JP2004060023A

JP2004060023A - 希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末及びその製造方法

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Publication number: JP2004060023A
Application number: JP2002222486A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yokozawa; 横沢　公一; Atsushi Kawamoto; 川本　淳
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP4063005B2

Abstract

【課題】磁石粉末を特定の粒度分布に揃えることで凝集度が低くなり、磁気特性が向上した希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末、及び磁石粉末を特定の装置・条件で粉砕することによって効率的に製造しうる方法の提供。
【解決手段】平均粒径（Ｄ５０）が１〜５μｍで、粒度（Ｄ２０−Ｄ７０）幅が５μｍ以下である粒度分布をもち、かつ凝集度（Ｘ）が４以下である希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末；平均粒径が５μｍを超える希土類−遷移金属−窒素系磁石の粗粉末を媒体攪拌ミル又はビーズミルのいずれかの粉砕機に入れ、粉砕機の中で金属ボール又はセラミックスボールの粉砕媒体とともに回転させ、その際、粉砕媒体としてボール径が０．１〜１ｍｍのものを用いるとともに、粉砕機の回転周速度を１０〜２０ｍ／ｓとすることにより、希土類−遷移金属−窒素系磁石の粗粉末を微粉砕する希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末の製造方法。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末及びその製造方法に関し、特に、磁石粉末を特定の粒度分布に揃えることで凝集度が低くなり、磁気特性が向上した希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末、また、磁石粉末を特定の装置・条件で粉砕することによって効率的に製造しうる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＳｍＦｅＮで代表される希土類−遷移金属−窒素系磁石は、高性能でかつ安価な希土類−遷移金属−窒素系磁石として知られている。
従来、この希土類−遷移金属−窒素系磁石は、希土類金属と遷移金属を溶解して合金を作製する溶解法や、希土類酸化物と遷移金属からなる原料にアルカリ土類金属を還元剤として配合し、高温で希土類酸化物を金属に還元するとともに遷移金属と合金化する還元拡散法によって製造されている。しかし、溶解法では、原料として使用する希土類金属が高価であるため経済的ではなく、安価な希土類酸化物粉末を原料として利用できる還元拡散法が望ましい方法であると考えられている。
【０００３】
すなわち、還元拡散法では、先ず希土類酸化物粉末原料、遷移金属粉末原料、および上記希土類酸化物の還元剤であるアルカリ土類金属を配合した混合物を、非酸化性雰囲気中において加熱焼成して希土類−遷移金属系合金を合成する。その後、得られた希土類−遷移金属系合金を湿式処理して粉末状にした後、この粉末状の希土類−遷移金属合金を窒化処理することで所望の希土類−遷移金属−窒素系磁石が製造される。
【０００４】
この様にして得られた粉末状の希土類−遷移金属−窒素系磁石は、特定の粒度になるまで微粉砕処理される。この場合、希土類−遷移金属−窒素系磁石は、保磁力の発生機構がニュークリエーション型であることから、磁気特性の一つである減磁曲線の角型性、保磁力を高めるには、微粉砕された後の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末の粒度を揃えることが必要とされている。
【０００５】
磁石粉末の粒度を揃えるために、出発原料として微細な鉄粉や酸化鉄粉が用いられているが、例えば、共沈法で微細水酸化物を作製してから焼成して得られた微細粉末を原料粉末とし、還元拡散法で合金化し窒化することで、粉砕することなく高性能磁石粉末を製造していた。
しかしながら、この方法では、微細な鉄粉や酸化鉄粉を用いるために製造コストが高くなるし、合成時に磁石の微細粉末が凝集しやすくなり、結果として、残留磁束密度や減磁曲線の角形性が低下するという欠点を有していた。
【０００６】
