JP2022141577A - Rare earth magnet powder, bonded magnet, compound for bonded magnet, sintered magnet, manufacturing method of rare earth magnet powder, and manufacturing method of rare earth permanent magnet - Google Patents

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Abstract

To provide a rare earth magnet powder capable of sufficiently improving bulk density and suitable for manufacturing an anisotropic magnet.SOLUTION: A rare earth magnet powder has an average sphericity P1 defined by the formula (1) of P1=Ls/Ll of 0.65 or more. In the formula (1), Ll is the length of the long side of the circumscribing rectangle having the smallest area with respect to the rare earth magnet powder in a microscope image, and Ls in the formula (1) is the length of the short side of the circumscribing rectangle having the smallest area with respect to the rare earth magnet powder in the microscope image.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、希土類系磁石粉末、ボンド磁石、ボンド磁石用コンパウンド、焼結磁石、希土類系磁石粉末の製造方法および希土類系永久磁石の製造方法に関する。 The present invention relates to rare earth magnet powders, bonded magnets, compounds for bonded magnets, sintered magnets, methods for producing rare earth magnet powders, and methods for producing rare earth permanent magnets.

希土類系永久磁石は、優れた磁気特性を有することが知られている。そして、さらに磁気特性を向上させたR-T-B系永久磁石の開発が行われている。希土類系永久磁石を製造する際、焼結に供する原料粉末を1~10μm程度の平均粒度に微細化することにより、飽和磁束密度および保磁力などの磁気特性を確保している。ところが、原料粉末の微細化は、成形体の寸法精度、生産性を阻害する要因となる。 Rare earth permanent magnets are known to have excellent magnetic properties. Further, RTB system permanent magnets with improved magnetic properties are being developed. When producing a rare earth permanent magnet, the raw material powder to be sintered is refined to an average particle size of about 1 to 10 μm to ensure magnetic properties such as saturation magnetic flux density and coercive force. However, the refinement of the raw material powder becomes a factor that hinders the dimensional accuracy and productivity of the compact.

原料粉末は、磁場中で加圧成形されて成形体となる。この磁場中での成形において、静磁場またはパルス磁場を原料粉末に印加し、原料粉末の粒子を配向させる。この磁場成形時、原料粉末が微細であるほどその流動性が悪く、金型への充填性が問題となる。金型への粉末の充填性が劣ると、金型へ粉末を均一に充填することができない。このために成形体密度のバラツキが生じるとともに成形体の寸法精度が得られない。あるいは金型への充填自体に時間がかかって生産性を阻害するという問題がある。特に薄肉形状や複雑形状の成形体を、精度よくかつ効率的に作製することは困難である。 The raw material powder is press-molded in a magnetic field to form a compact. In molding in this magnetic field, a static magnetic field or a pulse magnetic field is applied to the raw material powder to orient the particles of the raw material powder. During this magnetic field molding, the finer the raw material powder, the poorer the flowability, and the more difficult it is to fill the mold. If the filling property of the powder into the mold is poor, the powder cannot be uniformly filled into the mold. As a result, the density of the molded body varies, and the dimensional accuracy of the molded body cannot be obtained. Alternatively, there is a problem that it takes a long time to fill the mold itself, which hinders productivity. In particular, it is difficult to accurately and efficiently produce thin-walled or complicated-shaped compacts.

たとえば特許文献1では、潤滑剤を粗粉末に添加した後に気流粉砕機で微粉砕して原料粉末を作製し、成形時の金型への流動性を向上させる技術が提案されている。しかし、この技術を用いても流動性は十分とは言えず、成形体の嵩密度を十分に向上させることができない。 For example, Patent Literature 1 proposes a technique of adding a lubricant to coarse powder and then finely pulverizing the powder with an airflow grinder to produce a raw material powder, thereby improving flowability into a mold during molding. However, even if this technique is used, the fluidity is not sufficient, and the bulk density of the molded article cannot be sufficiently improved.

また、特許文献2には、熱プラズマ法を用いて作製されるNd-Fe-B系球状合金磁性粉末が開示されている。しかしこの文献に開示されている方法で得られる粉末は、平均粒度が大きく、しかも粒子内組織は球状粒子径の1/10~1/100の微細組織から構成されている。そのため、個々の磁石粉末は内部に多数の結晶子を含み、それらの結晶方位もランダムになるため、このままでは異方性磁石の製造には適さない。 Further, Patent Document 2 discloses an Nd--Fe--B system spherical alloy magnetic powder produced using a thermal plasma method. However, the powder obtained by the method disclosed in this document has a large average particle size, and the intraparticle structure is composed of a fine structure of 1/10 to 1/100 of the spherical particle diameter. Therefore, each magnet powder contains a large number of crystallites inside, and their crystal orientations are random.

さらに特許文献3には、合金溶湯を不活性ガスアトマイズ法により急冷凝固して、平均結晶粒径1~30μmの組織を有する平均粒径500μm以下の球状粉末を得る技術が開示されている。この文献に開示されているように、ガスアトマイズ法で得られる球状粉末は、その内部組織が球状粉末の粒径よりも小さな結晶子の集合からなる多結晶体となる傾向がある。個々の磁石粉末の内部に多数の結晶子を含む場合、それらの結晶方位はランダムになるため、このままでは異方性磁石の製造には適さない。 Furthermore, Patent Document 3 discloses a technique for obtaining spherical powder having an average grain size of 500 μm or less and a structure having an average grain size of 1 to 30 μm by rapidly solidifying a molten alloy by inert gas atomization. As disclosed in this document, the spherical powder obtained by the gas atomization method tends to be a polycrystalline body in which the internal structure is an aggregation of crystallites smaller than the grain size of the spherical powder. When a large number of crystallites are contained inside individual magnet powders, their crystal orientations become random, which is not suitable for the production of anisotropic magnets.

特開平8-111308号公報JP-A-8-111308 特開平9-143514号公報JP-A-9-143514 特開平8-316016号公報JP-A-8-316016

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、嵩密度を十分に向上させることができ、しかも異方性磁石の製造に適した希土類系磁石粉末と、その粉末を用いて成形されるボンド磁石およびボンド磁石用コンパウンドを提供することである。また、本発明の他の目的は、嵩密度を十分に向上させることができ、しかも異方性磁石の製造に適した希土類系磁石粉末を容易に製造することができる希土類系磁石粉末の製造方法と、その製造方法を利用した希土類系永久磁石の製造方法とを提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to provide a rare earth magnet powder that can sufficiently improve the bulk density and is suitable for the production of anisotropic magnets, and a molding using the powder. It is an object of the present invention to provide a bonded magnet and a compound for the bonded magnet. It is another object of the present invention to provide a method for producing rare earth magnet powder which can sufficiently improve the bulk density and can easily produce rare earth magnet powder suitable for the production of anisotropic magnets. and a method for manufacturing a rare earth permanent magnet using the manufacturing method.

上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係る希土類系磁石粉末は、
P1=Ls/Llの式(1)で定義される球状度P1の平均値が、0.65以上である希土類系磁石粉末である。なお、前記式(1)においてLlは、顕微鏡の画像における希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の長辺の長さであり、また、前記式(1)においてLsは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の短辺の長さでる。さらに、本発明の第1の観点に係る希土類系磁石粉末では、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が65%以上である。
In order to achieve the above object, the rare earth magnet powder according to the first aspect of the present invention comprises:
The rare earth magnet powder has an average sphericity P1 defined by the formula (1) of P1=Ls/Ll of 0.65 or more. In the formula (1), Ll is the length of the long side of the circumscribing rectangle having the smallest area with respect to the rare earth magnet powder in the microscope image, and Ls in the formula (1) is: It is the length of the short side of the circumscribing rectangle that has the smallest area with respect to the rare earth magnet powder in the microscope image. Furthermore, in the rare earth magnet powder according to the first aspect of the present invention, the number ratio of the single crystal rare earth magnet powder is 65% or more.

このような第1の観点に係る磁石粉末は、嵩密度(ゆるめ嵩密度およびかため嵩密度の双方)を十分に向上させることが可能であり、磁場中で加圧成形する場合に、磁石粉末が微細であっても流動性が低下しにくく、金型への充填性が向上することが、本発明者等により見出された。金型への充填性が向上する結果、磁石粉末を均一に金型内に充填することができ、成形体密度のバラツキが低減し、焼結体の変形が低減される。また、粉末間の摩擦が小さくなるため、磁粉の配向度を高くすることができる。 Such a magnet powder according to the first aspect can sufficiently improve the bulk density (both the loose bulk density and the hard bulk density). The inventors of the present invention have found that even if the particles are fine, the fluidity does not easily decrease, and the fillability into the mold is improved. As a result of the improved fillability into the mold, the magnet powder can be uniformly filled into the mold, the variation in compact density is reduced, and the deformation of the sintered compact is reduced. In addition, since the friction between powders is reduced, the degree of orientation of the magnetic powder can be increased.

また、本発明の磁石粉末では、成形体中の磁石粉末の配向度を高くすることができる。すなわち、本発明の磁石粉末の各粒子は、磁界方向に容易に配向し、優れた磁石特性を有する希土類系永久磁石が得られる。さらに、本発明の第1の観点では、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が65%以上であることから、磁石の保磁力(Hcj)などの磁気特性を向上させることができる。 Further, in the magnet powder of the present invention, the degree of orientation of the magnet powder in the compact can be increased. That is, each particle of the magnet powder of the present invention is easily oriented in the direction of the magnetic field, and a rare earth permanent magnet having excellent magnetic properties can be obtained. Furthermore, in the first aspect of the present invention, since the number ratio of the single-crystal rare earth magnet powder is 65% or more, the magnetic properties such as the coercive force (Hcj) of the magnet can be improved.

好ましくは、前記球状度P1が0.9以上である希土類系磁石粉末の個数割合が30%以上含有する。全ての磁石粒子が球状度P1が0.9以上の磁石粒子ではなくとも、金型に充填するための原料粉体に、ある程度以上、特定の球状度P1の磁石粒子が含有してあれば、効果を発揮する。 Preferably, the number ratio of the rare earth magnet powder having a sphericity P1 of 0.9 or more is 30% or more. Even if all the magnet particles do not have a sphericity P1 of 0.9 or more, if the raw material powder for filling the mold contains magnet particles with a specific sphericity P1 above a certain degree, Effective.

また、上記目的を達成するために、本発明の第2の観点に係る希土類系磁石粉末は、P2=Lt/Lrの式(2)で定義される球状度P2の平均値が0.70以上である希土類系磁石粉末である。なお、前記式(2)においてLrは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末の周長であり、前記式(2)においてLtは、前記周長Lrを算出した前記希土類系磁石粉末の前記画像における面積と同じ面積を有する真円の周長である。さらに、本発明の第2の観点に係る希土類系磁石粉末では、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が65%以上である。 In order to achieve the above object, the rare earth magnet powder according to the second aspect of the present invention has an average sphericity P2 defined by the formula (2) of P2=Lt/Lr of 0.70 or more. It is a rare earth magnet powder. In the formula (2), Lr is the peripheral length of the rare earth magnet powder in the microscope image, and Lt in the formula (2) is the image of the rare earth magnet powder from which the peripheral length Lr was calculated. is the perimeter of a perfect circle that has the same area as the area in . Furthermore, in the rare earth magnet powder according to the second aspect of the present invention, the number ratio of the single crystal rare earth magnet powder is 65% or more.

このような第2の観点に係る磁石粉末は、本発明の第1の観点と同様に、嵩密度を十分に向上させることが可能であり、磁場中で加圧成形する場合に、磁石粉末が微細であっても流動性が低下しにくく、金型への充填性が向上することが、本発明者等により見出された。金型への充填性が向上する結果、磁石粉末を均一に金型内に充填することができ、成形体密度のバラツキが低減し、焼結体の変形が低減される。また、本発明の第2の観点に係る磁石粉末では、成形体中の磁石粉末の配向度を高くすることができる。さらに、本発明の第2の観点では、磁石の保磁力(Hcj)などの磁気特性を向上させることができる。 Similar to the first aspect of the present invention, the magnet powder according to the second aspect can sufficiently improve the bulk density. The inventors of the present invention have found that even if the particles are fine, the fluidity does not easily decrease, and the fillability into the mold is improved. As a result of the improved fillability into the mold, the magnet powder can be uniformly filled into the mold, the variation in compact density is reduced, and the deformation of the sintered compact is reduced. Moreover, in the magnet powder according to the second aspect of the present invention, the degree of orientation of the magnet powder in the compact can be increased. Furthermore, in the second aspect of the present invention, magnetic properties such as the coercive force (Hcj) of the magnet can be improved.

好ましくは、球状度P2が0.8以上である希土類系磁石球状粉末の個数割合が25%以上含有する。全ての磁石粒子の球状度P2が0.8以上の磁石粒子ではなくとも、金型に充填する前の原料粉体に、ある程度以上、特定の球状度P2の磁石粒子が含有してあれば、効果を発揮する。 Preferably, the number ratio of the rare earth magnet spherical powder having a sphericity P2 of 0.8 or more is 25% or more. Even if all the magnet particles do not have a sphericity P2 of 0.8 or more, if the raw material powder before filling the mold contains magnet particles with a specific sphericity P2 at a certain level or more, Effective.

好ましくは、希土類系磁石粉末の平均粒径が、好ましくは20μm以下、さらに好ましくは10μm以下であり、0.5μm以上が好ましく、さらに好ましくは、0.5~10μmである。希土類系磁石粉末の平均粒径が大き過ぎる場合には、粒子間に隙間が発生し易く、嵩密度が低下しやすい。また、希土類系磁石粉末の平均粒径が大き過ぎる場合には、一つの磁石粉末の内部に、R2 T14B結晶などとは異なる結晶相が混在する傾向があり、成形後の磁気特性が低下するおそれがある。また、希土類系磁石粉末の平均粒径が小さすぎる場合には、粒子の凝集が多発し易く、その場合も嵩密度が低下する傾向にある。 The average particle size of the rare earth magnet powder is preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less, preferably 0.5 μm or more, and more preferably 0.5 to 10 μm. If the average particle size of the rare earth magnet powder is too large, gaps are likely to occur between the particles and the bulk density tends to decrease. In addition, if the average particle size of the rare earth magnet powder is too large, there is a tendency for crystal phases different from R2T14B crystals to coexist within a single magnet powder, possibly degrading the magnetic properties after molding. There is On the other hand, if the average particle diameter of the rare earth magnet powder is too small, the particles tend to aggregate frequently, and in this case also the bulk density tends to decrease.

前記希土類系磁石粉末が、単独の主相粒子から成る個別粒子の周囲の少なくとも一部を被覆層で覆っている被覆粒子を複数で含んでもよい。
また、好ましくは、それぞれの前記個別粒子の周囲が前記被覆層で覆われる割合を示す被覆率の平均が、50%以上である。また好ましくは、前記被覆粒子が、前記被覆率で100%の全周被覆粒子(個別粒子の全周が被覆層で覆われる)を含む。好ましくは、前記被覆層は、主相粒子に含まれる希土類の濃度よりも高い希土類の濃度を有する希土類リッチ成分で構成される。
The rare earth magnet powder may include a plurality of coated particles in which at least part of the periphery of individual particles composed of single main phase particles is covered with a coating layer.
Further, preferably, the average of the coverage, which indicates the percentage of the circumference of each of the individual particles covered with the coating layer, is 50% or more. Moreover, preferably, the coated particles include particles whose circumference is covered with a coating rate of 100% (individual particles are covered with a coating layer all around). Preferably, the coating layer is composed of a rare earth-rich component having a rare earth concentration higher than the rare earth concentration contained in the main phase particles.

このような被覆粒子を含む磁石粉末を焼結して得られる焼結磁石は、磁気特性が向上する。たとえば、同組成の従来技術の粉砕法で得られる磁石粉末を用いて得られる焼結磁石に比べて、被覆粒子を含む希土類系磁石粉末を用いて得られる焼結磁石では、副相(被覆層)が主相(主相粒子)表面に均一に薄く分布するため、高い保磁力(Hcj)を得ることができる。また、副相の偏析が非常に少なくなり、主相比率が高くなることで、高い残留磁束密度(Br)を得ることができる。 A sintered magnet obtained by sintering a magnet powder containing such coated particles has improved magnetic properties. For example, a sintered magnet obtained using a rare earth magnet powder containing coating particles has a subphase (coating layer ) is uniformly and thinly distributed on the surface of the main phase (main phase particles), a high coercive force (Hcj) can be obtained. In addition, the segregation of the sub-phase is greatly reduced, and the ratio of the main phase is increased, so that a high residual magnetic flux density (Br) can be obtained.

好ましくは、希土類系磁石粉末は、少なくとも一部がR-T-B系永久磁石粉末で構成される。R-T-B系永久磁石粉末の磁気特性が優れているからである。 Preferably, at least a portion of the rare earth magnet powder is composed of RTB permanent magnet powder. This is because the magnetic properties of the RTB system permanent magnet powder are excellent.

