JP2003309006A - 磁気異方性ボンド磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高温水素熱処理された高い異方性をもつ希土類
磁石粉末を提供する。 【解決手段】高温水素熱処理され、１２〜１５ａｔ％の
イットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、Ｒとい
う。）と、５．５〜８ａｔ％のホウ素（以下、Ｂとい
う。）と、５．５〜８ａｔ％のホウ素（以下、Ｂとい
う。）と、０．０１〜１．０％のガリウム（以下、Ｇａ
という。）と、０．０１〜０．６ａｔ％のニオブ（以
下、Ｎｂという。）と、不可避の不純物元素を含み、残
りが鉄（Ｆｅ）とからなるＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合
金からなる磁気異方性磁石粉末と熱硬化性樹脂とを圧縮
成形した磁気異方性ボンド磁石において最大エネルギー
積（（ＢＨ）ｍａｘ）が１６７．９〜２００．５ｋＪ／
ｍ³（２１．１〜２５．０ＭＧＯｅ）であることを特徴
とする磁気異方性ボンド磁石である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希土類元素−鉄−
ホウ素系合金よりなり高い異方性をもつ磁気異方性ボン
ド磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、イットリウム（Ｙ）を含む希土類
元素（以下、Ｒと称す）と、鉄（Ｆｅ）と、ホウ素
（Ｂ）とを主成分とするＲＦｅＢ系合金よりなる希土類
磁石は残留磁束密度、保磁力などの磁気特性に優れるた
め工業的に広く利用されている。この希土類磁石は、例
えば、特開昭６０−２５７１０７号公報、特開昭６２−
２３９０３号公報、特公平７−６８５６１号公報等に報
告されている。

【０００３】特開昭６２−２３９０３号公報には、ＲＦ
ｅＢ系合金に水素の吸蔵および脱着による組織の順変態
および逆変態を行う高温水素熱処理の脱水素処理を改善
することにより保磁力（ｉＨｃ）が５ｋＯｅ（３９８ｋ
Ａ／ｍ）と高い永久磁石を製造する方法が開示されてい
る。ここで高温水素熱処理は組織の変態を伴う熱処理を
意味し、組織の変態を伴わない水素の吸蔵、脱水素のみ
が生ずる低温水素熱処理と区別する。

【０００４】そして、特公平７−６８５６１号公報に
は、この高温水素熱処理を改良し、ＲＦｅＢ系合金を１
０Ｔｏｒｒ（１．３ｋＰａ）以上の水素ガスもしくは１
０Ｔｏｒｒ（１３ｋＰａ）以上の分圧の水素ガスと不活
性ガスからなる混合ガスの雰囲気の下で５００℃〜１０
００℃の温度で熱処理して原料中に水素を吸収させて順
変態を起こさせ、再び脱水素を行うといった一連の高温
水素熱処理を行うことにより、ｉＨｃが１０ｋＯｅ（７
９５ｋＡ／ｍ）と高い磁気特性を持つ希土類永久ボンド
磁石を得る方法が開示されている。

【０００５】さらに、特公平７−６８５６１号公報は、
Ｎｄ_12.0Ｐｒ_1.4 Ｆｅ_80.8Ｂ_5.8 の原子数組成の希土類
合金を１ａｔｍＨ₂ ガス中で８３０℃まで昇温し、その
後８３０℃で５時間保持しこの間にＨ₂ ガス圧力を１０
〜７６０Ｔｏｒｒ（１．３ｋＰａ〜０．１ＭＰａ）の範
囲の所定圧力に保持し、その後８３０℃の温度で１．０
×１０^-5Ｔｏｒｒ（１．３１×１０^-3Ｐａ）の真空度に
減圧して４０分保持し、その後急冷することにより、異
方性ボンド磁石を得ている。その実施例中で最も顕著な
異方性をもつボンド磁石として、圧縮成形時に磁場を作
用させてＢｒを６．１ｋＧ（０．６１Ｔ）から７．２ｋ
Ｇ（０．７２Ｔ）へと約１８．２％向上したものを挙げ
ている。

【０００６】また、特公平４−２０２４２号公報には、
一度メルトスピンニングにより希土類磁石とした後、こ
の希土類磁石を熱間圧延処理して結晶方向を揃えた組織
とし、高い異方性をもつ希土類磁石とする方法が開示さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温水素熱
処理し、高い異方性をもつ希土類磁石粉末と熱硬化性樹
脂とを圧縮成形により最大エネルギー積の大きい磁気異
方性ボンド磁石を提供することを課題とする。希土類磁
石を熱間圧延処理して結晶方向を揃えた組織とし、高い
異方性をもつ希土類磁石粉末とする方法は、操作が複雑
なために製造コストが高くなる。また、得られる希土類
磁石粉末の結晶粒は偏平となる特色をもつ。