一方、希土類−遷移金属系磁石粉末を粉砕する場合は、通常、アトライタ等の粉砕機を用い、鉄系ボールと溶媒、磁石粉末を混合し、０．３〜１．０ｍ／ｓ程度の回転周速度で粉砕を行っていた。この場合、サブミクロンの微粉末が発生し粒度分布が広がってしまう傾向にあった。このため、希土類−遷移金属系磁石粉末に凝集が起こり、最終的に得られる希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末の磁気特性の低下が起こっていた。
【０００７】
このため、例えば、特開平５−１７５０２２号公報では、ＳｍＦｅＮ合金粒子の微粉砕する際、または微粉砕後の分級の際に、磁石粒子の温度を３００〜６５０℃に保つようにして磁石粒子の凝集を防ぐ方法が提案されている。また、特開２０００−３４５０３号公報では、ＳｍＦｅＮ合金粒子の表面をフッ素化合物皮膜、ポリシラザン硬化皮膜、酸化ケイ素皮膜、窒化ケイ素皮膜のいずれかで被覆して保護層を形成することによって、耐酸化性を向上させ、微粉同志の凝集を抑制した高磁気特性の合金粉末が提案されている。
【０００８】
しかしながら、これらの方法では、製造時に温度調整や皮膜条件などをコントロールするのが難しく、製造工程も長くなり、バラツキが大きくなりやすいなどの問題があり、いずれも所望の磁気特性を有する磁石粉末を得ることが困難であった。
【０００９】
このような状況下、原料の磁石粉末を微粉砕しても粉末同士の凝集度が低く、磁気特性が低下しない希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末、また、かかる磁石粉末を効率的に得ることができる製造方法が切望されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、このような従来の状況に鑑み、磁石粉末を特定の粒度分布に揃えることで凝集度が低くなり、磁気特性が向上した希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末、また、磁石粉末を特定の装置・条件で粉砕することによって効率的に製造する方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、希土類−遷移金属系合金粉末を窒化後、微粉砕し粉末の粒度を揃えることで、微粉末化した磁石粉末の凝集度を低く抑えることができ、さらに、媒体攪拌ミル又はビーズミルのいずれかの粉砕機を用い、磁石粉末を特定の条件で粉砕することによって、高い磁気特性を持つ磁石粉末を容易に得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、平均粒径（Ｄ５０）が１〜５μｍで、粒度（Ｄ２０−Ｄ７０）幅が５μｍ以下である粒度分布をもち、かつ下記の式（１）で表される凝集度（Ｘ）が４以下であることを特徴する希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末が提供される。
Ｘ＝Ａ／Ｂ　…（１）
（式中、Ｘは凝集度、Ａは、０．２×１０^５Ｐａの空気圧を噴射して解凝した後の平均粒径、Ｂは、３．０×１０^５Ｐａの空気圧を噴射して解凝した後の平均粒径を示す。）
【００１３】
本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、平均粒径（Ｄ５０）が２〜４μｍで、粒度（Ｄ２０−Ｄ７０）幅が４μｍ以下の粒度分布をもつことを特徴する希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末が提供される。
【００１４】
本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末からなることを特徴する希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末が提供される。
【００１５】
本発明の第４の発明によれば、第１の発明において、残留磁束密度が１．３Ｔ（１３ｋＧ）以上、角形性が４００ｋＡ／ｍ（５ｋＯｅ）以上、保磁力が８８０ｋＡ／ｍ（１１ｋＯｅ）以上の磁気特性を有することを特徴する希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末が提供される。
【００１６】
本発明の第５の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明において、平均粒径（Ｄ５０）が５μｍを超える希土類−遷移金属−窒素系磁石の粗粉末を媒体攪拌ミル又はビーズミルのいずれかの粉砕機に入れ、次いで、粉砕機の中で金属ボール又はセラミックスボールの粉砕媒体とともに回転させ、その際、粉砕媒体としてボール径が０．１〜１ｍｍのものを用いるとともに、粉砕機の回転周速度を１０〜２０ｍ／ｓとすることにより、希土類−遷移金属−窒素系磁石の粗粉末を微粉砕することを特徴する希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末の製造方法が提供される。
