JP3108232B2 - 希土類・鉄・窒素系永久磁石の製造方法 - Google Patents
希土類・鉄・窒素系永久磁石の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Th2Zn17型結晶構造
を有する窒素侵入型化合物からなる特定組成の該化合物
粉末を圧粉成型後、さらに衝撃圧縮して分解や脱窒を防
止しながら高密度の磁石体を得る希土類・鉄・窒素系永
久磁石の製造方法に関する。
を有する窒素侵入型化合物からなる特定組成の該化合物
粉末を圧粉成型後、さらに衝撃圧縮して分解や脱窒を防
止しながら高密度の磁石体を得る希土類・鉄・窒素系永
久磁石の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高性能の希土類磁石としてはSm-C
o系磁石、Nd-Fe-B系磁石が知られており、前者は高い熱
安定性と耐食性を有し、また後者は極めて高い磁気特性
と原料の低コストにより広く使われている。今日、さら
に高い熱安定性と安価な原料コスト、かつ高い磁気特性
を有する希土類磁石が、電装用や各種FA用のアクチュエ
ーター、あるいは回転機用の磁石として要望されてい
る。
o系磁石、Nd-Fe-B系磁石が知られており、前者は高い熱
安定性と耐食性を有し、また後者は極めて高い磁気特性
と原料の低コストにより広く使われている。今日、さら
に高い熱安定性と安価な原料コスト、かつ高い磁気特性
を有する希土類磁石が、電装用や各種FA用のアクチュエ
ーター、あるいは回転機用の磁石として要望されてい
る。
【０００３】最近、Th2Zn17型結晶構造を有する鉄・希
土類化合物を微粉末として、N2ガスまたはNH3とH2の混
合ガス等で400℃〜600℃の比較的低温にて反応させる
と、N原子がTh2Zn17型化合物の格子間位置に侵入して、
キューリー温度や磁気異方性の顕著な増加を招来するこ
とが報告され、かかる材料が前記要望に沿う新磁石材料
として、その実用化の期待が高まってきた。
土類化合物を微粉末として、N2ガスまたはNH3とH2の混
合ガス等で400℃〜600℃の比較的低温にて反応させる
と、N原子がTh2Zn17型化合物の格子間位置に侵入して、
キューリー温度や磁気異方性の顕著な増加を招来するこ
とが報告され、かかる材料が前記要望に沿う新磁石材料
として、その実用化の期待が高まってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記窒素を格子間に含
有するTh2Zn17型化合物(以下2-17系R-Fe-N化合物とい
う)は、粉末状態にて得られ、常圧下約600℃以上の温度
ではαFeと希土類窒化物に分解するため、自己焼結によ
り焼結してバルク状磁石にすることは通常の工業的方法
では不可能である。そのため、樹脂や低融点金属をバイ
ンダーとしたボンド磁石として用いることが検討された
が、2-17系R-Fe-N化合物粉末の混合比率を高めることは
金型の寿命等を考慮すると、体積比にて約80%以下と限
度があり、2-17系R-Fe-N化合物はその磁気的性質を十分
に発揮できない問題があり、その磁気特性面では従来の
Sm-Co系、Nd-Fe-B系磁石などと競合できず、またバイン
ダーの耐熱性の低いことより高い磁気特性及び熱安定性
を十分に発揮できない欠点があった。
有するTh2Zn17型化合物(以下2-17系R-Fe-N化合物とい
う)は、粉末状態にて得られ、常圧下約600℃以上の温度
ではαFeと希土類窒化物に分解するため、自己焼結によ
り焼結してバルク状磁石にすることは通常の工業的方法
では不可能である。そのため、樹脂や低融点金属をバイ
ンダーとしたボンド磁石として用いることが検討された
が、2-17系R-Fe-N化合物粉末の混合比率を高めることは
金型の寿命等を考慮すると、体積比にて約80%以下と限
度があり、2-17系R-Fe-N化合物はその磁気的性質を十分
に発揮できない問題があり、その磁気特性面では従来の
Sm-Co系、Nd-Fe-B系磁石などと競合できず、またバイン
ダーの耐熱性の低いことより高い磁気特性及び熱安定性
を十分に発揮できない欠点があった。
【０００５】この発明は、2-17系R-Fe-N化合物粉末を用
いて磁石化するに際し、自己焼結によらず、またバイン
ダーを必ずしも必要としない高密度の高性能希土類・鉄
・窒素系永久磁石の製造方法の提供を目的とする。
いて磁石化するに際し、自己焼結によらず、またバイン
ダーを必ずしも必要としない高密度の高性能希土類・鉄
・窒素系永久磁石の製造方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明者らは、特定組成の
