JP2006269647A

JP2006269647A - ＳｍＦｅＮ系焼結磁石の製造方法

Info

Publication number: JP2006269647A
Application number: JP2005084251A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Okamura; 興作岡村; Shigehiro Hisamatsu; 茂洋久松; Takeshi Kato; 豪士加藤
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】高い磁力を維持することができるＳｍＦｅＮ系焼結磁石の製造方法を提案するものである。
【解決手段】本発明に係るＳｍＦｅＮ系焼結磁石の製造方法は、成形型５の中間部１２にＳｍＦｅＮの粉末より粒径が小さい硬磁性体の粉末をＳｍＦｅＮの粉末に混合して放電プラズマ焼結をする。中間部において、ＳｍＦｅＮの粉末の空隙にＳｍＦｅＮの粉末よりも粒径が小さい硬磁性体の粉末が入り込むので、製造されたＳｍＦｅＮ系の焼結磁石は、周縁部と中間部の密度の差が小さい。またＳｍＦｅＮの粉末間に硬磁性体の粉末が入り込みこれが粉末流動を抑制することで、ＳｍＦｅＮの粉末同士が衝き当たり、傷や割れといったダメージを受けることを防止できる。このため磁力の低下を抑止でき、従来に比べて、磁気特性が良好なＳｍＦｅＮ系の焼結磁石を製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はＳｍＦｅＮ系焼結磁石の製造方法に関するものである。

永久磁石を製造する方法として、特開平８−２６４３６０号公報に開示されているように、希土類磁石の粉末を成形型に入れて、加圧し、放電して焼結させて製造することが知られている。

図３は、斯かる放電プラズマ焼結法を行なう放電プラズマ焼結装置の基本構成を示している。図３中、１は上電極、２は下電極、３は上パンチ、４は下パンチ、５は成形型、６は粉末、７は熱電対、８は電源である。放電プラズマ焼結法は、プラズマ活性化焼結法とも呼ばれる方法で加圧下において金属粉末にパルス状の電流を直接通電させることで粒子間に火花放電とプラズマ発生を引き起こさせ粉末を焼結させるものである。

放電プラズマ焼結法によれば、放電プラズマの発生を焼結のエネルギーにする為、成形型内で場所による温度差が生じ難く、均質で高品位の焼結体が得られる。また、その焼結速度も従来の焼結法に比べ速い。放電プラズマ焼結装置を用いて永久磁石を製造する場合に、用いられる希土類磁石にはＮｄＦｅＢやＳｍＦｅＮなどがある。
特開平８−２６４３６０号公報

放電プラズマ焼結装置を用いて永久磁石を製造する場合に、希土類磁石としてＮｄＦｅＢを用いると、焼結の際に低融点のＮｄリッチ層により粒界が形成されるので、製造された焼結金属は部分的な密度の差が小さく、磁気特性も低下し難い。

これに対し、放電プラズマ焼結装置を用いて永久磁石を製造する場合に、希土類磁石としてＳｍＦｅＮを用いると、圧力を加えたときに成形型内のパンチが当接する近傍である成形型内部の上部と下部は緻密になるが、中間部は上部と下部に比べ粗となり空隙が生じる。このとき、ＮｄＦｅＢのように、Ｎｄリッチ層による液層焼結ではないので、密度が粗の部分が残る。併せて焼結加圧時の粉末流動によりＳｍＦｅＮの粉末同士が衝き当たり、粉末粒子に傷や割れといったダメージを受ける場合がある。ＳｍＦｅＮの粉末粒子が傷や割れといったダメージを受けると、磁力が低下する要因となる。このように、ＳｍＦｅＮの粉末だけを用いて製造すると、焼結磁石は周縁部の密度に比べて中間部の密度が粗となり、ＳｍＦｅＮの粉末粒子が傷や割れといったダメージを受ける場合があるため、所望の磁気特性の高い焼結磁石を得ることができなかった。

本発明は、放電プラズマ焼結装置を用いて永久磁石を製造する場合に、希土類磁石としてＳｍＦｅＮを用いた場合でも、高い磁力を維持することができる焼結磁石の製造方法を提案するものである。

