JP3300570B2 - 耐食性のすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石材料の製造方法 - 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（但しＲはＹを含
む希土類元素のうち、少なくとも１種を含有）、Ｆｅ、
Ｂ、Ｃを主成分とする永久磁石材料の製造方法に係り、
Ｒ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃを主成分とする合金溶湯を単ロール法
あるいは双ロール法等のストリップキャスティング法に
て特定板厚のＲリッチ相が微細に分離した均質組織を有
する鋳片を得、これを粗粉砕し、潤滑剤を添加配合後、
微粉末化することにより、効率のよい微粉砕を可能に
し、微粉末にパルス磁界をかけて配向させた後、成形し
て焼結することにより、すぐれた耐食性及び配向性を有
し、すぐれた磁気特性を有する耐食性のすぐれたＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石材料を得る製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、高性能永久磁石として代表的なＲ
−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（特開昭５９−４６００８号）
は、三元系正方晶化合物の主相とＲリッチ相を有する組
織にて高い磁石特性が得られ、一般家庭の各種電器製品
から大型コンピュータの周辺機器まで幅広い分野で使用
され、用途に応じた種々の磁石特性を発揮するよう種々
の組成のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石が提案されている。

【０００３】前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は極めてすぐ
れた磁気特性を有するが、耐食性、温度特性の点で問題
があり、従来よりＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の耐食性の改
善のため、磁石表面に耐食性金属膜や樹脂膜を被覆する
方法が提案され（特開昭６０−５４４０６号公報、特開
昭６０−６３９０１号公報）、また磁石の磁気特性の温
度特性の改善のため、磁石のＦｅの１部をＣｏにて置換
して、組成的に種々検討されているが（特開昭５９−６
４７３３号公報）、未だ十分ではなかった。

【０００４】最近、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石のＢの一部をＣ
で置換して耐食性のすぐれた粒界相を生成せしめて、耐
食性のすぐれ、温度特性の改善向上を計ったＲ−Ｆｅ−
Ｂ−Ｃ系磁石が提案（特開平３−８２７４４号公報）さ
れている。前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系磁石は、合金溶湯を
鋳型に鋳込んで鋳塊を作製後、該鋳塊を粉砕、成型、焼
結、時効処理の粉末冶金法により磁石化したり、あるい
は前記鋳塊または鋳塊の粉砕後の粗粉を溶体化処理後、
粉砕して、前記の粉末冶金法により磁石化して耐食性及
び温度特性の改善向上を図ったものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｒ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石材料に対するコストダウンの要求が強
く、効率よく高性能永久磁石材料を製造することが極め
て重要になっている。また、極限に近い特性を引き出す
ための製造条件の改良が必要となっている。さらに、今
日の電気、電子機器の小型・軽量化ならびに（ＢＨ）ｍ
ａｘ４０ＭＧＯｅ以上の高機能化の要求は強く、Ｒ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石のより一層の高性能化とコストダウン
が要求されている。

【０００６】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石のＢの１部をＣで置換
したＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系磁石の主相はＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ正方
晶化合物のＢの１部がＣで置き換わったＲ₂Ｆｅ₁₄（Ｂ
_1-xＣ_x）正方晶化合物となり、結晶構造は変化しない。
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系焼結磁石の残留磁束密度（Ｂｒ）を
高めるためには、１）強磁性相であり、主相のＲ₂Ｆｅ
₁₄（Ｂ_1-xＣ_x）相の含有量を多くすること、２）焼結体
の密度を主相の理論密度まで高めること、３）さらに主
相結晶粒の磁化容易軸方向の配向度を高めることが要求
される。

【０００７】すなわち、前記１）項の達成のためには、
磁石の組成を上記Ｒ₂Ｆｅ₁₄（Ｂ_1-xＣ_x）の化学量論的
組成に近づけることが重要であるが、上記組成の合金を
溶解し、鋳型に鋳造した合金塊を、出発原料としてＲ−
Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系焼結磁石を作製しようとすると、合金塊
に晶出したα−Ｆｅや、Ｒリッチ相が局部的に遍在して
いることなどから、特に微粉砕時に粉砕が困難となり、
組成ずれを生ずる等の問題があった。

【０００８】詳述すると、従来の鋳型に鋳造した鋳塊粉
砕法の場合は、前記α−Ｆｅが存在するため、微粉砕時
の粉砕能率が悪く、しかも微粉砕後の粉末の粒度分布が
ブロードとなり、またＲ−ｒｉｃｈ相が局部的に遍在し
ているため、焼結磁石の結晶組織が粗大となり、高い磁
石特性が得られない。そのため、合金塊もしくは合金を
粉砕した粗粉を均質化し、α−Ｆｅを消失させるため溶
体化処理を行うが、コストアップにつながるだけでな
く、主相結晶粒の粗大化とＲリッチ相の偏析も進むため
焼結磁石の磁石特性を向上させることは困難となる。

