JP2002246213A

JP2002246213A - ボンディッド磁石の製造方法

Info

Publication number: JP2002246213A
Application number: JP2001037748A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nakamura; 英樹中村; Eiji Kato; 英治加藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2002-08-30

Abstract

(57)【要約】【課題】希土類窒化磁石粉末を含有するボンディッド
磁石の耐食性を向上させる。【解決手段】Ｒ（希土類元素）、Ｔ（Ｆｅ、またはＦ
ｅおよびＣｏ）およびＮを含有する磁石粉末を含むボン
ディッド磁石を製造する方法であって、合金製造工程
と、前記合金に対し組織構造制御のための熱処理を施す
熱処理工程と、前記熱処理が施された合金に対し窒化処
理を施して窒化合金を得る窒化処理工程とを有し、窒化
合金からなる磁石粉末から、Ｔ相の含有率が相対的に少
ない磁石粒子を磁気的に選別し、選別された磁石粒子を
用いることにより、耐食性に優れたボンディッド磁石を
製造するボンディッド磁石の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希土類窒化磁石粉
末を含有するボンディッド磁石を製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高性能希土類磁石としては、Ｓｍ−Ｃｏ
系磁石やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が実用化されているが、
近年、新規な希土類磁石の開発が盛んに行なわれてい
る。

【０００３】例えば、Ｓｍ₂ Ｆｅ₁₇結晶にＮが侵入型に
固溶したＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系の希土類窒化磁石が提案され
ている。希土類窒化磁石（以下、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁
石）は、理論的にはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を超える特性
が期待されるため、様々な提案がなされている。

【０００４】Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石は、例えば特開平１
０−１６３０５６号公報に記載されており、その組織構
造は、希土類−鉄−窒素系組成をもつ硬質磁性相と、α
−Ｆｅを主体とする軟質磁性相とが組み合わさったもの
であり、これにより高い磁石特性が得られる。この磁石
は、単ロール法等の溶湯急冷法により合金溶湯を冷却凝
固して急冷合金を得、この急冷合金に熱処理を施して結
晶性を制御した後、窒素雰囲気中で熱処理を施して窒化
することにより製造される。Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石は、
通常、粉末状態で樹脂バインダと混練されて成形され、
ボンディッド磁石として用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石
粉末を含有するボンディッド磁石は、通常、磁石粉末の
腐食を防ぐため、表面にコーティング膜が設けられる。
このコーティング膜は、ボンディッド磁石表面からの磁
石粉末のこぼれを防止する機能ももつ。

【０００６】しかし、表面にコーティング膜を設けた場
合でも、長期の使用あるいは高湿環境下での使用によ
り、コーティング膜を通して水分等の腐食因子の侵入が
生じやすい。腐食因子が侵入すると、コーティング膜の
内側から発錆し、ついには磁石全体に錆が広がってしま
う。

【０００７】本発明は、希土類窒化磁石粉末を含有する
ボンディッド磁石の耐食性を向上させることを目的とす
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）の本発明により達成される。（１）少なくともＲ（Ｒは希土類元素の１種以上であ
り、Ｒ中のＳｍ比率は５０原子％以上である）、Ｔ（Ｔ
はＦｅ、またはＦｅおよびＣｏである）およびＮを含有
し、硬質磁性相と軟質磁性相とを含み、前記硬質磁性相
がＲ、ＴおよびＮを主体とし、ＴｂＣｕ₇型結晶構造お
よび／またはＴｈ₂Ｚｎ₁₇型結晶構造をもつものであ
り、前記軟質磁性相がＴ相である磁石粉末を含有するボ
ンディッド磁石を製造する方法であって、ＲおよびＴを
含有する合金を製造する合金製造工程と、前記合金に対
し組織構造制御のための熱処理を施す熱処理工程と、前
記熱処理が施された合金に対し窒化処理を施して窒化合
金を得る窒化処理工程とを有し、前記窒化合金からなる
磁石粉末から、前記Ｔ相の含有率が相対的に少ない磁石
粒子を磁気的に選別し、選別された磁石粒子からなる磁
石粉末を用いることにより、耐食性に優れたボンディッ
ド磁石を製造するボンディッド磁石の製造方法。

【０００９】

【作用および効果】本発明者らは、希土類窒化磁石粉末
を含有するボンディッド磁石において腐食が進みやすい
原因が、磁石粉末を構成する磁石粒子個々の組成および
組織の不均一さにあることを見いだした。この不均一さ
が磁石粒子同士の間で電位差を発生させ、その結果、イ
オン化により錆が発生すると考えられる。そのため、コ
ーティング膜などの表面防錆処理技術が進んでも、信頼
性の高いボンディッド磁石を作製することは困難であっ
たと考えられる。本発明者らは、α−Ｆｅ相等のＴ相の
含有率が各粒子で不均一であることが、耐食性低下の最
も大きな原因であることを見いだした。

