JP2838616B2

JP2838616B2 - 希土類系永久磁石用合金粉末の製造方法

Info

Publication number: JP2838616B2
Application number: JP3355885A
Authority: JP
Inventors: 浩之冨澤; 哲広沢
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1998-12-16
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: JPH05171203A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、各種モーター、アク
チュエーター等に用いることが可能な高保磁力を有する
Ｒ（希土類元素）−Ｔ（鉄属元素）−Ｍ−Ｎ系のボンド
磁石用永久磁石合金粉末の製造方法の改良に係り、本系
粗粉砕粉をＨ₂ガス源として金属水素化物、水素吸蔵合
金等の水素貯蔵材料を用いた高純度Ｈ₂ガス中で加熱処
理並びに所定雰囲気で加熱保持する脱Ｈ₂処理を行な
い、結晶粒を１μｍ以下の極微細結晶としさらに窒化処
理を行い高保磁力を有するＲ−Ｔ−Ｍ−Ｎ系永久磁石用
合金粉末を得る製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】希土類系永久磁石用合金粉末、特にＲ−
Ｔ−Ｍ−Ｎ系永久磁石用合金粉末を得る製造方法とし
て、出願人は先に特開平３−１４９４５６号公報にて水
素処理法を提案した。この水素処理法とは、Ｒ−Ｔ系原
料合金インゴットまたは粉末を、Ｈ₂ガス雰囲気または
Ｈ₂ガスと不活性ガスの混合雰囲気中で温度５００〜１
０００℃に保持して上記合金のインゴットまたは粉末に
Ｈ₂を吸蔵させた後、Ｈ₂ガス圧力１３Ｐａ（１×１０
^-1Ｔｏｒｒ）以下の真空雰囲気またはＨ₂ガス分圧１３
Ｐａ（１×１０^-1Ｔｏｒｒ）以下の不活性ガス雰囲気に
なるまで、温度５００〜１０００℃で脱Ｈ₂処理し、つ
いで冷却することを特徴とするものである。

【０００３】さらに、上記方法で得られた極微細結晶を
有するＲ−Ｔ−Ｍ系粉末に対し、窒化処理を施すことで
窒化物系希土類永久磁石粉末が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記方法で
製造された磁石用合金粉末の磁気的特性は、上記Ｈ₂処
理に用いたＨ₂ガスまたは不活性ガス中の不純物、特に
微量の酸素、水分によりインゴットまたは粉末表面層が
汚染され、この表面汚染層がＨ₂ガスと原料インゴット
または粉末との吸蔵、放出反応を阻害し、そのために得
られる粉末の磁気特性が著しく低下したり、ばらついた
りする問題があった。

【０００５】また、脱Ｈ₂時には、不活性ガス中の不純
物または真空排気系の能力不足による表面層の汚染によ
り、得られる粉末の磁気特性が著しく低下したり、ばら
ついたりするという問題もあった。さらに、表面汚染層
は、窒化処理時のＮ原子の侵入を阻害するため、Ｎ原子
の侵入量が安定しないという問題もあった。

【０００６】かかる問題点を解決するためには、使用す
るガスとして高純度Ｈ₂ガスを用い、さらに不活性ガス
を用いる場合にも高純度不活性ガスとした上で、さらに
精製装置とコールドトラップを用いて不純物量の低減と
露点低下を行なう必要があり、工業的には高純度精製装
置を必須として工程が煩雑になり、さらにはコスト的に
も大きな問題となる。

【０００７】この発明は、Ｒ−Ｔ−Ｍ−Ｎ系永久磁石用
合金粉末を水素処理法にて得る製造方法において、得ら
れる粉末の磁気特性の低下やばらつきの発生を防止で
き、後工程の窒化反応を速やかにかつ安定して進行させ
容易に製造できる希土類系永久磁石用合金粉末の製造方
法の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、得られる粉
末の磁気特性の低下やばらつきの発生の防止、Ｎ原子の
侵入量の安定を目的として、Ｈ₂ガスについて種々検討
した結果、Ｈ₂ガスの主たる供給源として水素貯蔵材料
を用い、水素貯蔵材料からのＨ₂ガスにて処理すること
により、上記Ｈ₂ガス中の不純物量を低コストで低減で
き、処理雰囲気の制御を不活性ガスを用いたり、真空排
気系の能力に頼ることなく制御できることを知見し、こ
の発明を完成した。

