JP2003297622A

JP2003297622A - 水素吸収方法、水素粉砕方法および希土類永久磁石の製造方法

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Publication number: JP2003297622A
Application number: JP2002093061A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ishizaka; 力石坂; Tokuji Sakamoto; 篤司坂本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】水素吸収反応時の温度上昇を抑制し、かつ長
時間を要することなく水素吸収を行うことのできる方法
を提供する。【解決手段】水素吸収過程において、当初、水素ガス
のみを供給し、ついで不活性ガスを水素ガスに混入させ
る。その後、不活性ガスを配して水素ガスのみで水素吸
収を完了する。不活性ガスを混入させた実施例１は、発
熱反応を抑制するため、水素吸収を行う炉体の温度上昇
が、水素ガスのみで水素吸収を行った比較例１よりも低
減されている。また、当初から水素ガスとＡｒガスの混
合気体中で水素吸収を行った比較例２よりも水素吸収完
了までの時間が短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属（合金を含
む）への水素吸収方法に関し、特に希土類元素Ｒ、Ｆｅ
およびＣｏの１種または２種Ｔ、ホウ素Ｂを主成分とす
る希土類永久磁石の製造方法に適用される水素粉砕法の
改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｒ―Ｔ―Ｂ系永久磁石の製造方法に関
し、磁石の生産性の向上及び磁気特性の向上を目的とし
て、水素吸収、脱水素による原料合金の崩壊が提案され
ている（例えば、特公平３−４００８２号公報（水素を
吸収させる）、特公平４−２４４０１号公報（加熱して
脱水素））。水素吸収反応は発熱反応であるが、温度上
昇に伴って吸収水素量が低下すること、冷却等に要する
時間が長くなり生産性の低下を招くことから、下記のよ
うな種々の提案がなされている。例えば、特公平３−４
００８２号公報、特公平４−２４４０１号公報では、反
応容器を冷却する、あるいは、特開平１０−１７９０８
号公報では水素吸収時の水素分圧とガス全圧を規定し、
水素と不活性ガスからなる混合ガスを用いることが提案
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、反応容器を冷
却する手法（特公平３−４００８２号公報、特公平４−
２４４０１号公報）は反応熱そのものを減少させる手法
でないため、被処理物の温度上昇は避けられず、効果は
十分でない。また、混合ガスを用いる手法（特開平１０
−１７９０８号公報）は反応速度を緩やかにする効果を
有するため、温度上昇そのものを抑制する効果がある
が、十分な水素崩壊を引き起こす為には水素との反応時
間（水素吸収時間）に長時間を要し、生産性の著しい低
下を招く問題がある。そこで本発明は、水素吸収反応時
の温度上昇を抑制し、かつ長時間を要することなく水素
吸収を行うことのできる方法を提供する。また本発明
は、そのような水素吸収方法を適用することにより、迅
速化された水素粉砕方法を提供する。さらに本発明は、
そのような水素粉砕処理方法を適用することにより、磁
気特性に優れたＲ―Ｔ―Ｂ系永久磁石を製造する方法を
提供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、水素吸収を、当初、水素ガスのみで開
始した後に、水素濃度を低下させるために水素に対して
不活性ガスを所定量混入させたところ、水素吸収による
金属の発熱反応を抑えることができることを知見した。
そして、その後に不活性ガスの混入を停止して、再度水
素のみの雰囲気で水素吸収を継続したところ、長時間を
要することなく水素吸収を完了できた。つまり、水素吸
収過程において、水素の濃度を変化させることにより、
短時間でかつ発熱反応を抑制した水素吸収処理を行うこ
とができることを知見した。本発明は以上の知見に基づ
くものであり、金属（合金を含む概念である）に水素を
吸収させる方法であって、金属を水素濃度（ａ）の水素
雰囲気に晒し、所定の時期以降に前記水素雰囲気の水素
濃度を水素濃度（ｂ）に低下させ、前記水素雰囲気を水
素濃度（ｂ）に所定時間だけ維持した後に、水素濃度
（ｃ）に上昇させることを特徴とする。

