JP2001335802A - 耐酸化性に優れた希土類磁石合金粉末およびそれを用いたボンド磁石 - Google Patents

耐酸化性に優れた希土類磁石合金粉末およびそれを用いたボンド磁石

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    • H01F1/0596Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and Va elements, e.g. Sm2Fe17N2 of rhombic or rhombohedral Th2Zn17 structure or hexagonal Th2Ni17 structure

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 高磁気特性を有する耐酸化性に優れた希土類
磁石合金粉末とボンド磁石の提供。 【解決手段】 R17Nx系(例えばSm−Fe−
N系)磁石合金粉末(ただし、RはSmを必須とする少
なくとも1種以上の希土類元素、TはFeを必須とする
少なくとも1種以上の金属元素、Nは窒素)において、
酸素を1.4〜1.8重量%含有するとともに、総体積
の95%以上の粒子が5μm以下であり、還元拡散法に
より製造されたR17合金を窒化処理して製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐酸化性に優れた
希土類磁石合金粉末およびそれを用いたボンド磁石に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の希土類気磁石合金粉末にバインダ
ーを用いて成形したボンド磁石は、モーター、スピーカ
ー、マイクロホン、小型発電機などの磁石応用機器に数
多く使用されている。また近年の電気、電子機器の小型
化、高効率化に対応し、より高い磁気特性を示す磁石合
金粉末の開発がなされており、R17Nx系磁石合
金粉末、特にSmFe17Nx系合金粉末がその優れ
た磁気特性から注目を集めている。
【0003】前記SmFe17Nx系合金粉末は、鋳
造法、急冷法や還元拡散法などによって得られたTh
Ζn17型の結晶相を主とするSm−Fe系合金を窒化
したSmFe17Nx系合金を主原料とし、その粒径
が数μmレベルであるものである。これはSmFe
17Nx系磁石がニュークリエーションタイプの保磁力
機構であり、単磁区粒子径程度の粒径で十分な磁気特性
を発現するためである。このようにして製造されたSm
Fe17Nx系合金粉末は、有機樹脂をバインダーと
したボンド磁石として用いられている。
【0004】しかしこのボンド磁石では、時間の経過と
ともに磁気特性が劣化するという問題が生じており、そ
の解決が大きな課題となっている。このような経時変化
の原因は、SmFe17Nx系合金粉末が酸化し易い
希土類を有すること、加えて微粉末であることによる比
表面積の大きさにあり、ボンド磁石内に存在あるいは侵
入してくる酸素、水分が徐々に合金粉末を酸化すること
によると考えられている。このため磁気特性の劣化抑制
のためには、SmFe17Nx系合金粉末に耐酸化性
を付与することが重要となる。
【0005】従来、希土類合金粉末に耐酸化性を付与す
るために、Sm−Co系やNd−FeB系磁石合金粉末
では様々な提案がなされている。例えば、粉末表面にリ
ン酸塩処理、クロム酸塩処理などの化成処理を施す方法
(特開平1−14902号公報参照)、亜鉛やアルミニ
ウムを蒸着する方法(特開昭64−15301号公報参
照)、高分子皮膜を形成する方法(特開平4−2572
02号公報参照)、金属めっきを施す方法(特開平7−
142246号公報参照)、Zn、Sn、Cu、In、
Pbなど、またそれらを含む合金または化合物を粒子表
面に形成させる方法(特開平5−190311号公報参
照)、無電解メッキなどの方法で粒子の表面に、前記金