2-17系R-Fe-N化合物粉末を予め真密度の40%以上90%未満
の密度を有する圧粉成型体にした後、前記成型体に鉄換
算のカプセル駆動圧力で10GPa〜19GPaの範囲の衝撃圧力
にて衝撃圧縮し、衝撃圧縮の持つ超高圧剪断性、活性化
作用、短時間現象などの特徴を活かして衝撃圧縮後の残
留温度を2-17系R-Fe-N化合物の分解温度(常圧で約600
℃)以下に抑制することにより、分解や脱窒を防ぎなが
ら、2-17系R-Fe-N化合物からなる真密度の90%以上のみ
かけ密度を有する金属結合により固化したバルク状磁石
を容易に得られることを知見し、この発明を完成した。
2-17系R-Fe-N化合物粉末を予め真密度の40%以上90%未満
の密度を有する圧粉成型体にした後、前記成型体に鉄換
算のカプセル駆動圧力で10GPa〜19GPaの範囲の衝撃圧力
にて衝撃圧縮し、衝撃圧縮の持つ超高圧剪断性、活性化
作用、短時間現象などの特徴を活かして衝撃圧縮後の残
留温度を2-17系R-Fe-N化合物の分解温度(常圧で約600
℃)以下に抑制することにより、分解や脱窒を防ぎなが
ら、2-17系R-Fe-N化合物からなる真密度の90%以上のみ
かけ密度を有する金属結合により固化したバルク状磁石
を容易に得られることを知見し、この発明を完成した。
【０００７】この発明は、組成式をT100-x-yRxNy(T:Fe
又はFeの1部を20%以下のCoまたはCrの1種または2種にて
置換、R:Yを含む全ての希土類元素の1種または2種以上
を含有しかつSmを少なくともRの50%以上含有)と表し、
x,yが原子%で表した 9≦x≦12、10≦y≦16 を満足す
る組成からなり、Th2Zn17型結晶構造を有する窒素侵入
型T-R-N化合物粉末を、圧粉成型して圧粉体のみかけ密
度を真密度の40%〜90%にした後、前記圧粉体をカプセル
内に充填して鉄換算のカプセル駆動圧力で10GPa〜19GPa
の範囲にて衝撃圧縮して、真密度の90%以上のみかけ密
度を有する金属結合により固化したバルク磁石体にする
ことを特徴とする希土類・鉄・窒素系永久磁石の製造方
法である。
又はFeの1部を20%以下のCoまたはCrの1種または2種にて
置換、R:Yを含む全ての希土類元素の1種または2種以上
を含有しかつSmを少なくともRの50%以上含有)と表し、
x,yが原子%で表した 9≦x≦12、10≦y≦16 を満足す
る組成からなり、Th2Zn17型結晶構造を有する窒素侵入
型T-R-N化合物粉末を、圧粉成型して圧粉体のみかけ密
度を真密度の40%〜90%にした後、前記圧粉体をカプセル
内に充填して鉄換算のカプセル駆動圧力で10GPa〜19GPa
の範囲にて衝撃圧縮して、真密度の90%以上のみかけ密
度を有する金属結合により固化したバルク磁石体にする
ことを特徴とする希土類・鉄・窒素系永久磁石の製造方
法である。
【０００８】また、この発明は、上記構成において、圧
粉成形を磁界中で行なうことにより異方性を付与したこ
とを特徴とする希土類・鉄・窒素系永久磁石の製造方法
である。
粉成形を磁界中で行なうことにより異方性を付与したこ
とを特徴とする希土類・鉄・窒素系永久磁石の製造方法
である。
【０００９】さらに、この発明は、上記の組成のTh2Zn
17型結晶構造を有する窒素侵入型T-R-N化合物粉末を充
填率が40%〜70%の範囲でカプセル内に充填し、パルス的
に磁界を印加することにより粉末を配向しながら、鉄換
算のカプセル駆動圧力で10GPa〜19GPaの範囲で衝撃圧縮
して、真密度の90%以上のみかけ密度を有する磁石体に
することを特徴とする希土類・鉄・窒素系永久磁石の製
造方法である。
17型結晶構造を有する窒素侵入型T-R-N化合物粉末を充
填率が40%〜70%の範囲でカプセル内に充填し、パルス的
に磁界を印加することにより粉末を配向しながら、鉄換
算のカプセル駆動圧力で10GPa〜19GPaの範囲で衝撃圧縮
して、真密度の90%以上のみかけ密度を有する磁石体に
することを特徴とする希土類・鉄・窒素系永久磁石の製
造方法である。
【００１０】組成の限定理由 この発明において、窒化前後の合金粉末が、Th2Zn17型R
2T17化合物であることが必須であり、これを満足するた
めにはRは9原子%〜12原子%でなければならない。R(希土
類金属)は9原子%未満ではαFeが析出し、また12原子%を
超えるとRFe3などが生成混合して、磁気特性を劣化させ
るので好ましくない。RはYを含む全ての希土類元素の1
種または2種以上を含有するが、SmをRの50%以上含有す
ることは保磁力を確保するために重要であり、SmがRの5
0%未満では窒化後のR2T17化合物の磁気異方性が低下