すなわち、本発明に係るＳｍＦｅＮ系焼結磁石の製造方法は、ＳｍＦｅＮの粉末を成形型に入れて放電プラズマ焼結をする焼結磁石の製造方法において、成形型の中間部にＳｍＦｅＮの粉末より粒径が小さい硬磁性体の粉末を混合して放電プラズマ焼結をしたことを特徴としている。

この製造方法によれば、成形型の中間部にＳｍＦｅＮの粉末より粒径が小さい硬磁性体の粉末を混合して放電プラズマ焼結をしたので、中間部において、ＳｍＦｅＮの粉末の空隙にＳｍＦｅＮの粉末よりも粒径が小さい硬磁性体の粉末が入り込むので、製造されたＳｍＦｅＮ系の焼結磁石は、周縁部と中間部の密度の差が小さい。またＳｍＦｅＮの粉末間に硬磁性体の粉末が入り込みこれが粉末流動を抑制することで、ＳｍＦｅＮの粉末同士が衝き当たり、傷や割れといったダメージを受けることを防止できる。このため磁力の低下を抑止でき、従来に比べて、磁気特性が良好なＳｍＦｅＮ系の焼結磁石を製造することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る焼結磁石の製造方法を図面に基づいて説明する。なお、放電プラズマ焼結装置について同じ作用を奏する部材部位には同じ符号を付している。

この焼結磁石の製造方法は、図１に示すように、成形型５にＳｍＦｅＮの粉末を入れる際に、成形型５の中間部１２にＳｍＦｅＮの粉末より粒径が小さい硬磁性体の粉末をＳｍＦｅＮの粉末に混合して放電プラズマ焼結を行なっている。

この実施形態では、硬磁性体の粉末としてフェライトの粉末を用いている。フェライト粉末は、平均粒径が３μｍのＳｍＦｅＮの粉末に対し、平均粒径が５０ｎｍの微小粉末を用いている。

ＳｍＦｅＮの粉末は、例えば、サマリウム酸化物、鉄粉から還元拡散法によりＳｍＦｅ合金粉末を製造して、Ｎ₂ガス、ＮＨ₃ガス、Ｎ₂とＨ₂ガスの混合ガスなどの雰囲気中で６００℃以下の加熱処理を施すことでＳｍＦｅＮとした後、ジェットミルや振動ボールミルなどの微粉装置で微粉砕したものを用いることができる。また、ＳｍＦｅ合金を、溶解法で製造し、粗粉砕して得られた粉末に前記の窒化処理を施し、その後、さらに微粉砕したものを用いてもよい。

この実施形態では、図１に示すように、成形型５の下部１３にＳｍＦｅＮ粉末を入れ、成形型５の中間部１２にＳｍＦｅＮ粉末にフェライト粉末を混合した混合粉末を入れ、成形型５の上部１１にＳｍＦｅＮ粉末を入れる。次に、上下のパンチ３、４でこれを加圧して圧粉体として上下の電極１、２に通電し、放電プラズマ焼結を行なっている。

上下のパンチ３、４で粉末を圧縮した際、成形型５の中間部１２では、ＳｍＦｅＮ粉末の間隙にフェライト粉末が入り込むので、成形型５の中間部１２で密度が低下するのを防止できる。また、ＳｍＦｅＮ粉末の間隙に入り込んだフェライト粉末が、圧縮された際の粉末流動を和らげ、ＳｍＦｅＮ粉末の欠損を防止できる。この結果、ＳｍＦｅＮの磁気特性を維持することができ、製造される焼結磁石の磁気特性が低下するのを防止できる。

図２は、ＳｍＦｅＮ粉末にフェライト粉末を混合した割合と、磁気特性との関係を示している。図２中のラインＡは、上記実施形態のように、成形型５の中間部１２にＳｍＦｅＮ粉末にフェライト粉末を混合して放電プラズマ焼結をしたものである。図２中のラインＢは成形型５の全体に均一にＳｍＦｅＮ粉末とフェライト粉末を混合した混合粉末を入れて放電プラズマ焼結をしたものである。