【０００９】すなわち、この発明は、Ｒ：７〜９ａｔ％（Ｒ：希土類元素の少なくとも１種で
かつＰｒまたはＮｄの１種または２種を５０％以上含
有）、Ｔ：６７〜９０．５ａｔ％（Ｔ：ＦｅあるいはＦｅの一
部をＴのうち５０ａｔ％以下のＣｏ、Ｎｉの１種または
２種にて置換）、Ｍ：３．５〜１７ａｔ％（Ｍ：Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏの
うち少なくとも１種）からなる合金鋳塊を粗粉砕して、
平均粒度が５０〜５００μｍでその８０ｖｏｌ％以上が
正方晶構造ＴｈＭｎ₁₂型化合物からなる粗粉砕粉となし
た後、前記粗粉砕粉を原料粉末としてこれを１０〜１０００ｋ
ＰａのＨ₂ガス中で、５００〜９００℃に３０分〜８時
間加熱保持し、さらにＨ₂分圧１０Ｐａ以下にて５００
〜９００℃に１５分〜８時間保持する脱Ｈ₂処理を行な
い、ついで冷却して平均結晶粒径が０．０５〜１μｍで
ある永久磁石用合金粉末を得た後、次に前記粉末をＮ₂
圧力５０〜５０００ｋＰａのＮ₂ガス中にて３００〜６
００℃に３０分〜６時間保持した後冷却し、Ｎ原子を
０．８〜８ａｔ％含有させる永久磁石用合金粉末の製造
方法において、前記処理に用いるＨ₂ガスの主たる供給
源として水素貯蔵材料を用いることを特徴とする希土類
系永久磁石用合金粉末の製造方法である。

【００１０】この発明は、上記の構成において、水素貯
蔵材料の温度を、温水またはヒーターで加熱制御し、原
料処理室内の水素圧力を制御することを特徴とする希土
類系永久磁石用合金粉末の製造方法である。

【００１１】この発明は、上記の構成において、水素貯
蔵材料の温度を、冷水または液体窒素等の冷媒で冷却す
ることにより、脱Ｈ₂処理時の原料処理室内の水素分圧
を制御することを特徴とする希土類系永久磁石用合金粉
末の製造方法である。

【００１２】組成の限定理由この発明に使用する原料合金に用いるＲ、すなわち希土
類元素は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕが包括され、この
うち少なくとも１種以上で、Ｐｒ、Ｎｄのうち少なくと
も１種または２種をＲのうち５０ａｔ％以上含有し、さ
らにＲの全てがＰｒ、Ｎｄのうち１種または２種の場合
がある。Ｒの５０ａｔ％以上をＰｒ、Ｎｄのうち少なく
とも１種以上とするのは５０ａｔ％未満では十分な磁化
が得られないためである。

【００１３】Ｒは、７ａｔ％未満ではαＦｅ相の析出に
より保磁力が低下し、また９ａｔ％を超えると目的とす
る正方晶構造ＴｈＭｎ₁₂型化合物以外に、ＴｈＮｉ₁₇型
化合物が多く析出し、この第２相が多すぎると合金の磁
化が低下する。従ってＲの範囲は７〜９ａｔ％とする。

【００１４】Ｔは鉄族元素であって、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ
の少なくとも１種を含有するが、ＦｅをＴの５０ａｔ％
以上含有することが重要である。すなわち、Ｔ中のＦｅ
が５０ａｔ％未満では、充分な磁化が得られず好ましく
ない。またＣｏは、キュリー点を上昇させる効果、並び
に異方性磁界を若干増加させる効果があることから、Ｃ
ｏをＴの５０ａｔ％未満添加することは特に好ましい。
Ｔは、６７ａｔ％未満では低保磁力の第２相が析出して
磁気的特性が低下し、９０．５ａｔ％を超えるとαＦｅ
相の析出により保磁力、角型性が低下するため、６７〜
９０．５ａｔ％とする。