本発明の一観点に係るボンド磁石は、好ましくは、上記のいずれかに記載の希土類系磁石粉末を含有する。ボンド磁石は、樹脂を含んでもよい。また、本発明のボンド磁石用コンパウンド(樹脂などを含んでも良い)は、好ましくは、上記のいずれかに記載の希土類系磁石粉末を含有する。上記の希土類系磁石粉末を、ボンド磁石の原料粉体(たとえばボンド磁石用コンパウンドに含まれる原料粉体)として使用した場合、充填率が高くなるとともに高い配向度を得やすく、高いBrのボンド磁石を実現することができる。 A bonded magnet according to one aspect of the present invention preferably contains any one of the rare earth magnet powders described above. The bonded magnet may contain resin. Also, the compound for bonded magnets of the present invention (which may contain a resin or the like) preferably contains any one of the rare earth magnet powders described above. When the above rare earth magnet powder is used as a raw material powder for a bonded magnet (for example, a raw material powder contained in a compound for a bonded magnet), the filling rate is increased and a high degree of orientation is easily obtained, resulting in a high Br bonded magnet. can be realized.

本発明の一観点に係る希土類系焼結磁石は、その断面に、主相と副相とが観察され、前記副相の面積比率が2%以下である。また好ましくは、前記主相は、R2 T14B型結晶である。また好ましくは、本発明の他の観点に係る焼結磁石は、配向方向の残留磁束密度を飽和磁束密度で除することで得られる配向度が94%以上である。 A sintered rare earth magnet according to one aspect of the present invention has a main phase and a subphase observed in its cross section, and the area ratio of the subphase is 2% or less. Also preferably, the main phase is an R2 T14B type crystal. Preferably, in the sintered magnet according to another aspect of the present invention, the degree of orientation obtained by dividing the residual magnetic flux density in the orientation direction by the saturation magnetic flux density is 94% or more.

本発明の一観点に係る希土類系焼結磁石によれば、主相の配向度が高くなり、残留磁束密度が高くなる。また、副相が主相表面に分布するため、焼結磁石の保磁力が高くなる。なお副相は主相の間に偏在しやすいが、副相の面積比率を低くすることができるため、残留磁束密度の低下を抑制することができる。このような焼結磁石では、副相成分の焼結体中の偏在が少なくなるため、高い残留磁束密度と高い保磁力が同時に得ることができる。 According to the rare earth sintered magnet according to one aspect of the present invention, the degree of orientation of the main phase is increased and the residual magnetic flux density is increased. In addition, since the secondary phase is distributed on the surface of the main phase, the coercive force of the sintered magnet is increased. Although the sub-phase tends to be unevenly distributed between the main phases, it is possible to reduce the area ratio of the sub-phase, thereby suppressing a decrease in the residual magnetic flux density. In such a sintered magnet, the uneven distribution of subphase components in the sintered body is reduced, so that high residual magnetic flux density and high coercive force can be obtained at the same time.

本発明の一観点に係る希土類系磁石粉末の製造方法は、所望の組成の合金を粉砕して原料粉を得る工程と、前記原料粉を熱プラズマに投入して加熱した後に急冷して球状粉を得る工程とを有する。熱プラズマ法、好ましくは高周波誘導熱プラズマ法を用いることで、不純物の混入を抑制した上で、希土類系磁石粉末の球状化を行うことができる。また、本発明の方法によれば、平均粒径が、好ましくは20μm以下、さらに好ましくは10μm以下で、好ましくは0.5μm以上の球状粉体を得易い。 A method for producing a rare earth magnet powder according to one aspect of the present invention includes a step of pulverizing an alloy having a desired composition to obtain a raw material powder, introducing the raw material powder into a thermal plasma, heating the raw material powder, and then rapidly cooling the raw material powder into a spherical powder. and obtaining By using a thermal plasma method, preferably a high-frequency induction thermal plasma method, the rare earth magnet powder can be spheroidized while suppressing the contamination of impurities. Further, according to the method of the present invention, it is easy to obtain spherical powder having an average particle size of preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less, and preferably 0.5 μm or more.

好ましくは、前記原料粉を熱プラズマ尾炎部に投入する。熱プラズマ尾炎部の温度は、たとえば2000~5000Kであり、熱プラズマとしては、やや低い温度であり、その領域に、原料粉(合金粉体)を投入することで、蒸発によるナノ化や過度な溶解による粗大化を抑制して、投入された原料粉の粒子径と同等の球状粉を得ることが可能となる。さらに、この製法によれば、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が65%以上の粉末が得られやすく、磁石の保磁力(Hcj)などの磁気特性を向上させることができる。 Preferably, the raw material powder is introduced into the thermal plasma trailing flame. The temperature of the thermal plasma trailing flame is, for example, 2000 to 5000 K, which is a slightly lower temperature than thermal plasma. It is possible to suppress coarsening due to excessive dissolution and obtain spherical powder having a particle size equivalent to that of the charged raw material powder. Furthermore, according to this manufacturing method, it is easy to obtain a powder having a number ratio of 65% or more of single-crystal rare earth magnet powder, and magnetic properties such as the coercive force (Hcj) of the magnet can be improved.

また、たとえば原料粉を熱プラズマの尾炎部に投入して加熱した後に急冷することで、原料粉の各粒子全体または粒子の一部が溶解することによって粉末は球状になり易くなる。また、副相の成分は粉末表面に均一に分布し易くなり、球状の被覆粒子を形成しやすくなる。粉末が球形であることで、嵩密度が向上しやすく、配向度が高くなりやすい。 Further, for example, by putting the raw material powder into the tail flame part of the thermal plasma, heating it, and then rapidly cooling it, the whole or part of each particle of the raw material powder is melted, so that the powder easily becomes spherical. In addition, the components of the subphase are more likely to be uniformly distributed on the powder surface, making it easier to form spherical coated particles. Since the powder is spherical, the bulk density tends to be improved and the degree of orientation tends to be high.

好ましくは、本発明の一観点に係る希土類系永久磁石の製造方法は、所望の組成の合金を粉砕して原料粉を得る工程と、前記原料粉を熱プラズマ尾炎部に投入して加熱した後に急冷して球状粉を得る工程と、前記球状粉を焼結させて焼結体を得る工程とを有する。好ましくは、球状粉を含む磁石粉末は、たとえばプレス成形などにより所定形状に成形された後に焼結されて焼結体となる。 Preferably, the method for producing a rare earth permanent magnet according to one aspect of the present invention comprises the steps of pulverizing an alloy having a desired composition to obtain a raw material powder, and introducing the raw material powder into a thermal plasma trailing flame and heating the raw material powder. A step of quenching to obtain a spherical powder later, and a step of sintering the spherical powder to obtain a sintered body are included. Preferably, the magnet powder containing spherical powder is formed into a predetermined shape by press molding or the like, and then sintered to form a sintered body.

このような製造方法では、粉末が球形であることで、嵩密度が向上しやすく、配向度が高くなりやすい。そのため、焼結後の磁石の残留磁束密度が高くなりやすい。また、副相の成分は粉末表面に均一に分布し易くなり、球状の被覆粒子を形成しやすくなる。副相の成分が粉末表面に均一に分布すると、焼結後も副相は緻密化する際に二粒子粒界に(薄く)均一に分布するため、残留磁束密度が低下しにくい。さらに、この製法によれば、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が65%以上の粉末が得られやすく、磁石の保磁力(Hcj)などの磁気特性を向上させることができる。 In such a production method, since the powder is spherical, the bulk density tends to be improved and the degree of orientation tends to be high. Therefore, the magnet after sintering tends to have a high residual magnetic flux density. In addition, the components of the subphase are more likely to be uniformly distributed on the powder surface, making it easier to form spherical coated particles. If the components of the subphase are uniformly distributed on the powder surface, the subphase is uniformly distributed (thinly) at the grain boundaries of the two grains during densification even after sintering, so the residual magnetic flux density does not easily decrease. Furthermore, according to this manufacturing method, it is easy to obtain a powder having a number ratio of 65% or more of single-crystal rare earth magnet powder, and magnetic properties such as the coercive force (Hcj) of the magnet can be improved.

図1Aは本発明の実施例に係る希土類系磁石粉末の顕微鏡写真である。FIG. 1A is a micrograph of rare earth magnet powder according to an example of the present invention. 図1Bは本発明の比較例に係る希土類系磁石粉末の顕微鏡写真である。FIG. 1B is a micrograph of rare earth magnet powder according to a comparative example of the present invention. 図2Aは粒子の球状度を算出するための概略説明図である。FIG. 2A is a schematic diagram for calculating the sphericity of particles. 図2Bは図2Aに示す粒子の断面積と同じ断面積を有する真円を示す概略図である。FIG. 2B is a schematic diagram showing a perfect circle having the same cross-sectional area as the cross-sectional area of the particle shown in FIG. 2A. 図3は本発明の一実施形態に係る希土類系磁石粉末の製造方法を示すフローチャート図である。FIG. 3 is a flowchart showing a method for producing rare earth magnet powder according to one embodiment of the present invention. 図4は図3に示す球状化工程で用いる装置の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus used in the spheronization step shown in FIG. 図5Aは図1Aに示す粒子の被覆率を算出するための概略説明図である。FIG. 5A is a schematic diagram for calculating the coverage of the particles shown in FIG. 1A. 図5Bは図1Bに示す粒子の被覆率を算出するための概略説明図である。FIG. 5B is a schematic explanatory diagram for calculating the coverage of the particles shown in FIG. 1B. 図5Cは図1Aに示す粒子の内の被覆率100%の被覆粒子を示す粒子の断面顕微鏡写真である。FIG. 5C is a cross-sectional photomicrograph of a particle showing a coated particle with a coverage of 100% among the particles shown in FIG. 1A. 図6Aは本発明の一実施形態に係る希土類系焼結磁石の断面の顕微鏡写真である。FIG. 6A is a micrograph of a cross section of a rare earth based sintered magnet according to one embodiment of the present invention. 図6Bは本発明の比較例に係る希土類系焼結磁石の断面の顕微鏡写真である。FIG. 6B is a micrograph of a cross section of a rare earth sintered magnet according to a comparative example of the present invention.

以下、本発明の実施形態に基づき説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.

本発明の一実施形態に係る希土類系磁石粉末は、たとえばR-T-B系磁石粉末であり、 Rは、希土類元素の少なくとも1種を表す。Tは、鉄族元素を表す。Bは、ホウ素を表す。 A rare earth magnet powder according to an embodiment of the present invention is, for example, an RTB magnet powder, wherein R represents at least one rare earth element. T represents an iron group element. B represents boron.

希土類元素とは、長周期型周期表の第3族に属するScとYとランタノイド元素とのことをいう。ランタノイド元素には、たとえば、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等が含まれる。希土類元素は、軽希土類元素および重希土類元素に分類される。本願では、重希土類元素とは、原子番号64~71の希土類元素、すなわちGd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luをいい、軽希土類元素は重希土類元素以外の希土類元素をいう。本願ではYは軽希土類元素に分類される。以下、重希土類元素をRHと表記する場合がある。また、本実施形態に係るR-T-B系磁石粉末は、重希土類元素RHを含んでもよい。 Rare earth elements refer to Sc, Y and lanthanoid elements belonging to Group 3 of the long period periodic table. Lanthanide elements include, for example, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and the like. Rare earth elements are classified into light rare earth elements and heavy rare earth elements. In the present application, heavy rare earth elements refer to rare earth elements with atomic numbers of 64 to 71, namely Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu, and light rare earth elements refer to rare earth elements other than heavy rare earth elements. . In this application, Y is classified as a light rare earth element. Hereinafter, the heavy rare earth element may be referred to as RH. Further, the RTB magnet powder according to this embodiment may contain a heavy rare earth element RH.

鉄族元素を表すTは、Fe単独であってもよく、Feの一部がCoで置換されていてもよい。Feの一部をCoに置換する場合、磁気特性を低下させることなく温度特性および耐食性を向上させることができる。 T representing an iron group element may be Fe alone, or part of Fe may be substituted with Co. When part of Fe is replaced with Co, temperature characteristics and corrosion resistance can be improved without deteriorating magnetic characteristics.

Bは、ホウ素を表すが、ホウ素の一部を炭素に置換することができる。ホウ素の一部を炭素に置換すること、すなわち、Bサイトにホウ素および炭素を含むことにより、粉末を所定形状に成形後に焼結した後の時効処理の際に厚い二粒子粒界を形成しやすくなり、保磁力を向上させやすくなる効果がある。なお、ホウ素の一部を炭素に置換する場合の置換量は、焼結後に観察されるR2 T14B相に含まれるB全体の20at%程度以下としてもよい。 B represents boron, and part of boron can be substituted with carbon. By substituting part of boron with carbon, that is, by including boron and carbon in the B site, it is easy to form a thick two-particle grain boundary during aging treatment after sintering after molding the powder into a predetermined shape. It has the effect of making it easier to improve the coercive force. When part of boron is replaced with carbon, the amount of replacement may be about 20 at % or less of the total B contained in the R2T14B phase observed after sintering.

R-T-B系磁石粉末は、その他の元素を含んでもよい。その他の元素としては、たとえば、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Ga、Si、Bi、Snなどが挙げられる。R-T-B系磁石粉末におけるRの含有量は任意である。Rの含有量は、26重量%以上33重量%以下としてもよい。R-T-B系磁石粉末におけるBの含有量は任意である。Bとして含まれるホウ素の含有量は、0.8重量%以上1.2重量%以下としてもよい。 The RTB magnet powder may contain other elements. Other elements include, for example, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Al, Ga, Si, Bi, and Sn. The content of R in the RTB magnet powder is arbitrary. The content of R may be 26% by weight or more and 33% by weight or less. The content of B in the RTB magnet powder is arbitrary. The content of boron contained as B may be 0.8% by weight or more and 1.2% by weight or less.

R-T-B系磁石粉末におけるTの含有量は、R-T-B系磁石粉末の構成要素における実質的な残部である。また、TとしてCoを含有する場合、Coの含有量は、鉄族元素の含有量の和に対して3.0重量%以下としてもよい。TとしてNiを含有する場合、Niの含有量は、鉄族元素の含有量の和に対して1.0重量%以下としてもよい。 The content of T in the RTB magnet powder is the substantial remainder in the constituent elements of the RTB magnet powder. When Co is contained as T, the content of Co may be 3.0% by weight or less with respect to the sum of the contents of the iron group elements. When Ni is contained as T, the content of Ni may be 1.0% by weight or less with respect to the sum of the contents of the iron group elements.

R-T-B系磁石粉末の酸素(O)量は、任意である。たとえば、200ppm以上、3000ppm以下としてもよい。O量は、耐食性を向上させる観点からは高い方が好ましく、磁気特性を向上させる観点からは低い方が好ましい。 The amount of oxygen (O) in the RTB magnet powder is arbitrary. For example, it may be 200 ppm or more and 3000 ppm or less. From the viewpoint of improving corrosion resistance, the O content is preferably high, and from the viewpoint of improving magnetic properties, it is preferably low.

R-T-B系磁石粉末の炭素(C)量は、任意である。たとえば、200ppm以上3000ppm以下としてもよい。C量がこの範囲を外れると、磁気特性は低下しやすい傾向にある。また、上記の通り、R-T-B系磁石粉末においてBサイトのホウ素の一部を炭素に置換することなどによって、R-T-B系磁石粉末は炭素を含んでもよい。 The amount of carbon (C) in the RTB magnet powder is arbitrary. For example, it may be 200 ppm or more and 3000 ppm or less. If the amount of C is out of this range, the magnetic properties tend to deteriorate. Further, as described above, the RTB magnet powder may contain carbon, for example, by substituting carbon for part of the boron at the B site in the RTB magnet powder.

R-T-B系磁石粉末の窒素(N)量は、任意である。たとえば、200ppm以上1500ppm以下としてもよい。N量がこの範囲を外れると磁気特性は低下しやすい傾向にある。 The amount of nitrogen (N) in the RTB magnet powder is arbitrary. For example, it may be 200 ppm or more and 1500 ppm or less. If the amount of N is out of this range, the magnetic properties tend to deteriorate.

R-T-B系磁石粉末中のO量、C量、N量の測定方法は、一般的に知られている方法を用いることができる。O量は、たとえば、不活性ガス融解-非分散型赤外線吸収法により測定される。C量は、たとえば、酸素気流中燃焼-赤外線吸収法により測定される。N量は、たとえば、不活性ガス融解-熱伝導度法により測定される。 Generally known methods can be used to measure the amounts of O, C and N in the RTB magnet powder. The amount of O is measured, for example, by an inert gas fusion-nondispersive infrared absorption method. The amount of C is measured, for example, by combustion in an oxygen stream-infrared absorption method. The amount of N is measured, for example, by an inert gas fusion-thermal conductivity method.

図1Aに示すように、本実施形態のR-T-B系磁石粉末では、ほとんどの粒子の形状が球状である。すなわち、本実施形態のR-T-B系磁石粉末は、P1=Ls/Llの式(1)で定義される球状度P1の平均値が、0.65以上、好ましくは0.7以上、さらに好ましくは0.75以上である。また、球状度P1が0.9以上である磁石粉末の個数割合が、好ましくは30%以上、さらに好ましくは35%以上、特に好ましくは40%以上である。 As shown in FIG. 1A, most of the particles in the RTB magnet powder of this embodiment are spherical. That is, the RTB magnet powder of the present embodiment has an average sphericity P1 defined by the formula (1) of P1=Ls/Ll of 0.65 or more, preferably 0.7 or more, More preferably, it is 0.75 or more. In addition, the number ratio of magnet powder having a sphericity P1 of 0.9 or more is preferably 30% or more, more preferably 35% or more, and particularly preferably 40% or more.

