JP2002343616A

JP2002343616A - 希土類元素含有酸化物の製造方法

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Publication number: JP2002343616A
Application number: JP2001144899A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Taguchi; 仁田口
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2002-11-29
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: JP4599752B2

Abstract

(57)【要約】【課題】希土類磁石の製造工程において生じた研磨カ
スや不良材などの廃材をリサイクルするに際し、リサイ
クルコストを低減する。【解決手段】希土類元素を含有する酸化物を製造する
に際し、原料の一部として、希土類磁石の製造工程にお
いて発生した希土類磁石の廃材を用いる希土類元素含有
酸化物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希土類元素を含有
する酸化物を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気特性の高い磁石としては、希土類磁
石が知られている。希土類磁石は、希土類元素を含有
し、かつ金属を主成分とする磁石であり、ＳｍＣｏ
₅系、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系などのＳｍ−Ｃｏ系磁石や、例えば
特許第１４３１６１７号公報に記載されているＮｄ₂Ｆ
ｅ₁₄Ｂ系磁石が知られている。また、例えば特開平１０
−３１２９１８号公報に記載された、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇に窒
素を固溶させた希土類窒化磁石も、希土類磁石の１種で
ある。

【０００３】希土類磁石を製造する際には、最終段階に
おいて形状および寸法を調整するために磁石の研磨が行
われる。この研磨により発生した研磨カスは、磁石と同
様に金属化合物からなり、かつ、酸化が進んでいる。そ
のため、研磨カスは原料メーカに戻され、還元、分離な
どが行われて、再び希土類元素やＣｏ等の金属素材とし
て希土類磁石の原料などに用いられるのが一般的であ
る。すなわち、希土類元素やＣｏは、金属としてリサイ
クルされる。また、希土類磁石製造の際には、焼結不良
や組成ずれが発生することがあり、その結果、不良材が
発生することがある。この不良材も酸素含有量が多いた
め、やはり還元、分離などが行われて金属素材としてリ
サイクルされるのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】希土類磁石のリサイク
ル過程では、還元、分離などの精製処理に多大なコスト
がかかる。そのため、リサイクルされた希土類元素やＣ
ｏは、研磨カスや不良材などの安価な廃材が原料である
にもかかわらず、安価に供給することは難しい。

【０００５】本発明は、希土類磁石の製造工程において
生じた研磨カスや不良材などの廃材をリサイクルするに
際し、リサイクルコストを低減することを目的とする。

【０００６】

【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）希土類元素を含有する酸化物を製造するに際
し、原料の一部として、希土類磁石の製造工程において
発生した希土類磁石の廃材を用いる希土類元素含有酸化
物の製造方法。

【０００７】

【発明の実施の形態】前述したように、従来、希土類磁
石の製造工程において発生した研磨カスや不良材等の廃
材は、再び希土類磁石の原料として使用するために高コ
ストの精製処理が施されている。そのため、希土類磁石
の廃材のリサイクルは、資源保護の点では有意義であっ
たが、コスト低減にはそれほど有用ではなかった。

【０００８】これに対し本発明では、希土類磁石の廃材
を、希土類元素を含有する酸化物を製造する際に原料の
一部として用いる。上記廃材は酸化されているが、酸化
物の原料に用いる場合には酸化されていても問題はな
い。そのため本発明では、希土類磁石の廃材に対し還
元、分離等の精製処理を施す必要がないので、希土類磁
石の廃材のリサイクルコストを著しく低減することがで
きる。

【０００９】このように本発明は、希土類磁石の廃材を
リサイクルするに際し、酸化が進んだ廃材の中の金属元
素を再び金属として循環させるという従来の常識的な視
点から離れ、酸化が進んでいる廃材をそのままの状態で
リサイクルすることを特徴とする。

【００１０】本発明において、廃材の供給源となる希土
類磁石の組成は特に限定されなず、例えば、前記したＳ
ｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系磁石、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇に
窒素を固溶させた希土類窒化磁石などのいずれであって
もよい。

【００１１】本発明の製造方法が適用される酸化物は特
に限定されないが、本発明は酸化物焼結体、特にフェラ
イト焼結磁石の製造に好適であり、特に、六方晶マグネ
トプランバイト型（Ｍ型）であって、Ｆｅ、元素Ａ（Ａ
は、Ｓｒ、Ｂａ、ＣａおよびＰｂから選択される少なく
とも１種）、元素Ｒ（Ｒは、希土類元素またはこれとＢ
ｉとから選択される少なくとも１種）および元素Ｍ（Ｍ
は、Ｃｏ、Ｍｎ、ＮｉおよびＺｎから選択される少なく
とも１種）を含有する焼結磁石の製造に好適である。こ
のような焼結磁石としては、式ＩＡ_1-xＲ_x（Ｆｅ_12-yＭ_y）_zＯ₁₉ （上記式Ｉにおいて、０．０４≦ｘ≦０．９、０．０４≦ｙ≦１．０、０．４≦ｘ／ｙ≦４、０．７≦ｚ≦１．２である）で表される組成をもつ磁石が好ましい。元素Ｍ
としては、特にＣｏが好ましい。Ｃｏを含有することに
より保磁力の温度特性が良好となる。このような組成を
もつ磁石は例えば特開平１１−１５４６０４号公報に記
載されており、高い残留磁束密度と高い保磁力とを示
す。