【０００５】以上の水素吸収方法において、水素雰囲気
は所定の処理室内に形成される。そして、典型的には、
水素濃度（ａ）の水素雰囲気は、この処理室に水素ガス
のみを導入することにより形成することができる。ま
た、水素濃度（ｂ）の水素雰囲気は、水素ガスが導入さ
れている処理室に不活性ガスを導入することにより形成
することができる。不活性ガスの導入により処理室内の
水素濃度は低下する。さらに、水素濃度（ｃ）の水素雰
囲気は、処理室への不活性ガスの導入を停止するととも
に水素ガスを導入することにより形成することができ
る。水素濃度（ｃ）は、水素濃度（ｂ）を超え、水素濃
度（ａ）以下の範囲で選択することができる。

【０００６】以上では水素吸収までを対象としたが、水
素吸収後に行う脱水素まで含めた水素粉砕方法をも本発
明は提供する。この方法は、金属に水素を吸収させる吸
収工程と、水素が吸収された前記金属から水素を放出さ
せる脱水素工程という基本的には２つの工程を有してい
る。そして、吸収工程は、実質的に水素からなる第１の
雰囲気に前記金属を配置し、第１の雰囲気中に不活性ガ
スを供給することにより第２の雰囲気とし、さらに、第
２の雰囲気への不活性ガスの供給を停止するとともに水
素ガスを供給することにより実質的に水素からなる第１
の雰囲気に戻す。以上の特徴ある水素吸収工程を含む本
発明によれば、水素吸収工程における発熱反応を抑制
し、かつ長時間を要することなく吸収工程を完了させる
ことができるので、水素粉砕を効率よく行うことを可能
とする。

【０００７】本発明の水素粉砕方法において、第１の雰
囲気中への不活性ガスの供給は、金属が水素の吸収を開
始した直後から行うことが望ましい。発熱反応を有効に
抑制するためである。また本発明において、第２の雰囲
気は、その水素濃度を９８〜９９．５％の範囲に制御す
ることが望ましい。発熱反応を抑制しつつ水素吸収を進
行させるためである。

【０００８】本発明は、以上の水素吸収方法ないし水素
粉砕方法を適用したＲ−Ｔ−Ｂ（Ｒ＝Ｙを含む希土類元
素の１種または２種以上、Ｔ＝ＦｅおよびＣｏの１種ま
たは２種、Ｂ＝ホウ素）系希土類永久磁石の製造方法を
提供する。この方法は、所定形態の原料合金の一部また
は全部を水素吸収および脱水素処理を施して水素粉砕物
を得る工程と、水素粉砕物または水素粉砕物を機械的な
手段により粉砕した粉末を微粉砕して微粉砕粉末を得る
工程と、微粉砕粉末を所定形状に成形した後に焼結する
工程とを含む。そして、以上の水素吸収工程を、原料合
金を水素濃度（ａ）の水素雰囲気に晒し、所定の時期以
降に水素雰囲気の水素濃度を水素濃度（ｂ）に低下さ
せ、水素雰囲気を水素濃度（ｂ）に所定時間だけ維持し
た後に、水素濃度（ｃ）に上昇させる。

【０００９】本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の製
造方法において、原料合金を、最終的に得られる希土類
永久磁石と実質的に一致する組成を有する合金とするこ
ともできるし、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ化合物を主体とするＲ−Ｔ
−Ｂ合金およびＲおよびＴを主体とするＲ−Ｔ合金の組
み合わせとすることもできる。前者がシングル法、後者
が混合法と称される製造方法を示している。なお、後者
については、３種類以上の合金からなる場合をも含む。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の水素吸収方法は、金属を、当初、
水素濃度（ａ）の水素雰囲気に晒し、所定の時期以降に
水素雰囲気の水素濃度を水素濃度（ｂ）に低下させる。
もちろん、水素濃度（ａ）は、水素濃度（ｂ）より高
い。水素濃度（ａ）は、例えば、実質的に水素ガスから
なる雰囲気下で実現される。この雰囲気は、金属への水
素吸収を促進するために、密閉容器内で形成することが
できる。このときの水素ガス圧は、０．０５〜２．５ｋ
ｇｆ／ｃｍ²の範囲とすることが望ましい。０．０５ｋ
ｇｆ／ｃｍ²未満で、水素吸収速度が遅くなり、十分な
粉砕効果が得られず効率的な操業を妨げるのみならず安
全性の面から０．０５ｋｇｆ／ｃｍ²以上とすることが
望ましい。また、２．５ｋｇｆ／ｃｍ²を超えると水素
との反応熱の増加が著しくなるためである。よって、水
素ガス圧は０．２〜２．５ｋｇｆ／ｃｍ²とするのが望
ましい。なお、本発明において、実質的に水素ガスから
なるとは、水素以外の他のガスを意識的に含ませないこ
とを意味する。例えば、工業的生産には９９.９９ｖｏ
ｌ.％以上の純度を有する水素ガスが用いられている。
この水素ガスは、Ｎ₂＜５０ｖｏｌ.ｐｐｍ、Ｏ₂＜１ｖ
ｏｌ.ｐｐｍ程度の微量の不純物の含有を許容してい
る。本発明でいうところの実質的に水素ガスからなると
は、水素ガス以外のこのような微量ガス成分の含有を許
容している。