【００１０】Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石中におけるＴ相の分
布および含有量は、窒化処理後に確定する。そのため本
発明では、バインダで結合する前の磁石粒子を磁気的に
選別する。選別された磁石粒子は、Ｔ相の含有量が相対
的に少なく、粒子間におけるＴ相含有率の差が小さく、
各粒子が単一結晶組織に近いため、長期間あるいは高湿
条件下で保存された場合でも、腐食しにくい。一方、選
別されなかった粒子は、Ｔ相の含有量が相対的に多いか
実質的にＴ相から構成されるものである。したがって、
この選別された磁石粒子をバインダで結合することによ
り作製される本発明のボンディッド磁石は、耐食性が良
好である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明では、Ｒ（Ｒは希土類元素
の１種以上であり、Ｓｍを必ず含む）、Ｔ（Ｔは、Ｆ
ｅ、またはＦｅおよびＣｏである）およびＮを含有する
磁石粉末を製造するに際し、ＲおよびＴを含有する合金
を製造する合金製造工程と、前記合金に対し組織構造制
御のための熱処理を施す熱処理工程と、前記熱処理が施
された合金に対し窒化処理を施して窒化合金を得る窒化
処理工程とを有し、前記窒化合金からなる磁石粉末か
ら、前記Ｔ相の含有率が相対的に少ない磁石粒子を磁気
的に選別し、選別された磁石粒子からなる磁石粉末を用
いることにより、耐食性に優れたボンディッド磁石を製
造する。

【００１２】合金の製造方法ＲおよびＴを含有する合金としては、液体急冷法、特に
単ロール法により得た急冷合金を用いることが好まし
い。

【００１３】単ロール法では、合金溶湯をノズルから吐
出して冷却ロール周面に衝突させることにより合金溶湯
を急速に冷却し、薄帯状または薄片状の急冷合金を得
る。単ロール法は、他の液体急冷法に比べ、量産性が高
く、急冷条件の再現性が良好である。単ロール法におけ
る条件は特に限定されないが、冷却ロールの周速を好ま
しくは５０m/s 以上とする。冷却ロールの周速をこのよ
うに速くすれば、急冷合金がアモルファス相を含む微結
晶状態となるため、その後の熱処理により任意の結晶粒
径が実現可能となり、窒化も容易となる。また、薄帯状
急冷合金が薄くなるため、より均質な急冷合金が得られ
るので、磁気選別の際の歩留まり（回収率）が高くな
る。なお、冷却ロールの周速は、通常、１２０m/s 以下
とすることが好ましい。冷却ロールの周速が速すぎる
と、合金溶湯と冷却ロール周面との密着性が悪くなって
熱移動が効果的に行なわれなくなる。そのため、実効冷
却速度が遅くなってしまう。

【００１４】次に、急冷合金を粉砕し、合金粉末とす
る。粉砕は、ＡｒやＮ₂等の不活性ガス中において行
う。合金粉末の平均粒径は特に限定されないが、磁気選
別が可能な程度の粒径であって、かつ、同一粒子中に結
晶性が大きく異なる領域ができるだけ存在しないような
粒径であることが好ましく、また、磁気選別後にさらに
粉砕しなくても磁石粉末として使用可能な粒径であるこ
とが好ましい。具体的には、ボンディッド磁石に適用す
る場合、平均粒径は、通常、１０μm 以上とすることが
好ましいが、十分な耐酸化性を得るためには、平均粒径
を好ましくは３０μm 以上、より好ましくは５０μm 以
上、さらに好ましくは７０μm 以上とすることがよい。
また、この程度の平均粒径とすることにより、高密度の
ボンディッド磁石とすることができる。一方、平均粒径
の上限は、好ましくは１０００μm、より好ましくは２
５０μm である。なお、この場合の平均粒径とは、篩別
により求められた質量平均粒径Ｄ₅₀を意味する。質量平
均粒径Ｄ₅₀は、径の小さな粒子から質量を加算していっ
て、その合計質量が全粒子の合計質量の５０％となった
ときの粒径、すなわち粒度分布グラフにおける累積頻度
である。なお、熱処理後、窒化処理後および磁気選別後
の少なくとも１段階において、必要に応じてさらに粉砕
してもよい。

【００１５】熱処理工程次に、合金粉末に熱処理を施す。この熱処理は、結晶化
を進めて、ＴｂＣｕ₇型やＴｈ₂Ｚｎ₁₇型等の結晶相と、
ｂｃｃ構造Ｔ相等の軟質磁性相とを析出させるためのも
のである。この熱処理における処理温度は、好ましくは
５００〜８００℃、より好ましくは６５０〜７７５℃で
あり、処理時間は処理温度にもよるが、通常、１０分間
〜１０時間程度とする。この熱処理は、Ａｒ、Ｈｅ等の
不活性雰囲気中や真空中で行なうことが好ましい。