【００１２】上記式Ｉで表される磁石を製造するに際
し、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石の廃材は、元素Ｒ（Ｓｍ）および
元素Ｍ（Ｃｏ）の供給源となる。また、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ
系磁石の廃材は、元素Ｒ（Ｎｄ）およびＦｅの供給源と
なるため、本発明ではＳｍ−Ｃｏ系磁石またはＮｄ₂Ｆ
ｅ₁₄Ｂ系磁石の廃材を用いることが好ましい。また、Ｃ
ｏを含有するフェライト焼結磁石では保磁力の温度特性
が良好であること、また、Ｃｏは高価であることから、
特にＳｍ−Ｃｏ系磁石の廃材が有用である。

【００１３】本発明によってフェライト焼結磁石を製造
する場合、希土類元素の全量を前記廃材から供給しても
よく、一部だけを廃材から供給してもよい。上記フェラ
イト焼結磁石は希土類元素としてＬａを含有する場合に
特に高特性が得られるが、希土類磁石にはＬａを主成分
とするものは存在しない。フェライト焼結磁石にＬａを
添加したい場合には、希土類元素供給原料として、希土
類磁石の廃材に加えＬａ₂Ｏ₃等のＬａ化合物を原料とし
て用いればよい。

【００１４】なお、廃材を出発原料の一部として用いる
と、焼結の際の結晶粒成長が過剰になりやすく、また、
スピネル相が生じやすくなり、その結果、保磁力が低く
なることがある。このような保磁力の低下を避けるため
には、上記式Ｉにおいてそれぞれ廃材に由来する元素Ｒ
の比率および元素Ｍの比率がいずれも０．２以下となる
ように、廃材使用量を制御することが好ましい。例え
ば、元素ＭをＣｏとし、Ｃｏの全量を廃材から供給する
場合、上記式Ｉにおけるｙは０．２以下であることが好
ましい。

【００１５】フェライト焼結磁石は、出発原料を秤量し
て配合し、これを仮焼した後、粉砕し、粉砕粉を成形し
た後、焼結することにより製造されることが一般的であ
るが、仮焼と成形との間において出発原料の一部を添加
する方法も知られている。本発明は、出発原料の一部と
して希土類磁石の廃材を用いるほかは、従来の製造方法
と同様である。希土類磁石の研磨は湿式で行われるた
め、研磨カスは、通常、スラッジとなっている。また、
フェライト焼結磁石製造の際には、通常、出発原料を湿
式で配合する。そのため、希土類磁石の研磨カスを含む
スラッジは、乾燥させることなくフェライト焼結磁石の
出発原料として利用できる。したがって、希土類磁石の
研磨工程とフェライト焼結磁石の出発原料配合工程とを
隣り合わせで配置することにより、本発明を適用したと
きの生産性をさらに向上させることができる。

【００１６】なお、希土類磁石の廃材は酸化が進んでは
いるが、通常、廃材全体が化学量論組成の酸化物となっ
ているわけではない。出発原料の一部として用いる廃材
の酸化の度合いが化学量論組成の酸化物より低い場合、
仮焼時や焼結時に他の出発原料を還元することがあり、
その結果、磁石特性を低下させることがある。また、廃
材は常に一定の酸化度ではなく、通常、酸化の度合いに
ばらつきがある。そのため、出発原料の秤量時に秤量誤
差が生じることがある。このような問題の発生を防ぐた
めに、廃材全体が化学量論組成の酸化物またはこれに近
い酸化度となるように、廃材に酸化処理を施してもよ
い。この酸化処理は、例えば、空気中等の酸化性雰囲気
中で廃材を熱処理するなどの簡易な方法により行うこと
ができる。

【００１７】

【実施例】サンプルNo.１〜No.４Ｓｍ−Ｃｏ系磁石の研磨カスを含むスラッジを用意し、
これを出発原料の一部として用い、以下の手順でフェラ
イト焼結磁石サンプルを作製した。この研磨カスの組成
は、ＣｏＯ：４９．９質量％、Ｓｍ₂Ｏ₃：２４．５質量％、Ｆｅ₂Ｏ₃：１５．７質量％、ＣｕＯ：７．１質量％、ＺｒＯ₂ ：２．８質量％であった。なお、この組成は、上記スラッジを乾燥させ
た後、金属元素の存在比率を測定し、各金属元素が上記
化学量論組成の酸化物として存在すると仮定して求めた
酸化物換算値である。