なお、前記式(1)においてLlは、たとえば図2Aに示すような顕微鏡の画像におけるR-T-B系磁石粉末の各粒子2に対して、面積が最小となる外接する長方形の長辺の長さであり、また、前記式(1)においてLsは、顕微鏡の画像におけるR-T-B系磁石粉末の各粒子2に対して面積が最小となる外接する長方形の短辺の長さである。 In the above formula (1), Ll is the length of the long side of the circumscribing rectangle with the smallest area for each particle 2 of the RTB magnet powder in the microscope image shown in FIG. 2A, for example. In the above formula (1), Ls is the length of the short side of the circumscribing rectangle that has the smallest area for each particle 2 of the RTB magnet powder in the microscope image. be.

顕微鏡の画像は、たとえば図1Aに示すR-T-B系磁石粉末を樹脂に埋込み硬化させてから切断面を研磨し、その研磨面をSEM観察することにより得られる断面SEM画像であり、少なくとも100個の磁石粒子が観察される断面であり、無作為に選択した100個の粒子の平均を求めている。また、個数割合(数密度)は、無作為に選択した100個の粒子のP1を計測し、100個中で、球状度P1が0.9以上である磁石粉末の個数割合を算出して求められる。 The microscopic image is, for example, a cross-sectional SEM image obtained by embedding the RTB magnet powder shown in FIG. 100 magnetic particles are observed in the cross section, and the average of 100 randomly selected particles is obtained. In addition, the number ratio (number density) is obtained by measuring P1 of 100 randomly selected particles and calculating the number ratio of magnetic powder having a sphericity P1 of 0.9 or more among 100 particles. be done.

また、別の観点では、本実施形態のR-T-B系磁石粉末は、P2=Lt/Lrの式(2)で定義される球状度P2の平均値が、0.70以上、好好ましくは0.73以上、さらに好ましくは0.75以上である。また、球状度P2が0.8以上である磁石粉末の個数割合が、好ましくは25%以上、さらに好ましくは30%以上、特に好ましくは35%以上である。 From another point of view, the RTB magnet powder of the present embodiment preferably has an average sphericity P2 defined by the formula (2) of P2=Lt/Lr of 0.70 or more. is 0.73 or more, more preferably 0.75 or more. In addition, the number ratio of magnet powder having a sphericity P2 of 0.8 or more is preferably 25% or more, more preferably 30% or more, and particularly preferably 35% or more.

なお、前記式(2)においてLrは、たとえば図2Aに示すような顕微鏡の画像におけるR-T-B系磁石粉末の各粒子2の周長であり、式(2)においてLtは、周長Lrを算出した各粒子2の画像における面積と同じ面積を有する図2Bに示す真円20の周長である。顕微鏡の画像を得るための方法と平均の算出方法、個数割合の算出方法などは、前述した式(1)の場合と同様である。なお、球状度P2の場合の個数割合は、球状度P2が0.8以上である磁石粉末の個数割合を算出して求められる。 In the above formula (2), Lr is the circumference of each particle 2 of the RTB magnet powder in the microscope image shown in FIG. 2A, and Lt in the formula (2) is the circumference. It is the perimeter of a perfect circle 20 shown in FIG. 2B having the same area as the area in the image of each particle 2 for which Lr was calculated. The method for obtaining the microscopic image, the method for calculating the average, the method for calculating the number ratio, and the like are the same as in the case of the formula (1) described above. In addition, the number ratio in the case of the sphericity P2 is obtained by calculating the number ratio of the magnet powder having the sphericity P2 of 0.8 or more.

本実施形態のR-T-B系磁石粉末の平均粒径は、好ましくは20μm以下、さらに好ましくは10μm以下であり、0.5μm以上が好ましく、さらに好ましくは、0.5~10μmである。R-T-B系磁石粉末の平均粒径は、上述したような顕微鏡の画像から、各粒子の円相当径を算出し、少なくとも100個以上の平均値として算出する。なお、平均粒径の測定方法としては、たとえばレーザ回折式の粒度分布計で測定する光散乱法も考えられる。 The average particle size of the RTB magnet powder of the present embodiment is preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less, preferably 0.5 μm or more, more preferably 0.5 to 10 μm. The average particle size of the RTB magnet powder is calculated by calculating the equivalent circle diameter of each particle from the microscope image as described above, and calculating the average value of at least 100 particles. As a method for measuring the average particle diameter, for example, a light scattering method using a laser diffraction particle size distribution meter is also conceivable.

R-T-B系磁石粉末の平均粒径が大き過ぎる場合には、粒子間に隙間が発生し易く、嵩密度が低下しやすい。また、希土類系磁石粉末の平均粒径が大きい場合には、一つの磁石粉末の内部に、R2 T14B結晶などとは異なる結晶相が混在する傾向があり、磁気特性が低下するおそれがある。たとえば平均粒径が大きい場合、異なる結晶相が混在しやすくなるとともに、粒径が大きいほど保磁力が得られにくくなる傾向にある。また、希土類系磁石粉末の平均粒径が小さすぎる場合には、粒子の凝集が多発し易く、その場合も嵩密度が低下する傾向にある。 If the average particle size of the RTB magnet powder is too large, gaps are likely to occur between the particles and the bulk density tends to decrease. In addition, when the average particle size of the rare earth magnet powder is large, there is a tendency for crystal phases different from R2T14B crystals to coexist inside one magnet powder, which may degrade the magnetic properties. For example, when the average grain size is large, different crystal phases tend to coexist, and the larger the grain size, the more difficult it is to obtain a coercive force. On the other hand, if the average particle diameter of the rare earth magnet powder is too small, the particles tend to aggregate frequently, and in this case also the bulk density tends to decrease.

本実施形態のR-T-B系磁石粉末の各粒子2のほとんどは、図5Aに示すように、断面が略円形の被覆粒子30で構成してある。被覆粒子30は、主として単独の主相粒子31aから成る個別粒子31で構成してあり、個別粒子31の周囲表面の少なくとも一部が被覆層32で覆われている。主相粒子31aは、たとえばR2 T14B結晶などの単結晶で構成してある。 As shown in FIG. 5A, most of the particles 2 of the RTB magnet powder of this embodiment are composed of coated particles 30 having a substantially circular cross section. The coated particles 30 are composed of individual particles 31 mainly composed of single main phase particles 31 a , and at least a portion of the peripheral surface of the individual particles 31 is covered with a coating layer 32 . The main phase grains 31a are composed of single crystals such as R2 T14B crystals.

本実施形態のR-T-B系磁石粉末に含まれる単結晶で構成してある主相粒子31aの個数割合は、65%以上であり、好ましくは、70%以上、さらに好ましくは75%以上である。単結晶粒子は、多結晶粒子に比較して配向度が高いので、それらの粒子を用いてボンド磁石や焼結磁石を製造する場合に、磁石のBrを向上させることが容易になる。 The number ratio of the main phase particles 31a composed of single crystals contained in the RTB magnet powder of the present embodiment is 65% or more, preferably 70% or more, and more preferably 75% or more. is. Single-crystal grains have a higher degree of orientation than polycrystalline grains, so when these grains are used to produce a bonded magnet or a sintered magnet, the Br of the magnet can be easily improved.

なお、粒子2が単結晶か否かを判別するには、粒子断面を露出させ、この断面を、FE-SEM装置に付属の電子後方散乱回折(EBSD)分析装置などを用いて評価する。個数割合は、たとえば無作為に選択した100個の粒子を評価することによる個数割合である。具体的には、EBSD分析装置で得られる画像において、それぞれの粒子の中に単一の結晶面が認められる粒子の数を求め、その割合を算出して求められる。 In order to determine whether the particles 2 are single crystals or not, the cross section of the particles is exposed and evaluated using an electron backscatter diffraction (EBSD) analyzer attached to the FE-SEM apparatus. The number ratio is, for example, a number ratio obtained by evaluating 100 randomly selected particles. Specifically, in an image obtained by an EBSD analyzer, the number of grains in which a single crystal plane is observed in each grain is determined, and the ratio is calculated.

本実施形態のR-T-B系磁石粉末に含まれる単結晶で構成してある主相粒子31aの周囲表面は、図5Aに示すように、少なくとも一部が被覆層32で覆われていることが好ましい。被覆層32は、主相粒子に含まれる希土類の濃度よりも高い希土類の濃度を有する希土類リッチ成分で構成してある。被覆層32の厚みは、10~200nm程度に薄く、被覆粒子30の平均粒径は、前述したR-T-B系磁石粉末の平均粒径の範囲内である。 As shown in FIG. 5A, at least a portion of the peripheral surface of the main phase particles 31a composed of single crystals contained in the RTB magnet powder of the present embodiment is covered with a coating layer 32. is preferred. The coating layer 32 is composed of a rare earth-rich component having a rare earth concentration higher than that contained in the main phase grains. The thickness of the coating layer 32 is as thin as about 10 to 200 nm, and the average particle size of the coating particles 30 is within the range of the average particle size of the RTB magnet powder described above.

図5Bに示すように、個別粒子31は、複数の主相粒子31aが粒界相33を介して接続されている場合もあり得るが、本実施形態における個別粒子31は、単一の主相粒子31aの周囲表面の少なくとも一部が被覆層32で覆われていることが好ましい。 As shown in FIG. 5B, the individual grains 31 may have a plurality of main phase grains 31a connected via the grain boundary phase 33. At least part of the peripheral surface of the particle 31 a is preferably covered with the coating layer 32 .

また、本実施形態では、単一の主相粒子31aの周囲が被覆層32で覆われる割合を示す被覆率の平均が、好ましくは50%以上、さらに好ましくは60%以上、特に好ましくは80%以上である。磁気異方性が高い希土類リッチ成分で構成してある被覆層32で覆われている主相粒子31aの被覆率の平均が高いほど、磁石における磁化反転が発生し難くなり、Hcjが向上する。 In addition, in the present embodiment, the average coverage ratio indicating the ratio of the single main phase particle 31a covered with the coating layer 32 is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and particularly preferably 80%. That's it. The higher the average coverage of the main phase grains 31a covered with the coating layer 32 composed of the rare earth-rich component with high magnetic anisotropy, the more difficult the magnetization reversal occurs, and the higher the Hcj.

なお、被覆率の平均は、たとえば無作為に選択した100個の粒子2の被覆率の平均値として求めることができる。粒子2の被覆率の計算は、たとえば以下のようにして求めることができる。図5Aに示すように、個別粒子31が単一の主相粒子31aのみで構成してある場合には、粒子2の断面において、主相粒子31aの外表面と被覆層32との界面の周方向界面長さLb1およびLb2を画像解析により求める。 The average coverage can be obtained as the average coverage of 100 randomly selected particles 2, for example. Calculation of the coverage of the particles 2 can be obtained, for example, as follows. As shown in FIG. 5A, when the individual particle 31 is composed of only a single main phase particle 31a, in the cross section of the particle 2, the circumference of the interface between the outer surface of the main phase particle 31a and the coating layer 32 Directional interface lengths Lb1 and Lb2 are determined by image analysis.

また、一つの粒子2について、被覆層32で被覆されていない主相粒子31aの外表面の周方向露出長さLa1およびLa2も、同様にして画像解析により求める。一つの粒子2について、周方向露出長さLa1およびLa2と周方向界面長さLb1およびLb2の合計(La1+La2+Lb1+Lb2)が主相粒子31a(個別粒子31)の全周長さLtとなる。一つの粒子2についての被覆率は、100×周方向界面長さ(Lb1+Lb2)/全周長さLtとして表せる。 For one particle 2, the exposed circumferential lengths La1 and La2 of the outer surface of the main phase particle 31a not covered with the coating layer 32 are similarly obtained by image analysis. For one particle 2, the sum of the circumferential exposed lengths La1 and La2 and the circumferential interface lengths Lb1 and Lb2 (La1+La2+Lb1+Lb2) is the total circumferential length Lt of the main phase grain 31a (individual grain 31). The coverage for one particle 2 can be expressed as 100×the peripheral interface length (Lb1+Lb2)/the total peripheral length Lt.

なお、周方向界面長さLb1およびLb2(周方向露出長さLa1およびLa2)が1つの場合や3つ以上の場合には、周方向界面長さの合計ΣLbn (周方向露出長さ合計ΣLan )におけるnの数(nは1以上の整数)が増減する。 When the circumferential interface lengths Lb1 and Lb2 (the circumferential exposed lengths La1 and La2) are one or three or more, the total circumferential interface length ΣLbn (the circumferential exposed length total ΣLan) The number of n (n is an integer of 1 or more) increases or decreases.

本実施形態では、たとえば磁石粉末の中から無作為に選択した100個の粒子2の中に、たとえば図5Cに示すような被覆率で100%の全周被覆粒子を少なくとも一つ以上、好ましくは十以上、さらに好ましくは、三十以上で含んでいる。全周被覆粒子の数が多いほど、被覆率の平均も高くなり、Hcjが向上する。なお、全周被覆粒子とは、個別粒子の全周が被覆層で覆われる被覆粒子として定義することもできる。 In the present embodiment, for example, among 100 particles 2 randomly selected from magnetic powder, at least one or more particles with a coverage rate of 100% all around as shown in FIG. 5C, preferably Ten or more, more preferably thirty or more. The larger the number of particles covered all around, the higher the average coverage, and the higher the Hcj. The “perimeter-coated particles” can also be defined as coated particles in which the entire periphery of individual particles is covered with a coating layer.

なお、上述した例では、図5Aに示すように、個別粒子31が単一の主相粒子31aである場合の被覆率の計算について示したが、図5Bに示すように、個別粒子31が複数の主相粒子31aの集合体である場合の被覆率の計算も同様にして行うことができる。 In the above example, as shown in FIG. 5A, the calculation of the coverage when the individual particle 31 is a single main phase particle 31a is shown, but as shown in FIG. Calculation of the coverage in the case of an aggregate of main phase particles 31a can be performed in the same manner.

すなわち、図5Bに示すように、たとえば粒界相33で複数の主相粒子31aが連結してある場合には、それらの複数の主相粒子31aの集合体を個別粒子31と見なす。そして、粒界相33と主相粒子31aの界面(点線部分)の長さはカウントせずに、個別粒子31の周方向界面長さ(二点鎖線部分)Lb1およびLb2と、周方向露出長さ(実線部分)La1およびLa2とを、画像解析により算出する。 That is, as shown in FIG. 5B , for example, when a plurality of main phase grains 31 a are connected by the grain boundary phase 33 , aggregates of the plurality of main phase grains 31 a are regarded as individual grains 31 . Then, without counting the length of the interface (dotted line portion) between the grain boundary phase 33 and the main phase grain 31a, the circumferential interface length (two-dot chain line portion) Lb1 and Lb2 of the individual grains 31 and the circumferential exposure length The height (solid line portion) La1 and La2 are calculated by image analysis.

本実施形態の磁石粉末の中にも、このような複数の主相粒子31aの集合体から成る個別粒子31が含まれていてもよいが、被覆率の平均が上記の範囲に入ることが好ましい。また、球状度P1またはP2に関しては、各主相粒子31aの球状度が、前述した範囲内となることが好ましい。 The magnet powder of the present embodiment may also contain such individual particles 31 composed of aggregates of a plurality of main phase particles 31a, but it is preferable that the average coverage falls within the above range. . As for the degree of sphericity P1 or P2, it is preferable that the degree of sphericity of each main phase particle 31a falls within the range described above.

複数の主相粒子31aの集合体から成る個別粒子31では、粒界相33は、被覆層32と同様に、主相粒子31aに含まれる希土類の含有量よりも多く希土類が含まれる成分で構成してあり、同様な組成で構成されるが、必ずしも同一である必要はない。粒界相33は、主相粒子31aと主相粒子31aとの間に存在し、被覆層32は、主相粒子31aの外表面を覆い、しかも他の主相粒子31aとは接触せずに外面が露出している部分として定義される。 In the individual grains 31 made up of aggregates of a plurality of main phase grains 31a, the grain boundary phase 33, like the coating layer 32, is composed of a component containing more rare earth elements than the main phase grains 31a. and are of similar composition, but not necessarily identical. The grain boundary phase 33 exists between the main phase grains 31a and the main phase grains 31a, and the coating layer 32 covers the outer surface of the main phase grains 31a without contacting other main phase grains 31a. Defined as the part where the outer surface is exposed.

本実施形態に係るR-T-B系磁石粉末は、嵩密度(ゆるめ嵩密度およびかため嵩密度の双方)を十分に向上させることが可能であり、磁場中で加圧成形する場合に、磁石粉末が微細であっても流動性が低下しにくく、金型への充填性が向上する。金型への充填性が向上する結果、磁石粉末を均一に金型内に充填することができ、成形体密度のバラツキが低減し、焼結体の変形が低減される。 The RTB magnet powder according to the present embodiment can sufficiently improve the bulk density (both loose bulk density and hard bulk density), and when pressure-molded in a magnetic field, Even if the magnet powder is fine, the flowability does not easily decrease, and the mold filling property is improved. As a result of the improved fillability into the mold, the magnet powder can be uniformly filled into the mold, the variation in compact density is reduced, and the deformation of the sintered compact is reduced.

