質組織の再結晶化の促進、組織の均質化のた
めに、熱処理を施すこともできる。この熱処理の条件と
しては、例えば、４００〜９００℃で、０．５〜３００
分程度とすることができる。

【００７１】また、この熱処理は、真空または減圧状態
下（例えば１×１０^-1〜１×１０^-6Torr）、あるいは窒
素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス中
で行うことができる。また、この熱処理は、少量の酸素
を含む雰囲気中で行われてもよい。

【００７２】以上のような製造方法により得られた急冷
薄帯（薄帯状の磁石材料）８は、微細結晶組織、もしく
は微細結晶がアモルファス組織中に含まれるような組織
となり、優れた磁気特性が得られる。

【００７３】次に、この急冷薄帯８を所望の粒度、すな
わち磁石に成形する際の粒度に粉砕する。粉砕の方法
は、特に限定されず、例えばボールミル、振動ミル、ジ
ェットミル、ピンミル等の各種粉砕装置、破砕装置を用
いて行うことができる。

【００７４】この場合、粉砕は、真空または減圧状態下
（例えば１×１０^-1〜１×１０^-6Torr）、あるいは窒素
ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス中で
行うこともできる。また、この粉砕は、少量の酸素を含
む雰囲気中で行われてもよい。

【００７５】次に、磁石粉末の表面付近に高酸素濃度領
域１２を形成するために、粉砕により得られた磁石粉末
を酸素を含む雰囲気下におき、酸素と接触させる。特
に、磁石粉末を酸素を含む雰囲気中で熱処理するのが好
ましい。これにより、前記ｘ／ｙが比較的大きい高酸素
濃度領域１２を容易に得ることができる。

【００７６】この熱処理における雰囲気は、窒素ガス、
アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスと酸素ガス
との混合ガスが好ましい。雰囲気中の酸素分圧を調整す
ることにより、所望の条件（酸素濃度等）の高酸素濃度
領域１２を容易に形成することができるという利点があ
るからである。

【００７７】なお、熱処理における雰囲気中の酸素濃度
は、特に限定されず、熱処理の温度や熱処理時間等の条
件を考慮して適宜決定されるものであり、例えば０．５
〜１００ｐｐｍ程度で行われるのが好ましい。

【００７８】また、この熱処理における温度は、特に限
定されないが、４１０〜９００℃程度であるのが好まし
く、５００〜８００℃程度であるのがより好ましい。熱
処理の温度が低すぎると、所望の高酸素濃度領域１２を
形成するのに長い熱処理時間を必要とし、前記ｘ／ｙが
小さくなり、高酸素濃度領域１２の占める体積の比率が
大きくなる傾向を示す。また、熱処理の温度が高すぎる
と、酸化が急激に進み、磁石粉末全体が酸化し、磁気特
性が低下するおそれがある。

【００７９】また、この熱処理における熱処理時間は、
特に限定されないが、前述した熱処理温度の場合、０．
１〜６０分程度であるのが好ましく、０．５〜２０分程
度であるのがより好ましい。

【００８０】なお、磁石材料を粉砕して磁石粉末を得た
時点で、磁石粉末の表面付近に必要な高酸素濃度領域１
２が形成されている場合には、このような熱処理を行わ
なくてもよい。

【００８１】以上のようにして、本発明の磁石粉末１０
が製造される。この磁石粉末１０を用いてボンド磁石を
製造した場合、かかる磁石粉末１０は、ボンド磁石の成
形時における酸化、劣化が抑制されるばかりでなく、結
合樹脂との結合性（結合樹脂の濡れ性）が向上するた
め、機械的強度が高く、熱安定性（耐熱性）、耐食性が
優れたボンド磁石が得られる。

【００８２】なお、以上では、急冷法として、単ロール
法を例に説明したが、双ロール法を採用してもよい。ま
た、その他、例えばガスアトマイズのようなアトマイズ
法、回転ディスク法、メカニカル・アロイング（ＭＡ）
法等により磁石粉末１０を製造してもよい。このような
急冷法は、金属組織（結晶粒）を微細化することができ
るので、磁石粉末やそれより製造されるボンド磁石の磁
石特性、特に保磁力等を向上させるのに有効である。

