JP3170156B2 - 等方性造粒粉の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金
やＲ−Ｃｏ系合金などの希土類（Ｒ）含有合金からなる
等方性造粒粉の製造方法とその製造装置に係り、該希土
類含有合金粉末をスラリー状に撹拌した後、スプレード
ライヤー装置のチャンバー内で噴霧して液滴を作り、そ
のまま瞬時に乾燥固化させて等方性の造粒粉となすこと
により、圧縮成形時の粉体の流動性、潤滑性を向上させ
て、成形サイクルの向上、成形体の寸法精度を向上さ
せ、かつ磁気特性の優れた粉末を製造できる等方性造粒
粉の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、家電製品を初めコンピュータの周
辺機器や自動車等の用途に用いられる小型モーターやア
クチュエータ等には、小型化、軽量化とともに高性能化
が求められており、その磁石材料も小型化、軽量化、薄
肉化が要求されている。現在の代表的な焼結永久磁石材
料としては、フェライト磁石、Ｒ−Ｃｏ系磁石、そし
て、出願人が先に提案したＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（特公昭
６１−３４２４２号等）が挙げられる。上記の中でも、
特に、Ｒ−Ｃｏ系磁石やＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石などの希土
類磁石は、他の磁石材料に比べて磁気特性が格段にすぐ
れるために、各種用途に多用されている。

【０００３】上記の希土類磁石、例えばＲ−Ｆｅ−Ｂ系
焼結永久磁石は、最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）
が４０ＭＧＯｅを超え、最大では５０ＭＧＯｅを超える
極めて優れた磁気特性を有するが、それを発現させるた
めには、所要組成からなる合金を１〜１０μｍ程度の平
均粒度に粉砕することが必要となる。しかし、合金粉末
の粒度を小さくすると、成形時の粉末の流動性が悪くな
り、成形体密度のバラツキや成形機の寿命を低下させる
とともに、焼結後の寸法精度にもバラツキを生じること
となり、特に薄肉形状や小型形状の製品を得るのが困難
であった。また、希土類磁石は、大気中で酸化し易い希
土類元素や鉄を主成分として含有するため、合金粉末の
粒度を小さくすると、酸化により磁気特性が劣化する問
題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのため、特に成形性
を改良するために、成形前の合金粉末に、ポリオキシエ
チレンアルキルエーテル等を添加したもの（特公平４−
８０９６１号）、それらにさらにパラフィンやステアリ
ン酸塩を添加したもの（特公平４−８０９６２号、特公
平５−５３８４２号）、またオレイン酸を添加したもの
（特公昭６２−３６３６５）等が提案された。しかし、
ある程度の成形性は向上できるものの、その改善効果に
も限界があり、近年要求される薄肉形状や小型形状の成
形は依然困難であった。

【０００５】また、上記のバインダーや潤滑剤の添加と
ともに、さらに成形性を改良し、薄肉形状品や小型形状
品を製造する方法として、成形前の合金粉末に飽和脂肪
族カルボン酸や不飽和脂肪族カルボン酸にミリスチル酸
エチルやオレイン酸からなる滑剤を添加して混練した
後、造粒を行なって成形する方法（特開昭６２−２４５
６０４号）、あるいはパラフィン混合物に飽和脂肪族カ
ルボン酸や不飽和脂肪族カルボン酸等添加、混練後、造
粒した後成形する方法（特開昭６３−２３７４０２号）
も提案されている。

【０００６】しかし、上記の方法では、粉末粒子の結合
力が十分でなく、造粒粉が壊れやすいために、十分な粉
末の流動性を実現することが困難であった。成形性を向
上させたり、粉末粒子の結合力を高めるためには、種々
バインダーや潤滑剤の添加量を増やすことが考えられる
が、多量に添加すると、希土類系合金粉末中のＲ成分と
バインダーとの反応により、焼結後の焼結体の残留酸素
量、残留炭素量が増加し、磁気特性の劣化を招くことに
なるので、添加量にも制限があった。

【０００７】また、希土類含有の磁性合金粉末を対象と
するものではないが、Ｃｏ系スーパーアロイ粉末を対象
とした圧縮成形用のバインダーとして、対象合金粉末に
対して、１．５〜３．５ｗｔ％のメチルセルロースとさ
らに所定量の添加物であるグリセリンとほう酸を混合し
た組成が提案（ＵＳＰ４，１１８，４８０）され、ま
た、工具用合金粉末の射出成形用のバインダーとして、
特殊組成からなり、対象合金粉末に対して０．５〜２．
５ｗｔ％のメチルセルロースに水、グリセリン等の可塑
剤、ワックスエマルジョン等の滑剤、離型剤を添加した
組成が提案（特開昭６２−３７３０２）されている。し
かし、それらはいずれも所定の流動性と成形体強度を確
保するため、いずれも対象合金粉末に対して、上記のよ
うに例えば０．５ｗｔ％以上もの比較的多量のバインダ
ーを使用するもので、しかも種々のバインダー添加剤の
添加、例えばグリセリン等の可塑剤をメチルセルロース
と同量程度添加することが不可欠であるため、射出成形
や圧縮成形後、脱脂した後、焼結後でもかなりの炭素と
酸素が残留し、特に希土類磁石の場合、磁気の劣化を招
くので、容易には適用できない。

