JP4868061B2 - 希土類磁石 - Google Patents

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本発明は、希土類磁石及びその製造方法に関し、特に保磁力増加と高エネルギー積を有する希土類磁石及びその製造方法に関するものである。更に、その希土類磁石を磁石モータの回転子に用いた磁石モータに関する。
従来のフッ素化合物を含む希土類磁石は、例えば特開2003−282312号公報に記載されている。特開2003−282312号公報に記載された技術では、フッ素化合物が粒状の粒界相となっており粒界相粒子の大きさが数μmである。このような希土類磁石では、保磁力を高めた場合エネルギー積の低下が著しい。
特開2003−282312号公報
特許文献1では、NdFeB焼結磁石用粉末とフッ素化合物であるDyF3を添加して作製した焼結磁石の磁気特性が表3に記載されている。DyF3を5重量%添加した場合、残留磁束密度(Br)の値は11.9kGであり、添加しない場合の値(13.2kG)と比較して約9.8%減少している。残留磁束密度が減少することにより、エネルギー積((BH)MAX)も減少が著しい。従って保磁力が増加しているにもかかわらず、エネルギー積が小さいため高い磁束が必要な磁気回路あるいは高トルクを必要とする回転機等に使用することは困難である。
また、特許文献1にはNdF3の場合平均粒径0.2μmのNdF3粉末とNdFeB合金粉末を自動乳鉢を使用して混合しており、フッ化物の形状についての記載はなく、焼結後のフッ化物の形状は塊状になっている。
本発明は、上記に鑑みなされたものでその目的は、高保磁力と高残留磁束密度の両立が可能となる希土類磁石及びその製造方法を提供することにある。
また、その希土類磁石を磁石モータの回転子に用いた磁石モータを提供することにある。
上記目的を達成するために本発明では、粒界に板状のフッ素化合物を形成しフッ素化合
物と主相との界面を増やすこと、フッ素化合物の厚さを薄くすること、あるいはフッ素化
合物を強磁性相にするものである。
また、本発明では磁石形成後にフッ素化合物粉の形状を層状にするために、使用するフッ素化合物の粉末形状を板状にしている。板状にするためにフッ化物を溶解急冷することがその手法の一例である。溶解温度は約2000℃で真空溶解後、急冷速度は105℃/秒で急冷する。急冷することで厚さ10μm以下でアスペクト比2以上の板状を得ることが可能となる。このような板状粉を使用すること以外に、主相とフッ素化合物を加熱加圧してフッ素化合物が粒界に沿って層状になるように成形する手法もある。フッ素化合物が成形後に層状になっていれば、塊状あるいは粒状になっているよりもフッ素化合物と主相との界面積は増加し、成形後の粒界に沿って形成される。フッ化物が層状になることにより、塊状よりもフッ化物の混合量が少なくともフッ化物による磁気特性向上が達成される。また、フッ素化合物の強磁性化については、フッ素化合物にFeあるいはCoを添加し急冷プロセスを経て粉体あるいは薄帯を形成する。フッ素化合物は、常磁性であり室温での磁化が小さい。そのため、フッ化物を主相に混合すれば残留磁束密度が混合量にほぼ比例して残留磁束密度が減少する。残留磁束密度の減少は、エネルギー積の著しい低下につながる。したがって磁石の磁束密度を高く設計している磁気回路においては、従来のフッ素化合物を含む磁石の形成は困難であったがフッ素化合物を強磁性化できれば、フッ素化合物の添加量が同じ場合でも飽和磁束密度及び残留磁束密度の値が強磁性フッ化物の添加により増加させることが可能である。またフッ素化合物が強磁性を示していても、フッ素化合物自身の保磁力が高くならないと、主相の保磁力あるいは角形性に悪影響を及ぼす。主相保磁力を保持しながら角形性も確保して残留磁束密度を高めるには、フッ素化合物の保磁力を高くする必要がある。フッ素化合物自身の保磁力を1kOe以上にすることにより、主相保磁力や角形性を確保して残留磁束密度の減少を低減することが可能である。このような保磁力をもったフッ素化合物の形成には、フッ素化合物と強磁性体を溶解急冷する手法を適用する。急冷には単ロール法,双ロール法がある。