【００１７】
本発明の第６の発明によれば、第５の発明において、粉砕媒体のボール充填率を粉砕機容積の４０〜７０％とすることを特徴とする希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末の製造方法が提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末及びその製造方法について詳細に説明する。
【００１９】
１．希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末
本発明に係る希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末は、微粉砕された磁石粉末の粒度が特定範囲に揃えられ、かつ粉末の凝集度が低く抑えられており、優れた磁気特性を有している磁石粉末である。
【００２０】
磁石粉末は、希土類元素を含む遷移金属−窒素系磁石合金の粉末であれば、特に制限されない。希土類−遷移金属−窒素系磁石合金としては、例えば、希土類−鉄−窒素系の各種磁石粉末等を使用でき、希土類元素には、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｃｅの内、少なくとも一種あるいは、さらにＰｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂの内、一種以上を含むものが好ましい。中でもＳｍが含まれる場合、本発明の効果を著しく発揮させることが可能となる。希土類元素は、単独若しくは混合物として使用でき、その含有量は、５〜４０ａｔ．％とすることが好ましい。
【００２１】
遷移金属には、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎが一般的に用いられるが、特に限定はされない。遷移金属として、特に好ましくはＦｅを用いることができ、さらに磁気特性を損なうことなく磁石の温度特性を改善する目的で、Ｆｅの一部をＣｏで置換してもよい。これらの中では、特に、Ｆｅを５０〜９０ａｔ．％含有するものが好ましい。
【００２２】
また、保磁力の向上、生産性の向上並びに低コスト化のために、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｖ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ又はＣｕ等から選ばれた一種以上を添加してもよい。この場合、添加量は、遷移金属全重量に対して７重量％以下とすることが望ましい。また、不可避的不純物としてＣあるいはＢ等が５重量部％以下含有されていてもよい。
【００２３】
希土類−遷移金属−窒素系磁石には、フェライト、アルニコなど通常、ボンド磁石の原料となる各種の磁石粉末を混合してもよく、異方性磁石粉末だけでなく、等方性磁石粉末も対象となるが、異方性磁場（ＨＡ）が、５０ｋＯｅ（４．０ＭＡ／ｍ）以上の磁石粉末が好ましい。
【００２４】
本発明の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末は、平均粒径（Ｄ５０）が１〜５μｍ、特に２〜４μｍであり、かつ粒度（Ｄ２０−Ｄ７０）幅が５μｍ以下、好ましくは４μｍ以下の粒度分布を有するものである。平均粒径（Ｄ５０）が１μｍ未満では凝集度を低く維持できず、ボンド磁石を形成する際、成形性が悪化するという問題がある。一方、５μｍを超えると、磁気特性が低下する。また、粒度（Ｄ２０−Ｄ７０）幅が５μｍを超えると、凝集が起こりやすく、しかも強い結合の凝集となりやすい。
【００２５】
本発明の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末の平均粒径（Ｄ５０）、粒度（Ｄ２０−Ｄ７０）幅、すなわち粒度分布は、ＨＥＬＯＳ粒度分布測定装置を用いて測定した値である。ＨＥＬＯＳ粒度分布測定装置は、粒度分布を測定する際に、被測定粉末に一定の圧力の空気を噴射させて凝集した粉末を解凝して測定するものである。そして、このときの空気圧を分散力と呼んでいる。
【００２６】
平均粒径（Ｄ５０）、粒度（Ｄ２０−Ｄ７０）幅は、いずれも空気圧力を３．０×１０^５Ｐａで噴射して測定したものである。ここで、粒度（Ｄ２０−Ｄ７０）幅とは、粒度Ｄ２０（被測定粉体の集団の全体積を１００％としたとき、小径からの累積体積が２０％のときの粒度）と粒度Ｄ７０の差であり、粒度分布の広がり程度を示すものである。
【００２７】
本発明の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末は、下記の式（１）で表される凝集度（Ｘ）が４以下でなければならない。
Ｘ＝Ａ／Ｂ　…（１）