【００１１】水素濃度（ｂ）は、例えば水素濃度（ａ）
の雰囲気が水素ガスのみから構成されている場合には所
定量の不活性ガスを導入することにより形成できる。不
活性ガスの導入により、水素吸収の程度を低減して反応
熱の発生を抑制する。ただし、水素濃度（ｂ）が低くな
ると、水素吸収速度が低下して、水素吸収を完了するま
でに要する時間が長くなる。したがって、水素吸収を迅
速に完了させるためには、水素濃度を９８〜９９．５％
の範囲とすることが望ましい。不活性ガスの導入は、金
属が水素の吸収を開始した直後から行うのが望ましい。
水素吸収による発熱反応を抑制するためである。なお、
金属が水素の吸収を開始したことは、水素吸収処理を行
う雰囲気の圧力の変化、具体的には圧力の低下を検知す
ることにより知ることができる。

【００１２】水素濃度（ｂ）による水素吸収過程を経た
ならば、次に水素吸収の雰囲気を水素濃度（ｃ）に上げ
る。水素濃度（ｂ）の雰囲気を得るために、不活性ガス
を導入していたならば、その導入を停止し、水素吸収の
雰囲気を水素ガスのみとすることにより、水素濃度
（ｃ）の雰囲気を形成することができる。または、不活
性ガスの導入量を、水素濃度（ｂ）のときよりも低減す
ることによっても水素濃度（ｃ）の雰囲気を形成するこ
とができる。水素吸収がある程度進行すると、発熱反応
が低減されるため、それに応じて水素濃度を高くする。

【００１３】水素吸収が終了した後に、水素吸収が行わ
れた金属を加熱保持する脱水素処理が施される。この処
理は、金属中に吸収された水素量を減少させること、具
体的には水素化物を安定な価数状態とすること、あるい
は格子間に侵入した余剰な水素を放出させ、安定な状態
にすることにより、その後の大気中におけるハンドリン
グの安定性を向上させることを目的として行われる。加
熱保持の温度は、１００℃以上、望ましくは２５０℃以
上の温度で加熱保持する。保持時間は、保持温度との関
係、金属のサイズ等によって変わるが、少なくとも３０
分以上、望ましくは１時間以上とする。脱水素処理は、
真空中で行うのが、脱水素の効率の点から望ましい。

【００１４】本発明の水素吸収、脱水素方法は、Ｒ−Ｔ
−Ｂ系希土類永久磁石の製造方法に適用することができ
る。Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金は、特に粉砕し難い金属間化合物
（Ｒ ₂Ｆｅ₁₄Ｂ）を含むため、水素粉砕方法が適用され
ている。はじめに、所定形態の原料合金の一部または全
部を水素吸収および脱水素処理を施して水素粉砕物を得
る。原料合金としては、鋳型を用いて得た鋳塊、ストリ
ップ・キャスト法によるストリップ、その他のいかなる
形態の合金をも対象とすることができる。ただし、水素
吸収に供する合金のサイズが大きすぎると、水素吸収効
率が低下する。１つの尺度として、鋳塊であれば厚さが
３０ｍｍ以下とすることが望ましい。

【００１５】Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石は、最終的に
得たい合金組成と一致する原料合金を用いて製造するシ
ングル法と、最終的に得たい合金組成を構成する複数の
合金を組み合わせる混合法とが知られている。シングル
法によりＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を製造する場合に
は、一般に、原料合金の全部を水素吸収および脱水素処
理に供する。混合法によりＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石
を製造する場合には、複数の合金のうちの一部の合金に
対して水素吸収および脱水素処理を施しても良いし、ま
たは複数の合金の全部について水素吸収および脱水素処
理を施しても良い。

