JP2008127648A - Method for producing rare earth anisotropic magnet powder - Google Patents
Method for producing rare earth anisotropic magnet powder Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008127648A JP2008127648A JP2006315684A JP2006315684A JP2008127648A JP 2008127648 A JP2008127648 A JP 2008127648A JP 2006315684 A JP2006315684 A JP 2006315684A JP 2006315684 A JP2006315684 A JP 2006315684A JP 2008127648 A JP2008127648 A JP 2008127648A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- atomic
- less
- kpa
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、希土類異方性磁石粉末の製造方法に関し、特にHDDR法によるNd−Dy−Fe−Co−B系異方性磁石粉末の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a rare earth anisotropic magnet powder, and more particularly to a method for producing an Nd—Dy—Fe—Co—B based anisotropic magnet powder by the HDDR method.
高性能永久磁石として代表的なR−Fe−B系希土類磁石(Rは希土類元素、Feは鉄、Bはホウ素)は、三元系正方晶化合物であるR2Fe14B相を主相として含む組織を有し、優れた磁気特性を発揮する。なお、本明細書における「希土類元素」とは、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、およびランタノイドをあわせた17元素であるものとする。 R-Fe-B rare earth magnets (R is a rare earth element, Fe is iron, B is boron), which is a typical high performance permanent magnet, has a ternary tetragonal compound R 2 Fe 14 B phase as the main phase. It has a containing structure and exhibits excellent magnetic properties. The “rare earth element” in this specification is 17 elements including Sc (scandium), Y (yttrium), and lanthanoid.
このようなR−Fe−B系希土類磁石は、焼結磁石とボンド磁石に大別される。焼結磁石は、R−Fe−B系磁石合金の微粉末(平均粒径:数μm)をプレス装置で圧縮成形した後、焼結することによって製造される。これに対して、ボンド磁石は、通常R−Fe−B系磁石合金の粉末(平均粒径:例えば100μm程度)と結合樹脂との混合物(コンパウンド)を圧縮成形したり、射出成形することによって製造される。 Such R—Fe—B rare earth magnets are roughly classified into sintered magnets and bonded magnets. The sintered magnet is manufactured by compressing and molding a fine powder (average particle size: several μm) of an R—Fe—B based magnet alloy with a press machine. In contrast, bond magnets are usually manufactured by compression molding or injection molding a mixture (compound) of R-Fe-B magnet alloy powder (average particle size: for example, about 100 μm) and a binding resin. Is done.
焼結磁石の場合、比較的粒径の小さい粉末を用いるため、個々の粉末粒子が磁気的異方性を有している。このため、プレス装置で粉末の圧縮成形を行うとき、粉末に対して、配向磁界を印加し、それによって、粉末粒子が磁界の向きに配向した成形体を作製する。 In the case of a sintered magnet, since a powder having a relatively small particle size is used, each powder particle has magnetic anisotropy. For this reason, when performing compression molding of powder with a press device, an orientation magnetic field is applied to the powder, thereby producing a compact in which the powder particles are oriented in the direction of the magnetic field.
このようにして得られた成形体は、通常1000℃〜1200℃の温度で焼結され、必要に応じて熱処理することにより、永久磁石となる。焼結時の雰囲気としては、希土類元素の酸化を抑制するため、真空雰囲気や不活性雰囲気が主に用いられる。 The molded body thus obtained is usually sintered at a temperature of 1000 ° C. to 1200 ° C., and becomes a permanent magnet by heat treatment as necessary. As an atmosphere during sintering, a vacuum atmosphere or an inert atmosphere is mainly used in order to suppress oxidation of rare earth elements.
一方、ボンド磁石において、磁気的な異方性を発現するためには、用いる粉末粒子の平均粒径が比較的大きくても、粉末粒子内の硬磁性相の容易磁化軸が一方向に配列していることが必要である。また、実用上必要な保磁力を得るためには、粉末粒子を構成する硬磁性相の結晶粒を単磁区臨界粒径程度まで小さくすることが必要となる。従って、優れた異方性ボンド磁石を作製するためには、これらの条件を両立した希土類合金粉末を得なければならない。 On the other hand, in order to develop magnetic anisotropy in bonded magnets, the easy magnetization axes of the hard magnetic phase in the powder particles are aligned in one direction even if the average particle size of the powder particles used is relatively large. It is necessary to be. In order to obtain a coercive force necessary for practical use, it is necessary to reduce the crystal grains of the hard magnetic phase constituting the powder particles to about the single-domain critical particle size. Therefore, in order to produce an excellent anisotropic bonded magnet, it is necessary to obtain a rare earth alloy powder satisfying these conditions.
異方性ボンド磁石用の希土類合金粉末を製造するため、現在HDDR(Hydrogenation−Disproportionation−Desorption−Recombination)処理法が一般的に採用される。「HDDR」は水素化(Hydrogenation)および不均化(Disproportionation)と、脱水素(Desorption)および再結合(Recombination)とを順次実行するプロセスを意味している。公知のHDDR処理によれば、R−Fe−B系合金のインゴットまたは粉末を、H2ガス雰囲気またはH2ガスと不活性ガスとの混合雰囲気中で温度500℃〜1000℃に保持し、それによって上記インゴットまたは粉末に水素を吸蔵させた後、例えばH2圧力13Pa以下の真空雰囲気またはH2分圧13Pa以下の不活性雰囲気になるまで温度500℃〜1000℃で脱水素処理し、次いで冷却することを特徴としている。 Currently, an HDDR (Hydrogenation-Deposition-Desorption-Recombination) treatment method is generally employed to produce rare earth alloy powders for anisotropic bonded magnets. “HDDR” means a process of sequentially performing hydrogenation and disproportionation, dehydrogenation and recombination. According to the known HDDR treatment, an R-Fe-B alloy ingot or powder is maintained at a temperature of 500 ° C. to 1000 ° C. in an H 2 gas atmosphere or a mixed atmosphere of an H 2 gas and an inert gas. It said after absorbing hydrogen into ingots or powder, such as H 2 and dehydrogenation at a temperature 500 ° C. to 1000 ° C. up to a pressure 13Pa following vacuum atmosphere or H 2 partial pressure 13Pa following inactive atmosphere by, then cooled It is characterized by doing.
上記処理において、典型的には、次のような反応が進行する。すなわち、前記水素吸蔵を起こすための熱処理により、水素化および不均化反応(双方を合わせて「HD反応」と呼ぶ。反応式の例:Nd2Fe14B+2H2→2NdH2+12Fe+Fe2B)が進行し、微細組織が形成される。次いで脱水素処理を行うための熱処理を実行することにより、脱水素および不均化反応(双方を合わせて「DR反応」と呼ぶ。反応式の例:2NdH2+12Fe+Fe2B→Nd2Fe14B+2H2)が起こり、微細なR2Fe14B結晶相を含む合金が得られる。 In the above treatment, typically, the following reaction proceeds. That is, the hydrogenation and disproportionation reaction (both are collectively referred to as “HD reaction” by the heat treatment for causing hydrogen occlusion). An example of a reaction formula: Nd 2 Fe 14 B + 2H 2 → 2NdH 2 + 12Fe + Fe 2 B) It progresses and a fine structure is formed. Next, by performing heat treatment for performing dehydrogenation treatment, dehydrogenation and disproportionation reaction (both are referred to as “DR reaction”. Example of reaction formula: 2NdH 2 + 12Fe + Fe 2 B → Nd 2 Fe 14 B + 2H 2 ) occurs, and an alloy containing a fine R 2 Fe 14 B crystal phase is obtained.
HDDR処理を施して製造されたR−Fe−B系合金粉末は、比較的大きな保磁力を有し、磁気的な異方性を示している。このような性質を有する理由は、金属組織が実質的に0.1μm〜1μmと非常に微細であり、かつ、反応条件や組成を適切に選択することによって、HD反応後の組織が出発材料の主相(Nd2Fe14B型化合物相)の方位を記憶し(メモリー効果)、引き続き行うDR処理によって容易磁化軸が一方向にそろった結晶の集合体が形成されるためである。より詳細には、HDDR処理によって得られる極微細結晶の粒径が正方晶R2Fe14B系化合物の単磁区臨界粒径に近いために高い保磁力を発揮する。この正方晶R2Fe14B系化合物の非常に微細な結晶の集合体を「再結晶集合組織」と称する。HDDR処理を施すことによって再結合集合組織を有するR−Fe−B系合金粉末を製造する方法は、例えば特許文献1や特許文献2に開示されている。 The R—Fe—B alloy powder produced by the HDDR treatment has a relatively large coercive force and exhibits magnetic anisotropy. The reason for having such a property is that the metal structure is substantially as fine as 0.1 μm to 1 μm, and the structure after the HD reaction is changed to that of the starting material by appropriately selecting the reaction conditions and composition. This is because the orientation of the main phase (Nd 2 Fe 14 B type compound phase) is memorized (memory effect), and the subsequent DR treatment forms an aggregate of crystals with easy magnetization axes aligned in one direction. More specifically, since the grain size of the ultrafine crystal obtained by the HDDR treatment is close to the single domain critical grain size of the tetragonal R 2 Fe 14 B-based compound, a high coercive force is exhibited. An aggregate of very fine crystals of this tetragonal R 2 Fe 14 B compound is referred to as a “recrystallized texture”. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a method for producing an R—Fe—B alloy powder having a recombination texture by performing HDDR treatment.
HDDR処理は、その処理条件によって最終的に得られる磁石粉末の磁気特性が大きく変わることが知られており、上記特許文献以外の公知文献にも種々の処理方法が開示されている。 The HDDR process is known to greatly change the magnetic properties of the finally obtained magnet powder depending on the process conditions, and various processing methods are disclosed in known documents other than the above-mentioned patent documents.
例えば特許文献3には、以下の処理方法が開示されている。 For example, Patent Document 3 discloses the following processing method.
すなわち、特定組成範囲のR−T−B系合金鋳隗を粉砕し、平均粒度が50μmから5000μmの80体積%以上が正方晶構造Nd2Fe14B型化合物からなる粗粉砕粉末とする。この粗粉砕粉末を原料粉末として用い、これを真空または不活性ガス中で温度750℃以上の温度域に昇温した後、炉内に10kPa〜1000kPaのH2ガスを導入する。こうして、H2ガス中において750℃〜900℃の温度で30分から8時間加熱保持する。このとき、R水素化物相、T−B化合物相、T相、Nd2Fe14B型化合物相の少なくとも4相の混合組織が形成される。その後、さらにH2分圧10kPa以下の雰囲気中において700℃〜900℃の温度に5分〜8時間保持する脱水素処理を行い、ついで冷却を行う。 That is, an R-T-B alloy cast iron having a specific composition range is pulverized to obtain a coarsely pulverized powder in which 80% by volume or more of an average particle size of 50 μm to 5000 μm is composed of a tetragonal structure Nd 2 Fe 14 B type compound. This coarsely pulverized powder is used as a raw material powder, and this is heated to a temperature range of 750 ° C. or higher in a vacuum or an inert gas, and then H 2 gas of 10 kPa to 1000 kPa is introduced into the furnace. Thus, it is heated and held at a temperature of 750 ° C. to 900 ° C. for 30 minutes to 8 hours in H 2 gas. At this time, a mixed structure of at least four phases of an R hydride phase, a TB compound phase, a T phase, and an Nd 2 Fe 14 B type compound phase is formed. Thereafter, a dehydrogenation treatment is further performed in an atmosphere having an H 2 partial pressure of 10 kPa or less and maintained at a temperature of 700 ° C. to 900 ° C. for 5 minutes to 8 hours, followed by cooling.