【０００８】また、フェライトなどの酸化物粉末を対象
として、平均粒度１μｍ以下の粉末に、バインダーとし
て０．６〜１．０ｗｔ％のポリビニルアルコールを添加
したのち、スプレードライヤー装置により造粒粉を製造
し、該造粒粉を成形、焼結する方法が知られている。し
かし、それらはいずれも酸化物粉末に対して０．６ｗｔ
％以上もの多量のバインダーを使用するもので、脱脂処
理を施したのちの焼結体にもかなりの炭素及び酸素が残
留するため、非常に酸化及び炭化しやすい性質を有し、
少しの酸化あるいは炭化によっても極端に磁気特性が劣
化するこの発明の対象とする希土類含有合金粉末に、上
記のような酸化物を対象とした方法をそのまま適用する
ことはできない。

【０００９】特に、酸化物の場合は比較的多量のバイン
ダーを用いても大気中で脱脂、焼結できるため、脱脂、
焼結時にバインダーが燃焼してある程度の残留炭素の抑
制を図ることができるが、この発明の対象とする希土類
含有合金粉末の場合は、酸化により磁気特性が劣化する
ため大気中で脱脂、焼結することができないので、多量
のバインダー添加は得られる焼結磁石の磁気特性に致命
的な悪影響を及ぼすこととなる。このように、成形前の
合金粉末に、種々のバインダーや潤滑剤を添加したり、
さらに造粒を行なって、成形性を改良する試みが種々提
案されてはいるが、いずれの方法によっても、近年要求
されるような、薄肉形状や小型形状でかつ優れた磁気特
性を有する希土類系磁石を製造するのは困難であった。

【００１０】この発明は、優れた磁気特性を有する希土
類系磁石を製造するのに必要な等方性造粒粉を容易に製
造できる等方性造粒粉の製造方法の提供を目的とし、成
形体の寸法精度の向上、生産性の向上及び磁気特性の向
上を図るために、希土類含有合金粉末とバインダーとの
反応を抑制し、焼結後の焼結体の残留酸素量、残留炭素
量を低減させるとともに、成形時の粉体の優れた流動性
と潤滑性を有する等方性造粒粉を得ることが可能な等方
性造粒粉の製造方法の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】発明者らは、成形性の良
好な等方性造粒粉を容易に製造できる製造方法について
種々検討した結果、回転ディスク型スプレードライヤー
装置に着目し、磁性粉末と所要のバインダーとを添加、
混練してスラリー状となして、該スラリーを噴霧、乾燥
させることにより、該スラリーを所要の平均粒径の造粒
粉となすことができ、その後、該造粒粉を用いて成形す
ると、造粒粉自体が十分な結合力を有するため、粉体の
流動性が格段に向上し、成形体密度のバラツキや成形機
の寿命を低下させることもなく、焼結後の寸法精度にも
すぐれ、薄肉形状や小型形状でかつすぐれた磁気特性を
有する等方性焼結永久磁石が効率よく得られることを知
見した。

【００１２】また、発明者らは、上記の製造方法におい
て、特に希土類含有合金粉末との反応を抑制でき、焼結
体の残留酸素量、残留炭素量を低減させるバインダーに
ついて種々検討した結果、少量のメチルセルロース、ポ
リアクリルアミド、ポリビニルアルコールのうち少なく
とも１種と水とからなるバインダーを用いることによ
り、焼結前の工程における希土類含有合金粉末とバイン
ダーとの反応を抑制することができ、焼結後の焼結体の
残留酸素量、残留炭素量を大幅に低減できることを知見
した。

【００１３】さらに、上記のバインダーが、メチルセル
ロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールを
それぞれ単独で用いる場合、その添加量を０．５ｗｔ％
以下としても、成形時に金型へ粉末を供給するためのフ
ィーダー内における振動にも十分耐えられる程度の一次
粒子の粒子間結合力と、十分な流動性及び成形体強度を
得ることができること、及びそれらを複合した場合に
は、その量を０．４ｗｔ％としても上記と同様な作用効
果が得られること、さらに、必要に応じて使用する滑剤
も０．３ｗｔ％以下と極少量でよく、総バインダー中の
炭素含有量を大幅低減できることを知見し、この発明を
完成した。