属の被膜を形成させたりする方法(特開平5−2305
01号公報、特開平8−143913号公報など参照)
などが提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記した方法で
は、耐酸化性を向上させる一方で粉末表面性状が荒れて
磁気特性が劣化したり、また被膜として十分な耐酸化性
効果を得るために数μm程度の膜厚にする必要があるこ
とから、ボンド磁石内での磁石合金粉末の体積分率を低
下させてしまい、結果として磁気特性低下につながると
いう問題があった。またこれらの処理時に微粉末同士の
凝集も多く起こることから、異方性磁石としての高い磁
気特性が実現できず、製造工程を複雑にさせ、それに見
合うような諸特性の改善がはかられないというのが実状
である。
【0007】本発明は、R17Nx系合金粉末の粉
末表面を安定化させることにより前記した問題点を解決
し、高磁気特性を有する耐酸化性に優れた希土類磁石合
金粉末およびそれを用いたボンド磁石の提供しようとす
るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る耐酸化性に
優れた希土類磁石合金粉末は、R17Nx系磁石合
金粉末(ただし、RはSmを必須とする少なくとも1種
以上の希土類元素、TはFeを必須とする少なくとも1
種以上の金属元素、Nは窒素)において、酸素を1.4
〜1.8重量%含有するとともに、総体積の95%以上
の粒子が5μm以下であることを特徴とし、また還元拡
散法により製造されたR17合金を窒化処理して製
造されたものであることを特徴とし、さらにR17
Nx系合金を10〜1000ppmの酸素雰囲気下にて
250℃以下の温度で熱処理して製造されたものである
ことを特徴とするものである。また本発明に係るボンド
磁石は、前記磁石合金粉末からなることを特徴とするも
のである。
【0009】本発明において、R17Nx系磁石合
金粉末(ただし、RはSmを必須とする少なくとも1種
以上の希土類元素、TはFeを必須とする少なくとも1
種以上の金属元素、Nは窒素)に含有させる酸素量を
1.4〜1.8重量%に限定したのは、1.4重量%未
満では粉末表面の安定化が不充分となり、耐酸化性が発
現しないためである。他方、1.8重量%を超えると酸
化に伴う磁気特性の劣化が顕著に現れてしまうためであ
る。また、総体積の95%以上の粒子を5μm以下とし
たのは、ボンド磁石として要求される磁気特性を充分に
発現させるためである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明では主相となるR17
Nx相は、RとしてSmを、TとしてFeを必須成分と
する。この主相は主としてSmFe17Nxを対象と
するが、種々の添加元素を加えて組成を変えたものも対
象とする。またSmの一部をY、La、Ce、Pr、N
d、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Y
b、Luの少なくとも1種以上の元素で置換してもよ
い。ただし、磁気特性の低下を避けるためその置換量は
50原子%以下であることが好ましい。またFeの一部
をCo、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Z
r、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Ga、Alの少なく
とも1種以上の元素で置換してもよい。ただし、磁気特
性の低下を避けるため、その置換量は50原子%以下で
あることが好ましい。またNの含有量はx=2.8〜
3.2とすることが好ましい。
【0011】母合金は鋳造法、急冷法、還元拡散法、メ
カニカルアロイング法、HDDR法などによって製造さ
れる。また得られた母合金の主相を成長させる目的で、
真空中あるいは不活性ガス中で熱処理を施す場合もあ