し、保磁力の発現が困難となるので好ましくない。
2T17化合物であることが必須であり、これを満足するた
めにはRは9原子%〜12原子%でなければならない。R(希土
類金属)は9原子%未満ではαFeが析出し、また12原子%を
超えるとRFe3などが生成混合して、磁気特性を劣化させ
るので好ましくない。RはYを含む全ての希土類元素の1
種または2種以上を含有するが、SmをRの50%以上含有す
ることは保磁力を確保するために重要であり、SmがRの5
0%未満では窒化後のR2T17化合物の磁気異方性が低下
し、保磁力の発現が困難となるので好ましくない。
【００１１】Tは、Feを主成分とする遷移金属である
が、原料コスト及び窒化後の磁気特性、特に結晶磁気異
方性の点からFeまたはFeの1部を20%以下のCoまたはCrで
置換したものに限定する。CoまたはCrは2-17型結晶構造
を安定化し、更に耐食性の向上に好ましいが、20%を超
えたCoまたはCrの置換は原料コストの上昇と共に磁化の
大きさが低下するので好ましくない。
が、原料コスト及び窒化後の磁気特性、特に結晶磁気異
方性の点からFeまたはFeの1部を20%以下のCoまたはCrで
置換したものに限定する。CoまたはCrは2-17型結晶構造
を安定化し、更に耐食性の向上に好ましいが、20%を超
えたCoまたはCrの置換は原料コストの上昇と共に磁化の
大きさが低下するので好ましくない。
【００１２】Nはこの発明磁石の必須元素であるが、2-1
7型R2T17N化合物の磁化及び磁気異方性、更にキューリ
ー温度は窒素濃度に顕著に依存し、Nが10原子%未満では
十分な磁気異方性が得られず、保磁力の発現が困難であ
り、また16原子%を超えると磁気異方性が再び減少し、
保磁力が低下するので好ましくない。Nの最も好ましい
範囲は12.8原子%〜13.8原子%である。
7型R2T17N化合物の磁化及び磁気異方性、更にキューリ
ー温度は窒素濃度に顕著に依存し、Nが10原子%未満では
十分な磁気異方性が得られず、保磁力の発現が困難であ
り、また16原子%を超えると磁気異方性が再び減少し、
保磁力が低下するので好ましくない。Nの最も好ましい
範囲は12.8原子%〜13.8原子%である。
【００１３】製造条件の限定理由 この発明において、Th2Zn17型結晶構造を有する窒素侵
入型T-R-N化合物は、T(遷移金属)とR(希土類金属)とを
真空溶解炉にて溶製する方法、あるいはTとR2O3及びCa
などの混合物を真空中またはAr雰囲気中で加熱して還元
拡散法にて得られた粉末をN2ガスまたはNH3ガス、ある
いはNH3とH2の混合ガス中で300℃〜600℃に10分〜6時間
反応させることにより得られる。
入型T-R-N化合物は、T(遷移金属)とR(希土類金属)とを
真空溶解炉にて溶製する方法、あるいはTとR2O3及びCa
などの混合物を真空中またはAr雰囲気中で加熱して還元
拡散法にて得られた粉末をN2ガスまたはNH3ガス、ある
いはNH3とH2の混合ガス中で300℃〜600℃に10分〜6時間
反応させることにより得られる。
【００１４】また、この発明の衝撃圧縮法によるバルク
固化工程では、衝撃波の持つ超高圧剪断性、活性化作用
は、粉体の金属的結合による固化作用と組織の微細化作
用を誘起し、バルク固化と共に高保磁力化を可能とする
と共に、体積圧縮と衝撃波の非線型現象に基づくエント
ロピーの増加による温度上昇を伴うが、この温度上昇は
極めて短時間(数μsec以下)に消失し、分解や脱窒は起
こらない。しかし、圧縮した後も残留温度が残る。この
残留温度が分解温度(常圧で約600℃)以上になると、Th2
Zn17型T-R-N化合物の分解が開始され、αFeの生成を招
来して、磁気特性を劣化するので好ましくない。また、
粉体の温度上昇の抑制を容易にするためには粉体の充填
密度を高めることが有効であり、衝撃圧縮する前に粉体
を予め圧粉成型して圧粉体とし、圧粉体の密度をできる
だけ高くすることが好ましいが、通常のプレス及び成型
圧1〜8Ton/cm2の加圧力により、真密度の40〜90%のみか
け密度を有する圧粉体が得られる。さらに、圧粉成型を
磁場中で行うことにより、粉体の磁化容易軸を一方向に
揃えることができ、得られた圧粉体を衝撃圧縮により、
固化、バルク化しても、配向性は損なわれず、磁気的に
一軸性の異方性をもつバルク状磁石体が得られる。ま
た、衝撃圧縮時に同期したパルス磁界を印加して粉末を
配合させ、異方性を得ることができる。しかし、この方
法では粉末の充填率を高めすぎると、粉末が拘束されて
配向しないため、粉末の充填率の上限値は60%に限定す
る必要がある。
固化工程では、衝撃波の持つ超高圧剪断性、活性化作用
