JP3231000B2 - 希土類永久磁石の製造方法 - Google Patents
希土類永久磁石の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類永久磁石の
製造方法に関するものである。
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Nd-Fe-Ｂ系焼結磁石は、高い磁気特性を
有し、またSm系磁石に比較して低原料コストであること
から需要が増大している。この磁石の組織はNd2Fe14 Ｂ
化合物相を主相とし、さらにNdリッチ相、Ｂリッチ相を
加えた三相からなる。この磁石の磁気的特性は主相が担
っている。低融点Ndリッチ相は液相焼結時の焼結助剤と
してはたらき、また主相表面のクリーニングのために必
要不可欠である。さらにより高性能な次世代磁石の探索
が行われている中で、近年、ナノコンポジット磁石が注
目を集めている（E.F.Kneller and R.Hawig,IEEE Trans
actionson Magnetics,27(1991)3588 他）。これはハー
ド磁性相中に数十nmオーダーのソフト磁性相が微細に分
散した組織からなり、両相の磁化が交換相互作用で結び
付くことによってソフト相の磁化は容易に反転せず、全
体として単一相のように振る舞う。既存材料の組み合わ
せでも、これによって保磁力を損なうことなく、より高
い飽和磁化を得られる可能性がある。計算では、Sm2Co
17N3 ／Fe-Co において BHmax＝137 MGOeの値が得られ
る可能性があることが報告されている（R.Skomski and
J.M.D.Coey,Physical Review B 48(1993)15812）。これ
まで実際にNd2Fe14B／Fe3B（R.Coehoon,D.B.de Mooij,
J.P.W.B.Duchateauand K.H.J.Bushow,Journal de Physi
que 49(1988)C8-669）や、Sm2Co17N3 ／Fe（J.Ding,P.
G.McCormick and R.Street,J.Magn.Magn.Mater.124(199
3) L1）などの組み合わせが実験報告されてきた。これ
らの研究で行われている微細に分散した組織の作製方法
としては、メルトスパン法やメカニカルアロイング（Ｍ
Ａ）法により得られた合金薄帯や粉末を熱処理して微結
晶化する手段が取られている。しかしこの方法では、熱
処理条件により結晶粒径が制御できる反面、磁気的に等
方性のものしか得られず、異方性Nd-Fe-Ｂ系焼結磁石の
磁気特性には及ばない。また高温焼結すると、粒径が粗
大化して磁気特性が劣化するために、現在のところ、ボ
ンド磁石としての用途しか期待できないという問題点が
あった。
有し、またSm系磁石に比較して低原料コストであること
から需要が増大している。この磁石の組織はNd2Fe14 Ｂ
化合物相を主相とし、さらにNdリッチ相、Ｂリッチ相を
加えた三相からなる。この磁石の磁気的特性は主相が担
っている。低融点Ndリッチ相は液相焼結時の焼結助剤と
してはたらき、また主相表面のクリーニングのために必
要不可欠である。さらにより高性能な次世代磁石の探索
が行われている中で、近年、ナノコンポジット磁石が注
目を集めている（E.F.Kneller and R.Hawig,IEEE Trans
actionson Magnetics,27(1991)3588 他）。これはハー
ド磁性相中に数十nmオーダーのソフト磁性相が微細に分
散した組織からなり、両相の磁化が交換相互作用で結び
付くことによってソフト相の磁化は容易に反転せず、全
体として単一相のように振る舞う。既存材料の組み合わ
せでも、これによって保磁力を損なうことなく、より高
い飽和磁化を得られる可能性がある。計算では、Sm2Co
17N3 ／Fe-Co において BHmax＝137 MGOeの値が得られ
る可能性があることが報告されている（R.Skomski and
J.M.D.Coey,Physical Review B 48(1993)15812）。これ
まで実際にNd2Fe14B／Fe3B（R.Coehoon,D.B.de Mooij,
J.P.W.B.Duchateauand K.H.J.Bushow,Journal de Physi
que 49(1988)C8-669）や、Sm2Co17N3 ／Fe（J.Ding,P.
