JP4033884B2

JP4033884B2 - 希土類焼結磁石の製造方法

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Inventors: 信岩崎; 力石坂
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Description

本発明は、希土類元素、遷移金属元素及びＢ（ホウ素）を主成分とする希土類焼結磁石の製造方法に関するものであり、特に、粉末冶金法により希土類焼結磁石を製造するに際し、焼結前の成形体強度を改良するための技術に関する。

希土類焼結磁石、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、磁気特性に優れていること、主成分であるＮｄが資源的に豊富で比較的安価であること等の利点を有することから、近年、その需要は益々拡大する傾向にある。このような状況から、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性を向上するための研究開発や、品質の高い希土類焼結磁石を製造するための製造方法の改良（例えば、特許文献１や特許文献２等を参照。）等が各方面において進められている。

例えば、特許文献１記載の発明では、特定の有機溶剤で希釈した潤滑剤を合金粉末に混合することで、潤滑剤の添加による成形体強度の低下を解消するようにしている。特許文献２記載の発明では、潤滑剤を添加するタイミングを変更することで、潤滑剤添加による配向度の向上等の効果を享受しつつ、粉砕機器の損耗を低減するようにしている。
［特許文献１］特開平９−３５０４号公報
［特許文献２］特開２００３−６８５５１号公報

希土類焼結磁石の製造方法としては、前述の各特許文献にも記載されるように、粉末冶金法が知られており、低コストでの製造が可能なことから、広く用いられている。粉末冶金法では、先ず、原料合金インゴットを粗粉砕及び微粉砕し、粒径が数μｍ程度の原料合金微粉を得る。このようにして得られた原料合金微粉を静磁場中で磁場配向させ、磁場を印加した状態でプレス成形を行う。磁場中成形後、成形体を真空中、または不活性ガス雰囲気中で焼結し、さらに時効処理を行う。

ところで、前述のような粉末冶金法により希土類焼結磁石を作製する場合、焼結前の成形体が圧粉体であるために強度が弱く、そのため成形が困難であるという問題がある。また成形体強度が不足すると、成形体をハンドリングする際に割れや欠けが生じ易くなり、これを原因とした歩留まり低下が問題となる。

したがって、希土類焼結磁石を粉末冶金法により製造する場合には、成形体強度を改善するための技術の開発が望まれるところである。成形体強度に関する記述は、先の特許文献１にも見られるが、この特許文献１記載の技術は、潤滑剤の添加による強度低下を解消するというのが主旨であり、成形性に主眼が置かれており、積極的に成形体強度を高めるという思想はない。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、磁気特性を劣化することなく成形体強度を向上し得る技術を開発することを目的とし、これにより、磁気特性に優れた希土類焼結磁石を歩留まり良く製造し得る希土類焼結磁石の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上述の目的を達成するために、長期に亘り種々の検討を重ねてきた。その結果、原料合金微粉への金属粉（例えばＡｌ粉、Ｎｉ粉、Ｚｒ粉、Ｍｎ粉）の添加が有効であるとの結論を得るに至った。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものであり、Ｒ（Ｒは希土類元素の１種又は２種以上、但し希土類元素はＹを含む概念である）、Ｔ（ＴはＦｅ又はＦｅ、Ｃｏを必須とする１種又は２種以上の遷移金属元素）及びＢを含む原料合金微粉を焼結し、希土類焼結磁石を製造するに際し、Ａｌ粉、Ｎｉ粉、Ｚｒ粉、Ｍｎ粉、Ｆｅ粉、Ｃｏ粉、Ｃｕ粉、Ｚｎ粉、Ａｇ粉、Ｓｎ粉、Ｂｉ粉から選ばれる１種または２種以上を添加金属粉とし、粉砕助剤及び０．０２ｗｔ％〜０．５ｗｔ％の添加金属粉を添加してある前記原料合金微粉を成形し、１０００〜１１５０℃で焼結を行うことを特徴とする。

原料合金微粉の成形に際して添加金属粉を添加することにより、成形体強度が向上する。特に、添加金属粉を板状の金属粉としたときに、効果が高い。その理由について、詳細は不明であるが、実験的に確かめられた事実である。このとき、添加金属粉が原因の磁気特性劣化は小さい。

添加金属粉の添加時期は、溶解鋳造した原料合金を粉砕した後、成形する前であれば任意であり、例えば粗粉砕後、あるいは微粉砕後のいずれでもよいが、なるべく粉砕が進んだ状態で添加することにより成形体強度の向上度合いが大きくなる。なお、例えばＡｌやＺｒ、Ｎｉ、Ｍｎ等は、希土類焼結磁石に含まれる元素としても知られているが、本発明の目的を達成するためには、原料合金を溶解、鋳造する段階で添加しても効果はなく、溶解、鋳造した原料合金を粉砕した後、原料合金粉にＡｌ粉、Ｚｒ粉、Ｎｉ粉、Ｍｎ粉等として添加することが必要である。