特許文献4には、以下の処理方法が開示されている。 Patent Document 4 discloses the following processing method.
すなわち、特定の量的関係を有するCo、Dyを含有する希土類磁石合金原料を、圧力1.2〜5気圧の水素ガス雰囲気中で室温から温度500℃未満の所定温度に昇温する。こうして、上記の希土類磁石合金原料に水素を吸収させる水素吸収処理を施した後、圧力1.2〜5気圧の水素ガス雰囲気中で500℃〜1000℃の範囲内の所定温度に昇温することにより前記希土類磁石合金原料にさらに水素を吸収させて分解する水素吸収・分解処理を施す。この希土類磁石合金原料を500〜1000℃の範囲内の所定温度で圧力1.2〜10気圧の不活性ガス雰囲気中に保持する中間熱処理を行った後、希土類磁石合金原料を500〜1000℃の範囲内の所定温度で絶対圧5〜100Torrの水素雰囲気中、または水素分圧5〜100Torrの水素と不活性ガスとの混合ガス雰囲気中に保持する。このようにして希土類磁石合金中に水素を一部残したまま減圧水素中熱処理を行った後、500〜1000℃の所定温度で到達圧1Torr以下の真空雰囲気に保持することにより、希土類磁石合金原料から強制的に水素を放出させ、相変態を促す脱水素処理を施す。その後、冷却し、粉砕を行う。 That is, a rare earth magnet alloy raw material containing Co and Dy having a specific quantitative relationship is heated from room temperature to a predetermined temperature lower than 500 ° C. in a hydrogen gas atmosphere at a pressure of 1.2 to 5 atm. Thus, after the above rare earth magnet alloy raw material is subjected to hydrogen absorption treatment for absorbing hydrogen, the temperature is raised to a predetermined temperature within a range of 500 ° C. to 1000 ° C. in a hydrogen gas atmosphere at a pressure of 1.2 to 5 atm. Then, the rare earth magnet alloy raw material is further subjected to hydrogen absorption / decomposition treatment for absorbing and decomposing hydrogen. After performing the intermediate heat treatment in which the rare earth magnet alloy raw material is held in an inert gas atmosphere at a pressure of 1.2 to 10 atm at a predetermined temperature in the range of 500 to 1000 ° C., the rare earth magnet alloy raw material is heated to 500 to 1000 ° C. It is maintained in a hydrogen atmosphere having an absolute pressure of 5 to 100 Torr at a predetermined temperature within the range, or in a mixed gas atmosphere of hydrogen and an inert gas having a hydrogen partial pressure of 5 to 100 Torr. In this way, after performing heat treatment in hydrogen under reduced pressure while leaving a part of hydrogen in the rare earth magnet alloy, the rare earth magnet alloy raw material is maintained at a predetermined temperature of 500 to 1000 ° C. in a vacuum atmosphere of an ultimate pressure of 1 Torr or less. The hydrogen is forcibly released from the hydrogen, and a dehydrogenation treatment that promotes phase transformation is performed. Then, it cools and grind | pulverizes.
特許文献5には、以下の処理方法が開示されている。 Patent Document 5 discloses the following processing method.
すなわち、R−Fe−B系合金を水素分圧が10〜100kPa、温度が953〜1133Kの雰囲気中にてHD処理を行った後、水素分圧または温度の少なくとも一方を上昇させた条件でHD処理を行う。特許文献5には、このような処理により、HD組織が安定化され、高い磁気特性の粉末を安定して得ることが可能になること、そのHDDR処理後またはHDDR処理途中でDy、Tbなどの材料を混合、拡散熱処理することにより、保磁力の向上や永久減磁率の低下を図ることができると記載されている。
HDDR法を用いることにより、比較的高い保磁力を有する異方性磁石粉末が得られ、異方性ボンド磁石用の磁粉として適用することができる。しかし、従来の方法では、高い飽和磁束密度、高い保磁力、良好な角形性を全て満足する磁粉を低コストで得ることは困難である。 By using the HDDR method, an anisotropic magnet powder having a relatively high coercive force can be obtained and applied as a magnetic powder for an anisotropic bonded magnet. However, in the conventional method, it is difficult to obtain magnetic powder satisfying all of high saturation magnetic flux density, high coercive force, and good squareness at low cost.
例えば特許文献3に開示されている方法によれば、HD処理後にNd2Fe14B型化合物相を残存させることにより、高い主相配向度を実現できるため、注目に値するが、保磁力はそれほど高くない。特許文献3に示されている実施例では、保磁力を高める添加元素として知られているDyやTbを1.5原子%添加した組成においても、得られる保磁力(HcJ)は高々1MA/mである。この程度の保磁力を有する磁粉では、高い耐熱性が要求される用途、例えば電装用途に採用することは不可能である。特許文献3には、例えば1.4MA/mを超えるような高保磁力化を行うための具体的な手法や条件については何ら記載されていない。 For example, according to the method disclosed in Patent Document 3, it is worth noting that a high main phase orientation degree can be realized by leaving the Nd 2 Fe 14 B type compound phase after the HD treatment. not high. In the example shown in Patent Document 3, the coercive force (H cJ ) obtained is 1 MA / at most even in a composition in which Dy or Tb, which is known as an additive element for increasing the coercive force, is added at 1.5 atomic%. m. The magnetic powder having such a coercive force cannot be used for applications requiring high heat resistance, for example, electrical applications. Patent Document 3 does not describe any specific technique or conditions for achieving a high coercive force exceeding 1.4 MA / m, for example.
また、特許文献4に開示されている方法によれば、Co+10Dy≧23原子%の条件を満足するように、CoおよびDyを高濃度に含有する組成に設定する必要がある。CoおよびDyの濃度を高めると、原料コストが高くなり、比較的高い水素圧力が必要になる。また、特許文献4に開示されている方法において、Co濃度を低減すると、HDDR処理後における主相の配向度が低下し、その結果、飽和磁束密度Brの低下が顕在化するという問題もある。 Further, according to the method disclosed in Patent Document 4, it is necessary to set the composition containing Co and Dy at a high concentration so as to satisfy the condition of Co + 10Dy ≧ 23 atomic%. Increasing the Co and Dy concentrations increases the raw material cost and requires a relatively high hydrogen pressure. There also, in the method disclosed in Patent Document 4, when reducing Co concentration, reduces the degree of orientation of main phase after HDDR treatment, as a result, a problem of reduced saturation magnetic flux density B r is actualized .
特許文献5に開示されている方法によれば、HD処理を2段階に分けて実行することにより、HDDR反応の進行を促進させることが可能になる。しかし、出発合金中にDyを添加したことにより得られる効果については、特許文献5は何も記載しておらず、Dyなどの活用による保磁力の上昇は、加熱拡散処理を適用することによって達成されている。 According to the method disclosed in Patent Document 5, it is possible to promote the progress of the HDDR reaction by executing the HD process in two stages. However, Patent Document 5 describes nothing about the effect obtained by adding Dy to the starting alloy, and an increase in coercive force by utilizing Dy or the like is achieved by applying a heat diffusion treatment. Has been.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、Co添加量が比較的少ない合金組成において、Dy拡散処理などの複雑な方法を採用することなく、高い飽和磁束密度、高い保磁力、および良好な角形性を有する異方性磁石を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. In an alloy composition with a relatively small amount of Co addition, a high saturation magnetic flux density, a high coercive force, and a good condition can be obtained without employing a complicated method such as Dy diffusion treatment. An object of the present invention is to provide an anisotropic magnet having excellent squareness.
本発明による希土類異方性磁石粉末の製造方法は、10原子%以上20原子%以下のNdおよび/またはPr、0.3原子%以上2原子%以下のDy、1原子%以上10原子%以下のCo、6原子%以上8原子%以下のB(一部をCで置換してもよい)を含み、Co+10Dy<23原子%の関係式を満たす(Nd、Pr)−Dy−Fe−Co−B系原料合金の微粉末を準備する工程Aと、前記微粉末を、少なくとも500℃以上750℃未満の温度域においては真空または不活性ガス雰囲気中で加熱して昇温させ、750℃以上1000℃未満の温度に達した後、750℃以上1000℃未満の温度域で水素を導入する工程Bと、工程Bの後に、800℃以上900℃未満の温度、水素圧力100kPa以上300kPa以下の圧力で3時間以上8時間未満の熱処理を行う工程Cと、工程Cの後に、800℃以上900℃未満の温度、水素分圧10kPa以下の圧力で30分以上8時間以下の熱処理を行う工程Dと、工程Dの後に冷却を行う工程Eとを包含する。 The method for producing a rare earth anisotropic magnet powder according to the present invention includes Nd and / or Pr of 10 atomic% to 20 atomic%, Dy of 0.3 atomic% to 2 atomic%, 1 atomic% to 10 atomic%. Of Co, 6 to 8 atomic% of B (partially substituted with C), and satisfies the relation of Co + 10Dy <23 atomic% (Nd, Pr) -Dy-Fe-Co- Step A for preparing a fine powder of a B-based raw material alloy, and heating the fine powder in a vacuum or an inert gas atmosphere at a temperature range of at least 500 ° C. to less than 750 ° C. After reaching a temperature of less than ℃, step B introducing hydrogen in a temperature range of 750 ° C or more and less than 1000 ° C, and after step B, at a temperature of 800 ° C or more and less than 900 ° C, a hydrogen pressure of 100 kPa or more and 300 kPa or less 3 o'clock Step C for performing heat treatment for less than 8 hours, Step D for performing heat treatment for 30 minutes to 8 hours at a temperature of 800 ° C. to less than 900 ° C. and a hydrogen partial pressure of 10 kPa or less after Step C, and Step D And the step E of cooling after.
好ましい実施形態において、原料合金が0.01原子%以上1原子%以下のGaをさらに含む。 In a preferred embodiment, the raw material alloy further contains 0.01 atomic% or more and 1 atomic% or less of Ga.
好ましい実施形態において、前記微粉末の平均粒度が30μm以上300μm未満である。 In a preferred embodiment, the average particle size of the fine powder is 30 μm or more and less than 300 μm.
好ましい実施形態において、前記微粉末を構成する粒子は、工程Bを行う前において、水素吸蔵に伴うクラックを有している。 In a preferred embodiment, the particles constituting the fine powder have cracks accompanying hydrogen occlusion before performing Step B.
好ましい実施形態において、前記工程Bは、500℃未満の温度域で、圧力100kPa以上300kPa以下の水素雰囲気で微粉末に水素を吸蔵させることにより、微粉末を構成する粒子にクラックを導入する工程B’を含む。 In a preferred embodiment, the step B is a step B in which cracks are introduced into particles constituting the fine powder by occluding hydrogen in the fine powder in a hydrogen atmosphere at a pressure of 100 kPa or more and 300 kPa or less in a temperature range of less than 500 ° C. 'including.
好ましい実施形態では、工程Bにおいて、水素導入時の水素分圧上昇速度を5kPa/min以上100kPa/min以下にする。 In a preferred embodiment, in Step B, the hydrogen partial pressure increase rate at the time of hydrogen introduction is set to 5 kPa / min or more and 100 kPa / min or less.
好ましい実施形態では、工程Cにおいて、R(RはNdまたはPr)水素化物相、T−B(TはFeまたはCo)化合物相、およびT相の3相が共存し、かつ、実質的にNd2Fe14B型結晶相を含まない組織を前記微粉末中に形成する。 In a preferred embodiment, in Step C, three phases of R (R is Nd or Pr) hydride phase, TB (T is Fe or Co) compound phase, and T phase coexist and substantially Nd. A structure free of 2 Fe 14 B-type crystal phase is formed in the fine powder.