G.McCormick and R.Street,J.Magn.Magn.Mater.124(199
3) L1）などの組み合わせが実験報告されてきた。これ
らの研究で行われている微細に分散した組織の作製方法
としては、メルトスパン法やメカニカルアロイング（Ｍ
Ａ）法により得られた合金薄帯や粉末を熱処理して微結
晶化する手段が取られている。しかしこの方法では、熱
処理条件により結晶粒径が制御できる反面、磁気的に等
方性のものしか得られず、異方性Nd-Fe-Ｂ系焼結磁石の
磁気特性には及ばない。また高温焼結すると、粒径が粗
大化して磁気特性が劣化するために、現在のところ、ボ
ンド磁石としての用途しか期待できないという問題点が
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の製造
方法では、Nd-Fe-Ｂ焼結磁石を超える磁気特性を得るこ
とは難しい。本発明では従来と異なる方法を用い、磁気
的異方性を有するナノコンポジット組織を作製すること
により、より磁気特性の高い希土類永久磁石を実現する
ものである。
方法では、Nd-Fe-Ｂ焼結磁石を超える磁気特性を得るこ
とは難しい。本発明では従来と異なる方法を用い、磁気
的異方性を有するナノコンポジット組織を作製すること
により、より磁気特性の高い希土類永久磁石を実現する
ものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、かかる課
題を解決するために微細分散析出方法を種々検討した結
果、NdとFeからなる化合物結晶相を出発原料とし、この
相にＢ元素を拡散させ、さらにNd2 Fe14Ｂ相生成反応を
行わせることによって微細に分散した組織が得られるこ
とを見出し、諸条件を確立して本発明を完成させた。そ
の要旨は、少なくとも希土類元素ＲＥ（ＲＥはＹを含む
希土類元素のうちの１種以上、４種以下）、ＴＭ（ＴＭ
はFe、Co、Ni、Al、Si、Ga、Ag、Au、Cu、Ｖ、Cr、Mn、
Sc、Mo、Ｗ、Ti、Hf、Ta、Nb、Zr、Pd、Pt、Zn、Ge、S
b、Sn及びInから選択される１種以上、５種以下で、少
なくともFeを含む元素）、Ｂを含む３種以上の元素から
なり、かつその主相であるＲＥ2 ＴＭ14Ｂ相中にFe金属
もしくはFeを含む合金または金属間化合物が微細に分散
した組織を有する希土類永久磁石の製造方法において、
式ＲＥm ＴＭn で表される金属間化合物（ｍ、ｎは正の
整数で、原子比ｎ／ｍ＞7.0 とする）の原料粉末とＢ粉
末とを混合、プレス、熱処理することによって磁気異方
性及び上記微細分散組織を有する主相を得ることを特徴
とする希土類永久磁石の製造方法にある。以下に、これ
をさらに詳述する。
題を解決するために微細分散析出方法を種々検討した結
果、NdとFeからなる化合物結晶相を出発原料とし、この
相にＢ元素を拡散させ、さらにNd2 Fe14Ｂ相生成反応を
行わせることによって微細に分散した組織が得られるこ
とを見出し、諸条件を確立して本発明を完成させた。そ
の要旨は、少なくとも希土類元素ＲＥ（ＲＥはＹを含む
希土類元素のうちの１種以上、４種以下）、ＴＭ（ＴＭ
はFe、Co、Ni、Al、Si、Ga、Ag、Au、Cu、Ｖ、Cr、Mn、
Sc、Mo、Ｗ、Ti、Hf、Ta、Nb、Zr、Pd、Pt、Zn、Ge、S
b、Sn及びInから選択される１種以上、５種以下で、少
なくともFeを含む元素）、Ｂを含む３種以上の元素から
なり、かつその主相であるＲＥ2 ＴＭ14Ｂ相中にFe金属
もしくはFeを含む合金または金属間化合物が微細に分散
した組織を有する希土類永久磁石の製造方法において、
式ＲＥm ＴＭn で表される金属間化合物（ｍ、ｎは正の
整数で、原子比ｎ／ｍ＞7.0 とする）の原料粉末とＢ粉
末とを混合、プレス、熱処理することによって磁気異方
性及び上記微細分散組織を有する主相を得ることを特徴
とする希土類永久磁石の製造方法にある。以下に、これ
をさらに詳述する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下に説
明する。本発明において、その主相は、磁化容易軸が一
方向に揃ったハード磁性相中にソフト磁性相が極めて微
細に分散した複合組織からなっている。一般に、母相中
に析出物が微細に分散した組織を得るためによく用いら
れるのは、過飽和固溶体の熱処理による析出である。ア
モルファス急冷薄帯やＭＡ粉体からの微結晶化もこの方
法の一種とみなせる。しかしこれらは磁化容易軸が特定
方向に向かないため、等方性のものしか得られない。も
し2-14-1相にFeの固溶域があるならば、結晶方位を揃え
たままFeを析出させることも可能であるが、報告されて
いる状態図（M.Sagawa,S.Hirosawa,H.Yamamoto,S.Fujim
ura,and Y.Matsuura,Japanese Journal of Applied Phy
sics,26(1987)785など）から明らかなようにFeは殆ど固
溶しない。そこで本発明では新たな作製方法を種々検討
した結果、原子比ｎ／ｍ＞7.0 （ｍ、ｎは正の整数）な
るＲＥm ＴＭn 金属間化合物を出発材料とし、この相に
Ｂ元素を拡散させ、さらに2-14-1相生成反応を行わせる
ことによって上記微細に分散した組織が得られることを
見出した。
明する。本発明において、その主相は、磁化容易軸が一
方向に揃ったハード磁性相中にソフト磁性相が極めて微
細に分散した複合組織からなっている。一般に、母相中
に析出物が微細に分散した組織を得るためによく用いら
れるのは、過飽和固溶体の熱処理による析出である。ア
モルファス急冷薄帯やＭＡ粉体からの微結晶化もこの方
法の一種とみなせる。しかしこれらは磁化容易軸が特定