は、粉体の金属的結合による固化作用と組織の微細化作
用を誘起し、バルク固化と共に高保磁力化を可能とする
と共に、体積圧縮と衝撃波の非線型現象に基づくエント
ロピーの増加による温度上昇を伴うが、この温度上昇は
極めて短時間(数μsec以下)に消失し、分解や脱窒は起
こらない。しかし、圧縮した後も残留温度が残る。この
残留温度が分解温度(常圧で約600℃)以上になると、Th2
Zn17型T-R-N化合物の分解が開始され、αFeの生成を招
来して、磁気特性を劣化するので好ましくない。また、
粉体の温度上昇の抑制を容易にするためには粉体の充填
密度を高めることが有効であり、衝撃圧縮する前に粉体
を予め圧粉成型して圧粉体とし、圧粉体の密度をできる
だけ高くすることが好ましいが、通常のプレス及び成型
圧1〜8Ton/cm2の加圧力により、真密度の40〜90%のみか
け密度を有する圧粉体が得られる。さらに、圧粉成型を
磁場中で行うことにより、粉体の磁化容易軸を一方向に
揃えることができ、得られた圧粉体を衝撃圧縮により、
固化、バルク化しても、配向性は損なわれず、磁気的に
一軸性の異方性をもつバルク状磁石体が得られる。ま
た、衝撃圧縮時に同期したパルス磁界を印加して粉末を
配合させ、異方性を得ることができる。しかし、この方
法では粉末の充填率を高めすぎると、粉末が拘束されて
配向しないため、粉末の充填率の上限値は60%に限定す
る必要がある。
【００１５】一般に固体中に衝撃圧力を生ずる衝撃波を
発生する方法としては衝突法と爆薬直接法があり、前者
方法には衝突板を加速する方法に銃方式と爆薬方法が考
えられる。衝撃波の伝播によって、固体内に発生する圧
力は前者方法の場合は衝突板と駆動板、カプセルおよび
試料の衝撃インピーダンス(初期密度×衝撃波速度)と衝
突速度に依存する。また、爆薬直接法は爆薬を駆動板、
カプセルや試料に直接接触させ、爆轟波を直接伝えるも
ので、駆動圧力は爆薬の性能、主に爆轟速度と密度とそ
れに接する駆動板、カプセル及び試料の衝撃インピーダ
ンスに依存する。ここで、衝撃インピーダンスは物質の
ユゴニオ(衝撃波速度と粒子速度の関係)と呼ばれる物質
固有の状態量の関係によって決まる。同じ衝突板と衝突
速度あるいは爆薬であっても試料内に発生する圧力は試
料の衝撃インピーダンスによって大きく異なり、特に粉
体試料では空隙も含んだ試料全体ではバルク試料に比べ
て衝撃インピーダンスが格段に小さくなり、従って、発
生する圧力も空隙率に従って小さくなり、反面、体積変
化が大きくなり、従って温度上昇は大きくなる。さら
に、ほとんどの粉体試料ではユゴニオが測定されていな
いし、真密度のユゴニオから粉体のユゴニオを計算し、
粉体試料中の圧力を求めることができるが温度効果など
があるので、誤差は大となる。従って、試料中の圧力で
衝撃波の強さを表することは適当でないので、試料の前
面にあり、衝突板と直接衝突したり、爆薬と直接接する
カプセルに発生する圧力で試料を圧縮する衝撃波の強さ
(駆動圧力)を表すことにする。
発生する方法としては衝突法と爆薬直接法があり、前者
方法には衝突板を加速する方法に銃方式と爆薬方法が考
えられる。衝撃波の伝播によって、固体内に発生する圧
力は前者方法の場合は衝突板と駆動板、カプセルおよび
試料の衝撃インピーダンス(初期密度×衝撃波速度)と衝
突速度に依存する。また、爆薬直接法は爆薬を駆動板、
カプセルや試料に直接接触させ、爆轟波を直接伝えるも
ので、駆動圧力は爆薬の性能、主に爆轟速度と密度とそ
れに接する駆動板、カプセル及び試料の衝撃インピーダ
ンスに依存する。ここで、衝撃インピーダンスは物質の
ユゴニオ(衝撃波速度と粒子速度の関係)と呼ばれる物質
固有の状態量の関係によって決まる。同じ衝突板と衝突
速度あるいは爆薬であっても試料内に発生する圧力は試
料の衝撃インピーダンスによって大きく異なり、特に粉
体試料では空隙も含んだ試料全体ではバルク試料に比べ
て衝撃インピーダンスが格段に小さくなり、従って、発
生する圧力も空隙率に従って小さくなり、反面、体積変
化が大きくなり、従って温度上昇は大きくなる。さら
に、ほとんどの粉体試料ではユゴニオが測定されていな
いし、真密度のユゴニオから粉体のユゴニオを計算し、
粉体試料中の圧力を求めることができるが温度効果など
があるので、誤差は大となる。従って、試料中の圧力で
衝撃波の強さを表することは適当でないので、試料の前
面にあり、衝突板と直接衝突したり、爆薬と直接接する
カプセルに発生する圧力で試料を圧縮する衝撃波の強さ
(駆動圧力)を表すことにする。
【００１６】カプセルの材質は衝撃により破損して試料
が飛散しないように適当に硬く、適当に粘り強い軟鋼
