JP2015103799A

JP2015103799A - Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の調製方法

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Publication number: JP2015103799A
Application number: JP2014149839A
Authority: JP
Inventors: 王▲慶凱▼; Qingkai Wang; ▲孫▼秀彦; Xiuyan Sun; ▲於▼永江; Yongjiang Yu; ▲劉▼磊; Lei Liu; 金▲艶▼梅; Yanmei Jin
Original assignee: Yantai Zhenghai Magnetic Material Co Ltd
Current assignee: Yantai Zhenghai Magnetic Material Co Ltd
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2034-07-23
Also published as: CN103646772A; JP5925254B2; CN103646772B

Abstract

【課題】大幅にDyの加工コストを削減し、プロセスを簡単にし、熱処理の後に磁石の保磁力を大幅に向上させるR-Fe-B系焼結磁石の調製方法を提供する。【解決手段】先ず、普通の方法でR-Fe-B系焼結磁石３を作って、脱脂、酸洗い、脱イオン水などのステップで焼結磁石を洗浄する。ビン２の底に金属Dy５を一杯に敷き、形状を問わず、ビンに一杯にジルコニア、シリカ又はアルミナ粉末４を入れ、磁化方向に垂直な方向に沿って焼結磁石３を粉末に差し入れ、又は、金属Dy板、高融点の粉末粒子、焼結磁石、高融点の粉末粒子の順序で層状にビンに設置し、磁石の底をビン底のDy粒子と接触させることなく、隣り合った磁石を接触させず、ビンを焼結炉に設置する。真空又はアルゴンガス保護雰囲気で、750〜1000℃で熱処理を行い、Dyが拡散して粒界に沿って焼結磁石の内部に入るようにする。【選択図】図２

Description

本発明はR-Fe-B系焼結磁石の調製方法に関し、希土永久磁石材料の分野に属する。

優れた磁性により、R-Fe-B系焼結磁石は発明されてから情報産業、自動車産業、電力機器、家用電器、石油化工、機械製造、航空、宇宙飛行、医療機械などの分野に広く用いられてきた。

ここ数年来、希土価格の高騰、特に重希土の大幅の高騰の後に、希土磁石の取引先が新規プロセスで重希土の使用量を削減してコストを削減するように希土磁石のサプライヤーに要求し、希土磁石の取引先の多くが更に安いフェライト磁石で一部のネオジム磁石を代替するようにしている。

保磁力は磁石の磁性に関する重要なパラメータである。従来の方法として、溶融中に重希土原材料を入れて磁石の保磁力を向上できるが、理論によると、重希土元素が粒界でリッチ相を形成し、結晶ドメインの回転を抑制するだけで顕著に磁石の保磁力を向上できるが、溶融の過程に大部分の重希土元素が主相に入るので、重希土元素の利用率が非常に低い。

粒界拡散法とは焼結磁石の周りに重希土元素を設置し、高温で重希土元素が絶えずに粒界相と置換するようにして、重希土元素が主相粒界のみに沿って拡散して焼結磁石の内部に入るようにする方法のことである。この方法で重希土元素の使用量を大幅に削減し、顕著に磁石の磁性を向上させることができる。

特許文献CN-200610064800.5で次の方法を公開した。R（Dy又はTb）の酸素化物、フッ化物又は酸フッ化物をアルコールと混合させてからスラリーを形成し、均一的に焼結磁石の表面に塗ってから磁石の熱処理を行い、化合物の中のRを焼結磁石粒界の中のPr又はNdと置換させ、重希土元素Rが焼結磁石の内部に拡散するようにして、大幅に磁石の保磁力を向上させる。

特許文献JP-A 2006 344782で次の方法を公開した。焼結磁石を真空処理室に設置し、処理室に蒸発材料Dy又はTbのいずれかを配置し、加熱で蒸発材料を蒸発させ、焼結磁石の表面に膜を形成するまでに焼結磁石の粒界相に拡散するようにする。