【００１４】すなわち、この発明は、希土類含有合金粉
末に、メチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビ
ニルアルコールのうち少なくとも１種を０．０５ｗｔ％
〜０．５ｗｔ％と水を２０ｗｔ％〜５０ｗｔ％とからな
るバインダーを添加し、０〜１５℃の温度範囲内で撹
拌、混練してスラリー状となし、該スラリーを回転ディ
スク型などのスプレードライヤー装置により平均粒径が
２０μｍ〜４００μｍの造粒粉となすことを特徴とする
等方性造粒粉の製造方法である。

【００１５】

【００１６】この発明において、合金粉末に後述するバ
インダーを添加、混練したスラリーは、スプレードライ
ヤー装置によって造粒粉にする。まず、スプレードライ
ヤー装置を用いた造粒粉の製造方法を説明すると、スラ
リー撹拌機からスラリーをスプレードライヤー装置に供
給する、例えば、回転ディスクの遠心力で噴霧したり、
加圧ノズル先端部で霧状に噴霧され、噴霧された液滴
は、加熱された不活性ガスの熱風によって瞬時に乾燥さ
れて造粒粉となり、回収部内の下部に自然落下する。

【００１７】この発明において、スプレードライヤー装
置として回転ディスク型には、ベーン型、ケスナー型、
ピン型等種々のタイプがあるが、原理的にはどのタイプ
でも、上下２枚のディスクから構成され、そのディスク
が回転する構造となっている。スプレードライヤー装置
全体の構成としては、造粒する磁性粉末が、希土類含有
合金粉末は非常に酸化し易いために、装置のスラリー収
納部内あるいは造粒粉の回収部内を不活性ガスなどで置
換でき、かつその酸素濃度を常時３％以下に保持できる
密閉構造であることが好ましい。

【００１８】また、スプレードライヤー装置の回収部内
の構成としては、上述した回転ディスクにより噴霧され
た液滴を瞬時に乾燥させるために、回転ディスクの近傍
に加熱された不活性ガスを噴射する噴射口を配置し、ま
た回収部内の下部に、噴射されたガスを回収部外へ排出
する排出口を設けるが、その際、予め装置外部あるいは
装置に付属された加熱器で所要温度に加熱された不活性
ガスの温度を低下させないように、上記噴射口を不活性
ガスの温度に応じた温度、例えば６０〜１５０℃に保持
することが好ましい。

【００１９】すなわち、不活性ガスの温度が低下する
と、噴霧された液滴を短時間で十分乾燥することができ
なくなるため、スラリーの供給量を減少させなければな
らず能率が低下してしまう。また、比較的大きな粒径の
造粒粉を作る場合は、回転ディスクの回転数を低下させ
るが、その際に不活性ガスの温度が低下していると、噴
霧された液滴を十分乾燥することができないので、結果
としてスラリーの供給量を減少させることにより、大き
な粒径の造粒粉を得る場合には極端に能率が低下するこ
とになる。従って、予め加熱された不活性ガスの温度を
そのまま維持しながら回収部内へ送り込むには、噴射口
の温度を６０〜１５０℃に保持することが好ましく、特
に１００℃前後に保持することが最も好ましい。

【００２０】また、不活性ガスの噴射口と排出口の温度
差が小さい場合も処理能率が低下する傾向があるので、
排出口の温度は５０℃以下、好ましくは４０℃以下、特
に好ましくは常温に設定することが望ましい。不活性ガ
スとしては、窒素ガスやアルゴンガスが好ましく、加熱
温度は６０〜１５０℃が好ましい。

【００２１】得られる造粒粉の粒度は、スプレードライ
ヤー装置へ供給するスラリーの濃度やその供給量、ある
いは回転ディスクの回転数によって制御することができ
るが、例えば、希土類含有合金粉末の平均粒径が２０μ
ｍ未満では、造粒粉の流動性がほとんど向上せず、ま
た、平均粒径が４００μｍを超えると、粒径が大きすぎ
て成形時の金型内への充填密度が低下するとともに成形
体密度も低下し、ひいては、焼結後の焼結体密度の低下
をきたすこととなるため好ましくなく、よって、造粒粉
の平均粒径は２０〜４００μｍが好ましい。さらに好ま
しくは５０〜２００μｍである。

【００２２】上述したスプレードライヤー装置によって
得られた造粒粉を、ふるいによってアンダーカット、オ
ーバーカットすることにより、さらに極めて流動性に富
んだ造粒粉を得ることができる。さらに、得られた造粒
粉にステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ス
テアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ポ
リエチレングリコール等の潤滑剤を少量添加すると、さ
らに流動性を向上させることができ有効である。また、
この発明における造粒粉は、後述するバインダーによっ
て被覆されているため、大気中において酸化し難いの
で、成形工程における作業性が向上するという利点を有
する。