以上のように本発明はフッ素化合物をNdFeBの粒界に板状に形成させることにより、高保磁力と高残留磁束密度の両立が可能となる。また、100℃−250℃の温度域で使用可能な希土類磁石を得ることができるので、磁石モータの回転子に応用できる。
NdFeB−NdF3磁石の磁気特性とNdF3厚さとの関係。 NdFeB−NdF3磁石の保磁力温度係数。 NdFeB−(Nd,Dy)F3磁石の磁気特性とNdF3厚さとの関係。 NdFeB−NdF3磁石の磁気特性とNdF3厚さとの関係。 NdFeB−NdF3磁石の保磁力温度係数。 NdFeB−(Nd,Dy)F3磁石の磁気特性とNdF3厚さとの関係。 フッ素化合物粉末を形成するための急冷装置。 フッ素化合物を含む磁石を用いた回転子。 フッ素化合物を含む磁石の断面組織。 NdFeB−NdF3磁石の磁気特性とNdF3粒界被覆率との関係。
以下、本発明の実施の形態に係る実施例を図面を参照し説明する。
<実施例1>
NdFeB合金は水素化脱水素処理を施した粒径約100μmの粉であり、この粉末の保磁力は16kOeである。このNdFeB粉末に混合するフッ素化合物はNdF3である。NdF3原料粉を図7のような急冷装置を用いて急冷し、板状あるいはリボン状粉末を形成する。図7では、原料粉102をタングステン電極103によるアーク溶解で不活性ガス雰囲気101中にて溶解し、ノズル孔104からシャッター107を開けてロール105上に溶解したNdF3を吹き付ける。不活性ガスにはArガスを、ロール105にはCuあるいはFe系材料を使用し、500から5000rpmで回転したロール105の上にArガスで加圧し差圧を利用して吹き付ける。得られるNdF3粉末は板状となり、このNdF3粉末とNdFeB粉末をNdF3が約10wt%となるように混合した。この混合粉末を10kOeの磁界で配向,圧縮し、Arガス中で加熱圧縮成形した。成形条件は、加熱温度700℃,圧縮圧力3−5t/cm2であり7mm×7mm×5mmの異方性磁石を作製した。作製した成形体の密度はいずれも7.4g/cm2以上であった。成形した異方性磁石の異方性方向に30kOe以上のパルス磁界を印加し減磁曲線を20℃で測定した。
その結果を図1に示す。NdF3厚さは主相のNd2Fe14B粒子の粒界にあるNdF3層の平均の厚さである。NdF3厚さは、NdF3粉末形成条件や加熱圧縮成形条件及びNdFeB粉末形状などにより異なる。図1では、NdF3厚さを変えるために、NdF3粉末作製時のロール回転数を500から5000rpmに変えて作製し、粉砕した粉をさらにメッシュなどにより分級している。回転数が高く圧縮成形圧力が大きい方がNdF3厚さを薄くすることができる。図1において、NdF3が0.01μmから厚くなるとBr(残留磁束密度),iHc(保磁力)及びBhmax(エネルギー積)の値が増加する傾向にある。NdF3厚さが0.1から10μmの範囲でiHcが顕著に増加し、Brも増加している。NdF3が界面に存在することにより保磁力が増加するが、厚くなると減少するのはNdF3が常磁性体のため、粒子間の強磁性結合が弱くなるためと推定される。Brが増加するのは、低磁界での磁束密度が増加しているためである。
NdF3厚さが1.0μmとなった磁石の保磁力の温度依存性を大気中加熱で測定した結果を図2に示す。保磁力の温度係数はNdF3無添加磁石の場合5.0%/℃である。NdF3厚さを厚くすることにより保磁力の温度係数が小さくなる。その効果はNdF3厚さが0.1mmから10μmであり、保磁力の温度係数は最小で3.4%/℃になる。これは、NdF3が主相の酸化を防止ししていること、高保磁力化による磁区安定化に関係していると推定される。図1はフッ化物の主相に対する平均被覆率が約50%の結果であるが、NdF3厚さが0.1−10μmの時、被覆率が変化した場合は図10に示すような被覆率依存性を示す。被覆率は、フッ化物粉末の混合状態,フッ化物粉末の粒度,NdFeB粉末の粒度,NdFeB粉末の形状,配向磁界,配向時の圧力,加熱条件などのパラメータ及び条件が関係する。被覆率が増加すると、保磁力は増加する傾向にある。
<実施例2>