方向に向かないため、等方性のものしか得られない。も
し2-14-1相にFeの固溶域があるならば、結晶方位を揃え
たままFeを析出させることも可能であるが、報告されて
いる状態図（M.Sagawa,S.Hirosawa,H.Yamamoto,S.Fujim
ura,and Y.Matsuura,Japanese Journal of Applied Phy
sics,26(1987)785など）から明らかなようにFeは殆ど固
溶しない。そこで本発明では新たな作製方法を種々検討
した結果、原子比ｎ／ｍ＞7.0 （ｍ、ｎは正の整数）な
るＲＥm ＴＭn 金属間化合物を出発材料とし、この相に
Ｂ元素を拡散させ、さらに2-14-1相生成反応を行わせる
ことによって上記微細に分散した組織が得られることを
見出した。
【０００６】金属間化合物ＲＥm ＴＭn とＢから2-14-1
相とFeとが生成するときの反応は次式（１）のように表
せる。 ２ＲＥm ＴＭn ＋ｍＢ → ｍＲＥ2 ＴＭ14Ｂ＋(2n-14m) Fe ‥‥（１） 例えば、ＲＥm ＴＭn としてNd2Fe17 、NdFe11Tiを用い
た場合は、各々次式（２）、（３）のようになる。 Nd2Fe17 ＋ Ｂ → Nd2Fe14 Ｂ＋３Fe ‥‥‥‥‥‥ （２） ２NdFe11Ti＋５Ｂ → Nd2Fe14 Ｂ＋８Fe＋２TiＢ2 ‥‥ （３） ＲＥ原子とＴＭ原子はＲＥm ＴＭn 相内で元々均質に存
在しているので、Ｂが均一に拡散すれば2-14-1相も相内
で均一に反応生成し、同時に余剰のFeが極めて微細に分
散して排出される。熱処理条件を最適化することによっ
て、これらの余剰Feが数十nm以下の粒径で2-14-1相中に
分散した組織を得ることができる。このとき、2-14-1相
がハード磁性相、Feがソフト磁性相に対応する。このよ
うな反応をさせるには、出発原料のＲＥm ＴＭn 金属間
化合物がｎ／ｍ＞7.0 である必要がある。ｎ／ｍが7.0
以下の時は余剰Feが形成されないためにこのような分散
析出は起こらない。またこの反応は出発材料であるＲＥ
m ＴＭn 相へのＢ拡散によって行われるため、形成され
る2-14-1相の結晶方位は元の相の方位に束縛され、磁化
容易軸が一方向に揃っている。
相とFeとが生成するときの反応は次式（１）のように表
せる。 ２ＲＥm ＴＭn ＋ｍＢ → ｍＲＥ2 ＴＭ14Ｂ＋(2n-14m) Fe ‥‥（１） 例えば、ＲＥm ＴＭn としてNd2Fe17 、NdFe11Tiを用い
た場合は、各々次式（２）、（３）のようになる。 Nd2Fe17 ＋ Ｂ → Nd2Fe14 Ｂ＋３Fe ‥‥‥‥‥‥ （２） ２NdFe11Ti＋５Ｂ → Nd2Fe14 Ｂ＋８Fe＋２TiＢ2 ‥‥ （３） ＲＥ原子とＴＭ原子はＲＥm ＴＭn 相内で元々均質に存
在しているので、Ｂが均一に拡散すれば2-14-1相も相内
で均一に反応生成し、同時に余剰のFeが極めて微細に分
散して排出される。熱処理条件を最適化することによっ
て、これらの余剰Feが数十nm以下の粒径で2-14-1相中に
分散した組織を得ることができる。このとき、2-14-1相
がハード磁性相、Feがソフト磁性相に対応する。このよ
うな反応をさせるには、出発原料のＲＥm ＴＭn 金属間
化合物がｎ／ｍ＞7.0 である必要がある。ｎ／ｍが7.0
以下の時は余剰Feが形成されないためにこのような分散
析出は起こらない。またこの反応は出発材料であるＲＥ
m ＴＭn 相へのＢ拡散によって行われるため、形成され
る2-14-1相の結晶方位は元の相の方位に束縛され、磁化
容易軸が一方向に揃っている。
【０００７】ｎ／ｍ＞7.0 なるＲＥm ＴＭn 金属化合物
とは、例えば Nd2Fe17、Nd2(Fe,Co)17、Nd2(Fe,Al)17、
Nd2(Fe,Si)17、Nd2(Fe,Co,Ga)17 、Nd2(Fe,Co,Ta)17 、
Nd2(Fe,Co,Zr)17 、Nd2(Fe,Co,Nb)17 、Nd2(Fe,Co,Hf)
17 、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,Co,Ta)17 、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,Co,Z
r)17 、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,Co,Nb)17 、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,C
o,Hf)17 、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,Co,Ti)17 、(Nd,Pr,Dy)2(F
e,Co,Ｖ)17 等、一般に2-17相と呼ばれている Th2Zn17
型化合物や、Nd(Fe,Ti)12 、Nd(Fe,Cr)12 、Nd(Fe,Mo)
12 、Nd(Fe,Ｗ)12 、Nd(Fe,Si)12 、Nd(Fe,Ｖ)12 、Nd
(Fe,Co,Ti)12、Nd(Fe,Co,Cr)12、Nd(Fe,Co,Mo)12、Nd(F
e,Co, Ｗ)12 、Nd(Fe,Co,Si)12、Nd(Fe,Co, Ｖ)12 、(N
d,Pr,Dy)(Fe,Co,Ti)12、(Nd,Pr,Dy)(Fe,Co,Cr)12、(Nd,
Pr,Dy)(Fe,Co,Mo)12、(Nd,Pr,Dy)(Fe,Co, Ｗ)12 、(Nd,
Pr,Dy)(Fe,Co,Si)12、(Nd,Pr,Dy)(Fe,Co, Ｖ)12 等の1-
12金属間化合物、Nd3(Fe,Ti)29、Nd3(Fe,Cr)29、Nd3(F
e,Mo)29、Nd3(Fe, Ｗ)29 、Nd3(Fe,Si)29、Nd3(Fe, Ｖ)