特許文献CN-200610064800.5で焼結磁石を重希土元素R（Dy又はTb）の酸素化物、フッ化物又は酸フッ化物に埋め込んでから熱処理を行う方法を公開した。この方法を利用する場合、粒界の中の元素Pr及びNdが重希土相と置換すると、粉末にPr又はNdの酸素化物、フッ化物及び酸フッ化物を形成する。それによって、化合物粉末の中のRの濃度が粉末の使用回数の向上に応じて低下するので、処理効果が下手になって行き、磁石の保磁力の向上が低くなっていくので、重希土元素Rの粉末使用回数が有限であり、原材料コストの向上につながる。

特許文献JP-A 2006 344782で重希土元素R（Dy又はTb）の蒸気を利用して真空高温で蒸発させ、拡散して焼結磁石に入るようにする方法を公開した。この方法を利用する場合、焼結磁石が重希土元素Rと直接に接触してはいけなく、焼結磁石がスタンド又は他の支持物に設置される。重希土元素の蒸気が粒界相と反応する場合、粒界相が熔融状態になる。この条件で、焼結磁石とスタンド又は支持物と接触する箇所が磁石の重力により変形し、冷却してから焼結磁石上の接触箇所にピットを形成し、スタンド又は支持物と粘る。従って、この方法は処理する焼結磁石の成分、熱処理の温度、熱処理炉の雰囲気及び支持物の材料に対する要求が厳格であり、制御可能性が弱い。

中華人民共和国特開２００６１００６４８００．５号公報日本国特開２００６−３４４７８２号公報

本発明は前記の課題を解決するための新しい方法であるが、Tbの真空蒸気圧がDyよりとても低く、処理の後に磁石性能の向上が顕著ではないので、本発明の方法が金属Dyに限られ、目的が原材料の利用率を向上させる同時に磁石に接触ピット又は痕跡を形成しなく、焼結磁石の磁性の向上に基づきコストを削減し、磁石の外観を改善することにある。

従来の技術にある課題を解決するように、本発明は次のステップを含むR-Fe-B系焼結磁石の調製方法を提供する。

１) R₁-Fe-B-M焼結磁石を調製する。その中、R₁はNd、Pr、Dy、Tb、Ho、Gdで選出されたいずれか又は複数であり、総量が26wt%〜33wt%であり、M選自Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Ga、Ca、Cu、Zn、Si、Al、Mg、Zr、Nb、Hf、Ta、W、Moで選出されたいずれか又は複数であり、総量が0〜5wt%であり、Bは総量が0.5wt%〜2wt%であり、残ったものはFeである。

２) ステップ1）で取得した焼結磁石に対して脱脂、酸洗い、活性化及び脱イオン水で洗浄処理を行う。

３）磁化方向に垂直する方向に沿ってステップ2）で洗浄された焼結磁石を高融点の粉末粒子が充填されたビンに差し入れる。その中、前記の高融点の粉末粒子を充填するまで先ビンの底に金属Dyをいっぱいに敷き、又は、金属Dy板、高融点の粉末粒子、焼結磁石、高融点の粉末粒子の順序により層状でビンに設置する。その中焼結磁石は磁化方向がビンの高さ方向と平行している。

４）ステップ3）で焼結磁石、高融点の粉末粒子及び金属Dyが設置されたビンを真空焼結炉に設置し、750〜1000℃で2〜72hに熱処理を行い、真空焼結炉内部の真空度を10^-2〜10^-5Paに制御し又は真空焼結炉の内部で5〜20kPaのアルゴン保護雰囲気を利用し、金属Dy蒸気が粒界の拡散により焼結磁石の内部に入るようにする。

５）ステップ4）で処理された焼結磁石を450〜600℃で1〜10hに時効処理を行い、R-Fe-B系の焼結磁石を取得する。

その中、Feは鉄、Bはホウ素である。R₁-Fe-B-M焼結磁石はR₁-Fe-B-M合金の加工処理によるものであり、合金の成分として、R₁、Mは公開された元素でいずれか又は複数選択できる。前記のソリューションに基づき、本発明は下記の改善もできる。