【０００９】この発明は、効率よい微粉砕を可能にし、
かつ耐食性に優れ、しかも磁石の結晶粒の微細化により
高いｉＨｃを発現し、さらに各結晶粒の磁化容易方向の
配向度を高めて、高い（ＢＨ）ｍａｘ値が得られる耐食
性のすぐれた高性能Ｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石材料の
製造方法の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明者らは、まずＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ−Ｃ系合金を出発原料として、微粉砕能率の向
上、かつ耐食性にすぐれ、焼結磁石の磁気特性、特にｉ
Ｈｃの向上を目的に、粉砕方法について種々検討した結
果、ストリップキャスティング法により得られた組織が
微細かつ均等なＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系合金を粗粉砕後、粗
粉砕した合金粉末に潤滑剤を添加配合後、微粉砕した場
合、微粉砕能は従来の約２倍にも向上し、かつ微粉末に
パルス磁界をかけて配向させた後、成形して焼結するこ
とにより、焼結磁石の磁気特性の（ＢＨ）ｍａｘ及びｉ
Ｈｃが一段と向上することを知見した。

【００１１】すなわち、ストリップキャスティングされ
た特定板厚のＲリッチ相が微細に分離した組織を有する
特定組成のＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系合金を粗粉砕後、粗粉砕
粉に潤滑剤を添加配合して微粉砕することによって、合
金塊を構成している主相の結晶粒を細分化することが可
能となり、粒度分布が均一で、しかも流動性に優れた粉
末を作製することができる。粗粉砕方法としてはＨ₂吸
蔵崩壊法が好ましく、Ｒリッチ相が微細に分離した組織
を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系合金にＨ₂吸蔵させると、
微細に分散されたＲリッチ相が水素化物を生成して体積
膨張することにより、前記合金を自然崩壊させることが
できることを知見した。

【００１２】特に、この際Ｒリッチ相が微細に分散さ
れ、しかもＲ₂Ｆｅ₁₄（Ｂ_1-xＣ_x）相が微細であること
が重要である。しかし、通常の鋳型を用いて合金塊を溶
製する方法では、合金組成をＲ₂Ｆｅ₁₄（Ｂ_1-xＣ_x）の
化学量論的組成に近づけた場合、Ｆｅ初晶の晶出が避け
難く、次工程の微粉砕能を大きく低下させる要因になっ
てしまう。そのため、合金塊を均質化させる目的で熱処
理を加えて、α−Ｆｅを消失させる手段が取られるが、
コストアップを招来し主相結晶粒の粗大化と、Ｒリッチ
相の偏析も進むため、焼結磁石の磁気特性向上を図るこ
とが困難となる。

【００１３】また、主相結晶粒の磁化容易軸方向を揃え
る、すなわち、配向度を高めることも高Ｂｒ化を達成す
るための必須条件であるため、粉末冶金的手法で製造さ
れる永久磁石材料、たとえば、ハードフェライト磁石、
Ｓｍ−Ｃｏ磁石ならびにＲ−Ｆｅ−Ｂ磁石では、その粉
末を磁界中でプレスする方式が採られている。しかしな
がら、配向度を高めることを目的に、磁界を発生するた
めに通常のプレス装置（油圧プレス、機械プレス）に配
置されている磁界発生源のコイルおよび電源を検討する
と、高々１０ｋＯｅ〜２０ｋＯｅの磁界しか発生するこ
とができず、より高い磁界を発生させるためには、コイ
ルの巻数を多くする必要があり、また高い電源を必要と
するための装置の大型化を必要とする。

【００１４】本発明者らは、プレス時の磁界強度と焼結
体のＢｒとの関係を解析したところ、磁界強度を高くす
ればする程、高Ｂｒ化でき、瞬間的に強磁界を発生させ
ることが可能なパルス磁界を用いることによって、より
一層高Ｂｒ化できることを知見した。

【００１５】またさらに、磁石の高性能化を目的にモー
ルド内への充填性の向上、配向性の向上について検討を
加えた結果、Ｈ₂吸蔵、脱Ｈ₂処理したストリップキャス
ト薄帯より得られた粗粉砕粉に、固状潤滑剤あるいは液
状潤滑剤を添加配合後、不活性ガス気流中にてジェット
ミル粉砕して、平均粒径１〜５μｍに微粉砕することに
より、モールド内への充填性及び磁気配向性のすぐれた
微粉末が得られることを知見し、さらに、この微粉末を
用いて、パルス磁界で瞬間的に配向させるとより一層高
Ｂｒ化でき、また、粉末を冷間静水圧プレスによって成
形したり、パルス磁界と電磁石による静磁界との組み合
せによって、磁界中プレス成形することにより、耐食性
のすぐれ、磁気特性のすぐれた高性能Ｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ
系永久磁石材料を得ることが可能であることを知見し、
この発明を完成した。

【００１６】すなわち、この発明は、Ｒ（但しＲはＹを
含む希土類元素のうち、少なくとも１種）１０ａｔ％〜
３０ａｔ％、Ｂ＋Ｃ＝４〜１５ａｔ％、但しＢ２ａｔ％
以下、残部Ｆｅ（但しＦｅの１部をＣｏ、Ｎｉの１種ま
たは２種にて置換できる）及び不可避的不純物からなる
合金溶湯を、ストリップキャスティング法にて、例えば
板厚０．０３ｍｍ〜１０ｍｍの薄板で、短軸方向の寸法
が０．１μｍ〜５０μｍ、長軸方向の寸法が５μｍ〜２
００μｍのＲ ₂ Ｆｅ ₁₄ （Ｂ _1-x Ｃ _x ）微細結晶を主相と
し、Ｒリッチ相が１０μｍ以下に微細に分離した組織を
有する鋳片に鋳造後、該鋳片を粗粉砕して得た、例えば
平均粒度１０〜５００μｍの粗粉砕粉に液状潤滑剤また
は固状潤滑剤を０．０２〜５．０ｗｔ％添加混合して微
粉砕し、得られた、例えば平均粒径１〜１０μｍの微粉
末をモールド内に充填密度、例えば１．４〜３．５ｇ／
ｃｍ³に充填し、瞬間的に１０ｋＯｅ以上のパルス磁界
をかけて配向させた後、成形、焼結、時効処理すること
を特徴とする耐食性のすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久
磁石材料の製造方法である。