【０００８】他方、希土類磁石の水素吸蔵合金としての
特色でもある水素の吸蔵による組織の順変態、脱水素に
よる組織の逆変態を行う高温水素熱処理により結晶粒を
微細化し、結晶粒を小さくすることにより残留磁束密
度、保磁力などの磁気特性を高める高温水素熱処理によ
る希土類磁石粉末を得る方法がある。この高温水素熱処
理による希土類磁石粉末は、操作が比較的単純で製造コ
ストが安いという利点があるが、磁気特性に優れた希土
類磁石粉末が得られないという問題がある。特に異方性
を付与することが極めて困難である。

【０００９】希土類磁石の高温水素熱処理の過程で、前
記した特公平７−６８５６１号公報に開示されているよ
うに、Ｎｄ_12.0Ｐｒ_1.4 Ｆｅ_80.8Ｂ_5.8 組成の希土類合
金を高温水素熱処理した場合、圧縮成形時に磁場を作用
させることによりＢｒが６．１ｋＧ（０．６１Ｔ）から
７．２ｋＧ（０．７２Ｔ）へと約１８．２％向上する異
方性が報告されている。この特公平７−６８５６１号公
報の発明者の一人は、Ｊ．Ａｌｌｏｙｓ ａｎｄ Ｃｏ
ｍｐｏｕｎｄｓ ２３１（１９９５）５１で、ＮｄＦｅ
Ｂの三元系希土類合金を水素処理しても等方性磁石粉末
が得られるだけであるが、このＦｅをＣｏで置換し、Ｚ
ｒ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｈｆ等の元素を添加したＮｄＦｅＣｏ
Ｂに水素処理を行うと異方性が発現すると説明してい
る。

【００１０】本発明者は希土類磁石の水素処理を詳細に
検討し、実験を重ねた結果、従来高温水素熱処理により
等方性磁石粉末しか得られないと考えられていたＮｄＦ
ｅＢの三元系磁石粉末が、高温水素熱処理により極めて
高い異方性をもつ磁石粉末となることを発見した。他の
磁気特性で説明すると、従来高温水素熱処理によるＮｄ
ＦｅＢの三元系磁石粉末のＢｒが０．８Ｔ（８．０ｋ
Ｇ）程度と考えられていたものが、ＮｄＦｅＢの三元系
磁石粉末の組成を変えることなくそのＢｒを１．２〜
１．５Ｔ（１２〜１５ｋＧ）と高めることができること
を発見し、確認したものである。更には、ＮｄＦｅＢの
三元系にＧａ，Ｎｂを添加することによりそのＢｒを
１．３２〜１．３９Ｔ（１３．２〜１．３９ｋＧ）と高
めることができることを発見し、確認したものである。

【００１１】本発明者等は、発見された高温水素熱処理
によるＮｄＦｅＢの三元系合金の高い異方性は、ＮｄＦ
ｅＢの希土類合金を水素吸蔵させて水素と反応させ、こ
の希土類合金の組織を順変態するときに、Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄
Ｂ₁ の結晶方位が順変態により生ずると考えられる多数
の微細なＦｅ₂ Ｂに転写されて保存され、これが脱水素
による合金組織の逆変態で転写保存されたＦｅ₂ Ｂの結
晶方位が再生される微細なＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ₁ の結晶に転
写され、極めて高い異方性をもつ磁石粉末となるものと
考えている。なお、本発明ではその組成中にコバルト
（Ｃｏ）を必要としない。

【００１２】本発明はかかる見解の元で完成されたもの
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の異方性磁石粉末
は、高温水素熱処理され、異方性（Ｂｒ／Ｂｓ、ただし
Ｂｓは１．６Ｔ（１６ｋＧ）とした）が０．８２〜０．
８６であるイットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以
下、Ｒと称す）とホウ素（Ｂ）と、０．０１〜１．０ａ
ｔ％のガリウム（以下、Ｇａという。）と、０．０１〜
０．６ａｔ％のニオブ（以下、Ｎｂという。）と、不可
避の不純物とを含み残りが鉄（Ｆｅ）とから構成された
ＲＦｅＢ系合金からなることを特徴とする。また、本発
明は、高温水素熱処理され、１２〜１５ａｔ％のイット
リウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、Ｒという。）
と、５．５〜８ａｔ％のホウ素（以下、Ｂという。）
と、０．０１〜１．０％のガリウム（以下、Ｇａとい
う。）と、０．０１〜０．６ａｔ％のニオブ（以下、Ｎ
ｂという。）と、不可避の不純物元素を含み、残りが鉄
（Ｆｅ）とからなるＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金から
なる磁気異方性磁石粉末と熱硬化性樹脂とを圧縮成形し
た磁気異方性ボンド磁石において最大エネルギー積
（（ＢＨ）ｍａｘ）が１６７．９〜２００．５ｋＪ／ｍ
³（２１．１〜２５．０ＭＧＯｅ）であることを特徴と
する磁気異方性ボンド磁石である。更に、前記磁気異方
性磁石粉末が、異方性（Ｂｒ／Ｂｓ、ただしＢｓは１．
６Ｔ（１６ｋＧ）とした。）が０．８２〜０．８６であ
ることを特徴とする前記磁気異方性ボンド磁石でもあ
る。前記磁気異方性磁石粉末が、固有保磁力（ｉＨｃ）
が７９６〜１１９３ｋＡ／ｍ（１０．０〜１５ｋＯ
ｅ）、（ＢＨ）ｍａｘが３００〜３５０ｋＪ／ｍ³（３
７．８〜４４．０ＭＧＯｅ）であることを特徴とする前
記磁気異方性ボンド磁石である。