や、ステンレス、黄銅等が用いられる。この発明におい
ては駆動圧力は大きくないので、黄銅でもよいが、工業
的に安価な軟鋼(鉄)が最も一般的であるので、鉄のカプ
セル中に発生する圧力を駆動圧力の基準として用いるこ
とにして、鉄換算の駆動圧力とする。他の材質を用いる
場合は、その材料のユゴニオと鉄のユゴニオが測定され
ているので、常に鉄換算の駆動圧力からその材料を使用
する場合の衝撃条件を求めることができる。一般に、衝
撃圧縮を用いた工業生産としては銃方式より爆薬を用い
た方法が有利であるが、この発明の如く、比較的弱い衝
撃波を必要とするときは、使用する爆薬には直接法で
も、また衝突法でも、密度が1〜1.5g/cm3程度、爆速が5
000km/s程度以下の比較的威力の弱い爆薬、例えばダイ
ナマイト、スラリー、アンホ、パペックスなどを使用す
ることができる。
が飛散しないように適当に硬く、適当に粘り強い軟鋼
や、ステンレス、黄銅等が用いられる。この発明におい
ては駆動圧力は大きくないので、黄銅でもよいが、工業
的に安価な軟鋼(鉄)が最も一般的であるので、鉄のカプ
セル中に発生する圧力を駆動圧力の基準として用いるこ
とにして、鉄換算の駆動圧力とする。他の材質を用いる
場合は、その材料のユゴニオと鉄のユゴニオが測定され
ているので、常に鉄換算の駆動圧力からその材料を使用
する場合の衝撃条件を求めることができる。一般に、衝
撃圧縮を用いた工業生産としては銃方式より爆薬を用い
た方法が有利であるが、この発明の如く、比較的弱い衝
撃波を必要とするときは、使用する爆薬には直接法で
も、また衝突法でも、密度が1〜1.5g/cm3程度、爆速が5
000km/s程度以下の比較的威力の弱い爆薬、例えばダイ
ナマイト、スラリー、アンホ、パペックスなどを使用す
ることができる。
【００１７】この発明において、衝撃圧縮時の圧粉体の
温度上昇を抑制するために衝撃圧力を特定圧力に限定す
る必要がある。この発明の2-17型R-T-N化合物粉末に対
して、通常の方法で得られた密度40%〜90%の圧粉体では
鉄換算のカプセル駆動圧力で19GPa未満にすることは、
衝撃に伴う温度上昇による前記化合物の分解を抑制する
ために必要であり、衝撃圧力を低くし過ぎると十分に固
化せず、また90%以上の密度を有するバルク状磁石とな
らないので、鉄換算のカプセル駆動圧力の下限値で10GP
a未満は好ましくない。よって、鉄換算のカプセル駆動
圧力で10GPa〜19GPaに限定する。
温度上昇を抑制するために衝撃圧力を特定圧力に限定す
る必要がある。この発明の2-17型R-T-N化合物粉末に対
して、通常の方法で得られた密度40%〜90%の圧粉体では
鉄換算のカプセル駆動圧力で19GPa未満にすることは、
衝撃に伴う温度上昇による前記化合物の分解を抑制する
ために必要であり、衝撃圧力を低くし過ぎると十分に固
化せず、また90%以上の密度を有するバルク状磁石とな
らないので、鉄換算のカプセル駆動圧力の下限値で10GP
a未満は好ましくない。よって、鉄換算のカプセル駆動
圧力で10GPa〜19GPaに限定する。
【００１８】この発明において、衝撃圧縮法は衝撃波が
原料粉末に伝播することにより、高効率で粉末の固化合
成を行う方法であり、例えば出発原料粉末の充填されて
いるカプセルの外側に所要量の爆薬を配置し、この爆薬
の爆発により発生する爆轟波を直接平面状または円筒状
のカプセルを通して出発原料へ伝播させる直接法、また
は出発原料の充填されているカプセルを反応容器内に設
置し、カプセルの一端に圧縮ガス若しくは火薬類の爆発
や燃焼により発生する爆轟波や燃焼ガスによって金属片
や円筒管を高速に加速して、平面試料容器や円筒容器に
衝突させ、その時に発生する衝撃波と出発原料に伝播さ
せる衝突法があるが、爆薬、火薬の性能や量、飛翔板、
駆動板の材質および寸法を鉄換算のカプセル駆動圧力で
10GPa〜19GPaの範囲の衝撃圧縮になるように適宜、設備
に適合させて選定する必要がある。
原料粉末に伝播することにより、高効率で粉末の固化合
成を行う方法であり、例えば出発原料粉末の充填されて
いるカプセルの外側に所要量の爆薬を配置し、この爆薬
の爆発により発生する爆轟波を直接平面状または円筒状
のカプセルを通して出発原料へ伝播させる直接法、また
は出発原料の充填されているカプセルを反応容器内に設
置し、カプセルの一端に圧縮ガス若しくは火薬類の爆発
や燃焼により発生する爆轟波や燃焼ガスによって金属片
や円筒管を高速に加速して、平面試料容器や円筒容器に
衝突させ、その時に発生する衝撃波と出発原料に伝播さ
せる衝突法があるが、爆薬、火薬の性能や量、飛翔板、
駆動板の材質および寸法を鉄換算のカプセル駆動圧力で