本発明の製造方法によれば、焼結前の成形体の強度を向上することができ、成形を容易なものとすることができ、成形体をハンドリングする際に割れや欠けが発生するのを抑制することができる。したがって、成形体の割れや欠け等による歩留まりの低下を減少することができ、希土類焼結磁石を効率的に製造することが可能である。また、本発明によれば、焼結後の希土類焼結磁石の磁気特性を劣化することもなく、保磁力や残留磁束密度等の磁気特性に優れた希土類焼結磁石を製造することが可能である。

［図１］希土類焼結磁石の製造プロセスの一例を示すフローチャートである。
［図２］希土類焼結磁石の製造プロセスの他の例を示すフローチャートである。
［図３］抗折強度の測定法を説明する概略斜視図である。
［図４］球状Ａｌ粉の顕微鏡写真である。
［図５］板状Ａｌ粉の顕微鏡写真である。

符号の説明

１合金化工程、２粗粉砕工程、２ａ水素粉砕工程、２ｂ機械的粗粉砕工程、３微粉砕工程、４磁場中成形工程、５焼結・時効工程、６加工工程、７表面処理工程、１１成形体、１２，１３，１４支持具

以下、本発明を適用した希土類焼結磁石の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。

本発明の製造方法において、製造対象となる希土類焼結磁石は、希土類元素、遷移金属元素及びホウ素を主成分とするものである。磁石組成は、目的に応じて任意に選択すればよい。

例えば、Ｒ−Ｔ−Ｂ（Ｒは希土類元素の１種又は２種以上、但し希土類元素はＹを含む概念である。ＴはＦｅまたはＦｅ及びＣｏを必須とする遷移金属元素の１種または２種以上であり、Ｂはホウ素である。）系希土類焼結磁石とする場合、磁気特性に優れた希土類焼結磁石を得るためには、焼結後の磁石組成において、希土類元素Ｒが２０〜４０質量％、ホウ素Ｂが０．５〜４．５質量％、残部が遷移金属元素Ｔとなるような配合組成とすることが好ましい。ここで、Ｒは、希土類元素、すなわちＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる１種、または２種以上である。中でも、Ｎｄは、資源的に豊富で比較的安価であることから、主成分をＮｄとすることが好ましい。また、Ｄｙの含有は異方性磁界を増加させるため、保磁力Ｈｃｊを向上させる上で有効である。

あるいは、添加元素Ｍを加えて、Ｒ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系希土類焼結磁石とすることも可能である。この場合、添加元素Ｍとしては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｃ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｂｉ、Ｇａ等を挙げることができ、これらの１種または２種以上を選択して添加することができる。これら添加元素Ｍの添加量は、残留磁束密度等の磁気特性を考慮して、３質量％以下とすることが好ましい。添加元素Ｍの添加量が多すぎると、磁気特性が劣化するおそれがある。

勿論、これら組成に限らず、希土類焼結磁石として従来公知の組成全般に適用可能であることは言うまでもない。

上述の希土類焼結磁石を製造するには、粉末冶金法が採用される。以下、希土類焼結磁石の粉末冶金法による製造方法について説明する。

図１は、粉末冶金法による希土類焼結磁石の製造プロセスの一例を示すものである。この製造プロセスは、基本的には、合金化工程１、粗粉砕工程２、微粉砕工程３、磁場中成形工程４、焼結・時効工程５、加工工程６、及び表面処理工程７とにより構成される。なお、酸化防止のために、焼結後までの各工程は、ほとんどの工程を真空中、あるいは不活性ガス雰囲気中（窒素雰囲気中、Ａｒ雰囲気中等）で行うことが好ましい。

合金化工程１では、原料となる金属、あるいは合金を磁石組成に応じて配合し、真空あるいは不活性ガス、例えばＡｒ雰囲気中で溶解し、鋳造することにより合金化する。鋳造法としては、溶融した高温の液体金属を回転ロール上に供給し、合金薄板を連続的に鋳造するストリップキャスト法（連続鋳造法）が生産性等の観点から好適であるが、本発明はそれに限ったものではない。原料金属（合金）としては、純希土類元素、希土類合金、純鉄、フェロボロン、さらにはこれらの合金等を使用することができる。凝固偏析を解消すること等を目的に、必要に応じて溶体化処理を行ってもよい。溶体化処理の条件としては、例えば真空またはＡｒ雰囲気下、７００〜１５００℃領域で１時間以上保持する。

合金はほぼ最終磁石組成である単一の合金を用いても、最終磁石組成になるように、組成の異なる複数種類の合金を混合してもよいも良い。混合は合金・原料粗粉・原料微粉のどの工程でもよいが、混合性から合金での混合が望ましい。

