JP2008303409A - ＮｄＦｅＢ系ナノ粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】適切な粒径のＮｄＦｅＢ系粒子を製造する方法を提供する。
【解決手段】ＮｄＦｅＢ系合金を不活性雰囲気中において機械的粉砕により粉砕することによるＮｄＦｅＢ系ナノ粒子の製造方法であって、ＮｄＦｅＢ系合金を粗粉砕した後、湿式ビーズミルを用いて周速１２ｍ／ｓ以上で機械的粉砕を行い、このビーズミル中のビーズの粒径が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】図３
【解決手段】ＮｄＦｅＢ系合金を不活性雰囲気中において機械的粉砕により粉砕することによるＮｄＦｅＢ系ナノ粒子の製造方法であって、ＮｄＦｅＢ系合金を粗粉砕した後、湿式ビーズミルを用いて周速１２ｍ／ｓ以上で機械的粉砕を行い、このビーズミル中のビーズの粒径が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】図３
Description
本発明は、優れた磁気特性を有するナノコンポジット磁石に用いられる、粒径がナノオーダーであるＮｄＦｅＢ系ナノ粒子の製造方法に関する。
永久磁石は、エレクトロニクス、情報通信、産業用・自動車用モーター等の広範な分野において用いられているが、近年、より一層の高性能化、小型軽量化が要求されている。現在、高性能磁石としてＮｄ2Ｆｅ14Ｂ化合物（ネオジム磁石）が広く用いられているが、さらなる高性能化を目的として様々な提案がなされている。
そのような高性能化の１つのアプローチとして、磁化の高い軟磁性相と保磁力の高い硬磁性相が同一金属組織内に均一に分布し、交換相互作用によって両者が磁気的に結合したナノコンポジット磁石が開発されている。このようなナノコンポジット磁石の１つの代表的形態として、硬磁性ナノ粒子をコアとし、その表面に軟磁性相をシェルとして被覆したコア／シェル複合ナノ粒子が知られている。
ここでコアとしてＮｄＦｅＢ系合金を用いる場合、ＮｄＦｅＢ系合金のナノ粒子、特に粒径が１０〜４０ｎｍであるナノ粒子を準備する必要がある。このようなＮｄＦｅＢ系合金のナノ粒子の製造方法として、ＦｅＳＯ4及びＮｄＣｌ3の金属塩の水溶液から還元によってＦｅ等のナノ粒子を調製し、合金化する化学還元法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
この非特許文献１に記載の方法によれば、粒径が７ｎｍ程度のＮｄＦｅＢ系非晶質ナノ粒子が得られるとされている。しかしながら、化学還元法では、特にＮｄの還元が困難であり、また、ナノオーダーの微細な粒子であるため、ＮｄやＦｅの酸化がおきやすく、目的とする組成の化合物、特にＮｄ2Ｆｅ14Ｂ化合物を調製することが困難である。さらに、得られるナノ粒子の磁気特性も十分なものではない。
一方、ＮｄＦｅＢ系磁石を機械的に粉砕し、加圧成形してバルク磁石を製造することも提案されている（例えば特許文献１及び２参照）。しかしながら、この機械的粉砕はボールミルを用いて行われており、得られる粒子の粒径はサブミクロン程度であり、粒径がナノオーダーであるナノ粒子を得ることはできない。
PhisicaB, 354, (2004), p.117-120
特開２００４−１７９６３２号公報
特開２００２−３４３６５９号公報
本発明は、このような問題を解消し、磁気特性に優れた、適切な粒径のＮｄＦｅＢ系ナノ粒子を製造する方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明によれば、ＮｄＦｅＢ系合金を不活性雰囲気中において機械的粉砕により粉砕することによるＮｄＦｅＢ系ナノ粒子の製造方法であって、ＮｄＦｅＢ系合金を粗粉砕した後、湿式ビーズミルを用いて周速１２ｍ／ｓ以上で機械的粉砕を行い、このビーズミル中のビーズの粒径が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする方法が提供される。
本発明によれば、目的とする組成のＮｄＦｅＢ系合金を機械的に粉砕することにより、ＮｄＦｅＢ系合金のナノ粒子、特に粒径が１０〜４０ｎｍであるナノ粒子を得ることができる。