また、本実施形態のR-T-B系磁石粉末では、成形体中の磁石粉末の配向度を高くすることができる。すなわち、本発明の磁石粉末の各粒子は、磁界方向に容易に配向し、優れた磁石特性を有するR-T-B系磁石が得られる。また、粉末間の摩擦が小さくなるため、磁粉の配向度を高くすることができる。さらに、本実施形態では、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が65%以上であることから、磁石の保磁力(Hcj)などの磁気特性を向上させることができる。 Further, in the RTB magnet powder of the present embodiment, the degree of orientation of the magnet powder in the compact can be increased. That is, each particle of the magnet powder of the present invention is easily oriented in the direction of the magnetic field, and an RTB magnet having excellent magnetic properties can be obtained. In addition, since the friction between powders is reduced, the degree of orientation of the magnetic powder can be increased. Furthermore, in the present embodiment, since the number ratio of the single-crystal rare earth magnet powder is 65% or more, the magnetic properties such as the coercive force (Hcj) of the magnet can be improved.

R-T-B系永久磁石としては、高磁気特性および耐熱性の観点から、焼結磁石が好ましい。焼結磁石は、好ましくは、上記に記載の希土類系磁石粉末を磁場中成形した成形体を焼結して得られる焼結体を有する焼結磁石である。図6Aに示すように、好ましくは、焼結体の断面に、主相と副相とが観察され、副相の面積比率が2%以下である。好ましくは、主相は、R2 T14B型結晶である。また好ましくは、焼結磁石は、配向方向の残留磁束密度を飽和磁束密度で除することで得られる配向度が94%以上、さらに好ましくは95%以上である。 A sintered magnet is preferable as the RTB permanent magnet from the viewpoint of high magnetic properties and heat resistance. The sintered magnet is preferably a sintered magnet having a sintered body obtained by sintering a compact obtained by compacting the above-described rare earth magnet powder in a magnetic field. As shown in FIG. 6A, preferably, a main phase and a subphase are observed in the cross section of the sintered body, and the area ratio of the subphase is 2% or less. Preferably, the main phase is R2 T14B type crystals. Preferably, the sintered magnet has a degree of orientation of 94% or more, more preferably 95% or more, obtained by dividing the residual magnetic flux density in the orientation direction by the saturation magnetic flux density.

本実施形態に係る焼結磁石によれば、主相の配向度が高くなり、残留磁束密度が高くなる。また、副相が主相表面に均一に分布するため、焼結磁石の保磁力が高くなる。なお副相は主相間に偏在しやすいが、副相の面積比率を低くすることができるため、残留磁束密度の低下を抑制することができる。このような焼結磁石では、副相成分の焼結体中の偏在が少なくなるため、高い残留磁束密度と高い保磁力が同時に得ることができる。 According to the sintered magnet according to this embodiment, the degree of orientation of the main phase is increased, and the residual magnetic flux density is increased. In addition, since the secondary phase is uniformly distributed on the surface of the main phase, the coercive force of the sintered magnet is increased. Although the sub-phase tends to be unevenly distributed between the main phases, it is possible to reduce the area ratio of the sub-phase, thereby suppressing a decrease in the residual magnetic flux density. In such a sintered magnet, the uneven distribution of subphase components in the sintered body is reduced, so that high residual magnetic flux density and high coercive force can be obtained at the same time.

副相の面積比率は、たとえばFE-SEM(電界放射型走査型電子顕微鏡)を用いて得られる反射電子像から算出することができる。FE-SEMを用いる場合には、まず、FE-SEM用の試料を作製する。具体的には、R-T-B系永久磁石をエポキシ系もしくはフェノール系樹脂に埋め込み、R-T-B系永久磁石の配向方向に平行な断面が観察できるように研磨する。研磨は、具体的には、通常の方法で粗研磨したのちに、仕上げ研磨を行う。仕上げ研磨は、前記断面に光沢が出るように行う。なお、仕上げ研磨の方法には特に制限はない。 The area ratio of the subphase can be calculated from a backscattered electron image obtained using, for example, FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope). When using FE-SEM, first, a sample for FE-SEM is prepared. Specifically, an RTB permanent magnet is embedded in an epoxy or phenol resin and polished so that a cross section parallel to the orientation direction of the RTB permanent magnet can be observed. Specifically, polishing is performed by rough polishing by a normal method, and then finish polishing. Final polishing is performed so that the cross section is glossy. There is no particular limitation on the method of final polishing.

水等の研磨液を用いない乾式研磨で仕上げ研磨を行うことが好ましい。水等の研磨液を用いる場合には、粒界相の腐食により適切な解析が行えなくなる場合がある。次に、研磨して得られたR-T-B系永久磁石の断面にイオンミリング処理を行い、酸化膜や窒化膜等を除去する。 It is preferable to perform finish polishing by dry polishing without using a polishing liquid such as water. When a polishing liquid such as water is used, it may become impossible to perform an appropriate analysis due to corrosion of the grain boundary phase. Next, the cross section of the RTB permanent magnet obtained by polishing is subjected to ion milling treatment to remove oxide films, nitride films, and the like.

次に、得られたR-T-B系永久磁石の断面をFE-SEMで観察し、倍率1000倍以上3000倍以下で50μm角以上100μm角以下の大きさで反射電子像を得る。反射電子像のコントラストから、R-T-B系永久磁石が複数種類の相からなることが確認できる。FE-SEMに付帯するEDS(エネルギー分散型X線分光器)による点分析の結果と、反射電子像のコントラストと、を照合することで、R2 T14Bからなる主相結晶粒子(主相)、Rリッチ相などの相(副相)に分類することができる。EDSによる測定結果から、主相結晶粒子(主相)かそうでないかを判別することができる。 Next, a cross section of the obtained RTB permanent magnet is observed with an FE-SEM to obtain a backscattered electron image with a size of 50 μm square to 100 μm square at a magnification of 1000 times or more and 3000 times or less. From the contrast of the backscattered electron image, it can be confirmed that the RTB system permanent magnet consists of a plurality of phases. By comparing the result of point analysis by an EDS (energy dispersive X-ray spectrometer) attached to the FE-SEM with the contrast of the backscattered electron image, the main phase crystal grains (main phase) composed of R2 T14B, R It can be classified into phases (subphases) such as the rich phase. From the measurement result by EDS, it can be determined whether the main phase crystal grains (main phase) or not.

副相の面積割合を算出するためには、反射電子像に画像処理を施して二値化する。本実施形態でR-T-B系永久磁石の反射電子像において、主相結晶粒子よりも所定の水準以上に明るいコントラスト有する領域を抽出し、副相の領域とする。たとえば、図6Aまたは図6Bに示すR-T-B系永久磁石の反射電子像について、画像処理を施し二値化する。二値化により検出した副相の面積をR-T-B系永久磁石の面積で割ることにより、副相の面積割合(副相の面積比率)を算出できる。 In order to calculate the area ratio of the subphase, the backscattered electron image is subjected to image processing and binarized. In this embodiment, in the backscattered electron image of the RTB system permanent magnet, a region having a brighter contrast than that of the main phase crystal grains by a predetermined level or more is extracted and defined as a subphase region. For example, the reflected electron image of the RTB system permanent magnet shown in FIG. 6A or 6B is subjected to image processing and binarized. By dividing the area of the subphase detected by binarization by the area of the RTB system permanent magnet, the area ratio of the subphase (area ratio of the subphase) can be calculated.

Rリッチ相などの副相は総じて主相結晶粒子よりも希土類元素Rの含有量が多い。ここで、希土類元素Rは、R-T-B系永久磁石に通常含まれる元素のなかで、原子番号が特に大きな元素である。反射電子像の信号強度は原子番号の大きな元素の含有量が多いほど強くなり、明るく見えることが知られている。本実施形態では、面積割合と体積割合とは等しいとして体積割合を算出することもできる。 The secondary phase such as the R-rich phase generally has a higher content of the rare earth element R than the main phase crystal grains. Here, the rare earth element R is an element having a particularly large atomic number among the elements normally contained in RTB system permanent magnets. It is known that the signal intensity of a backscattered electron image increases as the content of an element with a large atomic number increases, and the image appears brighter. In this embodiment, the volume ratio can also be calculated by assuming that the area ratio and the volume ratio are equal.

本実施形態の永久磁石は、上述したR-T-B系磁石粉末が樹脂中に練り込まれたボンド磁石、あるいはボンド磁石用コンパウンド(たとえばペレット状)などであってもよい。本実施形態の希土類系磁石粉末を、ボンド磁石の原料粉体(たとえばボンド磁石用コンパウンドに含まれる原料粉体)として使用した場合、充填率が高くなるとともに高い配向度を得やすく、高いBrのボンド磁石を実現することができる。 The permanent magnet of this embodiment may be a bonded magnet in which the RTB magnet powder described above is kneaded into a resin, or a bonded magnet compound (for example, in the form of pellets). When the rare earth magnet powder of the present embodiment is used as a raw material powder for a bonded magnet (for example, a raw material powder contained in a compound for a bonded magnet), the filling rate is increased and a high degree of orientation is easily obtained, resulting in a high Br. A bonded magnet can be realized.

以下では、R-T-B系焼結磁石(以下、R-T-B系永久磁石とも称する)の製造方法について詳細に説明する。 A method for manufacturing an RTB system sintered magnet (hereinafter also referred to as an RTB system permanent magnet) will be described in detail below.

<R-T-B系永久磁石の製造方法>
本実施形態に係るR-T-B系永久磁石を製造する方法は、以下の工程を有する。
(a)原料合金を準備する合金準備工程
(b)原料合金を粉砕する粉砕工程
(c)粉砕した原料合金粉を球状化する工程
(d)球状化した原料粉を成形する成形工程
(e)成形体を焼結し、R-T-B系永久磁石基材を得る焼結工程
(f)R-T-B系永久磁石基材を加工する加工工程
<Method for Producing RTB Permanent Magnet>
A method for manufacturing an RTB permanent magnet according to this embodiment includes the following steps.
(a) an alloy preparation step of preparing a raw material alloy (b) a pulverizing step of pulverizing a raw material alloy (c) a step of spheroidizing the pulverized raw material alloy powder (d) a forming step of forming the spheroidized raw material powder (e) A sintering step of sintering the molded body to obtain an RTB permanent magnet substrate (f) a processing step of processing the RTB permanent magnet substrate

[合金準備工程]
本実施形態に係るR-T-B系永久磁石における原料合金を準備する。本実施形態に係るR-T-B系永久磁石の組成に対応する原料金属を、真空またはArガスなどの不活性ガス雰囲気中で溶解した後、溶解した原料金属を用いて鋳造を行うことによって所望の組成を有する原料合金を作製する。なお、本実施形態では、1合金法の場合について説明するが、主相系合金と粒界系合金とを別個に作製する2合金法でもよい。
[Alloy preparation process]
A raw material alloy for the RTB permanent magnet according to this embodiment is prepared. A material metal corresponding to the composition of the RTB permanent magnet according to the present embodiment is melted in a vacuum or an inert gas atmosphere such as Ar gas, and then cast using the melted material metal. A raw material alloy having a desired composition is produced. In this embodiment, the case of the one-alloy method will be described, but a two-alloy method in which the main phase alloy and the grain boundary alloy are produced separately may also be used.

原料金属としては、たとえば、希土類金属あるいは希土類合金、純鉄、フェロボロン、さらにはこれらの合金や化合物等を使用することができる。原料金属を鋳造する鋳造方法は、たとえばインゴット鋳造法やストリップキャスト法やブックモールド法や遠心鋳造法などである。得られた原料合金は、凝固偏析がある場合は必要に応じて均質化処理を行う。 Examples of raw metals that can be used include rare earth metals, rare earth alloys, pure iron, ferroboron, and alloys and compounds thereof. Casting methods for casting raw metals include, for example, an ingot casting method, a strip casting method, a book mold method, and a centrifugal casting method. The raw material alloy obtained is subjected to a homogenization treatment as necessary when there is solidification segregation.

[粉砕工程]
原料合金が作製された後、原料合金を粉砕する。
[Pulverization process]
After the raw material alloy is produced, the raw material alloy is pulverized.

粉砕工程は、粒径が数百μm~数mm程度になるまで粉砕する粗粉砕工程(図3に示すステップS1)と、粒径が数μm程度になるまで微粉砕する微粉砕工程(図3に示すステップS3)との二段階で行うことができる。 The pulverization step includes a coarse pulverization step (step S1 shown in FIG. 3) for pulverizing until the particle size is about several hundred μm to several mm, and a fine pulverization step for finely pulverizing until the particle size is about several μm (FIG. 3 can be performed in two stages, ie, step S3) shown in FIG.

(粗粉砕工程)
原料合金を各々粒径が数百μm~数mm程度になるまで粗粉砕する(図3に示すステップS1)。これにより、原料合金の粗粉砕粉末を得る。粗粉砕は、原料合金に水素を吸蔵させた後、異なる相間の水素吸蔵量の相違に基づいて水素を放出させ、脱水素を行なうことで自己崩壊的な粉砕(水素吸蔵粉砕)を生じさせることによって行う。また、粗粉砕工程は、上記のように水素吸蔵粉砕を用いなくてもよく、たとえば、不活性ガス雰囲気中にて、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等の粗粉砕機を用いて行ってもよい。
(Coarse pulverization process)
The raw material alloy is coarsely pulverized until the grain size is about several hundred μm to several mm (step S1 shown in FIG. 3). As a result, a coarsely pulverized powder of the raw material alloy is obtained. Coarse pulverization involves causing the raw material alloy to absorb hydrogen, then releasing hydrogen based on the difference in the amount of hydrogen absorbed between different phases, and dehydrogenating the alloy to cause self-collapsing pulverization (hydrogen absorption pulverization). by In addition, the coarse pulverization step may not use hydrogen absorption pulverization as described above, for example, it may be performed using a coarse pulverizer such as a stamp mill, jaw crusher, or Brown mill in an inert gas atmosphere. good.

また、高い磁気特性を得るために、粉砕工程から後述する焼結工程までの各工程の雰囲気は、低酸素濃度とすることが好ましい。酸素濃度は、各製造工程における雰囲気の制御等により調節される。各製造工程の酸素濃度が高いと原料合金の粉末中の希土類元素が酸化してR酸化物が生成されてしまい、焼結中に還元されずR酸化物の形でそのまま粒界に析出し、得られるR-T-B系永久磁石の残留磁束密度Brが低下する。そのため、たとえば、各工程の酸素の濃度を100ppm以下とすることが好ましい。 In addition, in order to obtain high magnetic properties, the atmosphere in each step from the pulverization step to the sintering step, which will be described later, preferably has a low oxygen concentration. The oxygen concentration is adjusted by controlling the atmosphere in each manufacturing process. If the oxygen concentration in each manufacturing process is high, the rare earth element in the powder of the raw material alloy is oxidized to form R-oxide, which is not reduced during sintering and is precipitated at the grain boundary as it is in the form of R-oxide. The residual magnetic flux density Br of the obtained RTB system permanent magnet is lowered. Therefore, for example, it is preferable to set the concentration of oxygen in each step to 100 ppm or less.

(微粉砕工程)
原料合金を粗粉砕した後、得られた原料合金の粗粉砕粉末を平均粒径が数μm程度になるまで微粉砕する(図3に示すステップS3)。これにより、原料合金の微粉砕粉末を得る。粗粉砕した粉末を更に微粉砕することで、好ましくは1μm以上10μm以下、より好ましくは3μm以上5μm以下の粒子を有する微粉砕粉末を得ることができる。
(Fine pulverization process)
After coarsely pulverizing the raw material alloy, the obtained coarsely pulverized powder of the raw material alloy is finely pulverized to an average particle size of about several μm (step S3 shown in FIG. 3). As a result, a finely pulverized powder of the raw material alloy is obtained. By further finely pulverizing the coarsely pulverized powder, it is possible to obtain finely pulverized powder having particles of preferably 1 μm or more and 10 μm or less, more preferably 3 μm or more and 5 μm or less.

微粉砕は、粉砕時間等の条件を適宜調整しながら、ジェットミル、ボールミル、振動ミル、湿式アトライター等の微粉砕機を用いて粗粉砕した粉末の更なる粉砕を行なうことで実施される。ジェットミルは、高圧の不活性ガス(たとえば、N2ガス)を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により原料合金の粗粉砕粉末を加速して原料合金の粗粉砕粉末同士の衝突やターゲット又は容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。 Fine pulverization is carried out by further pulverizing the coarsely pulverized powder using a fine pulverizer such as a jet mill, ball mill, vibrating mill, wet attritor, etc., while appropriately adjusting conditions such as pulverization time. In the jet mill, a high-pressure inert gas (for example, N2 gas) is released from a narrow nozzle to generate a high-speed gas flow. This is a method of pulverizing by causing collisions between coarsely pulverized powders and collisions with a target or a container wall.