粗粉砕工程２では、先に鋳造した原料合金の薄板、あるいはインゴット等を、粒径数百μｍ程度になるまで粉砕する。粉砕手段としては、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用いることができる。

前記粗粉砕工程２は、複数の粉砕手段を組み合わせた複数工程により構成することも可能である。図２は、粗粉砕工程２を、水素粉砕工程２ａと、機械的粗粉砕工程２ｂの２工程とした例である。水素粉砕工程２ａは、鋳造した原料合金に水素を吸蔵させ、相によって水素吸蔵量が異なることを利用して、自己崩壊的に粉砕する工程である。これにより、粒径数ｍｍ程度の大きさに粉砕することができる。機械的粗粉砕工程２ｂは、先にも述べたようなブラウンミル等の機械的手法を利用して粉砕する工程であり、前記水素粉砕工程２ａにより数ｍｍ程度の大きさに粉砕された原料合金粉を、粒径数百μｍ程度になるまで粉砕する。粗粉砕性を向上させるために、水素粉砕工程を組み合わせた粗粉砕を行うことが効果的である。水素粉砕工程２ａを行う場合、機械的粗粉砕工程２ｂは省略することも可能である。

前述の粗粉砕工程２が終了した後、通常、粗粉砕した原料合金粉に粉砕助剤を添加する。粉砕助剤としては、例えば脂肪酸系化合物等を使用することができるが、特に、脂肪酸アミドを粉砕助剤として用いることで、良好な磁気特性を有する希土類焼結磁石を得ることができる。粉砕助剤の添加量としては、０．０３〜０．４質量％とすることが好ましい。この範囲内で粉砕助剤を添加した場合、焼結後の残留炭素の量を低減することができ、希土類焼結磁石の磁気特性を向上させる上で有効である。

粗粉砕工程２の後、微粉砕工程３を行うが、この微粉砕工程３は、例えばジェットミルを使用して行われる。微粉砕の際の条件は、用いる気流式粉砕機に応じて適宜設定すればよく、原料合金粉を平均粒径が１〜１０μｍ程度、例えば３〜６μｍとなるまで微粉砕する。ジェットミルは、高圧の不活性ガス（例えば窒素ガス）を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により粉体の粒子を加速し、粉体の粒子同士の衝突や、ターゲットあるいは容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。ジェットミルは、一般的に、流動層を利用するジェットミル、渦流を利用するジェットミル、衝突板を用いるジェットミル等に分類される。

微粉砕工程３の後、磁場中成形工程４において、原料合金微粉を磁場中にて成形する。具体的には、微粉砕工程３にて得られた原料合金微粉を電磁石を配置した金型内に充填し、磁場印加によって結晶軸を配向させた状態で磁場中成形する。磁場中成形は、縦磁場成形、横磁場成形のいずれであってもよい。この磁場中成形は、例えば８００〜１５００ｋＡ／ｍの磁場中で、１３０〜１６０ＭＰａ前後の圧力で行えばよい。

次に焼結・時効工程５において、焼結及び時効処理を実施する。すなわち、原料合金微粉を磁場中成形後、成形体を真空または不活性ガス雰囲気中で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、例えば１０００〜１１５０℃で５時間程度焼結すればよく、焼結後、急冷することが好ましい。焼結後、得られた焼結体に時効処理を施すことが好ましい。この時効処理は、得られる希土類焼結磁石の保磁力Ｈｃｊを制御する上で重要な工程であり、例えば不活性ガス雰囲気中あるいは真空中で時効処理を施す。時効処理としては、２段時効処理が好ましく、１段目の時効処理工程では、８００℃前後の温度で１〜３時間保持する。次いで、室温〜２００℃の範囲内にまで急冷する第１急冷工程を設ける。２段目の時効処理工程では、５５０℃前後の温度で１〜３時間保持する。次いで、室温まで急冷する第２急冷工程を設ける。６００℃近傍の熱処理で保磁力Ｈｃｊが大きく増加するため、時効処理を一段で行う場合には、６００℃近傍の時効処理を施すとよい。

前記焼結・時効工程５の後、加工工程６及び表面処理工程７を行う。加工工程６は、所望の形状に機械的に成形する工程である。表面処理工程７は、得られた希土類焼結磁石の酸化を抑えるために行う工程であり、例えばメッキ被膜や樹脂被膜を希土類焼結磁石の表面に形成する。

以上の製造プロセスにおいて、本発明では、原料合金微粉に成形助剤として添加金属粉を添加し、磁場中成形工程４において成形するようにする。添加金属粉としては、Ａｌ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｂｉ等、任意の金属粉を用いることができ、これらの中から１種、または２種以上を選択して使用すればよい。中でも、Ａｌ粉、Ｎｉ粉、Ｚｒ粉、Ｍｎ粉が好ましく、これらから選択される１種、あるいは２種以上を成形助剤として添加することが好適である。