【００１６】水素吸収および脱水素処理により粉砕され
た原料合金は、それぞれ必要に応じて粒径数百μｍ程度
になるまで粗粉砕される。粗粉砕は、スタンプミル、ジ
ョークラッシャー、ブラウンミル等の機械的粉砕手段を
用い、不活性ガス雰囲気中にて行うことが望ましい。水
素吸収および脱水素処理による粉砕または上記粗粉砕
後、微粉砕工程に移る。微粉砕は、主にジェットミルが
用いられ、粒径数百μｍ程度の粗粉砕粉末が、平均粒径
３〜５μｍになるまで行われる。ジェットミルは、高圧
の不活性ガス（例えば窒素ガス）を狭いノズルより開放
して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により
粉体の粒子を加速し、粉体の粒子同士の衝突やターゲッ
トあるいは容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法で
ある。微粉砕で得られた粉末は、磁場中成形に供され
る。加圧成形の際に、磁場を印加することにより結晶軸
を配向させるが、微粉砕時に添加された潤滑剤が配向度
の向上に寄与する。この磁場中成形は、１０〜１６ｋＯ
ｅの磁場中で、１〜１．６ｔｏｎ／ｃｍ²前後の圧力で
行えばよい。

【００１７】磁場中成形後、その成形体を真空または不
活性ガス雰囲気中で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕
方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する
必要があるが、１０００〜１１３０℃で１〜５時間程度
焼結すればよい。焼結後、得られた焼結体に時効処理を
施すことができる。この工程は、保磁力Ｈｃｊを制御す
る重要な工程である。時効処理を二段に分けて行う場合
には、８００℃近傍、６００℃近傍での所定時間の保持
が有効である。８００℃近傍での熱処理を焼結後に行う
と、保磁力Ｈｃｊが増大するため、混合法においては特
に有効である。また、６００℃近傍の熱処理で保磁力Ｈ
ｃｊが大きく増加するため、時効処理を一段で行う場合
には、６００℃近傍の時効処理を施すとよい。

【００１８】本発明が適用されるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永
久磁石の組成は目的に応じ選択すればよいが、磁気特性
に優れた希磁石を得るためには、焼結後の磁石組成にお
いて希土類元素Ｒ：２０〜４０ｗｔ％、ホウ素Ｂ：０．
５〜４.５ｗｔ％、Ｔ（ＦｅおよびＣｏの１種または２
種）：残部、となるような配合組成とすることが望まし
い。ここで、希土類元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素（Ｌ
ａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，ＹｂおよびＬｕ）の１種または２種以
上である。希土類元素Ｒの量が２０ｗｔ％未満である
と、希土類永久磁石の主相となるＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の生成
が十分ではなく軟磁性を持つα−Ｆｅなどが析出し、保
磁力Ｈｃｊが著しく低下する。一方、希土類元素Ｒが４
０ｗｔ％を超えると主相であるＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の体積比
率が低下し、残留磁束密度Ｂｒが低下する。また希土類
元素Ｒが酸素と反応し、含有する酸素量が増え、これに
伴い保磁力発生に有効なＲ−ｒｉｃｈ相が減少し、保磁
力Ｈｃｊの低下を招くため、希土類元素Ｒの量は２０〜
４０ｗｔ％とする。Ｎｄは資源的に豊富で比較的安価で
あることから、希土類元素Ｒとしての主成分をＮｄとす
ることが好ましい。またＤｙは異方性磁界が大きく、保
磁力Ｈｃｊを向上させる上で有効である。

【００１９】また、ホウ素Ｂが０.５ｗｔ％未満の場合
には高い保磁力Ｈｃｊを得ることができない。ただし、
ホウ素Ｂが４．５ｗｔ％を超えると残留磁束密度Ｂｒが
低下する傾向がある。したがって、上限を４.５ｗｔ％
とする。望ましいホウ素Ｂの量は０．５〜１.５ｗｔ％
である。さらに、保磁力Ｈｃｊを改善するために、Ｍを
加えてＲ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系の希土類永久磁石とすることも
できる。ここで、Ｍとしては、Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍ
ｇ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ｃ，Ｎｂ，Ｓｎ，Ｗ，Ｖ，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｍｏ，Ｂｉ，ＡｇおよびＧａなどの元素を１種また
は２種以上添加することができるが、添加量が６ｗｔ％
を超えると残留磁束密度Ｂｒが低下してくる。

