JP3304726B2

JP3304726B2 - 希土類−鉄−窒素系磁石合金

Info

Publication number: JP3304726B2
Application number: JP30872595A
Authority: JP
Inventors: 尚石川; 淳川本
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 2002-07-22
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: CN1157463A; CN1093311C; US5769969A; DE19649407C2; DE19649407A1; JPH09143636A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気特性に優れた
永久磁石を製造するための希土類−鉄−窒素系磁石合金
に関し、より詳しくは、窒化時間が短縮して生産性が向
上し、製造コスト的に有利な希土類−鉄−窒素系磁石合
金に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、菱面体晶系または六方晶系または
正方晶系または単斜晶系の結晶構造をもつ金属間化合物
に窒素を導入させた希土類−鉄−窒素系磁性材料が、特
に永久磁石材料として優れた磁気特性をもつことから注
目されている。

【０００３】例えば、特開昭６０−１３１９４９号公報
では、Ｆｅ−Ｒ−Ｎ（Ｒ：Ｙ、Ｔｈおよびすべてのラン
タノイド元素からなる群の中から選ばれた一種または二
種以上）で表される永久磁石を開示している。また特
開平２−５７６６３号公報では、六方晶系あるいは菱面
体晶系の結晶構造をもつＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ（Ｒ：イット
リウムを含む希土類元素のうちの少なくとも一種）で表
される磁気異方性材料を開示している。また特開平５−
３１５１１４号公報では、正方晶系の結晶構造をもつＴ
ｈＭｎ₁₂型金属間化合物に窒素を含有させた希土類磁石
材料の製造方法を開示している。また特開平６−２７９
９１５号公報では、菱面体晶系または六方晶系または正
方晶系の結晶構造をもつＴｈ₂Ｚｎ₁₇型、ＴｂＣｕ₇型、
ＴｈＭｎ₁₂型金属間化合物に窒素等を含有させた希土類
磁石材料を開示している。さらにＡ．Ｍａｒｇａｒｉａ
ｎらは、Ｐｒｏｃ．８ｔｈＩｎｔ．Ｓｙｍｐｏｓ
ｉｕｍｏｎＭａｇｎｅｔｉｃＡｎｉｓｏｔｏｒｏ
ｐｙａｎｄＣｏｅｒｃｉｖｉｔｙｉｎＲａｒｅ
ＥａｒｔｈＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＭｅｔａｌＡｌ
ｌｏｙｓ、Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ、（１９９４）、
３５３で、単斜晶系の結晶構造をもつＲ₃（Ｆｅ、Ｔ
ｉ）₂₉型金属間化合物に窒素を含有させた材料を開示し
ている。また杉山らは、第１９回日本応用磁気学会学術
講演概要集（１９９５）ｐ．１２０で、単斜晶系の結晶
構造をもつＳｍ₃（Ｆｅ、Ｃｒ）₂₉Ｎ_y化合物を開示して
いる。

【０００４】またこれらの材料に対して、磁気特性など
を改善することを目的として、さまざまな添加物が検討
されている。例えば、特開平３−１６１０２号公報で
は、六方晶系あるいは菱面体晶系の結晶構造をもつＲ−
Ｆｅ−Ｎ−Ｈ−Ｍ（Ｒ：Ｙを含む希土類元素のうちの少
なくとも一種；Ｍ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、
Ｇａ、Ｉｎ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉの元素
およびこれらの元素並びにＲの酸化物、フッ化物、炭化
物、窒化物、水素化物、炭酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩、塩
化物、硝酸塩のうち少なくとも一種）で表される磁性材
料を開示している。また特開平４−９９８４８号公報で
は、Ｆｅ−Ｒ−Ｍ−Ｎ（Ｒ：Ｙ、Ｔｈおよびすべてのラ
ンタノイド元素；Ｍ：Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａ
ｌ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｇ、Ｓｉ）で表さ
れる永久磁石材料を開示している。さらに特開平３−１
５３８５２号公報では、六方晶系あるいは菱面体晶系の
結晶構造をもつＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ−Ｏ−Ｍ（Ｒ：Ｙを含
む希土類元素のうちの少なくとも一種；Ｍ：Ｍｇ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉの元素およびこれらの元素並びに
Ｒの酸化物、フッ化物、炭化物、窒化物、水素化物のう
ち少なくとも一種）で表される磁性材料を開示してい
る。