本発明による希土類異方性磁石粉末は、上記いずれかの製造方法によって得られた希土類異方性磁石粉末であって、飽和磁束密度Br≧1T、保磁力HcJ≧1600kA/mの磁石特性を示す。 The rare earth anisotropic magnet powder according to the present invention is a rare earth anisotropic magnet powder obtained by any one of the above-described production methods, and has magnet characteristics with a saturation magnetic flux density B r ≧ 1T and a coercive force H cJ ≧ 1600 kA / m. Indicates.
本発明によれば、HD反応を開始させる前に、真空中または不活性雰囲気中で適切な温度範囲まで昇温を行ない、その後水素を導入するため、水素中で昇温する従来のHDDR処理を行う場合に比べ、HD反応の進行が穏やかになる。その結果、比較的低いCo添加量で、Dy拡散処理などの複雑な工程を採用することなく、高い飽和磁束密度、高い保磁力、および良好な角形性を満たす異方性磁石が得られる。 According to the present invention, prior to starting the HD reaction, the conventional HDDR process in which the temperature is raised in hydrogen to raise the temperature to an appropriate temperature range in a vacuum or in an inert atmosphere and then introduce hydrogen is performed. The progress of the HD reaction is moderate compared to when it is performed. As a result, an anisotropic magnet satisfying a high saturation magnetic flux density, a high coercive force, and a good squareness can be obtained with a relatively low Co addition amount and without employing a complicated process such as Dy diffusion treatment.
本発明者は、Co、Dyなどの高価な添加元素の組成比を増大させなくとも、HD処理条件を適切に設定し、かつ、HD後の組織を実質的にR水素化物相、T−B化合物相、およびT相の3相が共存する混合組織とすることにより、高い飽和磁束密度、高い保磁力、および良好な角形性が得られることを見出し、本発明を完成した。 The present inventor sets the HD processing conditions appropriately without increasing the composition ratio of expensive additive elements such as Co and Dy, and substantially converts the structure after HD into an R hydride phase, TB. The present inventors have found that a high saturation magnetic flux density, a high coercive force, and a good squareness can be obtained by using a mixed structure in which three phases of a compound phase and a T phase coexist.
図1は、HD反応の時間をある値に固定した場合におけるHD温度と圧力との関係の一例を示す図である。図1において、実線はHD反応とDR反応との平衡線(以下、「HDDR平衡線」と称する。)を示し、点線はHD反応開始線(以下、「HD開始線」と称する。)を示す。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between HD temperature and pressure when the HD reaction time is fixed to a certain value. In FIG. 1, a solid line indicates an equilibrium line (hereinafter referred to as “HDDR equilibrium line”) between the HD reaction and DR reaction, and a dotted line indicates an HD reaction start line (hereinafter referred to as “HD start line”). .
HDDR平衡線よりも高温側の領域Aと、HDDR平衡線より低温側でHD開始線より低圧側の領域Bにおいては、HD反応の反応式左辺(Nd2Fe14B+2H2)の状態が安定である。一方、HDDR平衡線より低温側でHD開始線より高圧側の領域Cにおいては、HD反応の反応式右辺(2NdH2+12Fe+Fe2B)の状態が安定である。 In the region A on the higher temperature side than the HDDR equilibrium line and the region B on the lower temperature side than the HDDR equilibrium line and on the lower pressure side than the HD start line, the reaction reaction left side (Nd 2 Fe 14 B + 2H 2 ) is stable. is there. On the other hand, in the region C on the lower temperature side than the HDDR equilibrium line and on the higher pressure side than the HD start line, the state of the right side of the HD reaction equation (2NdH 2 + 12Fe + Fe 2 B) is stable.
なお、相律の観点より、Nd−Fe−B3元系組成の場合は、熱力学的に4相(NdH2、Fe、Fe2B、Nd2Fe14B)が共存する領域は、図1に示されるように直線(HDDR平衡線)で示される。一方、本発明で採用する合金のように、Coなどの添加元素を含んでいる4元系組成では、例えばNdH2、(Fe、Co)、(Fe、Co)2B、Nd2(Fe、Co)14B)の4相が共存する領域は、温度、圧力に対して幅を持った領域で示される。しかし、いずれの場合でも、以下に示す議論が成立する。 From the viewpoint of phase rule, in the case of the Nd—Fe—B ternary composition, the region where the four phases (NdH 2 , Fe, Fe 2 B, Nd 2 Fe 14 B) coexist thermodynamically is shown in FIG. As shown in the figure, it is indicated by a straight line (HDDR equilibrium line). On the other hand, in the quaternary composition containing an additive element such as Co as in the alloy employed in the present invention, for example, NdH 2 , (Fe, Co), (Fe, Co) 2 B, Nd 2 (Fe, The region where the four phases of Co) 14 B) coexist is indicated by a region having a width with respect to temperature and pressure. However, in any case, the following argument holds.
図1のroute(a)は、水素を導入してから昇温させるパターンの一例である。この場合、昇温過程で発熱反応であるHD反応が急激に進行するため、反応速度を適性化するためには、特許文献4に記載されているように、Coの多量添加が必要である。そのため、本発明で採用する合金のように、Coの組成比率が低い場合、主相の配向度が低下し、最終的に高い磁気異方性を有する磁石が得られない。 Route (a) in FIG. 1 is an example of a pattern in which the temperature is increased after hydrogen is introduced. In this case, since the HD reaction, which is an exothermic reaction, proceeds rapidly during the temperature raising process, in order to optimize the reaction rate, it is necessary to add a large amount of Co as described in Patent Document 4. Therefore, as in the alloy employed in the present invention, when the Co composition ratio is low, the orientation degree of the main phase is lowered, and finally a magnet having high magnetic anisotropy cannot be obtained.
本発明者は、図1のroute(b)に示すように、室温からの750℃に達するまでの昇温過程では水素を導入せず、750℃以上の所定温度に達してから水素を導入することを検討したところ、低いCo組成比率でも最終的に高い磁気異方性を有する磁石が得られることがわかった。 As shown in route (b) of FIG. 1, the present inventor does not introduce hydrogen in the temperature rising process from room temperature until reaching 750 ° C., but introduces hydrogen after reaching a predetermined temperature of 750 ° C. or higher. As a result, it was found that a magnet having high magnetic anisotropy can be finally obtained even with a low Co composition ratio.
図2は、図1の領域Cを拡大した図であり、CoおよびDyの添加量がある一定の値の範囲内にある場合における、HD反応時の保持温度、水素分圧、得られた磁石の角形性を示す指標の一つであるHk(磁化Jが残留磁束密度Brの90%となる減磁界の値)の関係を模式的に示している。図中、「×」で示すデータ点が最もHkの値が低く、他のデータ点のHkの値は、「△」→「○」→「◎」の順に高くなっている。 FIG. 2 is an enlarged view of region C in FIG. 1, and shows the retention temperature, hydrogen partial pressure, and magnet obtained during the HD reaction when the amount of Co and Dy added is within a certain range of values. 3 schematically shows a relationship of H k (a demagnetizing field value at which the magnetization J is 90% of the residual magnetic flux density B r ), which is one of the indices indicating the squareness of the magnetic field. In the figure, the value of most H k data points indicated by "×" is low, the value of H k of the other data points, "△" → "○" → are higher in the order of "◎".
図2中の点線で囲んだ領域C2では、相対的に高いHkの磁石が得られていることがわかる。また、領域C2よりも高温側の領域C1では、領域C2のデータ点に比べてHkの値が急激に低下していることもわかる。 In the region C2 surrounded by the dotted line in FIG. 2, it can be seen that a relatively high H k magnet is obtained. It can also be seen that in the region C1 on the higher temperature side than the region C2, the value of H k is drastically reduced as compared to the data points in the region C2.
HD反応は発熱反応であるため、領域C1では局所的に発生した熱エネルギーによって温度が急激に上昇し、逆反応(DR反応)が生じる温度を超える確率が高くなる。そのような温度上昇が生じてDR反応が顕著に生じると、HD反応の見かけの速度が極端に低くなるため、HD反応が完了するまでに長時間を要することになる。 Since the HD reaction is an exothermic reaction, in region C1, the temperature rapidly increases due to locally generated thermal energy, and the probability of exceeding the temperature at which the reverse reaction (DR reaction) occurs is increased. When such a temperature rise occurs and the DR reaction is remarkably generated, the apparent speed of the HD reaction becomes extremely low, so that it takes a long time to complete the HD reaction.
一方、領域C2よりも低温側の領域C3では、HD反応によって発熱が生じても、DR反応が起こる温度には到達しないため、HD反応のみが加速的に進行してしまうと考えられる。この結果、領域C3でも、領域C1ほどではないが、相対的に特性が低くなってしまう。 On the other hand, in the region C3 on the lower temperature side than the region C2, even if heat is generated by the HD reaction, the temperature does not reach the temperature at which the DR reaction occurs, so it is considered that only the HD reaction proceeds at an accelerated rate. As a result, even in the region C3, although not as much as the region C1, the characteristics are relatively low.
領域C1、C3に対し、良好な特性の得られる領域C2では、見かけの反応速度が比較的低く、適正な時間で均一にHD反応が進行する。このような領域C2は、特定の狭い温度範囲内に位置しているため、領域C2でHD反応を進行させるためには、特定温度範囲に磁粉を昇温させた後、水素を導入することが好ましい。 In the region C2 where good characteristics are obtained with respect to the regions C1 and C3, the apparent reaction rate is relatively low, and the HD reaction proceeds uniformly in an appropriate time. Since such a region C2 is located within a specific narrow temperature range, in order to advance the HD reaction in the region C2, it is possible to introduce hydrogen after heating the magnetic powder to the specific temperature range. preferable.
本発明者らは、上記の知見に基づき、水素中での熱処理温度を特定範囲内に限定すれば、HD処理後の組織がNd2Fe14B型結晶相を含む4相共存状態とならなくとも、HDDR処理後に比較的高い磁気的異方性を維持することができ、かつ、4相共存状態の時よりも高い保磁力を得ることが可能であることを見出した。 Based on the above findings, the present inventors have limited the heat treatment temperature in hydrogen to a specific range, so that the structure after the HD treatment does not become a four-phase coexistence state including the Nd 2 Fe 14 B type crystal phase. In both cases, it has been found that a relatively high magnetic anisotropy can be maintained after HDDR treatment, and a higher coercive force can be obtained than in the case of a four-phase coexistence state.
なお、本願明細書において、「実質的に3相共存である」とは、主にR水素化物相(例えばNdH2型結晶相など)、T相(例えばα−Fe型結晶相)、T−B相(例えばFe2B型結晶相など)の3種類の結晶相で構成され、Nd2Fe14B型結晶相を実質的に含まない状態のことである。また、「Nd2Fe14B型結晶相を実質的に含まない状態」とは、汎用の粉末X線回折法によって観測される回折ピークから、Nd2Fe14B型結晶相を同定できない状況を指す。 In the present specification, “substantially coexisting with three phases” mainly means an R hydride phase (eg, NdH 2 type crystal phase), a T phase (eg, α-Fe type crystal phase), T— This is a state composed of three kinds of crystal phases of B phase (for example, Fe 2 B type crystal phase) and substantially does not contain Nd 2 Fe 14 B type crystal phase. In addition, “a state that does not substantially contain the Nd 2 Fe 14 B-type crystal phase” means that the Nd 2 Fe 14 B-type crystal phase cannot be identified from a diffraction peak observed by a general-purpose powder X-ray diffraction method. Point to.