実施例1で使用したNdFeB粉末はボンド磁石などに用いられるものである。実施例2で用いるNdFeB粉末は、焼結用粉末であり、Nd2Fe14Bを主相とし主相の結晶粒界にはNdリッチ相が成長したものであり、粉末径は5μmである。(Nd,Dy)F3粉末は、真空度l×10-5Torr以下に真空引き後アルゴン雰囲気でアーク溶解により溶解後、溶湯を真空中で回転する単ロール表面に加圧噴射させる。このときの冷却速度は、104-6℃/秒である。急冷によって形成されたNdF3−5wt%DyF3粉((Nd,Dy)F3粉末)から厚さ10μm以下、アスペクト比(縦と横の比)2以上の粉末を含んでいる。このような(Nd,Dy)F3粉末から厚い粉末を取り除き、できるだけ薄いNdF3粉末を選別してNd−Fe−B合金粉末と混合する。(Nd,Dy)F3混合量は約10wt%である。混合した粉末を磁界中(10kOe)で成形(1t/cm2)し、真空中において1100℃で焼結した。焼結体は10×10×5mmであり異方性の方向は5mm方向である。焼結磁石を30kOeの磁界で異方性の方向に着磁後、減磁曲線を20℃で測定した。粒界被覆率は平均約50%である。
その結果を図3に示す。図3の磁気特性とNdF3厚さとの関係は図1の傾向と定性的に等しい。すなわち、(Nd,Dy)F3厚さ0.1μmから10μmの範囲では、Br,iHc,Bhmax全てがNdF3無添加磁石よりも高い。これは(Nd,Dy)F3により高保磁力化が可能なこと、減磁曲線の角形性が向上しBrが増加すること、その結果(BH)maxが増加することを示している。これらの結果から、粒界被覆率と粒界のフッ化物厚さを制御することで焼結磁石の高性能化が達成できる。
<実施例3>
NdFeB合金は水素化脱水素処理を施した粒径約150μmの粉であり、この粉末の保磁力は12kOeである。このNdFeB粉末に混合するフッ素化合物はNdF3である。NdF3原料粉を粉砕し平均粒径0.1μmとした。NdFeB粉末にNdF3が約10wt%となるように混合した。この混合粉末を10kOeの磁界で配向,圧縮し、通電により真空中(1×10-5Torr)で加熱圧縮成形した。加熱温度700℃,圧縮圧力3t/cm2であり7mm×7mm×5mmの異方性磁石を作製した。作製した成形体の密度はいずれも7.4g/cm2以上であった。成形した異方性磁石の異方性方向に30kOe以上のパルス磁界を印加し減磁曲線を20℃で測定した。
その結果を図4に示す。NdF3厚さは主相のNd2Fe14B粒子の粒界にあるNdF3層の平均の厚さである。NdF3厚さは、NdF3粉末粉砕条件や加熱圧縮成形条件などにより異なる。図4において、NdF3が1μmから10μmの範囲でBr,iHc,Bhmax全ての特性が無添加磁石よりも高くなっている。NdF3厚さが1μm以上でiHcが顕著に増加し、BrもNdF3厚さが1μmから10μmの範囲では無添加磁石以上の値を保持している。NdF3厚さが1μmの時の磁石断面の組織を図9に示す。SEMの分析結果から、NdF3の厚さを特定することができ、主相の粒界に沿って50%以上の被覆率でNdF3が形成していることを確認した。図4の磁石を大気中で加熱し保磁力の温度係数を測定した結果を図5に示す。保磁力の温度係数はNdF3厚さを厚くすることにより減少する。これは、図2の場合と同様にNdF3が主相の酸化を防止していること、高保磁力化による磁区安定化に関係していると推定される。
<実施例4>
NdFeB粉末は、焼結用粉末であり、Nd2Fe14Bを主相粉末径は5μmである。(Nd,Dy)F3,Fe混合粉末は、真空度1×10-2Torr以下に真空引き後アルゴン雰囲気中の双ロールで加熱急冷し圧延により形成した。このときの冷却速度は、103℃/秒である。急冷によって形成されたNdF3−5wt%DyF3−Fe1wt%粉(Fe−(Nd,Dy)F3粉末)から厚さ30μm以下、アスペクト比(縦と横の比)2以上の粉末を含んでいる。このようなFe−(Nd,Dy)F3粉末とNd−Fe−B粉末と混合する。Fe−(Nd,Dy)F3粉末はFeを含んでいるため室温で強磁性を示す。またキュリー温度は400℃でありNdFeB主相のキュリー温度よりも高い。さらにFe−(Nd,Dy)F3粉末の20℃での保磁力は3−10kOeであり、Fe無添加のフッ化物よりも高保磁力化が可能である。Fe−(Nd,Dy)F3混合量は約10wt%である。混合した粉末を磁界中(10kOe)で成形(1t/cm2)し、真空中において1100℃で焼結した。焼結体は10×10×5mmであり異方性の方向は5mm方向である。