添加金属粉の添加時期は、合金化工程１により原料合金を溶解鋳造し、粉砕した後、磁場中成形工程４において磁場中成形するまでの間であればよい。例えば、図１に示す製造プロセスの場合、微粉砕工程３の後（図中、添加時期Ａ）、あるいは粗粉砕工程２の後（図中、添加時期Ｂ）、である。図２に示す製造プロセスの場合、微粉砕工程３の後（図中、添加時期Ａ）、機械的粗粉砕工程２ｂの後（図中、添加時期Ｂ）、あるいは水素粉砕工程２ａの後（図中、添加時期Ｃ）である。

添加金属粉の添加時期は、基本的にはこれらのいずれであってもよいが、原料合金の粉砕が進んでから添加する方が効果が高い。最も効果が高いのは、成形直前の原料合金微粉に添加する場合である。したがって、例えば、図１の製造プロセスにおいては、粗粉砕工程２の後（添加時期Ｂ）に添加するよりも、微粉砕工程３の後（添加時期Ａ）に添加する方が効果が高い。同様に、図２に示す製造プロセスにおいては、水素粉砕工程２ａの後（添加時期Ｃ）に添加するよりも、機械的粗粉砕工程２ａの後（添加時期Ｂ）に添加する方が効果が高く、さらに、機械的粗粉砕工程２ａの後（添加時期Ｂ）に添加するより微粉砕工程３の後（添加時期Ａ）に添加する方が効果が高い。

添加金属粉は公知の混合方法で混合すればよく、例えば、Ｖミキサー、リボンミキサー等、均一に混合されればどのような方法を採用しても良い。

添加金属粉の添加量としては、原料合金微粉に対して０．０１質量％以上とすることが好ましく、０．０２質量％以上とすることがより好ましい。添加金属粉の添加量が０．０１質量％未満であると、十分な効果を得ることが難しくなる。ただし、磁気特性の劣化を考慮すると、０．５質量％以下とすることが好ましい。添加金属粉の添加量が０．５質量％を越えると、磁気特性の劣化が問題となるおそれがある。

添加金属粉の最適添加量は、添加金属粉の種類によって異なり、例えばＡｌ粉の最適添加量は、０．１５質量％以上、０．３質量％以下である。Ｎｉ粉の最適添加量は、０．０２質量％〜０．０８質量％である。Ｚｒ粉の最適添加量は、０．１５質量％〜０．３質量％である。Ｍｎ粉の最適添加量は、０．０２質量％〜０．２５質量％である。

添加する添加金属粉の平均粒径等は任意であり、例えば、使用する添加金属粉の平均粒径は、原料合金微粉の粒径に応じて適宜選定すればよい。好ましくは、添加金属粉の平均粒径が５０μｍ以下であり、１０μｍ以下であることがより好ましい。

使用する添加金属粉の形状も任意であるが、板状である場合に効果が高い。したがって、例えば鱗片状等、所定の厚みを持った平板状の金属粉を用いることが好ましい。このような板状の粉体は、例えば粉体を顕微鏡等で観察することにより、容易に判別することができる。前記板状の金属粉において、板状比（板面径／板厚）や粒径、厚さは任意であるが、好ましくは板状比２〜１５である。板面径は、５０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。中でも重要なのは、板状粉の厚さであり、板状の金属粉の厚さは１０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがより好ましい。厚さの薄い板状の粉体を用いることで、より一層の効果が発揮される。

添加した添加金属粉は、焼結後には原料合金と合金化して取り込まれ、所定の添加量以下であれば得られる希土類焼結磁石の特性に影響を及ぼすことはない。

次に、本発明の具体的な実施例について、実験結果を基に説明する。

希土類焼結磁石の作製
原料合金の組成としては、Ｎｄ２４．５質量％、Ｐｒ６．０質量％、Ｄｙ１．８質量％、Ｃｏ０．５質量％、Ａｌ０．２質量％、Ｃｕ０．０７質量％、Ｂ１．０質量％、残部Ｆｅとした。原料となる金属あるいは合金を前記組成となるように配合し、ストリップキャスト法により原料合金薄板を溶解、鋳造した。

得られた原料合金薄板を水素粉砕した後、ブラウンミルにて機械的粗粉砕を行い、原料合金粗粉を得る。原料合金粗粉に粉砕助剤として、オレイン酸アミド０．１質量％を添加した。次いで、気流式粉砕機（ジェットミル）を使用して高圧窒素ガス雰囲気中で微粉砕を行い、平均粒径Ｄ５０＝４．１μｍの原料合金微粉を得た。