【００１４】本発明の異方性磁石粉末を構成するＲＦｅ
Ｂ系合金は、Ｒ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ₁ の正方晶結晶構造を持つ再
結晶粒からなるために高い異方性をもつものと考えられ
る。また、本発明の異方性磁石粉末は高温水素熱処理さ
れて得られるもので、その結晶粒が球形に近い、すなわ
ち、結晶粒のアスペクト比が小さいという特色がある。
具体的には、結晶粒の大きさは、粒径が０．１〜１．０
μｍ程度で、ほぼ全ての結晶粒のアスペクト比は２．０
以下である。

【００１５】ここで結晶粒とは合金粉末を意味するもの
ではなく、１個の合金粉末を構成する多数の結晶粒の個
々の結晶粒を意味する。また、アスペクト比とは、結晶
粒の最小粒径に対する最長粒径の比（最長粒径／最小粒
径）で定義される値である。さらに、熱間圧延による希
土類磁石はその結晶粒が偏平であり、結晶粒の形状が高
温水素熱処理した希土類磁石粉末のものと全く異なる。

【００１６】なお、磁石粉末のＢｒには、通常のＢＨト
レーサが使用できないため、本発明ではＢｒの測定方法
として次の方法を採用した。まず磁石粉末を７４から１
０５μｍの粒径のものに分級して用いた。そして反磁場
が０．２になるように成形し、磁場中で配向後４５７８
ｋＡ／ｍ（４５ＫＯｅ）で着磁し、ＶＳＭで測定してＢ
ｒを求めた。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の異方性磁石粉末を構成す
るＲＦｅＢ系合金は、１２〜１５ａｔ％のＲと、５．５
〜８ａｔ％のＢと、不可避な不純物とを含み、残りがＦ
ｅからなる。Ｒが１５ａｔ％を越えるとＢｒが低くな
り、逆に１２ａｔ％に達しないと初晶のα−Ｆｅが残
る。また、Ｂが８ａｔ％を越えるとＢｒが低くなり、逆
に５．５ａｔ％に達しないとＮｄ₂ Ｆｅ₁₇相等が析出す
る。Ｒとしては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、
Ｇｄ、Ｔｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕから選ばれ
る１種または２種以上が利用できる。中でもコスト及び
磁気特性の理由からＮｄを用いることが好ましい。

【００１８】ＲＦｅＢにＧａを０．０１〜１．０ａｔ％
配合することによって得られる磁石粉末の保磁力を向上
させる。このＧａは結晶粒界のスムージング化を容易に
しｉＨｃを上げるものと考えられる。また、Ｎｂを０．
０１〜０．６ａｔ％配合することによりより異方性を高
める事ができる。このＮｂはＦｅ₂ Ｂの転写を確実にし
てＢｒを向上させるものと考えられる。