前記のステップ3）で、磁化方向と垂直する方向に沿って焼結磁石を高融点の粉末粒子を充填されたビンに差し入れる場合、前記の充填された高融点の粉末粒子の焼結磁石が磁化方向と垂直する方向での高さを磁石が完全に前記の高融点の粉末粒子に埋め込まれることができるように設置する。

前記のステップ3）で、磁化方向と垂直する方向に沿って焼結磁石を高融点の粉末粒子を充填されたビンに差し入れる場合、焼結磁石がビン底の金属底張りに接触しないと同時に、焼結磁石も互いに接触しない。

前記のステップ3）で、金属Dy板、高融点の粉末粒子、焼結磁石、高融点の粉末粒子の順序により層状でビンに設置する場合、前記の入れられた高融点の粉末粒子の厚さが1〜50mmである。

前記の入れられた高融点の粉末粒子の厚さが1〜20mm。

前記の高融点の粉末粒子がジルコニア、シリカ又はアルミナ粉末粒子のいずれかであり、粒径が50〜5000μmにある。

前記のステップ3）中ビンの底にいっぱいに敷かれた前記の金属Dy底張りが板状、粒子状又は粉末状である。

前記のステップ4）で、真空焼結炉内部の温度が800〜950℃であり、熱処理時間が5〜72hであり、真空焼結炉内部の真空度が10^-3〜10^-4Paであり、又は真空焼結炉の内部で5〜10kPaのアルゴン保護雰囲気を利用する。

前記のステップ5）で、前記の時効処理温度が470〜550℃、処理時間が2〜5hである。

本発明の使用方法によって、重金属原材料Dyの形状又は寸法に関する厳な要求がなく、板状でも粒子状でも粉状でも利用できるので、原材料の加工コストを削減でき、直接に焼結磁石を粉末に差し入れ、重金属蒸気がジルコニア、シリカ又はアルミナ粉末の隙間を通じて焼結磁石の表面に着き、蒸気の濃度が均一であり、処理された焼結磁石の均一性が良く、高融点の粉末粒子がDy蒸気と反応しなく、繰り返して利用でき、焼結磁石がスタンド又は支持物と接触しないので、接触ピット又は痕跡のおそれがなく、処理された焼結磁石の外観が顕著に改善されるものである。

焼結磁石が直接にスタンド又は支持物と接触し、粘っている。本発明でビンに原料を入れる方式。本発明でビンに原料を入れる他の方式。

次に、本発明の原理及び特徴について説明し、実例が本発明の説明のみに用いられ、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明で使用し、処理される焼結磁石は次の方法で調製できる。

先ず、バーニングビレット合金は真空又は不活性ガス、代表的にアルゴン雰囲気で金属又は合金原料を溶融し、1300〜1600℃（1400〜1500℃が更に望ましい）で鋳造を始め、溶融物をダンクェンチロールに注いでフィンを形成し、ダンクェンチロールの回転数が20〜60r/min（30〜50r/minが更に望ましい）であり、冷却水がダンクェンチロールを通じる。次に、フィンは製粉及びジェットミルにより粒度2〜10μm（3〜5μmが更に望ましい）の粉末を形成する。また、15KOeの磁場で配向して押して成形する。また、素材がアルゴンガス雰囲気の焼結炉に設置され、900〜1300℃で1〜100hに焼結する（1000〜1100℃で2〜50hに焼結すると更に望ましい）。また、450〜650℃で2〜50hに（450〜500℃で4〜20hにすると更に望ましい）時効処理（時効処理とは合金ワークが溶体化処理、冷間塑性変形又は鋳造、鍛造を行われてから高い温度で放置し、又は室温でその性能、形状を保ち、寸法が期間に応じ変わる熱処理プロセスのことである）を行い、焼結素材を取得した。また、焼結素材を最大辺に沿う長さが100mm、異方性方向に沿う長さが10mmまでである焼結磁石に加工する。