この原料合金微粉に添加金属粉を添加し、乳鉢で混合した。得られた各粉体を磁場中成形し、所定の形状の成形体を得た。磁場中成形では、前記粉体を１２００ｋＡ／ｍの磁場中において、成形圧１４７ＭＰａで成形した。磁場方向はプレス方向と垂直な方向である。

磁場中成形した成形体を、焼結し、時効処理を行って試料１〜９を作製した。焼結は、焼結温度１０３０℃とし、真空中において４時間焼結した。時効は、２段時効処理とし、１段目は９００℃、１時間、２段目は５３０℃、１時間とした。

評価
前記希土類焼結磁石の作製において、先ず、磁場中成形により成形された成形体の抗折強度を測定した。抗折強度は、日本工業規格ＪＩＳＲ１６０１に準じて行った。すなわち、図３に示すように、成形体１１を丸棒状の２本の支持具１２，１３の上に載置し、成形体１１上の中央位置にやはり丸棒状の支持具１４を配置して荷重を加えた。成形体１１のチップサイズは、２０ｍｍ×１８ｍｍ×６ｍｍとした。また、抗折圧を加える方向は、プレス方向とした。

また、作製した各希土類焼結磁石について、保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒを測定した。測定は、Ｂ−Ｈトレーサーを用いて行った。

Ａｌ粉（球状粉）添加による成形体強度及び磁気特性への影響
先の希土類焼結磁石の作製に従い、添加金属粉として球状Ａｌ粉を用いるとともに、球状Ａｌ粉の添加量を表１に示すように変え、試料１−１〜試料１−１１を作製した。使用した球状Ａｌ粉の顕微鏡写真を図４に示す。なお、試料１−１〜試料１−９で使用したＡｌ粉の粒径は２０μｍ、試料１０，１１で使用したＡｌ粉の粒径は４０μｍである。各試料における球状Ａｌ粉の添加量、磁石Ａｌ組成、成形体の抗折強度（成形体強度）、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表１に示す。

この表１から明らかなように、球状Ａｌ粉を添加することによって、成形体の抗折強度が向上している。成形体の抗折強度の向上は、球状Ａｌ粉の添加量が多いほど大きくなっている。したがって、磁場中成形に際しては、球状Ａｌ粉の添加が有効であることがわかる。一方、磁気特性については、球状Ａｌ粉の添加量が０．５質量％以下の範囲では、特に問題となるようなレベルの低下は見られない。ただし、球状Ａｌ粉の添加が０．５質量％を越えると、次第に残留磁束密度Ｂｒの劣化が大きくなっている。

Ａｌ粉の添加時期についての検討
先の作製方法に従い、球状Ａｌ粉の添加時期を変えて希土類焼結磁石を作製した。球状Ａｌ粉の添加量は０．２０質量％である。球状Ａｌ粉の添加時期は、水素粉砕後（試料１−１２）、ブラウンミルによる粗粉砕後（試料１−１３）、ジェットミルによる微粉砕後（試料１−１４）とした。また、比較のため、球状Ａｌ粉の添加量に相当する量のＡｌを合金組成に加えた試料（試料１−１５）も作製した。そして、これら試料についても、同様に成形体強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を測定した。結果を表２に示す。

この表２から明らかなように、球状Ａｌ粉を添加することで、いずれの場合にも成形体強度の向上が見られるが、粉砕工程の後段で添加する程、その効果が大きくなっている。すなわち、試料１−１２よりも試料１−１３の方が成形体強度の向上が大きく、試料１−１３よりも試料１−１４の方が成形体強度の向上が大きい。Ａｌを合金組成に加えた試料１−１５は、球状Ａｌ粉を添加していない試料１−１と成形体強度は変わらず、成形体強度に関しては効果が認められない。また、Ａｌの添加工程が異なっていても同一Ａｌ組成であれば磁気特性に変化はない。

原料合金組成へのＡｌ添加と成形時Ａｌ粉添加の比較
Ａｌ粉を添加金属粉として添加した場合と、合金組成として添加した場合の磁気特性の相違について調べた。作製した試料は、原料合金Ａｌ組成を０．２質量％とし球状Ａｌ粉の添加量を０質量％とした試料１−１６、原料合金Ａｌ組成を０．２質量％とし球状Ａｌ粉の添加量を０．２質量％とした試料１−１７、原料合金Ａｌ組成を０質量％とし球状Ａｌ粉の添加量を０．２質量％とした試料１−１８、及び原料合金Ａｌ組成を０質量％とし球状Ａｌ粉の添加量を０質量％とした試料１−１９の４種類である。なお、試料１−１６は試料１−１と同一であり、試料１−１７は試料１−６と同一であるが、他の試料との比較のため、ここでは異なる試料番号を付してある。各試料における原料合金Ａｌ組成、Ａｌ粉の添加量、成形体強度、保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒを表３に示す。