【００１５】Ｍは、正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化合物を生成さ
せるための必須元素であり、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏの少
なくとも１種を添加する必要がある。添加量は、３．５
ａｔ％未満ではＲ₂Ｔ₁₇相やαＦｅ相が析出して目的と
する正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化合物が得られず、また１７ａ
ｔ％を超えると磁化が著しく低下するため、３．５〜１
７ａｔ％とする。

【００１６】Ｎは、正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化合物の格子間
に侵入し、正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化合物のキュリー点を上
昇させ、大きな１軸磁気異方性を付与する効果を有す
る。Ｎは、０．８ａｔ％未満ではその効果が顕著でな
く、また８ａｔ％を超えると正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化合物
が不安定になり、母相がＲ₂Ｔ₁₇相やαＦｅ相、Ｒ窒化
物相などに分解して好ましくないため、０．８〜８ａｔ
％とする。

【００１７】この発明において、正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化
合物が、８０ｖｏｌ％未満であると第２相が生成して保
磁力を著しく低下させる。従って正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化
合物の体積比を８０ｖｏｌ％以上とした。

【００１８】体積比で８０％以上の正方晶ＴｈＭｎ₁₂型
化合物を有する粗粉砕粉を得るためには、合金の鋳塊を
９００〜１２００℃の温度で１時間以上焼鈍するか、造
塊工程で鋳型の冷却速度を制御することが好ましい。

【００１９】製造条件の限定理由水素処理法とは、所要粒度の粗粉砕粉が外観上その大き
さを変化させることなく、極微細結晶組織の集合体が得
られることを特徴とする。すなわち、正方晶ＴｈＭｎ₁₂
型化合物に対し、高温でＨ₂ガスと反応させると、ＲＨ₂
〜₃、αＦｅ、ＦｅＭなどに相分離し、さらにＨ₂ガスを
脱Ｈ₂処理により除去すると、再度正方晶ＴｈＭｎ₁₂型
化合物の再結晶組織が得られる。

【００２０】出発原料の粗粉砕法は、従来の機械的粉砕
法やガスアトマイズ法の他、Ｈ₂吸蔵による、いわゆる
水素粉砕法を用いてもよく、工程の簡略化のためにこの
水素粉砕による粗粉砕工程と、極微細結晶を得るための
水素処理法を同一装置内で連続して行なっても良い。

【００２１】この発明において、粗粉砕粉の平均粒度を
５０〜５００μｍに限定したのは、５０μｍ未満では粉
末の酸化による磁性劣化の恐れがあり、また５００μｍ
を超えると水素処理によって大きな磁気異方性を持たせ
ることが困難となり、また窒化処理時に原料粉末の内部
まで均一に窒化することが困難となるためである。

【００２２】この発明において、Ｈ₂ガス中での加熱に
際し、Ｈ₂ガス圧力が１０ｋＰａ未満では、前述の分解
反応が十分に進行せず、また１０００ｋＰａを超えると
処理設備が大きくなりすぎ、工業的にコスト面、また安
全面で好ましくないため、圧力範囲を１０〜１０００ｋ
Ｐａとした。さらに好ましくは５０〜１５０ｋＰａであ
る。

【００２３】Ｈ₂ガス中での加熱処理温度は、５００℃
未満ではＲＨ_2■3、αＦｅ、Ｆｅ₂Ｂなどへの分解反応
が起こらず、また９００℃を超えるとＲＨ_2■3が不安定
となり、かつ生成物が粒成長して正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化
合物の極微細結晶組織を得ることが困難になるため、温
度範囲を５００〜９００℃とする。また、加熱処理保持
時間については、上記の分解反応を十分に行なわせるた
め、３０分〜８時間の加熱保持が必要である。

【００２４】この発明の脱Ｈ₂処理時のＨ₂分圧は１０Ｐ
ａを超えると下記の温度範囲、すなわち９００℃以下で
はＲＨ_2■3相の分解条件に至らないか、平衡論的には分
解条件に達していたとしても実用的な脱Ｈ₂速度が得ら
れないため、脱Ｈ₂処理時のＨ₂分圧は１０Ｐａ以下とし
た。

【００２５】また、脱Ｈ₂処理の温度が５００℃未満で
はＲＨ_2■3からのＨ₂の離脱が起こらず、そのため正方
晶ＴｈＭｎ₁₂型化合物が再結晶しない。また、９００℃
を超えると正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化合物は生成するが、再
結晶粒が粗大に成長し、高い保磁力が得られない。その
ため脱Ｈ₂処理の温度範囲は５００〜９００℃とする。
また、加熱処理保持時間は、上記の再結晶反応を十分に
行なわせるためには１５分〜８時間の加熱保持が必要で
ある。