次に、順序に焼結磁石に対して超音波脱脂を30s、希硝酸で2回に酸洗いを15s、希硫酸で活性化処理を15s、脱イオン水で洗浄を行ってから処理焼結磁石としておく。

ビンにおける設置方式は図2に示す。先ず、ビン2の底に重金属原材料の金属Dy底張り 5をいっぱいに敷き、形状として板状、粒子状又は粉末状を問わない。次に、ビン2にジルコニア、シリカ又はアルミナ粉末粒子の高融点の粉末粒子4を入れる。入れられる高融点の粉末粒子4は粒径が50〜5000μmにあり、高さが焼結磁石及び磁化方向垂直方向の高さに応じて調整でき、磁石が完全に粉末に埋め込まれると充分である。また、磁化方向と垂直する方向に沿って焼結磁石3を高融点の粉末粒子4中に差し入れ、磁石3のトップエッジが完全に粉末に覆われ、高融点の粉末粒子4に差し込まれた焼結磁石がビン底の金属Dy底張り5と接触しない同時に、焼結磁石3が互いに接触しないようにする。また、ビンカバー1を覆うと、その中ビンカバー1とビン2の上端と緊密的に接触し、顕著な隙間がない。

ビンにおける設置方式は図3に示すとおりにしてもいい。先ず、ビン7の底に厚さ1〜5mmの金属Dy板 10を設置する。次に、金属Dy板 10に粒径50〜5000μmのジルコニア、シリカ又はアルミナ粉末粒子9を敷く。また、ジルコニア、シリカ又はアルミナ粉末粒子に焼結磁石8を設置する。その中、焼結磁石8は磁化方向がビンの高さ方向と平行し、互いに接触しない。また、焼結磁石8上に粒径50〜5000μmの高融点の粉末粒子9を敷く。また、前記の操作を繰り返し、ビン7にいっぱいに設置し、緊密的にビンのカバー6を覆う。

適切に金属Dy、粉末及び磁石を設置したビンを真空焼結炉に設置し、750〜1000℃（800〜950℃で5〜72hにすると更に望ましい）で2〜72hに熱処理を行う。真空焼結炉内部の真空度を10^-2〜10^-5Pa（更に望ましい真空度が10^-3〜10^-4Paである）に制御し、又は真空焼結炉の内部で5〜20kPaのアルゴン保護雰囲気を利用し、又は真空焼結炉の内部で5〜10kPaのアルゴン保護雰囲気を利用し、金属Dy蒸気がジルコニア、シリカ又はアルミナ粉末粒子を通じて焼結磁石の表面に着き、粒界拡散により焼結磁石の内部に入るようにする。

本調製方式で、真空焼結炉内部の温度が750℃以下にあると、金属Dyの蒸気圧が低すぎ、発生するDy蒸気が効果的に焼結磁石の表面に着いて粒界相と反応できないので、Dyが磁石の表面に沈積し、表層のDy元素の濃度が高すぎ、中央の含量が低く、入ったDy元素がないことに至る。1000℃以上になると、Dy元素が晶粒の内部に拡散する同時に、焼結磁石の表面性能が弱くなり、残留磁気及び最大エネルギー積が大幅に低下する。それに、冷却の過程に、Dy蒸気はジルコニア、シリカ又はアルミナ粉末に大量で凝結し、原材料の浪費につながる。

熱処理拡散の過程に、熱処理の時間が2h以下にある場合、焼結磁石の表面にあるDy蒸気焼結磁石粒界相との反応でも粒界相に沿って焼結磁石の中央に入ることでも時間が充分ではないので、焼結磁石表層の磁性が中央より顕著に高く、磁石の均一性が弱くなる同時に、焼結磁石全体の磁性向上が高くない。処理時間が72h以上にある場合、焼結磁石の周りにあるDy蒸気が更に焼結磁石表層の主相に入り、主相の構成を破壊し、焼結磁石の磁性が弱くなる原因となる。

