JP3247460B2 - 希土類磁石用原料粉末の製造方法 - Google Patents

希土類磁石用原料粉末の製造方法

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JP3247460B2 JP30931492A JP30931492A JP3247460B2 JP 3247460 B2 JP3247460 B2 JP 3247460B2 JP 30931492 A JP30931492 A JP 30931492A JP 30931492 A JP30931492 A JP 30931492A JP 3247460 B2 JP3247460 B2 JP 3247460B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、Fe−B−R系、R
−Co系希土類磁石用原料粉末の微粉砕方法に係り、所
要組成の粗粉砕粉をジェットミル粉砕機の原料投入から
排出までの全系内を不活性ガスにて外気遮断した状態に
て特定の露点を有する超音速不活性ガスと共にジェット
ミル粉砕し、粉体の流動性を改善し、粉砕能率を向上さ
せると共にすぐれた配向性を有する原料粉末を得る希土
類磁石用原料粉末の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、Fe−B−R系、R−Co系希
土類磁石用原料粉末は、通常、微粉砕はボールミル、ア
トライター等の湿式粉砕にて行われている。通常、アト
ライター等の容器内に有機溶媒とともに原料粉末が投入
されて微粉砕するが、得られる微粉砕粉には有機溶媒に
よりC、O2が含有され、また、ボールの摩耗による異
物の混入等の問題を生ずるため、乾式粉砕法へと移行し
つつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、乾式粉砕であ
るジェットミルによる微粉砕においては、ジェットミル
流を発生させる気体に、微粉砕粉の酸化防止ならびに発
火燃焼防止のため、ボンベN2ガス、液化N2ガスを気化
したもの、あるいはN2発生機を用いた、純度95%以
上の露点−60℃以下のN2ガス、またはArガスが使
用されており、アトライター微粉砕法等の湿式粉砕法に
比し、粉砕中に原料粉に静電気が帯電し、粉体の流動性
が悪化して、粉砕効率が悪い問題があり、微粉砕歩留コ
ストの低減が要望されてきた。
【0004】この発明は、Fe−B−R系、R−Co系
希土類磁石用原料粉末の微粉砕方法において、粉砕能率
の向上及び微粉砕コストの低減を目的とし、特に、ジェ
ットミル粉砕における粉砕能率を大きく向上させること
が可能な磁石用原料粉末の微粉砕方法の提供を目的とし
ている。
【0005】
【課題を解決するための手段】発明者は、Fe−B−R
系、R−Co系希土類磁石用原料粉末のジェットミル微
粉砕法において、微粉砕能率の向上と共に、プレス原料
粉末の微粉末の磁界中プレス成型時、容易に磁界方向に
配向する微粉末のプレス原料粉末の製造法について種々
研究した結果、ジェットミル微粉砕法は粉砕機の原料投
入孔から空気を若干吸い込むことにより、粉砕中に発生
する原料粉の静電気による粉体の流動性の悪化を防止す
ることはできるが、季節的要因による外部湿度により粉
砕粉の酸化量が変化することを見い出した。
【0006】そこで、その原因を検討した結果、粉砕粉
の酸化量が変化する原因はジェットミル粉砕の超音速不
活性ガスの露点に左右されることを知見し、鋳塊粉砕
法、あるいはCa還元法により得られた磁石組成の粗粉
砕粉を、ジェットミル粉砕機の原料投入から排出までの
全系内を不活性ガスにて外気遮断した状態で、特定の露
点を有する超音速不活性ガス流にてジェットミル粉砕す
ることにより、一定量の粉砕量においては、微粉砕粉の
平均粒度は一段と微細化できると共に粉末の流動性が改
善され、プレス原料粉末として所要の平均粒度を有する
微粉砕粉を得る能率が大幅に向上することを知見した。
さらに、発明者は、上記の製法により得られた微粉砕粉
は、磁界中でのプレス成型において微粉砕粉の各粒子は
磁界方向に容易に配向し、すぐれた磁石特性を有する異
方性焼結磁石が得られることを知見し、この発明を完成
した。
【0007】すなわち、この発明は、平均粒度10μm
〜500μmのFe−B−R系、R−Co系の希土類磁
石用原料粉末の粗粉砕粉を、原料ホッパーから粉砕室を
経て粉砕粉末を受粉するまでの全系内を不活性ガスにて
外気遮断した状態で、露点−20℃〜−40℃の不活性
ガス気流にてジェットミル粉砕して、平均粒度1.5μ
m〜5μmの微粉末に微粉砕することを特徴とする希土
類磁石用原料粉末の製造方法である。
【0008】この発明において、粗粉砕粉の平均粒度を
限定した理由は、平均粒度が10μm未満では原料粉末
を大気中で安全に取扱うことが困難であり、原料粉末の
酸化により磁石特性が劣化するため好ましくなく、ま
た、500μmを超えると粉砕機の粉砕能率を著しく低
下するので好ましくない。
【0009】この発明による微粉砕粉の平均粒度は、