【００２０】

【実施例】以下本発明を具体的な実験例に基づいて説明
する。＜実験例１＞２４ｗｔ％Ｎｄ−８％Ｄｙ−０.５％Ｃｏ
−０.１％Ｃｕ−０．２％Ａｌ−１.０％Ｂ−ｂａｌ.Ｆ
ｅの組成を有する厚さ０．３５ｍｍのストリップ・キャ
スト合金を単ロール法により得た。得られたストリップ
・キャスト合金に、以下の３つの条件（実施例１、比較
例１、比較例２）で水素吸収処理を行った。

【００２１】実施例１（１）容量６０Ｌの管状炉を用い、Ｍｏ製セッターに原
料合金８００ｇを入れ炉内に設置した。このときの温度
は室温である。なお、温度測定のために、炉芯管外部に
熱伝対を設置した。（２）炉内を真空ポンプにて１×１０^-1Ｔｏｒｒ以下
（最高到達１×１０^-4Ｔｏｒｒ）まで排気した。（３）水素ガスを導入して、炉内を０．１４ｋｇｆ／ｃ
ｍ²まで復圧し、一旦水素ガスの供給を中断した。（４）ストリップ・キャスト合金に水素が吸収され始め
たと判断したときに、炉内水素濃度が９９％程度となる
までＡｒガスのみを導入した。このときのＡｒは、１０
Ｌ／ｍｉｎの流量で約５秒間導入した。炉内は０.８Ｌ
−Ａｒ／６０Ｌ−Ｈ₂であるから、Ｈ₂濃度は９９％とな
る。なお、水素吸収の開始の判断は、炉内圧力の低下開
始に基づいて行った。（５）Ａｒガスの導入を中止し、水素ガスのみを再度供
給開始した。水素ガスは、水素吸収を実行あらしめるた
めに、炉内圧力が０．０５ｋｇｆ／ｃｍ²以下にならな
いように供給した。（６）水素の供給を行わなくても炉内の圧力低下が起こ
らなくなるときまで水素の供給を続けた。炉内の圧力低
下が起こらなくなった時間を吸収終了時間とした。

【００２２】比較例１（１）条件１と同様。（２）条件１と同様。（３）水素ガスを導入して、炉内を０．１４ｋｇｆ／ｃ
ｍ²まで復圧した。その後も、炉内に圧力低下が生じな
いように水素ガスを供給した。（４）水素の供給を行わなくても炉内の圧力低下が起こ
らなくなるまで水素の供給を続けた。炉内の圧力低下が
起こらなくなった時間を吸収終了時間とした。

【００２３】比較例２（１）条件１と同様。（２）条件１と同様。（３）下記の比率による水素ガスおよびＡｒガスの混合
ガスを導入して、炉内を０．１４ｋｇｆ／ｃｍ²まで復
圧した。その後も、炉内に圧力低下が生じないように混
合ガスを供給した。水素ガス：Ａｒガス＝９：１（４）混合ガスの供給を行わなくても炉内の圧力低下が
起こらなくなるときまで混合ガスの供給を続けた。炉内
の圧力低下が起こらなくなった時間を吸収終了時間とし
た。

【００２４】以上の実施例１、比較例１および比較例２
における、水素ガスまたは混合ガスの導入開始からの経
過時間と熱伝対により測定した温度変化（炉体の温度上
昇分）の関係を図１に示す。図１に示すように、水素吸
収開始から水素吸収終了まで水素ガスのみを導入した比
較例１は、炉体温度の上昇が急速に行われ、かつ到達温
度が高いことがわかる。また、水素吸収開始から水素吸
収終了まで混合ガスのみを導入した比較例２は、炉体温
度の上昇が緩やかで、かつ到達温度が低いことがわか
る。これに対して、当初水素ガスを導入しつつ、所定の
タイミングでＡｒガスを導入し、再度水素ガスを導入し
た実施例１は、比較例２に比べて短時間で水素吸収が終
了していることがわかる。しかも、後述するように、実
施例１により得られた永久磁石は、比較例１はもちろ
ん、比較例２により得られた永久磁石を凌ぐ磁気特性を
有している。なお、図１において、実施例１〜比較例２
によって吸収終了時間が異なるため、測定時間が異なっ
ている。