以下、本発明のＮｄＦｅＢ系ナノ粒子の製造方法を詳細に説明する。本発明のＮｄＦｅＢ系ナノ粒子の製造方法においては、まず目的とする組成のＮｄＦｅＢ系合金、好ましくはグローブボックス中で単ロール炉で製造したＮｄ2Ｆｅ14Ｂ合金、の急冷リボンを用意し、このリボンを、例えば乳鉢又はカッターミル等を用いて粗粉砕する。この粗粉砕において、酸化を防止するため、不活性雰囲気中、例えばグローブボックス内で行うことが好ましい。
この粗粉砕物を、必要によりボールミルを用いてさらに粗粉砕した後、不活性雰囲気中に配置したビーズミルに入れ、粉砕を行う。ビーズミルには、粉砕溶媒として例えばケロシンを加え、用いるビーズは粒径０．１ｍｍ以下とする。またビーズミルの周速は１２ｍ／ｓ以上とする。ビーズ径が０．１ｍｍより大きいと、ビーズの衝突頻度が低下し、結果として粉砕後の粒子の粒度分布の分散性が悪くなる。周速が１２ｍ／ｓ未満であっても、同様に粉砕後の粒子の粒度分布の分散性が悪くなる。
粉砕後、ビーズミルより取出し、必要により乾燥することにより、ナノコンポジット磁石に有用な粒径がナノオーダーである、好ましくは平均粒径が１０〜４０ｎｍであるＮｄＦｅＢ系ナノ粒子が得られる。
単ロール炉で作製したＮｄ2Ｆｅ14Ｂ急冷リボンをグローブボックス中において乳鉢を用いて粗粉砕した。この粗粉砕物を粉砕溶媒としてのケロシンと共にボールミルに入れさらに粗粉砕を行った。得られたＮｄ2Ｆｅ14Ｂの粗粉砕物を粉砕溶媒としてのケロシン及び界面活性剤（ＮＰ−２、１０wt％）と共に、グローブボックス内に配置したビーズミルに入れた（０．５wt％)。ビーズとしてはＺｒＯ2ビーズを用い、ビーズ径０．５ｍｍと０．１ｍｍのものを用いた。また、ビーズミルの周速は１０ｍｍ／ｓと１２ｍｍ／ｓにおいて行った。
各条件において粉砕を行った後のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ粒子の、レーザー散乱法により測定した粒度分布を図１に示す。図中、サンプル１はビーズ径０．１ｍｍのビーズを用い、周速１２ｍ／ｓで粉砕を行ったサンプルであり、サンプル２はビーズ径０．１ｍｍのビーズを用い、周速１０ｍ／ｓで粉砕を行ったサンプルであり、サンプル３はビーズ径０．５ｍｍのビーズを用い、周速１０ｍ／ｓで粉砕を行ったサンプルである。またサンプル１のＳＡＸＳにより測定した粒度分布を図２に示す。
サンプル１において中心粒径２９．６ｎｍの粒子が得られたが、サンプル２及びサンプル３は粒径１００ｎｍより大きいものであった。サンプル１のＴＥＭ像を図３に示すが、１０〜４０ｎｍ程度の粒径の粒子が確認された。
さらにサンプル１の磁気特性評価結果を図４に示す。このサンプル１の保磁力は２．６ｋＯｅであり、飽和磁化は１１３ｅｍｕ／ｇであった。これは従来の化学還元法により得られたＮｄ2Ｆｅ14Ｂアモルファス粒子（保磁力０．０８ｋＯｅ、飽和磁化６０ｅｍｕ／ｇ）と比較し、保磁力は３０倍、飽和磁化は２倍であった。
Claims (3)
- ＮｄＦｅＢ系合金を不活性雰囲気中において機械的粉砕により粉砕することによるＮｄＦｅＢ系ナノ粒子の製造方法であって、ＮｄＦｅＢ系合金を粗粉砕した後、湿式ビーズミルを用いて周速１２ｍ／ｓ以上で機械的粉砕を行い、このビーズミル中のビーズの粒径が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする方法。
- 前記ＮｄＦｅＢ系合金の組成がＮｄ2Ｆｅ14Ｂである、請求項１記載の方法。
- 平均粒径１０〜４０ｎｍのＮｄＦｅＢ系ナノ粒子が得られる、請求項１記載の方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN104399995A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-03-11 | 爱科科技有限公司 | 一种烧结钕铁硼气流磨制粉中加剂的方法 |
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2007
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