【００１７】また、この発明は、上記の耐食性のすぐれ
たＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石材料の製造方法の構成に
おいて、粗粉砕粉はＨ₂吸蔵崩壊法により得られたこと
を特徴とする、液状潤滑剤に少なくとも１種の脂肪酸エ
ステルを溶剤にて溶解したものを使用したことを特徴と
する、固状潤滑剤にステアリン酸亜鉛、ステアリン酸
銅、ステアリン酸アルミニウム、エチレンビニアマイド
の少なくとも１種を使用したことを特徴とする、印加す
るパルス磁界は磁界方向を同一方向に印加することを特
徴とする、印加するパルス磁界は磁界方向を繰り返し反
転させて印加することを特徴とする、各製造方法を併せ
て提案する。

【００１８】この発明によるＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁
石の磁気特性は、組成、製造条件等を適宜選択すること
により所要の磁気特性を得ることができる。以下に詳述
する。この発明の特定組成のＲリッチ相が微細に分離し
た組織を有する磁石材料の鋳片は、特定組成の合金溶湯
を単ロール法、あるいは双ロール法によるストリップキ
ャスティング法にて製造される。得られた鋳片は板厚が
０．０３ｍｍ〜１０ｍｍの薄板材であり、所望の鋳片板
厚により、単ロール法と双ロール法を使い分けるが、板
厚が厚い場合は双ロール法を、また板厚が薄い場合は単
ロール法を採用したほうが好ましい。

【００１９】鋳片の板厚を０．０３ｍｍ〜１０ｍｍに限
定した理由は、０．０３ｍｍ未満では急冷効果が大とな
り、結晶粒径が３μｍより小となり、粉末化した際に酸
化しやすくなるため、磁気特性の劣化を招来するので好
ましくなく、また１０ｍｍを超えると、冷却速度が遅く
なり、α−Ｆｅが晶出しやすく、結晶粒径が大となり、
Ｎｄリッチ相の偏在も生じるため、磁気特性が低下する
ので好ましくないことによる。

【００２０】この発明のストリップキャスティング法に
より得られた特定組成のＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系合金の断面
組織は主相のＲ₂Ｆｅ₁₄（Ｂ_1-xＣ_x）結晶が従来の鋳型
に鋳造して得られた鋳塊のものに比べて、約１／１０以
下も微細であり、例えば、その短軸方向の寸法は０．１
μｍ〜５０μｍ、長軸方向は５μｍ〜２００μｍの微細
結晶であり、かつその主相結晶粒を取り囲むようにＲリ
ッチ相が微細に分散されており、局部的に偏在している
領域においても、その大きさは２０μｍ以下である。

【００２１】Ｒリッチ相が１０μｍ以下に微細に分離す
ることによって、Ｈ₂吸蔵処理時にＲリッチ相が水素化
物を生成した際の体積膨張が均一に発生して細分化され
るため、微粉砕にて主相の結晶粒が細分化されて粒度分
布の均一な微粉末が得られる。前記鋳片はそのままでＨ
₂吸蔵処理してもよいが、所要の大きさに破断して、金
属面を露出させてＨ₂吸蔵処理したほうが好ましい。

【００２２】Ｈ₂吸蔵処理には、例えば、所定大きさに
破断した０．０３ｍｍ〜１０ｍｍ厚みの鋳片を原料ケー
ス内に挿入し、上記原料ケースを蓋を締めて密閉できる
容器内に装入して密閉したのち、容器内を十分に真空引
きした後、２００Ｔｏｒｒ〜５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力の
Ｈ₂ガスを供給して、該鋳片にＨ₂を吸蔵させる。このＨ
₂吸蔵反応は、発熱反応であるため、容器の外周には冷
却水を供給する冷却配管が周設して容器内の昇温を防止
しながら、所定圧力のＨ₂ガスを一定時間供給すること
により、Ｈ₂ガスが吸収されて該鋳片は自然崩壊して粉
化する。さらに、粉化した合金を冷却したのち、真空中
で脱Ｈ₂ガス処理する。前記処理の合金粉末は粒内に微
細亀裂が内在するので、ボール・ミル、ジェットミル等
で短時間で微粉砕され、１μｍ〜１０μｍの所要粒度の
合金粉末を得ることができる。