（式中、Ｘは凝集度、Ａは、０．２×１０^５Ｐａの空気圧を噴射して解凝した後の平均粒径、Ｂは、３．０×１０^５Ｐａの空気圧を噴射して解凝した後の平均粒径を示す。）
【００２８】
上記のとおり、ＨＥＬＯＳ粒度分布測定装置で粒度分布を測定する際に、被測定粉末に一定の圧力の空気を噴射させて凝集した粉末を解凝して測定するに当たり、より強い圧力の空気を噴射すればより解凝が進み、ある程度以上の空気圧を超えると、もうそれ以上解凝できなくなり、その粉末の持つ凝集の程度を示す一定値に収束する。一方、空気圧を弱くしていくと、粉末どうしが弱く凝集している場合と強く凝集している場合とで解凝のされ方が異なってきて、弱く凝集している場合のほうが解凝されやすく、平均粒径は、強く凝集している場合に比較して小さくなる。
【００２９】
ここで、図１を用いて、媒体攪拌ミルを粉砕機とし、ジルコニアボールの粉砕媒体で磁石粉末を微粉砕する時の凝集度を決定する方法について説明する。
図１は、本発明者らが行った実験、すなわちボール径が小さい（例えば０．５ｍｍ）粉砕媒体を用い、回転周速度を高速（例えば１０ｍ／ｓ）にして粉砕した場合（イ）と、粉砕媒体のボール径を大きくし（例えば４ｍｍ）、回転周速度を低速（例えば２ｍ／ｓ）にして粉砕した場合（ロ）において、磁石粉末への分散力を変化させて平均粒径を測定し、その結果を示したものである。
【００３０】
分散力を変化させると、粉末の平均粒径に差が見られ、（ロ）の方が（イ）よりも変化の度合いが大きいことが分かる。また、分散力が大きいとき（例えば３３．０×１０^５Ｐａ）には、粉砕された磁石粉末の平均粒径に（イ）と（ロ）とで大差はないが、分散力が小さいと（例えば０．２×１０^５Ｐａ）、粉砕された磁石粉末の平均粒径の差が大きく広がることが明らかになった。分散力による平均粒径の変化が大きければ、凝集が強く、変化が小さくなるほど凝集が弱いといえるから、これによって磁石粉末の凝集度を示すことができるわけである。
【００３１】
そこで、弱い圧力である０．２×１０^５Ｐａの空気圧を噴射して解凝した後の平均粒径（Ａ）と、十分に圧力の大きい３．０×１０^５Ｐａの空気圧を噴射して解凝した後の平均粒径（Ｂ）との比をとれば、粉砕粉末の持つ凝集の強弱を示すことができ、本発明では、この比の値（Ｘ）を凝集度と称することにする。
【００３２】
これは、式（１）の凝集度（Ｘ）が大きい時は、強い圧力の空気でしか解凝できない粉末どうしが強く結合凝集していることを示し、凝集度が小さい時は、弱い圧力の空気でも解凝できる粉末どうしが弱く結合凝集していることを示しているということになる。
【００３３】
本発明では、磁石粉末の凝集度（Ｘ）が４以下であることが重要である。磁石粉末の磁化方向を配向させるときに、凝集があると配向が固定されて動かない粉末が出てしまうが、凝集がなければ粉末それぞれが容易に配向できるため磁化方向が揃いやすくなり、磁石化したときの残留磁化が向上する。磁石粉末の凝集度（Ｘ）が４を越えると、上記効果は顕著ではなくなってしまう。
本発明において、好ましい凝集度（Ｘ）は、３．９５以下であり、さらに好ましくは３．９０以下である。
【００３４】
本発明の磁石粉末は、残留磁束密度が１．３Ｔ（１３ｋＧ）以上、角形性が４００ｋＡ／ｍ（５ｋＯｅ）以上、保磁力が８８０ｋＡ／ｍ（１１ｋＯｅ）以上という優れた磁性特性を有するものである。
【００３５】
２．製造方法
本発明の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末は、還元拡散法によって得られた希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末の粗粉末を微粉砕し、特定の粉砕装置・条件で微粉砕して、特定の平均粒径、粒度分布をもつ微粉末となるように粒度を揃えることによって製造される。
【００３６】
（１）希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末の調製
原料として用いる遷移金属粉末は、一般的にアトマイズ法、電解法等により製造されるが、粉末状の遷移金属であれば、その製法は限定されない。遷移金属、希土類元素、また、保磁力の向上、生産性の向上並びに低コスト化のために添加する元素は、前記のとおりである。還元剤としては、Ｃａなどのアルカリ土類金属が用いられる。上記還元剤の粒度は、５ｍｍ以下の塊状になっていることが好ましい。
【００３７】
上記希土類元素を含む希土類酸化物粉末原料と、その粒径が１０μｍ〜１００μｍの範囲に粒度調整された遷移金属粉末原料および、その他原料粉末を秤量して混合し、さらに希土類元素を還元するのに十分な量の還元剤を添加し混合した後、この混合物を非酸化性雰囲気（すなわち、酸素が実質的に存在しない雰囲気）中において、還元剤が溶融する温度以上で、かつ、目的とする希土類−遷移金属系合金が溶融しない温度まで昇温保持して加熱焼成する。これにより、上記希土類酸化物が希土類元素に還元されると共に、還元時の発熱温度を用いて、この希土類元素が遷移金属に拡散され、希土類−遷移金属系合金が合成される。