最後に、所定の期間に前記の処理を実施してから、加熱を停止し、真空焼結炉内部の温度が200℃以下になるようにする。次に、再び加熱を始め、真空焼結炉の内部の温度が450〜600℃（470〜550℃が更に望ましい）になり、処理時間が1〜10h（2〜5hが更に望ましい）になるようにする。所定の期間に前記の処理を実施してから、真空焼結炉にアルゴンガスを入れて室温に冷却させる。次に、ビンを焼結炉から、焼結磁石を高融点の粉末粒子から取出し、R-Fe-B系の焼結磁石を取得する。

不活性ガス環境における真空溶融炉で重量比Nd-23.8%、Pr-5%、Dy-0.6%、Tb-0.4%、Fe-68.29%、Co-0.5%、Cu-0.13%,Ga-0.1%、Al-0.1%、Zr-0.12%、B-1%、鋳造温度1450℃、ダンクェンチロールの回転数60r/minでネオジム、プラセオジム、ジスプロシウム、テルビウム、電解鉄、コバルト、銅、ガリウム、アルミニウム、ジルコニウム、ホウ素を注ぎ、厚さ約0.3mmのフィンを取得し、フィンは製粉及びジェットミルにより、平均粒度3.5μmの粉末状粒子を形成した。15KOeの磁場で配向し、押してブロックに成形した。ブロックをルゴンガス雰囲気の焼結炉に設置し、1100℃で5hに焼結して素材を取得し、素材に対して500℃で5hに時効処理を行い、焼結素材を取得した。ワイヤカッティングにより焼結素材を40mm×20mm×4mmの50M磁石に加工し、M₀と表示した。

300mm×200mm×60mmのビンA、ビンB及びビンCを取り、ビンAの底に50mm×50mm×2mmのDy板、ビンBの底にDy粒子（不規則形状、粒子重量2gまで）、ビンCの底にDy粉末（粒径約200μm）をいっぱいに敷いてから、ビンの3つにジルコニア粉末（粒径約100μm）を入れ、ジルコニア粉末をビンのトップエッジから1cmまでの箇所に入れた。次に、50M磁石に対して脱脂、酸洗い、活性化、脱イオン水洗浄及び乾燥処理をしてから、長さ40mmの方向に沿って縦にジルコニア粉末に差し入れ、磁石の間隔を5mmにして、磁石の下端がDy金属蒸発源と接触しなく、磁石の上端がジルコニア粉末に完全に覆われるようにした。

ビンA、B、Cを真空焼結炉に設置し、900℃、真空（10^-3〜10^-4Pa）で24hに処理してから、500℃で4hに時効処理を行い、アルゴンガスを入れて室温まで冷却させた。ビンA、B及びCにある磁石を取り出し、表面に付けたジルコニア、シリカ及びアルミナ粉末を除去し、各々焼結磁石M₁、M₂及びM₃を取得した。測定によると、その性能は表1に示す。

M₀、M₁、M₂、M₃の磁性の比較によると、Dy板、Dy粒子又はDy粉末を問わず、熱処理の焼結磁石は磁性が顕著に向上し、相互の間に大きな違いがなかった。処理されてから、50M焼結磁石は保磁力が約7kOe向上し、保磁力が大幅に向上し、残留磁気、方形度及びエネルギー積が少し低下したものであった。900℃で24hに処理されたので、磁石は密度が少し向上したものであった。処理された磁石の表面及び中央からサンプルを取ってEDS分析（ICP-MS）を行った結果、ビンA、B及びCで焼結磁石は成分が近く、表層のDy含量が0.70%、中央のDy含量が0.4%向上したものであり、Dyが完全に磁石に滲透したことを示した。

実施例1と同じ溶融、製粉、成形、熱処理及びワイヤカッティングの方法で50M磁石チップを調製した。

300mm×200mm×60mmのビンD、Eを取り、ビンD、Eの底に50mm×50mm×2mmのDy板をいっぱいに敷き、ビンDにシリカ粉末（粒径約500μm）を入れ、ビンEにシリカボール（直径3mm）を入れ、ビンの2つにシリカをビンのトップエッジから1cmまでの箇所に入れた。次に、50M磁石に対して脱脂、酸洗い、活性化、脱イオン水洗浄及び乾燥処理をしてから、長さ40mmの方向に沿って各々縦にシリカ粉末及びホールに差し入れ、磁石の間隔を5mmにして、磁石の下端がDy金属蒸発源と接触しなく、磁石の上端がジルコニア粉末に完全に覆われるようにした。