10GPa〜19GPaの範囲の衝撃圧縮になるように適宜、設備
に適合させて選定する必要がある。
【００１９】
【作用】この発明は、特定組成式を満足する組成でTh2Z
n17型結晶構造を有する窒素侵入型T-R-N化合物粉末を、
圧粉成型して圧粉体のみかけ密度を真密度の40%〜90%に
した後、前記圧粉体をカプセル内に封入し、あるいは粉
末圧縮成型することなく、直接充填率が40〜70%となる
ようにカプセル内に充填し、磁界をパルス的に印加しな
がら鉄換算のカプセル駆動圧力で10GPa〜19GPaの範囲で
衝撃圧縮することを特徴とするもので、衝撃圧縮の超高
圧、剪断性、活性化作用により、粉体は金属的結合によ
る固化と組織の微細化、バルク固化と共に高保磁力化を
可能とすると共に、粉体を自己焼結によらず圧密化する
ことができ、短時間であるので分解や脱窒を防ぎ、また
バインダーを必ずしも必要としない高密度の高性能希土
類・鉄・窒素系永久磁石を得ることができる。
n17型結晶構造を有する窒素侵入型T-R-N化合物粉末を、
圧粉成型して圧粉体のみかけ密度を真密度の40%〜90%に
した後、前記圧粉体をカプセル内に封入し、あるいは粉
末圧縮成型することなく、直接充填率が40〜70%となる
ようにカプセル内に充填し、磁界をパルス的に印加しな
がら鉄換算のカプセル駆動圧力で10GPa〜19GPaの範囲で
衝撃圧縮することを特徴とするもので、衝撃圧縮の超高
圧、剪断性、活性化作用により、粉体は金属的結合によ
る固化と組織の微細化、バルク固化と共に高保磁力化を
可能とすると共に、粉体を自己焼結によらず圧密化する
ことができ、短時間であるので分解や脱窒を防ぎ、また
バインダーを必ずしも必要としない高密度の高性能希土
類・鉄・窒素系永久磁石を得ることができる。
【００２０】
【実施例】実施例 図1に示す如く、平均粒径4〜5μmで表1に示す4種の組成
の粉末を、約10kOeの磁界中で1.5ton/cm2の圧力で圧粉
成形し、配向した圧粉体の試料3を得た後、黄銅製カプ
セル1に入れて黄銅製プラグ2で固定した。このカプセル
1を反応容器内に固定して、アルミニウム製の3mm厚の板
4を張り付けた飛翔体5を火薬の燃焼ガスにより加速して
カプセル1に衝突させて衝撃波を発生させた。試料は、
モーメンタムトラップ法により回収した。黄銅製カプセ
ルに加わった衝撃波の第1波の駆動圧力は、衝突板、カ
プセル試料のユゴニオ曲線と、衝突速度を用いてインピ
ーダンス法を用いて表1に示すとおり算出された。ま
た、表1には同じアルミニウム製の衝突板で同じ速度で
衝突させた時に鉄製のカプセルに加わった第1波の駆動
圧力で表示した。衝撃圧縮後、カプセル1から固化した
試料3を取り出し、70kOeのパルス磁界で着磁し、VSMで
測定した結果を表1に示す。また、密度を測定して表1に
示す。図2に実施例2の圧粉体の配向方向に平行とそれに
垂直方向の減磁曲線を示す(点線は圧粉体。衝撃圧縮に
伴い、密度が向上しただけでなく、保磁力も増大し
た。)。また、X線回析の結果、固化した磁石は全てTh2Z
n17型の結晶構造を有していることが確認された。図3は
X線回折結果を示す。
の粉末を、約10kOeの磁界中で1.5ton/cm2の圧力で圧粉
成形し、配向した圧粉体の試料3を得た後、黄銅製カプ
セル1に入れて黄銅製プラグ2で固定した。このカプセル
1を反応容器内に固定して、アルミニウム製の3mm厚の板
4を張り付けた飛翔体5を火薬の燃焼ガスにより加速して
カプセル1に衝突させて衝撃波を発生させた。試料は、
モーメンタムトラップ法により回収した。黄銅製カプセ
ルに加わった衝撃波の第1波の駆動圧力は、衝突板、カ
プセル試料のユゴニオ曲線と、衝突速度を用いてインピ
ーダンス法を用いて表1に示すとおり算出された。ま
た、表1には同じアルミニウム製の衝突板で同じ速度で
衝突させた時に鉄製のカプセルに加わった第1波の駆動
圧力で表示した。衝撃圧縮後、カプセル1から固化した
試料3を取り出し、70kOeのパルス磁界で着磁し、VSMで
測定した結果を表1に示す。また、密度を測定して表1に
示す。図2に実施例2の圧粉体の配向方向に平行とそれに
垂直方向の減磁曲線を示す(点線は圧粉体。衝撃圧縮に
伴い、密度が向上しただけでなく、保磁力も増大し
た。)。また、X線回析の結果、固化した磁石は全てTh2Z
n17型の結晶構造を有していることが確認された。図3は
X線回折結果を示す。
【００２１】比較例1 実施例における表1のNo.1組成を示す平均粒径4μmの粉
末を実施例と同一条件にて圧粉成型体を得た後、飛翔板
の材質を2mm厚のAl板とし、カプセルおよびプラグの材
質を黄銅とし飛翔速度を1,557km/sとし、カプセルに19.