【００２３】この発明において、対象とする希土類含有
合金粉末は、希土類元素を含有するいずれの組成のもの
も適用可能であるが、中でもＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末
や、Ｒ−Ｃｏ系合金粉末などが最も適している。特に、
希土類含有合金粉末としては、所要組成からなる単一の
合金を粉砕した粉末や、異なる組成の合金を粉砕した
後、混合して所要組成に調整した粉末、保磁力の向上や
製造性を改善するため添加元素を加えたものなど、公知
のＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末、Ｒ−Ｃｏ系合金粉末を用い
ることができる。また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末、Ｒ−
Ｃｏ系合金粉末の製造方法も、溶解・粉化法、超急冷
法、直接還元拡散法、水素含有崩壊法、アトマイズ法等
の公知の方法を適宜選定することができ、その粒度も特
に限定しないが、合金粉末の平均粒径が１μｍ未満では
大気中の酸素あるいはバインダー内の水と反応して酸化
し易くなり、焼結後の磁気特性を低下させる恐れがある
ため好ましくなく、また、１０μｍを超える平均粒径で
は粒径が大きすぎて焼結密度が９５％程度で飽和し、該
密度の向上が望めないため好ましくない。よって１〜１
０μｍの平均粒度が好ましい範囲である。特に好ましく
は１〜６μｍの範囲である。

【００２４】この発明において、希土類含有合金粉末を
スラリー状にするために添加するバインダーとして、メ
チルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルアル
コールのうち少なくとも１種と水とからなるものが好ま
しい。上記のメチルセルロース、ポリアクリルアミド、
ポリビニルアルコールは少量の添加でスラリーの粘度を
向上させることができると共に乾燥後においても高い結
合力を保持することができ、また、添加量が少量で十分
なため、粉末中の残留酸素量、炭素量を低減することが
できる。

【００２５】バインダーとして、メチルセルロース、ポ
リアクリルアミド、ポリビニルアルコールをそれぞれ単
独で用いる場合の含有量は、０．０５ｗｔ％未満では造
粒粉内の粒子間の結合力が弱く、成形前の給粉時に造粒
粉が壊れるとともに粉体の流動性が著しく低下し、ま
た、０．５ｗｔ％を越えると、焼結体における残留炭素
量と酸素量が増加して保磁力が下がり磁気特性が劣化す
るので、０．０５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％の含有量がこれ
らの点で好ましい。また、メチルセルロース、ポリアク
リルアミド、ポリビニルアルコールをそれぞれ複合して
用いる場合は上記と同様な理由により、０．０５ｗｔ％
〜０．４ｗｔ％が好ましい範囲である。

【００２６】この発明において、メチルセルロース、ポ
リアクリルアミド、ポリビニルアルコールのうち少なく
とも１種に加える水の含有量は、２０ｗｔ％未満では合
金粉末とバインダーとを混練したスラリーの濃度が高く
なって、粘度が増加し過ぎるため、該スラリーを後述す
る撹拌機からスプレードライヤー装置まで供給すること
ができず、また、５０ｗｔ％を越えるとスラリーの濃度
が低くなり過ぎ、撹拌機内及び撹拌機のスラリー供給パ
イプ内で沈殿が起こり、供給量が不安定になるとともに
スプレードライヤー装置によって得られる造粒粉の平均
粒度が小さくなりすぎ、さらに粒度にバラツキを生じる
ため、２０〜５０ｗｔ％が好ましい範囲である。水とし
ては、特に限定はしないが、希土類系合金粉末を対象と
する場合には希土類成分との反応を極力抑制するため
に、脱酸素処理した純水、あるいは窒素などの不活性ガ
スをバブリング処理した水を用いることが望ましい。

【００２７】また、合金粉末へのバインダーの添加、撹
拌は、０℃〜１５℃の温度範囲内で行うことが好まし
く、合金粉末と水との酸化反応をより抑制することがで
きる。逆に、１５℃を超える温度での撹拌は合金粉末と
水との酸化反応を促進されるため好ましくない。０℃〜
１５℃の温度範囲内に保持するには、予め該温度に冷却
した水を用いたり、撹拌容器を冷却水などによって冷却
する手段などを採用することができる。