【００２３】この発明において、上記処理容器内を予め
不活性ガスで空気を置換し、その後Ｈ₂ガスで不活性ガ
スを置換してもよい。また、鋳片の破断大きさは、小さ
いほど、Ｈ₂粉砕の圧力を小さくでき、また、Ｈ₂ガス圧
力は、減圧下でも破断した鋳片はＨ₂吸収し粉化される
が、圧力が大気圧より高くなるほど、粉化されやすくな
る。しかし、２００Ｔｏｒｒ未満では粉化性が悪くな
り、５０ｋｇ／ｃｍ²を超えるとＨ₂吸収による粉化の点
では好ましいが、装置や作業の安全性からは好ましくな
いため、Ｈ₂ガス圧力は２００Ｔｏｒｒ〜５０ｋｇ／ｃ
ｍ²とする。量産性からは、２ｋｇ／ｃｍ²〜１０ｋｇ／
ｃｍ²が好ましい。この発明において、Ｈ₂吸蔵による粉
化の処理時間は、前記密閉容器の大きさ、破断片の大き
さ、Ｈ₂ガス圧力により変動するが、５分以上は必要で
ある。

【００２４】Ｈ₂吸蔵により粉化した合金粉末を冷却
後、真空中で１次の脱Ｈ₂ガス処理する。さらに、真空
中またはアルゴンガス中において、粉化合金を１００℃
〜７５０℃に加熱し、０．５時間以上の２次脱Ｈ₂ガス
処理すると、長期保存に伴う粉末あるいはプレス成形体
の酸化を防止して、得られる永久磁石の磁気特性の低下
を防止できる。この発明による１００℃以上に加熱する
脱水素処理は、すぐれた脱水素効果を有しているために
上記の真空中での１次脱水素処理を省略し、崩壊粉を直
接１００℃以上の真空中またはアルゴンガス雰囲気中で
脱水素処理してもよい。

【００２５】すなわち、前述したＨ₂吸蔵反応用容器内
でＨ₂吸蔵・崩壊反応させた後、得られた崩壊粉を続い
て同容器の雰囲気中で１００℃以上に加熱する脱水素処
理を行うことができる。あるいは、真空中での脱水素処
理後、処理容器から取り出して崩壊粉を微粉砕したの
ち、再度処理容器で１００℃以上に加熱するこの発明の
脱水素処理を施してもよい。

【００２６】上記の脱水素処理における加熱温度は、１
００℃未満では崩壊合金粉内に残存するＨ₂を除去する
のに長時間を要して量産的でない。また、７５０℃を超
える温度では液相が出現し、粉末が固化してしまうた
め、微粉砕が困難になったり、プレス時の成形性を悪化
させるので、焼結磁石の製造の場合には好ましくない。
また、焼結磁石の焼結性を考慮すると、好ましい脱水素
処理温度は２００℃〜６００℃である。また、処理時間
は処理量によって変動するが０．５時間以上は必要であ
る。

【００２７】この発明の特徴とするところは、Ｈ₂吸蔵
崩壊法により得られた平均粒径１０μｍ〜５００μｍの
粗粉砕粉に、液状潤滑剤または固状潤滑剤を０．０２〜
５ｗｔ％添加混合後、特に不活性気流中にてジェットミ
ル粉砕して、平均粒径１〜１０μｍの微粉末を得ること
にある。この発明における液状潤滑剤としては、飽和あ
るいは不飽和脂肪酸エステル、ならびに酸性塩としてほ
う酸エステルなどを用いることが可能で、石油系溶剤や
アルコール系の溶剤に分散させたものである。液状油滑
剤中の脂肪酸エステル量は５ｗｔ％〜５０ｗｔ％が好ま
しい。

【００２８】飽和脂肪酸エステルとしては、一般式 ＲＣＯＯＲ′ Ｒ＝Ｃ_nＨ_2n+2 （アルカン） で表されるエステルで、不飽和脂肪酸エステルとして
は、一般式 Ｒ＝Ｃ_nＨ_2n （アルケン） ＲＣＯＯＲ′ または Ｒ＝Ｃ_nＨ_2n-2 （アルキン） で示される。

【００２９】また、固状潤滑剤としては、ステアリン酸
亜鉛、ステアリン酸銅、ステアリン酸アルミニウム、エ
チレンビニアマイドなどの少なくとも１種であり、固状
潤滑剤の平均粒度は１μｍ未満では工業的に生産するこ
とが困難で、また、５０μｍを超えると粗粉砕粉と均一
に混合することが難しいので、平均粒度としては１μｍ
〜５０μｍが好ましい。

【００３０】この発明において、液状潤滑剤または固状
潤滑剤の添加量は、０．０２ｗｔ％未満では粉末粒子へ
の均一な被覆が十分でなく、モールド充填性や結晶配向
性の改善向上が認められず、また、５ｗｔ％を超えると
潤滑剤中の不揮発残分が焼結体中に残存して、焼結密度
の低下を生じ、磁気特性の劣化を招来するので好ましく
なく、潤滑剤の添加量は０．０２ｗｔ％〜５ｗｔ％とす
る。

【００３１】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り扱うことが困難であり、原料粉末
の酸化により磁気特性が劣化するので好ましくなく、ま
た、５００μｍを超えるとジェットミル粉砕機への原料
粉末の供給が困難となり、粉砕能率を著しく低下するの
で好ましくないため、粗粉砕粉の平均粒度は１０μｍ〜
５００μｍとする。

【００３２】次に微粉砕には、不活性ガス（例えば、Ｎ
₂、Ａｒ）によるジェット・ミルにて微粉砕を行う。勿
論、有機溶媒（例えば、ベンゼンやトルエン等）を用い
たボールミルや、アトライター粉砕を用いることも可能
である。