【０００５】これらの磁性材料の製造方法として、希土
類−鉄系の母合金粉末を製造し、その後窒素原子を導入
するための窒化処理を行う方法が挙げられる。母合金粉
末の製造方法としては、例えば、希土類金属、鉄、およ
び必要ならばその他の金属を所定比率で調合し不活性ガ
ス雰囲気中で高周波溶解し、得られた合金インゴットを
均一化熱処理してから、ジョークラッシャーなどで所定
の粒度に粉砕する方法がある。また該合金インゴットを
使って液体急冷法により合金薄帯を製造し、粉砕する方
法もある。さらに、希土類酸化物粉末、還元剤、鉄粉、
および必要ならばその他の金属粉を出発原料とした還元
拡散法によって製造する方法もある。

【０００６】窒化処理としては、例えば、該母合金粉末
を窒素またはアンモニア、あるいはこれらと水素との混
合ガス雰囲気中で２００〜７００℃に加熱する方法があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の窒化処理で化合物中に十分な窒素原子を導入するため
にはかなり長い時間を必要とする。従って、従来法では
生産性に劣り、結果的に製造コストが高くなるという問
題があった。窒化処理を早めるために反応温度を高める
ことが試みられているが、高温では得られた化合物が分
解するため効果が小さい。また、高圧雰囲気中で窒化す
ることも試みられているが、安全上の問題がある。

【０００８】そこで、本発明は、従来よりも短い窒化処
理時間で製造される希土類−鉄−窒素系磁石合金を提供
することを目的とし、更には、窒化処理時間を短縮して
生産性を上げることによって、コスト的に安価な希土類
−鉄−窒素系磁石合金を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明者らは、窒素またはアンモニアなどの窒素含有雰
囲気における希土類−鉄系合金の窒化反応では、合金表
面上での窒素原子生成反応が律速反応となること、上記
磁石用合金の金属間化合物相内部にＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒ
ｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａの電子供与性の
強いアルカリ金属や、アルカリ土類金属を添加するとそ
の反応速度が向上し、結果として合金の窒化反応の速度
も速くなること、を見いだし本発明に至った。

【００１０】すなわち、本発明の第１の発明によれば、
ＳｍあるいはＮｄから選択された一種以上の希土類元素
１４〜２６ｗｔ％と、鉄又は鉄及びコバルトと、窒素１
ｗｔ％以上とを成分とする菱面体晶系、六方晶系、正方
晶系または単斜晶系の金属間化合物を含む合金であっ
て、該金属間化合物相内部に一様にＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒ
ｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａの少なくとも一
種以上を０．００１〜０．１ｗｔ％含有することを特徴
とする希土類−鉄−窒素系磁石合金が提供される。ま
た、本発明の第２の発明によれば、ＳｍあるいはＮｄか
ら選択された一種以上の希土類元素１４〜２６ｗｔ％
と、鉄又は鉄及びコバルトと、窒素１ｗｔ％以上と、Ｍ
（Ｍは、Ｔｉ、Ｍｎ又はＣｒの少なくとも一種以上）１
２ｗｔ％以下とを成分とする正方晶系または単斜晶系の
金属間化合物を含む合金であって、該金属間化合物相内
部に一様にＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、
ＳｒまたはＢａの少なくとも一種以上を０．００１〜
０．１ｗｔ％含有することを特徴とする希土類−鉄−窒
素系磁石合金が提供される。さらに、本発明の第３の発
明によれば、ＳｍあるいはＮｄから選択された一種以上
の希土類元素１４〜２６ｗｔ％と、鉄又は鉄及びコバル
トと、窒素１ｗｔ％以上と、Ｍ（Ｍは、Ｃｒ又はＭｎの
少なくとも一種以上）１２ｗｔ％以下とを成分とする菱
面体晶系または六方晶系の金属間化合物を含む合金であ
って、該金属間化合物相内部に一様にＬｉ、Ｎａ、Ｋ、
Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａの少なくとも
一種以上を０．００１〜０．１ｗｔ％含有することを特
徴とする希土類−鉄−窒素系磁石合金が提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の合金は、優れた磁気特性
を発現するために、菱面体晶系または六方晶系または正
方晶系または単斜晶系の結晶構造をもつ合金であること
が望ましい。