例えば、試料１−１６と試料１−１８の結果を比べて見ると明らかなように、磁石Ａｌ組成が同じとなるこれら試料では、保磁力Ｈｃｊや残留磁束密度Ｂｒはほぼ同じ値となっている。成形体強度は、球状Ａｌ粉として添加した場合の方が大きい。このように、合金と同じ量となるような成形時添加であれば（すなわち原料合金Ａｌ組成がゼロで必要量成形時添加であれば）、成形体強度以外の特性は変化しない。したがって、球状Ａｌ粉の成形時添加が有利であることがわかる。

Ａｌ粉（板状粉）添加による成形体強度及び磁気特性への影響
添加金属粉として板状Ａｌ粉を表４に示す添加量で添加し、試料１−２０〜試料１−２８を作製した。図５に、使用した板状Ａｌ粉の顕微鏡写真を示す。なお、使用した板状Ａｌ粉の板面径は４０μｍ、厚さは３μｍである。各試料における板状Ａｌ粉の添加量、成形体の抗折強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表４に示す。

この表４から明らかなように、板状Ａｌ粉を添加することによって、成形体の抗折強度が向上しているが、その効果は粒状Ａｌ粉を添加した場合に比べて高いことがわかる。

板状Ａｌ粉における厚さの検討
添加金属粉として板状Ａｌ粉を０．２０質量％添加した。板状Ａｌ粉の厚さを変えた試料１−２９〜試料１−３３を作製した。各試料における板状Ａｌ粉の厚さ、成形体の抗折強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表５に示す。

この表５から明らかなように、板状Ａｌ粉の厚さを１０μｍ以下とすることで、より一層の抗折強度の向上が認められる。したがって、板状Ａｌ粉の厚さを１０μｍ以下とすることが有効であることがわかる。

Ｎｉ粉（球状粉）添加による成形体強度及び磁気特性への影響
先の希土類焼結磁石の作製に従い、添加金属粉として球状Ｎｉ粉（粒径２μｍ）を用いるとともに、球状Ｎｉ粉の添加量を表１に示すように変え、試料２−１〜試料２−９を作製した。各試料における球状Ｎｉ粉の添加量、成形体の抗折強度（成形体強度）、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表６に示す。

この表６から明らかなように、球状Ｎｉ粉を添加することによって、成形体の抗折強度が向上している。成形体の抗折強度の向上は、球状Ｎｉ粉の添加量０．０５質量％付近でピークとなっており、それ以上の添加量では、若干低下する傾向にある。一方、磁気特性については、球状Ｎｉ粉の添加量が多いほど磁気特性、特に保磁力Ｈｃｊが向上している。これらのことから、球状Ｎｉ粉の添加量は、０．０２質量％以上とすることが好ましく、０．０２質量％〜０．０８質量％とすることがより好ましいことがわかる。

Ｎｉ粉の添加時期についての検討
先の作製方法に従い、球状Ｎｉ粉の添加時期を変えて希土類焼結磁石を作製した。球状Ｎｉ粉の添加量は０．０５質量％である。球状Ｎｉ粉の添加時期は、水素粉砕後（試料２−１０）、ブラウンミルによる粗粉砕後（試料２−１１）、ジェットミルによる微粉砕後（試料２−１２）とした。また、比較のため、Ｎｉ粉の添加量に相当する量のＮｉを合金組成に加えた試料（試料２−１３）も作製した。そして、これら試料についても、同様に抗折強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を測定した。結果を表７に示す。

この表７から明らかなように、Ｎｉ粉を添加することで、いずれの場合にも成形体強度の向上が見られるが、粉砕工程の後段で添加する程、その効果が大きくなっている。すなわち、試料２−１０よりも試料２−１１の方が成形体強度の向上が大きく、試料２−１１よりも試料２−１２の方が成形体強度の向上が大きい。Ｎｉを合金組成に加えた試料２−１３は、Ｎｉ粉を添加していない試料２−１と成形体強度が変わらず、成形体強度に関しては効果が認められない。

Ｎｉ粉（板状粉）添加による成形体強度及び磁気特性への影響
添加金属粉として板状Ｎｉ粉を表８に示す添加量で添加し、試料２−１４〜試料２−２２を作製した。なお、使用した板状Ｎｉ粉の板面径は１０μｍ、厚さは２μｍである。各試料における板状Ｎｉ粉の添加量、成形体の抗折強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表８に示す。

この表８から明らかなように、板状Ｎｉ粉を添加することによって、成形体の抗折強度が向上しているが、その効果は粒状Ｎｉ粉を添加した場合に比べて高いことがわかる。

板状Ｎｉ粉における厚さの検討
添加金属粉として板状Ｎｉ粉を０．０５質量％添加した。板状Ｎｉ粉の厚さを変えた試料２−２３〜試料２−２７を作製した。各試料における板状Ｎｉ粉の厚さ、成形体の抗折強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表９に示す。