【００２６】脱Ｈ₂処理後の正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化合物
の再結晶粒径は実質的に０．０５μｍ未満の平均再結晶
粒径を得ることは困難であり、またたとえ得られたとし
ても磁気特性上の利点がない。一方、平均再結晶粒径が
１μｍを超えると、粉末の保磁力が低下するため好まし
くない。そのため、平均再結晶粒径を０．０５〜１μｍ
とした。

【００２７】窒化処理時の温度を３００〜６００℃に限
定した理由は、３００℃未満では窒化が進行せず、６０
０℃を超えると正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化合物が分解してα
Ｆｅ相とＲ窒化物が生成し、磁気特性が著しく劣化する
ためである。窒化処理の保持時間は、３０分未満では充
分な窒化反応が進行せず、また６時間を超えると上記と
同様の分解反応が進行するため、３０分〜６時間とし
た。窒化反応時のＮ₂圧力は、５０ｋＰａ未満では窒化
反応速度が遅くて実用的ではなく、５０００ｋＰａを超
えると処理設備が大きくなりすぎて工業生産コスト的に
好ましくない。従って、窒化処理時のＮ₂圧力は、５０
〜５０００ｋＰａとした。

【００２８】この発明で用いる水素貯蔵材料とは、所謂
水素吸蔵合金を初め全ての単体金属、合金、金属間化合
物及びそれらの水素化物を包含するが、実用上特に有用
なのは、単体金属としてはＭｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、
Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍが挙げられ、化合
物ではＭｇ₂Ｎｉ、Ｍｇ₂Ｃｕ、ＣａＮｉ₅、ＴｉＦｅ、
ＴｉＭｎ、ＴｉＣｏ、ＬａＮｉ₅、ＺｒＭｎ₂、またこれ
ら金属、化合物のそれぞれの水素化物を用いることがで
きる。

【００２９】さらに平衡水素解離圧や水素貯蔵材料とし
ての寿命延長などを目的としてこれらの金属、化合物に
対してＮ、Ｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、などを１種
または２種以上を加えまたは構成元素を置換して合金化
することがある。また、Ｌａの代用としてＣｅ、Ｐｒ、
Ｎｄ、Ｓｍおよびそれらの混合物を用いることは可能で
ある。特に、主にＬａとＣｅの混合物であるＭｍを用い
ることは、コスト低減に有用である。さらに、これら金
属、合金、化合物及びそれらの水素化物を混合して使用
することも可能である。

【００３０】Ｍｇ水素化物を用いた場合、２８０℃で平
衡水素解離圧がおよそ１００ｋＰａとなり、水素処理法
におけるＨ₂ガス中の熱処理の条件に適するだけでな
く、これをそのまま冷却して５０℃にすると平衡水素解
離圧が１Ｐａとなって今度は脱Ｈ₂条件に適合する。ま
た、Ｍｇは、水素吸蔵量も多いため、処理原料に対して
水素貯蔵材料の使用量を少なくできるという利点もあ
る。

【００３１】ＭｍＮｉ₅系化合物では、平衡水素解離圧
が３０℃でおよそ２００ｋＰａであり、水素処理法にお
けるＨ₂雰囲気中の加熱処理に用いるには非常に有用で
ある。ＴｉＦｅ系、ＴｉＭｎ₂系、ＺｒＭｎ₂系等の化合
物では、合金系をうまく選択することで平衡水素解離圧
をある程度調整でき、ＭｍＮｉ₅系と同様の使い方が可
能である。

【００３２】脱Ｈ₂処理時には、Ｍｇ系の他に、Ｃａ、
希土類金属、Ｔｉ、Ｚｒなどの金属または金属水素化物
の温度制御によって脱Ｈ₂処理時の水素分圧を制御する
ことは可能である。