る。効率的に窒化処理を行うためには母合金を粉体にす
ることが好ましい。そしてこの粉体の粒径範囲は150
μm以下、より望ましくは20〜63μmに調整するこ
とが好ましい。母合金の粉砕には粉砕機の形式や方法は
問われないが、母合金粉の酸化を防ぐために不活性雰囲
気で粉砕できるものが求められる。
【0012】窒化では母合金粉にアンモニアガス、窒素
ガスなどで窒素を導入し、窒化効率向上のために、前記
ガスに水素ガスを併用する場合がある。また300〜6
00℃の範囲で加熱するのが効果的である。
【0013】また窒化では、それに付随して合金粒子表
面の吸着ガスの除去、水素ガス処理による粉砕、窒素を
希土類合金粉内部に均質に拡散させるための熱処理を併
用する場合がある。窒化後の母合金粉を微粉化する場合
には、有機溶媒を用いた湿式粉砕あるいは微量酸素雰囲
気下での乾式粉砕を行う。乾式粉砕機としては様々なも
のが存在するが、粉砕形式には特に制限されない。湿式
粉砕を行う場合は、その後に溶媒の除去を目的とした乾
燥、大気中でハンドリングを可能にするための徐酸化処
理を行うことがある。
【0014】本発明の耐酸化性に優れたR17Nx
系磁石合金粉末を得る方法としては、例えば公知の方法
で総体積の95%以上の粒子を5μm以下とした磁石合
金粉末を10〜1000ppmの酸素雰囲気中で150
℃以上で250℃以下で熱処理を行うものである。酸素
濃度、熱処理温度が前記範囲外である場合、粉末表面の
十分な安定化がはかられず耐酸化性の改善が発現しなか
ったり、あるいは酸化が著しく進行し磁気特性を劣化さ
せてしまうこととなる。なお、粉末の粒度調整では、レ
ーザー回折・散乱式粒度分布計を用い、体積基準粒子径
に基づく粒度分布を測定し、評価した。
【0015】本発明のボンド磁石に用いる樹脂バインダ
ーは特に限定されることはなく、各種熱可塑性樹脂単体
またはそれら複合物、あるいは各種熱硬化性樹脂単体あ
るいはそれら複合物であり、それぞれの物性、性状など
も所望の特性が得られる範囲で特に限定されることはな
い。
【0016】また、ボンド磁石組成物の加熱流動性など
を向上させるために、各種カップリング剤や滑剤や安定
剤を添加剤として用いる場合がある。磁石合金粉末と樹
脂バインダーなどの混合、混練には各種ミキサーやニー
ダーあるいは押出機を用いることができ、射出成形法、
押出成形法、熱間圧縮成形法などで本発明のボンド磁石
を製造することか可能である。また成形時に磁場を印可
することで異方性のボンド磁石を製造することができ
る。
【0017】
【実施例】実施例1 還元拡散法により作製したSm−Fe(25重量%S
m)母合金粉を、35vol%アンモニアガス−水素ガ
ス雰囲気で480℃、6時間の熱処理を行った。その
後、炉内をアルゴンガス雰囲気に置換して480℃、2
時間の熱処理を行った。このように熱処理して得られた
Sm−Fe−N合金粗粉を2−プロパノールを溶媒とし
て用いた媒体撹拌ミルで粉砕した。その後に乾燥、徐酸
化を行い、大気中でハンドリング可能な、粒径5μm以
下の粒子が全体積の96.2%を占める微粉末を作製し
た。この微粉末を100ppm酸素の窒素ガス雰囲気下
で150℃で2時間熱処理した。得られた微粉末の酸素
量は1.6重量%であった。
【0018】実施例2 実施例1と同様な方法で微粉末を作製し、200℃で2
時間熱処理した。得られた微粉末の酸素量は1.8重量
%であった。
【0019】実施例3 実施例1と同様な方法で微粉末を作製し、該微粉末を1
000ppm酸素の窒素ガス雰囲気下で熱処理した。得
られた微粉末の酸素量は1.8重量%であった。
【0020】実施例4 実施例1と同様な方法で微粉末を作製し、該微粉末を1
0ppm酸素の窒素ガス雰囲気下で熱処理した。得られ
た微粉末の酸素量は1.5重量%であった。
【0021】比較例1 微粉末を熱処理をしないこと以外は実施例1と同様な方
法で微粉末を作製した。得られた微粉末の酸素量は1.