【００２５】次に、水素吸収が終了したストリップ・キ
ャスト合金に脱水素処理を施した。脱水素条件は、実施
例１〜比較例２ともに以下の通りである。（１）水素吸収が終了した後、そのまま炉内導入ガスを
Ａｒガスに切り替え、Ａｒガスの導入と放出弁の開閉に
より、炉内圧力を０．１０〜０．１１ｋｇｆ／ｃｍ²に
維持する。（２）そのままの状態で５℃／ｍｉｎで３５０℃まで昇
温し、３５０℃にて１時間保持する。（３）１時間後、真空ポンプにて１×１０^-1Ｔｏｒｒ以
下まで炉内を排気する。（４）排気終了後、さらに排気を継続したまま、５℃／
ｍｉｎで５００℃まで昇温、２時間保持する。（５）２時間経過後、Ａｒガスを導入し、大気圧まで復
圧した後、雰囲気を保ったまま急冷し室温まで冷却す
る。

【００２６】以上の水素吸収・脱水素処理を経た後に、
気流式微粉砕機（日本ニューマチック製ＰＪＭ−１００
ＮＰ）を用い、粉砕圧７ｋｇｆ／ｃｍ²で微粉砕を行っ
た。微粉砕の条件は、実施例１、比較例１，２とも同一
である。微粉砕によって得られた微粉末の粒度分布をＳ
ｙｍｐａｔｅｃ社製乾式レーザー回折粒度分布計ＨＥ
ＬＯＳ&ＲＯＤＯＳを用いて測定した。その結果を図２
に、そのときの各粒径を表１に示す。

【００２７】次に、以上で得られた微粉末を、１４ｋＯ
ｅ中の磁場中、１.２ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で横磁場成形
した。得られた成形体を１０５０℃ ４時間（真空中）
だけ焼結した後に、８００℃×１時間、５８０℃×１時
間の二段時効処理を施して、焼結体磁石を得た。得られ
た磁石の磁気特性をＢ−Ｈトレーサにて室温で測定し
た。その結果を表１に示す。図２および表１に示すよう
に、水素ガスのみで水素吸収を行った比較例１は、発熱
反応による温度上昇が大きいために、脱水素後の粉砕が
十分でない。そのために、微粉砕を行った後の粉末の粒
度が大きく、磁気特性も劣っている。水素ガスとＡｒガ
スの混合ガスで水素吸収を行った比較例２は、微粉砕後
の粒度、磁気特性は比較例１に比べて良好ではあるが、
図１に示したように、水素吸収までの時間が長い。以上
に比べて本発明による実施例１は、水素ガスのみ水素吸
収を行った比較例１に比べて発熱反応が抑制されている
ために、微粉砕後の粉末も微細で、かつ磁気特性は比較
例１はもちろん比較例２を凌いでいる。しかも、図１に
示したように、水素ガスとＡｒガスの混合ガスで水素吸
収を行う比較例２に比べて、短時間で水素吸収処理を完
了できる。このように、実施例１は、磁気特性および水
素吸収処理の短時間化という要求を兼備している。

【００２８】

【表１】

【００２９】＜実験例２＞３１ｗｔ％Ｎｄ−０．２％Ａ
ｌ−１．１％Ｂ−ｂａｌ.Ｆｅの組成を有する厚さ０．
３５ｍｍの主相合金形成用のストリップ・キャスト合金
（以下、単にストリップ）を単ロール法により得た。ま
た、６０ｗｔ％Ｎｄ−５％Ｃｏ−０.１％Ｃｕ−０．２
％Ａｌ−ｂａｌ.Ｆｅの組成を有する厚さ９ｍｍの合金
インゴット（以下、単にインゴット）を鉄製鋳型により
鋳造することにより得た。得られたストリップ、インゴ
ットに以下の条件で水素吸収処理を行った。

【００３０】実施例２ストリップ（主相形成用）およびインゴット（粒界相形
成用）ともに、実施例１と同様の条件で水素吸収処理を
行った。比較例３ストリップ（主相形成用）は実施例１、またインゴット
（粒界相形成用）は比較例１と同様の条件で水素吸収処
理を行った。