原料合金の粗粉砕粉末を微粉砕する際、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸アミド等の粉砕助剤を添加する(図3に示すステップS2の潤滑剤添加工程)ことにより、成形時に配向性の高い微粉砕粉末を得ることができる。ステップS3の微粉砕工程で得られたR-T-B系磁石粉末の一例を図1(B)に示す。ステップS3の微粉砕工程で得られたR-T-B系磁石粉末は、前述した式(1)で規定する球状度P1の平均値は、0.65未満であり、好ましくは0.60以下である。また、前述した式(2)で規定する球状度P2の平均値は、0.70未満であり、好ましくは0.68以下である。 When the coarsely pulverized powder of the raw material alloy is finely pulverized, by adding a pulverizing aid such as zinc stearate or oleic acid amide (lubricant addition step in step S2 shown in FIG. A ground powder can be obtained. An example of the RTB magnet powder obtained in the pulverization process of step S3 is shown in FIG. 1(B). The RTB magnet powder obtained in the pulverization step of step S3 has an average sphericity P1 defined by the above-described formula (1) of less than 0.65, preferably 0.60 or less. is. Moreover, the average value of the sphericity P2 defined by the above-described formula (2) is less than 0.70, preferably 0.68 or less.

[球状化工程]
次に、本実施形態では、図3に示すステップS4に示す球状化工程を行う。球状化工程では、微粉砕工程で微粉砕化された微粉砕粉末を、たとえば図4に示す装置を用いて球状化させる。
[Spheroidization step]
Next, in the present embodiment, a spheroidizing step shown in step S4 shown in FIG. 3 is performed. In the spheroidization step, the finely pulverized powder finely pulverized in the pulverization step is spheroidized using, for example, the apparatus shown in FIG.

図4に示す装置10は、高周波誘導熱プラズマ12をチャンバ11の上方中央部に具備してあるプラズマ発生室13の内部に発生させることができる。高周波誘導熱プラズマ12は、大気圧もしくは大気圧に近い減圧雰囲気において、高周波電力を局所的に集中させ、様々なガスを電磁誘導により瞬時に約1万度の超高温プラズマ状態に変えることで形成される。このプラズマ12中に原料(粉体・ガス・液体)を導入し、蒸発・溶融・分解・化学反応等により、ナノ粒子の合成や反応、微粉末の改質や球状化、成膜、有害ガスの分解などを行うことができる。 The apparatus 10 shown in FIG. 4 can generate a high-frequency induction thermal plasma 12 inside a plasma generation chamber 13 provided in the upper central portion of the chamber 11 . The high-frequency induction thermal plasma 12 is formed by locally concentrating high-frequency power in an atmosphere of atmospheric pressure or a reduced pressure close to atmospheric pressure, and by electromagnetic induction, transforming various gases into an ultra-high temperature plasma state of approximately 10,000 degrees. be done. Raw materials (powder, gas, liquid) are introduced into this plasma 12, and through vaporization, melting, decomposition, chemical reactions, etc., synthesis and reaction of nanoparticles, modification and spheroidization of fine powder, film formation, harmful gas can be disassembled.

なお、プラズマ発生室13は、その下部に配置してあるチャンバ11と内部が連通しており、プラズマ発生室13とチャンバ11との連結部の付近には、原料粉供給部14が接続してあり、そこから、熱プラズマ12の尾炎部12aに向けて微粉原料粉が投入(噴霧)されるようになっている。 The plasma generation chamber 13 communicates with the chamber 11 disposed below, and the raw material powder supply unit 14 is connected in the vicinity of the connecting portion between the plasma generation chamber 13 and the chamber 11. From there, the fine raw material powder is introduced (sprayed) toward the tail flame portion 12 a of the thermal plasma 12 .

また、プラズマ発生室13の周囲には、高周波コイルが配置してあり、プラズマ発生室13の内部で高周波誘導加熱を行い、熱プラズマ12の炎を発生されるようになっている。高周波コイルに印加される高周波電圧の高周波(周波数)および電圧(または電力)は、特に制限的ではなく、熱プラズマの温度などの性状などに応じて適宜選択すればよい。 A high-frequency coil is arranged around the plasma generation chamber 13, and high-frequency induction heating is performed inside the plasma generation chamber 13 to generate a flame of the thermal plasma 12. As shown in FIG. The high frequency (frequency) and voltage (or power) of the high frequency voltage applied to the high frequency coil are not particularly limited, and may be appropriately selected according to properties such as the temperature of the thermal plasma.

本実施形態では、微粉砕工程で得られた微粉原料粉を、熱プラズマにより加熱して球状化する。プラズマ用ガスを高周波誘導により約1万度の熱プラズマにし、該プラズマ中に微粉原料粉を導入する。熱プラズマ処理後の球状化された球状化原料粉を、サイクロン等で分級してもよい。この高周波誘導熱プラズマ法により、真球に近い球状化原料粉を作製することができる。なお、微粉原料粉の全てではなく、一部を熱プラズマ法により球状に加工してもよい。 In this embodiment, the fine raw material powder obtained in the fine pulverization step is heated by thermal plasma to be spherical. A gas for plasma is turned into a thermal plasma of about 10,000°C by high-frequency induction, and fine raw material powder is introduced into the plasma. The spheroidized raw material powder after the thermal plasma treatment may be classified by a cyclone or the like. By this high-frequency induction thermal plasma method, it is possible to produce a spheroidized raw material powder that is close to a true sphere. It should be noted that not all of the fine raw material powder may be processed into a spherical shape by the thermal plasma method.

本実施形態では、図3に示すステップS3にて得られた微粉原料粉を、図4に示す装置10の熱プラズマ12の尾炎部12aに向けて噴霧することが、より好ましい。これにより微粉原料粉の過度な蒸発や溶融が抑制され、その結果、0.5~20μm程度の平均粒径の球状化した微粉原料粉(本実施形態のR-T-B系磁石粉末)が得られやすい。 In this embodiment, it is more preferable to spray the fine raw material powder obtained in step S3 shown in FIG. 3 toward the tail flame portion 12a of the thermal plasma 12 of the apparatus 10 shown in FIG. This suppresses excessive evaporation and melting of the fine raw material powder, and as a result, the fine raw material powder (RTB magnet powder of the present embodiment) having an average particle size of about 0.5 to 20 μm is spherical. easy to obtain.

微粉原料粉の粒径、熱プラズマ12に対する微粉原料粉の単位時間あたりの噴霧量、キャリアガスの流量などを制御することにより、球状化原料粉の粒子径と粒度分布を制御することができる。なお、熱プラズマ12の尾炎部12aとは、熱プラズマ12の炎の先端部(図では下端部)付近であり、尾炎部12aの温度は、約2000~5000Kである。 The particle size and particle size distribution of the spherical raw material powder can be controlled by controlling the particle size of the fine raw material powder, the spray amount of the fine raw material powder to the thermal plasma 12 per unit time, the flow rate of the carrier gas, and the like. The trailing flame portion 12a of the thermal plasma 12 is near the tip of the flame of the thermal plasma 12 (lower end in the drawing), and the temperature of the trailing flame portion 12a is about 2000-5000K.

なお、尾炎部12aの温度は、熱プラズマとしては、やや低い温度であり、その領域に、微粉原料粉(合金粉体)を投入することで、蒸発によるナノ化や過度な溶解による粗大化を抑制することができる。なお、熱プラズマの上部(尾炎部の上流側)から、原料粉を投入すると、ナノ粉が多く発生し易く、ナノ粉が凝集することによって、嵩密度が低下する傾向にある。 The temperature of the tail flame portion 12a is rather low as a thermal plasma. can be suppressed. When the raw material powder is introduced from above the thermal plasma (upstream side of the tail flame), a large amount of nano-powder is likely to be generated, and the nano-powder tends to agglomerate, resulting in a decrease in bulk density.

尾炎部12aに投入された原料粉は、熱プラズマ12の尾炎部12a内で高温に曝され、その後に、チャンバ11の上方内部で、急冷ガス15により急冷されて球状化される。チャンバ11の上方内部での急冷ガス15の雰囲気は、たとえばアルゴンからなる不活性雰囲気、もしくは水素を含むアルゴンからなる還元性雰囲気である。 The raw material powder introduced into the trailing flame portion 12a is exposed to a high temperature in the trailing flame portion 12a of the thermal plasma 12, and then quenched by the quenching gas 15 in the upper part of the chamber 11 to be spheroidized. The atmosphere of the quench gas 15 in the upper interior of the chamber 11 is, for example, an inert atmosphere of argon or a reducing atmosphere of argon containing hydrogen.

また、プラズマ発生室13の上部に設けられたガス噴出口16から噴出されるプラズマ用ガスとしては、水素ガスとアルゴンガスとの混合であり、プラズマ発生室13の内部圧力は、チャンバ11の内部と同様に、700Torr以下の減圧雰囲気であることが好ましく、さらに好ましくは75~675Torrである。なお、アルゴンガスの代わりに、あるいはアルゴンガスと共に、ヘリウムガス、窒素ガスなどの不活性ガスを用いてもよく、また、水素ガスは、必ずしも含ませなくともよいが、含ませることが好ましい。なお、水素ガスの代わりに、酸素や、メタン、エタン,プロパン,ブタン,アセチレン,エチレン,プロピレン,ブテン等の炭化水素ガスを目的に応じて用いてもよい。 The plasma gas ejected from the gas ejection port 16 provided in the upper part of the plasma generation chamber 13 is a mixture of hydrogen gas and argon gas, and the internal pressure of the plasma generation chamber 13 is the same as that of the chamber 11. Similarly to , the atmosphere is preferably a reduced pressure atmosphere of 700 Torr or less, more preferably 75 to 675 Torr. In place of argon gas, or together with argon gas, an inert gas such as helium gas or nitrogen gas may be used. Hydrogen gas does not necessarily have to be contained, but is preferably contained. Hydrocarbon gas such as oxygen, methane, ethane, propane, butane, acetylene, ethylene, propylene and butene may be used instead of hydrogen gas depending on the purpose.

チャンバ11の内部で球状化された球状化粉は、チャンバ11の下方に具備してあるボックス状の粉体回収部17に集められて回収される。粉体回収部17にて回収された球状化粉(本実施形態のR-T-B系磁石粉末)は、必要に応じて分級されて、図3に示す配向成形工程(ステップS5)を行うための装置に移される。 The spheroidized powder inside the chamber 11 is collected and recovered in a box-shaped powder recovery section 17 provided below the chamber 11 . The spheroidized powder (RTB magnet powder of the present embodiment) collected by the powder collecting unit 17 is classified as necessary, and subjected to the orientation molding step (step S5) shown in FIG. transferred to a device for

[配向成形工程]
次に、図1Aに示すような本実施形態のR-T-B系磁石粉末を、目的の形状に成形する。これにより成形体が得られる。成形工程は、磁石粉末を、電磁石の間に配置された金型内に充填して加圧することによって、任意の形状に成形する(図3に示すステップS5)。このとき、磁場を印加しながら加圧することで、球状化粉末に所定の配向を生じさせ、結晶軸を配向させた状態で磁場中成形する。得られる成形体は特定方向に配向するので、より磁気異方性の強いR-T-B系永久磁石基材が得られる。
[Orientation molding process]
Next, the RTB magnet powder of this embodiment as shown in FIG. 1A is formed into a desired shape. A compact is thus obtained. In the molding step, magnet powder is filled in a mold placed between electromagnets and pressed to form an arbitrary shape (step S5 shown in FIG. 3). At this time, by applying pressure while applying a magnetic field, the spheroidized powder is oriented in a predetermined manner, and compacted in the magnetic field with the crystal axis oriented. Since the molded body obtained is oriented in a specific direction, an RTB permanent magnet base material having stronger magnetic anisotropy can be obtained.

[焼結工程]
次に、図3に示すステップS5にて目的の形状に成形して得られた成形体を、真空または不活性ガス雰囲気中で焼結し(ステップS6)、R-T-B系永久磁石を得る。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、成形体に対して、たとえば、真空中または不活性ガスの存在下、1000℃以上1200℃以下で1時間以上10時間以下、加熱する処理を行うことにより焼結する。これにより、球状化粉末が液相焼結を生じ、主相の体積比率が向上したR-T-B系永久磁石基材が得られる。また、焼結後のR-T-B系永久磁石基材は、生産効率を向上させる観点から急冷させることが好ましい。
[Sintering process]
Next, the compact obtained by molding into the desired shape in step S5 shown in FIG. 3 is sintered in a vacuum or an inert gas atmosphere (step S6) to produce an RTB permanent magnet. obtain. The sintering temperature needs to be adjusted according to various conditions such as the composition, pulverization method, and difference in particle size and particle size distribution. C. or less for 1 hour or more and 10 hours or less to sinter. As a result, the spheroidized powder undergoes liquid phase sintering, and an RTB permanent magnet base material with an improved volume ratio of the main phase is obtained. In addition, it is preferable to rapidly cool the sintered RTB permanent magnet substrate from the viewpoint of improving production efficiency.

この時点で磁気特性を測定する場合には時効処理を施す。具体的には、焼結後、得られたR-T-B系永久磁石基材を焼結時よりも低い温度で保持することなどによって、R-T-B系永久磁石基材に時効処理を施す。時効処理は、たとえば、700℃以上900℃以下の温度で1時間から3時間、さらに500℃から700℃の温度で1時間から3時間加熱する2段階加熱や、600℃付近の温度で1時間から3時間加熱する1段階加熱等、時効処理を施す回数に応じて適宜処理条件を調整する。このような時効処理によって、R-T-B系永久磁石基材の磁気特性を向上させることができる。また、時効処理は加工工程の後に行ってもよい。 If the magnetic properties are to be measured at this point, aging treatment is performed. Specifically, after sintering, the obtained RTB permanent magnet base material is maintained at a temperature lower than that during sintering, so that the RTB permanent magnet base material is subjected to aging treatment. apply. The aging treatment is, for example, two-stage heating at a temperature of 700° C. or higher and 900° C. or lower for 1 hour to 3 hours and further at a temperature of 500° C. to 700° C. for 1 hour to 3 hours, or a temperature of about 600° C. for 1 hour. The treatment conditions are appropriately adjusted according to the number of times the aging treatment is performed, such as one-step heating for 3 hours. Such aging treatment can improve the magnetic properties of the RTB permanent magnet substrate. Also, the aging treatment may be performed after the processing step.

R-T-B系永久磁石基材に時効処理を施した後、R-T-B系永久磁石基材はArガス雰囲気中で急冷を行う。これにより、本実施形態に係るR-T-B系永久磁石基材を得ることができる。冷却速度は、特に限定されるものではなく、30℃/min以上とするのが好ましい。 After subjecting the RTB permanent magnet substrate to aging treatment, the RTB permanent magnet substrate is rapidly cooled in an Ar gas atmosphere. As a result, the RTB permanent magnet base material according to the present embodiment can be obtained. The cooling rate is not particularly limited, and is preferably 30° C./min or higher.

得られたR-T-B系永久磁石基材は、必要に応じて所望の形状に加工してもよい(図3に示すステップS7)。加工方法は、たとえば切断、研削などの形状加工や、バレル研磨などの面取り加工などが挙げられる。ただし、本実施形態では、球状化工程により球状化した粉体(本実施形態に係るR-T-B系磁石粉末)を用いて成形を行うため、流動性に優れているなどの理由から、図3に示すステップS5の配向成形工程において、最終製品に近い形状の金型を用いて成形することも可能である。すなわち、本実施形態では、従来では実現が困難であった薄肉の成形品の成形が可能となるために、加工工程では、焼結後の磁石基材を切断することなく製品化することも可能である。なお、加工工程の後には、必要に応じて、下記に示す拡散工程を行ってもよい。 The obtained RTB permanent magnet base material may be processed into a desired shape if necessary (step S7 shown in FIG. 3). Processing methods include shape processing such as cutting and grinding, and chamfering such as barrel polishing. However, in the present embodiment, since the powder that has been spheroidized by the spheroidizing process (RTB magnet powder according to the present embodiment) is used for molding, it has excellent fluidity. In the orientation molding process of step S5 shown in FIG. 3, it is also possible to mold using a mold having a shape close to the final product. In other words, in the present embodiment, since it is possible to form a thin molded product, which has been difficult to achieve in the past, it is also possible to produce a product without cutting the sintered magnet base material in the processing process. is. After the processing step, the following diffusion step may be performed as required.

[拡散工程]
R-T-B系永久磁石基材の粒界に対して、重希土類元素RHを拡散させてもよい。なお、粒界拡散を行う前処理として、磁石基材にエッチング処理を施すことが好ましい。具体的には、エタノール100質量%に対し硝酸3質量%とした混合溶液を準備し、磁石基材を混合溶液に3分間浸漬させてエッチングした後、エタノールに1分間浸漬させて洗浄する。
[Diffusion process]
The heavy rare earth element RH may be diffused into the grain boundaries of the RTB permanent magnet base material. As a pretreatment for grain boundary diffusion, it is preferable to subject the magnet base material to an etching treatment. Specifically, a mixed solution of 100% by mass of ethanol and 3% by mass of nitric acid is prepared, and the magnet substrate is immersed in the mixed solution for 3 minutes for etching, and then immersed for 1 minute in ethanol for cleaning.