【００２８】また、上述したバインダーにグリセリン、
ワックスエマルジョン、ステアリン酸、フタール酸エス
テル、ペトリオール、グライコール等の分散剤 ・ 潤
滑剤のうち少なくとも１種を添加するか、あるいはさら
に、ｎ−オクチルアルコール、ポリアルキレン誘導体、
ポリエーテル系誘導体等の消泡剤を添加すると、スラリ
ーの分散性、均一性の向上及びスプレードライヤー装置
中での粉化状態が良好になり、気泡が少なく、滑り性、
流動性にすぐれる球形の造粒粉を得ることが可能にな
る。なお、添加量は、０．０３ｗｔ％未満の含有量では
造粒粉を成形後の離型性改善に効果がなく、また０．３
ｗｔ％を超えると焼結体における残留炭素量と酸素量が
増加して保磁力が下がり磁気特性が劣化するので、０．
０３ｗｔ％〜０．３ｗｔ％の含有量が好ましい。

【００２９】この発明による等方性造粒粉を用いて焼結
永久磁石を製造する工程、すなわち、成形、焼結、熱処
理など条件、方法は公知のいずれの粉末冶金的手段を採
用することができる。以下に好ましい条件の一例を示
す。まず、造粒する際に、該スラリーをスプレードライ
ヤー装置により平均粒径２０μｍ〜４００μｍの球形状
の造粒粉となすことにより、成形時の粉体の流動性、潤
滑性を向上させて、成形サイクルの向上、成形体の寸法
精度を向上させ、薄肉形状や小型形状の焼結磁石を提供
することができる。

【００３０】成形は、公知のいずれの成形方法も採用で
きるが、圧縮成形で行なうことが最も好ましく、その圧
力は、０．３〜２．０Ｔｏｎ／ｃｍ²が好ましい。ま
た、磁場を印加して成形する場合の磁場強度としては１
０〜２０ｋＯｅが好ましい範囲である。焼結前には、真
空中で加熱する一般的な方法や、水素流気中で１００〜
２００℃／時間で昇温し、３００〜６００℃で１〜２時
間程度保持する方法などにより脱バインダー処理を行な
うことが好ましい。脱バインダー処理を施すことによ
り、バインダー中のほぼ全炭素が脱炭され、磁気特性の
向上に繋がる。

【００３１】なお、Ｒ元素を含む合金粉末は、水素を吸
蔵しやすいために、水素流気中での脱バインダー処理後
には脱水素処理工程を行なうことが好ましい。脱水素処
理は、真空中で昇温速度は、５０〜２００℃／時間で昇
温し、５００〜８００℃で１〜２時間程度保持すること
により、吸蔵されていた水素はほぼ完全に除去される。
また、脱水素処理後は、引き続いて昇温加熱して焼結を
行うことが好ましく、５００℃を超えてからの昇温速度
は任意に選定すればよく、例えば１００〜３００℃／時
間など、焼結に際して取られる公知の昇温方法を採用で
きる。

【００３２】脱バインダー処理後の成形品の焼結並びに
焼結後の熱処理条件は、選定した合金粉末組成に応じて
適宜選定されるが、焼結並びに焼結後の熱処理条件とし
ては、１０００〜１１８０℃、１〜２時間保持する焼結
工程、４５０〜８００℃、１〜８時間保持する時効処理
工程などが好ましい。

【００３３】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石の製造に際
し、スプレードライヤー処理後の造粒粉の２次粒子の形
状、大きさが不規則になり易いことに鑑み、Ｒ−Ｆｅ−
Ｂ系合金粉末と上記のバインダーとを添加、混練してス
ラリー状となし、該スラリーをスプレードライヤー装置
により造粒する前に、粉末を熱処理により脱磁（いわゆ
る熱脱磁、キュリー点より高い４００℃〜７００℃の温
度で脱磁処理）して１次粒子間の磁気的な結合をなくし
て、スプレー噴霧時に水と水溶性バインダーのみによる
表面張力だけで球形の液滴ができるようにすると同時
に、２次粒子の平均粒径が２０μｍ〜４００μｍになる
ように造粒することによって得られた球形状の造粒粉に
より、成形時の粉体の流動性が格段に向上し、成形体の
密度バラツキや成形機の寿命を低下させることもなく、
焼結後の寸法精度にもすぐれ、薄肉形状や小型形状でか
つ優れた磁気特性を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石
が効率よく得られる。

【００３４】また、スプレー後の造粒粉の粉体特性を安
定化させる方法として、水を溶媒として湿式微粉砕した
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末のスラリーを用い、スプレー造
粒を行う場合、ドライ粉末に水溶性バインダーを添加す
る場合と異なり、バインダー添加後の混練工程が不要に
なると同時に、撹拌工程だけで短時間にスプレー前のス
ラリーを作製できることになり、また粉体とバインダー
との馴染みがよくなるために、スプレー後の造粒粉の粉
体特性が安定する。