【００３８】
次に、この希土類−遷移金属系合金を室温まで冷却する。冷却した焙焼物を純水中に投じ、水素イオン濃度ｐＨが１０以下となるまで、攪拌とデカンテーションとを繰り返す。そして、ｐＨがおよそ５となるまで水中に酢酸を添加し、この状態で攪拌を行う。その後、得られた希土類−遷移金属系合金を乾燥して粉末状にした後、この粉末状の希土類−遷移金属合金を窒化処理することで、所望の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末が製造される。
【００３９】
（２）磁石粉末の微粉砕
得られた希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末は、磁石粉末をビーズミル、媒体攪拌ミル等の粉砕機に入れ、有機媒体、粉砕媒体によって希土類−遷移金属系合金を微粉砕する。磁石粉末を、その平均粒径（Ｄ５０）が１〜５μｍとなるように微粉砕し、（Ｄ２０−Ｄ７０幅）が５μｍ以下の粒度分布となるように粒度を揃え、磁石粉末の凝集度を低くすることで、優れた磁気特性の磁石粉末を製造することができる。
【００４０】
本発明で磁石粉末を微粉砕するには、固体を取り扱う各種の化学工業において広く使用され、種々の材料を所望の程度に粉砕するための粉砕装置であれば、特に限定されるわけではないが、その中でも、粉末の組成や粒子径を均一にしやすい点で優れた、媒体攪拌ミルまたはビーズミルの湿式分散粉砕方法によることが好適である。
【００４１】
媒体攪拌ミルは、有機溶媒中の磁石粉末を混合して形成されたスラリーを微粉砕するものであり、通常の湿式分散粉砕法に用いる媒体攪拌ミルに適用される粉砕機であれば、いかなるものでもよい。例えば、ボール、ビーズ等の粉砕媒体を充填したミルを、攪拌棒、回転ディスク等によって強制的に攪拌することにより、粉砕を行う装置が挙げられる。
【００４２】
有機溶媒を装置内に入れておき、これに磁石粉末を加えてから装置を回転させてもよいし、予め有機溶媒と磁石粉末を混合機によりプレミキシングしてスラリーを形成しておき、これをポンプにより媒体攪拌ミルに送って粉砕処理してもよい。
【００４３】
この媒体攪拌ミル内では、有機溶媒によって磁石粉末とボールがスラリー状態となって攪拌羽根による攪拌作用を受ける。そして、磁石粉末どうしあるいはボールとの摩擦により、磁石粉末はさらに細かく粉砕される。
本発明では、磁石粉末が凝集を起こさない条件で装置を運転するので、攪拌羽根による攪拌エネルギーは、凝集状態をほぐすために用いる必要がなく、磁石粉末を粉砕するためにのみ用いられることになり、磁石粉末は、その平均粒径（Ｄ５０）が１〜５μｍ、粒度（Ｄ２０−Ｄ７０）幅の粒度分布が５μｍ以下となるように効率的に粉砕される。
【００４４】
所望の粉末粒度や処理量に応じて、媒体攪拌ミル１台で循環処理したり、あるいは複数台を設置して連続処理を行なうこともできる。媒体攪拌ミルを複数設置する場合、ミルの型式や運転条件（メディア径、主軸回転数、吐出量等）を変化させてもよい。
【００４５】
所望の粒度に達した粒子は取り出し、スクリーンへ移送して、ろ過する。ここで、割れた粉砕媒体や充分に粉砕されていない微粒（除去物）が除去された後、乾燥処理され、条件にあった磁石粉末はタンクに蓄えられる。この結果、移送中に、微粉砕された粉末どうしが凝集したり装置内の壁面に付着することを阻止することができる。
【００４６】
一方、媒体攪拌ミルの一種であるビーズミルは、本発明で使用する小さな粒径の磁石粉末の粉砕に適したミルであり、バッチ法または連続法で操作される典型的なビーズミルであれば特に限定されず、垂直流動もしくは水平流動を支持するように設計された任意の装置を採用することができる。
【００４７】
ビーズミルは、磁石粉末の粗粉末を粉砕媒体によって微粉砕するものであり、典型的には、シリカサンド、ガラスビーズ、セラミック媒体または鋼球を粉砕媒体として使用する粉砕機である。微粉砕された磁石粉末からの粉砕媒体の分離は、粉砕媒体と磁石粉末との間に存在する沈降速度、粒子の大きさ、もしくは両パラメータ間の差に基づいて行うことができる。ビーズミルの中には、媒体攪拌ミルと同様に有機溶媒を供給する。
【００４８】
上記粒度分布を得るためには、希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末を、媒体攪拌ミル又はビーズミルのいずれかの粉砕機の中に、金属ボールあるいはセラミックスボールなどの粉砕媒体とともに入れ、粉砕すればよいが、その際、粉砕媒体のボール径を０．１〜１ｍｍとし、また、粉砕機の回転周速度を１０〜２０ｍ／ｓとして粉砕することが必要である。
【００４９】