なお、領域C3ではHD反応が完全に進行する結果、HD反応後の組織は3相共存状態になるが、高い飽和磁束密度Brが得られない。これは、領域C3ではHD反応が急激に進行してしまうため、HD反応後の組織が主相の方位を記憶しなくなるためであると推察される。領域C2でも、HD処理の時間が3時間以下になると、HD反応が十分に進行しないため、HD反応後の組織は4相共存となる。 In the region C3, as a result of the complete progress of the HD reaction, the structure after the HD reaction becomes a three-phase coexistence state, but a high saturation magnetic flux density Br cannot be obtained. This is presumed to be because the HD reaction proceeds rapidly in the region C3, and the structure after the HD reaction does not memorize the orientation of the main phase. Even in the region C2, when the HD treatment time is 3 hours or less, the HD reaction does not proceed sufficiently, and the structure after the HD reaction coexists in four phases.
領域C1において、HD反応を完全に進行させるためには、領域C2でHD反応を完了するために必要な時間よりも更に長い時間を要するため、典型的には8時間以上のHD処理を行わないと、反応後の組織は4相共存となる。この場合、反応がゆっくりと進行するので均一に反応が進み、高い飽和磁束密度Brが得られるが、このような状態からDR反応を進行させると、高い保磁力が得られない。これは、HDDR処理後の組織が適正化されるHD後組織になっていないことによるものと考えられる。 In region C1, it takes a longer time than the time required to complete the HD reaction in region C2 in order to allow the HD reaction to proceed completely. Therefore, typically, HD processing for 8 hours or more is not performed. And the structure | tissue after reaction becomes 4 phase coexistence. In this case, since the reaction proceeds slowly, the reaction proceeds uniformly and a high saturation magnetic flux density Br is obtained. However, if the DR reaction is advanced from such a state, a high coercive force cannot be obtained. This is considered to be because the organization after HDDR processing is not a post-HD organization that is optimized.
一方、領域C2で反応を進めると、均一かつ、完全に反応が進み、HD反応後の組織は3相共存となり、高飽和磁束密度Br、高保磁力HcJが得られる。その時のHD処理時間は3〜8時間と比較的長時間を要する。 On the other hand, when the reaction proceeds in the region C2, the reaction proceeds uniformly and completely, and the structure after the HD reaction coexists in three phases, and a high saturation magnetic flux density B r and a high coercive force H cJ are obtained. The HD processing time at that time requires a relatively long time of 3 to 8 hours.
図2に示す領域C2の位置は、合金に含まれるCoおよびDyの濃度に依存して図中をシフトする。以下、本発明で採用するCoおよびDyの濃度が低い組成において、領域C2でHD反応後の組織を3相共存にするための条件を説明する。 The position of the region C2 shown in FIG. 2 shifts in the drawing depending on the concentrations of Co and Dy contained in the alloy. Hereinafter, the conditions for making the structure after the HD reaction coexist in the three phases in the region C2 in the composition having a low Co and Dy concentration employed in the present invention will be described.
<合金組成>
本発明の製造方法における出発合金は、10〜20原子%のNdおよび/またはPr、0.3〜2原子%のDy、1〜10原子%のCo、6〜8原子%のB(一部をCで置換してもよい)を含んでおり、Co+10Dy<23原子%の関係式を満たす、低Co、低Dy組成である。
<Alloy composition>
The starting alloy in the production method of the present invention contains 10 to 20 atomic% Nd and / or Pr, 0.3 to 2 atomic% Dy, 1 to 10 atomic% Co, 6 to 8 atomic% B (partially And may be substituted with C), and has a low Co and low Dy composition satisfying the relational expression of Co + 10 Dy <23 atomic%.
Ndおよび/またはPrは、その総和が10原子%以上20原子%未満とすることが好ましい。10原子%未満では、上記の組成の最大量である2原子%のDyを添加しても、高い保磁力を得ることが困難であり、また、20原子%超では、磁化の低下を招来するとともに、得られる磁粉の耐食性に問題が生じる。より好ましいNdおよび/またはPr量は、10.5原子%以上14原子%未満である。 Nd and / or Pr preferably has a total sum of 10 atomic% or more and less than 20 atomic%. If it is less than 10 atomic%, it is difficult to obtain a high coercive force even if 2 atomic% of Dy, which is the maximum amount of the above composition, is added, and if it exceeds 20 atomic%, it causes a decrease in magnetization. At the same time, a problem arises in the corrosion resistance of the magnetic powder obtained. A more preferable Nd and / or Pr content is 10.5 atomic% or more and less than 14 atomic%.
また、Prが過剰の場合は、耐食性や、高温での熱減磁の観点で問題を生じる場合があるため、NdとPrの総和に対するPrの割合は10%以下が好ましく、5%以下がより好ましく、3%以下がさらに好ましい。 In addition, if Pr is excessive, problems may occur in terms of corrosion resistance and thermal demagnetization at high temperatures. Therefore, the ratio of Pr to the total of Nd and Pr is preferably 10% or less, and more preferably 5% or less. Preferably, 3% or less is more preferable.
Dyは、本発明において高い保磁力を発現するために用いられる。Dyの添加量が0.3原子%未満では、例えば高い保磁力(HcJ)を得ることが困難となる。一方、Dyを2原子%以上添加すると、本発明においてHD反応を進行させることが困難となり、水素圧力を高く設定する必要が生じる。しかし、水素圧力の高圧化は、処理時の炉内の温度分布の不均一性を助長し、大量生産を行う際に問題となる可能性がある。したがって、Dyの添加量は、0.3原子%以上2原子%以下が好ましく、0.5原子%以上1.5原子%以下がより好ましい。 Dy is used in the present invention to develop a high coercive force. When the added amount of Dy is less than 0.3 atomic%, it becomes difficult to obtain, for example, a high coercive force (H cJ ). On the other hand, when 2% or more of Dy is added, it is difficult to advance the HD reaction in the present invention, and the hydrogen pressure needs to be set high. However, increasing the hydrogen pressure promotes non-uniformity of the temperature distribution in the furnace during processing, and may cause problems in mass production. Therefore, the amount of Dy added is preferably 0.3 atomic percent or more and 2 atomic percent or less, and more preferably 0.5 atomic percent or more and 1.5 atomic percent or less.
なお、Nd、Pr、Dyのほかに希土類元素を含有してもよい。希土類元素の総和の下限は、12原子%が好ましい。希土類元素の総和が12原子%以下では、高い保磁力を得ることが困難となるからである。また、希土類元素の総和の上限は、22原子%が好ましく、15原子%がより好ましく、14原子%がさらに好ましい。希土類元素の総和が多いと、磁化の低下を招来するとともに、得られる磁粉の耐食性に問題が生じるからである。 In addition to Nd, Pr, and Dy, a rare earth element may be contained. The lower limit of the sum of the rare earth elements is preferably 12 atomic%. This is because it is difficult to obtain a high coercive force when the sum of the rare earth elements is 12 atomic% or less. Further, the upper limit of the sum of the rare earth elements is preferably 22 atomic%, more preferably 15 atomic%, and still more preferably 14 atomic%. This is because if the total sum of the rare earth elements is large, the magnetization is lowered and a problem arises in the corrosion resistance of the obtained magnetic powder.
Nd、Pr、DyのほかにTbを含むことは、保磁力HcJ向上の観点で有効である。しかし、Tbは非常に高価な元素であり、その含有量は1原子%以下とすることが好ましい。 Including Td in addition to Nd, Pr, and Dy is effective from the viewpoint of improving the coercive force H cJ . However, Tb is a very expensive element, and its content is preferably 1 atomic% or less.
Coは、HDDR反応を適切に進行させ、少量の添加でも高い保磁力を得るために有効な働きをする。Co量は1原子%以上10原子%以下とすることが好ましい。Co量が1%未満では、高飽和磁束密度Brと高保磁力HcJを両立させることが困難となるのに対し、Coが10原子%を超えると、本発明におけるDy添加量に対して、HD反応を進行させることが困難となり、水素圧力を高く設定する必要が生じる。しかし、先述したとおり、水素圧力の高圧化は、処理時の炉内の温度分布の不均一性を助長し、大量生産を行う際に問題となる可能性があるからである。 Co works effectively to cause the HDDR reaction to proceed appropriately and to obtain a high coercive force even when added in a small amount. The amount of Co is preferably 1 atom% or more and 10 atom% or less. The amount of Co is less than 1%, whereas it is difficult to achieve both high saturation magnetic flux density B r and the coercive force H cJ, the Co exceeds 10 atomic%, with respect to Dy added weight in the present invention, It becomes difficult to advance the HD reaction, and the hydrogen pressure needs to be set high. However, as described above, increasing the hydrogen pressure promotes nonuniformity of the temperature distribution in the furnace during processing, and may cause a problem in mass production.
なお、本発明におけるCoとDyの総量はCo+10Dy<23原子%とすることが好ましい。Co+10Dyが23原子%以上となると、本発明によるHDDR処理では、HD反応の進行が極端に遅くなり、生産性に影響を与えるだけでなく、高飽和磁束密度Brと高保磁力HcJを両立させることが極めて困難になるからである。より好ましくは、Co+10Dy≦20原子%を満たすことが好ましい。 In the present invention, the total amount of Co and Dy is preferably Co + 10Dy <23 atomic%. When Co + 10Dy is 23 atomic% or more, by HDDR treatment according to the invention, the progress of the HD reaction becomes extremely slow, not only affects the productivity, to achieve both high saturation magnetic flux density B r and the coercive force H cJ This is because it becomes extremely difficult. More preferably, it is preferable to satisfy Co + 10Dy ≦ 20 atomic%.
また、本発明において、0.01原子%以上1原子%以下のGaを添加することは、高飽和磁束密度Brおよび高保磁力HcJを両立する磁粉を容易に得ることができるため好ましい。Gaが0.01%未満であると、Ga添加の効果がみられない。一方、Gaは高価な元素であり、添加量が1原子%を超えると、コストの上昇を招来するだけでなく、HD反応の進行が極端に遅くなり、高い磁気特性を得ることが却って困難となる。なお、Ga添加量は0.1原子%以上0.7原子%以下がより好ましい。 In the present invention, it is preferable because it is possible to obtain a magnetic powder to achieve both high saturation magnetic flux density B r and a high coercive force H cJ easy addition of Ga of 1 atomic% or less than 0.01 atomic%. If Ga is less than 0.01%, the effect of Ga addition is not observed. On the other hand, Ga is an expensive element. If the addition amount exceeds 1 atomic%, not only will the cost increase, but the progress of the HD reaction will be extremely slow, and it will be difficult to obtain high magnetic properties. Become. In addition, as for Ga addition amount, 0.1 atomic% or more and 0.7 atomic% or less are more preferable.
また、本発明では、Co、Dy、Gaなどの他に、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Ta、W、Biなどの元素を適宜添加してもよい。ただし、これらの元素の添加総量が5原子%を超えると、磁気特性の低下を招くため、総添加量は5原子%以下に調整することが好ましい。 In the present invention, in addition to Co, Dy, Ga, etc., Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Ta, W, Bi, etc. These elements may be added as appropriate. However, if the total addition amount of these elements exceeds 5 atomic%, the magnetic properties are deteriorated. Therefore, the total addition amount is preferably adjusted to 5 atomic% or less.