ビンD、Eを真空焼結炉に設置し、850℃温度、真空条件（10^-3〜10^-4Pa）で48hに処理してから550℃で5hに時効処理を行い、アルゴンガスを入れて室温まで冷却させた。ビンD、Eから磁石を取り出し、きれいにして、各々焼結磁石M₄、M₅を取得した。測定によると、その性能は表2に示した。

磁性の比較によると、シリカ粉末もジルコニア粉末も問わず、熱処理後の効果が大体に同じであった。処理されてから、50M焼結磁石は保磁力が約7kOe向上し、保磁力が大幅に向上し、残留磁気、方形度及びエネルギー積が少し低下したものであった。850℃で48hに処理されたので、磁石は密度が少し向上したものであった。ボール状のシリカで処理されてから、Brは粉末状のシリカを使用した場合より少し低くなり、Hcjの向上量が多くなり、磁石の密度が向上したものであった。よって、大きな粒子隙間により、更に多くの蒸気が焼結磁石の表面に着き、焼結磁石の表面で置換を行った。処理された磁石の表面及び中央からサンプルを取ってEDS分析（ICP-MS）を行った結果、焼結磁石M₄表層のDy含量が0.70%、中央のDy含量が0.4%、焼結磁石M5表層のDy含量が0.90%、中央のDy含量が0.4%向上したものであり、Dyが完全に磁石に滲透したことを示した。

300mm×200mm×60mmのビンFの底に50mm×50mm×2mmのDy板をいっぱいに敷いてから、ビンFにアルミナ粉末（粒径約100μm）をビンのトップエッジから1cmまでの箇所に入れた。次に、50M磁石に対して脱脂、酸洗い、活性化、脱イオン水洗浄及び乾燥処理をしてから、長さ40mmの方向に沿って各々縦にアルミナ粉末及びボールに差し入れ、磁石の間隔を5mmにして、磁石の下端がDy金属蒸発源と接触しなく、磁石の上端がアルミナ粉末に完全に覆われるようにした。

ビンFを真空焼結炉に設置し、950℃、真空条件（10^-3〜10^-4Pa）で16hに処理してから470℃で3hに時効処理を行い、アルゴンガスを入れて室温まで冷却させた。ビンFから磁石を取出し、焼結磁石M₆を取り出した。測定によると、その性能は表3に示す。

磁性の比較によると、アルミナ粉末もジルコニアも問わず、シリカ粉末は熱処理された効果が大体に同じであった。処理されてから、50M焼結磁石は保磁力が約7kOe向上し、保磁力が大幅に向上し、残留磁気、方形度及びエネルギー積が少し低下したものであった。950℃で16hに処理されたので、磁石は密度が少し向上したものであった。処理された磁石の表面及び中央からサンプルを取ってEDS分析（ICP-MS）を行った結果、焼結磁石M₄表層のDy含量が0.70%、中央のDy含量が0.3%向上したものであり、Dyが完全に磁石に滲透したことを示した。

300mm×200mm×60mmのビンGの底に50mm×50mm×2mmのDy板をいっぱいに敷いてから、Dy板にアルミナ粉末（粒度約100μm）をいっぱいに5mmに敷いた。次に、厚さ方向（磁化方向）に沿って50M磁石チップを平かにアルミナ粉末に敷き、再び磁石チップに5mmにアルミナ粉末をいっぱいに敷いた。ビンがいっぱいになるまで前記の操作を繰り返した。

ビンGを真空焼結炉に設置し、950℃、真空条件で（10^-3〜10^-4Pa）16hに処理してから470℃で3hに時効処理を行い、アルゴンガスを入れて室温まで冷却させた。ビンGから磁石を取出し、焼結磁石M₇を取得した。測定によると、その性能は表4に示す。