【００３３】また、この発明による微粉砕粉の平均粒度
は、１μｍ未満では粉末は極めて活性となり、プレス成
形などの工程において発火する危険性があり、磁気特性
の劣化を生じ好ましくなく、また、１０μｍを超えると
焼結により得られる永久磁石の結晶粒が大きくなり、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、１μｍ〜１０μｍの平均粒度とする。好ま
しい平均粒度は２．５μｍ〜４μｍである。

【００３４】パルス磁界を用いた成形には、次の方法を
提案する。微粉砕した粉末を不活性ガス雰囲気中でモー
ルドに充填する。モールドは非磁性の金属、酸化物、セ
ラミックスなどから作製したもののほか、プラスチック
やゴムなどの有機化合物でもよい。粉末の充填密度は、
その粉末の静止状態の嵩密度（充填密度１．４ｇ／ｃｍ
³）から、タッピング後の嵩密度（充填密度３．５ｇ／
ｃｍ³）の範囲が好ましい。従って充填密度１．４〜
３．５ｇ／ｃｍ³に限定する。

【００３５】モールドに充填した微粉砕粉に、空心コイ
ル、コンデンサー電源によるパルス磁界を加えて該粉末
の配向を行うが、配向の際、上下パンチを用いて圧縮を
行いながら、パルス磁界を加えて実施する。パルス磁界
の強度は大きければ大きいほど良く、最低１０ｋＯｅ以
上は必要とする。好ましいパルス磁界強度は２０ｋＯｅ
〜６０ｋＯｅである。また、パルス磁界による配向とプ
レスとを連続的に行うためには、ダイス内部にパルス磁
界を発生させるコイルを埋め込み、パルス磁界を用いて
配向させた後、通常の磁界中プレス方法で成形すること
が可能である。

【００３６】パルス磁界の印加方法には、一回のみ印加
するほか、繰り返し印加することができる。繰り返し印
加する場合、磁界方向が所要方向のみのほか、磁界方向
を交互に反転させて印加することにより配向性を一層向
上させることが可能となり、さらには、同一の磁界強度
で繰り返し印加するほか、磁界強度を漸次減少させて印
加することができ、磁界方向を交互に反転させて印加す
る場合に強度を漸次減少させることにより、成形体を見
掛け上、脱磁することができ、成形体の取扱いが容易に
なる利点がある。パルス磁界の時間は、１μｓｅｃ〜１
０ｓｅｃが好ましく、さらには５μｓｅｃ〜１００ｍｓ
ｅｃが好ましく、パルス磁界の印加回数は１〜１０回、
さらに、好ましくは１〜５回である。

【００３７】なお、磁界の印加に際しては、目的とする
配向性の向上度合いを考慮して、上記印加方法、印加回
数、パルス磁界強度、印加時間を適宜選定する必要があ
る。例えば、この発明による製造方法において、印加す
るパルス磁界が１回である場合、最大エネルギー積（Ｂ
Ｈ）ｍａｘが４０ＭＧＯｅ以上の値を示す高性能Ｒ−Ｆ
ｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石材料を得ることが可能であり、複
数回交互に反転する場合は前記特性値は４４ＭＧＯｅ以
上、複数回交互に反転し、磁界強度が漸次減少させる場
合は前記特性値は４２ＭＧＯｅ以上の値を示す高性能Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石材料を得ることが可能であ
る。

【００３８】また、配向後の粉末の成形は、冷間静水圧
プレスにて圧縮成形で行なうことが最も好ましく、この
際、可塑性のあるモールドの硬度や厚みを適宜選定する
必要があり、種々の形状品をはじめとして大型磁石材料
の製造も可能である。静水圧プレス条件としては、１．
０ｔｏｎ／ｃｍ²〜３．０ｔｏｎ／ｃｍ²の加圧力が好ま
しく、モールドの硬度はＨｓ＝２０〜８０が好ましい。
その場合の静磁場の磁場強度は、５〜２０ｋＯｅが好ま
しい。また、静水圧プレスを静磁界中で行うこともで
き、例えば、配向に際して、同一の磁界強度で繰り返し
反転させて印加した後、配向後の粉体に静磁界中で静水
圧プレスを施すことにより、前記特性値は４６ＭＧＯｅ
以上の値を示す高性能Ｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石材料
を得ることが可能である。

【００３９】この発明において、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。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。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、５００〜９００℃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。

【００４０】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。配向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、１０
００〜１１８０℃、１〜６時間保持する焼結工程、４５
０〜９５０℃、１〜８時間保持する時効処理工程などが
好ましい。

【００４１】以下に、この発明における、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ
−Ｃ系永久磁石合金用鋳片の組成限定理由を説明する。
この発明の永久磁石合金用鋳片に含有される希土類元素
Ｒはイットリウム（Ｙ）を包含し、軽希土類及び重希土
類を包含する希土類元素である。Ｒとしては、軽希土類
をもって足り、特にＮｄ，Ｐｒが好ましい。また通常Ｒ
のうち１種もって足りるが、実用上は２種以上の混合物
（ミッシユメタル、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、Ｓｍ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｇｄ
等は他のＲ、特にＮｄ，Ｐｒ等との混合物として用いる
ことができる。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し支えない。

【００４２】Ｒは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石を製造
する合金鋳片の必須元素であって、１０原子％未満では
高磁気特性、特に高保磁力が得られず、３０原子％を越
えると残留磁束密度（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１０原子％〜３
０原子％の範囲とする。