【００８３】なお、本発明の磁石粉末は、ボンド磁石の
製造に用いるものに限定されず、例えば、焼結磁石の製
造に用いるものであってもよいことは、言うまでもな
い。

【００８４】［ボンド磁石及びその製造］次に、本発明
のボンド磁石について説明する。

【００８５】本発明のボンド磁石は、前述の磁石粉末を
結合樹脂で結合してなるものである。

【００８６】結合樹脂（バインダー）としては、熱可塑
性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。

【００８７】熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミ
ド（例：ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナ
イロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロ
ン１２、ナイロン６−１２、ナイロン６−６６、ナイロ
ン６Ｔ、ナイロン９Ｔ）、熱可塑性ポリイミド、芳香族
ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシ
ド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオ
レフィン、変性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポ
リメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポ
リエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテ
ルイミド、ポリアセタール等、またはこれらを主とする
共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、
これらのうちの１種または２種以上を混合して用いるこ
とができる。

【００８８】これらのうちでも、成形性が特に優れてお
り、機械的強度が高いことから、ポリアミド、耐熱性向
上の点から、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイ
ドを主とするものが好ましい。また、これらの熱可塑性
樹脂は、磁石粉末との混練性にも優れている。

【００８９】このような熱可塑性樹脂は、その種類、共
重合化等により、例えば成形性を重視したものや、耐熱
性、機械的強度を重視したものというように、広範囲の
選択が可能となるという利点がある。

【００９０】一方、熱硬化性樹脂としては、例えば、ビ
スフェノール型、ノボラック型、ナフタレン系等の各種
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン
樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリ
イミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙
げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して
用いることができる。

【００９１】これらのうちでも、成形性が特に優れてお
り、機械的強度が高く、耐熱性に優れるという点から、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリ
コーン樹脂が好ましく、エポキシ樹脂が特に好ましい。
また、これらの熱硬化性樹脂は、磁石粉末との混練性、
混練の均一性にも優れている。

【００９２】なお、使用される熱硬化性樹脂（未硬化）
は、室温で液状のものでも、固形（粉末状）のものでも
よい。

【００９３】このような本発明のボンド磁石は、例えば
次のようにして製造される。

【００９４】磁石粉末と、結合樹脂と、必要に応じ添加
剤（酸化防止剤、潤滑剤等）とを混合し、これらを混練
してボンド磁石用組成物（コンパウンド）を製造する。
混練は、温間混練（例えば８０〜１４０℃で５〜２０
分）とすることができる。

【００９５】次に、得られたボンド磁石用組成物を用い
て、圧縮成形（プレス成形）、押出成形、射出成形等の
方法により、磁場中または無磁場中で所望の磁石形状に
成形する。結合樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、成形
後、加熱等によりそれを硬化する。

【００９６】なお、ボンド磁石の製造方法は、上記に限
定されないことはいうまでもない。

【００９７】ボンド磁石中の磁石粉末の含有量は、８２
〜９９．５wt％程度であるのが好ましく、９０〜９９wt
％程度であるのがより好ましい。特に、ボンド磁石が圧
縮成形により製造されたものの場合には、磁石粉末の含
有量は、９３〜９９．５wt％程度であるのが好ましく、
９５〜９９wt％程度であるのがより好ましい。

【００９８】磁石粉末の含有量が少なすぎると、磁気特
性（特に最大磁気エネルギー積）の向上が図れず、ま
た、磁石粉末の含有量が多すぎると、相対的に結合樹脂
の含有量が少なくなり、成形性が低下する。

【００９９】このような本発明のボンド磁石は、その原
材料となる磁石粉末の特性や、ボンド磁石の製造条件、
ボンド磁石中に含まれる磁石粉末の含有量の多さ等か
ら、優れた磁気特性を発揮する。

【０１００】すなわち、本発明のボンド磁石は、保磁力
ｉＨｃが２〜１５ｋＯｅ程度であることが好ましく、４
〜１２ｋＯｅ程度であることがより好ましい。

【０１０１】保磁力ｉＨｃが前記上限値を超えると、着
磁性が劣り、前記下限値未満であると、モータの用途に
よっては逆磁場がかかったときの減磁が顕著になり、ま
た、高温における耐熱性が劣る。従って、保磁力ｉＨｃ
が上記範囲であれば、ボンド磁石（特に、円筒状磁石）
に多極着磁等をするような場合に、十分な着磁磁場が得
られないときでも、良好な着磁が可能となり、十分な磁
束密度が得られ、高性能なボンド磁石、特にモータ用ボ
ンド磁石を提供することができる。