【００３３】また、Ｈ₂雰囲気下での熱処理時と、脱Ｈ₂
処理時に用いる水素吸蔵合金を、それぞれ別の金属、合
金、化合物系としてもよく、脱Ｈ₂処理時には真空ポン
プを用いて補助的に排気を行うという使い方も可能であ
る。ただし、脱Ｈ₂処理時に真空ポンプを用いて補助的
に排気を行うと、水素ガスのリサイクル率が低下するの
で、Ｍｇ系の金属、合金、化合物を用いてＨ₂ガスの供
給、排出を行うことが最も好ましい。

【００３４】主な水素貯蔵材料の水素貯蔵量は常温、常
圧換算で、１００℃以上にて使用のＭｇは８５０ｌ／ｋ
ｇ、Ｍｇ₂Ｎｉは４００ｌ／ｋｇ、Ｚｒは２４０ｌ／ｋ
ｇ、Ｔｉは４００ｌ／ｋｇ、Ｌａは２３０ｌ／ｋｇ、１
００℃以下にて使用のＬａＮｉ₅は１５０ｌ／ｋｇ_、Ｔｉ
Ｆｅは２００ｌ／ｋｇ、ＺｒＭｎ₂は１９０ｌ／ｋｇで
ある。被処理原料１ｋｇにつき必要な水素貯蔵材料の量
は原料組成や設備条件などによるが、少なくとも１００
℃以上にて使用のＭｇは０．１ｋｇ、Ｍｇ₂Ｎｉは０．
２ｋｇ、１００℃以下にて使用のＬａＮｉ₅は０．５ｋ
ｇ_、ＴｉＦｅは０．４ｋｇ、ＺｒＭｎ₂は０．４ｋｇが必
要である。

【００３５】なお、水素貯蔵材料は、繰り返しＨ₂吸蔵
放出によって微粉化し、水素吸蔵量が減少するという、
いわゆる特性劣化が起こるが、この点については、金属
水素化物または水素吸蔵合金の水素吸蔵量ぎりぎりで用
いることなく、上限、下限とも余裕を持って、技術的に
は圧力−組成等温線図のプラトー部分のみで用いるよう
にすれば、使用可能回数を実用上問題のないレベルまで
向上させることができる。

【００３６】図面に基づく発明の開示この発明によるＲ−Ｔ−Ｍ−Ｎ系永久磁石用粉末の製造
方法を実施するための装置の一例を、図面に基づいて装
置の操作手順を説明することにより詳述する。図１に示
す装置例はＭｇなどの水素貯蔵材料を１００℃以上の温
度で作用させる場合の構成である。

【００３７】原料処理室１には、加熱ヒーター２０が巻
装され、圧力計２及びバルブ３を介したチェックバルブ
４が接続され、バルブ５を介してＡｒガス配管が接続さ
れ、またバルブ６を介して水素貯蔵材料室１５と連通
し、さらに油拡散ポンプ１１とロータリーポンプ１２が
バルブ８，９，１０，１３を介して接続され、原料処理
室１内の真空排気が可能に構成してある。また、水素貯
蔵材料室１５内には、冷却水槽１９の冷却水を循環ポン
プ１６で送り、冷却後に槽へ戻す冷却水配管が設けてあ
る。

【００３８】装置の操作手順を説明すると、以下のとお
りである。１）原料処理室１内に原料を入れる。２）ロータリーポンプ１２、油拡散ポンプ１１、バル
ブ８，９，１０，１３を操作して原料処理室１内を所定
真空度まで真空排気する。３）バルブ８を閉じた後、バルブ６を開けて水素貯蔵
材料室１５と連通させる。４）水素貯蔵材料室１５内に設けた加熱ヒーター２２
により水素貯蔵材料を所定温度に加熱保持する。（水素
貯蔵材料のＨ₂放出）５）原料処理室１の加熱ヒーター２０により原料を所
定温度に加熱保持する。（原料のＨ₂吸蔵処理）６）加熱ヒーター２２を切り、循環ポンプ１６、冷却
水槽１９、バルブ２１の操作により冷却水で水素貯蔵材
料を所定温度にまで冷却する。（水素貯蔵材料のＨ₂吸
蔵、原料の脱水素処理）７）原料処理室１内が所定圧力に達するか、所定時間
が経過すれば、バルブ６を閉じ、バルブ５を開けて原料
処理室１内にＡｒガスを導入する。原料処理室１内が大
気圧以上になればバルブ３を開ける。同時にヒーター２
０を切り、原料を冷却する。８）原料が充分に冷却されれば、バルブ５を閉じて原
料を取り出す。９）必要により、バルブ１４操作により、Ｈ₂ガスの
消費分を水素貯蔵材料に補充する。