【００１９】本発明の異方性磁石粉末は、主成分がＲＦ
ｅＢ系合金においてはその異方性（Ｂｒ／Ｂｓ、ここで
Ｂｓは１．６Ｔ（１６ｋＧ））が０．７０以上である。
その他の磁気特性として、Ｂｒは１．２〜１．５Ｔ（１
２〜１５ｋＧ）、ｉＨｃは６３６〜１２７２ｋＡ／ｍ
（８．０〜１６ｋＯｅ）、（ＢＨ）ｍａｘは２３８〜３
５８ｋＪ／ｍ³（３０〜４５ＭＧＯｅ）の特性を持つ。
一方、本発明の異方性磁石粉末は、より好ましくはＲＦ
ｅＢ系合金に、０．０１〜１．０％のＧａと、０．０１
〜０．６ａｔ％のＮｂを複合添加したＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎ
ｂ）Ｂ系合金においてその異方性（Ｂｒ／Ｂｓ、ここで
Ｂｓは１．６Ｔ（１６ｋＧ））が０．８２〜０．８６で
ある。その他の磁気特性として、Ｂｒは１．３２〜１．
３９Ｔ（１３．２〜１３．９ｋＧ）、ｉＨｃは７９６〜
１１９３ｋＡ／ｍ（１０．０〜１５．０ｋＯｅ）、（Ｂ
Ｈ）ｍａｘは３００〜３５０ｋＪ／ｍ3（３７．８〜４
４．０ＭＧＯｅ）の特性を持つ。本発明の異方性磁石粉
末は、ＲＦｅＢ系合金に水素を吸蔵させて水素と合金と
の反応を０．２５〜０．５０の相対反応速度範囲内で進
行させ、組織の順変態を起こさせ、その後脱水素反応を
進めて組織の逆変態を起こさせることにより製造でき
る。この製造に用いる原料の調製の方法は特に限定され
ないが、高純度の希土類、鉄、ホウ素を、用い、これら
を所定量混合して溶解炉等で溶解し、これを鋳造して合
金のインゴットを作製し、これを原料とすることができ
る。さらに、このインゴットを粉砕して粉末状とし、こ
れを原料とすることもできる。

【００２０】このとき、原料の調製の方法によっては原
料中の組成分布の偏りが生じることもある。このような
組成分布の偏りが生じると、好ましくない。そこで、こ
れらの原料を均質化処理しておくことが望ましい。この
均質化処理により組成分布の偏りが生じるのを減少させ
ることができる。本発明のＲＦｅＢ系合金に水素を吸蔵
させ、合金と水素の反応速度Ｖは Ｖ＝Ｖ₀ ・（ＰＨ₂ ／Ｐ）・ｅｘｐ（−Ｅａ／ＲＴ） （ここで、Ｖ_O ：頻度因子、ＰＨ₂ ：水素ガス圧力（Ｐ
ａ）、Ｐ_O ：解離圧（Ｐａ）、Ｅａ：活性化エネルギー
（ｋＪ／ｍｏｌ）、Ｒ：ガス定数（Ｊ／ｍｏｌＫ）、
Ｔ：温度（Ｋ）である。）で表される。この反応速度と
組織の変態速度とは比例していると考えられるので、組
織の変態速度をこの反応速度で評価することとした。

【００２１】即ち、組織の順変態反応の反応速度は、反
応温度が８３０℃、水素ガス圧力が０．１ＭＰａの時の
反応速度Ｖ_b をＶ_b ＝１とする基準反応速度とし、この
基準反応速度に基づく相対反応速度Ｖ_r で定義した。Ｖ
_r は次の式で示すことができる。 Ｖ_r ＝（１／０．５
７６）・ＰＨ₂ ・ｅｘｐ（−Ｅａ／ＲＴ）また、組織の
逆変態は８３０℃、水素ガス圧力が０．００１ＭＰａ
（０．０１ａｔｍ）を基準反応速度とした。逆変態反応
の相対反応速度も同様に求めることができる。

【００２２】なお、活性化エネルギーＥａは図１に示す
ように組成に依存し１９５〜２００ｋＪ／ｍｏｌとな
る。なお、この活性化エネルギーＥａはＮｄとＨ₂ とが
反応してＮｄＨ₂ となる生成熱を参考にして求めたもの
である。具体的に順変態反応の相対反応速度を反応温度
と水素ガス圧力で規定すると、相対反応速度の温度依存
性を示す図２、相対反応速度の圧力依存性を示す図３で
示される。

【００２３】順変態反応の相対反応速度を０．２５〜
０．５０の反応速度範囲内とするためには、反応温度は
７８０〜８４０℃の範囲が、水素圧力は０．０１〜０．
０６ＭＰａ（０．１〜０．６ａｔｍ）の範囲が良い。な
お、ここで言う反応温度はＲＦｅＢ系合金が水素を吸蔵
して順変態を起こす温度であり、反応炉の管理温度では
ないことに注意する必要がある。

【００２４】ＲＦｅＢ系合金が水素を吸蔵して順変態を
起こす反応は発熱反応であり、順変態の開始により反応
温度が加速度的に高くなる。従って、実際の反応温度は
反応炉の管理温度と大きく異なる。また、水素吸蔵によ
り水素ガス圧が大きく変動することも考えられる。例え
ば、不活性ガスと水素ガスとの混合ガスを採用した場
合、水素が吸蔵され、順変態を起こすＲＦｅＢ系合金の
周囲の水素ガス濃度が大きく低下することもあり得る。
異方性の高い磁石粉末とするためには、厳密な反応温度
管理および水素ガス圧力の管理を必要とする。