【０１０２】また、本発明のボンド磁石の最大磁気エネ
ルギー積（ＢＨ）maxは、特に限定されないが、７ＭＧ
Ｏｅ以上が好ましく、１０ＭＧＯｅ以上がより好まし
い。

【０１０３】本発明のボンド磁石の形状、寸法等は特に
限定されず、例えば、形状に関しては、例えば、円柱
状、角柱状、円筒状（リング状）、円弧状、平板状、湾
曲板状等のあらゆる形状のものが可能であり、その大き
さも、大型のものから超小型のものまであらゆる大きさ
のものが可能である。

【０１０４】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例について説明す
る。

【０１０５】（実施例１）以下に述べるような方法で合
金組成がＮｄ_9.1Ｆｅ_balＣｏ₈Ｂ_5.7Ａｌ_０．５Ｓｉ
_０．５の磁石粉末を得た。

【０１０６】まず、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ
の各原料を秤量して母合金インゴットを鋳造し、このイ
ンゴットから約２０ｇのサンプルを切り出した。

【０１０７】図３及び図４に示す構成の急冷薄帯製造装
置を用意し、底部にノズル（円孔オリフィス：オリフィ
ス内径０．７ｍｍ）を設けた石英管内に前記サンプルを
入れた。急冷薄帯製造装置１が収納されているチャンバ
ー内を脱気した後、アルゴンガスと少量の酸素ガスとを
導入し、所望の温度及び圧力の雰囲気とした。

【０１０８】その後、石英管内のインゴットサンプルを
高周波誘導加熱により溶解し、さらに、冷却ロールの周
速度及び噴射圧（石英管の内圧と雰囲気圧との差圧）を
それぞれに２０ｍ／秒、０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２に調整し
て、溶湯を冷却ロールの周面（Ｃｕ製）に向けて噴射
し、急冷薄帯（平均厚さｔ：約３５μｍ、平均幅ｗ：約
１．３ｍｍ）を得た。

【０１０９】次に、この急冷薄帯をボールミル（粉砕
機）を用いて、アルゴンガス雰囲気中で粉砕し、平均粒
径が約５０μｍの磁石粉末を得た。

【０１１０】次に、この磁石粉末をアルゴンガスと酸素
ガスとの混合ガスによる雰囲気中で、６００℃×１０分
間熱処理（焼鈍）した。このとき、雰囲気中の酸素濃度
を下記Ａ〜Ｆの６段階に変更した。

【０１１１】Ａ：１．２ｐｐｍＢ：８．５ｐｐｍＣ：２１．９ｐｐｍＤ：５７．２ｐｐｍＥ：８７．６ｐｐｍＦ：１１３．９ｐｐｍ得られた磁石粉末について、その相構成を分析するた
め、Ｃｕ−Ｋαを用い回折角２０°〜６０°にてＸ線回
折を行った。回折パターンからハード磁性相であるＮｄ
₂（Ｆｅ・Ｃｏ）₁₄Ｂ₁相と、ソフト磁性相であるα−
（Ｆｅ，Ｃｏ）相の回折ピークが確認でき、透過型電子
顕微鏡（ＴＥＭ）による観察結果から、ナノコンポジッ
ト組織を形成していることが確認された。

【０１１２】また、得られた磁石粉末について、磁石粉
末表面から深さ方向の酸素濃度分布を光電子分光装置
（アルバックファイ社製Quantum2000）を用いて調べ
た。その結果、図２に示すように、磁石粉末の表面付近
で酸素濃度が最も高く、中心部に向かうに従って酸素濃
度が徐々に減少し、あるところで一定となった。

【０１１３】磁石粉末の表面から酸素濃度が一定となる
までの範囲を高酸素濃度領域とし、酸素濃度が一定であ
る領域を中核部とした。高酸素濃度領域は、磁石粉末の
外表面のほぼ全体を覆っていた。