<出発合金>
出発合金は、例えば、ブックモールド法、遠心鋳造法、ストリップキャスト法、アトマイズ法、拡散還元法などの公知の合金作製方法によって得られる。これらの方法によって作製された出発合金に対しては、マクロ偏析の解消、結晶粒の粗大化、α−Fe相の減少などを目的として、均質化熱処理を行なっても良い。均質化熱処理としては、例えば窒素以外の不活性ガス雰囲気中で1000〜1200℃、1〜48時間の処理を行う。この熱処理によってR−T−B系合金インゴット中の元素の拡散が生じ、成分が均質化される。R−T−B系合金インゴットは、主相であるR2Fe14B相、R−rich相、およびB−rich相から主として構成されているが、R2Fe14B相の他にα−Fe相およびR2Fe17相などの強磁性相が存在していることが多い。そのため、熱処理によって、R−T−B系合金インゴット中のα−Fe相およびR2Fe17相等を拡散し、これらの相をできるだけ消滅させ、実質的に強磁性相がR2Fe14B相のみからなる組織にすることが好ましい。このような均質化処理により、R2Fe14B相の平均結晶粒径は約100μm以上に粗大化する。平均結晶粒径の粗大化は、HDDR処理磁粉が大きな磁気的異方性を有するためには好ましい。
<Starting alloy>
The starting alloy is obtained, for example, by a known alloy production method such as a book mold method, a centrifugal casting method, a strip casting method, an atomizing method, or a diffusion reduction method. The starting alloy produced by these methods may be subjected to homogenization heat treatment for the purpose of eliminating macro segregation, coarsening of crystal grains, reduction of α-Fe phase, and the like. As the homogenization heat treatment, for example, a treatment is performed at 1000 to 1200 ° C. for 1 to 48 hours in an inert gas atmosphere other than nitrogen. By this heat treatment, diffusion of elements in the R-T-B alloy ingot occurs, and the components are homogenized. The R-T-B alloy ingot is mainly composed of a main phase of R 2 Fe 14 B phase, R-rich phase, and B-rich phase, but in addition to R 2 Fe 14 B phase, α- There are often ferromagnetic phases such as Fe phase and R 2 Fe 17 phase. Therefore, the heat treatment diffuses the α-Fe phase, the R 2 Fe 17 phase, and the like in the RTB-based alloy ingot, and extinguishes these phases as much as possible, so that the ferromagnetic phase substantially becomes the R 2 Fe 14 B phase. It is preferable to make the structure consisting of only. By such a homogenization treatment, the average crystal grain size of the R 2 Fe 14 B phase is coarsened to about 100 μm or more. The coarsening of the average crystal grain size is preferable because the HDDR-treated magnetic powder has a large magnetic anisotropy.
不活性ガス雰囲気として窒素を用いない理由は、窒素がR−T−B系合金と反応するためである。1000℃未満の温度では、R−T−B系合金中の元素拡散に時間がかかりすぎるため製造コストを引き上げ、また、別の相が形成されるために好ましくない。一方、熱処理温度が1200℃を超えると、合金の融解が生じるため好ましくない。より好ましい熱処理温度範囲は、1100℃〜1150℃の範囲で合金組成などに応じて適宜設定される。なお、熱処理時間が1時間未満の場合には元素拡散が不十分になるが、逆に48時間を超える長時間の処理を行う意義はない。 The reason why nitrogen is not used as the inert gas atmosphere is that nitrogen reacts with the RTB-based alloy. If the temperature is lower than 1000 ° C., it takes too much time for the element diffusion in the R—T—B alloy to increase the manufacturing cost, and another phase is formed, which is not preferable. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeds 1200 ° C., melting of the alloy occurs, which is not preferable. A more preferable heat treatment temperature range is appropriately set in the range of 1100 ° C. to 1150 ° C. according to the alloy composition and the like. When the heat treatment time is less than 1 hour, the element diffusion becomes insufficient, but conversely, it is not meaningful to perform the treatment for a long time exceeding 48 hours.
<粉砕>
次に、出発合金を公知の方法で粉砕することにより、出発合金粉末を作製する。粉砕は、例えばジョークラッシャーなどの機械的粉砕法や、水素吸蔵崩壊法を用いて行うことができる。
<Crushing>
Next, the starting alloy powder is prepared by pulverizing the starting alloy by a known method. The pulverization can be performed using, for example, a mechanical pulverization method such as a jaw crusher or a hydrogen storage / disintegration method.
水素吸蔵崩壊法による場合は、上記の出発合金を0.05〜1.0MPaの水素雰囲気で5分〜10時間保持することにより合金に水素を吸蔵させ、合金を脆化させればよい。出発合金は水素を吸蔵すると、自然崩壊を起こし、亀裂が生じる。このような水素粉砕は、R−T−B系インゴットを圧力容器中に入れた後、純度99.9%以上のH2ガスを50〜1000kPaまで導入し、次いでその状態を5分〜10時間保持することによって行うことができる。こうして、粒径1000μm以下の原料粉末を得る。水素粉砕後に行う機械粉砕は、例えば、フェザーミル、ボールミル、またはパワーミルなどの粉砕機を用いて行うことができる。 In the case of the hydrogen storage / collapse method, the alloy may be embrittled by storing the above starting alloy in a hydrogen atmosphere of 0.05 to 1.0 MPa for 5 minutes to 10 hours to store hydrogen in the alloy. When the starting alloy occludes hydrogen, it spontaneously collapses and cracks occur. In such hydrogen pulverization, an R-T-B system ingot is put in a pressure vessel, H 2 gas having a purity of 99.9% or more is introduced to 50 to 1000 kPa, and then the state is maintained for 5 minutes to 10 hours. This can be done by holding. In this way, a raw material powder having a particle size of 1000 μm or less is obtained. The mechanical pulverization performed after hydrogen pulverization can be performed using a pulverizer such as a feather mill, a ball mill, or a power mill.
こうして得た粗粉砕粉は、略単一の結晶方位を有する粒子から構成されており、各粒子の中では磁化容易軸が一方向にそろっている。この結果、HDDR処理によって得られる永久磁石用希土類系合金粉末が異方性を示すことが可能になる。本実施形態で使用する出発合金は、結晶方位が同一方向に揃ったNd2Fe14B型化合物相が20μm以上のサイズを有している。このことは、最終的に高い磁気特性、特に高い飽和磁束密度Brを得る上で重要である。 The coarsely pulverized powder thus obtained is composed of particles having a substantially single crystal orientation, and the magnetization easy axes are aligned in one direction in each particle. As a result, the rare earth alloy powder for permanent magnets obtained by the HDDR process can exhibit anisotropy. In the starting alloy used in this embodiment, the Nd 2 Fe 14 B type compound phase having crystal orientations aligned in the same direction has a size of 20 μm or more. This is important in finally obtaining high magnetic characteristics, particularly high saturation magnetic flux density Br .
本実施形態における出発合金粉末の平均粒径は、30μm未満になると、HDDR処理によって粉末を構成する粒子間の拡散凝集が過度に生じるため、HDDR処理後の解砕が困難となり、結果として高い磁気異方性を有する磁粉を得ることが困難となる。一方、平均粒径が300μmを超えると、結晶方位が同一方向に揃ったNd2Fe14B型化合物相のみから構成され、かつ、α−Fe相のない合金組織を得ることが困難となり、結果として、高い飽和磁束密度Brおよび保磁力HcJを両立する磁粉を得ることが困難となる。これらの理由により、出発合金粉末の平均粒径は、30〜300μmであることが好ましく、50〜150μmであることが更に好ましい。 When the average particle size of the starting alloy powder in the present embodiment is less than 30 μm, diffusion aggregation between particles constituting the powder is excessively generated by the HDDR process, so that the crushing after the HDDR process becomes difficult, resulting in high magnetic properties. It becomes difficult to obtain magnetic powder having anisotropy. On the other hand, when the average grain size exceeds 300 μm, it is difficult to obtain an alloy structure composed of only Nd 2 Fe 14 B type compound phases having crystal orientations aligned in the same direction and having no α-Fe phase. as, it is difficult to obtain a magnetic powder to achieve both high saturation magnetic flux density B r and coercivity H cJ. For these reasons, the average particle size of the starting alloy powder is preferably 30 to 300 μm, and more preferably 50 to 150 μm.
なお、本発明の特徴点の1つは、HDDR処理の反応が比較的ゆっくりと進行することにある。このため、粒度ごとの反応の進行度に違いが生じ、結果として磁粉全体の磁気特性が低下する場合がある。粉砕方法として水素粉砕を採用した場合、粒子にクラックが導入されることにより、粒度の違いによるHDDR反応の進行度の違いを緩和することができる。このようなクラックの導入は、後述するHDDR処理時に粉末を500℃以下の水素雰囲気にさらすことによっても達成することができる。 One of the features of the present invention is that the HDDR process reaction proceeds relatively slowly. For this reason, a difference occurs in the degree of progress of the reaction for each particle size, and as a result, the magnetic properties of the entire magnetic powder may be deteriorated. When hydrogen pulverization is employed as the pulverization method, cracks are introduced into the particles, so that the difference in the degree of progress of the HDDR reaction due to the difference in particle size can be reduced. The introduction of such cracks can also be achieved by exposing the powder to a hydrogen atmosphere of 500 ° C. or lower during the HDDR process described later.
このようにクラックが導入されたHDDR処理前における磁粉粒子のSEM写真を図3(a)に示す。HDDR磁粉は、処理後の粒子表面と破面の形態が異なるため、このようなクラックがHDDR処理前に導入されたかどうかは、クラック部の結晶粒の形態をSEMで観察し、粒子表面と同様の形態をしているかを確認することにより判定することができる。 FIG. 3A shows a SEM photograph of the magnetic particle before the HDDR process in which cracks are introduced in this way. Since the HDDR magnetic powder has a different shape from the surface of the particle after processing, whether such cracks were introduced before the HDDR processing is the same as that of the particle surface by observing the shape of the crystal grains in the cracked part by SEM. It can be determined by confirming whether it is in the form of
このようなクラックを介してHD反応が進行していく状況について、水素中加熱を短時間行ったのち、直ちに冷却した磁粉の断面観察を行った結果を図3(b)に示す。 FIG. 3B shows the result of cross-sectional observation of the magnetic powder immediately after heating in hydrogen for a short time and immediately cooling the situation in which the HD reaction proceeds through such cracks.
磁粉のクラック部分からも水素化・不均化反応が進行していることがわかる.このようなクラックがないと、水素化・不均化反応は実質的に粒子表面からしか起こらないため、反応の不均一性を助長し、結果的に高い磁気特性を得ることが困難になる。 It can be seen that hydrogenation and disproportionation proceed from the cracks of the magnetic powder. Without such cracks, the hydrogenation / disproportionation reaction takes place substantially only from the particle surface, which promotes the reaction non-uniformity and consequently makes it difficult to obtain high magnetic properties.
<HDDR処理>
図4は、HDDR処理の温度および水素分圧の時間変化の一例を模式的に示すグラフである。以下、図4を参照しつつ、本実施形態におけるHDDR処理を説明する。
<HDDR processing>
FIG. 4 is a graph schematically showing an example of temporal changes in the HDDR process temperature and hydrogen partial pressure. Hereinafter, the HDDR process in the present embodiment will be described with reference to FIG.
HDDR処理は、前述したように水素化・不均化処理(HD処理)と脱水素・再結合処理(DR処理)とに分けられる。水素化・不均化処理および脱水素・再結合処理は、同一の装置内で行うこともできるが、別の装置を用いて行うことも可能である。水素化・不均化処理および脱水素・再結合処理を、連続的または不連続的に行うことにより、HDDR処理を完結することができる。 As described above, the HDDR process is divided into a hydrogenation / disproportionation process (HD process) and a dehydrogenation / recombination process (DR process). The hydrogenation / disproportionation treatment and dehydrogenation / recombination treatment can be performed in the same apparatus, but can also be performed using different apparatuses. The HDDR process can be completed by performing the hydrogenation / disproportionation process and the dehydrogenation / recombination process continuously or discontinuously.