【００１６】窒化処理工程熱処理後、合金粉末に窒化処理を施す。窒化処理は、窒
素ガス雰囲気中で合金粉末に熱処理を施すことにより行
う。この処理により、ＴｂＣｕ₇型やＴｈ₂Ｚｎ ₁₇型等の
結晶に窒素原子が侵入して侵入型の固溶体が形成され、
硬質磁性相となり、磁石粉末が得られる。窒化処理の際
の処理温度は、好ましくは３５０〜７００℃、より好ま
しくは３５０〜５５０℃であり、処理時間は、好ましく
は０．１〜３００時間である。窒素ガスの圧力は、０．
１気圧程度以上とすることが好ましい。なお、窒化処理
に高圧窒素ガスを用いたり、窒素ガス＋水素ガスを用い
たり、アンモニアガスを用いたりすることもできる。窒
化処理が過剰気味であると、α−Ｆｅ相等のＴ相が析出
することがある。

【００１７】なお、熱処理および窒化処理の前に粉砕せ
ず、熱処理後および／または窒化処理後に粉砕してもよ
い。

【００１８】磁気選別次に、上記工程により得られた磁石粉末を磁気選別す
る。

【００１９】Ｔ相の含有率の高い磁石粒子は磁化されや
すいため、磁気選別の際に、選別用磁石に磁着しやす
い。そのため、本発明における磁気選別工程では、磁石
粉末に比較的弱い磁界を印加して不完全に磁化し、磁石
粒子をそれぞれの磁化されやすさに応じて選別する。磁
石粒子は、Ｔ相の含有率の高いものほど低磁界強度にお
ける磁化率が高くなる。言い換えると、初期磁化曲線の
立ち上がりが良好であるものほど、すなわち保磁力が低
いものほど、Ｔ相の含有率が高い。

【００２０】磁石粉末を選別する基準は、目標とする耐
食性の高さに応じて適宜決定すればよい。例えば、耐食
性の著しく高い磁石を得ることを目的とする場合には、
磁石粒子の磁化に用いる磁界（以下、選別磁界ともい
う）の強度を比較的高くして保磁力の比較的高い磁石粒
子まで排除する（磁着する）ように設定し、一方、耐食
性をある程度犠牲にしても磁石粒子の回収率を高くした
い場合には、選別磁界の強度を比較的低くして保磁力の
比較的低い磁石粒子まで回収する（磁着しない）ように
設定すればよい。選別磁界強度の範囲は特に限定されな
いが、十分な耐食性を実現し、かつ、実用的な回収率を
得ることを考慮すると、選別磁界強度は２〜１２mTとす
ることが好ましい。

【００２１】本発明で用いる磁気選別手段は、少なくと
も磁石を備えるものあればよく、磁石としては、永久磁
石、電磁石のいずれも使用可能であるが、好ましくは特
開平６−１５４６４６号公報に記載された磁気選別装置
またはこれに類似した構成の装置を用いる。

【００２２】前記特開平６−１５４６４６号公報に記載
された磁気選別装置の構成例を、図１および図２に示
す。

【００２３】図１に示される装置は、基体として円筒状
のスリーブ２１を有し、スリーブ２１内周面の内側に、
磁極列として円筒状磁石３１を有する。この円筒状磁石
３１は表面多極磁石であり、異極が周方向に並んでい
る。

【００２４】スリーブ２１および円筒状磁石３１はそれ
ぞれ図示しない駆動装置に連結されており、スリーブ２
１が時計回り方向に回転し、円筒状磁石３１が反時計回
り方向に回転する構成となっている。

【００２５】基体表面に載せられた磁石粉末中の磁石粒
子は、基体の裏面側に設けられた磁極列により、各粒子
固有の初期磁化曲線に応じて磁化される。このときの磁
化は不完全であり、磁界を取り去るとほぼ消滅する程度
のものである。基体表面に磁着可能な程度に磁化されて
いる磁石粒子は、磁極列が基体に対して相対的に移動す
ると、磁束の流れの方向変化に沿って自転する。このと
きの自転軸は、基体表面にほぼ平行である。この自転に
より、磁石粒子は磁極列の移動方向と逆側に移動する。
磁石粒子のこのような回転移動により、基体表面におい
て磁石粉末は薄層化する。基体表面の磁石粉末が厚くそ
の厚さが不均一であると、各磁石粒子に印加される磁界
強度は大きく異なってしまうが、上記のように薄層化す
ることにより各磁石粒子にほぼ等しい強度の磁界が印加
されるようになる。このため、各磁石粒子をほぼ同一強
度の磁界中で磁化することができるので、初期磁化曲線
の微妙に異なる各磁石粒子に、それぞれの初期磁化曲線
に対応した微妙に異なる磁化を与えることができる。こ
のとき、基体表面を重力方向に対して傾斜させてあれ
ば、基体表面に磁着可能な程度に磁化されている磁石粒
子は基体表面に残り、磁化率がそれよりも低い磁石粒子
は基体表面から落下するため、それぞれの磁気特性に応
じた正確な磁気分離を行なうことが可能となる。