焼結磁石を30kOeの磁界で異方性の方向に着磁後、減磁曲線を20℃で測定した。粒界被覆率は平均約50%である。その結果を図6に示す。図6のBr,BHmaxとNdF3厚さとの関係は図3の傾向と定性的に等しい。(Nd,Dy)F3厚さ0.05μmから10μmの範囲では、Br,iHc,Bhmax全てがNdF3無添加磁石よりも高い。これは(Nd,Dy)F3により高保磁力化が可能なこと、減磁曲線の角形性が向上しBrが増加すること、その結果(BH)maxが増加することを示している。これらの結果から、粒界被覆率(50%以上)と粒界のフッ化物厚さを制御することで焼結磁石の高性能化が達成でき、フッ化物を強磁性化することでさらに高保磁力化が可能であることを示している。
<実施例5>
モータ用回転子を作成した例を以下に示す。図8に作製した回転子の外観を示す。インナーロータの場合、シャフト202の外周側に磁石が配置され、上記フッ素化合物を含む磁石201をシャフト202外周側に配置する。図8の回転子は熱減磁しにくく、保磁力の温度係数が小さい硬質磁性材料の適用により、逆磁界に強く、誘起電圧の温度依存性が小さく、高温まで安定した出力を得ることが可能である。
<実施例6>
磁性粉末としてNd2Fe14Bを主相とする粉末径1−100μmの粉末を用い、NdF3を含む溶液を使用して磁性粉末表面の一部または全面に結晶質または非晶質のNdF3主成分とする膜を形成する。NdF3の膜厚は、平均で1−100nmである。NdF3にNdF2が混合していても、磁性粉末の磁気特性には影響しない。これらのフッ化物層と磁性粉末の界面付近には、希土類元素を含む酸化物及び微量の不純物である炭素含有化合物があってもよい。フッ化物として同様な溶液が使用できるのは、BaF2,CaF2,MgF2,SrF2,LiF,LaF3,NdF3,PrF3,SmF3,EuF3,GdF3,TbF3,DyF3,CeF3,HoF3,ErF3,TmF3,YbF3,PmF3である。これらの結晶質または非晶質のフッ素化合物含有成分を少なくとも1種類以上Nd2Fe14Bを主相とする粉末表面に形成することにより、保磁力の温度係数低減,保磁力増大,残留磁束密度の温度係数低減あるいはHkの増加,減磁曲線の角型性向上のいずれかの効果が得られる。上記フッ化物層を形成させた磁性粉末をPPS(ポリフェニルスルヒド)などの有機樹脂と混合させたコンパウンドを作製し、磁場中成形することにより、ボンド磁石に成形することが可能である。作製したボンド磁石の磁気特性を表1に示す。
Figure 0004868061
<実施例7>
Nd2Fe14Bを主相とする粉末径1−100μmの磁性粉を用い、フッ化物を含む溶液を使用して結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする膜を磁性粉表面の一部または全面に形成する。該フッ化物の厚さは平均1−100nmである。この磁性粉を1100℃に加熱し、さらに500−600℃の熱処理を加えて磁性粉の保磁力を増加させる。この熱処理により10kOe以上の保磁力が得られる。上記熱処理により、磁性粉の表面付近には希土類リッチ相が形成され、その外側に結晶質または非晶質のフッ素化合物を主成分とする膜がある。フッ素化合物としては、BaF2,CaF2,MgF2,SrF2,LiF,LaF3,NdF3,PrF3,SmF3,EuF3,GdF3,TbF3,DyF3,CeF3,HoF3,ErF3,TmF3,YbF3,PmF3が形成でき、これらのフッ化物の形成により、保磁力の温度係数低減,保磁力増大,残留磁束密度の温度係数低減あるいはHkの増加のいずれかの効果が得られる。上記熱処理により、磁性粉表面の酸化物とフッ化物の一部が反応してフッ化物内に酸素が混合し、酸素を含んだフッ化物が形成する。この酸フッ化物の形成により主相の酸素濃度が減少し、その結果残留磁束密度の増加,角型性向上が実現できる。表面酸化物がない場合においても、フッ化物により磁粉表面の酸化が抑えられ、耐熱温度の高いボンド磁石用磁粉として用いることが可能である。作製したボンド磁石の磁気特性を表2に示す。
Figure 0004868061
<実施例8>