【００４３】Ｂ及びＣは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石
を製造する合金鋳片の必須元素であって、Ｂ＋Ｃが４原
子％未満では高い保磁力（ｉＨｃ）は得られず、１５％
原子を越えると残留磁束密度（Ｂｒ）が低下するため、
すぐれた永久磁石が得られず、また、Ｂが２ａｔ％以上
では焼結磁石の高耐食性が得られない。よって、Ｂ＋Ｃ
は４原子％〜１５原子％且つＢ２ａｔ％以下の範囲とす
る。

【００４４】Ｆｅは５５原子％未満では残留磁束密度
（Ｂｒ）が低下し、８６％原子を超えると高い保磁力が
得られないので、Ｆｅは５５原子％〜８６原子％に限定
する。また、Ｆｅの一部をＣｏ、Ｎｉの１種又は２種で
置換する理由は、永久磁石の温度特性を向上させる効果
及び更に耐食性を向上させる効果が得られるためである
が、Ｃｏ、Ｎｉの１種又は２種はＦｅの５０％を越える
と高い保磁力が得られず、すぐれた永久磁石が得られな
い。よって、Ｃｏ、Ｎｉの１種または２種の置換はＦｅ
の５０％を上限とする。

【００４５】この発明の磁石合金鋳片において、高い残
留磁束密度と高い保磁力を共に有するすぐれた永久磁石
を得るためには、Ｒ１２原子％〜１８原子％、Ｂ＋Ｃ＝
５〜１０ａｔ％、Ｂ２ａｔ％以下、Ｆｅ７２原子％〜８
３原子％が好ましい。また、この発明による磁石合金鋳
片は、Ｃ、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るが、Ｂ＋Ｃの一部を３．５原子
％以下のＰ、２．５原子％以下のＳ、３．５原子％以下
のＣｕのうち少なくとも１種、合計量で４．０原子％以
下で置換することにより、磁石合金の製造性改善、低価
格化が可能である。

【００４６】さらに、前記Ｒ、Ｂ、Ｃ、Ｆｅを含有する
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ合金に、９．５原子％以下のＡｌ、
４．５原子％以下のＴｉ、９．５原子％以下のＶ、８．
５原子％以下のＣｒ、８．０原子％以下のＭｎ、５原子
％以下のＢｉ、１２．５原子％以下のＮｂ、１０．５原
子％以下のＴａ、９．５原子％以下のＭｏ、９．５原子
％以下のＷ、２．５原子％以下のＳｂ、７原子％以下の
Ｇｅ、７ａｔ％以下のＧａ、３．５原子％以下のＳｎ、
５．５原子％以下のＺｒ、５．５原子％以下のＨｆのう
ち少なくとも１種添加含有させることにより、永久磁石
合金の高保磁力が可能になる。この発明のＲ−Ｂ−Ｆｅ
−Ｃ系永久磁石において、結晶相は主相が正方晶である
ことが不可欠であり、特に、微細で均一な合金粉末を得
て、すぐれた磁気特性を有する焼結永久磁石を作成する
のに効果的である。

【００４７】

【作用】この発明は、ストリップキャスティングされた
特定板厚の特定組成を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系合金を
粗粉砕後、得られた粗粉砕粉に特定の潤滑剤を添加後、
ジェットミル微粉砕することにより、合金塊を構成して
いる主相の結晶粒を細分化することが可能となり、粒度
分布が均一な粉末を作製することができ、この際Ｒリッ
チ相が微細に分散され、かつＲ₂Ｆｅ₁₄（Ｂ_1-xＣ_x）相
も微細化された合金粉末に潤滑剤を添加配合後微粉砕し
た場合、微粉砕能は従来の約２倍にも向上するため、製
造効率が大幅に向上するとともに、前記微粉末を型内に
てパルス磁界を用いて瞬間的に配向した後、プレス、焼
結することにより、モールド充填性及び結晶配向性が改
善され、耐食性及び磁気特性のすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ−
Ｃ系永久磁石が得られる。

【００４８】

【実施例】

実施例１ 高周波溶解炉にて溶解して得られた組成１３．５Ｎｄ−
１．０Ｄｙ−１０Ｃｏ−１．５Ｂ−５．５Ｃ−６８．５
Ｆｅの合金溶湯を直径２００ｍｍの銅製ロール２本を併
設した双ロール式ストリップキャスターを用い、板厚約
０．３ｍｍの薄板状鋳片を得た。前記鋳片内の結晶粒径
は短軸方向の寸法０．５μｍ〜１５μｍ、長軸方向寸法
は５μｍ〜８０μｍであり、Ｒリッチ相は主相を取り囲
むように３μｍ程度に微細に分離して存在する。前記鋳
片を５０ｍｍ角以下に破断後、前記破断片１０００ｇを
吸排気可能な密閉容器内に収容し、前記容器内にＮ₂ガ
スを３０分間流入して、空気と置換した後、該容器内に
３ｋｇ／ｃｍ²のＨ₂ガスを２時間供給してＨ₂吸蔵によ
り鋳片を自然崩壊させて、その後真空中で脱Ｈ₂処理し
た後、室温まで冷却し、さらに１００メッシュまで粗粉
砕した。