【００２６】このようにして選別した後、基体表面にお
ける磁界強度を変えて、選別された各磁石粉末に対して
上記工程を繰り返すことにより、さらに細かい磁気選別
を行なうこともできる。基体は、例えば図１に示される
ような円筒状や、図２に示されるような平板状など、各
種形状のものが使用可能である。

【００２７】次に、図１に示す装置について、より詳細
に説明する。

【００２８】磁石粉末の薄層化に適した磁石粒子の回転
を生じさせるためには、磁石粒子の径に応じて隣り合う
磁極同士の距離を適宜設定する必要がある。磁石粒子の
回転に実際に影響するのは、スリーブ２１外周面におけ
る極性の反転間隔および磁石粒子の径なので、極性反転
間隔（スリーブ２１表面の各磁極の投影像の間隔）と磁
石粒子径とを適当な値に設定する。回転移動を円滑に行
なわせるためには、極性反転間隔は、磁石粒子の平均径
の２倍以上とすることが好ましい。実際には、極性反転
間隔は、好ましくは１mm以上、より好ましくは５mm以上
とする。これは、極性反転間隔が短すぎると磁気回路の
制約から所望の強度の磁界を得ることが困難となるため
である。また、極性反転間隔は好ましくは３０mm以下、
より好ましくは１５mm以下とする。極性反転間隔が長す
ぎると、スリーブ上の磁界強度分布を表わす曲線がサイ
ンカーブ状から大きくはずれ、曲線の山部に凹みが生じ
る傾向にある。磁石粒子はこの凹みの位置で回転が停止
し、磁極と共に移動するようになるため、回転移動の効
率が低下する。

【００２９】磁極列の極数は、上記した磁極間距離が得
られるようにスリーブ２１や円筒状磁石３１の寸法に応
じて決定すればよいが、通常、４〜３２極程度の範囲か
ら選択することが好ましい。また、スリーブ２１の寸法
にも特に制限はないが、通常、軸方向長さ５０〜１００
０mm、直径７〜８０mmの範囲から選択することが好まし
い。

【００３０】図示される磁気選別装置では、回分処理が
行なわれる。すなわち、スリーブ２１の頂部に磁石粉末
１０を適当量載せ、円筒状磁石３１をスリーブ２１に対
し相対的に回転させることにより、磁化されている磁石
粒子を回転移動させて磁石粉末を薄層化し、スリーブ２
１に磁着しなかった磁石粒子をスリーブ表面から落下さ
せ、トレイ１２に回収する。このような回分処理におい
て、一回当たりの磁石粉末の供給量はスリーブ２１の長
さや直径などに応じて適宜決定すればよいが、好ましく
は０．５〜２００g程度、より好ましくは２〜５０g程度
である。一回分の磁石粉末全量をスリーブ頂部に供給し
てもよいが、薄層化を容易にするためには少量づつ連続
的ないし断続的に供給することが好ましい。

【００３１】なお、磁石粉末１０をスリーブ２１頂部に
載せた後、スクレーパ１１などにより磁石粉末の厚さを
規制することが好ましい。スリーブ２１頂部に載せる際
に磁石粉末の厚さを規制することにより、磁石粉末の薄
層化が迅速に行なわれるようになる。

【００３２】回転移動はするが磁着していない磁石粒子
は、磁界による力を重力が上回った位置でスリーブ２１
表面から落下するが、磁石粉末の薄層化が不十分である
と本来磁着するはずの磁石粒子が落下することがある。
このため、落下して回収された磁石粉末を繰り返しスリ
ーブ頂部に供給することにより、歩留りを高める構成と
してもよい。

【００３３】また、薄層化が不十分であると、本来落下
するはずの低磁化粒子が高磁化粒子群に挟まれるように
力学的に保持されていて落下しないことがあるので、十
分に薄層化が進行するまでスリーブ２１と円筒状磁石３
１の相対的回転を続けることが好ましい。