【００１２】希土類元素（Ｙを含むランタノイド元素の
いずれか１種または２種以上）としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍの群の中の少なくとも１種以上、
あるいは、これらの少なくとも１種と、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂの群の中の少なくと
も１種とからなるものであることが磁気特性を高める上
で望ましいが、特には、ＳｍまたはＮｄを用いたものは
磁石の磁気特性が極めて高くなる。希土類元素の含有量
は、磁石用合金中で、１４〜２６ｗｔ％であることが磁
気特性の点で望ましい。

【００１３】鉄は、磁気特性を損なうことなく温度特性
や耐食性を改善する目的で、その一部をＣｏで置換して
もよい。

【００１４】窒素は１ｗｔ％以上含まれていればよい。
これより少ないと磁石の磁気特性が劣るからである。

【００１５】また、ＭとしてＴｉ、Ｃｒ又はＭｎの少な
くとも一種以上を含有させると、結晶構造が安定化し磁
気特性が向上する。ただし磁気特性、特に飽和磁化が低
下するためその含有量は１２ｗｔ％以下であることが望
ましい。

【００１６】前記菱面体晶系または六方晶系または正方
晶系または単斜晶系の結晶構造をもつ金属間化合物とし
ては、例えば、Ｔｈ₂Ｚｎ₁₇型のＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃合金
や、ＴｂＣｕ₇型の（Ｓｍ、Ｚｒ）（Ｆｅ、Ｃｏ）₁₀Ｎ_x
合金や、ＴｈＭｎ₁₂型のＮｄＦｅ₁₁ＴｉＮ_x合金や、Ｒ₃
（Ｆｅ、Ｔｉ）₂₉型のＳｍ₃（Ｆｅ、Ｔｉ）₂₉Ｎ₅合金や
Ｓｍ₃（Ｆｅ、Ｃｒ）₂₉Ｎ_x合金などがある。

【００１７】Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、ＳｒまたはＢａの少なくとも一種以上の金属間化合
物相内部への含有量は、０．００１〜０．１ｗｔ％であ
ることが必要である。０．００１ｗｔ％未満では窒化処
理を短くできる効果がなく、また、０．１ｗｔ％を超え
ると合金の磁気特性、特に磁化が低下するので好ましく
ないからである。

【００１８】また、本発明においては、これらのアルカ
リ金属あるいはアルカリ土類金属を菱面体晶系または六
方晶系または正方晶系または単斜晶系の結晶構造をもつ
金属間化合物相内部に偏在することなく導入すること
が、本質的に重要なことである。したがって特開昭６１
−２９５３０８号公報、特開平５−１４８５１７号公
報、特開平５−２７１８５２号公報、特開平５−２７９
７１４号公報、特開平７−１６６２０３号公報などで従
来開示されている還元拡散合金におけるＣａなどのアル
カリ金属あるいはアルカリ土類金属の存在形態、すなわ
ち金属状態のアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属あ
るいはこれらの酸化物が、還元拡散反応に引き続いて行
われる湿式処理工程において十分除去できず金属間化合
物相外部あるいは合金粉末間に閉じこめられ残留してい
るような形態ではその効果は全く期待できない。

【００１９】なお、前述の特開平３−１６１０２号公報
では、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ−Ｍで表される磁性材料のＭと
して、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍ
ｎ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、
Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉの元素およびこれら
の元素並びにＲの酸化物、フッ化物、炭化物、窒化物、
水素化物、炭酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩、塩化物、硝酸塩
のうち少なくとも一種、としているが、その最も有効な
添加方法は母合金粉末を窒化しＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｈ化合物
を生成した後であって引き続き行われる焼結工程の前で
ある、としている。したがって該発明は、本発明におけ
る窒化処理時間の短縮化とは、何ら関係のないものであ
る。また該発明では母合金製造時にもＭを添加可能であ
るとはしているが、この場合合金粉の粒子境界部にＭを
多く含有する相と合金の粒子中心部にＭを含有しない相
とに二相分離することが必要である、としている。これ
に対して、本発明では合金の金属間化合物相内部に一様
にＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒまた
はＢａの少なくとも一種以上が含有されていることが必
要であるため、該発明とは何ら関係がない。