粉砕媒体のボール径が０．１ｍｍより小さいと、粉砕能力が落ち、ボールの数が多くなることから取り扱いも面倒となり、１ｍｍを越えると粒径の揃った粒度分布が得られ難くなる。さらに、粉砕機の回転周速度が１０〜２０ｍ／ｓを外れると、粒度分布の揃った粉末が得られ難くなり、さらに、回転周速度１０ｍ／ｓ未満では粉砕時間が長くかかり、２０ｍ／ｓを越えるとボールの摩耗が多くなってしまうので好ましくない。
【００５０】
また、ボール充填率は、粉砕機容積の４０〜７０％とすることが望ましい。ボール充填率が４０％未満では、粉砕時間が長くかかり効率が低下し、一方、７０％を超えると、粉砕機に大きな動力が必要となり、ボールの摩耗も増加するので好ましくない。
【００５１】
有機溶媒は、イソプロピルアルコール、エタノール、トルエン、メタノール、ヘキサン等のいずれかが使用できるが、特にイソプロピルアルコールを用いた場合、好ましい磁石粉末を得ることができる。
【００５２】
媒体攪拌ミルやビーズミルは、比較的粉砕機の容積が小さいため、他の粉砕装置と比較すると、比較的高価で且つ消費電力も高い装置であるといえるが、上記の粉砕条件を採用することで、微粉砕処理によって不必要な微粒子を発生することなく、生成した粒子が凝集状態になったり、生成後に凝集する場合等の二次凝集の発生をも防止することができ、効率的な運転が可能となる。
【００５３】
本発明の方法で製造された希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末は、平均粒径が１〜５μｍで粒度分布がシャープであり、凝集度が低いため、磁気特性の一つである減磁曲線の残留磁束密度Ｂｒ、角形性Ｈｋ、保磁力ｉＨｃが高い希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末を製造することが可能となる。
すなわち、磁石合金の残留磁束密度が１．３Ｔ（１３ｋＧ）以上、角形性が４００ｋＡ／ｍ（５ｋＯｅ）以上、保磁力が８８０ｋＡ／ｍ（１１ｋＯｅ）以上という優れた磁性特性を有する希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末を製造することができる。
【００５４】
なお、本発明の方法で製造された希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末には、公知のリン酸、各種カップリング剤などによって表面処理を施すことができ、これによって、耐酸化性、熱安定性などを向上させることが可能となる。
また、これら処理を施した磁石粉末に熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム組成物などを配合して射出成形、押出し成形などを行えば、樹脂結合型磁石すなわちボンド磁石を容易に製造することができる。
【００５５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００５６】
（１）合金粉末の磁気特性
日本ボンド磁石工業協会、ボンド磁石試験方法ガイドブック、ＢＭ−２００２、ＢＭ−２００５に準じて、得られた合金粉末（比重：７．６７ｇ／ｃｍ^３）の磁気特性を測定した。磁気特性として、残留磁束密度が１．３Ｔ（１３ｋＧ）以上、角形性が３２０ｋＡ／ｍ（４ｋＯｅ）以上、保磁力が８００ｋＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）以上あれば合金粉末の磁気特性が充分であると判定できる。
【００５７】
（２）平均粒径（Ｄ５０）および粒度分布幅（Ｄ２０−Ｄ７０）
いずれも、ＨＥＬＯＳ粒度分布測定装置を用いて測定した。角形性（Ｈｋ）および（Ｄ２０−Ｄ７０）の大小は、粒度分布のシャープさと相関があり、粒度分布のシャープさの度合が判断できる。
【００５８】
（実施例１）
純度９９．９％、粒度約５０μｍ以下（３００メッシュ、タイラー標準であり以下同じ）の電解鉄１．５３ｋｇと純度９９％、平均粒径４３μｍ（３２５メッシュ）の酸化サマリウム粉末（Ｓｍ_２Ｏ_３）０．７５ｋｇと純度９５．０％の粒状金属カルシウム０．３ｋｇとをＶブレンダーを用いて混合した。得られた混合物を円筒形のステンレス容器に入れ、アルゴンガス雰囲気下、９５０℃で８時間加熱処理を施した。
次いで、焙焼物を冷却してビーカー中の純水中に投じ、水素イオン濃度ｐＨが１０以下となるまで、攪拌とデカンテーションとを繰り返した。ｐＨが５となるまで水中に酢酸を添加し（以下「酸性水溶液ｐＨ値」という）、この状態で１０分間攪拌を行った。攪拌は、ガラス製スクリューをモーターで回転して行った。最後に水分を除去し、乾燥して合金粉を得た。
次に、炉内を流量１００ｍｍｌ／ｍｉｎの純窒素雰囲気とし、均熱部に上記合金粉を配置し、昇温速度１０℃／ｍｉｎで４８５℃まで上昇し、２４時間保持した。
得られた合金粉末１０ｋｇを、媒体攪拌ミルに入れ、ボール径０．５ｍｍ、ボールの充填率６０ｖｏｌ％、回転周速度１０ｍ／ｓとして、２０分間、イソプロピルアルコール中で微粉砕した。