拡散は、重希土類元素を含む化合物をR-T-B系永久磁石基材の表面に付着させた後、熱処理を行う方法、または、重希土類元素の蒸気を含む雰囲気中でR-T-B系永久磁石基材に対して熱処理を行う方法などの方法により、実施することができる。 Diffusion is carried out by attaching a compound containing a heavy rare earth element to the surface of an RTB permanent magnet base material and then subjecting it to heat treatment, or by performing RTB in an atmosphere containing vapor of the heavy rare earth element. It can be carried out by a method such as a method of heat-treating the permanent magnet base material.

なお、重希土類元素RHを付着させる方法には特に制限は無い。たとえば、蒸着、スパッタリング、電着、スプレー塗布、刷毛塗り、ジェットディスペンサ、ノズル、スクリーン印刷、スキージ印刷、シート工法等を用いる方法がある。 There is no particular limitation on the method of depositing the heavy rare earth element RH. For example, there are methods using vapor deposition, sputtering, electrodeposition, spray coating, brush coating, jet dispenser, nozzle, screen printing, squeegee printing, sheet construction method, and the like.

重希土類元素RHの種類は任意であるが、DyまたはTbを用いることが好ましく、Tbを用いることが特に好ましい。また、たとえば、重希土類元素RHとしてTbを拡散させる場合には、Tbの付着量、拡散温度および拡散時間を適切に制御することで、拡散の効果をより好適にすることができる。 The type of heavy rare earth element RH is arbitrary, but Dy or Tb is preferred, and Tb is particularly preferred. Further, for example, when Tb is diffused as the heavy rare earth element RH, the effect of diffusion can be made more favorable by appropriately controlling the adhesion amount of Tb, the diffusion temperature and the diffusion time.

重希土類元素RHを塗布により付着させる場合には重希土類元素RHを含む重希土類化合物および溶媒からなる塗料を塗布することが一般的である。塗料の態様には特に制限はない。また、重希土類化合物の種類は任意である。たとえば、合金、酸化物、ハロゲン化物、水酸化物、水素化物等が挙げられる。特に水素化物を用いることが好ましい。 When the heavy rare earth element RH is applied by coating, it is common to apply a paint comprising a heavy rare earth compound containing the heavy rare earth element RH and a solvent. There are no particular restrictions on the form of the paint. Also, the type of the heavy rare earth compound is arbitrary. Examples include alloys, oxides, halides, hydroxides, hydrides and the like. It is particularly preferred to use hydrides.

Tb化合物を付着させる場合には、たとえばTb水素化物(TbH2 )、Tb酸化物(Tb2 O3 、Tb4 O7 )またはTbフッ化物(TbF3 )を付着させることが考えられる。 When a Tb compound is deposited, for example, Tb hydride (TbH2), Tb oxide (Tb2O3, Tb4O7) or Tb fluoride (TbF3) may be deposited.

重希土類化合物は粒子状であることが好ましい。また、平均粒径は100nm~50μmであることが好ましく、1μm~20μmであることがより好ましい。 The heavy rare earth compound is preferably particulate. Also, the average particle diameter is preferably 100 nm to 50 μm, more preferably 1 μm to 20 μm.

塗料に用いる溶媒としては、重希土類化合物を溶解させずに均一に分散させ得るものが好ましい。たとえば、アルコール、アルデヒド、ケトン等が挙げられ、なかでもエタノールが好ましい。 As a solvent to be used for the paint, a solvent capable of uniformly dispersing the heavy rare earth compound without dissolving it is preferable. Examples thereof include alcohols, aldehydes, ketones, etc. Among them, ethanol is preferred.

塗料中の重希土類化合物の含有量には特に制限はない。たとえば、50重量%~90重量%であってもよい。塗料には、必要に応じて重希土類化合物以外の成分をさらに含有させてもよい。たとえば、重希土類化合物粒子の凝集を防ぐための分散剤、遷移金属や卑金属の粉末、主に軽希土類元素からなる粉末などが塗料に含まれていてもよい。 There are no particular restrictions on the content of the heavy rare earth compound in the paint. For example, it may be from 50% to 90% by weight. The paint may further contain components other than the heavy rare earth compound, if necessary. For example, the paint may contain a dispersant for preventing agglomeration of the heavy rare earth compound particles, powders of transition metals or base metals, powders mainly composed of light rare earth elements, and the like.

本実施形態の拡散工程は、重希土類化合物を含む塗料を付着させるR-T-B系永久磁石基材の面の数に特に制限はない。たとえば全ての面に付着してもよく、最も大きな面および当該面に対向する面の2面のみに付着してもよい。また、必要に応じて付着する面以外の面にマスクを行っても良い。また、重希土類元素を含む塗料を付着させる面が磁極面であることが好ましい。 In the diffusion step of the present embodiment, there is no particular limitation on the number of surfaces of the RTB permanent magnet substrate to which the paint containing the heavy rare earth compound is attached. For example, it may be attached to all surfaces, or may be attached only to two surfaces, the largest surface and the surface opposite to this surface. Moreover, a mask may be applied to a surface other than the surface to be adhered, if necessary. Moreover, it is preferable that the surface on which the paint containing the heavy rare earth element is adhered is the magnetic pole surface.

Tbの付着量は、たとえばR-T-B系永久磁石全体を100重量%として0.2重量%以上3.0重量%以下とすることができる。また、拡散時の熱処理温度は800℃以上950℃以下とすることができる。拡散時の熱処理時間は1時間以上30時間以下とすることが好ましい。また、拡散工程時の雰囲気は任意であるが、Ar雰囲気とすることが好ましい。 The adhesion amount of Tb can be, for example, 0.2% by weight or more and 3.0% by weight or less when the whole RTB system permanent magnet is 100% by weight. Moreover, the heat treatment temperature at the time of diffusion can be 800° C. or more and 950° C. or less. The heat treatment time during diffusion is preferably 1 hour or more and 30 hours or less. Although the atmosphere during the diffusion process is arbitrary, it is preferable to use an Ar atmosphere.

[時効処理工程]
拡散工程の後、R-T-B系永久磁石を時効処理してもよい。拡散工程後、得られたR-T-B系永久磁石を拡散時よりも低い温度で保持することなどによって、R-T-B系永久磁石に時効処理を施す。時効処理は、たとえば、450℃以上700℃以下の温度で0.5時間以上4時間以下行うが、時効処理を施す回数に応じて適宜調整する。時効処理によって、R-T-B系永久磁石の磁気特性を向上させることができる。また、時効処理時の雰囲気は任意であるが、Ar雰囲気とすることが好ましい。
[Aging treatment process]
After the diffusion step, the RTB permanent magnet may be aged. After the diffusion step, the obtained RTB permanent magnet is subjected to an aging treatment, such as by holding the obtained RTB permanent magnet at a temperature lower than that during diffusion. The aging treatment is performed, for example, at a temperature of 450° C. or higher and 700° C. or lower for 0.5 hours or more and 4 hours or less, and the number of times of aging treatment is appropriately adjusted. Aging treatment can improve the magnetic properties of RTB permanent magnets. The atmosphere during the aging treatment is arbitrary, but an Ar atmosphere is preferable.

[冷却工程]
R-T-B系永久磁石に時効処理を施した後、R-T-B系永久磁石をArガス雰囲気中で冷却する。これにより、本実施形態に係るR-T-B系永久磁石を得ることができる。冷却速度は任意であるが、たとえば30℃/分以上300℃/分以下である。
[Cooling process]
After subjecting the RTB system permanent magnet to aging treatment, the RTB system permanent magnet is cooled in an Ar gas atmosphere. As a result, the RTB system permanent magnet according to this embodiment can be obtained. Although the cooling rate is arbitrary, it is, for example, 30° C./min or more and 300° C./min or less.

[表面処理工程]
以上の工程により得られたR-T-B系永久磁石は、用途や目的とする特性に応じてめっきや樹脂被膜や酸化処理、化成処理などの表面処理を施してもよい。また、表面処理工程を省略してもよい。
[Surface treatment process]
The RTB permanent magnet obtained by the above steps may be subjected to surface treatment such as plating, resin coating, oxidation treatment, chemical conversion treatment, etc., depending on the intended use and desired properties. Also, the surface treatment step may be omitted.

本実施形態に係るR-T-B系永久磁石を常法に従い着磁させることで、磁石製品が得られる。 A magnet product can be obtained by magnetizing the RTB system permanent magnet according to the present embodiment according to a conventional method.

本実施形態の方法によれば、球状化工程において、投入された原料粉の粒子径と同等の球状粉を得ることが可能となる。さらに、この製法によれば、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が65%以上の粉末が得られやすく、磁石の保磁力(Hcj)などの磁気特性を向上させることができる。 According to the method of the present embodiment, in the spheroidization step, it is possible to obtain spherical powder having a particle diameter equivalent to that of the raw material powder fed. Furthermore, according to this manufacturing method, it is easy to obtain a powder having a number ratio of 65% or more of single-crystal rare earth magnet powder, and magnetic properties such as the coercive force (Hcj) of the magnet can be improved.

また、たとえば原料粉を熱プラズマの尾炎部に投入して加熱した後に急冷することで、原料粉の各粒子全体または粒子の一部が溶解することによって粉末は球状になり易くなる。また、副相の成分は粉末表面に均一に分布し易くなり、球状の被覆粒子を形成しやすくなる。粉末が球形であることで、嵩密度が向上しやすく、配向度が高くなりやすい。 Further, for example, by putting the raw material powder into the tail flame part of the thermal plasma, heating it, and then rapidly cooling it, the whole or part of each particle of the raw material powder is melted, so that the powder easily becomes spherical. In addition, the components of the subphase are more likely to be uniformly distributed on the powder surface, making it easier to form spherical coated particles. Since the powder is spherical, the bulk density tends to be improved and the degree of orientation tends to be high.

このような製造方法では、粉末が球形であることで、嵩密度が向上しやすく、配向度が高くなりやすい。そのため、焼結後の磁石の残留磁束密度が高くなりやすい。また、副相の成分は粉末表面に均一に分布し易くなり、球状の被覆粒子を形成しやすくなる。副相の成分が粉末表面に均一に分布すると、焼結後も副相は緻密化する際に二粒子粒界に(薄く)均一に分布するため、残留磁束密度が低下しにくい。さらに、この製法によれば、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が65%以上の粉末が得られやすく、磁石の保磁力などの磁気特性を向上させることができる。 In such a production method, since the powder is spherical, the bulk density tends to be improved and the degree of orientation tends to be high. Therefore, the magnet after sintering tends to have a high residual magnetic flux density. In addition, the components of the subphase are more likely to be uniformly distributed on the powder surface, making it easier to form spherical coated particles. If the components of the subphase are uniformly distributed on the powder surface, the subphase is uniformly distributed (thinly) at the grain boundaries of the two grains during densification even after sintering, so the residual magnetic flux density does not easily decrease. Furthermore, according to this manufacturing method, it is easy to obtain a powder having a number ratio of 65% or more of rare earth magnet powder composed of single crystals, and the magnetic properties such as the coercive force of the magnet can be improved.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

たとえば本発明の希土類磁石粉末を、さらにHDDR法による組織の微細化工程へ供給してもよい。本発明の希土類磁石粉末にさらにHDDR法を施すことにより、粒子形状や粒径、磁気異方性を概ね保ったまま結晶子サイズを低減することができ、保磁力の高いR-T-B系永久磁石を得ることができる。 For example, the rare earth magnet powder of the present invention may be further supplied to a microstructure refinement step by the HDDR method. By further subjecting the rare earth magnet powder of the present invention to the HDDR method, it is possible to reduce the crystallite size while substantially maintaining the particle shape, particle size, and magnetic anisotropy. Permanent magnets can be obtained.

また、上述した実施形態のR-T-B系永久磁石は、様々な変形、種々の組み合わせが可能であり、他の希土類系磁石についても同様に適用することができる。たとえばR-T-B系永久磁石は上記のように焼結を行うことにより製造されるR-T-B系焼結磁石に限定されない。焼結の代わりに熱間成型および熱間加工を行い製造されるR-T-B系永久磁石であってもよい。 Moreover, the RTB system permanent magnets of the above-described embodiments can be modified in various ways and combined in various ways, and can be similarly applied to other rare earth system magnets. For example, RTB system permanent magnets are not limited to RTB system sintered magnets manufactured by sintering as described above. It may be an RTB system permanent magnet manufactured by performing hot forming and hot working instead of sintering.

室温にて原料粉末を成型することにより得られる冷間成型体に対して、加熱しながら加圧する熱間成型を行うと、冷間成型体に残存する気孔が消滅し、焼結によらずに緻密化させることができる。さらに、熱間成型により得られた成型体に対して熱間加工として熱間押出し加工を行うことにより、所望の形状を有し、かつ、磁気異方性を有するR-T-B系永久磁石を得ることができる。 When the cold compact obtained by compacting the raw material powder at room temperature is subjected to hot compaction in which pressure is applied while being heated, the pores remaining in the cold compact disappear and are not sintered. It can be densified. Furthermore, by subjecting the molded body obtained by hot molding to hot extrusion as hot working, an RTB permanent magnet having a desired shape and magnetic anisotropy is obtained. can be obtained.

また、本実施形態に係るR-T-B系永久磁石の用途は任意である。たとえば、電気自動車や風力発電用のモーターなどが挙げられる。 Further, the use of the RTB system permanent magnet according to this embodiment is arbitrary. Examples include motors for electric vehicles and wind power generation.

さらに、本発明の希土類磁石粉末の用途としては、磁石の成形用以外の用途として、磁気冷凍、磁性流体、磁性シート、磁気記録などが例示できる。 Further, as applications of the rare earth magnet powder of the present invention, magnetic refrigeration, magnetic fluid, magnetic sheets, magnetic recording, etc. can be exemplified as applications other than magnet molding.

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 The present invention will be described below based on more detailed examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
まず、Nd:30.5、Al:0.23、Co:0.5、Cu:0.06、Zr:0.15、B:1.01、Fe:残部(単位:重量%)の組成を有するR-T-B系磁石粉末を得るために、ストリップキャスト(SC)法により原料合金を鋳造した。
Example 1
First, the composition of Nd: 30.5, Al: 0.23, Co: 0.5, Cu: 0.06, Zr: 0.15, B: 1.01, Fe: balance (unit: wt%) In order to obtain an RTB magnet powder having

次いで、原料合金に室温で水素を吸蔵させた後、600℃で、1時間、脱水素処理を行って、原料合金を水素粉砕(粗粉砕)し、粗粉砕粉末を得た。なお、水素粉砕処理から焼結までの各工程(微粉砕および成形)は、酸素濃度50ppm未満の雰囲気で行なった。 Next, after allowing the material alloy to absorb hydrogen at room temperature, dehydrogenation treatment was performed at 600° C. for 1 hour, and the material alloy was hydrogen pulverized (coarsely pulverized) to obtain a coarsely pulverized powder. Each step (pulverizing and molding) from hydrogen pulverization to sintering was performed in an atmosphere with an oxygen concentration of less than 50 ppm.

次に、原料合金の粗粉砕粉末に、粉砕助剤として、オレイン酸アミドを0.2重量%添加し、ナウタミキサを用いて混合した。その後、ジェットミルを用いて高圧N2ガスによる微粉砕を行い、平均粒径が4.0μmの微粉砕粉末とした(微粉砕工程)。 Next, 0.2% by weight of oleic acid amide was added as a grinding aid to the coarsely ground powder of the raw material alloy, and mixed using a Nauta mixer. After that, fine pulverization was performed using high-pressure N 2 gas using a jet mill to obtain a finely pulverized powder having an average particle size of 4.0 μm (fine pulverization step).

次に、このようにして得られた微粉砕粉末を、以下に示すようにして球状化した(球状化工程)。具体的には、図4に示す装置10の原料粉供給部14に微粉砕粉末を通し、熱プラズマ12の尾炎部12aに向けて噴霧した。装置10としては、日本電子株式会社のTP-40020NPS装置を改良して用いた。装置10への粉体の供給は、粉末供給機として日本電子株式会社のTP-99010FDR装置を用い、種々の粉体の投入速度で送り、発生させた熱プラズマ中に粉末を供給した。 Next, the finely pulverized powder thus obtained was spheroidized as described below (spheronization step). Specifically, the finely pulverized powder was passed through the raw material powder supply section 14 of the device 10 shown in FIG. As the device 10, a modified TP-40020NPS device manufactured by JEOL Ltd. was used. The powder was supplied to the apparatus 10 using a JEOL Ltd. TP-99010FDR apparatus as a powder feeder, feeding the powder at various feeding speeds and feeding the powder into the generated thermal plasma.

熱プラズマ12を発生させるための高周波発信用コイルには、約4MHz、約6kVの高周波電圧を印加し、ガス噴出口16から噴出されるプラズマ用ガスには、アルゴン100リットル/分、水素10リットル/分の混合ガスを用いた。この時、プラズマ発生室13に形成された熱プラズマ12の雰囲気は約375Torrの減圧雰囲気であった。 A high frequency voltage of about 4 MHz and about 6 kV is applied to the high frequency transmission coil for generating the thermal plasma 12, and the plasma gas ejected from the gas ejection port 16 contains 100 liters/minute of argon and 10 liters of hydrogen. /min of mixed gas was used. At this time, the atmosphere of the thermal plasma 12 formed in the plasma generation chamber 13 was a reduced pressure atmosphere of about 375 Torr.

