JP4450239B2 - 希土類永久磁石材料及びその製造方法 - Google Patents
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Description
[請求項1]
R1−Fe−B系組成(R1はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)からなる焼結磁石体に対し、R2の酸化物、R3のフッ化物、R4の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上(R2、R3、R4はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)を含有する粉末を当該磁石体の表面に存在させた状態で、当該磁石体及び粉体を当該磁石の焼結温度以下の温度で真空又は不活性ガス中において熱処理を施すことを特徴とする希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項2]
熱処理される焼結磁石体が、最大部の寸法が100mm以下で且つ磁気異方性化した方向の寸法が10mm以下の形状を有することを特徴とする請求項1記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項3]
熱処理される焼結磁石体が、最大部の寸法が20mm以下で且つ磁気異方性化した方向の寸法が2mm以下の形状を有することを特徴とする請求項2記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項4]
R2の酸化物、R3のフッ化物、R4の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上を含有する粉末の磁石体表面に対する存在量が、この磁石体の表面から距離1mm以内の当該磁石体を取り囲む空間内に、平均的な占有率で10%以上であることを特徴とする請求項1,2又は3記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項5]
R2の酸化物、R3のフッ化物、R4の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上を含有する粉末の平均粒子径が100μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項6]
R2の酸化物、R3のフッ化物、R4の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上(R2、R3、R4はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)のR2、R3、R4に10原子%以上のDy又はTbの1種以上が含まれることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項7]
R3のフッ化物及び/又はR4の酸フッ化物を含有する粉末を用い、R3及び/又はR4と共にフッ素を焼結磁石体に吸収させたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項8]
前記R3のフッ化物及び/又はR4の酸フッ化物を含有する粉末において、R3及び/又はR4に10原子%以上のDy及び/又はTbが含まれ且つR3及び/又はR4におけるNdとPrの合計濃度が前記R1におけるNdとPrの合計濃度より低いことを特徴とする請求項7記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項9]
前記R3のフッ化物及び/又はR4の酸フッ化物を含有する粉末において、R3のフッ化物とR4の酸フッ化物が合計で10質量%以上含まれ、残部にR5の炭化物、窒化物、酸化物、水酸化物、水素化物から選ばれる1種又は2種以上(R5はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)を含むことを特徴とする請求項7又は8記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項10]
上記熱処理後、更に低温で時効処理を施すことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項11]
R2の酸化物、R3のフッ化物、R4の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上(R2、R3、R4はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)からなる平均粒子径が100μm以下の粉末を水系又は有機系の溶媒に分散させたスラリーとして前記磁石体表面に存在させることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項12]
上記焼結磁石体を、アルカリ、酸又は有機溶剤のいずれか1種以上により洗浄した後、上記粉末を磁石体表面に存在させて上記熱処理を行うことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項13]
上記焼結磁石体の表面層を、ショットブラストで除去した後、上記粉末を磁石体表面に存在させて上記熱処理を行うことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項14]
熱処理後の最終処理として、アルカリ、酸又は有機溶剤のいずれか1種以上による洗浄処理、研削処理、又はメッキもしくは塗装処理を行うことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