【００４９】次いで、前記粗粉砕粉より採取した８００
ｇに液状潤滑剤として脂肪酸エステル（有効成分５０％
シクロヘキサン５０％）を１ｗｔ％添加後、ジェット
ミルで粉砕して平均粒度３．５μｍの合金粉末を得た。
得られた粉末を硬度Ｈｓ＝４０のウレタン製のゴム型
（内径φ２５×高さ２０ｍｍ）に３．３ｇ／ｃｍ³の充
填密度になるように充填後、パルス磁界の強度４０ｋＯ
ｅで、１回、８／１００秒間で印加して配向させた後、
配向後の試料をプレス圧１．２ｔｏｎ／ｃｍ²にて冷間
静水圧プレスして成型体を得た。型から取り出した成形
体を１０４０℃で３時間に条件にて焼結し、９００℃で
１時間の時効処理を行って、永久磁石を得た。得られた
永久磁石の磁気特性と耐食性を表１に表す。

【００５０】実施例２ 実施例１と同一組成、同一条件にて得られた平均粒度
３．５μｍの合金微粉末を、実施例１と同一条件で永久
磁石を製造する際に、パルス磁界を２０ｋＯｅ〜８０ｋ
Ｏｅと種々変化させた場合、得られた永久磁石の最大エ
ネルギー積値（ＢＨ）ｍａｘ（ＭＧＯｅ）を調べ、パル
ス磁界強度との関係として図２に破線にて示す。

【００５１】実施例３ 実施例１と同一組成のストリップキャスティング鋳片を
実施例１と同一条件にてＨ₂吸蔵処理して得られた崩壊
合金粉末を真空中で５００℃に５時間加熱保持して、脱
Ｈ₂処理した後、２０μｍの粗粉砕粉に固状潤滑剤とし
てステアリン酸亜鉛を０．１ｗｔ％添加配合後、７ｋｇ
／ｃｍ²のＡｒガス中にてジェットミル微粉砕、実施例
１と同様に約４０ｋＯｅのパルス磁界を１回、８／１０
０秒間で印加して配向後、冷間静水圧成形した後、焼
結、時効処理を行って永久磁石を得た。得られた永久磁
石の磁気特性と耐食性を表１に表す。

【００５２】比較例１ 実施例１と同一組成の合金溶湯を寸法３０ｍｍ×１００
ｍｍ×２００ｍｍの鋳型に鋳込んで得られた鋳塊を５０
ｍｍ角以下に破断した後、前記破断片を実施例１と同一
条件のＨ₂吸蔵処理、脱Ｈ₂処理を行った後、潤滑剤を添
加することなく、実施例１と同一条件にて微粉砕、磁界
中プレス、焼結、時効処理を行って、永久磁石を得た。
鋳塊の結晶粒径は短軸方向３０μｍ、長軸方向３００μ
ｍであり、Ｒリッチ相は局部的に６０μｍ程度の大きさ
で点在した。得られた磁気特性と耐食性の結果を表１に
表す。また、得られた微粉砕粉の粒度分布を図１に示
す。

【００５３】比較例２ 比較例１と同一組成の鋳塊を５０ｍｍ以下に破断し、不
活性ガス雰囲気中で９００℃×１０時間の溶体処理をし
た後、前記破断片を実施例３と同一条件のＨ₂吸蔵処理
と加熱脱Ｈ₂処理を行い、潤滑剤を添加することなく実
施例１と同一条件の微粉砕後に、磁界中プレス、焼結、
時効処理を行って永久磁石を得た。得られた磁気特性と
耐食性の結果を表１に表す。また、得られた微粉砕粉の
粒度分布を図１に示す。

【００５４】比較例３ 比較例１と同一組成の鋳塊を５０ｍｍ以下に破断し、不
活性ガス雰囲気中で９００℃×１０時間の溶体処理をし
た後、実施例３と同一条件にてＨ₂吸蔵脱Ｈ₂処理して、
２０μｍの粗粉砕粉に実施例１と同一の潤滑剤を添加
し、ジェットミルにて微粉砕して平均粒度３．５μｍの
合金粉末を得、これを約４０ｋＯｅのパルス磁界を１
回、８／１００秒間で印加して配向後、圧縮成形した
後、焼結、時効処理を行って永久磁石を得た。得られた
磁気特性と耐食性の結果を表１に表す。

【００５５】比較例４ 組成が１３．５Ｎｄ−１．０Ｄｙ−７Ｂ−７８．５Ｆｅ
以外は実施例１と同一条件、方法で永久磁石を得た。得
られた磁気特性と耐食性の結果を表１に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】実施例４ 実施例１において、約４０ｋＯｅのパルス磁界を１回、
８／１００秒間で４回印加して配向する以外は全く同一
条件で永久磁石を製造した。４回印加して得られた磁気
特性の結果を表２に表す。また、得られた永久磁石の最
大エネルギー積値（ＢＨ）ｍａｘ（ＭＧＯｅ）とパルス
磁界回数、１回目、２回目、３回目、４回目との関係を
図３に示す。