この表９から明らかなように、板状Ｎｉ粉の厚さを１０μｍ以下とすることで、より一層の抗折強度の向上が認められる。したがって、板状Ｎｉ粉の厚さを１０μｍ以下とすることが有効であることがわかる。

Ｚｒ粉（球状粉）添加による成形体強度及び磁気特性への影響
先の希土類焼結磁石の作製に従い、添加金属粉として球状Ｚｒ粉（粒径１５μｍ）を用いるとともに、球状Ｚｒ粉の添加量を表１０に示すように変え、試料３−１〜試料３−９を作製した。各試料における球状Ｚｒ粉の添加量、成形体の抗折強度（成形体強度）、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表１０に示す。

この表１０から明らかなように、Ｚｒ粉を添加することによって、成形体の抗折強度が向上している。成形体の抗折強度の向上は、Ｚｒ粉の添加量が多いほど大きくなっている。したがって、磁場中成形に際しては、Ｚｒ粉の添加が有効であることがわかる。一方、磁気特性については、Ｚｒ粉の添加量が０．５質量％以下の範囲では、特に問題となるようなレベルの低下は見られない。ただし、Ｚｒ粉の添加が０．５質量％を越えると、次第に磁気特性の劣化が大きくなっている。

Ｚｒ粉の添加時期についての検討
先の作製方法に従い、Ｚｒ粉の添加時期を変えて希土類焼結磁石を作製した。なお、ここでは板状Ｚｒ粉を使用した。板状Ｚｒ粉の板面径は１５μｍ１厚さは３μｍである。また、板状Ｚｒ粉の添加量は０．２０質量％である。板状Ｚｒ粉の添加時期は、水素粉砕後（試料３−１０）、ブラウンミルによる粗粉砕後（試料３−１１）、ジェットミルによる微粉砕後（試料３−１２）とした。また、比較のため、Ｚｒ粉の添加量に相当する量のＺｒを合金組成に加えた試料（試料３−１３）も作製した。そして、これら試料についても、同様に抗折強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を測定した。結果を表１１に示す。

この表１１から明らかなように、Ｚｒ粉を添加することで、いずれの場合にも成形体強度の向上が見られるが、粉砕工程の後段で添加する程、その効果が大きくなっている。すなわち、試料３−１０よりも試料３−１１の方が成形体強度の向上が大きく、試料３−１１よりも試料３−１２の方が成形体強度の向上が大きい。Ｚｒを合金組成に加えた試料３−１３は、Ｚｒ粉を添加していない試料３−１と成形体強度が変わらず、成形体強度に関しては効果が認められない。

Ｚｒ粉（板状粉）添加による成形体強度及び磁気特性への影響
添加金属粉として板状Ｚｒ粉を表１２に示す添加量で添加し、試料３−１４〜試料３−２２を作製した。なお、使用した板状Ｚｒ粉の板面径は１５μｍ、厚さは３μｍである。各試料における板状Ｚｒ粉の添加量、成形体の抗折強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表１２に示す。

この表１２から明らかなように、板状Ｚｒ粉を添加することによって、成形体の抗折強度が向上しているが、その効果は粒状Ｚｒ粉を添加した場合に比べて高いことがわかる。

板状Ｚｒ粉における厚さの検討
添加金属粉として板状Ｚｒ粉を０．２０質量％添加した。板状Ｚｒ粉の厚さを変えた試料３−２３〜試料３−２７を作製した。各試料における板状Ｚｒ粉の厚さ、成形体の抗折強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表１３に示す。

この表１３から明らかなように、板状Ｚｒ粉の厚さを１０μｍ以下とすることで、より一層の抗折強度の向上が認められる。したがって、板状Ｚｒ粉の厚さを１０μｍ以下とすることが有効であることがわかる。

Ｍｎ粉（角形粉）添加による成形体強度及び磁気特性への影響
先の希土類焼結磁石の作製に従い、添加金属粉として角形Ｍｎ粉を用いるとともに、角形Ｍｎ粉の添加量を表１４に示すように変え、試料４−１〜試料４−９を作製した。各試料における角形Ｍｎ粉の添加量、成形体の抗折強度（成形体強度）、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表１４に示す。

この表１４から明らかなように、Ｍｎ粉を添加することによって、成形体の抗折強度が向上している。成形体の抗折強度の向上は、Ｍｎ粉の添加量０．１０質量％付近でピークとなっており、それ以上の添加量では、若干低下する傾向にある。したがって、Ｍｎ粉の添加量は、０．０２質量％以上とすることが好ましく、０．０２質量％〜０．２５質量％とすることがより好ましいことがわかる。