【００３９】図２に示す装置例はＬａＮｉ_5、ＴｉＦｅ、
ＺｒＭｎ₂などの水素貯蔵材料を１００℃以下の温度で
作用させる場合の構成である。基本的には上述の図１装
置と同様構成であるが、水素貯蔵材料室１５内には、先
の冷却水槽１９の冷却水を循環ポンプ１６で送り、冷却
後に槽へ戻す冷却水配管を用いて、さらに温水槽１８か
らの温水を循環させるように３方コック１７が設けてあ
る。

【００４０】装置の操作手順を説明すると、以下のとお
りである。１）原料処理室１内に原料を入れる。２）ロータリーポンプ１２、油拡散ポンプ１１、バル
ブ８、９、１０、１３を操作して原料処理室１内を所定
真空度まで真空排気する。３）バルブ８を閉じた後、バルブ６を開けて水素貯蔵
材料室１５と連通させる。４）循環ポンプ１６、３方コック１７、温水槽１８の
操作により水素貯蔵材料を所定温度に加熱保持する。
（水素貯蔵材料のＨ₂放出）５）水素貯蔵材料室１５内に設けた加熱ヒーター２０
により原料を所定温度に加熱保持する。（原料のＨ₂吸
蔵処理）６）循環ポンプ１６、冷却水１９、バルブ２１の操作
により水素貯蔵材料を所定温度にまで冷却する。（水素
貯蔵材料のＨ₂吸蔵、原料の脱水素処理）７）原料処理室１内が所定圧力に達するか、所定時間
が経過すれば、バルブ６を閉じ、ロータリーポンプ１
２、油拡散ポンプ１１、バルブ８、９、１０、１３を操
作して原料処理室１内を所定真空度まで真空排気する。８）バルブ８を閉じ、バルブ５を開けて原料処理室１
内にＡｒガスを導入する。原料処理室１内が大気圧以上
になればバルブ３を開ける。同時に加熱ヒーター２０を
切り、原料を冷却する。９）原料が充分に冷却されれば、バルブ５を閉じて原
料を取り出す。１０）必要に応じてバルブ１４操作により、Ｈ₂ガス
の消費分を水素貯蔵材料に補充する。

【００４１】

【作用】この発明は、Ｒ−Ｔ−Ｍ−Ｎ系永久磁石用合金
粉末を水素処理法にて得る製造方法において、Ｈ₂ガス
の主たる供給源として水素貯蔵材料を用いると、水素貯
蔵材料より放出されるＨ₂ガスの純度は９９．９９％以
上であり、しかも乾燥Ｈ₂ガスであることからＨ₂ガス中
の不純物による原料インゴットまたは粉末の表面層の汚
染が極微量に抑えられ、そのため得られた合金粉末の酸
素量を低減し、窒化処理を速やかに安定して行うことが
できる。

【００４２】また、水素貯蔵材料は、その温度によって
Ｈ₂ガスの平衡解離圧力が一義的に決まるという特性を
持っており、Ｈ₂ガスの吸蔵時の雰囲気圧力、Ｈ₂ガス放
出時の雰囲気圧力を、ともに水素貯蔵材料の温度を制御
することによって行なうことができるという大きな特徴
を持っている。より具体的には、例えば水素吸蔵合金を
加熱すると、平衡水素解離圧が上昇し、その結果水素吸
蔵合金からガスが放出され、このＨ₂ガスと原料を反応
させる。逆に、水素吸蔵合金を冷却すると、平衡水素解
離圧が低下し、その結果水素吸蔵合金がＨ₂ガスを吸収
し、原料からＨ₂ガスを引き出すことができる。さら
に、金属水素化物または水素吸蔵合金と、原料粉末との
間でＨ₂ガスをリサイクルすることができ、量産時には
大きなコスト低減効果を生む_。