【００２０】本発明の合金の製造方法は特に制限され
ず、従来法の溶解鋳造法、液体急冷法、還元拡散法など
で希土類−鉄系母合金粉末を製造し窒化すればよい。こ
の中でも還元拡散法で母合金を製造する方法は、安価な
希土類酸化物を原料とすること、合金が粉末で得られる
ため粗粉砕工程が不要であること、磁気特性を劣化させ
る残留鉄相が少ないため均一化熱処理が不要であるこ
と、などから他の方法に比べてコスト的に有利である。
さらに導入する元素がＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａである場合には、これらの金属あるいはこれら
の水素化物が還元剤として使用されるため、還元剤自体
をＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの供給源と
することが可能である。これらの元素は、還元剤として
の投入量、還元剤および希土類酸化物の粉体性状、各種
原料粉末の混合状態、還元拡散反応の温度と時間を注意
深く制御することによって、金属間化合物相内部にしか
も定量的に導入することができる。なお上記還元剤の中
では、取り扱いの安全性とコストの点から、金属Ｃａが
好ましい。

【００２１】金属間化合物相内部に含有させたＬｉ、Ｎ
ａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａの分
析方法としては、例えば、合金を樹脂に埋め込みその研
磨面に対してＥＰＭＡ法により定量分析すればよい。あ
るいは、検量線を作成した上でＳＩＭＳ法で分析するこ
ともできる。ただし、特に還元拡散法によって母合金が
製造され還元剤がＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、
Ｂａである場合には、通常の化学分析法では金属間化合
物相外部あるいは合金粉末間に閉じこめられ残留してい
るものと区別しづらいので、好ましくない。

【００２２】なお、合金の窒化処理に先立って合金の水
素化処理を行えば、より希土類−鉄系合金の窒化速度が
向上する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例によって、さらに具体
的に説明する。実施例１試料１〜３・・・純度９９．９ｗｔ％、
粒度１５０メッシュ（タイラー標準、以下同じ）以下の
電解Ｆｅ粉２．２５ｋｇと、純度９９ｗｔ％平均粒度３
２５メッシュの酸化Ｓｍ粉末１．０１ｋｇと、純度９９
ｗｔ％の粒状金属Ｃａ０．４４ｋｇと、無水塩化Ｃａ粉
末０．０５ｋｇとを、Ｖブレンダーを用いて混合した。
ここで得られた混合物をステンレス容器に入れ、アルゴ
ン雰囲気下で１１５０〜１１８０℃で８〜１０時間にわ
たって加熱し還元拡散反応を施した。次いで反応生成物
を、冷却してから水中に投入し崩壊させた。その際、４
８メッシュ以上のものが数十ｇ存在しており、これにつ
いては水との反応性が遅いので、別途ボールミルで粉砕
し、水との反応を促進させて崩壊を早めた。

【００２４】得られたスラリーを水洗しさらに酢酸を用
いてｐＨ５．０まで酸洗浄して未反応のＣａと副生した
ＣａＯを除去した。得られたスラリーを濾過しエタノー
ルで置換した後真空乾燥して１００μｍ以下のＳｍ−Ｆ
ｅ母合金粉末それぞれ約３ｋｇを得た。ついでこの粉末
を管状炉中に装填し、アンモニア分圧０．３５のアンモ
ニア−水素混合ガス雰囲気中４６５℃で６時間加熱（窒
化処理）し、その後アルゴンガス中４６５℃で２時間加
熱（アニール処理）しＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石合金粉末を
得た。この合金粉をＸ線解析したところ、菱面体晶系の
Ｔｈ₂Ｚｎ₁₇型結晶構造の回折線（Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃金属
間化合物）のみ観測された。