また、微粉原料粉は、熱プラズマ12の尾炎部12aに、キャリアガスである5リットル/分のアルゴンに担持して投入した。投入速度は、15.0g/分であった。尾炎部12aの温度は、約2000~5000Kであった。チャンバ11の上方内部での急冷ガス15は、水素を含むアルゴンからなる還元性ガスであった。 Further, the fine raw material powder was loaded into the tail flame portion 12a of the thermal plasma 12 while being supported by 5 liters/minute of argon as a carrier gas. The dosing rate was 15.0 g/min. The temperature of the tail flame portion 12a was about 2000-5000K. The quench gas 15 in the upper interior of the chamber 11 was a reducing gas consisting of argon with hydrogen.

粉体回収部17で得られた球状化粉(磁石粉末)の平均粒径、球状度P1およびP2を、前述した方法により求めた。結果を表1Aに示す。さらに、磁石粉末に含まれる単結晶で構成してある主相粒子の個数割合(単結晶磁石粉末含有率)を、前述した方法により求めた。結果を表1Aに示す。また、球状度P1が0.9以上である磁石粉末の個数割合と、球状度P2が0.8以上である磁石粉末の個数割合とを、前述した方法により求めた。結果を表1Bに示す。 The average particle size and sphericity P1 and P2 of the spherical powder (magnet powder) obtained in the powder recovery unit 17 were obtained by the methods described above. Results are shown in Table 1A. Further, the number ratio of the main phase particles composed of single crystals contained in the magnet powder (single crystal magnet powder content) was obtained by the method described above. Results are shown in Table 1A. Further, the number ratio of magnet powder having a sphericity P1 of 0.9 or more and the number ratio of magnet powder having a sphericity P2 of 0.8 or more were obtained by the method described above. Results are shown in Table 1B.

単結晶か否かに関しては、EBSD分析装置を用いて判断した。EBSD分析装置では、各粒子において、指定の結晶面を画像化することができる。すなわち、EBSD分析装置で得られる画像において、それぞれの粒子の中に、単一の結晶面が認められる場合、そのような粒子は、単結晶であると推定され、それぞれの粒子の中に、複数の結晶面が認められる場合、そのような粒子は、多結晶であると判断することができる。 Whether or not it was a single crystal was determined using an EBSD analyzer. EBSD analyzers can image designated crystal planes in each grain. That is, when a single crystal face is observed in each particle in the image obtained by the EBSD analyzer, such a particle is presumed to be a single crystal, and each particle has multiple crystal planes. If crystal faces of are observed, such grains can be judged to be polycrystalline.

さらに、磁石粉末の嵩密度を、下記の方法により求めた。すなわち、嵩密度の測定には粉体物性測定機(ホソカワミクロン製)にて、かため嵩密度(g/cm3 )とゆるめ嵩密度(g/cm3 )を測定した。使用した篩の目開きは710μm、ロートは金属製の内径0.8cmのものを使用した。VIBRATIONは2.0(供給電源:AC100V、50Hz)で実施した。結果を表1Bに示す。 Furthermore, the bulk density of the magnet powder was obtained by the following method. That is, the bulk density was measured using a powder property measuring machine (manufactured by Hosokawa Micron) to measure the firm bulk density (g/cm 3 ) and loose bulk density (g/cm 3 ). The mesh size of the sieve used was 710 μm, and the metal funnel used had an inner diameter of 0.8 cm. VIBRATION was performed at 2.0 (power supply: AC 100 V, 50 Hz). Results are shown in Table 1B.

また、この実施例1で得られた磁石粉末の顕微鏡写真を図1Aに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率を、前述した方法により求めた。結果を表1Bに示す。また、被覆率100%の磁石粉末の有無を、前述した方法により求めた。結果を表1Bに示す。 A micrograph of the magnet powder obtained in Example 1 is shown in FIG. 1A. Furthermore, the average coverage of the coated particles contained in the magnet powder was determined by the method described above. Results are shown in Table 1B. Also, the presence or absence of magnet powder with a coverage of 100% was determined by the method described above. Results are shown in Table 1B.

比較例1
球状化工程を行わなかった以外は、実施例1と同様にして磁石粉末を得た。すなわち、ジェットミルを用いて高圧N2ガスによる微粉砕を行った(微粉砕工程)直後の微粉砕粉末を、磁石粉末とした。実施例1と同様にして、平均粒径、球状度P1およびP2、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表1Aに示す。
Comparative example 1
Magnet powder was obtained in the same manner as in Example 1, except that the spheroidizing step was not performed. That is, finely pulverized powder immediately after finely pulverizing with high-pressure N 2 gas using a jet mill (pulverizing step) was used as magnet powder. In the same manner as in Example 1, the average particle diameter, sphericity P1 and P2, and single crystal magnet powder content were determined. Results are shown in Table 1A.

また、球状度P1が0.9以上である磁石粉末の個数割合と、球状度P2が0.8以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例1と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例1と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。また、この比較例1で得られた磁石粉末の顕微鏡写真を図1Bに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率100%の磁石粉末の有無の結果を表1Bに示す。 Further, the number ratio of magnet powder having a sphericity P1 of 0.9 or more and the number ratio of magnet powder having a sphericity P2 of 0.8 or more were obtained in the same manner as in Example 1. Results are shown in Table 1B. Furthermore, the bulk density of the magnet powder was obtained in the same manner as in Example 1. Results are shown in Table 1B. A micrograph of the magnet powder obtained in Comparative Example 1 is shown in FIG. 1B. Furthermore, Table 1B shows the average coverage of the coated particles contained in the magnet powder and the presence or absence of magnet powder with a coverage of 100%.

実施例2
球状化工程の前に行う微粉砕工程の条件を変えて、平均粒径が10.0μmの微粉砕粉末を得た以外は、実施例1と同様にして磁石粉末を得た。すなわち、ジェットミルを用いて高圧N2ガスによる微粉砕を行った(微粉砕工程)後の微粉砕粉末を、実施例1と同様にして熱プラズマ12の尾炎部12aに投入して得られた球状化粉を磁石粉末とした。実施例1と同様にして、平均粒径、球状度P1およびP2、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表1Aに示す。
Example 2
Magnet powder was obtained in the same manner as in Example 1, except that the finely pulverized powder having an average particle size of 10.0 μm was obtained by changing the conditions of the pulverizing step performed before the spheroidizing step. That is, the finely pulverized powder after finely pulverizing with high-pressure N 2 gas using a jet mill (pulverizing step) is charged into the tail flame portion 12a of the thermal plasma 12 in the same manner as in Example 1. The spheroidized powder was used as magnet powder. In the same manner as in Example 1, the average particle diameter, sphericity P1 and P2, and single crystal magnet powder content were determined. Results are shown in Table 1A.

また、球状度P1が0.9以上である磁石粉末の個数割合と、球状度P2が0.8以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例1と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例1と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率100%の磁石粉末の有無の結果を表1Bに示す。 Further, the number ratio of magnet powder having a sphericity P1 of 0.9 or more and the number ratio of magnet powder having a sphericity P2 of 0.8 or more were obtained in the same manner as in Example 1. Results are shown in Table 1B. Furthermore, the bulk density of the magnet powder was obtained in the same manner as in Example 1. Results are shown in Table 1B. Furthermore, Table 1B shows the average coverage of the coated particles contained in the magnet powder and the presence or absence of magnet powder with a coverage of 100%.

比較例2
球状化工程を行わなかった以外は、実施例2と同様にして磁石粉末を得た。すなわち、ジェットミルを用いて高圧N2ガスによる微粉砕を行った(微粉砕工程)直後の微粉砕粉末を、磁石粉末とした。実施例2と同様にして、平均粒径、球状度P1およびP2、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表1Aに示す。
Comparative example 2
Magnet powder was obtained in the same manner as in Example 2, except that the spheroidizing step was not performed. That is, finely pulverized powder immediately after finely pulverizing with high-pressure N2 gas using a jet mill (pulverizing step) was used as magnet powder. In the same manner as in Example 2, the average particle diameter, sphericity P1 and P2, and single crystal magnet powder content were determined. Results are shown in Table 1A.

また、球状度P1が0.9以上である磁石粉末の個数割合と、球状度P2が0.8以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例2と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例1と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率100%の磁石粉末の有無の結果を表1Bに示す。 Further, the number ratio of magnet powder having a sphericity P1 of 0.9 or more and the number ratio of magnet powder having a sphericity P2 of 0.8 or more were obtained in the same manner as in Example 2. Results are shown in Table 1B. Furthermore, the bulk density of the magnet powder was obtained in the same manner as in Example 1. Results are shown in Table 1B. Furthermore, Table 1B shows the average coverage of the coated particles contained in the magnet powder and the presence or absence of magnet powder with a coverage of 100%.

比較例3
球状化工程に際して、微粉砕工程後の微粉砕粉末を、熱プラズマ12の上部12b(図4参照)に投入した以外は、実施例1と同様にして磁石粉末を得た。熱プラズマ12の中心部の温度は、10000K以上であった。実施例1と同様にして、平均粒径、球状度P1およびP2、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表1Aに示す。
Comparative example 3
Magnet powder was obtained in the same manner as in Example 1, except that the finely pulverized powder after the pulverizing step was put into the upper portion 12b (see FIG. 4) of the thermal plasma 12 in the spheroidizing step. The temperature of the central portion of the thermal plasma 12 was 10000K or higher. In the same manner as in Example 1, the average particle diameter, sphericity P1 and P2, and single crystal magnet powder content were determined. Results are shown in Table 1A.

また、球状度P1が0.9以上である磁石粉末の個数割合と、球状度P2が0.8以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例1と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例1と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率100%の磁石粉末の有無の結果を表1Bに示す。 Further, the number ratio of magnet powder having a sphericity P1 of 0.9 or more and the number ratio of magnet powder having a sphericity P2 of 0.8 or more were obtained in the same manner as in Example 1. Results are shown in Table 1B. Furthermore, the bulk density of the magnet powder was obtained in the same manner as in Example 1. Results are shown in Table 1B. Furthermore, Table 1B shows the average coverage of the coated particles contained in the magnet powder and the presence or absence of magnet powder with a coverage of 100%.

比較例4
球状化工程に際して、微粉砕工程後の微粉砕粉末を、熱プラズマ12の上部12b(図4参照)に投入した以外は、実施例2と同様にして磁石粉末を得た。熱プラズマ12の中心部の温度は、10000K以上であった。実施例2と同様にして、平均粒径、球状度P1およびP2、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表1Aに示す。
Comparative example 4
Magnetic powder was obtained in the same manner as in Example 2, except that the finely pulverized powder after the pulverizing step was charged into the upper portion 12b (see FIG. 4) of the thermal plasma 12 in the spheroidizing step. The temperature of the central portion of the thermal plasma 12 was 10000K or higher. In the same manner as in Example 2, the average particle diameter, sphericity P1 and P2, and single crystal magnet powder content were determined. Results are shown in Table 1A.

また、球状度P1が0.9以上である磁石粉末の個数割合と、球状度P2が0.8以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例2と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例2と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率100%の磁石粉末の有無の結果を表1Bに示す。 Further, the number ratio of magnet powder having a sphericity P1 of 0.9 or more and the number ratio of magnet powder having a sphericity P2 of 0.8 or more were obtained in the same manner as in Example 2. Results are shown in Table 1B. Furthermore, the bulk density of the magnet powder was determined in the same manner as in Example 2. Results are shown in Table 1B. Furthermore, Table 1B shows the average coverage of the coated particles contained in the magnet powder and the presence or absence of magnet powder with a coverage of 100%.

比較例5
ストリップキャスト(SC)法を用いることなく、実施例1と同様な組成の磁石粉末を、ガスアトマイズ法によって形成し、熱プラズマによる球状化処理は行わなかった以外は、実施例1と同様にして、磁石粉末を得た。実施例1と同様にして、平均粒径、球状度P1およびP2、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表1Aに示す。
Comparative example 5
Magnet powder having the same composition as in Example 1 was formed by a gas atomization method without using the strip casting (SC) method, and the magnetic powder was formed in the same manner as in Example 1 except that the spheroidization treatment by thermal plasma was not performed. A magnet powder was obtained. In the same manner as in Example 1, the average particle diameter, sphericity P1 and P2, and single crystal magnet powder content were determined. Results are shown in Table 1A.

また、球状度P1が0.9以上である磁石粉末の個数割合と、球状度P2が0.8以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例1と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例1と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率100%の磁石粉末の有無の結果を表1Bに示す。 Further, the number ratio of magnet powder having a sphericity P1 of 0.9 or more and the number ratio of magnet powder having a sphericity P2 of 0.8 or more were obtained in the same manner as in Example 1. Results are shown in Table 1B. Further, the bulk density of the magnet powder was obtained in the same manner as in Example 1. Results are shown in Table 1B. Furthermore, Table 1B shows the average coverage of the coated particles contained in the magnet powder and the presence or absence of magnet powder with a coverage of 100%.

実施例3~5
球状化工程において、プラズマ発生室13に形成される熱プラズマの雰囲気圧力を、それぞれ675Torr、300Torr、75Torrとなるように変化させたこと以外は、実施例1と同様にして磁石粉末を得た。実施例1と同様にして、平均粒径、球状度P1およびP2、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表1Aに示す。
Examples 3-5
Magnet powder was obtained in the same manner as in Example 1, except that the atmospheric pressure of the thermal plasma formed in the plasma generation chamber 13 was changed to 675 Torr, 300 Torr, and 75 Torr in the spheroidization step. In the same manner as in Example 1, the average particle diameter, sphericity P1 and P2, and single crystal magnet powder content were determined. Results are shown in Table 1A.

また、球状度P1が0.9以上である磁石粉末の個数割合と、球状度P2が0.8以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例1と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例1と同様にして求めた。結果を表1Bに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率100%の磁石粉末の有無の結果を表1Bに示す。 Further, the number ratio of magnet powder having a sphericity P1 of 0.9 or more and the number ratio of magnet powder having a sphericity P2 of 0.8 or more were obtained in the same manner as in Example 1. Results are shown in Table 1B. Furthermore, the bulk density of the magnet powder was obtained in the same manner as in Example 1. Results are shown in Table 1B. Furthermore, Table 1B shows the average coverage of the coated particles contained in the magnet powder and the presence or absence of magnet powder with a coverage of 100%.

評価1
表1Aおよび表1Bに示すように、比較例1~4に比較して、実施例1~5では、球状度P1およびP2がともに向上し、嵩密度が向上すると共に、球状度P1が0.9以上である磁石粉末の個数割合が向上し、さらに、球状度P2が0.8以上である磁石粉末の個数割合も向上することが確認できた。また、磁石粉末の平均粒径も好ましい範囲に制御できることが判明した。さらに、微粉原料粉の粒径、熱プラズマに対する微粉原料粉の単位時間あたりの噴霧量(投入量)、キャリアガスの流量、プラズマ発生室の内部圧力などを制御することにより、球状化原料粉(磁石粉末)の粒子径と粒度分布を制御したり、単結晶磁石粉末含有率や平均被覆率を制御することができることも確認できた。
Rating 1
As shown in Tables 1A and 1B, in Examples 1 to 5, compared with Comparative Examples 1 to 4, both the sphericity P1 and P2 were improved, the bulk density was improved, and the sphericity P1 was 0.00. It was confirmed that the number ratio of magnet powder having a sphericity P2 of 9 or more was improved, and the number ratio of magnet powder having a sphericity P2 of 0.8 or more was also improved. It was also found that the average particle size of the magnet powder can be controlled within a preferable range. Furthermore, by controlling the particle size of the fine raw material powder, the spray amount (input amount) of the fine raw material powder to the thermal plasma per unit time, the flow rate of the carrier gas, the internal pressure of the plasma generation chamber, etc., the spherical raw material powder ( It has also been confirmed that the particle size and particle size distribution of the magnet powder) can be controlled, and the single-crystal magnet powder content and average coverage can be controlled.

また、表1Aおよび表1Bに示すように、比較例1~5に比較して、実施例1~5では、磁石粉末を構成する各粒子の被覆率の平均(平均被覆率)が向上すると共に、被覆率100%の磁石粉末が確認できた。被覆率が向上することで、後述するように、磁石における磁気特性が向上することが確認されている。 Further, as shown in Tables 1A and 1B, in Examples 1 to 5, compared with Comparative Examples 1 to 5, the average coverage (average coverage) of each particle constituting the magnet powder was improved. , magnet powder with a coverage of 100% was confirmed. It has been confirmed that the improved coverage improves the magnetic properties of the magnet, as will be described later.

なお、比較例3において、平均粒径が小さかったのは、次のような理由からではないかと考えられる。粒径の小さい粒子を、熱プラズマ12の上部12bから投入すると、数万度のプラズマ中を通過することにより、熱が過剰に伝わり粒子が完全に蒸発する。それが再凝固することでナノ粉が発生する。また粒径の小さい粒子は凝集しやすいことから、発生したナノ粉が凝集し粒子形状はいびつになる。加えて、再凝固の際に不定形粒子が多く発生し、球状度が悪くなると考えられる。 In Comparative Example 3, the reason why the average particle diameter was small is considered as follows. When particles with a small particle size are introduced from the upper portion 12b of the thermal plasma 12, the particles pass through the plasma at several tens of thousands of degrees and are excessively heat-transferred to completely evaporate the particles. When it re-solidifies, nano-powder is generated. In addition, since particles with a small particle size tend to aggregate, the generated nanopowder aggregates and the particle shape becomes distorted. In addition, it is thought that a large number of irregularly shaped particles are generated during re-solidification, resulting in poor sphericity.