29 、Nd3(Fe,Co,Ti)29 、Nd3(Fe,Co,Cr)29 、Nd3(Fe,C
o,Mo)29 、Nd3(Fe,Co,Ｗ)29 、Nd3(Fe,Co,Si)29 、Nd
3(Fe,Co,Ｖ)29 、(Nd,Pr,Dy)3(Fe,Co,Ti)29 、(Nd,Pr,D
y)3(Fe,Co,Cr)29 、(Nd,Pr,Dy)3(Fe,Co,Mo)29 、(Nd,P
r,Dy)3(Fe,Co,Ｗ)29 、(Nd,Pr,Dy)3(Fe,Co,Si)29 、(N
d,Pr,Dy)3(Fe,Co,Ｖ)29 等の3-29金属間化合物が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
とは、例えば Nd2Fe17、Nd2(Fe,Co)17、Nd2(Fe,Al)17、
Nd2(Fe,Si)17、Nd2(Fe,Co,Ga)17 、Nd2(Fe,Co,Ta)17 、
Nd2(Fe,Co,Zr)17 、Nd2(Fe,Co,Nb)17 、Nd2(Fe,Co,Hf)
17 、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,Co,Ta)17 、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,Co,Z
r)17 、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,Co,Nb)17 、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,C
o,Hf)17 、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,Co,Ti)17 、(Nd,Pr,Dy)2(F
e,Co,Ｖ)17 等、一般に2-17相と呼ばれている Th2Zn17
型化合物や、Nd(Fe,Ti)12 、Nd(Fe,Cr)12 、Nd(Fe,Mo)
12 、Nd(Fe,Ｗ)12 、Nd(Fe,Si)12 、Nd(Fe,Ｖ)12 、Nd
(Fe,Co,Ti)12、Nd(Fe,Co,Cr)12、Nd(Fe,Co,Mo)12、Nd(F
e,Co, Ｗ)12 、Nd(Fe,Co,Si)12、Nd(Fe,Co, Ｖ)12 、(N
d,Pr,Dy)(Fe,Co,Ti)12、(Nd,Pr,Dy)(Fe,Co,Cr)12、(Nd,
Pr,Dy)(Fe,Co,Mo)12、(Nd,Pr,Dy)(Fe,Co, Ｗ)12 、(Nd,
Pr,Dy)(Fe,Co,Si)12、(Nd,Pr,Dy)(Fe,Co, Ｖ)12 等の1-
12金属間化合物、Nd3(Fe,Ti)29、Nd3(Fe,Cr)29、Nd3(F
e,Mo)29、Nd3(Fe, Ｗ)29 、Nd3(Fe,Si)29、Nd3(Fe, Ｖ)
29 、Nd3(Fe,Co,Ti)29 、Nd3(Fe,Co,Cr)29 、Nd3(Fe,C
o,Mo)29 、Nd3(Fe,Co,Ｗ)29 、Nd3(Fe,Co,Si)29 、Nd
3(Fe,Co,Ｖ)29 、(Nd,Pr,Dy)3(Fe,Co,Ti)29 、(Nd,Pr,D
y)3(Fe,Co,Cr)29 、(Nd,Pr,Dy)3(Fe,Co,Mo)29 、(Nd,P
r,Dy)3(Fe,Co,Ｗ)29 、(Nd,Pr,Dy)3(Fe,Co,Si)29 、(N
d,Pr,Dy)3(Fe,Co,Ｖ)29 等の3-29金属間化合物が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
【０００８】また磁気特性や相安定性をさらに向上させ
るために、上記以外にも、NdをＹを含む希土類元素La、
Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及び
Luから選択される１種以上、４種以下、具体的にはPr、
Pr-Dy 、Ce-Dy 、Pr-Tb 、Ce-Tb 、Pr-Tb-Dy、Pr-Ce-Dy
等で置換してもよい。また、上記以外にも、Feの一部
を、Co、Ni、Al、Si、Ga、Ag、Au、Cu、Ｖ、Cr、Mn、S
c、Mo、Ｗ、Ti、Hf、Ta、Nb、Zr、Pd、Pt、Zn、Ge、S
b、Sn及びInから選択される１種以上、４種以下の元素
で置換してもよい。具体的には、例えばFe−Co、Fe−N
i、Fe−Ti、Fe−Mo、Fe−Co−Al、Fe−Co−Si、Fe−Co
−Ga、Fe−Co−Cu、Fe−Co−Ｖ、Fe−Co−Cr、Fe−Co−
Mn、Fe−Co−Mo、Fe−Co−Ｗ、Fe−Co−Ti、Fe−Co−H
f、Fe−Co−Ta、Fe−Co−Nb、Fe−Co−Zr、Fe−Co−N
i、Fe−Co−Ti−Al、Fe−Co−Ti−Ga、Fe−Co−Ti−S
i、Fe−Co−Ti−Zr、Fe−Co−Ti−Nb、Fe−Co−Ti−H
f、Fe−Co−Ti−Ta、Fe−Co−Mo−Al、Fe−Co−Mo−G
a、Fe−Co−Mo−Si、Fe−Co−Mo−Zr、Fe−Co−Mo−N
b、Fe−Co−Mo−Hf、Fe−Co−Mo−Ta、Fe−Co−Ti−Al
−Ga、Fe−Co−Ti−Al−Zr、Fe−Co−Ti−Al−Nb、Fe−
Co−Ti−Al−Hf、Fe−Co−Ti−Al−Ta、Fe−Co−Mo−Al
−Ga、Fe−Co−Mo−Al−Zr、Fe−Co−Mo−Al−Nb、Fe−
Co−Mo−Al−Hf、Fe−Co−Mo−Al−Ta、Fe−Co−Ti−Si
−Ga、Fe−Co−Mo−Si−Zr等の組み合わせが例示され
る。
るために、上記以外にも、NdをＹを含む希土類元素La、
Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及び