ラインＢに示すように、ＳｍＦｅＮ粉末とフェライト粉末を混合した混合粉末を成形型５の全体に均一に入れて放電プラズマ焼結をした場合では、フェライト粉末の混合割合を５％程度にした場合に磁気特性が向上する。これは、フェライト粉末を入れることにより、空隙がフェライトで埋まるとともに圧縮応力を分散させる効果が得られ、ＳｍＦｅＮ粉末に傷や割れといったダメージが生じるのを抑制できるからと考えられる。

成形型の上部と下部はＳｍＦｅＮの粉末間が元々密であり、フェライト粉末が入る隙間が少なく、全体として、フェライト粉末を混合する割合を増やしても磁気特性が向上する効果が十分に得られず、５％よりも多く入れると、徐々に磁気特性は低下していく。

これに対し、成形型５の中間部１２にＳｍＦｅＮ粉末にフェライト粉末を混合して放電プラズマ焼結をした場合は、ラインＡで示されているように、特に、ＳｍＦｅＮ粉末にフェライト粉末を混合する割合が容量パーセント１０％〜２０％の場合に磁気特性が向上する。この場合、ラインＢで示されるように、成形型５の全体に均一に入れた場合の磁気特性のピーク値よりも良好な結果が得られる。

成形型５の中間部１２にフェライト粉末を混合させる場合、フェライト粉末の混合割合を増やしていけば、磁気特性は向上するが、フェライト粉末の混合割合が１０％〜２０％の間で磁気特性はピークを迎え、２０％を越えると徐々に低下していく。そこで、成形型５の中間部１２に入れる混合粉末は、フェライト粉末の混合割合を１０％〜２０％とするとよい。

このように、成形型５の中間部１２にＳｍＦｅＮ粉末より粒径が小さいフェライト粉末をＳｍＦｅＮの粉末に混合して放電プラズマ焼結をすること、特に、成形型５の中間部１２に、ＳｍＦｅＮ粉末にフェライト粉末を混合する割合を１０％〜２０％にした混合粉末を入れることにより、磁気特性の高いＳｍＦｅＮ系の焼結磁石を製造することができる。

以上、本発明の一実施形態に係るＳｍＦｅＮ系焼結磁石の製造方法を説明したが、本発明に係るＳｍＦｅＮ系焼結磁石の製造方法は上記の実施形態に限定されるものではない。

例えば、硬磁性体の粉末として、フェライトの粉末を用いたが、硬磁性体の粉末としてはＳｍ-Ｃｏ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏなどを種々の粉末を用いることができる。また、硬磁性体の粉末の平均粒径は、ＳｍＦｅＮの粉末の平均粒径の１/１０以下のものが好ましい。また、図２のラインＢで示されているように、ＳｍＦｅＮの粉末にフェライト粉末が５％程度混ぜた場合に磁気特性が向上するので、成形型の中間部以外の部位では、上記実施形態のように全く硬磁性体の粉末を混ぜないものでもよいが、成形型の中間部よりも硬磁性体粉末の混合割合が少ない（例えば、２％〜７％程度の混合割合の）混合粉末を入れてもよい。これにより、成形型の中間部以外の部位でも硬磁性体の微粉末による粉末流動抑制効果で、ＳｍＦｅＮの磁気特性が低下するのを防止でき、全体として、高い磁気特性を維持することができる。

本発明の一実施形態に係るＳｍＦｅＮ系焼結磁石の製造方法を示す図。本発明の一実施形態に係るＳｍＦｅＮ系焼結磁石の製造方法で製造した焼結磁石の磁気特性を示す図。放電プラズマ焼結法を行なう放電プラズマ焼結装置の基本構成を示す図。

符号の説明

１、２電極
３パンチ
５成形型
１１上部
１２中間部
１３下部

Claims

ＳｍＦｅＮの粉末を成形型に入れて放電プラズマ焼結をする焼結磁石の製造方法において、
前記成形型の中間部にＳｍＦｅＮの粉末より粒径が小さい硬磁性体の粉末を混合して放電プラズマ焼結をしたことを特徴するＳｍＦｅＮ系焼結磁石の製造方法。
前記成形型の中間部にＳｍＦｅＮの粉末に硬磁性体の粉末を混合する割合が、１０％〜２０％であることを特徴とする請求項１に記載のＳｍＦｅＮ系焼結磁石の製造方法。