【００２５】順変態の相対反応速度が０．２５〜０．５
０の反応速度範囲外となる場合には、異方性が小さくな
る。なお、ＲＦｅＢ系合金よりなる磁石粉末は本来異方
性をもつものであり、完全な等方性とすることもまた極
めて困難である。ここでは異方性の定義として、異方性
Ｂｒ／Ｂｓ（Ｂｓ＝１．６Ｔ（Ｂｓ＝１６ｋＧ））とし
たとき、この値が０．５以下のものを完全等方性、０．
５を越え０．７０未満のものを等方性、０．７０以上の
ものを異方性と定義する。

【００２６】順変態の相対反応速度が０．２５〜０．５
０の反応速度範囲内でＢｒ／Ｂｓ（Ｂｓ＝１．６Ｔ（Ｂ
ｓ＝１６ｋＧ））が０．７０以上の異方性磁石粉末が得
られる。 順変態の反応により、前に説明したように、
ＮｄＦｅＢの希土類合金を水素吸蔵させて順変態すると
きに、Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ₁ の結晶方位が順変態により生ず
ると考えられる多数の微細なＦｅ₂ Ｂにより正確に転写
されるためであろうと考えている。順変態の相対反応速
度が０．２５〜０．５０の反応速度範囲外では、Ｆｅ₂
Ｂへの転写が充分でなく、異方性が低くなる。発明者は
現状ではＦｅ₂Ｂへの転写が充分でない場合には、後の
工程で異方性を高めることは不可能であると考えてい
る。

【００２７】反応に伴って加速度的に早くなる順変態の
相対反応速度を０．２５〜０．５０の相対反応速度範囲
内に管理することは通常の炉では不可能である。そのた
め新しい熱処理炉として、本発明者等は特願平８−２０
６２３１号明細書に記載した反応時の発熱を相殺する吸
熱手段をもった炉を開発して使用した。この吸熱手段
は、水素吸蔵合金を管内に配置し、この管を炉内に入
れ、反応による発熱と逆に管内の水素ガス圧力を減圧
し、脱水素反応を進めて吸熱させ、反応による発熱を吸
収して相殺するものである。これにより炉の管理温度と
反応温度とをほぼ等しくできる。

【００２８】この順変態の反応は理想的には３０分程度
で終わるが、工業的には反応時間は処理量に依存する。
順変態の終了後、順変態を起こした温度で少なくとも１
時間加熱処理を継続することにより得られる磁石粉末の
保磁力が向上する。これは順変態により生じた内部歪み
が緩和除去されることと関連していると考えている。内
部歪みが残存していると逆変態後に組織が不均一化して
保磁力が低下するものと考えている。

【００２９】この後、吸蔵した水素を脱水素して逆変態
を起こさせる。この逆変態はＦｅ₂Ｂの結晶方位を生成
するＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ₁ の結晶方位に転写するものであ
る。この逆変態時にＦｅ₂ Ｂの方位を転写するために
は、０．１〜０．４の相対反応速度範囲内で起こさせる
のが好ましい。具体的にはこの逆変態は、前記順変態の
水素ガス圧力の１／１０〜１／１００の水素ガス圧力に
維持して行うことにより達成される。なお、逆変態は順
変態とは反対の吸熱反応であり、逆変態の開始により反
応温度が加速度的に低下する。従って、実際の反応温度
を７８０〜８４０℃の範囲に保つためには、順変態と同
様の能力を持った炉が必要である。

【００３０】この逆変態は理論的には１０分以内で終わ
る。工業的には処理量に依存する。この逆変態終了後に
は逆変態の温度で少なくとも２５分以上保持し、生成し
たＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ₁ 結晶を持つ希土類磁石粉末に含まれ
る水素を除去するのが好ましい。これにより保磁力が向
上する。解離した水素が合金内に残存していると保磁力
を著しく損なうためである。この後冷却し、本発明の異
方性磁石が得られる。冷却は少なくとも５℃／ｍｉｎ．
の冷却速度で行うことが望ましい。

【００３１】インゴット状の原料を用いたとき、得られ
るインゴット状の希土類永久磁石は乳鉢等で容易に粉砕
することができる。また、粉末状の原料を用いた場合、
凝集等により固化することもあるが、乳鉢等で容易に粉
砕することができる。希土類永久ボンド磁石は、得られ
た希土類永久磁石粉末と、この磁石粉末のバインダーと
なる樹脂と、を用いて製造される。このとき樹脂として
はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができ、
所定の着磁用の磁場のもとで、この樹脂と磁石粉末とを
混合して得られた混合物を加圧成形等により成形した
後、熱処理して樹脂を熱硬化し、異方性の希土類永久ボ
ンド磁石を形成することができる。