Luから選択される１種以上、４種以下、具体的にはPr、
Pr-Dy 、Ce-Dy 、Pr-Tb 、Ce-Tb 、Pr-Tb-Dy、Pr-Ce-Dy
等で置換してもよい。また、上記以外にも、Feの一部
を、Co、Ni、Al、Si、Ga、Ag、Au、Cu、Ｖ、Cr、Mn、S
c、Mo、Ｗ、Ti、Hf、Ta、Nb、Zr、Pd、Pt、Zn、Ge、S
b、Sn及びInから選択される１種以上、４種以下の元素
で置換してもよい。具体的には、例えばFe−Co、Fe−N
i、Fe−Ti、Fe−Mo、Fe−Co−Al、Fe−Co−Si、Fe−Co
−Ga、Fe−Co−Cu、Fe−Co−Ｖ、Fe−Co−Cr、Fe−Co−
Mn、Fe−Co−Mo、Fe−Co−Ｗ、Fe−Co−Ti、Fe−Co−H
f、Fe−Co−Ta、Fe−Co−Nb、Fe−Co−Zr、Fe−Co−N
i、Fe−Co−Ti−Al、Fe−Co−Ti−Ga、Fe−Co−Ti−S
i、Fe−Co−Ti−Zr、Fe−Co−Ti−Nb、Fe−Co−Ti−H
f、Fe−Co−Ti−Ta、Fe−Co−Mo−Al、Fe−Co−Mo−G
a、Fe−Co−Mo−Si、Fe−Co−Mo−Zr、Fe−Co−Mo−N
b、Fe−Co−Mo−Hf、Fe−Co−Mo−Ta、Fe−Co−Ti−Al
−Ga、Fe−Co−Ti−Al−Zr、Fe−Co−Ti−Al−Nb、Fe−
Co−Ti−Al−Hf、Fe−Co−Ti−Al−Ta、Fe−Co−Mo−Al
−Ga、Fe−Co−Mo−Al−Zr、Fe−Co−Mo−Al−Nb、Fe−
Co−Mo−Al−Hf、Fe−Co−Mo−Al−Ta、Fe−Co−Ti−Si
−Ga、Fe−Co−Mo−Si−Zr等の組み合わせが例示され
る。
【０００９】このとき形成されるハード相は Nd2Fe14Ｂ
に限定されず、(Nd,Pr)2(Fe,Co)14 Ｂ、(Nd,Dy)2(Fe,A
l)14 Ｂ、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,Co,Si)14 ＢなどNd、Feの各
々が他元素で置換され得るし、ソフト相もFeに限らず、
Fe-Ｂ、Fe-Co、 Fe-Ni、Fe-Al、 Fe-Si、Fe-Ga、 Fe-Ag、
Fe-Au、 Fe-Cu 、 Fe-Ｖ、Fe-Cr、 Fe-Mo 、 Fe-Ｗ、Fe-Ti
その他の組み合わせからなるFe基合金や化合物であって
よい。ただしソフト相の条件としては、飽和磁化がハー
ド相よりも大きいことが必要である。ソフト相の飽和磁
化は大きいほど好ましいので、より望ましくは Fe、 Fe-
Ｃ 、 Fe-Ｂ 、 Fe-Ｎ、 Fe-Co、 Fe-Al、 Fe-Si 等の金属、
合金や化合物がよい。
に限定されず、(Nd,Pr)2(Fe,Co)14 Ｂ、(Nd,Dy)2(Fe,A
l)14 Ｂ、(Nd,Pr,Dy)2(Fe,Co,Si)14 ＢなどNd、Feの各
々が他元素で置換され得るし、ソフト相もFeに限らず、
Fe-Ｂ、Fe-Co、 Fe-Ni、Fe-Al、 Fe-Si、Fe-Ga、 Fe-Ag、
Fe-Au、 Fe-Cu 、 Fe-Ｖ、Fe-Cr、 Fe-Mo 、 Fe-Ｗ、Fe-Ti
その他の組み合わせからなるFe基合金や化合物であって
よい。ただしソフト相の条件としては、飽和磁化がハー
ド相よりも大きいことが必要である。ソフト相の飽和磁
化は大きいほど好ましいので、より望ましくは Fe、 Fe-
Ｃ 、 Fe-Ｂ 、 Fe-Ｎ、 Fe-Co、 Fe-Al、 Fe-Si 等の金属、
合金や化合物がよい。
【００１０】ＲＥm ＴＭn 化合物のｎ／ｍの比は7.0 を
超えるのがよく、7.0 以下では2-14-1相の生成反応にお
いて余剰のFeまたはＴＭが排出されないため、本発明の
骨子である微細分散組織が形成されない。またこのとき
同時にTiＢ2 、MoＢ、CrＢ2 などの非磁性第３相が析出
する場合もある。これは単位体積あたりの磁化を減少さ
せるものの、耐食性を向上させるなどの効果も考えら
れ、少量ならば特に問題ない。
超えるのがよく、7.0 以下では2-14-1相の生成反応にお
いて余剰のFeまたはＴＭが排出されないため、本発明の
骨子である微細分散組織が形成されない。またこのとき
同時にTiＢ2 、MoＢ、CrＢ2 などの非磁性第３相が析出
する場合もある。これは単位体積あたりの磁化を減少さ
せるものの、耐食性を向上させるなどの効果も考えら
れ、少量ならば特に問題ない。
【００１１】以上のような反応を行わせるためには、ま
ずＲＥm ＴＭn 金属間化合物にＢを均一に拡散させる工
程が必要である。拡散が不十分な場合は、局所的に未反
応部分が残ったり、Ｂ過剰な相が形成されたりして磁気
特性が劣化する。この拡散方法として以下の方法を用い
る。すなわちＲＥm ＴＭn 金属間化合物の粉末とＢ粉末
とを均一混合した後、プレス成形して不活性雰囲気中で
熱処理する。ＲＥm ＴＭn 粉末、Ｂ粉末の粒径は１〜50
0 μｍ程度がよく、さらに望ましくは10〜100 μｍ程度
である。粒径がこれより大きい場合は、拡散に時間を要
し、未反応部分が残りやすい。また逆に粒径が小さすぎ
る場合は、拡散は速く進行するものの、プロセス中に酸
化しやすく、取り扱いも厄介になる。ＲＥm ＴＭn とＢ
の混合比は生成するソフト相の種類によって異なるが、
例としてFeを生成する場合は、ＲＥm ＴＭn のＲＥが全
て2-14-1相を形成するのに必要なＢ当量の0.8 〜1.5
倍、 Fe2Ｂを生成する場合は、2-14-1相と Fe2Ｂ相を形
成するのに必要なＢ当量を供給するだけのＢ量の0.8 〜
1.5 倍とすればよい。プレス成形することによって粉末
間の空隙が減少し、熱処理による拡散がスムーズに進行
する。
ずＲＥm ＴＭn 金属間化合物にＢを均一に拡散させる工