Nd2Fe14Bを主相とする粉末径1−100μmの磁性粉を用い、フッ化物を含む溶液を使用して結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする膜を磁性粉表面の一部または全面に形成する。該フッ化物の厚さは平均1−100nmである。結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする膜が形成されたか否かは、X線回折,SEM組成分析,TEMなどの分析によって判定できる。結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする膜が被覆された磁粉に磁界を印加しプレス機を使用して成形体を作成する。この成形体を900−1100℃に加熱し、さらに500−700℃の熱処理を加えて保磁力を増加させる。この熱処理により10kOe以上の保磁力が得られる。結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする膜の厚さが薄い場合は、上記1100℃の熱処理において、フッ化物層が部分的に凝集したり破れたりすることで、焼結する。上記熱処理により、磁性粉の表面付近には希土類リッチ相が形成され、その外側に結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする層がある。フッ素化合物としては、BaF2,CaF2,MgF2,SrF2,LiF,LaF3,NdF3,PrF3,SmF3,EuF3,GdF3,TbF3,DyF3,CeF3,HoF3,ErF3,TmF3,YbF3,PmF3が形成でき、これらのフッ化物は希土類リッチ相あるいは希土類酸化物と界面を形成するか、あるいは希土類酸化物とフッ化物の混合層となる。希土類酸化物とフッ化物の混合層の形成によりフッ素濃度が少ないフッ化物が形成するが同様の効果が得られる。このようなフッ素を含む外周層の形成により、内部の酸化を防止することができ、保磁力の温度係数低減,保磁力増大,残留磁束密度の温度係数低減あるいはHkの増加のいずれかの効果が得られる。作製した焼結磁石の特性を表3に示す。
Figure 0004868061
<実施例9>
Nd2Fe14Bを主相とする粉末径1−100μmの磁性粉を用い、フッ化物を含む溶液を使用して結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする膜を磁性粉表面の一部または全面に形成する。該フッ化物の厚さは平均1−100nmである。結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする膜が形成されたか否かは、X線回折,SEM組成分析,TEMなどの分析によって判定できる。結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする膜が被覆された磁粉に磁界を印加し、プレス機を使用して成形体を作成する。この成形体を1000℃以上に加熱し、さらに500−600℃の熱処理を加えて保磁力を増加させる。この熱処理により10kOe以上の保磁力が得られる。結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする層は上記熱処理後も連続的に層状に磁粉の外周に存在する。上記熱処理により、磁性粉の表面付近には希土類リッチ相が形成され、その外側に結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする層がある。フッ素化合物としては、BaF2,CaF2,MgF2,SrF2,LiF,LaF3,NdF3,PrF3,SmF3,EuF3,GdF3,TbF3,DyF3,CeF3,HoF3,ErF3,TmF3,YbF3,PmF3が形成でき、これらのフッ化物は希土類リッチ相あるいは希土類酸化物と界面を形成するか、あるいは希土類酸化物とフッ化物の混合層となる。希土類酸化物とフッ化物の混合層の形成によりフッ素濃度が少ないフッ化物が形成するが同様の効果が得られる。このようなフッ素を含む外周層の形成により、内部の酸化を防止することができ、保磁力の温度係数低減,保磁力増大,残留磁束密度の温度係数低減あるいはHkの増加のいずれかの効果が得られる。上記磁粉を500−600℃の熱処理時に加圧することで、焼成体ができる。作製した焼成体の磁気特性を表4に示す。
Figure 0004868061