【００３２】

【発明の作用】本発明の異方性磁石粉末は、主成分がＲ
ＦｅＢ系合金においてはＢｒ／Ｂｓ（ここでＢｓは１．
６Ｔ（１６ｋＧ））が０．７０以上と極めて大きい異方
性をもつ。また、残留磁束密度および保磁力はそれぞれ
１．２Ｔ（１２ｋＧ）、６３６ｋＡ／ｍ（８ｋＯｅ）以
上で磁気特性に優れる。そして、これらの磁石粉末を用
いた異方性ボンド磁石は１３５ｋＪ／ｍ³（１７ＭＧＯ
ｅ）以上の高い（ＢＨ）ｍａｘをもつ。一方、本発明の
異方性磁石粉末は、好ましくはＲＦｅＢ系合金に、０．
０１〜１．０％のＧａと、０．０１〜０．６ａｔ％のＮ
ｂを複合添加したＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金におい
ては０．８２〜０．８６と極めて大きい異方性をもつ。
また、残留磁束密度および保磁力はそれぞれＢｒが１．
３２〜１．３９Ｔ（１３．２〜１３．９ｋＧ）、７９６
〜１１９３ｋＡ／ｍ（１０．０〜１５．０ｋＯｅ）、で
磁気特性に優れる。（ＢＨ）ｍａｘは３００〜３５０ｋ
Ｊ／ｍ3（３７．８〜４４．０ＭＧＯｅ）の特性を持
つ。そして、これらの磁石粉末を用いた異方性ボンド磁
石は１６７．９〜２００．５ｋＪ／ｍ³（２１．１〜２
５．０ＭＧＯｅ）の高い（ＢＨ）ｍａｘをもつ。

【００３３】また、本発明の異方性磁石粉末の製造方法
は高温水素熱処理の順変態反応の相対反応速度を所定速
度としたものである。これにより簡単に異方性の大きい
希土類磁石粉末を容易に得ることができる。

【００３４】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）Ｎｄ：１２．５ａｔ％、Ｂ：６．２ａｔ
％、残部Ｆｅよりなる合金をボタンアーク溶解で溶製
し、１１４０℃で均質化終了を行い、その後表１に示す
条件で水素処理を行った。

【００３５】具体的には、試料として約１５ｇと極めて
少なくし石英管中に入れ、この石英管内の水素ガス圧を
管理できるように導管でガス圧制御装置に結んだ。加熱
炉としては赤外線加熱炉を使用した。温度測定には熱電
対を使用し、試料の温度と雰囲気の温度を測定し、これ
らの温度に基づいて炉を制御した。石英管の中に表１に
示す水素ガス圧を導入し、その状態で加熱し約６０分間
で反応温度までした。そして反応の開始を試料の温度が
雰囲気の温度を越えると直ちに加熱を中止し、放熱によ
る冷却で雰囲気温度を下げ、反応による発熱を吸収し、
目的の反応温度＋５℃以内に試料温度が保たれるように
した。試料量が１５ｇと少なく、かつ、赤外線炉を使用
しているため石英管内の雰囲気温度は比較的容易に制御
できた。

【００３６】この後８２０℃、水素ガス圧０．０２ＭＰ
ａ（０．２ａｔｍ）で３時間加熱処理を行った。その後
逆変態相対速度０．２６となるように石英管内の水素ガ
ス圧を放出して脱水素を図り、逆変態反応を進めた。こ
の脱水素による逆変態反応では、水素ガス圧を微妙に制
御し、温度が吸熱反応により下がり始めると、水素ガス
圧の減圧を止め、温度が所定温度に戻ると再び減圧を再
開するといった制御方法により行い、目的とする温度−
５℃の範囲で制御し、水素ガス吸蔵時の水素ガス圧の１
／１００以下の０．０００１ＭＰａ（０．００１ａｔ
ｍ）とした。