磁性の比較によると、Dy板、アルミナ粉末及び磁石を交替に設置して、熱処理して取得した焼結磁石M₇は磁性、残留磁気、保磁力及びエネルギー積がM₆と大体に同じであった。処理されてから、処理前と比べて、50M焼結磁石は保磁力が約7kOe向上したが、残留磁気、方形度及びエネルギー積が少し低下したものであった。950℃で16hに処理されたので、磁石は密度が少し向上したものであった。処理された磁石の表面及び中央のサンプルを取ってEDS分析（ICP-MS）を行った結果、焼結磁石M₄は表層のDy含量が0.80%、中央のDyの含量が0.3%向上し、Dyが完全に磁石に滲透したことを示した。

ネオジム、プラセオジム、ジスプロシウム、テルビウム、電解鉄、コバルト、銅、ガリウム、アルミニウム、ジルコニウム、ホウ素を重量比Nd-24.3%、Dy-5.7%、Fe-66.52%、Co-2%、Cu-0.18%,Ga-0.08%、Al-0.15%、B-0.97%で不活性ガス環境における真空溶融炉で鋳造を完成し、鋳造温度が1470℃、ダンクェンチロール回転数が50r/min、フィン厚さが約0.25mmであった。フィンは製粉及びジェットミルにより平均粒度3.3μmの粉末に作り、15KOeの磁場で配向し、押してブロックに成形した。ブロックをルゴンガス雰囲気の焼結炉に設置し、1080℃で6hに焼結して素材を取得し、素材を490℃で4hに時効処理を行い、焼結素材を取得した。ワイヤカッティングにより焼結素材を40mm×20mm×4mmの42S磁石に加工し、S₀と表示した。

300mm×200mm×60mmのビンH、I及びJを取り、ビンHの底に50mm×50mm×2mmのDy板、ビンIの底にDy粒子（不規則形状、2gまで）、ビンJの底にDy粉末（粒径約2000μm）をいっぱいに敷いてから3つのビンにジルコニア粉末（粒径約1000μm）をビンのトップエッジから1cmまでの箇所に入れた。次に、42S磁石を脱脂、酸洗い、活性化、脱イオン水洗浄及び乾燥処理をしてから、長さ40mmの方向に沿って縦にジルコニア粉末に差し入れ、磁石の間隔を5mmにして、磁石の下端がDy金属蒸発源と接触しなく、磁石の上端がジルコニア粉末に完全に覆われるようにした。

ビンH、I、Jを真空焼結炉に設置し、950℃、真空条件（10^-3〜10^-4Pa）で16hに処理してから500℃で4hに時効処理を行い、アルゴンガスを入れて室温まで冷却させた。ビンH、I及びJから磁石を取出し、表面に付けたジルコニア、シリカ及びアルミナ粉末を除去し、各々焼結磁石S₁、S₂及びS₃を取得した。測定によると、その性能は表5に示す。

S₀、S₁、S₂、S₃の磁性の比較によると、Dy板、Dy粒子又はDy粉末を問わず、熱処理の焼結磁石は磁性が顕著に向上し、相互の間に大きな違いがなかった。処理されてから、42S焼結磁石は保磁力が6〜7kOe向上し、残留磁気が大体に元のままであり、方形度が少し降下したものである。950℃で16hに処理されたので、磁石は密度が少し向上したものである。処理された磁石の表面及び中央からサンプルを取ってEDS分析（ICP-MS）を行った結果、ビンH、I及びJの中の焼結磁石は成分が近く、表層のDy含量が0.70%、中央のDy含量が0.4%向上したものであり、Dyが完全に磁石に滲透したことを示す。

上記は本発明の上手な実施方式の一部であり、本発明を限るものではない。本発明の精神と原則にあると、全ての修正、同等代替又は改善などは本発明の保護範囲にある。

1・・・ビンカバー
2・・・ビン
3・・・焼結磁石
4・・・ジルコニア、シリカ又はアルミナ粉末粒子
5・・・金属Dy底張り
6・・・ビンカバー
7・・・ビン
8・・・焼結磁石
9・・・ジルコニア、シリカ又はアルミナ粉末粒子
10・・・金属Dy板
11・・・焼結磁石
12・・・スタンド又は支持物
13・・・加熱処理まで粘っていない箇所
14・・・加熱処理の後に粘っている箇所