<実施例10>
2−14相以外の主相である、2−17相(SmFeN系,SmCo系)へも結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする膜の形成が可能である。粉末径1−10μmのSm2Fe173粉末を、フッ化物を含む溶液に浸して粉末表面の一部または全面に結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする膜を形成する。磁粉表面の溶媒は100℃以上の温度で加熱することにより除去され、結晶質または非晶質のフッ化物を主成分とする膜が磁粉表面の一部または全面に形成される。該フッ化物の厚さは1−100nmである。フッ素化合物としては、BaF2,CaF2,MgF2,SrF2,LiF,LaF3,NdF3,PrF3,SmF3,EuF3,GdF3,TbF3,DyF3,CeF3,HoF3,ErF3,TmF3,YbF3,PmF3が形成できる。これらのフッ化物で磁粉表面の一部または全面を被覆したSmFeNあるいはSmCo磁粉は、樹脂と混合し射出あるいは圧縮成形によりボンド磁石にすることが可能である。
<実施例11>
磁性粉末としてNd2Fe14Bを主相とする粉末径1−100μmの粉末を用い、溶媒を用いてゲル化したNdF3を使用して磁性粉末表面の一部または全面に結晶質または非晶質のNdF3主成分とする膜を形成する。磁性粉末に塗布する際には、磁性粉末に磁気的あるいは構造的ダメージを与えにくい溶媒を選択して使用する。塗布して形成したNdF3の膜厚は、平均で1−10000nmである。NdF3にNdF2が混合していても、磁性粉末の磁気特性には影響しない。これらのフッ化物層と磁性粉末の界面付近には、希土類元素を含む酸化物及び微量の不純物である炭素あるいは酸素含有化合物があってもよい。フッ化物として同様なゲル状物が使用できるのは、BaF2,CaF2,MgF2,SrF2,LiF,LaF3,NdF3,PrF3,SmF3,EuF3,GdF3,TbF3,DyF3,CeF3,HoF3,ErF3,TmF3,YbF3,LuF3,LaF2,NdF2,PrF2,SmF2,EuF2,GdF2,TbF2,DyF2,CeF2,HoF2,ErF2,TmF2,YbF2,LuF2,YF3,ScF3,CrF3,MnF2,MnF3,FeF2,FeF3,CoF2,CoF3,NiF2,ZnF2,AgF,PbF4,AlF3,GaF3,SnF2,SnF4,InF3,PbF2,BiF3である。これらの結晶質または同等の組成をもった非晶質のフッ素化合物含有成分を少なくとも1種類以上Nd2Fe14Bを主相とする粉末表面に形成することにより、保磁力の温度係数低減,保磁力増大,残留磁束密度の温度係数低減あるいはHkの増加,減磁曲線の角型性向上,耐食性向上,酸化抑制のいずれかの効果が得られる。これらのフッ化物は20℃で強磁性あるいは非磁性のどちらでも良い。ゲルを使用して磁性粉末に塗布することにより、ゲルを使用せずフッ化物粉末と混合させる場合よりも磁性粉末表面のフッ化物の被覆率を高くすることができる。したがって上記効果は、フッ化物粉末と混合させた場合よりもゲルを用いた被覆の方が顕著に表れる。フッ化物には酸素、母相の構成元素が含まれても上記効果が維持される。上記フッ化物層を形成させた磁性粉末をエポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,ポリアミド樹脂,ポリアミドイミド樹脂,ケルイミド樹脂,マレイミド樹脂,ポリフェニルエーテル,ポリフェニレンスルヒド単体またはエポキシ樹脂,ポリアミド樹脂,ポリアミドイミド樹脂,ケルイミド樹脂,マレイミド樹脂などの有機樹脂と混合させたコンパウンドを作製し、磁場中あるいは無磁場中成形することにより、ボンド磁石に成形することが可能である。上記ゲルを塗布したNd2Fe14B粉を用いたボンド磁石は、磁粉での効果と同様に、保磁力の温度係数低減,保磁力増大,残留磁束密度の温度係数低減あるいはHkの増加,減磁曲線の角型性向上,耐食性向上,酸化抑制のいずれかの効果が確認できる。これらの効果は、フッ化物層の形成により、磁区構造が安定すること、フッ化物付近の異方性が増加すること、フッ化物が磁粉の酸化を防止することに起因していると考えられる。
<実施例12>