5GPaの圧力を生じた以外は実施例と同一条件にて作製
し、実施例と同一条件にて磁気特性、密度を測定し、そ
の結果を表1に示す。比較例1の試料は、X線回析の結
果、衝撃圧縮後はSmNと多量のαFeが生成していること
が認められ、出発原料のSm-Fe-N化合物が分解している
ことが分かった。
末を実施例と同一条件にて圧粉成型体を得た後、飛翔板
の材質を2mm厚のAl板とし、カプセルおよびプラグの材
質を黄銅とし飛翔速度を1,557km/sとし、カプセルに19.
5GPaの圧力を生じた以外は実施例と同一条件にて作製
し、実施例と同一条件にて磁気特性、密度を測定し、そ
の結果を表1に示す。比較例1の試料は、X線回析の結
果、衝撃圧縮後はSmNと多量のαFeが生成していること
が認められ、出発原料のSm-Fe-N化合物が分解している
ことが分かった。
【００２２】比較例2 比較例1と同一条件にて圧粉成型体を得た後、飛翔板と
して2mm厚のCu板、カプセルおよびプラグを鉄とし、飛
翔速度を1,435km/sとすることにより、カプセルに29.9G
Paの駆動圧力が加わった場合以外は実施例と同一条件に
て作製し、実施例と同一条件にて磁気特性、密度を測定
し、その結果を表1に示す。比較例2の試料は、X線回析
の結果、衝撃圧縮後はSmNと多量のαFeが生成している
ことが認められ、出発原料のSm-Fe-N化合物が分解して
いることが分かった。
して2mm厚のCu板、カプセルおよびプラグを鉄とし、飛
翔速度を1,435km/sとすることにより、カプセルに29.9G
Paの駆動圧力が加わった場合以外は実施例と同一条件に
て作製し、実施例と同一条件にて磁気特性、密度を測定
し、その結果を表1に示す。比較例2の試料は、X線回析
の結果、衝撃圧縮後はSmNと多量のαFeが生成している
ことが認められ、出発原料のSm-Fe-N化合物が分解して
いることが分かった。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【発明の効果】この発明は、特定組成のTh2Zn17型結晶
構造を有する窒素侵入型化合物粉末を圧粉成型、あるい
は充填後にパルス磁界を印加しながら後、衝撃圧縮する
ことにより、バインダーを必ずしも必要とせず、自己焼
結によらずに分解、脱窒を防ぎ、高密度の高性能の希土
類・鉄・窒素系永久磁石を得ることを可能にする。
構造を有する窒素侵入型化合物粉末を圧粉成型、あるい
は充填後にパルス磁界を印加しながら後、衝撃圧縮する
ことにより、バインダーを必ずしも必要とせず、自己焼
結によらずに分解、脱窒を防ぎ、高密度の高性能の希土
類・鉄・窒素系永久磁石を得ることを可能にする。
【図１】衝撃圧縮法の一例を示す説明図である。
【図２】減磁曲線を示すグラフであり、圧粉体の配向方
向に平行方向に測定した場合と配向方向に垂直方向に測
定した場合の減磁曲線をそれぞれ示す。点線は充填密度
60%の圧粉体、実線は衝撃圧縮したこの発明の磁石(実施
例2)の減磁曲線である。
向に平行方向に測定した場合と配向方向に垂直方向に測
定した場合の減磁曲線をそれぞれ示す。点線は充填密度
60%の圧粉体、実線は衝撃圧縮したこの発明の磁石(実施
例2)の減磁曲線である。
【図３】この発明による磁石(実施例1)の結晶構造がTh2
Zn17型化合物であることを示すX線回折像である。
Zn17型化合物であることを示すX線回折像である。
1 カプセル 2 プラグ 3 試料 4 衝突板 5 飛翔体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｆ 1/053 Ｈ０１Ｆ 1/04 Ａ (72)発明者 槇田 顕 大阪府三島郡島本町江川２丁目15ー17 住友特殊金属株式会社 山崎製作所内 (72)発明者 真下 茂 熊本県熊本市高平３丁目21−45 (56)参考文献 特開 平４−99848（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−64199（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 41/02 B22F 3/00 B22F 3/08 C22C 33/02 C22C 38/00 303 H01F 1/053
Claims (3)
- 【請求項１】 組成式をT100-x-yRxNy(T:Fe又はFeの1部
を20%以下のCoまたはCrの1種または2種にて置換、R:Yを
含む全ての希土類元素の1種または2種以上を含有しかつ
Smを少なくともRの50%以上含有)と表し、x,yが原子%で
表した 9≦x≦12、10≦y≦16 を満足する組成からな
り、Th2Zn17型結晶構造を有する窒素侵入型T-R-N化合物
粉末を、圧粉成型して圧粉体のみかけ密度を真密度の40
%〜90%にした後、前記圧粉体をカプセル内に充填して鉄
換算のカプセル駆動圧力で10GPa〜19GPaの範囲で衝撃圧
縮して、真密度の90%以上のみかけ密度を有する磁石体
にすることを特徴とする希土類・鉄・窒素系永久磁石の
製造方法。 - 【請求項２】 圧粉成形を磁界中で行なうことにより異
方性を付与したことを特徴とする請求項1記載の希土類
・鉄・窒素系永久磁石の製造方法。 - 【請求項３】 組成式をT100-x-yRxNy(T:Fe又はFeの1部
を20%以下のCoまたはCrの1種または2種にて置換、R:Yを
含む全ての希土類元素の1種または2種以上を含有しかつ
Smを少なくともRの50%以上含有)と表し、x,yが原子%で
表した 9≦x≦12、10≦y≦16 を満足する組成からな
り、Th2Zn17型結晶構造を有する窒素侵入型T-R-N化合物
粉末を、真密度の40%〜70%となるようにカプセル内に充
填して、パルス的に磁界を印加することにより粉末を配
向しながら、鉄換算のカプセル駆動圧力で10GPa〜19GPa
の範囲で衝撃圧縮して、真密度の90%以上のみかけ密度
を有する磁石体にすることを特徴とする希土類・鉄・窒