程が必要である。拡散が不十分な場合は、局所的に未反
応部分が残ったり、Ｂ過剰な相が形成されたりして磁気
特性が劣化する。この拡散方法として以下の方法を用い
る。すなわちＲＥm ＴＭn 金属間化合物の粉末とＢ粉末
とを均一混合した後、プレス成形して不活性雰囲気中で
熱処理する。ＲＥm ＴＭn 粉末、Ｂ粉末の粒径は１〜50
0 μｍ程度がよく、さらに望ましくは10〜100 μｍ程度
である。粒径がこれより大きい場合は、拡散に時間を要
し、未反応部分が残りやすい。また逆に粒径が小さすぎ
る場合は、拡散は速く進行するものの、プロセス中に酸
化しやすく、取り扱いも厄介になる。ＲＥm ＴＭn とＢ
の混合比は生成するソフト相の種類によって異なるが、
例としてFeを生成する場合は、ＲＥm ＴＭn のＲＥが全
て2-14-1相を形成するのに必要なＢ当量の0.8 〜1.5
倍、 Fe2Ｂを生成する場合は、2-14-1相と Fe2Ｂ相を形
成するのに必要なＢ当量を供給するだけのＢ量の0.8 〜
1.5 倍とすればよい。プレス成形することによって粉末
間の空隙が減少し、熱処理による拡散がスムーズに進行
する。
【００１２】熱処理は酸化が生じないように不活性雰囲
気中で行う。温度はＲＥm ＴＭn 相や2-14-1相の融点を
超えないようにしなければならない。融点以下の温度で
あっても、温度が高すぎる場合は、生成したFeが微細に
分散した状態を保ちにくく粗大化しやすい。一方、温度
が低いと分散の度合いは細かくなるが、低すぎるとＢ拡
散が進行しにくい。したがって熱処理温度は 200〜1200
℃程度がよく、より望ましくは 600〜1100℃である。
気中で行う。温度はＲＥm ＴＭn 相や2-14-1相の融点を
超えないようにしなければならない。融点以下の温度で
あっても、温度が高すぎる場合は、生成したFeが微細に
分散した状態を保ちにくく粗大化しやすい。一方、温度
が低いと分散の度合いは細かくなるが、低すぎるとＢ拡
散が進行しにくい。したがって熱処理温度は 200〜1200
℃程度がよく、より望ましくは 600〜1100℃である。
【００１３】従来のNd-Fe-Ｂ焼結磁石は2-14-1主相、Nd
リッチ相、Ｂリッチ相の三相からなり、低融点Ndリッチ
相が液相焼結の焼結助剤として必要不可欠である。この
ため溶解時組成は３相共存域内とされる。本発明におい
ては、上記方法によって作製した微細分散組織粉体を2-
14-1単相の代わりに主相とするが、これだけではNdリッ
チ相、Ｂリッチ相が得られないため、これらの相に相当
する組成粉末を別途用意して作製した粉体と混合する。
後の二相に相当する合金は、希土類元素20〜40at％、Ｂ
０〜10at％、残りがFeまたはＴＭなる組成範囲からな
り、鋳造法、液体急冷法、Ｒ＆Ｄ法などを用いて製造す
る。その後の工程は従来のNd-Fe-Ｂ系焼結磁石と同様で
ある。すなわち混合粉を微粉砕した後、磁場中配向プレ
ス、焼結する。焼結工程においてNdリッチ相は液化して
主相表面をクリーニングするとともに、粒成長、密度化
を促進し、保磁力を増大させる。前述のように1100℃程
度の焼結温度においても分散したソフト相は2-14-1相内
を拡散し難いため、上記微細分散組織はその構造を保持
している。本発明の作用は、ＲＥm ＴＭn 化合物の粉末
とＢ粉末とを混合プレス、熱処理することによって、均
一微細分散組織を発達させたことにある。
リッチ相、Ｂリッチ相の三相からなり、低融点Ndリッチ
相が液相焼結の焼結助剤として必要不可欠である。この
ため溶解時組成は３相共存域内とされる。本発明におい
ては、上記方法によって作製した微細分散組織粉体を2-
14-1単相の代わりに主相とするが、これだけではNdリッ
チ相、Ｂリッチ相が得られないため、これらの相に相当
する組成粉末を別途用意して作製した粉体と混合する。
後の二相に相当する合金は、希土類元素20〜40at％、Ｂ
０〜10at％、残りがFeまたはＴＭなる組成範囲からな
り、鋳造法、液体急冷法、Ｒ＆Ｄ法などを用いて製造す
る。その後の工程は従来のNd-Fe-Ｂ系焼結磁石と同様で
ある。すなわち混合粉を微粉砕した後、磁場中配向プレ
ス、焼結する。焼結工程においてNdリッチ相は液化して
主相表面をクリーニングするとともに、粒成長、密度化
を促進し、保磁力を増大させる。前述のように1100℃程
度の焼結温度においても分散したソフト相は2-14-1相内
を拡散し難いため、上記微細分散組織はその構造を保持
している。本発明の作用は、ＲＥm ＴＭn 化合物の粉末
とＢ粉末とを混合プレス、熱処理することによって、均
一微細分散組織を発達させたことにある。
【００１４】
【実施例】次に、本発明を実施例、比較例を挙げて説明
する。 実施例１ Ndメタル及びFeメタルを、原子比で10.6：89.4（＝２：
17）となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰囲気溶
解した。得られた試料を1100℃×10hr加熱して溶体化処
理を行った後粉砕して、粒径 100μｍ以下の Nd2Fe17原
料粉末を得た。上記原料粉を粒径50μｍ以下のＢとＶミ
キサーにて混合した後、プレス成形した。 Nd2Fe17：Ｂ
の秤量割合は、分子モル比で１：１とした。これは Nd2
Fe17のNd全てを Nd2Fe14Ｂに変えるのに必要な量であ
る。プレスした試料をAr雰囲気熱処理炉内で 900℃×５
hr熱処理し、炉冷した。炉から取り出した試料を粒径 1
00μｍ程度に粉砕した。以上の工程により目的とする N
d2Fe14Ｂ／Fe微細分散組織を有する主相粉末が得られ
た。これとは別に、Nd−10at% Fe−20at% Co−10at% Ｂ
なる平均組成を持つ合金粉末を高周波溶解により作製し
た。これを上記主相粉末と共にＶミキサーにて混合後、