【０１１４】磁石粉末全体の体積に対する高酸素濃度領
域の体積の比率（高酸素濃度領域の体積率Ｑ）を求める
とともに、高酸素濃度領域における平均酸素（Ｏ）濃度
ｘ［ａｔ％］と、中核部における平均酸素（Ｏ）濃度ｙ
［ａｔ％］とを測定した。また、ｘ／ｙを計算により求
めた。これらの結果を下記表１に示す。

【０１１５】次に、この磁石粉末と、エポキシ樹脂（結
合樹脂）と、少量のヒドラジン系酸化防止剤とを混合
し、１１０℃で１０分間混練してボンド磁石用組成物
（コンパウンド）を作製した。

【０１１６】次いで、このコンパウンドを粉砕して粒状
とし、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填
し、１３０℃、圧力６ｔｏｎ／ｃｍ^２で圧縮成形（無磁
場中）して、成形体を得た。

【０１１７】離型後、１５０℃で６０分間加熱して、エ
ポキシ樹脂を硬化させ（キュア処理）、直径１０ｍｍφ
×高さ７ｍｍの円柱状の等方性ボンド磁石を得た。この
ボンド磁石中の磁石粉末の含有量は、９６．５ｗｔ％で
あった。

【０１１８】得られたボンド磁石について、直流自記磁
束計を用い最大印加磁場２ＭＡ／ｍにて、保磁力ｉＨｃ
及び最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxを測定した。そ
の結果を下記表１に示す。

【０１１９】さらに、得られたボンド磁石について、６
０℃×９０％ＲＨで３００時間までの恒温恒湿試験を行
い、耐食性（表面の錆の発生状況）を調べたところ、本
発明のボンド磁石は、いずれも良好な耐食性を示した。

【０１２０】

【表１】

【０１２１】（実施例２）以下に述べるような方法で合
金組成がＮｄ_９．４Ｆｅ_balＣｏ_２．４Ｂ_5.５Ｃｕ
_０．７Ｖ_０．３の磁石粉末を得た。

【０１２２】まず、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｂ、Ｃｕ、Ｖの
各原料を秤量して母合金インゴットを鋳造し、このイン
ゴットから約２０ｇのサンプルを切り出した。

【０１２３】図３及び図４に示す構成の急冷薄帯製造装
置を用意し、底部にノズル（円孔オリフィス：オリフィ
ス内径０．７ｍｍ）を設けた石英管内に前記サンプルを
入れた。急冷薄帯製造装置１が収納されているチャンバ
ー内を脱気した後、アルゴンガスを導入し、所望の温度
及び圧力の雰囲気とした。

【０１２４】その後、石英管内のインゴットサンプルを
高周波誘導加熱により溶解し、さらに、冷却ロールの周
速度及び噴射圧（石英管の内圧と雰囲気圧との差圧）を
それぞれに２０ｍ／秒、０．６ｋｇｆ／ｃｍ^２に調整し
て、溶湯を冷却ロールの周面（Ｃｕ製）に向けて噴射
し、急冷薄帯（平均厚さｔ：約３０μｍ、平均幅ｗ：約
１．５ｍｍ）を得た。

【０１２５】次に、この急冷薄帯をボールミル（粉砕
機）を用いて、少量の酸素ガスを含むアルゴンガス雰囲
気中で粉砕し、平均粒径が約４０μｍの磁石粉末を得
た。

【０１２６】次に、この磁石粉末をアルゴンガスと酸素
ガスとの混合ガスによる雰囲気中で、５５０℃×１５分
間熱処理（焼鈍）した。このとき、雰囲気中の酸素濃度
を上記Ａ〜Ｆの６段階に変更した。

【０１２７】得られた磁石粉末について、その相構成を
分析するため、Ｃｕ−Ｋαを用い回折角２０°〜６０°
にてＸ線回折を行った。回折パターンからハード磁性相
であるＮｄ₂（Ｆｅ・Ｃｏ）₁₄Ｂ₁相と、ソフト磁性相で
あるα−（Ｆｅ，Ｃｏ）相の回折ピークが確認でき、透
過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察結果から、ナノコ
ンポジット組織を形成していることが確認された。

【０１２８】また、得られた磁石粉末について、磁石粉
末表面から深さ方向の酸素濃度分布を光電子分光装置
（アルバックファイ社製Quantum2000）を用いて調べ
た。その結果、図２に示すように、磁石粉末の表面付近
で酸素濃度が最も高く、中心部に向かうに従って酸素濃
度が徐々に減少し、あるところで一定となった。