Claims

次のステップを含むR-Fe-B系焼結磁石の調製方法。
１) R₁-Fe-B-M焼結磁石を調製する。その中、R₁はNd、Pr、Dy、Tb、Ho、Gdで選出されたいずれか又は複数であり、総量が26wt%〜33wt%であり、MはTi、V、Cr、Mn、Co、Ni、Ga、Ca、Cu、Zn、Si、Al、Mg、Zr、Nb、Hf、Ta、W、Moで選出されたいずれか又は複数であり、総量が0〜5wt%であり、Bは総量が0.5wt%〜2wt%であり、残ったものはFeである。
２) ステップ1）で取得した焼結磁石に対して脱脂、酸洗い、活性化及び脱イオン水で洗浄処理を行う。
３) 磁化方向に垂直する方向に沿ってステップ2）で洗浄された焼結磁石を高融点の粉末粒子が充填されたビンに差し入れる。その中、前記の高融点の粉末粒子を充填するまでビンの底に金属Dy底張りをいっぱいに敷き、又は、金属Dy板、高融点の粉末粒子、焼結磁石、高融点の粉末粒子の順序により層状でビンに設置し、焼結磁石は磁化方向がビンの高さ方向と平行である。
４) ステップ3）で、前記の焼結磁石、高融点の粉末粒子及び金属Dyが設置されたビンを真空焼結炉に設置し、750〜1000℃で2〜72hに熱処理を行い、真空焼結炉内部の真空度を10^-2〜10^-5Paに制御し、又は真空焼結炉の内部で5〜20kPaのアルゴン保護雰囲気を利用し、金属Dy蒸気が粒界の拡散により焼結磁石の内部に入るようにする。
５) ステップ4）で処理された焼結磁石を450〜600℃で1〜10hに時効処理を行い、R-Fe-B系の焼結磁石を取得した。
ステップ3）で、磁化方向と垂直する方向に沿って焼結磁石を高融点の粉末粒子を充填されたビンに差し入れる場合、前記の充填された高融点の粉末粒子の焼結磁石が磁化方向と垂直する方向での高さを磁石が完全に前記の高融点の粉末粒子に埋め込まれることができるように設置することを特徴とする請求項1に記載の調製方法。
ステップ3）で、磁化方向と垂直する方向に沿って焼結磁石を高融点の粉末粒子を充填されたビンに差し入れる場合、焼結磁石がビン底の金属底張りに接触しないと同時に、焼結磁石も互いに接触しないことを特徴とする請求項1に記載の調製方法。
ステップ3）で、金属Dy板、高融点の粉末粒子、焼結磁石、高融点の粉末粒子の順序により層状でビンに設置する場合、前記の入れられた高融点の粉末粒子の厚さが1〜50mmであることを特徴とする請求項1に記載の調製方法。
前記の入れられた高融点の粉末粒子の厚さが1〜20mmであることを特徴とする請求項4に記載の調製方法。
前記の高融点の粉末粒子がジルコニア、シリカ又はアルミナ粉末粒子のいずれかであり、粒径が50〜5000μmにあることを特徴とする請求項1〜5に記載の調製方法。
ステップ3）で、ビンの底にいっぱいに敷かれた前記の金属Dy底張りが板状、粒子状又は粉末状であることを特徴とする請求項1〜5に記載の調製方法。
ステップ4）で、真空焼結炉内部の温度が800〜950℃であり、熱処理時間が5〜72hであり、真空焼結炉内部の真空度が10^-3〜10^-4Paであり、又は真空焼結炉の内部で5〜10kPaのアルゴン保護雰囲気を利用することを特徴とする請求項1〜5に記載の調製方法。
ステップ5）で、前記の時効処理温度が470〜550℃、処理時間が2〜5hであることを特徴とする請求項1〜5に記載の調製方法。