[請求項15]
R 1 −Fe−B系組成(R 1 はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)からなる焼結磁石体に対し、R 2 の酸化物、R 3 のフッ化物、R 4 の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上(R 2 、R 3 、R 4 はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)を含有する粉末を当該磁石体の表面に存在させた状態で、当該磁石体及び粉体を当該磁石の焼結温度以下の温度で真空又は不活性ガス中において熱処理を施すことによって得られた希土類永久磁石材料。
[請求項16]
焼結磁石体が、正方晶R 2 Fe 14 B化合物(RはY及びScを含む希土類元素から選ばれる)を主相として80〜98体積%、Rに富む相0.5〜20体積%、Bに富む相0〜10体積%を含むものであり、磁石内の希土類に富む粒界相成分にR 2 、R 3 又はR 4 が濃化したものである請求項15記載の希土類永久磁石材料。
[請求項17]
R 2 の酸化物、R 3 のフッ化物、R 4 の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上(R 2 、R 3 、R 4 はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)のR 2 、R 3 、R 4 に10原子%以上のDy又はTbの1種以上が含まれることを特徴とする請求項15又は16記載の希土類永久磁石材料。
[請求項18]
磁石体の表面に存在させた粉末がR 3 のフッ化物及び/又はR 4 の酸フッ化物であり、この粉末に含まれているフッ素の一部がR 3 又はR 4 と共に磁石内に吸収されたものである請求項15乃至17のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料。
[請求項19]
前記R 3 のフッ化物及び/又はR 4 の酸フッ化物を含有する粉末において、R 3 及び/又はR 4 に10原子%以上のDy及び/又はTbが含まれ且つR 3 及び/又はR 4 におけるNdとPrの合計濃度が前記R 1 におけるNdとPrの合計濃度より低いことを特徴とする請求項18記載の希土類永久磁石材料。
[請求項20]
前記R 3 のフッ化物及び/又はR 4 の酸フッ化物を含有する粉末において、R 3 のフッ化物とR 4 の酸フッ化物が合計で10質量%以上含まれ、残部にR 5 の炭化物、窒化物、酸化物、水酸化物、水素化物から選ばれる1種又は2種以上(R 5 はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)を含むことを特徴とする請求項18又は19記載の希土類永久磁石材料。
本発明は、高い残留磁束密度と大きな保磁力を有するR−Fe−B系希土類永久磁石材料の製造方法に関するものである。
なお、上記最大部の寸法及び磁気異方性化した方向の寸法の下限は特に制限されず、適宜選定されるが、上記形状の最大部の寸法は0.1mm以上、磁気異方性化した方向の寸法は0.05mm以上である。
更には、上記焼結磁石体の表面層を、上記粉末を存在させる前にショットブラストで除去することもできる。
また、上記吸収処理あるいはそれに続く時効処理を施した磁石に対して、アルカリ、酸あるいは有機溶剤のいずれか1種以上により洗浄したり、実用形状に研削することもできる。更には、かかる吸収処理、時効処理、洗浄又は研削後にメッキ又は塗装を施すこともできる。
純度99質量%以上のNd、Co、Al、Feメタルとフェロボロンを所定量秤量してAr雰囲気中で高周波溶解し、この合金溶湯をAr雰囲気中で銅製単ロールに注湯するいわゆるストリップキャスト法により薄板状の合金とした。得られた合金の組成はNdが13.5原子%、Coが1.0原子%、Alが0.5原子%、Bが5.8原子%、Feが残部であり、これを合金Aと称する。合金Aに水素を吸蔵させた後、真空排気を行いながら500℃まで加熱して部分的に水素を放出させる、いわゆる水素粉砕により30メッシュ以下の粗粉とした。更に純度99質量%以上のNd、Tb、Fe、Co、Al、Cuメタルとフェロボロンを所定量秤量し、Ar雰囲気中で高周波溶解した後、鋳造した。得られた合金の組成はNdが20原子%、Tbが10原子%、Feが24原子%、Bが6原子%、Alが1原子%、Cuが2原子%、Coが残部であり、これを合金Bと称する。合金Bは窒素雰囲気中、ブラウンミルを用いて30メッシュ以下に粗粉砕された。
研削加工された磁石体をアルカリ溶液で洗浄した後、酸洗浄して乾燥させた。各洗浄の前後には純水による洗浄工程が含まれている。
磁石体M1のSEMによる反射電子像とEPMAによるDy、Nd、F、Oにおける各組成像を図2に示す。処理前の磁石にはDy及びFは含まれていないので、図2におけるDy及びFの存在は、本発明の吸収処理によるものである。吸収されたDyは結晶粒界近傍にのみ濃化している。一方、フッ素(F)も粒界部に存在し、処理前から磁石内に含まれている不可避的不純物である酸化物と結合して酸フッ化物を形成している。このDyの分布により、残留磁束密度の低下を最小限に抑えながら保磁力を増大させることが可能となった。
実施例1と同様な方法で20mm×30mm×3mmの磁石体を作製した。
平均粉末粒径が10μmの酸フッ化ディスプロシウムを質量分率50%でエタノールと混合し、これに超音波を印加しながら磁石体を1分間浸した。引き上げた磁石は直ちに熱風により乾燥させた。この時の酸フッ化ディスプロシウムによる磁石表面空間の占有率は45%であった。これにAr雰囲気中900℃で1時間という条件で吸収処理を施し、更に500℃で1時間時効処理して急冷することで、磁石体を得た。これを磁石体M2と称する。