【００２５】次に、合金粉をポリエステル樹脂に埋め込
みエメリー紙とバ布で研磨した後、任意の１０個のＳｍ
₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃金属間化合物粉についてＣａ含有量を島津製
作所製ＥＰＭＡ装置（ＥＰＭＡ−２３００、ビーム径約
１μｍ）で定量分析した。なお検出感度を高めるため
に、加速電圧２０ｋＶ、試料電流１×１０^-7Ａ、積算時
間を６０秒とした。さらに合金粉を振動ボールミルにて
フィッシャー平均粒径２．３μｍまで微粉砕し、最大磁
場１５ｋＯｅの振動試料型磁力計で磁気特性を測定し
た。このとき、微粉をパラフィンワックスと共にサンプ
ルケースに詰め、ドライヤーでパラフィンワックスを溶
融させてから２０ｋＯｅの配向磁場でその磁化容易軸を
そろえ、着磁磁場７０ｋＯｅでパルス着磁した。またＳ
ｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃金属間化合物相の真密度は７．６７ｇ／ｃ
ｃとし反磁場補正せずに評価した。還元拡散の反応温
度、時間、Ｓｍ、Ｆｅ、Ｎの化学分析値、ＥＰＭＡによ
るＣａ分析値、磁気特性を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】比較例１試料４〜６・・・還元拡散
反応を１０００〜１２００℃で６〜１２時間とし窒化処
理時間を６〜１２時間とした以外は、実施例１と同様に
Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石合金粉末を得た。還元拡散の反応
温度、時間、窒化時間、Ｓｍ、Ｆｅ、Ｎの化学分析値、
ＥＰＭＡによるＣａ分析値、磁気特性を表２に示す。Ｘ
線解析では試料４について未窒化相に相当する回折線が
認められた。試料４と５からは、Ｃａが０．００１ｗｔ
％未満では十分な磁気特性を得るのに必要な窒化時間が
長いこと、試料６からは０．１ｗｔ％を超えるとＢｒが
低下していることがわかる。

【００２８】

【表２】試料４：試料５：試料６：

【００２９】実施例２試料７〜１４・・・純度９
９．９ｗｔ％の電解Ｆｅと純度９９．７ｗｔ％の金属Ｓ
ｍと純度９９ｗｔ％以上の金属Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、
Ｃｓ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａとを所定量秤量しアルゴンガス
雰囲気中で高周波溶解し、幅２０ｍｍの鋼鋳型に鋳込ん
で合金インゴットそれぞれ約２ｋｇを得た。得られた合
金インゴットを高純度アルゴン雰囲気中で１１００℃４
８時間保持し、均一化処理した。次にこれを１００μｍ
以下になるようにジョークラッシャーとボールミルで粉
砕した。ついでこの粉末を管状炉中に装填し、アンモニ
ア分圧０．３５のアンモニア−水素混合ガス雰囲気中４
６５℃で６時間加熱（窒化処理）し、その後アルゴンガ
ス中４６５℃で２時間加熱（アニール処理）し、Ｓｍ−
Ｆｅ−Ｎ系磁石合金粉末を得た。これらの合金粉をＸ線
解析したところ、菱面体晶系のＴｈ₂Ｚｎ₁₇型結晶構造
の回折線（Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃金属間化合物）のみ観測され
た。実施例１と同様に評価した、Ｓｍ、Ｆｅ、Ｎの化学
分析値、ＥＰＭＡによる添加元素の分析値、磁気特性を
表３に示す。

【００３０】

【表３】試料７：試料８：試料９：試料１０：試料１１：試料１２：試料１３：試料１４：

【００３１】比較例２試料１５、１６・・・Ｌ
ｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａのいずれ
も添加せず、また、窒化処理時間を６〜１２時間とした
以外は、実施例２と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石合
金粉末を得た。窒化時間、Ｓｍ、Ｆｅ、Ｎの化学分析
値、磁気特性を表４に示す。Ｘ線解析では試料１５につ
いて未窒化相に相当する回折線が認められた。試料１５
と試料１６からは本発明の添加元素を含有しない場合に
は十分な磁気特性を得るのに必要な窒化時間が長いこと
がわかる。

【００３２】

【表４】

【００３３】比較例３試料１７〜２４・・・Ｌｉ、Ｎ
ａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａの添加量を変え
た以外は、実施例２と同様にしてＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石
合金粉末を得た。窒化時間、Ｓｍ、Ｆｅ、Ｎの化学分析
値、ＥＰＭＡによる添加元素の分析値、磁気特性を表５
に示す。これらの結果から含有量が０．１ｗｔ％を超え
るとＢｒが低下していることがわかる。