【００３４】スリーブ２１表面に形成される磁石粉末の
薄層の厚さは、２〜１０００μm 程度であることが好ま
しい。この薄層中において、磁石粒子は好ましくは１０
層以下、より好ましくは５層以下、最も好ましくは１層
であることがよい。すなわち磁石粒子は積層されていな
いことが最も好ましい。なお、薄層中において磁石粒子
が積層されている場合、通常、磁石粒子は凝集した２次
粒子として回転移動する。

【００３５】図示例では、スリーブ２１と円筒状磁石３
１とが逆方向に回転する構成となっているが、磁着粒子
を回転させながら移動させ、かつ非磁着粒子を効率的に
落下させるためには、円筒状磁石３１がスリーブ２１に
対し相対的に回転し、かつ少なくともスリーブ２１が回
転する構成であればよいので、図示例の他、両者が同方
向に回転する構成やスリーブ２１だけが回転する構成の
いずれであってもよい。ただし、両者が同方向に回転す
る場合には、スリーブ表面で回転移動する磁石粒子が見
掛け上移動しない場合が生じ得るので、その場合には少
なくとも一方の回転速度を変更することが好ましい。ま
た、スリーブ２１が回転しない構成としてもよいが、こ
の場合、粒子がスリーブの下側表面を通過する回数が減
少するため、低磁化粒子を落下させる効率が低くなる。

【００３６】これらのうち、最も好ましい態様は、スリ
ーブおよび円筒状磁石が互いに逆方向に回転し、スリー
ブの回転速度が円筒状磁石の回転速度よりも低い場合で
ある。この態様では、スリーブ回転による遠心力の影響
が少なく、しかも、磁石粉末薄層化の効率がよくなる。

【００３７】磁石粒子を円滑に回転移動させるために
は、スリーブ２１表面における極性反転点の移動速度を
好ましくは０．２〜１００cm/s 、より好ましくは２〜
５０cm/sとする。スリーブ表面における磁石粒子の移動
速度は、極性反転点の移動速度や、磁石粒子の寸法、形
状などによって変化するが、好ましくは５〜５００mm/m
in、より好ましくは２５〜２５０mm/minである。

【００３８】スリーブ２１の回転速度および円筒状磁石
３１の回転速度は、上記した極性反転点の移動速度が好
ましい範囲に収まるように適宜決定すればよいが、スリ
ーブの回転速度は、通常、２〜１２０rpm、特に２０〜
６０rpm程度とすることが好ましい。スリーブ２１の回
転速度が低すぎると非磁着粒子の滑落が円滑に行なわれ
なくなる傾向にあり、回転速度が高すぎると磁着してい
る粒子が遠心力の影響を受けて落下するおそれがある。
円筒状磁石３１の回転速度は、スリーブと円筒状磁石と
が逆方向に回転する場合には、１０〜１０００rpm程度
とすることが好ましい。

【００３９】スリーブ２１表面における磁界強度は、前
述した選別磁界強度である。選別磁界の具体的強度は、
スリーブ２１表面において磁石粒子が回転可能に磁着す
るように決定すればよい。

【００４０】スリーブ２１に磁着している磁石粒子は、
スリーブ２１から円筒状磁石３１を引き抜くなどの手段
により、スリーブ２１表面の磁界強度をゼロとするか減
少させて回収することができる。

【００４１】なお、図示例では表面多極円筒状磁石３１
により磁極列を構成しているが、異極が交互に並ぶもの
であればどのような磁石であってもよい。例えば、図示
例のような円筒状磁石の一部を切り欠いた円弧状断面の
磁石を用いてもよい。ただし、このような磁石を用いた
場合、磁石粉末の薄層化の効率が低下し、また、薄層化
が不十分となりやすい。

【００４２】スリーブ２１は、磁石粒子の上記したよう
な回転移動が可能となるように、通常、非磁性材料、例
えば、Ａｌ、Ｃｕ、黄銅等の各種非磁性金属や各種非磁
性セラミックス、プラスチックなどから構成されるが、
これらの他、弱磁性材料も用いることができる。弱磁性
材料としては、磁極列からの磁界で容易に飽和してスリ
ーブ表面に十分な漏洩磁束を出せるものであり、例えば
弱磁性ステンレスなどが挙げられる。

【００４３】スリーブ２１と円筒状磁石３１との距離は
特に限定されず、スリーブ表面において必要とされる磁
界強度に応じて適宜設定すればよい。

【００４４】次に、平板状の基体を用いる構成を、図２
により説明する。

【００４５】図２に示される磁気選別装置は、基体とし
て平板状の基板２２を有し、基板２２の裏面側に、磁極
列としてベルト状のゴム磁石３２を有する。基板２２表
面は重力方向に対して角度θだけ傾斜しており、ゴム磁
石３２はその表面が基板２２表面にほぼ平行となるよう
に配設されている。ゴム磁石３２は、図示しない駆動装
置により異極の並ぶ方向（図中右側から左側）に移動す
る構成となっており、移動方向は重力方向に対しほぼ垂
直である。