また、比較例4において、粒径の大きい粒子を熱プラズマ12の上部12bから投入すると、数万度のプラズマ中を通過することで熱が加わり液体となる。その液体となった粒子同士が合体し、肥大化された粒子を作る。その結果、球状化工程後の粉末の平均粒径が25.6μmと大きくなると考えられる。また、肥大化した液体の粒子が再凝固するには粒径が小さい粒子に比べて時間を要し、その間に粒子が凝集することで球状度の悪い粒子を作ると考えられる。 Further, in Comparative Example 4, when particles having a large particle size are introduced from the upper portion 12b of the thermal plasma 12, they pass through the plasma at several tens of thousands of degrees and are heated to become a liquid. The liquid particles coalesce to form enlarged particles. As a result, it is considered that the average particle size of the powder after the spheroidizing process is as large as 25.6 μm. In addition, it is thought that the re-solidification of the bloated liquid particles takes time compared to particles with a small particle size, and during this time the particles aggregate to form particles with poor sphericity.

また、比較例4においては、再凝固する間に粒子が凝集することにより、粉末を構成する粒子の内部組織が実施例1~5とは異なり、2つ以上の結晶子からなる粒子(たとえば図5Bに示す個別粒子31)となりやすい。実施例1~5では、粉末を構成する粒子が単一の単結晶(たとえば図5Aに示す個別粒子31)であると考えられ、好ましくは平均粒径が1~10μm(さらに好ましくは3~10μm)の単結晶の主相粒子31aであることが好ましい。 In addition, in Comparative Example 4, the particles aggregated during re-solidification, so that the internal structure of the particles constituting the powder differed from those in Examples 1 to 5, and the particles consisted of two or more crystallites (for example, It tends to be individual particles 31) shown in 5B. In Examples 1-5, the particles that make up the powder are considered to be single single crystals (eg, individual particles 31 shown in FIG. 5A), preferably having an average particle size of 1-10 μm (more preferably 3-10 μm). ) is preferably a single crystal main phase grain 31a.

さらに、比較例5では、球状度に関しては実施例1~5よりも少し劣るレベルであるが、実施例1~5よりも、単結晶磁石粉末含有率が極端に低くなる。また、実施例1~5よりも、比較例5の磁石粉の平均粒径も大きくなる。さらに、実施例1~5に比べて、比較例5の磁石粉の平均被覆率は低く、被覆率100%の磁石粉末も観察できなかった。そのため、後述するように、比較例5の磁石粉を用いて永久磁石を作ると、実施例1~5の場合よりも磁気特性が劣る結果となる。 Further, in Comparative Example 5, the sphericity is slightly inferior to that of Examples 1-5, but the single-crystal magnet powder content is extremely lower than that of Examples 1-5. Further, the average particle size of the magnet powder of Comparative Example 5 is larger than those of Examples 1-5. Furthermore, compared with Examples 1 to 5, the average coverage of the magnet powder in Comparative Example 5 was lower, and the magnet powder with a coverage of 100% could not be observed. Therefore, as will be described later, when a permanent magnet is produced using the magnet powder of Comparative Example 5, the magnetic properties are inferior to those of Examples 1-5.

実施例11~14、比較例11および比較例12
前述した実施例1および3~5と、比較例1および5の各磁石粉末を用いて、上述した実施形態における配向成形工程および焼結工程を実施し、焼結体からなる永久磁石のサンプルを作製した。得られた各磁石のサンプルについて、副相の面積比率を求めた。結果を表2に示す。また、残留磁束密度Br、保磁力Hcj、配向度Br/Jsを求めた。結果を表2に示す。これらの磁気特性の測定は、B-HトレーサとX線回折装置(XRD)を用いて測定した。また、実施例11で得られた焼結磁石サンプルの断面のFE-SEM顕微鏡写真を図6Aに、比較例11で得られた焼結磁石サンプルの断面のFE-SEM顕微鏡写真を図6Bに示す。
Examples 11-14, Comparative Examples 11 and 12
Using the magnet powders of Examples 1 and 3 to 5 and Comparative Examples 1 and 5, the orientation forming step and the sintering step in the above embodiment were carried out to obtain samples of permanent magnets made of sintered bodies. made. The area ratio of the subphase was determined for each magnet sample obtained. Table 2 shows the results. Also, residual magnetic flux density Br, coercive force Hcj, and degree of orientation Br/Js were determined. Table 2 shows the results. These magnetic properties were measured using a BH tracer and an X-ray diffractometer (XRD). FIG. 6A shows an FE-SEM micrograph of the cross section of the sintered magnet sample obtained in Example 11, and FIG. 6B shows the FE-SEM micrograph of the cross section of the sintered magnet sample obtained in Comparative Example 11. .

評価2
比較例11および12に比較して、実施例11~14では、副相の存在割合(面積比率)が減少するとともに、残留磁束密度Br、保磁力Hcjおよび配向度Br/Jsが向上することが確認できた。球状度が高い磁石粉末を用いることにより、充填率や配向度が向上した結果、残留磁束密度Brが向上したと考えられる。また、磁気異方性の高いRリッチ相からなる被覆層に被覆されている単結晶からなる主相粒子を用いているために、磁化反転が発生しにくくなり、保磁力Hcjが向上したと考えられる。なお、実施例における主相粒子の被覆層は、非常に薄く均一であるために、焼成後の焼結体の断面には、副相の面積比率の増大には寄与せず、実施例では、副相の面積比率は、好ましくは2%以下、さらに好ましくは1%以下である。
Evaluation 2
Compared to Comparative Examples 11 and 12, in Examples 11 to 14, the existence ratio (area ratio) of the subphase is reduced, and the residual magnetic flux density Br, the coercive force Hcj, and the degree of orientation Br/Js are improved. It could be confirmed. It is considered that the remanence Br was improved as a result of the improvement of the filling rate and the degree of orientation by using magnet powder with a high degree of sphericity. In addition, it is thought that since the main phase grains made of single crystals coated with a coating layer made of an R-rich phase with high magnetic anisotropy are used, magnetization reversal is less likely to occur, and the coercive force Hcj is improved. be done. In addition, since the coating layer of the main phase particles in the examples is very thin and uniform, it does not contribute to an increase in the area ratio of the subphase in the cross section of the sintered body after firing. The area ratio of the subphase is preferably 2% or less, more preferably 1% or less.

また、比較例1(比較例11)のようにストリップキャスト法によって磁石粉末が作製される合金にはRリッチ相からなるデンドライトが発生し、粒子内で組成の偏りが起こる場合がある。この粒子を焼結・緻密化することで、たとえば図6Bに示すように粒子内で偏ったRリッチ相が影響し、焼結磁石組織の副相(三粒点)が多く発生する。 Also, in the alloy from which the magnetic powder is produced by the strip casting method as in Comparative Example 1 (Comparative Example 11), dendrites composed of an R-rich phase are generated, and the composition may be uneven within the particles. By sintering and densifying these particles, for example, as shown in FIG. 6B, the R-rich phase that is unevenly distributed within the particles is affected, and many subphases (three grain points) of the sintered magnet structure are generated.

それと異なり、実施例1(実施例11)などのようにプラズマ処理を行った磁粉に関しては、高温のプラズマ内に磁粉を投入するため磁粉の溶解が発生し組織ムラがなくなり組織の均一な磁粉(球状粉)を得ることが可能となる。その結果、焼結後において、図6Aに示すようにRリッチ相からなる副相(三粒点)の発生が抑制され、主相比率の高い焼結磁石を得ることが可能となると考えられる。 On the other hand, regarding magnetic particles that have been subjected to plasma treatment, such as in Example 1 (Example 11), since the magnetic particles are put into high-temperature plasma, the magnetic particles are melted, and there is no texture unevenness, and the texture of the magnetic particles is uniform. spherical powder) can be obtained. As a result, after sintering, as shown in FIG. 6A, the occurrence of secondary phases (three grain points) composed of the R-rich phase is suppressed, and it is possible to obtain a sintered magnet with a high main phase ratio.

実施例21,22および比較例21,22
表3に示す実施例4および5と比較例1および5で得られた各磁石粉末を、ポリフェニレンサルファイド樹脂に練り込んで、まず、ボンド磁石用コンパウンドを作製した。これらの各磁石粉末が練り込まれたコンパウンドを用いて、それぞれのボンド磁石のサンプルを作製した。得られた各ボンド磁石のサンプルについて、実施例11~14と同様にして、残留磁束密度Brおよび保磁力Hcjを求めた。結果を表3に示す。
Examples 21, 22 and Comparative Examples 21, 22
Each of the magnet powders obtained in Examples 4 and 5 and Comparative Examples 1 and 5 shown in Table 3 was kneaded into polyphenylene sulfide resin to prepare a bond magnet compound. A sample of each bond magnet was produced using a compound in which each of these magnet powders was kneaded. The residual magnetic flux density Br and the coercive force Hcj of each bonded magnet sample obtained were determined in the same manner as in Examples 11-14. Table 3 shows the results.

評価3
比較例21および22に比較して、実施例21および22では、残留磁束密度Brおよび保磁力Hcjが向上することが確認できた。球状度の高い磁石粉末を用いることにより、充填率が向上した結果、残留磁束密度Brが向上したと考えられる。また、磁気異方性の高いRリッチ相からなる被覆層に被覆されている単結晶からなる主相粒子を用いているために、磁化反転が発生しにくくなり、保磁力Hcjが向上したと考えられる。
Evaluation 3
Compared with Comparative Examples 21 and 22, Examples 21 and 22 were confirmed to have improved residual magnetic flux density Br and coercive force Hcj. It is considered that the remanence Br was improved as a result of the improvement of the filling rate by using magnet powder with a high degree of sphericity. In addition, it is thought that since the main phase grains made of single crystals coated with a coating layer made of an R-rich phase with high magnetic anisotropy are used, magnetization reversal is less likely to occur, and the coercive force Hcj is improved. be done.

Figure 2022141577000002
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Figure 2022141577000003
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Figure 2022141577000004
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Figure 2022141577000005
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2… R-T-B系磁石粉末(希土類系磁石粉末)の粒子
10… 装置
11… チャンバ
12… 熱プラズマ
12a… 尾炎部
12b… 上部
13… プラズマ発生室
14… 原料粉供給部
15… 急冷ガス
16… ガス噴出口
17… 粉体回収部
20… 真円
30,30a… 被覆粒子
31… 個別粒子
31a… 主相粒子
32… 被覆層
33… 粒界相
2 Particles of RTB magnet powder (rare earth magnet powder) 10 Apparatus 11 Chamber 12 Thermal plasma 12a Tail flame portion 12b Upper portion 13 Plasma generation chamber 14 Raw material powder supply portion 15 Rapid cooling Gas 16... Gas ejection port 17... Powder recovery part 20... Perfect circles 30, 30a... Coated particles 31... Individual particles 31a... Main phase particles 32... Coating layer 33... Grain boundary phase

Claims (14)

P1=Ls/Llの式(1)で定義される球状度P1の平均値が、0.65以上である希土類系磁石粉末であって、
前記式(1)においてLlは、顕微鏡の画像における希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の長辺の長さであり、
前記式(1)においてLsは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の短辺の長さであり、
単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が65%以上である希土類系磁石粉末。
A rare earth magnet powder having an average sphericity P1 defined by the formula (1) of P1=Ls/Ll of 0.65 or more,
In the above formula (1), Ll is the length of the long side of a circumscribing rectangle that has the smallest area with respect to the rare earth magnet powder in the microscope image,
In the formula (1), Ls is the length of the short side of the circumscribing rectangle that has the smallest area with respect to the rare earth magnet powder in the microscope image,
Rare earth magnet powder in which the number ratio of rare earth magnet powder composed of single crystals is 65% or more.
前記球状度P1が0.9以上である希土類系磁石粉末の個数割合が30%以上含有することを特徴とする請求項1に記載の希土類系磁石粉末。 2. The rare earth magnet powder according to claim 1, wherein the number ratio of the rare earth magnet powder having a sphericity P1 of 0.9 or more is 30% or more. P2=Lt/Lrの式(2)で定義される球状度P2の平均値が0.70以上である希土類系磁石粉末であって、
前記式(2)においてLrは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末の周長であり、
前記式(2)においてLtは、前記周長Lrを算出した前記希土類系磁石粉末の前記画像における面積と同じ面積を有する真円の周長であり、
単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が65%以上である希土類系磁石粉末。
A rare earth magnet powder having an average sphericity P2 defined by the formula (2) of P2=Lt/Lr of 0.70 or more,
In the formula (2), Lr is the circumference of the rare earth magnet powder in the microscope image,
In the formula (2), Lt is the circumference of a perfect circle having the same area as the area in the image of the rare earth magnet powder for which the circumference Lr was calculated,
Rare earth magnet powder in which the number ratio of rare earth magnet powder composed of single crystals is 65% or more.
球状度P2が0.8以上である希土類系磁石粉末の個数割合が25%以上含有することを特徴とする請求項3に記載の希土類系磁石粉末。 4. The rare earth magnet powder according to claim 3, wherein the number ratio of the rare earth magnet powder having a sphericity P2 of 0.8 or more is 25% or more. 請求項1~4のいずれかに記載の希土類系磁石粉末であって、
平均粒径が20μm以下である希土類系磁石粉末。
The rare earth magnet powder according to any one of claims 1 to 4,
Rare earth magnet powder having an average particle size of 20 μm or less.
請求項1~5のいずれかに記載の希土類系磁石粉末であって、
前記希土類系磁石粉末が、単一の主相粒子からなる個別粒子の周囲の少なくとも一部を被覆層で覆っている被覆粒子を複数で含む希土類系磁石粉末。
The rare earth magnet powder according to any one of claims 1 to 5,
A rare earth magnet powder comprising a plurality of coated particles in which at least part of the periphery of individual particles composed of a single main phase particle is covered with a coating layer.
請求項6に記載の希土類系磁石粉末であって、
前記被覆粒子は、前記個別粒子の全周が前記被覆層で覆われる全周被覆粒子を含む希土類系磁石粉末。
The rare earth magnet powder according to claim 6,
The coated particles are rare earth magnet powders containing all-around-coated particles in which the individual particles are entirely covered with the coating layer.
請求項6または7に記載の希土類系磁石粉末であって、
それぞれの前記個別粒子の周囲が前記被覆層で覆われる割合を示す被覆率の平均が50%以上である希土類系磁石粉末。
The rare earth magnet powder according to claim 6 or 7,
Rare earth magnet powder having an average coverage ratio of 50% or more, which indicates the percentage of the circumference of each of the individual particles covered with the coating layer.
請求項1~8のいずれかに記載の希土類系磁石粉末であって、
前記希土類系磁石粉末がR-T-B系磁石粉末を含む希土類系磁石粉末。
The rare earth magnet powder according to any one of claims 1 to 8,
A rare earth magnet powder, wherein the rare earth magnet powder includes RTB magnet powder.
請求項1~9のいずれかに記載の希土類系磁石粉末を含有するボンド磁石。 A bonded magnet containing the rare earth magnet powder according to any one of claims 1 to 9. 請求項1~9のいずれかに記載の希土類系磁石粉末を含有するボンド磁石用コンパウンド。 A compound for bonded magnets containing the rare earth magnet powder according to any one of claims 1 to 9. 希土類系焼結磁石であって、
前記希土類系焼結磁石の断面に、主相と副相とが観察され、前記副相の面積比率が2%以下であり、
前記主相は、R2 T14B型結晶であり、
配向方向の残留磁束密度を飽和磁束密度で除することで得られる配向度が94%以上である希土類系焼結磁石。
A rare earth sintered magnet,
A main phase and a subphase are observed in a cross section of the rare earth sintered magnet, and the area ratio of the subphase is 2% or less,
The main phase is an R2 T14B type crystal,
A rare earth sintered magnet having a degree of orientation of 94% or more obtained by dividing the residual magnetic flux density in the orientation direction by the saturation magnetic flux density.
所望の組成の合金を粉砕して原料粉を得る工程と、
前記原料粉を熱プラズマ尾炎部に投入して加熱した後に急冷して球状粉を得る工程とを有する希土類系磁石粉末の製造方法。
a step of pulverizing an alloy having a desired composition to obtain raw material powder;
A method for producing a rare earth magnet powder, comprising a step of putting the raw material powder into a thermal plasma trailing flame, heating it, and then quenching it to obtain a spherical powder.
所望の組成の合金を粉砕して原料粉を得る工程と、
前記原料粉を熱プラズマ尾炎部に投入して加熱した後に急冷して球状粉を得る工程と、
前記球状粉を焼結させて焼結体を得る工程とを有する希土類系永久磁石の製造方法。
a step of pulverizing an alloy having a desired composition to obtain raw material powder;
a step of putting the raw material powder into a thermal plasma tail flame, heating it, and then quenching it to obtain a spherical powder;
and a step of sintering the spherical powder to obtain a sintered body.
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