1.5μm未満では粉末の酸化度が大きくなるため、磁
石特性の劣化を生じ好ましくなく、また、5μmを超え
ると焼結に得られる永久磁石の粒子径が大きくなり、容
易に磁化反転が起こり、保磁力の低下を招来し好ましく
ないため、1.5μm〜5μmの平均粒度とする。
【0010】また、この発明において、希土類磁石用原
料粉末をジェットミル粉砕する場合、ジェットミル粉砕
機の原料投入から排出までの全系内を不活性ガスにて外
気遮断した状態にし、ジェットミル粉砕用不活性ガスの
露点を−20℃〜−40℃に限定した理由は以下の試験
結果による。前記磁石用粉末を超音速不活性ガスの露点
を−2℃、−10℃、−23℃、−35℃、−47℃、
−60℃にてジェットミル粉砕して得られた微粉砕粉の
粉末粒度、含有酸素量、製品回収率を測定した結果で
は、表1に示す如く、露点−23℃、−35℃のとき、
微粉砕粉粒度、含有酸素量、製品回収率が一番好まし
く、露点が−20℃未満では含有酸素量が増加し、又−
40℃を超えると含有酸素量は増加し、且つ粉末の製品
回収率が低下するので好ましくない。
【0011】
【表1】
【0012】この発明において、Fe−B−R系の永久
磁石材料用原料粉末に用いる希土類元素Rは、組成の2
7wt%〜37wt%を占めるが、Nd、Pr、Dy、
Ho、Tbのうち少なくとも1種、あるいはさらに、L
a、Ce、Sm、Gd、Er、Eu、Tm、Yb、L
u、Yのうち少なくとも1種を含むものが好ましい。ま
た、通常Rのうち1種(好ましくはNd、Pr、Dy、
Ho、Tb等をもって足りるが、実用上は2種以上の混
合物(ミッシュメタル、ジジム等)を入手上の便宜等の
理由により用いることができる。また、主相を構成する
R中のSm、Laはできるだけ少ないほうが好ましく、
例えば、Smは、2wt%以下、さらに好ましくは0.
5wt%以下である。また、温度特性の向上のために
は、R混合系として、Nd、Prの組み合せまたは、こ
れらに0.01wt%〜10wt%、好ましくは0.3
wt%〜7wt%のDy、Ho、Tb等の組み合せが望
ましい。さらに、特性、コスト、資源的観点から、Rと
しては、Nd、Prが、全Rの50%以上、さらには8
0%以上であることが好ましい。なお、このRは純希土
類元素でなくてもよく、工業上入手可能な範囲で製造上
不可避な不純物を含有するものでも差支えない。
【0013】Rは、上記系永久磁石材料用原料粉末にお
ける必須元素であって、27wt%未満では結晶構造が
α−鉄と同一構造の立方晶組織が析出するため、高磁気
特性、特に高保磁力が得られず、37wt%を超えると
Rリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度(Br)
が低下して、すぐれた特性の永久磁石が得られない。よ
って、Rは27wt%〜37wt%の範囲が望ましい。
【0014】Bは、上記系永久磁石材料用原料粉末にお
ける必須元素であって、0.5wt%未満では菱面体構
造が主相となり、高い保磁力(iHc)は得られず、5
wt%を超えるとBリッチな非磁性相が多くなり、残留
磁束密度(Br)が低下するため、すぐれた永久磁石が
得られない。よって、Bは0.5wt%〜5wt%の範
囲が望ましい。
【0015】Feは、上記系永久磁石材料用原料粉末に
おいて必須元素であり、58wt%未満では残留磁束密
度(Br)が低下し、72.5wt%を超えると高い保
磁力が得られないので、Feは58wt%〜72.5w
t%の含有が望ましい。また、Feの一部をCoで置換
することは、得られる磁石の磁気特性を損なうことな
く、温度特性を改善することができ、粉末や製品の耐酸
化性向上の効果も付与することができる。しかし、Co
置換量がFeの20%を超えると、逆に磁気特性が劣化
するため好ましくない。Coの原子比率がFeとCoの
合計量に対して5%〜15%の場合は、(Br)は置換
しない場合に比較して増加するため、高磁束密度を得る
ためには好ましい。
【0016】また、R、B、Feの他、工業的生産上不
可避的不純物の存在を許容でき、例えば、Bの一部を
4.0wt%以下のC、2.0wt%以下のP、2.0
wt%以下のS、2.0wt%以下のCuのうち少なく
とも1種、合計量で2.0wt%以下で置換することに
より、永久磁石の製造性改善、低価格化が可能である。
さらに、Al、Ti、V、Cr、Mn、Bi、Nb、T
a、Mo、W、Sb、Ge、Sn、Zr、Ni、Si、
Zn、Hf、のうち少なくとも1種は、Fe−B−R系
永久磁石材料に対してその保磁力、減磁曲線の角型性を
改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があるため
添加することができる。なお、添加量の上限は、磁石材
料の(BH)maxを20MGOe以上とするには、
(Br)が少なくとも9kG以上必要となるため、該条
件を満す範囲が望ましい。焼結永久磁石を作製する場合
に、結晶相が正方晶であることが、微細で均一な合金粉
末を得てすぐれた磁気特性を発揮させるのに不可欠であ
る。
【0017】また、この発明の製造方法によって得られ