磁石体M2の磁気特性も表1に併記した。ディスプロシウムの吸収処理を施していない磁石(P1)の保磁力に対して本発明による磁石は470kAm-1の保磁力増大が認められる。また、残留磁束密度の低下は3mTであった。
実施例1と同様な方法で10mm×20mm×1.5mmの磁石体を作製した。
平均粉末粒径が5μmのフッ化テルビウムを質量分率50%でエタノールと混合し、これに超音波を印加しながら磁石体を1分間浸した。引き上げた磁石は直ちに熱風により乾燥させた。この時のフッ化テルビウムによる磁石表面空間の占有率は45%であった。これにAr雰囲気中900℃で1時間という条件で吸収処理を施し、更に500℃で1時間時効処理して急冷することで、磁石体を得た。これを磁石体M3と称する。
磁石体M3の磁気特性も表1に併記した。テルビウムの吸収処理を施していない磁石(P1)の保磁力に対して本発明による磁石は800kAm-1の保磁力増大が認められる。また、残留磁束密度の低下は5mTであった。
純度99質量%以上のNd、Co、Al、Fe、Cuメタルとフェロボロンを所定量秤量してAr雰囲気中で高周波溶解し、この合金溶湯をAr雰囲気中で銅製単ロールに注湯するストリップキャスト法により薄板状の合金とした。得られた合金の組成はNdが13.5原子%、Coが1.0原子%、Alが0.5原子%、Cuが0.2原子%、Bが5.9原子%、Feが残部であった。これに水素を吸蔵させた後、真空排気を行いながら500℃まで加熱して部分的に水素を放出させる、いわゆる水素粉砕により30メッシュ以下の粗粉とした。
研削加工された磁石体をアルカリ溶液で洗浄した後、酸洗浄して乾燥させた。各洗浄の前後には純水による洗浄工程が含まれている。
磁石体M4及びP3の磁気特性も表1に併記した。テルビウムの吸収処理を施していない磁石(P3)の保磁力に対して本発明による磁石は800kAm-1の保磁力増大が認められる。また、残留磁束密度の低下は5mTであった。
純度99質量%以上のNd、Co、Al、Feメタルとフェロボロンを所定量秤量してAr雰囲気中で高周波溶解し、この合金溶湯をAr雰囲気中で銅製単ロールに注湯するストリップキャスト法により薄板状の合金とした。得られた合金の組成は、Ndが13.5原子%、Coが1.0原子%、Alが0.5原子%、Bが5.8原子%、Feが残部であり、これを合金Cと称する。合金Cに水素を吸蔵させた後、真空排気を行いながら500℃まで加熱して部分的に水素を放出させる、いわゆる水素粉砕により30メッシュ以下の粗粉とした。更に純度99質量%以上のNd、Tb、Fe、Co、Al、Cuメタルとフェロボロンを所定量秤量し、Ar雰囲気中で高周波溶解した後、鋳造した。得られた合金の組成は、Ndが20原子%、Tbが10原子%、Feが24原子%、Bが6原子%、Alが1原子%、Cuが2原子%、Coが残部であり、これを合金Dと称する。合金Dは窒素雰囲気中、ブラウンミルを用いて30メッシュ以下に粗粉砕された。
研削加工された磁石体をアルカリ溶液で洗浄した後、酸洗浄して乾燥させた。各洗浄の前後には純水による洗浄工程が含まれている。
Claims (20)
- R1−Fe−B系組成(R1はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)からなる焼結磁石体に対し、R2の酸化物、R3のフッ化物、R4の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上(R2、R3、R4はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)を含有する粉末を当該磁石体の表面に存在させた状態で、当該磁石体及び粉体を当該磁石の焼結温度以下の温度で真空又は不活性ガス中において熱処理を施すことを特徴とする希土類永久磁石材料の製造方法。
- 熱処理される焼結磁石体が、最大部の寸法が100mm以下で且つ磁気異方性化した方向の寸法が10mm以下の形状を有することを特徴とする請求項1記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- 熱処理される焼結磁石体が、最大部の寸法が20mm以下で且つ磁気異方性化した方向の寸法が2mm以下の形状を有することを特徴とする請求項2記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- R2の酸化物、R3のフッ化物、R4の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上を含有する粉末の磁石体表面に対する存在量が、この磁石体の表面から距離1mm以内の当該磁石体を取り囲む空間内に、平均的な占有率で10%以上であることを特徴とする請求項1,2又は3記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- R2の酸化物、R3のフッ化物、R4の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上を含有する粉末の平均粒子径が100μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- R2の酸化物、R3のフッ化物、R4の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上(R2、R3、R4はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)のR2、R3、R4に10原子%以上のDy又はTbの1種以上が含まれることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- R3のフッ化物及び/又はR4の酸フッ化物を含有する粉末を用い、R3及び/又はR4と共にフッ素を焼結磁石体に吸収させたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- 