【００３１】比較例４ストリップ（主相形成用）は実施例１、またインゴット
（粒界相形成用）を比較例２と同様の条件（水素ガスと
Ａｒガスの混合ガスを導入）で水素吸収処理を行った。
以上の実施例２、比較例３および比較例４で、インゴッ
トの水素吸収における、水素ガスまたは混合ガスの導入
開始からの経過時間と熱伝対により測定した温度変化
（炉体の温度上昇分）の関係を図３に示す。図３に示す
ように、水素吸収開始から水素吸収終了まで水素ガスの
みを導入した比較例３は、炉体温度の上昇が急速に行わ
れ、かつ到達温度が高いことがわかる。また、水素吸収
開始から水素吸収終了まで混合ガスのみを導入した比較
例４は、炉体温度の上昇が緩やかで、かつ到達温度が低
いことがわかる。これに対して、当初水素ガスを導入し
つつ、所定のタイミングでＡｒガスを導入し、再度水素
ガスを導入した実施例２は、比較例４に比べて短時間で
水素吸収が終了していることがわかる。しかも、後述す
るように、実施例２により得られた永久磁石は、比較例
３はもちろん、比較例４により得られた永久磁石を凌ぐ
磁気特性を有している。

【００３２】以上の水素吸収処理が終了した後に、実施
例２、比較例３および比較例４について、実施例１と同
様の条件で脱水素処理を行うことにより、粗粉砕粉末を
得た。このインゴット粗粉砕粉末を、メッシュ分級し各
粒径粉の割合を求めた。その結果を図４に示すが、水素
ガスのみを導入した比較例３は３ｍｍ以上の粗大粒が多
く含まれることがわかる。

【００３３】脱水素処理により得られた粗粉砕粉末を、
気流式微粉砕機を用いて、微粉砕を行った。この粉砕条
件は、実施例２、比較例３および比較例４ともに実施例
１と同様である。ただし、比較例３の場合のみ、３ｍｍ
以上の粗大粒子が多量に存在するため、気流粉砕前にデ
ィスク・ミルにて機械粉砕を施した。得られた粉砕粉末
微粉の粒度分布はＳｙｍｐａｔｅｃ社製乾式レーザー
回折粒度分布計ＨＥＬＯＳ&ＲＯＤＯＳを用いて測定し
た。その結果を図５に、そのときの各粒径を表２に示
す。

【００３４】

【表２】

【００３５】微粉砕された主相形成用合金粉と粒界相形
成用合金粉とを、３２ｗｔ％Ｎｄ−０.５％Ｃｏ−０.１
％Ｃｕ−０．２％Ａｌ−ｂａｌ.Ｆｅの組成となるよう
に、混合した。この混合粉末を、１４ｋＯｅ中の磁場
中、１.２ｔｏｎ／ｃｍ² の圧力で横磁場成形した。得
られた成形体を１０５０℃×４時間（真空中）だけ焼結
した後に、８００℃×１時間、５８０℃×１時間の二段
時効処理を施して、焼結体磁石を得た。得られた磁石の
磁気特性をＢ−Ｈトレーサにて室温で測定した。その結
果を表２に示す。実施例２による永久磁石は、比較例３
はもちろん比較例４と同等の磁気特性を得ている。しか
も、図３に示したように、実施例２は、水素ガスとＡｒ
ガスの混合ガスで水素吸収を行った比較例４に比べて短
時間で水素吸収を完了できるから、生産効率の点からも
優れている。このように、実施例２は、磁気特性および
水素吸収処理の短時間化という要求を兼備している。な
お、以上の実験例１および２では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類
永久磁石について説明したが、本発明は他のいかなる金
属についても適用できることはいうまでもない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、水素吸
収反応時の温度上昇を抑制し、かつ長時間を要すること
なく水素吸収を行うことのできる方法を提供する。また
本発明は、そのような水素吸収方法を適用することによ
り、迅速化された水素粉砕方法を提供する。さらに本発
明は、そのような水素粉砕方法を適用することにより、
磁気特性の優れたＲ―Ｔ―Ｂ系永久磁石の製造方法を提
供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１、比較例１および比較例２におけ
る、水素吸収過程における炉体温度変化を示すグラフで
ある。