【００３４】

【表５】試料１７：試料１８：試料１９：試料２０：試料２１：試料２２：試料２３：試料２４：

【００３５】実施例３試料２５・・・純度９９．５ｗ
ｔ％、粒度３２５メッシュ以下の電解Ｃｏ粉と、純度９
９．７ｗｔ％、粒度３００メッシュ以下の電解Ｍｎ粉も
使用した以外には、実施例１と同様にして１００μｍ以
下のＳｍ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｍｎ母合金粉末を得た。ついで
この粉末を管状炉中に装填し、アンモニア分圧０．３７
のアンモニア−水素混合ガス雰囲気中４６５℃で７時間
加熱（窒化処理）し、その後アルゴンガス中４６５℃で
２時間加熱（アニール処理）しＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石合
金粉末を得た。この合金粉をＸ線解析したところ、菱面
体晶系のＴｈ_２Ｚｎ_１７型結晶構造の回折線（Ｓｍ_２Ｆ
ｅ_１７Ｎ_３金属間化合物）のみ観測された。磁気特性を
評価するための微粉砕粒径はフィッシャー平均粒径２２
μｍとした。還元拡散の反応温度、時間、Ｓｍ、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎの化学分析値、ＥＰＭＡによるＣａ分析
値、磁気特性を表６に示す。

【００３６】

【表６】

【００３７】比較例４試料２６〜２８・・・還元
拡散反応を１０００〜１２００℃で６〜１２時間とし窒
化処理時間を７〜１３時間とした以外は、実施例３と同
様にＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石合金粉末を得た。還元拡散の
反応温度、時間、窒化時間、Ｓｍ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、
Ｎの化学分析値、ＥＰＭＡによるＣａ分析値、磁気特性
を表７に示す。試料２６と試料２７からは、Ｃａが０．
００１ｗｔ％未満では十分な磁気特性を得るのに必要な
窒化時間が長いこと、試料２８からは０．１ｗｔ％を超
えるとＢｒが低下していることがわかる。

【００３８】

【表７】試料２６：試料２７：試料２８：

【００３９】実施例４試料２９・・・純度９９．
９ｗｔ％、粒度１５０メッシュ以下の電解Ｆｅ粉と、粒
度２００メッシュ以下のフェロチタン粉末と、純度９
９．９ｗｔ％、平均粒度３２５メッシュの酸化Ｎｄ粉末
を使用した以外は、実施例１と同様にして１００μｍ以
下のＮｄ−Ｆｅ−Ｔｉ母合金粉末約３ｋｇを得た。つい
でこの粉末を管状炉中に装填し、アンモニア分圧０．３
５のアンモニア−水素混合ガス雰囲気中４００℃で６時
間加熱（窒化処理）し、その後アルゴンガス中４００℃
で１時間加熱（アニール処理）しＮｄ−Ｆｅ−Ｔｉ−Ｎ
系磁石合金粉末を得た。この合金粉をＸ線解析したとこ
ろ、正方晶系のＴｈＭｎ₁₂型結晶構造の回折線（ＮｄＦ
ｅ₁₁ＴｉＮ₁金属間化合物）のみ観測された。還元拡散
の反応温度、時間、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎの化学分析
値、ＥＰＭＡによるＣａ分析値、磁気特性を表８に示
す。

【００４０】

【表８】

【００４１】比較例５試料３０〜３２・・・還元
拡散反応を１０００〜１２００℃で７〜１２時間とし窒
化処理時間を６〜１２時間とした以外は、実施例４と同
様にＮｄ−Ｆｅ−Ｔｉ−Ｎ系磁石合金粉末を得た。還元
拡散の反応温度、時間、窒化時間、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｔｉ、
Ｎの化学分析値、ＥＰＭＡによるＣａ分析値、磁気特性
を表９に示す。試料３０と試料３１からは、Ｃａが０．
００１ｗｔ％未満では十分な磁気特性を得るのに必要な
窒化時間が長いこと、試料３２からは０．１ｗｔ％を超
えるとＢｒが低下していることがわかる。