【００３５】さらに、水を溶媒とした湿式微粉砕におい
て、使用する水として、塩素、ナトリウム、カルシウ
ム、マグネシウムなどのイオンの含有量をそれぞれ数ｐ
ｐｍ以下に抑えた純水を使用し、かつまた不活性ガスで
バブリングして純水中の溶存酸素量を１ｐｐｍ以下にし
た純水を用いて、不活性ガス雰囲気中で水温を１５℃以
下に保った状態で粉砕することにより、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系
合金粉末の酸化は抑制できる。

【００３６】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末と上記のバインダ
ーとを添加、混練したスラリーをスプレードライヤー装
置によって造粒した造粒粉を、圧縮成形前にパルス磁場
を印加して一次粒子に崩壊させるとともに配向した後、
さらに静磁場中で圧縮成形することにより、該造粒粉の
一次粒子のＣ軸の十分な配向が得られるとともに、バイ
ンダー自体のすぐれた流動性とも相まって、粉体の流動
性が格段に向上し、成形体密度のバラツキや成形機の寿
命を低下させることもなく、焼結後の寸法精度にもすぐ
れる、薄肉形状や小型形状でかつ優れた磁気特性を有す
るＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が効率よく得られる。

【００３７】さらに、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉中にＲ成分
とバインダー及び水との反応を抑制するために、従来の
粉末冶金法で一般的に使用されている所要の単一組成の
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金原料粉末の代わりに、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ
相を主相とする平均粒径１〜１０μｍの主相系合金粉末
と、Ｒ₃Ｃｏ相を含むＣｏまたはＦｅとＲとの金属間化
合物相に一部Ｒ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相等を含みかつ希土
類含有量が多く、極力有機バインダーとの反応を抑える
ように主相系合金より平均粒径の大きい平均粒径８〜４
０μｍの液相系化合物粉末の２種類の原料粉末を用いる
ことにより、焼結後の残留酸素量を低減できる。

【００３８】

【作用】この発明による等方性造粒粉の製造方法の作用
を図面に基づいて詳述する。図１はこの発明で用いる回
転ディスク型スプレードライヤー装置のディスク部を示
す部分説明図である。図１に示す回転ディスク１は、一
対のディスク２，２を、複数の所要長さの非磁性材ピン
３を円周部に所定間隔で立設配置しナット４で固定し
て、所定の対向距離を保持させてあり、この回転ディス
ク１の中心に回転シャフト５を配置して同部をスラリー
供給口となした構成のピン型回転ディスクである。

【００３９】密閉構造からなる図示しないチャンバー内
に回転ディスク１が回転駆動可能に水平配置され、回転
ディスク１下方の所要位置には不活性ガスのノズルが上
方に噴霧可能に配置され、チャンバーの下方が造粒粉の
回収部となっている。磁性粉末に所定のバインダーを添
加、撹拌したスラリーは、スラリー撹拌機から当該スプ
レードライヤー装置に供給され、スラリーは回転ディス
ク１の遠心力により噴霧される。噴霧された液滴は、加
熱された不活性ガスの熱風によって瞬時に乾燥されて造
粒粉となり、回収部内の下部に自然落下する。

【００４０】すなわち、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末やＲ−
Ｃｏ系合金粉末に、メチルセルロース、ポリアクリルア
ミド、ポリビニルアルコールの内少なくとも１種と水と
からなるバインダーを添加、混練してスラリー状とな
し、該スラリーを上記構成からなるスプレードライヤー
装置により造粒粉となすことにより、バインダー自体の
すぐれた流動性とも相まって、粉体の流動性が格段に向
上し、成形サイクルが向上するとともに、成形体密度の
バラツキや成形機の寿命を低下させることもなく、焼結
後の寸法精度にもすぐれる、小型形状や薄肉形状でかつ
優れた磁気特性を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が得ら
れる。

【００４１】なお、この発明における造粒粉は、それ自
体は等方性であるので、磁場を印加せずに成形した場合
は当然のことながら等方性の成形体になるが、磁場を印
加しながら成形すると、圧縮応力と磁場の作用によっ
て、造粒粉が壊れて元の一次粒子となり、該一次粒子が
磁場によって配向し、異方性の成形体が得られるので、
用途に応じて等方性磁石と異方性磁石の両方を製造する
ことができるという利点も有する。さらに、この発明に
おける造粒粉は、バインダーによって被覆されているた
め、大気中において酸化し難いので、成形工程における
作業性が向上するという利点も有する。