【００４６】この磁気選別装置では、選別対象の磁石粉
末を図中の基板２２表面の左上隅部に載置ないし供給す
る。ゴム磁石３２は異極の並ぶ方向（図中右側から左
側）に移動しているので、ゴム磁石３２によって基板２
２に磁着可能な程度に磁化された磁石粒子は、基板２２
表面を図中左側から右側に回転しながら移動して粉体が
薄層化され、基板２２の右隅部に達したところで移動が
停止するが、ここに集まった粉体が厚くなると、上部の
磁石粒子に印加される磁界の強度が減少するため、集ま
った粉体から磁石粒子が滑落する。このため、粉体の供
給量が適当となるように制御し、また、滑落した粒子の
再選別を行なうことが好ましい。

【００４７】一方、粉体中の低磁化粒子は、基板２２が
重力方向に対し傾斜しているので、傾斜方向に滑落する
か、あるいは図中右方向の速度成分をもちながら滑落す
る。粉体中では、基板２２表面に磁着している高磁化粒
子群に低磁化粒子が力学的に保持されていることがある
が、粉体の薄層化が進むにしたがって粉体中に保持され
ていた低磁化粒子が滑落し、基板２２右隅部には実質的
に高磁化粒子だけが集積する。

【００４８】基板２２の材質、基板表面における極性反
転間隔や極性反転点の移動速度等の各種条件などは、図
１の構成例に準じて考えればよい。また、基板２２の傾
斜角度θは、磁石粒子の寸法や形状、供給量などに応じ
て適宜決定すればよい。

【００４９】ボンディッド磁石ボンディッド磁石は、磁石粒子をバインダで結合するこ
とにより作製される。本発明は、プレス成形を用いるコ
ンプレッションボンディッド磁石、射出成形を用いるイ
ンジェクションボンディッド磁石のいずれにも適用する
ことができる。バインダとしては、各種樹脂を用いるこ
とが好ましいが、金属バインダを用いてメタルボンディ
ッド磁石とすることもできる。樹脂バインダの種類は特
に限定されず、エポキシ樹脂やナイロン等の各種熱硬化
性樹脂や各種熱可塑性樹脂から目的に応じて適宜選択す
ればよい。金属バインダの種類も特に限定されない。ま
た、磁石粒子に対するバインダの含有比率や成形時の圧
力等の各種条件にも特に制限はなく、通常の範囲から適
当に選択すればよい。ただし、結晶粒の粗大化および磁
石粒子の酸化を防ぐために、高温の熱処理が必要な方法
は避けることが好ましい。

【００５０】磁石組成次に、本発明が適用されるボンディッド磁石について、
含有される磁石粉末の好ましい組成およびおよび組織構
造を説明する。この磁石粉末は、Ｒ、ＴおよびＮのほ
か、さらに元素Ｍ（Ｍは、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎ
ｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃ、ＰおよびＧａか
ら選択される少なくとも１種の元素である）を含有する
ことが好ましい。

【００５１】硬質磁性相はＲ、ＴおよびＮを主体とし、
六方晶系のＴｂＣｕ₇型結晶構造および／またはＴｈ₂Ｚ
ｎ₁₇型結晶構造をもち、これらの結晶構造に窒素が侵入
した構造である。ＴｂＣｕ₇型結晶構造では、Ｒは主と
してＴｂサイトに、Ｔは主としてＣｕサイトに存在す
る。Ｍは、元素によっても異なるが、主としてＴｂサイ
トに存在し、Ｃｕサイトに存在する場合もある。また、
Ｍは、軟質磁性相であるＴ相に固溶することもあるが、
ＭとＴとで別の化合物を形成することもある。Ｔｈ₂Ｚ
ｎ₁₇型結晶構造では、Ｒは主としてＴｈサイトに、Ｔは
主としてＺｎサイトに存在する。Ｍが置換するサイト
は、Ｍの種類によって異なると考えられる。

【００５２】軟質磁性相はｂｃｃ構造のＴ相および／ま
たはＮを含有するＴ相である。ｂｃｃ構造Ｔ相は、実質
的にα−Ｆｅ相であるか、α−Ｆｅ相のＦｅの一部がＣ
ｏ、Ｍ、Ｒ等で置換されたものであるか、これらの混相
であると考えられる。また、Ｎを含有するＴ相は、窒素
の固溶体および／またはＴの窒化物などから構成される
と考えられる。