素系永久磁石の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04341620A JP3108232B2 (ja) | 1992-06-24 | 1992-11-27 | 希土類・鉄・窒素系永久磁石の製造方法 |
| EP93309419A EP0599647B1 (en) | 1992-11-27 | 1993-11-25 | Production method of a rare earth-iron-nitrogen system permanent magnet |
| DE69307999T DE69307999T2 (de) | 1992-11-27 | 1993-11-25 | Herstellungsverfahren für einen auf Seltenerd-Eisen-Stickstoff basierter Dauermagnet |
| US08/158,564 US5425818A (en) | 1992-11-27 | 1993-11-29 | Rare earth-iron-nitrogen system permanent magnet and process for producing the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-191726 | 1992-06-24 | ||
| JP19172692 | 1992-06-24 | ||
| JP04341620A JP3108232B2 (ja) | 1992-06-24 | 1992-11-27 | 希土類・鉄・窒素系永久磁石の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677027A JPH0677027A (ja) | 1994-03-18 |
| JP3108232B2 true JP3108232B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=26506866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04341620A Expired - Lifetime JP3108232B2 (ja) | 1992-06-24 | 1992-11-27 | 希土類・鉄・窒素系永久磁石の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3108232B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7364628B2 (en) | 2001-04-24 | 2008-04-29 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Solid material for magnet |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001006959A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-12 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 希土類・鉄・窒素系永久磁石の製造方法 |
| JP3882545B2 (ja) | 2000-11-13 | 2007-02-21 | 住友金属鉱山株式会社 | 高耐候性磁石粉及びこれを用いた磁石 |
| JP4790927B2 (ja) * | 2001-04-24 | 2011-10-12 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 磁石用固形材料及びその製造方法 |
| JP4873516B2 (ja) * | 2001-04-27 | 2012-02-08 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 磁石用固形材料及びその製造方法 |
| JP4790933B2 (ja) * | 2001-06-29 | 2011-10-12 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 磁石用固形材料及びその製造方法 |
| JP5165785B2 (ja) * | 2011-10-19 | 2013-03-21 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 磁石用固形材料 |
| JP5339644B2 (ja) * | 2012-02-17 | 2013-11-13 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 磁石用固形材料の製造方法 |
| WO2017033266A1 (ja) | 2015-08-24 | 2017-03-02 | 日産自動車株式会社 | 磁石粒子およびそれを用いた磁石成形体 |
-
1992
- 1992-11-27 JP JP04341620A patent/JP3108232B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7364628B2 (en) | 2001-04-24 | 2008-04-29 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Solid material for magnet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0677027A (ja) | 1994-03-18 |
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