ジェットミルで平均粒径３〜４μｍまで微粉砕した。さ
らにこの微粉末を、磁場強度15ｋOeの磁場中で磁場方向
に配向させながら、圧力 0.7 t/cm2でプレス成形した。
該成形体を、Ar雰囲気中で1100℃×30min 焼結し、室温
冷却してから引き続き 500〜 650℃×１hrの時効処理を
行って焼結磁石を製造した。この焼結体磁石の磁気特性
をBHトレーサーで測定した結果を表１に示す。
する。 実施例１ Ndメタル及びFeメタルを、原子比で10.6：89.4（＝２：
17）となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰囲気溶
解した。得られた試料を1100℃×10hr加熱して溶体化処
理を行った後粉砕して、粒径 100μｍ以下の Nd2Fe17原
料粉末を得た。上記原料粉を粒径50μｍ以下のＢとＶミ
キサーにて混合した後、プレス成形した。 Nd2Fe17：Ｂ
の秤量割合は、分子モル比で１：１とした。これは Nd2
Fe17のNd全てを Nd2Fe14Ｂに変えるのに必要な量であ
る。プレスした試料をAr雰囲気熱処理炉内で 900℃×５
hr熱処理し、炉冷した。炉から取り出した試料を粒径 1
00μｍ程度に粉砕した。以上の工程により目的とする N
d2Fe14Ｂ／Fe微細分散組織を有する主相粉末が得られ
た。これとは別に、Nd−10at% Fe−20at% Co−10at% Ｂ
なる平均組成を持つ合金粉末を高周波溶解により作製し
た。これを上記主相粉末と共にＶミキサーにて混合後、
ジェットミルで平均粒径３〜４μｍまで微粉砕した。さ
らにこの微粉末を、磁場強度15ｋOeの磁場中で磁場方向
に配向させながら、圧力 0.7 t/cm2でプレス成形した。
該成形体を、Ar雰囲気中で1100℃×30min 焼結し、室温
冷却してから引き続き 500〜 650℃×１hrの時効処理を
行って焼結磁石を製造した。この焼結体磁石の磁気特性
をBHトレーサーで測定した結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】実施例２ Nd、Fe、Ti各メタルを、原子比 7.7：84.6：7.7 （＝
１：11：１）となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr
雰囲気溶解した試料を用いた以外は実施例１と同様に焼
結磁石を製造した。磁気特性を表１に併記する。
１：11：１）となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr
雰囲気溶解した試料を用いた以外は実施例１と同様に焼
結磁石を製造した。磁気特性を表１に併記する。
【００１７】実施例３ Nd、Fe、Mo各メタルを、原子比 7.7：88.5：3.8 （＝
１：11.5：0.5 ）となるように秤量し、高周波溶解炉に
てAr雰囲気溶解した試料を用いた以外は実施例１と同様
に焼結磁石を製造した。磁気特性を表１に併記する。
１：11.5：0.5 ）となるように秤量し、高周波溶解炉に
てAr雰囲気溶解した試料を用いた以外は実施例１と同様
に焼結磁石を製造した。磁気特性を表１に併記する。
【００１８】実施例４ Nd、Fe、Co各メタルを、原子比 10.6 ：80.5： 8.9とな
るように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰囲気溶解した試
料を用いた以外は実施例１と同様に焼結磁石を製造し
た。磁気特性を表１に併記する。
るように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰囲気溶解した試
料を用いた以外は実施例１と同様に焼結磁石を製造し
た。磁気特性を表１に併記する。
【００１９】実施例５ Nd、Fe、Co、Ti各メタルを、原子比 7.7：76.1： 8.5：
7.7となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰囲気溶
解した試料を用いた以外は実施例１と同様に焼結磁石を
製造した。磁気特性を表１に併記する。
7.7となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰囲気溶
解した試料を用いた以外は実施例１と同様に焼結磁石を
製造した。磁気特性を表１に併記する。
【００２０】実施例６ Nd、Fe、Co、Mo各メタルを、原子比 7.7：79.7： 8.9：
3.8となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰囲気溶
解した試料を用いた以外は実施例１と同様に焼結磁石を
製造した。磁気特性を表１に併記する。
3.8となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰囲気溶
解した試料を用いた以外は実施例１と同様に焼結磁石を
製造した。磁気特性を表１に併記する。
【００２１】実施例７ Nd、Fe、Ti各メタルを、原子比 9.4：86.6： 4.0（＝
３：27.7： 1.3）となるように秤量し、高周波溶解炉に
てAr雰囲気溶解した試料を用いた以外は実施例１と同様
に焼結磁石を製造した。磁気特性を表１に併記する。
３：27.7： 1.3）となるように秤量し、高周波溶解炉に
てAr雰囲気溶解した試料を用いた以外は実施例１と同様
に焼結磁石を製造した。磁気特性を表１に併記する。
【００２２】実施例８ Nd、Fe、Co、Ti各メタルを、原子比 9.4：77.9： 8.7：
4.0となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰囲気溶
解した試料を用いた以外は実施例１と同様に焼結磁石を