【００４２】

【表９】試料３０：試料３１：試料３２：

【００４３】実施例５試料３３・・・純度９９．
９ｗｔ％、粒度１５０メッシュ以下の電解Ｆｅ粉と、粒
度２００メッシュ以下のフェロクロム粉末と、純度９９
ｗｔ％平均粒度３２５メッシュの酸化Ｓｍ粉末を使用し
た以外は、実施例１と同様にして１００μｍ以下のＳｍ
−Ｆｅ母合金粉末約３ｋｇを得た。ついでこの粉末を管
状炉中に装填し、アンモニア分圧０．３５のアンモニア
−水素混合ガス雰囲気中５００℃で６時間加熱（窒化処
理）し、その後アルゴンガス中５００℃で１時間加熱
（アニール処理）しＳｍ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎ系磁石合金粉
末を得た。この合金粉をＸ線解析したところ、単斜晶系
のＲ₃(Ｆｅ、Ｔｉ）₂₉型結晶構造の回折線のみ観測され
た。還元拡散の反応温度、時間、Ｓｍ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎ
の化学分析値、ＥＰＭＡによるＣａ分析値、磁気特性を
表１０に示す。

【００４４】

【表１０】試料３３：

【００４５】比較例６試料３４〜３６・・・還元
拡散反応を１０００〜１２００℃で７〜１２時間とし窒
化処理時間を６〜１２時間とした以外は、実施例５と同
様にＳｍ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎ系磁石合金粉末を得た。還元
拡散の反応温度、時間、窒化時間、Ｓｍ、Ｆｅ、Ｃｒ、
Ｎの化学分析値、ＥＰＭＡによるＣａ分析値、磁気特性
を表１１に示す。試料３４と試料３５からはＣａが０．
００１ｗｔ％未満では十分な磁気特性を得るのに必要な
窒化時間が長いこと、試料３６からは０．１ｗｔ％を超
えるとＢｒが低下していることがわかる。

【００４６】

【表１１】試料３４：試料３５：試料３６：

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、従来よりも短時間で窒
化処理が可能となるため生産性が向上し、したがってコ
スト的に安価な希土類−鉄−窒素系磁石合金が得られ
た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−279714（ＪＰ，Ａ) 特開平６−168807（ＪＰ，Ａ) 特開平６−124812（ＪＰ，Ａ) 特開平６−112019（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 303 H01F 1/053

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｍあるいはＮｄから選択された一種以
上の希土類元素１４〜２６ｗｔ％と、鉄又は鉄及びコバ
ルトと、窒素１ｗｔ％以上とを成分とする菱面体晶系、
六方晶系、正方晶系または単斜晶系の金属間化合物を含
む合金であって、該金属間化合物相内部に一様にＬｉ、
Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａの
少なくとも一種以上を０．００１〜０．１ｗｔ％含有す
ることを特徴とする希土類−鉄−窒素系磁石合金。
【請求項２】ＳｍあるいはＮｄから選択された一種以
上の希土類元素１４〜２６ｗｔ％と、鉄又は鉄及びコバ
ルトと、窒素１ｗｔ％以上と、Ｍ（Ｍは、Ｔｉ、Ｍｎ又
はＣｒの少なくとも一種以上）１２ｗｔ％以下とを成分
とする正方晶系または単斜晶系の金属間化合物を含む合
金であって、該金属間化合物相内部に一様にＬｉ、Ｎ
ａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａの少
なくとも一種以上を０．００１〜０．１ｗｔ％含有する
ことを特徴とする希土類−鉄−窒素系磁石合金。
【請求項３】ＳｍあるいはＮｄから選択された一種以
上の希土類元素１４〜２６ｗｔ％と、鉄又は鉄及びコバ
ルトと、窒素１ｗｔ％以上と、Ｍ（Ｍは、Ｃｒ又はＭｎ
の少なくとも一種以上）１２ｗｔ％以下とを成分とする
菱面体晶系または六方晶系の金属間化合物を含む合金で
あって、該金属間化合物相内部に一様にＬｉ、Ｎａ、
Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａの少なく
とも一種以上を０．００１〜０．１ｗｔ％含有すること
を特徴とする希土類−鉄−窒素系磁石合金。