【００４２】

【実施例】

実施例１ Ｒとして、Ｎｄ１３．３原子％、Ｐｒ０．３１原子％、
Ｄｙ０．２８原子％、Ｃｏ３．４原子％、Ｂ６．５原子
％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる原料を、Ａｒ
ガス雰囲気中で高周波溶解して、ボタン状溶製合金を得
た。次に、該合金を粗粉砕した後、ジョークラッシャー
などにより平均粒度約１５μｍに粉砕し、さらに、ジェ
ットミルにより平均粒度３μｍの粉末を得た。該粉末に
表１に示す種類及び添加量のバインダー、水、滑剤等を
添加して室温で混練してスラリー状となし、該スラリー
をディスク回転型スプレードライヤー装置により、不活
性ガスに窒素を用い、熱風入口温度を１００℃、出口温
度を４０℃に設定して造粒を行なった。得られた造粒粉
を＃３５０のふるいにより微粒子をアンダーカットし、
また＃７０のふるいにより粗粒子をオーバーカットし
た。該造粒粉の平均粒度及び＃３５０から＃７０の歩留
りを表１に示す。

【００４３】上記造粒粉を圧縮磁場プレス機を用いて、
磁場強度１５ｋＯｅ、圧力１ｔｏｎ／ｃｍ²で１０ｍｍ
×１５ｍｍ×厚み１０ｍｍの形状に成形した後、水素雰
囲気中で室温から３００℃までを昇温速度１００℃／時
で加熱する脱バインダー処理を行ない、引き続いて真空
中で１１００℃まで昇温し１時間保持する焼結を行な
い、さらに焼結完了後、Ａｒガスを導入して７℃／分の
速度で８００℃まで冷却し、その後１００℃／時の速度
で冷却して５５０℃で２時間保持して時効処理を施して
異方性の焼結体を得た。成形時の造粒粉の流れ性、成形
体の寸法及び密度並びに得られた焼結磁石の残留酸素
量、残留炭素量、磁気特性を表２に示す。なお、流れ性
は、内径８ｍｍのロートの管を１００ｇの原料粉が自然
落下し通過するまでに要した時間で測定した。また、得
られた全ての焼結体には、ワレ、ヒビ、変形などは全く
見られなかった。

【００４４】比較例１ 実施例と同じ３μｍ粉末を用いて、造粒を行なわず、そ
のまま実施例と同一の圧縮磁場プレス機により、磁場強
度１５ｋＯｅ、圧力１ｔｏｎ／ｃｍ²で１０ｍｍ×１５
ｍｍ×厚み１０ｍｍの形状に成形した後、真空中で１１
００℃で１時間保持する焼結を行ない、さらに焼結完了
後、Ａｒガスを導入して７℃／分の速度で８００℃まで
冷却し、その後１００℃／時の速度で冷却して５５０℃
で２時間保持して時効処理を施して、焼結磁石を得た。
成形時の粉末の流れ性、成形体の寸法及び密度並びに得
られた焼結磁石の残留酸素量、残留炭素量、磁気特性を
実施例と共に表２に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】実施例２ Ｓｍ １１．９ａｔ％、Ｃｕ ８．８ａｔ％、Ｆｅ １
２．６ａｔ％、Ｚｒ１．２ａｔ％、残部Ｃｏ及び不可避
的不純物からなる原料を、Ａｒガス雰囲気中で高周波溶
解して、ボタン状溶製合金を得た。次に、該合金を粗粉
砕した後、ジョークラッシャーなどにより平均粒度約１
５μｍに粉砕し、さらにジェットミルにより平均粒度３
μｍの粉末を得た。該粉末に表３に示す種類及び添加量
のバインダー、水、滑剤等を添加して室温で混練、撹拌
してスラリー状となし、該スラリーをディスク回転型ス
プレードライヤー装置により、不活性ガスに窒素を用
い、熱風入口温度を１００℃、出口温度を４０℃に設定
して造粒を行なった。

【００４８】該造粒粉を圧縮磁場プレス機を用いて、磁
場強度１５ｋＯｅ、圧力１ｔｏｎ／ｃｍ²で１０ｍｍ×
１５ｍｍ×厚み１０ｍｍの形状に成形した後、水素雰囲
気中で室温から３００℃までを昇温速度１００℃／時で
加熱する脱バインダー処理を行ない、引き続いて真空中
で１２００℃まで昇温し１時間保持する焼結を行ない、
さらに焼結完了後、１１６０℃にて溶体化処理を施し、
Ａｒガスを導入して８００℃から４００℃まで多段時効
処理を施した。成形時の造粒粉の流れ性、成形体の寸法
及び密度及び得られた焼結磁石の残留酸素量、残留炭素
量、磁気特性を表４のＮｏ．１０〜１７に示す。なお、
流れ性は、内径８ｍｍのロートの管を１００ｇの原料粉
が自然落下し通過するまでに要した時間で測定した。ま
た、得られた焼結体には、ワレ、ヒビ、変形などは全く
見られなかった。