【０１２９】磁石粉末の表面から酸素濃度が一定となる
までの範囲を高酸素濃度領域とし、酸素濃度が一定であ
る領域を中核部とした。高酸素濃度領域は、磁石粉末の
外表面のほぼ全体を覆っていた。

【０１３０】磁石粉末全体の体積に対する高酸素濃度領
域の体積の比率（高酸素濃度領域の体積率Ｑ）を求める
とともに、高酸素濃度領域における平均酸素（Ｏ）濃度
ｘ［ａｔ%］と、中核部における平均酸素（Ｏ）濃度ｙ
［ａｔ%］とを測定した。また、ｘ／ｙを計算により求
めた。これらの結果を下記表１に示す。

【０１３１】次に、この磁石粉末と、エポキシ樹脂（結
合樹脂）と、少量のヒドラジン系酸化防止剤とを混合
し、１１０℃で１０分間混練してボンド磁石用組成物
（コンパウンド）を作製した。

【０１３２】次いで、このコンパウンドを粉砕して粒状
とし、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填
し、１３０℃、圧力６ｔｏｎ／ｃｍ^２で圧縮成形（無磁
場中）して、成形体を得た。

【０１３３】離型後、１５０℃で６０分間加熱して、エ
ポキシ樹脂を硬化させ（キュア処理）、直径１０ｍｍφ
×高さ７ｍｍの円柱状の等方性ボンド磁石を得た。この
ボンド磁石中の磁石粉末の含有量は、９６．５ｗｔ％で
あった。

【０１３４】得られたボンド磁石について、直流自記磁
束計を用い最大印加磁場２ＭＡ／ｍにて、保磁力ｉＨｃ
及び最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxを測定した。そ
の結果を下記表２に示す。

【０１３５】さらに、得られたボンド磁石について、６
０℃×９０％ＲＨで３００時間までの恒温恒湿試験を行
い、耐食性（表面の錆の発生状況）を調べたところ、本
発明のボンド磁石は、いずれも良好な耐食性を示した。

【０１３６】

【表２】

【０１３７】前記表１及び表２からわかるように、本発
明の磁石粉末を用いたボンド磁石は、いずれも、高保磁
力、高磁気エネルギー積を有し、優れた磁気特性を発揮
するとともに、耐食性も優れている。

【０１３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、優
れた磁気特性を有し、また、耐食性にも優れる磁石を得
ることができる。

【０１３９】特に、磁石粉末が高酸素濃度領域を所定の
体積率で有することにより、磁石粉末を用いてボンド磁
石を成形した際に、結合樹脂との接触、特に高温下での
接触による酸化、劣化等が抑制され、よって、高い磁気
特性を維持することができ、しかも、高酸素濃度領域が
過度に存在することによる磁気特性の低下も防止され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁石粉末を模式化（モデル化）した断
面図である。