HD処理のための昇温時(図4の工程B)における雰囲気は、少なくとも500℃以上750℃未満の温度域においては、真空中またはアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスによって構成する。500℃以上750℃未満の温度で水素が存在すると、HD反応が進行し、Co濃度の低い組成では高い磁気異方性が得られない。また、水素の存在は炉内の温度分布を悪化させ、大量生産時の磁気特性のばらつきの原因となることから、500℃以上の温度においては雰囲気が水素を実質的に含有しないことが好ましい。 The atmosphere at the time of temperature rise for HD processing (step B in FIG. 4) is configured in vacuum or with an inert gas such as argon or helium in a temperature range of at least 500 ° C. and less than 750 ° C. When hydrogen is present at a temperature of 500 ° C. or higher and lower than 750 ° C., the HD reaction proceeds, and high magnetic anisotropy cannot be obtained with a composition having a low Co concentration. Moreover, since the presence of hydrogen deteriorates the temperature distribution in the furnace and causes variations in magnetic properties during mass production, it is preferable that the atmosphere does not substantially contain hydrogen at temperatures of 500 ° C. or higher.
なお、昇温過程の途中、500℃未満の温度域において、一時的に水素を導入することにより、磁粉にクラックを導入し、粒度の違いによるHDDR反応進行度の違いを緩和してもよい。クラック導入後、500℃に達する前に雰囲気を不活性ガスやアルゴンガスに切り替え、その後、500℃以上の温度に昇温することが好ましい。 In addition, by introducing hydrogen temporarily in the temperature range of less than 500 ° C. during the temperature raising process, cracks may be introduced into the magnetic powder, and the difference in HDDR reaction progress due to the difference in particle size may be alleviated. It is preferable to switch the atmosphere to inert gas or argon gas before reaching 500 ° C. after the crack is introduced, and then raise the temperature to 500 ° C. or higher.
750℃以上1000℃未満の温度に昇温した後、水素を導入する。水素を導入する温度は、合金組成に応じて適切なレベルに設定され得る。本発明で採用する合金組成では、750℃未満で水素を導入すると、最終的に得られる磁粉の磁気的異方性が低下し、高い飽和磁束密度Brが得られない。一方、1000℃以上の温度で水素を導入すると、HD反応の進行が極めて遅くなる。 After the temperature is raised to 750 ° C. or higher and lower than 1000 ° C., hydrogen is introduced. The temperature at which hydrogen is introduced can be set to an appropriate level depending on the alloy composition. In the alloy composition employed in the present invention, when hydrogen is introduced at less than 750 ° C., the magnetic anisotropy of the finally obtained magnetic powder is lowered, and a high saturation magnetic flux density Br cannot be obtained. On the other hand, when hydrogen is introduced at a temperature of 1000 ° C. or higher, the progress of the HD reaction becomes extremely slow.
水素導入時は、水素分圧の上昇速度を5kPa/min以上100kPa/min以下に設定することが好ましい。本発明で採用する合金組成では、水素分圧上昇速度が5kPa/min未満になると、処理時間の長時間化を招来するだけで効果がない。一方、水素分圧上昇速度が100kPa/minを超えると、初期のHD反応が過剰になる。また、室温の水素を導入した場合は、炉内の温度が一時的に低下して、結果的に高い磁気異方性を有する磁粉を得ることが困難になる。 At the time of introducing hydrogen, it is preferable to set the rate of increase of the hydrogen partial pressure to 5 kPa / min or more and 100 kPa / min or less. In the alloy composition employed in the present invention, if the rate of increase in hydrogen partial pressure is less than 5 kPa / min, only an increase in processing time is brought about and no effect is obtained. On the other hand, when the hydrogen partial pressure increase rate exceeds 100 kPa / min, the initial HD reaction becomes excessive. In addition, when hydrogen at room temperature is introduced, the temperature in the furnace temporarily decreases, and as a result, it becomes difficult to obtain magnetic powder having high magnetic anisotropy.
なお、750℃以上であれば、昇温しながら水素を導入してもかまわない。水素分圧が100kPa以上になるときの温度は、800℃以上であることが好ましい。温度を所定レベルに保持しつつ水素を導入する場合、その水素導入温度は800℃以上に設定することが望ましい。 In addition, if it is 750 degreeC or more, you may introduce hydrogen, raising temperature. The temperature at which the hydrogen partial pressure is 100 kPa or higher is preferably 800 ° C. or higher. When hydrogen is introduced while maintaining the temperature at a predetermined level, the hydrogen introduction temperature is preferably set to 800 ° C. or higher.
水素導入後、800℃以上900℃未満の温度、水素圧力100kPa以上300kPa以下の圧力で3時間以上8時間未満の熱処理を行う(図4の工程C)。この処理により、水素化・不均化反応(HD反応)が進行する。本発明で採用する合金組成では、この熱処理の温度が800℃未満になると、高い磁気的異方性を得ることが困難になる。逆に、900℃を超えると、HD反応の進行が著しく遅くなり、良好な磁気特性を得ることができない。 After the introduction of hydrogen, heat treatment is performed at a temperature of 800 ° C. or higher and lower than 900 ° C. and a hydrogen pressure of 100 kPa or higher and 300 kPa or lower for 3 hours or more and less than 8 hours (step C in FIG. 4). By this treatment, a hydrogenation / disproportionation reaction (HD reaction) proceeds. In the alloy composition employed in the present invention, when the temperature of this heat treatment is less than 800 ° C., it is difficult to obtain high magnetic anisotropy. On the other hand, when the temperature exceeds 900 ° C., the progress of the HD reaction is remarkably slow, and good magnetic properties cannot be obtained.
水素圧力が高くなるすぎると、炉内の温度分布の悪化を招くため、その上限は300kPa以下が好ましく、200kPa以下がより好ましく、150kPa以下がさらに好ましい。 If the hydrogen pressure becomes too high, the temperature distribution in the furnace will be deteriorated, so the upper limit is preferably 300 kPa or less, more preferably 200 kPa or less, and even more preferably 150 kPa or less.
本発明で採用する合金組成では、水素化・不均化のための処理時間が3時間以下になると、HD反応が十分進行しないために、高い保磁力を得ることが困難である。また、8時間以上の処理は、生産性の観点で問題となるため、処理時間は3時間以上8時間以下とする。 In the alloy composition employed in the present invention, when the treatment time for hydrogenation / disproportionation is 3 hours or less, the HD reaction does not proceed sufficiently, and it is difficult to obtain a high coercive force. In addition, since the treatment for 8 hours or more becomes a problem from the viewpoint of productivity, the treatment time is 3 hours or more and 8 hours or less.
水素化・不均化処理を行なった後、脱水素化・再結合処理を行う(図4の工程D)。脱水素化・再結合処理時の雰囲気は不活性ガス(Ar、Heなど)や真空に設定すればよい。 After performing hydrogenation / disproportionation treatment, dehydrogenation / recombination treatment is performed (step D in FIG. 4). The atmosphere during the dehydrogenation / recombination treatment may be set to an inert gas (Ar, He, etc.) or a vacuum.
なお、脱水素化・再結合処理における雰囲気制御(雰囲気ガス種、圧力、温度、時間の制御)については、公知の方法を適宜採用して実現すればよいが、処理温度は800℃〜900℃、水素分圧は10kPa以下、処理時間は30分〜8時間に設定することが好ましい。 The atmosphere control in the dehydrogenation / recombination process (control of atmospheric gas type, pressure, temperature, time) may be realized by appropriately adopting a known method, but the process temperature is 800 ° C. to 900 ° C. The hydrogen partial pressure is preferably set to 10 kPa or less and the treatment time is set to 30 minutes to 8 hours.
雰囲気は段階的に制御してもよい。すなわち、水素分圧を段階的に下げたり、減圧時の雰囲気圧力を段階的に下げてもよい。 The atmosphere may be controlled in stages. That is, the hydrogen partial pressure may be lowered stepwise, or the atmospheric pressure during pressure reduction may be lowered stepwise.
脱水素化・再結合処理を終了した後、冷却工程(図4の工程E)を実行し、本実施形態による合金磁石粉末を得ることができる。冷却工程においては、そのまま減圧状態を維持してもよいが、冷却効率を高めるため、真空排気を停止し、炉内にアルゴンガスを供給し、炉内圧力を大気圧に復帰させる。また、さらに大きな冷却速度を達成するため、アルゴンガスやヘリウムガスで加圧してもよいし、熱交換器などの冷却装置を活用することが有用となる。その後、HDDR処理を終えた粉末は水素処理装置の外部に取り出される。 After the dehydrogenation / recombination process is completed, the cooling step (step E in FIG. 4) is executed, and the alloy magnet powder according to the present embodiment can be obtained. In the cooling step, the reduced pressure state may be maintained as it is, but in order to increase the cooling efficiency, the vacuum exhaust is stopped, the argon gas is supplied into the furnace, and the furnace pressure is returned to the atmospheric pressure. Further, in order to achieve a higher cooling rate, it may be pressurized with argon gas or helium gas, or it is useful to utilize a cooling device such as a heat exchanger. Thereafter, the powder after the HDDR process is taken out of the hydrogen treatment apparatus.
こうして得た合金磁石粉末は、HDDR処理の結果、正方晶R2Fe14B型化合物の再結合集合組織を有しており、この再結合集合組織の平均結晶粒径は、約0.1〜約0.8μmまでの範囲にある。この大きさは単磁区粒子の大きさに近いため、再結合集合組織を持つ各粉末粒子は高い保磁力を発揮することができる。また、再結合集合組織の結晶方位は一定の方位にそろっているため、磁化容易軸も一定の方位にそろっており、その結果、再結合集合組織を持つ粉末粒子は高い磁気異方性を示すことになる。 The alloy magnet powder thus obtained has a recombination texture of tetragonal R 2 Fe 14 B type compound as a result of HDDR treatment, and the average crystal grain size of this recombination texture is about 0.1 to 0.1 It is in the range up to about 0.8 μm. Since this size is close to the size of the single magnetic domain particles, each powder particle having a recombination texture can exhibit a high coercive force. In addition, since the crystal orientation of the recombination texture is aligned, the easy axis of magnetization is also aligned, and as a result, the powder particles having the recombination texture exhibit high magnetic anisotropy. It will be.
<解砕、粉砕>
脱水素化・再結合処理が終了した後、室温まで冷却された材料は、弱い凝集体を形成している場合がある。このような場合、公知の方法で解砕を行えばよい。また、最終的な目的に応じて、さらに粉砕による粒度調整を行なってもよい。粉砕方法は、公知の粉砕技術を使用することができるが、粉砕時の磁石粉末の酸化を抑制するために、Arなどの不活性ガス雰囲気で粉砕を行うことが好ましい。
<Crushing and grinding>
After the dehydrogenation / recombination treatment is completed, the material cooled to room temperature may form a weak aggregate. In such a case, crushing may be performed by a known method. Further, the particle size may be adjusted by pulverization according to the final purpose. As the pulverization method, a known pulverization technique can be used, but it is preferable to perform pulverization in an inert gas atmosphere such as Ar in order to suppress oxidation of the magnet powder during pulverization.