【００５３】なお、磁石粉末中には、硬質磁性相および
軟質磁性相以外の結晶相として、Ｆｅ₃Ｚｒ相などが含
まれることがある。

【００５４】Ｒの含有量は４〜９原子％、Ｎの含有量は
１０〜２０原子％、Ｍの含有量は０〜１０原子％、特に
１〜１０原子％であることが好ましい。残部は実質的に
Ｔである。

【００５５】Ｓｍ以外のＲとしては、通常、Ｙ、Ｌａ、
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等の１種以上を用いる。硬質磁性
相はＴｂＣｕ₇型やＴｈ₂Ｚｎ₁₇型の結晶構造に窒素が侵
入した構成であり、このような硬質磁性相ではＲがＳｍ
であるときに最も高い結晶磁気異方性を示す。Ｓｍの比
率が低いと結晶磁気異方性が低下し保磁力も低下するた
め、Ｒ中のＳｍ比率は、通常、５０原子％以上とする。

【００５６】Ｎ含有量が少なすぎると、キュリー温度の
上昇、保磁力の向上、角形比の向上、飽和磁化の向上お
よび最大エネルギー積の向上が不十分となり、Ｎ含有量
が多すぎると、残留磁束密度が低下する傾向を示すと共
に角形比が低くなって最大エネルギー積も低くなる。Ｎ
含有量はガス分析法などにより測定することができる。

【００５７】元素Ｍが含まれないと、合金製造時あるい
は熱処理時に軟質磁性相の粗大な結晶粒が析出しやすく
なる。これを均質で微細な組織構造とするためには、適
当な条件で熱処理を施せばよいが、このときに許容され
る条件の幅が狭いため、元素Ｍは基本的に含有されるこ
とが好ましい。また、元素Ｍを添加することにより保磁
力も向上する。ただし、Ｍの含有量が多すぎると、残留
磁束密度が低くなる。

【００５８】上記各元素を除いた残部が実質的にＴであ
る。Ｔは、Ｆｅであるか、あるいはＦｅおよびＣｏであ
る。Ｃｏの添加は特性を向上させるが、残留磁束密度の
低下を抑えるためにはＴ中のＣｏの比率を５０原子％以
下とすることが好ましい。

【００５９】

【実施例】比較例１Ｓｍ₈Ｚｒ₃Ｆｅ₈₉合金からなる溶湯を、Ｂｅ−Ｃｕ合金
からなる冷却ロールを用いた単ロール法により冷却し、
急冷合金を得た。このとき、冷却ロールの周速度は８０
m/sとした。

【００６０】Ｘ線回折および透過型電子顕微鏡による観
察の結果、急冷合金は、ＴｂＣｕ₇型結晶相とアモルフ
ァス相とを含む多結晶複合組織であることが確認され
た。

【００６１】次に、この急冷合金に対し、組織構造制御
のための熱処理をＡｒガス雰囲気中において７５０℃で
１時間施した。熱処理後にＸ線（Ｃｕ−Ｋα線）回折お
よび透過型電子顕微鏡による観察を行なったところ、Ｔ
ｂＣｕ₇型結晶相とｂｃｃ構造α−Ｆｅ相とを含む多結
晶複合組織となっており、アモルファス相は実質的に消
失していた。

【００６２】次に、結晶化した合金に、１気圧の窒素ガ
ス雰囲気中において４５０℃で２０時間窒化処理を施
し、窒化合金とした。この窒化合金をスタンプミルによ
り粉砕し、篩により選別して粒径２５０μm以下の粒子
からなる磁石粉末を得た。

【００６３】次いで、この磁石粉末にエポキシ樹脂を３
質量％混合した後、金型の直径１０mmの成形空間内に充
填し、９８０MPaの圧力で圧縮して成形体とした。この
成形体を空気中において１５０℃で２時間加熱して樹脂
を硬化し、ボンディッド磁石を得た。

【００６４】実施例１図２に示す構造の磁気選別装置を用い、基板２２の表面
磁束密度（選別磁界の強度）を８mTとして、上記比較例
１と同様にして製造した磁石粉末を磁気選別した。次い
で、基板２２に磁着しなかった磁石粒子を用いたほかは
上記比較例１と同様にして、ボンディッド磁石を作製し
た。

【００６５】なお、基板２２に磁着した磁石粒子は、磁
石粉末全体の１０質量％であった。

【００６６】比較例２単ロール法では、合金溶湯およびその凝固体の冷却ロー
ル周面における滑りまたは密着の程度にばらつきが生じ
ることがある。ロール周面上で跳ねてしまった溶湯や凝
固体およびロール周面から滑り落ちてしまった溶湯や凝
固体は、ロール周面との接触時間が短いため、所定の冷
却速度が得られない。そのため、α−Ｆｅ相が多く析出
した結晶組織となり、最終的に球状または厚い凝固体と
なる。また、α−Ｆｅ相は比較的粉砕されにくい。その
結果、α−Ｆｅ相が多く析出した結晶組織は、粉砕後に
比較的粒径が大きい側に偏って分布することになる。し
たがって、磁石粉末を粒度分級して大径の粒子を排除す
れば、α−Ｆｅ相含有率の高い粒子の少なくとも一部を
除去することは可能である。