製造した。磁気特性を表１に併記する。
4.0となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰囲気溶
解した試料を用いた以外は実施例１と同様に焼結磁石を
製造した。磁気特性を表１に併記する。
【００２３】比較例１ Nd、Feメタル及びFe−Ｂ合金を、原子比Nd：Fe：Ｂ＝1
5：77：8 となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰
囲気溶解した。得られた試料を1100℃×10hr加熱して溶
体化処理を行った後、ジェットミルで粒径３μｍ以下に
微粉砕した。この微粉末を、実施例１と同じ条件で、磁
場中で磁場方向に配向させながらプレス成形した後、焼
結・時効処理を行って焼結磁石を製造した。磁気特性を
表１に併記する。
5：77：8 となるように秤量し、高周波溶解炉にてAr雰
囲気溶解した。得られた試料を1100℃×10hr加熱して溶
体化処理を行った後、ジェットミルで粒径３μｍ以下に
微粉砕した。この微粉末を、実施例１と同じ条件で、磁
場中で磁場方向に配向させながらプレス成形した後、焼
結・時効処理を行って焼結磁石を製造した。磁気特性を
表１に併記する。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、磁化容易軸の揃った、
最大エネルギー積の大きな希土類永久磁石が得られ、原
料コストの低減が図れる。
最大エネルギー積の大きな希土類永久磁石が得られ、原
料コストの低減が図れる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 1/032 - 1/08 C22C 33/02,38/00
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも希土類元素ＲＥ（ＲＥはＹを
含む希土類元素のうちの１種以上、４種以下）、ＴＭ
（ＴＭはFe、Co、Ni、Al、Si、Ga、Ag、Au、Cu、Ｖ、C
r、Mn、Sc、Mo、Ｗ、Ti、Hf、Ta、Nb、Zr、Pd、Pt、Z
n、Ge、Sb、Sn及びInから選択される１種以上、５種以
下で、少なくともFeを含む元素）、Ｂを含む３種以上の
元素からなり、かつその主相であるＲＥ2 ＴＭ14Ｂ相中
にFe金属もしくはFeを含む合金または金属間化合物が微
細に分散した組織を有する希土類永久磁石の製造方法に
おいて、式ＲＥm ＴＭn で表される金属間化合物（ｍ、
ｎは正の整数で、原子比ｎ／ｍ＞7.0 とする）の原料粉
末とＢ粉末とを混合、プレス、熱処理することによって
磁気異方性及び上記微細分散組織を有する主相を得るこ
とを特徴とする希土類永久磁石の製造方法。 - 【請求項２】 原料粉末としてＲＥ2 ＴＭ17金属間化合
物を用いる請求項１に記載の希土類永久磁石の製造方
法。 - 【請求項３】 原料粉末としてＲＥＴＭ12金属間化合物
を用いる請求項１に記載の希土類永久磁石の製造方法。 - 【請求項４】 原料粉末としてＲＥ3 ＴＭ29金属間化合
物を用いる請求項１に記載の希土類永久磁石の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31767596A JP3231000B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 希土類永久磁石の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31767596A JP3231000B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 希土類永久磁石の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10163053A JPH10163053A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3231000B2 true JP3231000B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=18090776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31767596A Expired - Fee Related JP3231000B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 希土類永久磁石の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3231000B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6202722B2 (ja) * | 2012-12-06 | 2017-09-27 | 昭和電工株式会社 | Ｒ−ｔ−ｂ系希土類焼結磁石、ｒ−ｔ−ｂ系希土類焼結磁石の製造方法 |
| JP6488743B2 (ja) * | 2015-02-10 | 2019-03-27 | Tdk株式会社 | Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石 |
-
1996
- 1996-11-28 JP JP31767596A patent/JP3231000B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10163053A (ja) | 1998-06-19 |
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