【００４３】

【実施例】

実施例１高周波誘導溶解法によって溶製して得られた、表１に示
すＮｏ．１〜８の組成の鋳塊を、１１００℃、２４時
間、１０Ｐａ以下の真空中で焼鈍して、鋳塊中の正方晶
ＴｈＭｎ₁₂型化合物の体積比を９０％以上とした。この
鋳塊を、Ａｒガス雰囲気中（Ｏ₂量０．５％以下）でス
タンプミルにて平均粒度１００μｍに粗粉砕した後、こ
の粗粉砕粉５００ｇを図１に示す装置の原料処理室に入
れ１Ｐａ以下にまで真空排気した。その後、水素吸蔵合
金容器から水素を導入しつつ、原料温度７５０℃、水素
貯蔵材料としてＭｇＨ₂を５００ｇ用いてこれを電気ヒ
ーターで３００℃加熱し、２時間保持した。このときの
原料処理室内のＨ₂圧力は４００ｋＰａで加温保持中は
一定であった。引き続き原料を７５０℃に保持したま
ま、水素貯蔵材料、すなわちＭｇＨ₂を、２０℃の冷却
水を用いて４０℃まで冷却し、１時間保持した。このと
きの原料処理室内の圧力は最終的に０．５Ｐａまで低下
した。その後、バルブ操作によって水素吸造合金容器を
原料処理室から切り放し、原料処理室内に純度９９．９
９９％以上のＡｒガスを導入すると共に原料を冷却し、
原料温度が５０℃以下となってところで原料を取り出し
た。その後Ｎ₂分圧が５００ｋＰａのＮ₂ガス中で４００
℃、２時間の窒化処理を行ったのち冷却して表１に示す
（Ｎｏ．１〜８）特性を有するＲ−Ｔ−Ｍ−Ｎ系磁石粉
末を得た。なお、上記処理１回にあたりの実質的なＨ₂
ガス消費量は、常温常圧換算で１ｌ以下であった。

【００４４】実施例２正方晶ＴｈＭｎ₁₂型化合物の体積比が９０％以上とした
平均粒径１００μｍの粗粉砕粉を、実施例１と同一組
成、同一製法で作製した。この粗粉砕粉５００ｇを図２
に示す装置の原料処理室に入れ、１Ｐａ以下にまで真空
排気した後、水素貯蔵材料容器から水素を導入しつつ、
原料温度７５０℃、水素貯蔵材料としてＬａＮｉ₅Ｈ₆を
５００ｇ用いてこれを温水で５０℃に加温し、２時間保
持した。このときの原料処理室内のＨ₂圧力は４００ｋ
Ｐａで、加温保持中は一定であった。引き続き原料を７
５０℃に保持したまま、４℃の冷却水を用いて水素貯蔵
材料を１５℃に冷却した後、バルブ操作によって水素貯
蔵材料容器を原料処理室から切り放し、原料を７５０℃
に保持したまま原料処理室内をロータリーポンプ、油拡
散ポンプを用いて１時間真空排気した。このときの到達
真空度は０．０７Ｐａであった。その後原料処理室内に
純度９９．９９９％以上のＡｒガスを導入すると共に原
料を冷却し、原料温度が５０℃以下となったところで原
料を取り出した。その後Ｎ₂分圧が５００ｋＰａのＮ₂ガ
ス中で４００℃、２時間の窒化処理を行ったのち冷却し
て表１に示す（Ｎｏ．１１〜１８）特性を有するＲ−Ｔ
−Ｍ−Ｎ系磁石粉末を得た。なお、上記処理１回あたり
の実質的なＨ₂ガス消費量は、常温常圧換算でおよそ５
０ｌであった。

【００４５】比較例実施例１と同様の工程にて８種類（Ｎｏ．２１〜２８）
の組成の粗粉砕粉を得た。この粗粉砕粉５００ｇを原料
処理室内に入れ、１Ｐａ以下にまで真空排気した後、精
製処理を行なわない純度９９．９％以上のＨ₂ガスを原
料処理室内に導入し大気圧とした後、毎分５ｌの同純度
のＨ₂ガスを流しつつ、７５０℃まで昇温し２時間保持
した。その後、同温度を保ったままＨ₂ガスを止めてロ
ータリーポンプ、油拡散ポンプを用いて１時間真空排気
した。そのときの到達真空度は０．０９Ｐａであった。
その後、原料処理室内に純度９９．９９９％以上のＡｒ
ガスを導入すると共に原料を冷却し、原料温度が５０℃
以下となったところで原料を取り出した。その後Ｎ₂分
圧が５００ｋＰａのＮ₂ガス中で４００℃、２時間の窒
化処理を行ったのち冷却して表１に示す（Ｎｏ．２１〜
２８）特性を有するＲ−Ｔ−Ｍ−Ｎ系磁石粉末を得た。
なお、上記処理１回あたりの実質的なＨ₂ガス消費量
は、常温常圧換算でおよそ９５０ｌであった。