【図２】磁石粉末の表面から深さ方向に測定した酸素濃
度分布のモデルを示すグラフである。

【図３】磁石材料を製造する装置（急冷薄帯製造装置）
の構成例を示す斜視図である。

【図４】図３に示す装置における溶湯の冷却ロールへの
衝突部位付近の状態を示す断面側面図である。

【符号の説明】

１急冷薄帯製造装置２筒体３ノズル４コイル５冷却ロール５１基部５２表面層５３周面６溶湯７パドル７１凝固界面８急冷薄帯８１ロール面９Ａ矢印９Ｂ矢印１０磁石粉末１１中核部１２高酸素濃度領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希土類元素を含む磁石粉末であって、表面付近に、中心部に比べて酸素濃度が高い高酸素濃度
領域を有し、前記高酸素濃度領域の体積が磁石粉末全体の体積の０．
００５〜１．３％であることを特徴とする磁石粉末。
【請求項２】希土類元素を含む磁石粉末であって、磁石粉末の表面から中心部に向かって酸素濃度が漸減す
る傾向を示し、その平均酸素濃度が中心部に比べて高い
高酸素濃度領域を有し、前記高酸素濃度領域の体積が磁石粉末全体の体積の０．
００５〜１．３％であることを特徴とする磁石粉末。
【請求項３】高酸素濃度領域の平均酸素濃度が１７ａ
ｔ％以上である請求項１または２に記載の磁石粉末。
【請求項４】中心部の平均酸素濃度が１７ａｔ％未満
である請求項１ないし３のいずれかに記載の磁石粉末。
【請求項５】高酸素濃度領域の平均酸素濃度をｘ［ａ
ｔ％］、中心部の平均酸素濃度をｙ［ａｔ％］としたと
き、ｘ／ｙ＞２を満足する請求項１ないし４のいずれか
に記載の磁石粉末。
【請求項６】高酸素濃度領域が磁石粉末の外表面の７
０％以上を覆っている請求項１ないし５のいずれかに記
載の磁石粉末。
【請求項７】磁石粉末は、Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙを含
む希土類元素のうちの少なくとも１種）とＴＭ（ただ
し、ＴＭは、遷移金属のうちの少なくとも１種）とＢと
を含む合金で構成される請求項１ないし６のいずれかに
記載の磁石粉末。
【請求項８】磁石粉末は、ソフト磁性相とハード磁性
相とが相隣接して存在するナノコンポジット組織を有す
るものである請求項１ないし７のいずれかに記載の磁石
粉末。
【請求項９】希土類元素を含む磁石材料を粉砕して磁
石粉末とし、その後、前記磁石粉末を酸素と接触させて、磁石粉末の
表面付近に、中心部に比べて酸素濃度が高い高酸素濃度
領域を磁石粉末全体の体積の０．００５〜１．３％形成
することを特徴とする磁石粉末の製造方法。
【請求項１０】希土類元素を含む磁石材料を粉砕して
磁石粉末とし、その後、前記磁石粉末を酸素と接触させて、磁石粉末の
表面から中心に向かって酸素濃度が漸減する傾向を示
し、その平均酸素濃度が中心部に比べて高い高酸素濃度
領域を磁石粉末全体の体積の０．００５〜１．３％形成
することを特徴とする磁石粉末の製造方法。
【請求項１１】高酸素濃度領域の平均酸素濃度をｘ
［ａｔ％］、中心部の平均酸素濃度をｙ［ａｔ％］とし
たとき、ｘ／ｙ＞２を満足する請求項９または１０に記
載の磁石粉末の製造方法。
【請求項１２】前記酸素との接触は、磁石粉末を酸素
を含む雰囲気中で熱処理することにより行われる請求項
９ないし１１のいずれかに記載の磁石粉末の製造方法。
【請求項１３】前記酸素を含む雰囲気は、不活性ガス
と酸素ガスの混合ガスである請求項１２に記載の磁石粉
末の製造方法。
【請求項１４】前記熱処理の温度は、４１０〜９００
℃である請求項１２または１３に記載の磁石粉末の製造
方法。
【請求項１５】前記磁石材料の製造は、急冷法により
行われる請求項９ないし１４のいずれかに記載の磁石粉
末の製造方法。
【請求項１６】前記急冷法による磁石材料の製造は、
磁石材料の溶湯をノズルから射出し、前記ノズルに対し
回転している冷却ロールの周面に衝突させ、冷却固化し
て、薄帯状の磁石材料を製造することにより行われる請
求項１５に記載の磁石粉末の製造方法。
【請求項１７】前記磁石材料の製造または粉砕は、酸
素を含む雰囲気中で行われる請求項９ないし１６のいず
れかに記載の磁石粉末の製造方法。
【請求項１８】請求項１ないし８のいずれかに記載の
磁石粉末を結合樹脂で結合してなることを特徴とするボ
ンド磁石。
【請求項１９】請求項９ないし１７のいずれかに記載
の磁石粉末の製造方法により製造された磁石粉末を結合
樹脂で結合してなることを特徴とするボンド磁石。
【請求項２０】前記磁石粉末の含有量が８２〜９９．
５wt％である請求項１８または１９に記載のボンド磁
石。
【請求項２１】保磁力ｉＨｃが２〜１５ｋＯｅである
請求項１８ないし２０のいずれかに記載のボンド磁石。
【請求項２２】最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxが
７ＭＧＯｅ以上である請求項１８ないし２１のいずれか
に記載のボンド磁石。