<磁石粉末の応用>
得られた磁石粉末は、必要に応じて公知の表面処理を行った後、ボンド磁石や熱間成形磁石の製造に用いることができる。ボンド磁石を製造する場合、主として圧縮成形、射出成形、押出し成形などにより成形される。得られたボンド磁石には、さらなる耐食性や耐酸化性の付与を目的として、樹脂塗装やめっきなどの方法で、被膜を形成しても良い。
<Application of magnet powder>
The obtained magnet powder can be used for production of a bonded magnet or a hot-formed magnet after performing a known surface treatment as necessary. When manufacturing a bonded magnet, it is mainly formed by compression molding, injection molding, extrusion molding or the like. A film may be formed on the obtained bonded magnet by a method such as resin coating or plating for the purpose of imparting further corrosion resistance and oxidation resistance.
(実施例1)
上記実施形態について説明した方法によって溶解、鋳造を行い、表1に示す組成の合金を作製した。この合金は、表1に記載していない不可避の不純物を微量に含んでいてもよい。
(Example 1)
The alloy having the composition shown in Table 1 was prepared by melting and casting by the method described in the above embodiment. This alloy may contain a small amount of inevitable impurities not listed in Table 1.
上記の合金に対して、1110℃×20時間の均質化熱処理を行った。引き続き、絶対圧250kPaの加圧水素雰囲気で2時間保持することにより、合金に水素を吸蔵させた後、真空引きを行って水素を極力除去した。その後、目開き500μmのメッシュにて解砕することにより、原料合金微粉末を得た。 The above alloy was subjected to a homogenization heat treatment of 1110 ° C. × 20 hours. Subsequently, the alloy was stored in a pressurized hydrogen atmosphere with an absolute pressure of 250 kPa for 2 hours, so that hydrogen was occluded in the alloy, and then evacuated to remove hydrogen as much as possible. Thereafter, the raw material alloy fine powder was obtained by crushing with a mesh having an opening of 500 μm.
得られた原料合金の微粉末の平均粒度をJIS Z8801の標準ふるいを用いて評価した結果、いずれの合金の平均粒度も50μm〜150μmの範囲内にあった。各微粉末を走査電子顕微鏡で観察した結果、微粉末を構成する粒子には水素吸蔵に伴うクラックが生じていることを確認した。 As a result of evaluating the average particle size of the fine powder of the obtained raw material alloy using a standard sieve of JIS Z8801, the average particle size of any alloy was in the range of 50 μm to 150 μm. As a result of observing each fine powder with a scanning electron microscope, it was confirmed that cracks associated with hydrogen occlusion occurred in the particles constituting the fine powder.
得られた合金粉末に対して、表2、表3に示す条件でHDDR処理を行った。HDDR処理後の粉末は、目開き500μmのメッシュで解砕して、磁石粉末のサンプルを得た。 The HDDR process was performed on the obtained alloy powder under the conditions shown in Tables 2 and 3. The powder after the HDDR treatment was crushed with a mesh having an opening of 500 μm to obtain a sample of magnet powder.
得られた磁石粉末の磁気特性を振動試料型磁束計(VSM:装置名VSM−5SC−10HF(東英工業社製))で測定した。得られたサンプルについてVSM測定を行った結果を表3に示す。また、図5は、表3に示す磁気特性(Br、HcJ)を示すグラフである。 The magnetic properties of the obtained magnet powder were measured with a vibrating sample magnetometer (VSM: device name VSM-5SC-10HF (manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd.)). Table 3 shows the results of VSM measurement for the obtained samples. FIG. 5 is a graph showing the magnetic properties (B r , H cJ ) shown in Table 3.
VSM測定用のサンプルは、得られた磁石粉末を円筒形のホルダーに投入した後、800kA/mの磁界中で配向しながらパラフィンで固定し、その後、3.2MA/m以上のパルス磁界で着磁したものを用いた。また、いずれのサンプルについても、密度を7.60g/cm3として飽和磁束密度Brの値を算出した。 In the sample for VSM measurement, the obtained magnetic powder was put into a cylindrical holder, fixed with paraffin while being oriented in a magnetic field of 800 kA / m, and then applied with a pulse magnetic field of 3.2 MA / m or more. A magnetized one was used. Also, for any sample, it was calculated value of the saturation magnetic flux density B r a density of 7.60 g / cm 3.
本発明の実施例に係る磁粉は、比較例に係る磁粉と比べて、相対的に高い飽和磁束密度Brおよび保磁力HcJを両立できることを確認した。具体的には、1T以上の飽和磁束密度Brを維持しながら、保磁力HcJを1400kA/m以上にすることができることを確認した。また、条件によっては、1T以上の飽和磁束密度Brと1600kA/m以上の保磁力HcJを達成することもできた。 Magnetic particles according to an embodiment of the present invention, as compared with the magnetic powder of the comparative example, it was confirmed that can achieve both a relatively high saturation magnetic flux density B r and coercivity H cJ. Specifically, while maintaining the saturation magnetic flux density B r of more than 1T, it was confirmed that the coercivity H cJ can be at least 1400kA / m. Further, depending on conditions, it was possible to achieve a higher saturation magnetic flux density B r and 1600 kA / m or more the coercive force H cJ 1T.
また、HD処理後のNd2Fe14B型結晶相の有無を確認するために、実施例1と同様の方法で作製した微粉末に表2の条件でHD処理(工程Cまで)を施し、DR処理(工程D)は行わずに冷却したサンプルを作製した。得られたサンプルを粉末X線回折装置(リガク製RINT2000)で解析した。X線としてCuKα線を用い、X線発生管電圧50kV、管電流180mAとして測定を行った。その結果、実験No.1〜10、およびC1、C5と同様の条件で作製したサンプルに関しては、NdH2型結晶相、α−Fe型結晶相、Fe2B型結晶相の3種類の結晶相に該当する回折ピークが確認された。ただし、Nd2Fe14B型結晶相に該当する回折ピークはノイズレベルと同等かそれ以下であり、明確に同定されなかった。また、実験C2〜C4と同様の条件で作製したサンプルに関しては、NdH2型結晶相、α−Fe型結晶相、Fe2B型結晶相、Nd2Fe14B型結晶相の4つの結晶相に該当する回折ピークが確認された。 Further, in order to confirm the presence or absence of the Nd 2 Fe 14 B type crystal phase after HD treatment, HD treatment (up to Step C) was performed on the fine powder produced by the same method as in Example 1 under the conditions shown in Table 2. A cooled sample was prepared without performing the DR treatment (step D). The obtained sample was analyzed with a powder X-ray diffractometer (RINT2000 manufactured by Rigaku). Measurement was performed using CuKα rays as X-rays, an X-ray generation tube voltage of 50 kV, and a tube current of 180 mA. As a result, Experiment No. For samples prepared under the same conditions as 1 to 10 and C1 and C5, there are diffraction peaks corresponding to three types of crystal phases: NdH 2 type crystal phase, α-Fe type crystal phase, and Fe 2 B type crystal phase. confirmed. However, the diffraction peak corresponding to the Nd 2 Fe 14 B type crystal phase was equal to or lower than the noise level and was not clearly identified. For samples prepared under the same conditions as in Experiments C2 to C4, four crystal phases of NdH 2 type crystal phase, α-Fe type crystal phase, Fe 2 B type crystal phase, and Nd 2 Fe 14 B type crystal phase were used. A diffraction peak corresponding to was confirmed.
(実施例2)
実施例1と同様の方法によって溶解、鋳造を行い、表4に示す組成の合金を作製した(ただし、不可避の不純物を含む)。
(Example 2)
Melting and casting were performed in the same manner as in Example 1 to produce an alloy having the composition shown in Table 4 (including inevitable impurities).
当該合金に対して、1110℃×20時間均質化熱処理を行い、引き続き、スタンプミルを用いて、合金を機械的に粉砕し、JIS Z8801のふるいにて分級することで、平均粒径250μmの原料合金微粉末を得た。 The alloy is subjected to a homogenization heat treatment at 1110 ° C. for 20 hours, followed by mechanically pulverizing the alloy using a stamp mill, and classifying with a JIS Z8801 sieve to obtain a raw material having an average particle diameter of 250 μm. An alloy fine powder was obtained.
得られた原料合金粉末をHDDR処理炉に投入した後、温度150℃、絶対圧250kPaの加圧水素雰囲気でで微粉末に水素を吸蔵させた後、炉内をAr置換した。その後引き続き昇温し、表5に示す条件でHDDR処理を行った後、処理後の粉末を目開き500μmのメッシュで解砕して磁石粉末サンプルを得た。 After the obtained raw material alloy powder was put into an HDDR processing furnace, hydrogen was occluded in the fine powder in a pressurized hydrogen atmosphere at a temperature of 150 ° C. and an absolute pressure of 250 kPa, and the inside of the furnace was replaced with Ar. Thereafter, the temperature was continuously raised, and HDDR treatment was performed under the conditions shown in Table 5, and then the treated powder was crushed with a mesh having an opening of 500 μm to obtain a magnet powder sample.
得られた磁石粉末の磁気特性を振動試料型磁束計(VSM:装置名VSM−5SC−10HF(東英工業社製))で測定した。測定結果を表6に示す。 The magnetic properties of the obtained magnet powder were measured with a vibrating sample magnetometer (VSM: device name VSM-5SC-10HF (manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd.)). Table 6 shows the measurement results.
VSM測定用のサンプルは、得られた磁石粉末を円筒形のホルダーに投入した後、800kA/mの磁界中で配向しながらパラフィンで固定し、その後、3.2MA/m以上のパルス磁界で着磁したものを用いた。また、いずれのサンプルについても、密度を7.60g/cm3として飽和磁束密度Brの値を算出した。 In the sample for VSM measurement, the obtained magnetic powder was put into a cylindrical holder, fixed with paraffin while being oriented in a magnetic field of 800 kA / m, and then applied with a pulse magnetic field of 3.2 MA / m or more. A magnetized one was used. Also, for any sample, it was calculated value of the saturation magnetic flux density B r a density of 7.60 g / cm 3.
(実施例3)
次に、昇温時の雰囲気が磁気特性のHD処理時間依存性に与える影響を評価した。ここでは、Dy=1.2原子%、Co=5原子%(表1の合金F)の場合について実験を行なった。図6に測定結果を示す。図6(a)は、飽和磁束密度BrのHD処理時間(tHD)依存性を示すグラフ、図6(b)は、保磁力HcJのHD処理時間(tHD)依存性を示すグラフ、図6(c)は、角形性を示す指標HkのHD処理時間(tHD)依存性を示すグラフである。なお、水素中で昇温するHDDR処理は、保持温度(840℃)になってからの時間をHD処理時間(tHD)としている。
(Example 3)
Next, the influence of the atmosphere at the time of temperature rise on the HD processing time dependence of the magnetic characteristics was evaluated. Here, an experiment was conducted in the case of Dy = 1.2 atomic% and Co = 5 atomic% (alloy F in Table 1). FIG. 6 shows the measurement results. 6 (a) is the saturation magnetic flux density B r HD processing time (t HD) graph showing the dependence, and FIG. 6 (b) is a graph showing the coercivity H cJ HD processing time (t HD) dependent FIG. 6C is a graph showing the dependency of the index H k indicating the squareness on the HD processing time (t HD ). In the HDDR process of raising the temperature in hydrogen, the time after the holding temperature (840 ° C.) is reached is the HD process time (t HD ).