得られた合金粉末に分散力を作用させて、ＨＥＬＯＳ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｓｉｚｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓで平均粒径を測定し、その測定結果を図１にプロットした（イ）。また、粒度分布幅（Ｄ２０−Ｄ７０）を測定するとともに、磁気特性を測定し、磁気特性のうち、残留磁束密度：Ｂｒ＝Ｔ（ｋＧ）、角形性：Ｈｋ＝Ａ／ｍ（ｋＯｅ）、保磁力：ｉＨｃ＝Ａ／ｍ（ｋＯｅ）を測定し、その結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】

【００６０】
（実施例２）
実施例１と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末を得た。
この合金粉末を媒体攪拌ミルに入れ、この合金粉末１０ｋｇを媒体攪拌ミルで、φ０．５ｍｍジルコニアボール４ｋｇ、回転周速度１５ｍ／ｓとして、１７分間、イソプロピルアルコール中で微粉砕、ろ過したあと乾燥し、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６１】
（実施例３）
実施例１と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末を得た。
この合金粉末１０ｋｇを媒体攪拌ミルでφ０．５ｍｍジルコニアボール４ｋｇ、回転周速度２０ｍ／ｓとして、１５分間、イソプロピルアルコール中で微粉砕、ろ過、乾燥し、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す
【００６２】
（実施例４）
実施例１と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末を得た。
この合金粉末１０ｋｇを媒体攪拌ミルでφ０．１ｍｍジルコニアボール４ｋｇ、回転周速度１０ｍ／ｓ、２０分間、イソプロピルアルコール中で微粉砕、ろ過、乾燥し、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６３】
（実施例５）
実施例１と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末を得た。
この合金粉末１０ｋｇを媒体攪拌ミルに入れ、φ１．０ｍｍジルコニアボール４ｋｇ、回転周速度１０ｍ／ｓ、２０分間、イソプロピルアルコール中で微粉砕、ろ過、乾燥し、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６４】
（実施例６）
実施例１と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末を得た。
この合金粉末１０ｋｇを媒体攪拌ミルに入れ、φ０．１ｍｍジルコニアボール４ｋｇ、回転周速度２０ｍ／ｓ、１５分間、イソプロピルアルコール中で微粉砕、ろ過してから乾燥し、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６５】
（実施例７）
実施例１と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末を得た。
この合金粉末１０ｋｇを媒体攪拌ミルに入れ、φ１．０ｍｍジルコニアボール４ｋｇ、回転周速度２０ｍ／ｓ、１５分間、イソプロピルアルコール中で微粉砕し、ろ過してから乾燥し、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６６】
（比較例１）
実施例１と同様にして製造したＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末１０ｋｇを、媒体攪拌ミルに入れ、φ０．５ｍｍジルコニアボール４ｋｇ、回転周速度５ｍ／ｓ、４０分間、イソプロピルアルコール中で粉砕し、ろ過し乾燥した。実施例１と同様の評価をした結果を表１に示す。
【００６７】
（比較例２）
実施例１と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末を得た。
この合金粉末１０ｋｇを、媒体攪拌ミルに入れ、φ０．５ｍｍジルコニアボール４ｋｇ、回転周速度２５ｍ／ｓ、１２分間、イソプロピルアルコール中で粉砕したところ、ボールの摩耗が激しく起こった。実施例１と同様の評価をした結果を表１に示す。
【００６８】
（比較例３）
実施例１と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末を得た。
この合金粉末１０ｋｇを、媒体攪拌ミルに入れ、φ１．５ｍｍジルコニアボール４ｋｇ、回転周速度１０ｍ／ｓ、２０分間、イソプロピルアルコール中で粉砕し、ろ過、乾燥した。実施例１と同様の評価をして、結果を表１に示す。