【００３７】この脱水素による逆変態反応の開始から３
０分間後まで、所定温度の熱処理を続けた。このあと冷
却し、水素処理を終えた。これにより希土類磁石粉末を
製造した。得られた希土類磁石粉末の残留磁束密度を測
定し、異方化率を求めた。残留磁束密度、異方化率とと
もに順変態相対反応速度、処理温度および水素吸蔵時の
水素ガス圧を合わせて表１に示す。なお、アスペクト比
は、各結晶粒の最大直径および最小直径を電子顕微鏡で
測定し、２５サンプルの平均値として求めた。 表１ 反応速度が０．２５〜０．５の範囲では、いずれもＮｄ
₂ Ｆｅ₁₄Ｂの方位がＦｅ₂ Ｂに転写され高い異方性が得
られるが、この範囲外の相対反応速度が早い場合、転写
がうまくいかず等方性の粉末しかえられない。一方、反
応速度が遅い場合は反応が不均一になり高いＢｓが得ら
れるもののＮｄＦｅＢが残留してしまい高い保磁力（ｉ
Ｈｃ）が得られない。 実施例２．主として実施例１のＮｏ．１の水素吸蔵条件
で水素吸蔵させて合金組織の順変態を行ったものを表２
に示す保持温度、保持水素ガス圧力および保持時間で順
変態後の加熱処理を行った（なお、Ｎｏ．５４について
は実施例１のＮｏ．５２の水素吸蔵条件で水素吸蔵させ
て合金組織の順変態を行った。）。その後逆変態相対速
度０．２６となるように保持温度で水素ガス圧力を下
げ、実施例１と同様に脱水素による逆変態反応を起こさ
せ、その後実施例１と同様に逆変態反応後の熱処理を８
２０℃、真空下で３０分間保持し、その後冷却した。こ
れにより表２に示す希土類磁石粉末を製造した。

【００３８】得られた希土類磁石粉末の残留磁束密度、
固有保磁力および（ＢＨ）ｍａｘを測定し、異方化率を
求めた。保磁力、異方化率とともに順変態相対反応速
度、保持時間、保持温度、保持圧力、残留磁束密度、異
方化率、固有保磁力および磁石粉末の（ＢＨ）ｍａｘを
合わせて表２に示す。表２ 実施例１と同様にして順反応を終えたのち続けて保持温
度で及び圧力で熱処理し順変態に伴う歪みを緩和した
後、続けて脱水素（水素圧力０．０００１ＭＰａ（０．
００１ａｔｍ））した結果は、実施例１同様高い異方性
が維持された。そして、６０分以上保持することで、実
施例１と比較して保磁力が高くなる。一方短時間の保持
では異方性は失われないが、保磁力は低い。また、反応
速度が早いと、異方性は失われ、続けて保持、脱水素を
行っても異方性は回復しない。 実施例３．主として実施例２のＮｏ．７の水素吸蔵条件
で水素吸蔵させて合金組織の順変態を行いその後１８０
分保持したものを、表３に示す試料温度、逆変態相対速
度、逆変態水素ガス圧力０．０００１ＭＰａ（０．００
１ａｔｍ）で逆変態を行い、その後、８２０℃、真空下
で３０分加熱処理を行い、その後急冷した（なお、Ｎ
ｏ．５６については実施例１のＮｏ．５２の水素吸蔵条
件で水素吸蔵させて合金組織の順変態を行った。）。こ
れにより表３に示す希土類磁石粉末を製造した。

【００３９】得られた希土類磁石粉末の残留磁束密度、
固有保磁力および（ＢＨ）ｍａｘを測定し、異方化率を
求めた。保磁力、異方化率とともに順変態相対反応速
度、保持時間、逆変態相対速度、試料温度、残留磁束密
度、異方化率、固有保磁力および磁石粉末の（ＢＨ）ｍ
ａｘを合わせて表３に示す。表３ 逆変態反応速度が０．１〜０．４の範囲では、転写され
た方位が、乱れることなくＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂに転写され異
方性が得られるが、Ｎｏ．５５に見られるように、逆変
態反応速度がそれより早い場合には異方性が低くなり高
い特性が得られない。

【００４０】一方、Ｎｏ．５６に見られるように、変態
の反応速度が早い場合には、その後の処理が良くても異
方性は得られない。 実施例４．主に実施例３のＮｏ．１１と同様に順変態、
熱処理および逆変態を行ったものを表４に示す保持温度
および保持時間で加熱処理を行った。（なお、Ｎｏ．５
６については実施例３のＮｏ．５４の順変態、熱処理お
よび逆変態を行った。）これにより表４に示す希土類磁
石粉末を製造した。

【００４１】また、得られた粉末磁石粉末を用い、熱硬
化性樹脂としてフェノール樹脂を粉末磁石１００ｇに対
して３ｇ使用し、型内で圧縮成形してボンド磁石を得
た。また、成形時に２．０Ｔ（２０ｋＯｅ）の磁場を作
用させたものと、無磁場のものとの２種類のものを得
た。得られた希土類磁石粉末の残留磁束密度、固有保磁
力および（ＢＨ）ｍａｘを測定し、異方化率を求めた。
また、この磁石に含まれる残留水素を求めた。残留水素
の値は全体を１００重量％としたときの重量％で示し
た。さらにボンド磁石の最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａ
ｘを測定した。この結果、１３５ｋＪ／ｍ³以上の最大
エネルギー積を有する磁気異方性ボンド磁石を得ること
ができた。