【００４６】上記、実施例１〜３、比較例により作製し
た磁粉に２ｗｔ％のエポシキ樹脂を混合した後、０．８
ＭＡ／ｍの磁界中、３．０ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で圧縮
成形し、さらに温度１５０℃、１時間の条件で樹脂硬化
させてボンド磁石を作製した。得られたボンド磁石の磁
石特性を表２に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】

【発明の効果】この発明によるＲ−Ｔ−Ｍ−Ｎ系永久磁
石粉末は、Ｒ−Ｔ−Ｍ系粗粉砕粉を、水素貯蔵材料より
放出された高純度のＨ₂ガス中での加熱処理並びに所定
雰囲気で加熱保持する脱Ｈ₂処理を行ない、所要平均粒
度の粗粉砕粉のままで平均結晶粒径が０．０５〜１μｍ
の再結晶粒よりなる、酸素などによる汚染の少ない粉体
となすことができ、実施例で明らかになるように汚染の
少ないことによって窒化処理が速やかにかつ均質に進行
し磁気的特性のすぐれた永久磁石用合金粉末が容易に得
られると共に、反応に用いるＨ₂ガスの使用量を著しく
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による永久磁石用粉末の製造方法を実
施するための装置の構成例を示すブロック図である。

【図２】この発明による永久磁石用粉末の製造方法を実
施するための装置の他の構成例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１原料処理室２圧力計３，５，６，７，８，９，１０，１３，１４，２１バ
ルブ４チェックバルブ１１油拡散ポンプ１２ロータリーポンプ１５水素貯蔵材料１６循環ポンプ１７３方コック１８温水槽１９冷却水槽２０，２２加熱ヒーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｆ 1/06 Ｈ０１Ｆ 1/06 Ａ (56)参考文献特開昭62−23902（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−121606（ＪＰ，Ａ) 特開平３−141608（ＪＰ，Ａ) 特開平５−94909（ＪＰ，Ａ) 特公昭59−11641（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22F 1/02 B22F 9/04 C22C 38/00 303 H01F 1/053 - 1/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｒ：７〜９ａｔ％（Ｒ：希土類元素の少
なくとも１種でかつＰｒまたはＮｄの１種または２種を
５０％以上含有）、Ｔ：６７〜９０．５ａｔ％（Ｔ：Ｆ
ｅあるいはＦｅの一部をＴのうち５０ａｔ％以下のＣ
ｏ、Ｎｉの１種または２種にて置換）、Ｍ：３．５〜１
７ａｔ％（Ｍ：Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏのうち少なくとも
１種）からなる合金鋳塊を粗粉砕して、平均粒度が５０
〜５００μｍでその８０ｖｏｌ％以上が正方晶構造Ｔｈ
Ｍｎ₁₂型化合物からなる粗粉砕粉となした後、前記粗粉
砕粉を原料粉末としてこれを１０〜１０００ｋＰａのＨ
₂ガス中で、５００〜９００℃に３０分〜８時間加熱保
持し、さらにＨ₂分圧１０Ｐａ以下にて５００〜９００
℃に１５分〜８時間保持する脱Ｈ₂処理を行ない、つい
で冷却して平均結晶粒径が０．０５〜１μｍである永久
磁石用合金粉末を得た後、次に前記粉末をＮ₂圧力５０
〜５０００ｋＰａのＮ₂ガス中にて３００〜６００℃に
３０分〜６時間保持した後冷却し、Ｎ原子を０．８〜８
ａｔ％含有させる永久磁石用合金粉末の製造方法におい
て、前記処理に用いるＨ₂ガスの主たる供給源として水
素貯蔵材料を用いることを特徴とする希土類系永久磁石
用合金粉末の製造方法。