【図２】実施例１、比較例１および比較例２におけ
る、微粉砕後の粒度分布を示すグラフである。

【図３】実施例２、比較例３および比較例４におけ
る、水素吸収過程における炉体温度変化を示すグラフで
ある。

【図４】実施例２、比較例３および比較例４におけ
る、水素粉砕後の重量比率を示すグラフである。

【図５】実施例２、比較例３および比較例４におけ
る、微粉砕後の粒度分布を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ２２Ｃ 19/07 Ｃ２２Ｃ 19/07 Ｅ 38/00 ３０３ 38/00 ３０３Ｄ 38/10 38/10 Ｈ０１Ｆ 1/06 Ｈ０１Ｆ 1/06 ＡＦターム(参考） 4K017 BA03 BA06 BA08 CA06 DA04 EA03 FB06 4K018 AA27 BA05 BA18 BC08 BC09 CA04 KA45 5E040 AA04 BD01 CA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属に水素を吸収させる方法であって、前記金属を水素濃度（ａ）の水素雰囲気に晒し、所定の時期以降に前記水素雰囲気の水素濃度を水素濃度
（ｂ）に低下させ、前記水素雰囲気を水素濃度（ｂ）に所定時間だけ維持し
た後に、水素濃度（ｃ）に上昇させることを特徴とする
水素吸収方法。
【請求項２】前記水素雰囲気は所定の処理室内に形成
され、前記水素濃度（ａ）の水素雰囲気は、前記処理室に水素ガスを導入することにより形成するこ
とを特徴とする請求項１に記載の水素吸収方法。
【請求項３】前記水素濃度（ｂ）の水素雰囲気は、前記処理室に不活性ガスを導入することにより形成する
ことを特徴とする請求項２に記載の水素吸収方法。
【請求項４】前記水素濃度（ｃ）の水素雰囲気は、前記処理室への不活性ガスの導入を停止するとともに水
素ガスを導入することにより形成することを特徴とする
請求項３に記載の水素吸収方法。
【請求項５】金属に水素を吸収させる吸収工程と、水素が吸収された前記金属から水素を放出させる脱水素
工程と、を備え、前記吸収工程は、実質的に水素ガスからなる第１の雰囲気に前記金属を配
置し、前記第１の雰囲気中に不活性ガスを供給することにより
第２の雰囲気とし、さらに、前記第２の雰囲気への不活
性ガスの供給を停止するとともに水素ガスを供給するこ
とにより実質的に水素からなる前記第１の雰囲気に戻す
ことを特徴とする水素粉砕方法。
【請求項６】前記第１の雰囲気中への前記不活性ガス
の供給は、前記金属が水素の吸収を開始した直後から開
始されることを特徴とする請求項５に記載の水素粉砕方
法。
【請求項７】前記第２の雰囲気は、その水素濃度が９
８〜９９．５％の範囲に制御されることを特徴とする請
求項５に記載の水素粉砕方法。
【請求項８】Ｒ−Ｔ−Ｂ（Ｒ＝Ｙを含む希土類元素の
１種または２種以上、Ｔ＝ＦｅおよびＣｏの１種または
２種、Ｂ＝ホウ素）系希土類永久磁石を製造する方法で
あって、所定形態の原料合金の一部または全部に水素吸収および
脱水素処理を施して水素粉砕物を得る工程と、前記水素粉砕物または前記水素粉砕物を機械的な手段に
より粉砕した粉末を微粉砕して微粉砕粉末を得る工程
と、前記微粉砕粉末を磁場中で所定形状に成形した後に焼結
する工程と、を含み、前記水素吸収は、前記原料合金を水素濃度（ａ）の水素
雰囲気に晒し、所定の時期以降に前記水素雰囲気の水素濃度を水素濃度
（ｂ）に低下させ、前記水素雰囲気を水素濃度（ｂ）に所定時間だけ維持し
た後に、水素濃度（ｃ）に上昇させることを特徴とする
希土類永久磁石の製造方法。
【請求項９】前記原料合金は、最終的に得られる希土類永久磁石と実質的に一致する組
成を有する合金であることを特徴とする請求項８に記載
の希土類永久磁石の製造方法。
【請求項１０】前記原料合金は、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ化合物を主体とするＲ−Ｔ−Ｂ合金および
ＲおよびＴを主体とするＲ−Ｔ合金を含むことを特徴と
する請求項８に記載の希土類永久磁石の製造方法。