Ｍｎ粉の添加時期についての検討
先の作製方法に従い、角形Ｍｎ粉の添加時期を変えて希土類焼結磁石を作製した。角形Ｍｎ粉の添加量は０．１０質量％である。角形Ｍｎ粉の添加時期は、水素粉砕後（試料４−１０）、ブラウンミルによる粗粉砕後（試料４−１１）、ジェットミルによる微粉砕後（試料４−１２）とした。また、比較のため、Ｍｎ粉の添加量に相当する量のＭｎを合金組成に加えた試料（試料４−１３）も作製した。そして、これら試料についても、同様に抗折強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を測定した。結果を表１５に示す。

この表１５から明らかなように、Ｍｎ粉を添加することで、いずれの場合にも成形体強度の向上が見られるが、粉砕工程の後段で添加する程、その効果が大きくなっている。すなわち、試料４−１０よりも試料４−１１の方が成形体強度の向上が大きく、試料４−１１よりも試料４−１２の方が成形体強度の向上が大きい。Ｍｎを合金組成に加えた試料４−１３は、Ｍｎ粉を添加していない試料４−１と成形体強度が変わらず、成形体強度に関しては効果が認められない。

Ｍｎ粉（板状粉）添加による成形体強度及び磁気特性への影響
添加金属粉として板状Ｍｎ粉を表１６に示す添加量で添加し、試料４−１４〜試料４−２２を作製した。なお、使用した板状Ｍｎ粉の厚さは、３μｍである。各試料における板状Ｍｎ粉の添加量、成形体の抗折強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表１６に示す。

この表１６から明らかなように、板状Ｍｎ粉を添加することによって、成形体の抗折強度が向上しているが、その効果は粒状Ｍｎ粉を添加した場合に比べて高いことがわかる。

板状Ｍｎ粉における厚さの検討
添加金属粉として板状Ｍｎ粉を０．１０質量％添加した。板状Ｍｎ粉の厚さを変えた試料４−２３〜試料４−２７を作製した。各試料における板状Ｍｎ粉の厚さ、成形体の抗折強度、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表１７に示す。

この表１７から明らかなように、板状Ｍｎ粉の厚さを１０μｍ以下とすることで、より一層の抗折強度の向上が認められる。したがって、板状Ｍｎ粉の厚さを１０μｍ以下とすることが有効であることがわかる。

各種金属粉の添加による成形体強度及び磁気特性への影響
先の希土類焼結磁石の作製に従い、添加金属粉として表１８に示す金属粉を用いて試料５−１〜試料５−８を作製した。添加金属粉の添加量は０．１質量％、粒径は１０〜２０μｍ（球状粉）とした。各試料における金属粉の種類、添加量、成形体の抗折強度（成形体強度）、磁気特性（保磁力Ｈｃｊ及び残留磁束密度Ｂｒ）を表１８に示す。

この表１８から明らかなように、各種金属粉を添加することによって、成形体の抗折強度が向上している。したがって、磁場中成形に際しては、金属粉の添加が有効であることがわかる。

Claims

Ｒ（Ｒは希土類元素の１種又は２種以上、但し希土類元素はＹを含む概念である）、Ｔ（ＴはＦｅ又はＦｅ、Ｃｏを必須とする１種又は２種以上の遷移金属元素）及びＢを含む原料合金微粉を焼結し、希土類焼結磁石を製造するに際し、
Ａｌ粉、Ｎｉ粉、Ｚｒ粉、Ｍｎ粉、Ｆｅ粉、Ｃｏ粉、Ｃｕ粉、Ｚｎ粉、Ａｇ粉、Ｓｎ粉、Ｂｉ粉から選ばれる１種または２種以上を添加金属粉とし、粉砕助剤及び０．０２ｗｔ％〜０．５ｗｔ％の添加金属粉を添加してある前記原料合金微粉を成形し、１０００〜１１５０℃で焼結を行うことを特徴とする希土類焼結磁石の製造方法。
原料合金を粗粉砕する粗粉砕工程及び微粉砕する微粉砕工程を有し、前記微粉砕工程後に添加金属粉を添加することを特徴とする請求項１記載の希土類焼結磁石の製造方法。
原料合金を粗粉砕する粗粉砕工程及び微粉砕する微粉砕工程を有し、前記粗粉砕工程後に添加金属粉を添加することを特徴とする請求項１記載の希土類焼結磁石の製造方法。
原料合金を粗粉砕する粗粉砕工程及び微粉砕する微粉砕工程を有するとともに、前記粗粉砕工程は水素粉砕工程と機械的粗粉砕工程とを有し、前記水素粉砕工程後に添加金属粉を添加することを特徴とする請求項１記載の希土類焼結磁石の製造方法。
前記添加金属粉は、板状の金属粉であることを特徴とする請求項１記載の希土類焼結磁石の製造方法。
前記板状の金属粉の厚さが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の希土類焼結磁石の製造方法。
前記板状の金属粉の厚さが３μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の希土類焼結磁石の製造方法。