図6(a)に示されるように、昇温時における雰囲気を水素とする比較例(グラフ中「in H2」で示す。)では、飽和磁束密度Brは1時間のHD処理で0.9T未満であり、HD処理時間の長時間化に伴って低下していく。これに対し、本発明の実施例(グラフ中「in Ar」で示す。)では、飽和磁束密度Brは処理時間の増加に伴って徐々に低下するが、その絶対値は高く、6時間処理後も、1T以上を維持できることがわかった。 As shown in FIG. 6A, in the comparative example (indicated by “in H 2 ” in the graph) in which the atmosphere at the time of temperature rise is hydrogen, the saturation magnetic flux density Br is 0. It is less than 9T and decreases as the HD processing time becomes longer. On the other hand, in the embodiment of the present invention (indicated by “in Ar” in the graph), the saturation magnetic flux density Br gradually decreases as the processing time increases, but its absolute value is high, and the processing is performed for 6 hours. Later, it was found that 1T or more could be maintained.
一方、保磁力HcJは、図6(b)に示されるように、実施例でも比較例でも、HD処理時間が長くなるほど向上していくことがわかる。本発明の実施例において、比較例の保磁力HcJと同等の保磁力HcJを得るためには、2時間程度の長時間等温保持を行う必要がある。比較例では、水素中の昇温時間(1時間)内にHD反応が進行することを考慮しても、本実施例では、HD反応が緩やかに進行しているということが示唆されている。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, it can be seen that the coercive force H cJ increases as the HD processing time increases in both the example and the comparative example. In an embodiment of the present invention, in order to obtain a coercive force H cJ equivalent coercivity H cJ of the comparative example, there is a need for a long time kept isothermally for about two hours. In the comparative example, it is suggested that the HD reaction is proceeding slowly in this example even when the HD reaction proceeds within the heating time (1 hour) in hydrogen.
図6(c)に示されるように、処理時間が長くなるほど、比較例のHkは徐々に低下している、一方、本実施例のHkは、処理時間が5時間に達するまでは徐々に向上するが、その後は低下していくことがわかる。上記の各処理を行ったサンプルのうち、もっとも高い角形性Hkが得られたサンプル(HD処理条件:840℃、5時間)の磁粉の減磁曲線を図7に示す。このサンプルでは、Br=1.09T、HcJ=1723kA/m、(BH)max=216kJ/m3、Hk=719kA/mという優れた磁石特性が得られた。 As shown in FIG. 6C, the longer the processing time, the lower the H k of the comparative example, while the H k of this example gradually increases until the processing time reaches 5 hours. It can be seen that it improves, but then decreases. FIG. 7 shows a demagnetization curve of the magnetic powder of the sample (HD treatment condition: 840 ° C., 5 hours) in which the highest squareness H k was obtained among the samples subjected to each of the above treatments. In this sample, excellent magnetic properties of B r = 1.09 T, H cJ = 1723 kA / m, (BH) max = 216 kJ / m 3 , and H k = 719 kA / m were obtained.
本発明によれば、水素中で昇温するHDDR処理を行う場合に比べ、HD反応の進行が穏やかになるため、高い保磁力を有し、不可逆熱減磁が改善された異方性磁石の利用が可能になる。 According to the present invention, since the progress of the HD reaction becomes gentle compared to the HDDR process in which the temperature is increased in hydrogen, an anisotropic magnet having a high coercive force and improved irreversible demagnetization is obtained. Can be used.
Claims (8)
前記微粉末を、少なくとも500℃以上750℃未満の温度域においては真空または不活性ガス雰囲気中で加熱して昇温させ、750℃以上1000℃未満の温度に達した後、750℃以上1000℃未満の温度域で水素を導入する工程Bと、
工程Bの後に、800℃以上900℃未満の温度、水素圧力100kPa以上300kPa以下の圧力で3時間以上8時間未満の熱処理を行う工程Cと、
工程Cの後に、800℃以上900℃未満の温度、水素分圧10kPa以下の圧力で30分以上8時間以下の熱処理を行う工程Dと、
工程Dの後に冷却を行う工程Eと、
を包含する、希土類異方性磁石粉末の製造方法。 10 atomic% or more and 20 atomic% or less Nd and / or Pr, 0.3 atomic% or more and 2 atomic% or less Dy, 1 atomic% or more and 10 atomic% or less Co, 6 atomic% or more and 8 atomic% or less B ( Preparing a fine powder of a (Nd, Pr) -Dy-Fe-Co-B-based raw material alloy satisfying the relational expression of Co + 10Dy <23 atomic%, which may be partially substituted with C;
The fine powder is heated in a vacuum or an inert gas atmosphere at least in a temperature range of 500 ° C. or higher and lower than 750 ° C., reaches a temperature of 750 ° C. or higher and lower than 1000 ° C., and then reaches 750 ° C. or higher and 1000 ° C. or higher. Step B for introducing hydrogen in a temperature range of less than
After Step B, Step C is performed at a temperature of 800 ° C. or more and less than 900 ° C. and a hydrogen pressure of 100 kPa or more and 300 kPa or less for 3 hours or more and less than 8 hours;
After step C, a step D of performing heat treatment for 30 minutes to 8 hours at a temperature of 800 ° C. or higher and lower than 900 ° C. and a hydrogen partial pressure of 10 kPa or lower;
Step E for cooling after Step D;
A method for producing a rare earth anisotropic magnet powder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006315684A JP2008127648A (en) | 2006-11-22 | 2006-11-22 | Method for producing rare earth anisotropic magnet powder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006315684A JP2008127648A (en) | 2006-11-22 | 2006-11-22 | Method for producing rare earth anisotropic magnet powder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008127648A true JP2008127648A (en) | 2008-06-05 |
Family
ID=39553786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006315684A Pending JP2008127648A (en) | 2006-11-22 | 2006-11-22 | Method for producing rare earth anisotropic magnet powder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008127648A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010255098A (en) * | 2009-03-30 | 2010-11-11 | Tdk Corp | Rare earth alloy powder, method for producing the same, compound for anisotropic bond magnet, and anisotropic bond magnet |
JP2012216807A (en) * | 2011-03-29 | 2012-11-08 | Hitachi Metals Ltd | Method for manufacturing r-t-b-based permanent magnet |
JP2012216804A (en) * | 2011-03-28 | 2012-11-08 | Hitachi Metals Ltd | Method for manufacturing r-t-b-based permanent magnet |
WO2012153544A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | 中電レアアース株式会社 | Alloy piece production device and production method for raw material alloy piece for rare earth magnet, using same |
CN103489620A (en) * | 2013-10-15 | 2014-01-01 | 中国科学院上海应用物理研究所 | Praseodymium-Ferrum-Boron permanent magnet and preparation method thereof |
JP2014165228A (en) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Hitachi Metals Ltd | Method of manufacturing r-t-b based permanent magnet |
JP2014523142A (en) * | 2011-07-20 | 2014-09-08 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Magnetic material and manufacturing method thereof |
WO2020017529A1 (en) | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 愛知製鋼株式会社 | Method for producing rare-earth magnet powder |
-
2006
- 2006-11-22 JP JP2006315684A patent/JP2008127648A/en active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010255098A (en) * | 2009-03-30 | 2010-11-11 | Tdk Corp | Rare earth alloy powder, method for producing the same, compound for anisotropic bond magnet, and anisotropic bond magnet |
JP2012216804A (en) * | 2011-03-28 | 2012-11-08 | Hitachi Metals Ltd | Method for manufacturing r-t-b-based permanent magnet |
JP2012216807A (en) * | 2011-03-29 | 2012-11-08 | Hitachi Metals Ltd | Method for manufacturing r-t-b-based permanent magnet |
CN104815981A (en) * | 2011-05-12 | 2015-08-05 | 中央电气工业株式会社 | Alloy flake production apparatus and production method for raw material alloy flakes for rare earth magnet using the apparatus |
CN103547395A (en) * | 2011-05-12 | 2014-01-29 | 中央电气工业株式会社 | Alloy piece production device and production method for raw material alloy piece for rare earth magnet, using same |
JP5731638B2 (en) * | 2011-05-12 | 2015-06-10 | 中央電気工業株式会社 | Alloy piece manufacturing apparatus and method for producing alloy piece for rare earth magnet raw material using the same |
WO2012153544A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | 中電レアアース株式会社 | Alloy piece production device and production method for raw material alloy piece for rare earth magnet, using same |
JP2015166493A (en) * | 2011-05-12 | 2015-09-24 | 中央電気工業株式会社 | Apparatus for producing alloy flake, and method for producing alloy flake for raw material of rare earth magnet using the apparatus |
US10022793B2 (en) | 2011-05-12 | 2018-07-17 | Santoku Corporation | Alloy flake production apparatus and production method for raw material alloy flakes for rare earth magnet using the apparatus |
JP2014523142A (en) * | 2011-07-20 | 2014-09-08 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Magnetic material and manufacturing method thereof |
JP2014165228A (en) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Hitachi Metals Ltd | Method of manufacturing r-t-b based permanent magnet |
CN103489620A (en) * | 2013-10-15 | 2014-01-01 | 中国科学院上海应用物理研究所 | Praseodymium-Ferrum-Boron permanent magnet and preparation method thereof |
WO2020017529A1 (en) | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 愛知製鋼株式会社 | Method for producing rare-earth magnet powder |
JPWO2020017529A1 (en) * | 2018-07-19 | 2020-07-30 | 愛知製鋼株式会社 | Method for producing rare earth magnet powder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6229783B2 (en) | Method for producing microcrystalline alloy intermediate product and microcrystalline alloy intermediate product | |
JP5892139B2 (en) | Rare earth anisotropic magnet and manufacturing method thereof | |
JP3871219B2 (en) | Method for producing anisotropic magnet powder | |
JP3452254B2 (en) | Method for producing anisotropic magnet powder, raw material powder for anisotropic magnet powder, and bonded magnet | |
CN107871582B (en) | R-Fe-B sintered magnet | |
JP5856953B2 (en) | Rare earth permanent magnet manufacturing method and rare earth permanent magnet | |
JP5218869B2 (en) | Rare earth-iron-nitrogen alloy material, method for producing rare earth-iron-nitrogen alloy material, rare earth-iron alloy material, and method for producing rare earth-iron alloy material | |
JP5288277B2 (en) | Manufacturing method of RTB-based permanent magnet | |
JP6037128B2 (en) | R-T-B rare earth magnet powder, method for producing R-T-B rare earth magnet powder, and bonded magnet | |
JP2010121167A (en) | Permanent magnet, permanent magnet motor with the use of the same, and generator | |
JP2008127648A (en) | Method for producing rare earth anisotropic magnet powder | |
JP5906874B2 (en) | Manufacturing method of RTB-based permanent magnet | |
WO2000012771A1 (en) | Alloy for use in preparation of r-t-b-based sintered magnet and process for preparing r-t-b-based sintered magnet | |
TWI738932B (en) | R-Fe-B series sintered magnet and its manufacturing method | |
JP2010123722A (en) | Permanent magnet, permanent magnet motor using the same, and power generator | |
JP5757394B2 (en) | Rare earth permanent magnet manufacturing method | |
JP3715573B2 (en) | Magnet material and manufacturing method thereof | |
US9548149B2 (en) | Rare earth based magnet | |
JP5288276B2 (en) | Manufacturing method of RTB-based permanent magnet | |
WO2004030000A1 (en) | Method for producing r-t-b based rare earth element permanent magnet | |
JP6623998B2 (en) | Method for producing RTB based sintered magnet | |
JP4696798B2 (en) | Rare earth-iron-manganese-nitrogen magnet powder | |
JP3645312B2 (en) | Magnetic materials and manufacturing methods | |
JP4650218B2 (en) | Method for producing rare earth magnet powder | |
JP2016169438A (en) | R-t-b-based rare earth sintered magnet and alloy for r-t-b-based rare earth sintered magnet |