【００６７】そこで、比較例１で製造した磁石粉末を篩
によって粒度分級することにより、粒径２００μm以下
の粒子を選別した。この選別において排除された粒子の
比率は、磁石粉末全体の１２．７質量％であった。次
に、選別された粒子からなる磁石粉末を用いたほかは上
記比較例１と同様にして、ボンディッド磁石を作製し
た。

【００６８】評価上記比較例および実施例で作製した各ボンディッド磁石
について、以下の手順で耐食性を評価した。

【００６９】恒温恒湿試験６０℃、９０％ＲＨの環境に各磁石を保存し、下記表１
に示す時間が経過した後に、各磁石の発錆の状態を調べ
た。結果を表１に示す。なお、各磁石について試験サン
プル数は１０とし、表１には錆の発生したサンプルの個
数を示してある。

【００７０】塩水噴霧試験各磁石の表面に厚さ２０μmのエポキシ樹脂膜を形成し
たものを評価用磁石とし、これらについて３５℃の５％
ＮａＣｌ溶液を用いて塩水噴霧試験を行い、下記表２に
示す時間が経過した後に、各磁石の発錆の状態を調べ
た。結果を表２に示す。なお、各磁石について試験サン
プル数は１０とし、表２には錆の発生したサンプルの個
数を示してある。

【００７１】

【表１】

【００７２】

【表２】

【００７３】表１および表２に示される結果から、本発
明の効果が明らかである。すなわち、実施例１は比較例
１に比べ、発錆時期が遅くなり、また、発錆したサンプ
ル数も少ない。

【００７４】また、粒度分級を用いて大径粒子を排除す
るだけでは、本発明と同等の効果は得られないことがわ
かる。すなわち、比較例２は、α−Ｆｅ相を含有する大
径粒子は排除できているが、α−Ｆｅ相を含有する小径
粒子は排除できていないため、比較例１よりも発錆時期
は遅くなっているものの、最終的な発錆サンプル数は比
較例１と同じになっている。

【００７５】比較例１で製造した磁石粉末、実施例１に
おいて基板２２に磁着して排除された磁石粉末および比
較例２において篩により排除された磁石粉末に対し、Ｃ
ｕ−Ｋα線を用いてＸ線回折を行い、α−Ｆｅのピーク
（２θ＝４４．６°）とＳｍＦｅ₇−Ｎのピーク（２θ
＝４２〜４２．５°）含有量を相対的に評価した。その
結果、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎのピーク強度に対するα−Ｆｅの
ピーク強度の比は、比較例１：３４．６％、実施例１：７２．６％、比較例２：４２．３％であった。実施例１と比較例２との比較から、磁気選別
を行うことにより、α−Ｆｅ含有率の高い粒子を粒径に
よらず排除できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気選別装置の構成例を示す断面図である。

【図２】磁気選別装置の構成例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０磁石粉末１１スクレーパ１２トレイ２１スリーブ２２基板３１円筒状磁石３２ゴム磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K018 AA27 BC01 BC11 KA46 5E040 AA04 AA19 CA01 HB11 HB17 NN17 5E062 CC05 CD05 CE04 CE05 CE07 CG02 CG03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともＲ（Ｒは希土類元素の１種以
上であり、Ｒ中のＳｍ比率は５０原子％以上である）、
Ｔ（ＴはＦｅ、またはＦｅおよびＣｏである）およびＮ
を含有し、硬質磁性相と軟質磁性相とを含み、前記硬質
磁性相がＲ、ＴおよびＮを主体とし、ＴｂＣｕ₇型結晶
構造および／またはＴｈ₂Ｚｎ₁₇型結晶構造をもつもの
であり、前記軟質磁性相がＴ相である磁石粉末を含有す
るボンディッド磁石を製造する方法であって、ＲおよびＴを含有する合金を製造する合金製造工程と、
前記合金に対し組織構造制御のための熱処理を施す熱処
理工程と、前記熱処理が施された合金に対し窒化処理を
施して窒化合金を得る窒化処理工程とを有し、前記窒化
合金からなる磁石粉末から、前記Ｔ相の含有率が相対的
に少ない磁石粒子を磁気的に選別し、選別された磁石粒
子からなる磁石粉末を用いることにより、耐食性に優れ
たボンディッド磁石を製造するボンディッド磁石の製造
方法。