【００５８】実施例５ 実施例１において、約４０ｋＯｅのパルス磁界を１回、
８／１００秒間で４回交互に磁界方向を反転させて印加
して配向する以外は全く同一条件で永久磁石を製造し
た。４回印加して得られた得られた磁気特性の結果を表
２に表す。また、得られた永久磁石の最大エネルギー積
値（ＢＨ）ｍａｘ（ＭＧＯｅ）とパルス磁界回数、１回
目、２回目、３回目、４回目との関係を図３に示す。さ
らに、上記同一条件で永久磁石を製造する際に、パルス
磁界回数を４回としパルス磁界を２０ｋＯｅ〜８０ｋＯ
ｅと種々変化させた場合、得られた永久磁石の最大エネ
ルギー積値（ＢＨ）ｍａｘ（ＭＧＯｅ）を調べ、パルス
磁界強度との関係として図２に実線にて示す。

【００５９】実施例６ 実施例５において、ゴム質のモールドに原料粉末を充填
し、４回交互にパルス磁界方向を反転させて印加して配
向した後、静水圧プレス装置にて約１２ｋＯｅの磁界中
で２．５Ｔ／ｃｍ²の圧力で冷間静水圧プレスする以外
は全く同一条件で永久磁石を製造した。得られた磁気特
性の結果を表２に表す。

【００６０】比較例５ 実施例４において、ジェットミル粉砕した微粉砕粉に９
ｋＯｅの同一方向のパルス磁界を１回、１０／１００秒
間で４回印加して配向する以外は同一条件にて圧縮成形
した後、焼結、時効処理を行って永久磁石を得た。得ら
れた磁気特性の結果を表２に表す。

【００６１】

【表２】

【００６２】

【発明の効果】この発明による製造方法は、特定組成を
有するＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系合金溶湯をストリップキャス
ティングにて特定板厚の鋳片となし、この鋳片を粗粉砕
して得られた合金粉末に特定の潤滑剤を添加配合してジ
ェットミル微粉砕することにより、合金塊を構成してい
る主相の結晶粒を細分化することが可能となり、実施例
に明らかなように粒度分布が均一な粉末を、従来の約２
倍程度の効率で作製することができ、粉砕時にＲリッチ
相とＲ₂Ｆｅ₁₄ （Ｂ _1-x Ｃ _x ）相も微細化され、一方向あ
るいは反転パルス磁界を用いて静水圧プレスすることに
より磁石化すると、配向性が向上して耐食性にすぐれ、
磁気特性の極めて高いＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における微粉砕粉の粒度分布を示すグラ
フである。

【図２】パルス磁界強度と最大エネルギー積値との関係
を示すグラフである。

【図３】パルス磁界回数と最大エネルギー積値との関係
を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−78708（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−82742（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−52203（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−290919（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−28207（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 1/032 - 1/08 C22C 33/02,38/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のう
   ち、少なくとも１種）１０ａｔ％〜３０ａｔ％、Ｂ＋Ｃ
   ＝４〜１５ａｔ％、但しＢ２ａｔ％以下、残部Ｆｅ（但
   しＦｅの１部をＣｏ、Ｎｉの１種または２種にて置換で
   きる）及び不可避的不純物からなる合金溶湯を、ストリ
   ップキャスティング法にて鋳造し、短軸方向の寸法が
   ０．１μｍ〜５０μｍ、長軸方向の寸法が５μｍ〜２０
   ０μｍのＲ ₂ Ｆｅ ₁₄ （Ｂ _1-x Ｃ _x ）微細結晶を主相とし、
   Ｒリッチ相が１０μｍ以下に微細に分離した組織を有す
   る合金の鋳片を得た後、該鋳片を粗粉砕して得た粗粉砕
   粉に液状潤滑剤または固状潤滑剤を０．０２〜５．０ｗ
   ｔ％添加混合して微粉砕し、得られた微粉末をモールド
   内に充填し、１０ｋＯｅ以上のパルス磁界をかけて配向
   させた後、成形、焼結、時効処理することを特徴とする
   耐食性のすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石材料の製
   造方法。
2. 【請求項２】 鋳片は板厚０．０３ｍｍ〜１０ｍｍの薄
   板である請求項１に記載の耐食性のすぐれたＲ−Ｆｅ−
   Ｂ−Ｃ系永久磁石材料の製造方法。
3. 【請求項３】 粗粉砕粉はＨ₂吸蔵崩壊法により得られ
   た請求項１に記載の耐食性のすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ
   系永久磁石材料の製造方法。
4. 【請求項４】 粗粉砕粉は平均粒度が１０〜５００μｍ
   である請求項１に記載の耐食性のすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ
   −Ｃ系永久磁石材料の製造方法。
5. 【請求項５】 液状潤滑剤は少なくとも１種の脂肪酸エ
   ステルを溶解したことを特徴とする請求項１に記載の耐
   食性のすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石材料の製造
   方法。
6. 【請求項６】 固状潤滑剤はステアリン酸亜鉛、ステア
   リン酸銅、ステアリン酸アルミニウム、エチレンビニア
   マイドの少なくとも１種からなることを特徴とする請求
   項１に記載の耐食性のすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久
   磁石材料の製造方法。
7. 【請求項７】 印加するパルス磁界は磁界方向が同一方
   向である請求項１記載の耐食性のすぐれたＲ−Ｆｅ−Ｂ
   −Ｃ系永久磁石材料の製造方法。
8. 【請求項８】 印加するパルス磁界は磁界方向を繰り返
   し反転させて印加する請求項１に記載の耐食性のすぐれ
   たＲ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃ系永久磁石材料の製造方法。