【００６９】
（比較例４）
実施例１と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末を得た。
この合金粉末１０ｋｇを、媒体攪拌ミルに入れ、φ１．５ｍｍジルコニアボール４ｋｇ、回転周速度２０ｍ／ｓ、１５分間、イソプロピルアルコール中で粉砕し、ろ過、乾燥した。実施例１と同様の評価をして、結果を表１に示す。
【００７０】
（比較例５）
実施例１と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末を得た。
この合金粉末を媒体攪拌ミルに入れ、φ４ｍｍジルコニアボール４ｋｇ、回転周速度２ｍ／ｓに変えて、６０分間、イソプロピルアルコール中で微粉砕、ろ過し乾燥した。
得られた合金粉末に分散力を作用させて、ＨＥＬＯＳ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｓｉｚｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓで平均粒径を測定し、その測定結果を図１にプロットした（ロ）。また、粒度分布幅（Ｄ２０−Ｄ７０）を測定するとともに、磁気特性を測定し、磁気特性のうち、残留磁束密度：Ｂｒ＝Ｔ（ｋＧ）、角形性：Ｈｋ＝Ａ／ｍ（ｋＯｅ）、保磁力：ｉＨｃ＝Ａ／ｍ（ｋＯｅ）を測定し、その結果を表１に示す。
【００７１】
以上の結果から、実施例１〜７は、本発明の粉砕条件で磁石粉末を微粉砕しているために、粒度分布が揃い、凝集度の低い磁石特性に優れた磁石合金粉末が得られるのに対して、比較例１〜５は、本発明から外れた条件で磁石粉末を微粉砕しているために、粒度分布が広がってしまい、凝集度の高い磁石合金粉末が得られ、磁石特性も低下することが分かる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、平均粒径が１〜５μｍで粒度分布が揃っており、凝集度が４以下で、粉末どうしの凝集度の低い希土類−遷移金属−窒素系合金粉末を提供することができ、かかる合金粉末は、媒体攪拌ミルなどの粉砕機でボール径０．１〜１ｍｍ、高速回転１０〜２０ｍ／ｓによって短時間で粉砕ができ、該磁石合金粉末を用いた磁石の磁気特性も向上できることから、その工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁石粉末への空気圧（分散力）と平均粒径（Ｄ５０）との関係を示すグラフである。

Claims

平均粒径（Ｄ５０）が１〜５μｍで、粒度（Ｄ２０−Ｄ７０）幅が５μｍ以下である粒度分布をもち、かつ下記の式（１）で表される凝集度（Ｘ）が４以下であることを特徴する希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末。
Ｘ＝Ａ／Ｂ　…（１）
（式中、Ｘは凝集度、Ａは、０．２×１０^５Ｐａの空気圧を噴射して解凝した後の平均粒径、Ｂは、３．０×１０^５Ｐａの空気圧を噴射して解凝した後の平均粒径を示す。）
平均粒径（Ｄ５０）が２〜４μｍで、粒度（Ｄ２０−Ｄ７０）幅が４μｍ以下の粒度分布をもつことを特徴する請求項１に記載の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末。
Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末からなることを特徴する請求項１に記載の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末。
残留磁束密度が１．３Ｔ（１３ｋＧ）以上、角形性が４００ｋＡ／ｍ（５ｋＯｅ）以上、保磁力が８８０ｋＡ／ｍ（１１ｋＯｅ）以上の磁気特性を有することを特徴する請求項１に記載の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末。
平均粒径（Ｄ５０）が５μｍを超える希土類−遷移金属−窒素系磁石の粗粉末を媒体攪拌ミル又はビーズミルのいずれかの粉砕機に入れ、次いで、粉砕機の中で金属ボール又はセラミックスボールの粉砕媒体とともに回転させ、その際、粉砕媒体としてボール径が０．１〜１ｍｍのものを用いるとともに、粉砕機の回転周速度を１０〜２０ｍ／ｓとすることにより、希土類−遷移金属−窒素系磁石の粗粉末を微粉砕することを特徴する請求項１〜４のいずれかに記載の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末の製造方法。
粉砕媒体のボール充填率を粉砕機容積の４０〜７０％とすることを特徴とする請求項５に記載の希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末の製造方法。