【００４９】比較例２ 実施例２と同じ３μｍ粉末を用いて、造粒を行なわず、
そのまま実施例と同一の磁場プレス機により、磁場強度
１５ｋＯｅ、圧力１ｔｏｎ／ｃｍ²で１０ｍｍ×１５ｍ
ｍ×厚み１０ｍｍの形状に成形した後、真空中で１２０
０℃で１時間保持する焼結を行ない、さらに焼結完了
後、１１６０℃にて溶体化処理を施し、Ａｒガスを導入
して８００℃から４００℃まで多段時効処理を施した。
成形時の造粒粉の流れ性、成形体の寸法及び密度及び得
られた焼結磁石の残留酸素量、残留炭素量、磁気特性を
実施例と共に表４のＮｏ．１６に示す。表２から明らか
なように、スプレー造粒粉の方が粉体の流動性が向上
し、寸法、密度バラツキが減少し、また残留炭素量もほ
ぼスプレー造粒粉していない粉末の焼結体と同等であ
り、磁気特性もほとんど劣化させずに、非常に良好であ
ることがわかる。

【００５０】

【表３】

【００５１】

【表４】

【００５２】実施例３ 実施例１と同じ３μｍの粉末を用いて表５に示す種類及
び添加量のバインダー、水、滑剤等を添加して表５に示
す温度で５時間撹拌、混練してスラリー状となし、該ス
ラリーをディスク回転型スプレードライヤー装置によ
り、不活性ガスに窒素を用い、熱風入口温度を１００
℃、出口温度を４０℃に設定して造粒を行なった。得ら
れた造粒粉を＃３５０のふるいにより微粒子をアンダー
カットし、また＃７０のふるいにより粗粒子をオーバー
カットした。該造粒粉の平均粒度及び＃３５０から＃７
０の歩留りを表５に示す。

【００５３】上記造粒粉を圧縮磁場プレス機を用いて、
磁場強度１５ｋＯｅ、圧力１ｔｏｎ／ｃｍ²で１０ｍｍ
×１５ｍｍ×厚み１０ｍｍの形状に成形した後、水素雰
囲気中で室温から３００℃までを昇温速度１００℃／時
で加熱する脱バインダー処理を行ない、引き続いて真空
中で１１００℃まで昇温し１時間保持する焼結を行な
い、さらに焼結完了後、Ａｒガスを導入して７℃／分の
速度で８００℃まで冷却し、その後１００℃／時の速度
で冷却して５５０℃で２時間保持して時効処理を施して
異方性の焼結体を得た。成形時の造粒粉の流れ性、成形
体の寸法及び密度並びに得られた焼結磁石の残留酸素
量、残留炭素量、磁気特性を表６に示す。なお、流れ性
は、内径８ｍｍのロートの管を１００ｇの原料粉が自然
落下し通過するまでに要した時間で測定した。また、得
られた全ての焼結体には、ワレ、ヒビ、変形などは全く
見られなかった。表６から明らかなようにスラリー撹拌
温度が２０℃（室温）の場合に比べ、１５℃以下の場合
のほうが磁気特性が向上することがわかる。

【００５５】

【表５】

【００５６】

【表６】

【００５７】

【発明の効果】この発明による等方性造粒粉の製造方法
は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末またはＲ−Ｃｏ系合金粉末
などの希土類含有合金粉末に、メチルセルロース、ポリ
アクリルアミド、ポリビニルアルコールと水とからなる
バインダーを添加、混練してスラリー状となし、該スラ
リーをスプレードライヤー装置により造粒することによ
り、バインダー自体のすぐれた流動性とも相まって、粉
体の流動性が格段に向上し、成形サイクルが向上すると
ともに、成形体密度のバラツキや成形機の寿命を低下さ
せることもなく、焼結後の寸法精度にもすぐれる、小型
形状や薄肉形状でかつ優れた磁気特性を有するＲ−Ｆｅ
−Ｂ系、Ｒ−Ｃｏ系焼結磁石が効率よく得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に用いる回転ディスク型スプレードラ
イヤー装置の回転ディスク部を示す部分説明図である。

【符号の説明】

１ 回転ディスク ２ ディスク ３ 非磁性材ピン ４ ナット ５ 回転シャフト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北山 宏和 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 橋川 博司 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 (56)参考文献 特開 平６−128602（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22F 1/00 B22F 3/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 希土類含有合金粉末に、メチルセルロー
   ス、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールのうち
   少なくとも１種を０．０５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％と水を
   ２０ｗｔ％〜５０ｗｔ％とからなるバインダーを添加
   し、０〜１５℃の温度範囲内で撹拌、混練してスラリー
   状となし、該スラリーをスプレードライヤー装置により
   平均粒径が２０μｍ〜４００μｍの造粒粉となすことを
   特徴とする等方性造粒粉の製造方法。