【００４２】保磁力、異方化率とともに順変態相対反応
速度、保持時間、逆変態相対速度、逆変態後の保持温度
および保持時間の処理条件を表４に、測定された磁気特
性を表５に示す。 表４ 表５ 脱水素時間が２５分以上保持することで、十分に水素が
抜け異方性が失われることなく、高い保磁力が得られる
ことがわかる。一方保持時間が早い場合は少し水素が残
り、高い保磁力は得られない。

【００４３】また、異方化の反応速度が早い場合には、
高い保磁力は得られるものの、異方性は完全に消去さ
れ、等方性の粉末しか得られない。 実施例５．Ｎｄ：１２．５ａｔ％、Ｂ：６．２ａｔ％、
残部Ｆｅよりなる合金に表６に示す微量のＧａ，Ｎｂを
添加し、実施例１で説明したのと同様にボタンアーク溶
解で溶製し、１１４０℃で均質化終了を行い、その後表
６に示す条件で高温水素熱処理を行った。その後実施例
４と同様に磁気特性を測定した。測定結果を表７に示
す。 表６ 表７ Ｇａ添加は逆磁区の発生を抑えるための粒界のクリーニ
ング効果をもち高い保磁力が得られる。また、Ｎｂ添加
は、転写の効果を上げる働きをもつ。その結果Ｇａ，Ｎ
ｂの量元素の微量添加で従来得られていない、３５０ｋ
Ｊ／ｍ³（４４．０ＭＧＯｅ）の高い特性が得られる。
そして、最大エネルギー積が１６７．９〜２００．５ｋ
Ｊ／ｍ³（２１．１〜２５．０ＭＧＯｅ）の磁気異方性
ボンド磁石を得ることができた。

【発明の効果】本発明の異方性磁石粉末は、ＲＦｅ（Ｇ
ａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金を磁気異方性磁石粉末に使用して熱
硬化性樹脂とを圧縮成形することにより、１６７．９〜
２００．５ｋＪ／ｍ³（２１．１〜２５．０ＭＧＯｅ）
の優れた（ＢＨ）ｍａｘをもつ非常に優れた異方性ボン
ド磁石とすることができる。このＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）
Ｂ系合金の磁気異方性磁石粉末は、異方性（Ｂｒ／Ｂｓ
＝１．６Ｔ（１６ＫＧ））が０．８２〜０．８６である
ことが好ましい。このＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金の
磁気異方性磁石粉末が、固有保磁力（ｉＨｃ）が７９６
〜１１９３ｋＡ／ｍ（１０．０〜１５ｋＯｅ）、（Ｂ
Ｈ）ｍａｘが３００〜３５０ｋＪ／ｍ³（３７．８〜４
４．０ＭＧＯｅ）であることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 希土類合金の順変態反応の合金組成と反応速
度との関係を示す線図である。

【図２】 希土類合金の順変態反応の反応温度と反応速
度との関係を示す線図である。

【図３】 希土類合金の順変態反応の水素ガス圧力と反
応速度との関係を示す線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E040 AA04 AA19 BB05 CA01 HB05 NN12 NN14

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温水素熱処理され、１２〜１５ａｔ％
   のイットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、Ｒとい
   う。）と、５．５〜８ａｔ％のホウ素（以下、Ｂとい
   う。）と、５．５〜８ａｔ％のホウ素（以下、Ｂとい
   う。）と、０．０１〜１．０％のガリウム（以下、Ｇａ
   という。）と、０．０１〜０．６ａｔ％のニオブ（以
   下、Ｎｂという。）と、不可避の不純物元素を含み、残
   りが鉄（Ｆｅ）で構成されるＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系
   合金からなる磁気異方性磁石粉末と熱硬化性樹脂とを圧
   縮成形した磁気異方性ボンド磁石において最大エネルギ
   ー積（（ＢＨ）ｍａｘ）が１６７．９〜２００．５ｋＪ
   ／ｍ³（２１．１〜２５．０ＭＧＯｅ）であることを特
   徴とする磁気異方性ボンド磁石。
2. 【請求項２】 前記磁気異方性磁石粉末が、異方性（Ｂ
   ｒ／Ｂｓ、ただしＢｓは１．６Ｔ（１６ｋＧ）とし
   た。）が０．８２〜０．８６であることを特徴とする請
   求項１に記載の磁気異方性ボンド磁石。
3. 【請求項３】 前記磁気異方性磁石粉末が、固有保磁
   力（ｉＨｃ）が７９６〜１１９３ｋＡ／ｍ（１０．０〜
   １５ｋＯｅ）、（ＢＨ）ｍａｘが３００〜３５０ｋＪ／
   ｍ³（３７．８〜４４．０ＭＧＯｅ）であることを特徴
   とする請求項２に記載の磁気異方性ボンド磁石。