前記R3のフッ化物及び/又はR4の酸フッ化物を含有する粉末において、R3及び/又はR4に10原子%以上のDy及び/又はTbが含まれ且つR3及び/又はR4におけるNdとPrの合計濃度が前記R1におけるNdとPrの合計濃度より低いことを特徴とする請求項7記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- 前記R3のフッ化物及び/又はR4の酸フッ化物を含有する粉末において、R3のフッ化物とR4の酸フッ化物が合計で10質量%以上含まれ、残部にR5の炭化物、窒化物、酸化物、水酸化物、水素化物から選ばれる1種又は2種以上(R5はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)を含むことを特徴とする請求項7又は8記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- 上記熱処理後、更に低温で時効処理を施すことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- R2の酸化物、R3のフッ化物、R4の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上(R2、R3、R4はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)からなる平均粒子径が100μm以下の粉末を水系又は有機系の溶媒に分散させたスラリーとして前記磁石体表面に存在させることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- 上記焼結磁石体を、アルカリ、酸又は有機溶剤のいずれか1種以上により洗浄した後、上記粉末を磁石体表面に存在させて上記熱処理を行うことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- 上記焼結磁石体の表面層を、ショットブラストで除去した後、上記粉末を磁石体表面に存在させて上記熱処理を行うことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- 熱処理後の最終処理として、アルカリ、酸又は有機溶剤のいずれか1種以上による洗浄処理、研削処理、又はメッキもしくは塗装処理を行うことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料の製造方法。
- R 1 −Fe−B系組成(R 1 はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)からなる焼結磁石体に対し、R 2 の酸化物、R 3 のフッ化物、R 4 の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上(R 2 、R 3 、R 4 はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)を含有する粉末を当該磁石体の表面に存在させた状態で、当該磁石体及び粉体を当該磁石の焼結温度以下の温度で真空又は不活性ガス中において熱処理を施すことによって得られた希土類永久磁石材料。
- 焼結磁石体が、正方晶R 2 Fe 14 B化合物(RはY及びScを含む希土類元素から選ばれる)を主相として80〜98体積%、Rに富む相0.5〜20体積%、Bに富む相0〜10体積%を含むものであり、磁石内の希土類に富む粒界相成分にR 2 、R 3 又はR 4 が濃化したものである請求項15記載の希土類永久磁石材料。
- R 2 の酸化物、R 3 のフッ化物、R 4 の酸フッ化物から選ばれる1種又は2種以上(R 2 、R 3 、R 4 はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)のR 2 、R 3 、R 4 に10原子%以上のDy又はTbの1種以上が含まれることを特徴とする請求項15又は16記載の希土類永久磁石材料。
- 磁石体の表面に存在させた粉末がR 3 のフッ化物及び/又はR 4 の酸フッ化物であり、この粉末に含まれているフッ素の一部がR 3 又はR 4 と共に磁石内に吸収されたものである請求項15乃至17のいずれか1項記載の希土類永久磁石材料。
- 前記R 3 のフッ化物及び/又はR 4 の酸フッ化物を含有する粉末において、R 3 及び/又はR 4 に10原子%以上のDy及び/又はTbが含まれ且つR 3 及び/又はR 4 におけるNdとPrの合計濃度が前記R 1 におけるNdとPrの合計濃度より低いことを特徴とする請求項18記載の希土類永久磁石材料。
- 前記R 3 のフッ化物及び/又はR 4 の酸フッ化物を含有する粉末において、R 3 のフッ化物とR 4 の酸フッ化物が合計で10質量%以上含まれ、残部にR 5 の炭化物、窒化物、酸化物、水酸化物、水素化物から選ばれる1種又は2種以上(R 5 はY及びScを含む希土類元素から選ばれる1種又は2種以上)を含むことを特徴とする請求項18又は19記載の希土類永久磁石材料。
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JP2004304543 | 2004-10-19 | ||
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