3重量%であった。
【0022】比較例2 微粉末を熱処理せず、また微粉砕条件を変更して粒径5
μm以下の粒子が全体積の91.2%占め、実施例1と
同様な方法で微粉末を作製した。得られた微粉末の酸素
量は1.5重量%であった。
【0023】比較例3 実施例1と同様な方法で微粉末を作製し、260℃で2
時間熱処理した。得られた微粉末の酸素量は1.9重量
%であった。
【0024】比較例4 実施例1と同様な方法で微粉末を作製し、該微粉末を1
ppm酸素の窒素ガス雰囲気下で熱処理した。得られた
微粉末の酸素量は1.1重量%であった。
【0025】比較例5 実施例1と同様な方法で微粉末を作製し、該微粉末を2
000ppm酸素の窒素ガス雰囲気下で熱処理した。得
られた微粉末の酸素量は2.1重量%であった。
【0026】実施例1〜4と比較例1〜5の微粉末につ
いて、60℃、90%RHの恒温槽で24時間放置し、
放置前後の磁気特性を測定し、その結果を表1に示す。
磁気特性は、微粉末をパラフィンと混合して成形したボ
ンド磁石をVSM(振動試料型磁束計)測定した結果で
あり、また反磁界補正はしていない。表1の結果より明
らかなごとく、酸素量が1.4〜1.8の本発明の微粉
末はいずれも良好な磁気特性を示した。
【0027】
【表1】
【0028】実施例5 実施例1で作製した微粉末100重量分に対して12−
ポリアミド樹脂8重量部を混合し、ラボプラストミルに
て混練した。混練温度は200〜240℃、混練槽内は
窒素ガスパージし、混練後に取り出した組成物の冷却は
空冷とした。得られた組成物をプラスチック粉砕機で粉
砕して成形用ペレットとし、該ペレットからφ20×1
3mmの円柱状成形体を13mm方向に20kOeの配
向磁界をかけながら射出成形して製造した。本実施例に
おけるシリンダー温度は190〜200℃、金型温度は
100〜110℃、射出成形機の原料ホッパー・シリン
ダー内は窒素ガスパージ、金型キャビティー付近の雰囲
気は大気、取り出した成形品の冷却方法は空冷とした。
【0029】比較例6 比較例1で製造した微粉末を用いること以外、実施例5
と同様な製造方法で成形体を作製した。
【0030】実施例5、比較例6で作製した成形体を、
それぞれ60℃、90%RHの恒温槽内で300時間放
置し、放置前後の磁気特性を測定し、その結果を表2に
示す。磁気特性は、成形体の配向方向に50kOeで着
磁した後、自記磁束計で磁気特性を測定した値である。
表2の結果より明らかなごとく、本発明の微粉末を用い
た成形体は60℃、90%RHの恒温槽内で300時間
の長時間放置しても優れた磁気特性を示した。
【0031】
【表2】
【0032】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明に係る希土
類磁石合金粉末は耐酸化性を有する高磁気特性のR
17Nx系磁石合金粉末であり、このような磁石合金粉
末を用いたボンド磁石は、高い磁気特性を有するととも
に、経時変化を抑制した優れた磁石である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01F 1/08 H01F 1/06 A

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 R17Nx系磁石合金粉末(ただ
    し、RはSmを必須とする少なくとも1種以上の希土類
    元素、TはFeを必須とする少なくとも1種以上の金属
    元素、Nは窒素)において、酸素を1.4〜1.8重量
    %含有するとともに、総体積の95%以上の粒子が5μ
    m以下であることを特徴とする耐酸化性に優れた希上類
    磁石合金粉末。
  2. 【請求項2】 還元拡散法により製造されたR17
    合金を窒化処理して製造されたことを特徴とする請求項
    1記載の耐酸化性に優れた希土類磁石合金粉末。
  3. 【請求項3】 R17Nx系合金を10〜1000
    ppmの酸素雰囲気下にて250℃以下の温度で熱処理
    して製造されたことを特徴とする請求項1または2のい
    ずれか1項記載の耐酸化性に優れた希土類磁石合金粉
    末。
  4. 【請求項4】 前記請求項1〜3のいずれか1項記載の
    磁石合金粉末を用いたことを特徴とするボンド磁石。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2508279A4 (en) * 2009-12-04 2016-12-14 Sumitomo Electric Industries POWDER FOR MAGNET
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