るFe−B−R系永久磁石材料の組成範囲は、上述した
粉末の組成範囲と同一であり、限定理由も同様である。
この発明による永久磁石材料は、保磁力iHc≧1kO
e、残留磁束密度Br>4kGを示し、最大エネルギー
積(BH)maxは、20MGOe以上を示し、好まし
い組成範囲では、最大値は25MGOe以上に達する。
【0018】また、この発明におけるR−Co系永久磁
石用原料粉末としては、R215系希土類コバルト磁石
用原料粉末が好ましく、RはY、La、Ce、Pr、N
d、Sm 及びミッシュメタルの1種又は2種以上の組
み合わせが好ましい、MはCo、Cu、FeもしくはN
iの1種または2種以上の組み合わせ、及び該Mの1部
をMu、Ti、Nb、Zr、Ta、Hfのうち1種以上
の元素と置換した組み合わせが好ましい。
【0019】
【作用】この発明による製造方法は、鋳塊粉砕法、ある
いはCa還元法により得られた磁石組成の粗粉砕粉を、
ジェットミル粉砕機の原料投入から排出、すなわち原料
ホッパーから粉砕室を経て粉砕粉末を受粉するまでの全
系内を不活性ガスにて外気遮断した状態にして、特定の
露点を有する超音速不活性ガス流にてジェットミル粉砕
することにより、一定量の粉砕量においては、微粉砕粉
の平均粒度は一段と微細化と共に粉末の流動性が改善さ
れ、プレス原料粉末として所要の平均粒度を有する微粉
砕粉を得る能率が大幅に向上し、さらに、得られた微粉
砕粉は、磁界中でのプレス成型において微粉砕粉の各粒
子は磁界方向に容易に配向し、すぐれた磁石特性を有す
る異方性焼結磁石が得られる。
【0020】
【実施例】実施例1 出発原料として、純度99.9%の電解鉄、B19.5
wt%含有のフェロボロン合金、純度99.7%以上の
Nd,Dyを使用し、これらを配合後高周波溶解し、そ
の後水冷銅鋳型に鋳造し、29wt%Nd−2.3wt
%Dy−1.2wt%B−残部Feなる組成の鋳塊を得
た。その後、前記鋳塊をスタンプミルにより粗粉砕して
平均粒度23μmの粗粉砕粉を得た。
【0021】得られた粗粉砕粉に表2の如く、ジェット
ミルを使用し、不活性ガスとして露点−35℃の2
スでガス圧7kg/m2、ガス流速度マッハ1.5、含
有O2量5000ppm、ガス消費量140m3/時間、
処理量20kg/時間の条件にて得られた微粉砕粉の性
状を表2に示す。
【0022】また、得られた微粉砕粉をプレスの金型に
装入し、10kOeの磁界中で配向し、磁界に直角方向
に2ton/cm2の圧力で成形して、15mm×20
mm×8mm寸法の成型体を得た。得られた成型体をA
r雰囲気中、1100℃で1〜4時間の条件にて焼結
し、さらに、Ar雰囲気中で800℃で1時間、600
℃で1〜3時間保持する時効処理を行なった。得られた
試験片磁石の磁気特性を測定し、その結果を表3に示
す。
【0023】比較例2 比較例は実施例1と同一の粗粉砕粉に不活性ガスとして
露点−60℃のN 2 ガスでジェットミル粉砕をする以外
実施例1と同一の微粉砕条件、同一製造条件にて得ら
れた試験片の磁石特性を表3に表す。
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】この発明は、実施例に示すごとく、所要
磁石組成の粗粉砕粉を、原料ホッパーから粉砕室を経て
粉砕粉末を受粉するまでの全系内を不活性ガスにて外気
遮断した状態で、露点−20℃〜−40℃の超音速不活
性ガス気流にてジェットミル粉砕して、平均粒度1.5
μm〜5μmの微粉末に微粉砕することにより、微粉砕
粉の平均粒度は一段と微細化と共に粉末の流動性が改善
され、プレス原料粉末として所要の平均粒度を有する微
粉砕粉を得る能率が大幅に向上し、得られた微粉砕粉
は、磁界中でのプレス成型において微粉砕粉の各粒子は
磁界方向に容易に配向し、すぐれた磁石特性を有する異
方性焼結磁石が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 雲北 浩之 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 太田 晶康 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 昭63−33506(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 1/04 H01F 1/06 B22F 9/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒度10μm〜500μmの希土類
    磁石用原料粉末の粗粉砕粉を、原料ホッパーから粉砕室
    を経て粉砕粉末を受粉するまでの全系内を不活性ガスに
    て外気遮断した状態で、露点−20℃〜−40℃の不活
    性ガス気流にてジェットミル粉砕して、平均粒度1.5
    μm〜5μmの微粉末に微粉砕することを特徴とする希
    土類磁石用原料粉末の製造方法。
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