【００１８】出発原料として上記スラッジ、ＳｒＣ
Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃およびＦｅ₂Ｏ₃を用意し、焼結後の組成
がＳｒ_1-x（Ｓｍ＋Ｌａ）_x（Ｆｅ_12-yＣｏ_y）Ｏ₁₉ においてｘ＝ｙ＝０．１となるように秤量した。すなわ
ち、Ｃｏの全量を上記スラッジから供給した。出発原料
に対し０．２質量％のＳｉＯ₂および０．１５質量％の
ＣａＣＯ₃を添加した後、アトライタを用いて湿式粉砕
・混合を２時間行った。

【００１９】次いで、乾燥して整粒した後、空気中にお
いて３時間仮焼した。仮焼温度を表１に示す。

【００２０】次いで、仮焼材に対し０．４質量％のＳｉ
Ｏ₂および１．２５質量％のＣａＣＯ₃を添加した後、乾
式振動ロッドミルにより２０分間粉砕し、さらにオレイ
ン酸１．３質量％を添加した後、ボールミルによりキシ
レン中で４０時間粉砕した。得られたスラリーを約８５
質量％の濃度となるまで濃縮した後、磁場中で湿式成形
し、直径３０mm、高さ１５mmの円柱状の成形体を得た。
この成形体を空気中において焼結した。焼結温度を表１
に示す。

【００２１】得られた焼結体の残留磁束密度（Ｂｒ）、
保磁力（ＨcJ）、角形比（Ｈｋ／ＨcJ）および−８０〜
１２０℃の温度範囲におけるＨcJの温度特性を、表１に
示す。なお、上記Ｈｋ／ＨcJにおけるＨｋは、磁気ヒス
テリシスループの第２象限において磁束密度が残留磁束
密度の９０％になるときの外部磁界強度である。Ｈｋが
低いと高い最大エネルギー積が得られない。Ｈｋ／ＨcJ
は、磁石性能の指標となるものであり、磁気ヒステリシ
スループの第２象限における角張りの度合いを表わす。
ＨcJが同等であってもＨｋ／ＨcJが大きいほど磁石中の
ミクロ的な保磁力の分布がシャープとなるため、着磁が
容易となり、かつ着磁ばらつきも少なくなり、また、最
大エネルギー積が高くなる。そして、磁石使用時の外部
からの減磁界や自己減磁界の変化に対する磁化の安定性
が良好となり、磁石を含む磁気回路の性能が安定したも
のとなる。

【００２２】サンプルNo.５（比較）出発原料として上記スラッジを用いず、かつ、最終組成
がＳｒＦｅ₁₂Ｏ₁₉ となるように出発原料を配合したほかはサンプルNo.１
〜No.４と同様にして、フェライト焼結磁石サンプルを
作製した。このサンプルについて、サンプルNo.１〜No.
４と同様にして磁気特性を測定した。結果を表１に示
す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１から、ＳｍおよびＣｏを含有する希土
類磁石の研磨カスを出発原料に用いて製造したフェライ
ト焼結磁石では、希土類元素を含有しないフェライト焼
結磁石と同等の磁気特性が得られることがわかる。すな
わち、通常の出発原料に替えて廃材を用いたことによる
磁気特性の顕著な低下は認められない。また、研磨カス
を用いることによりＣｏが添加されたため、ＨcJの温度
特性が改善されている。

【００２５】Ｓｍ−Ｃｏ系希土類磁石の廃材は、高価な
Ｃｏを含有するためリサイクルが望まれるが、従来、精
製処理を施すことなしにはリサイクルが不可能であると
考えられていた。しかし、この廃材を本発明に基づいて
フェライト焼結磁石の出発原料として利用すれば、廃材
を精製することなくそれに含有されるＣｏの本来の効果
を発揮させることができる。

【００２６】なお、Ｓｒ_1-x（Ｓｍ＋Ｌａ）_x（Ｆｅ_12-yＣｏ_y）Ｏ₁₉ においてｘ＝ｙ＞０．２となるように出発原料を配合し
た場合、Ｂｒは低下しなかったが、粒成長による結晶粒
の粗大化とスピネル相の生成とによりＨcJが低下した。

【００２７】

【発明の効果】本発明では、希土類磁石の廃材をフェラ
イト焼結磁石等の酸化物の原料としてリサイクルするた
め、廃材の還元、分離等の精製処理が不要であり、リサ
イクルコストを著しく低くできる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希土類元素を含有する酸化物を製造する
に際し、原料の一部として、希土類磁石の製造工程において発生
した希土類磁石の廃材を用いる希土類元素含有酸化物の
製造方法。