磁性粉末としてNd2Fe14B,Sm2Fe173あるいはSm2Co17を主相とする粉末径1−100μmの粉末を用い、REF3(REは希土類元素)を含むゲル状物を使用して磁性粉末表面の一部または全面に結晶質または非晶質のREF3主成分とする膜を塗布して形成する。REF3の膜厚は、平均で1−10000nmである。REF3にREF2が混合していても、磁性粉末の磁気特性には影響しない。塗布後ゲル作製に用いた溶媒を除去する。これらのフッ化物層と磁性粉末の界面付近には、希土類元素を含む酸化物及び微量の不純物である炭素あるいは酸素含有化合物,希土類リッチ相があってもよい。フッ化物層の組成はREFX(X=1〜3)の範囲でゲルの組成や塗布条件を制御することにより変えることが可能である。これらの結晶質または同等の組成をもった非晶質のフッ素化合物含有成分を少なくとも1種類以上上記磁性粉末の表面に形成することにより、保磁力の温度係数低減,保磁力増大,残留磁束密度の温度係数低減あるいはHkの増加,減磁曲線の角型性向上,耐食性向上,酸化抑制のいずれかの効果が得られる。上記フッ化物層を形成させた磁性粉末をエポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,ポリアミド樹脂,ポリアミドイミド樹脂,ケルイミド樹脂,マレイミド樹脂,ポリフェニルエーテル,ポリフェニレンスルヒド単体またはエポキシ樹脂,ポリアミド樹脂,ポリアミドイミド樹脂,ケルイミド樹脂,マレイミド樹脂などの有機樹脂と混合させたコンパウンドを作製し、圧縮あるいは射出成形することにより、ボンド磁石に成形することが可能である。あるいは上記フッ化物層を形成させた磁性粉末を型を用いた圧縮成形,加熱成形,押出成形することにより、磁性粉体積率80%−99%の成形磁石を作製できる。この成形磁石には、粒界部に層状にフッ化物が形成される。上記ゲルを塗布したNd2Fe14B,Sm2Fe173あるいはSm2Co17粉を用いたボンド磁石は、磁粉での効果と同様に、保磁力の温度係数低減,保磁力増大,残留磁束密度の温度係数低減あるいはHkの増加,減磁曲線の角型性向上,耐食性向上,酸化抑制のいずれかの効果が確認できる。Nd2Fe14B,Sm2Fe173あるいはSm2Co17粉は、応用上それぞれ種々の元素を添加しているが、いずれの添加元素を使用している場合でも、フッ化物は形成可能であり、上記効果が確認できる。またNd2Fe14B,Sm2Fe173あるいはSm2Co17磁粉は、希土類元素を含む金属系元素を添加するなどして組織や結晶構造,粒界,粒径などを制御している。このため主相以外にも添加元素や磁石作製プロセスにより主相以外の相が形成される。NdFeB系の場合、ホウ化物や希土類リッチ相あるいは鉄リッチ相などがあるが、このような相とこれらの酸化物が形成された粉末の表面にも上記ゲル状物の塗布は可能であり、層状のフッ化物が形成できる。
希土類元素をすくなくとも1種以上含む金属系磁粉は、希土類元素が酸化し易いため磁気特性が変化する。フッ化物は希土類元素の酸化防止のための層として有効であり、上記実施例で使用しているフッ化物層は希土類元素を含む全ての金属系磁粉に対して酸化防止効果が期待でき、腐食抑制,崩壊抑制,腐食電位安定性で効果を発揮する。
本発明はR−Fe−B(Rは希土類元素)系磁石のエネルギー積低減を抑えて保磁力を高めることができるので、100℃以上の高温で使用される磁石として特に磁石モータに利用される。このような磁石モータには、例えば、ハイブリッド自動車の駆動用,スタータ用,電動パワステ用が含まれる。
101…不活性ガス雰囲気、102…フッ素化合物(原料紛)、103…タングステン電極、104…ノズル孔、105…ロール(矢印方向に回転)、107…シャッター、201…フッ素化合物を含む磁石、202…シャフト。

Claims (7)

  1. R−Fe−B(Rは希土類元素)系磁石の主相であるNd2Fe14Bの粒界の一部に被覆率50%以上で層状の粒界相が形成された希土類磁石であって、
    前記粒界相のフッ素化合物が複数の希土類元素及び鉄を含み、
    前記フッ素化合物の厚さが10μm以下であることを特徴とする希土類磁石。
  2. 請求項1に記載の希土類磁石において、
    前記フッ素化合物のキュリー温度が主相のキュリー温度よりも高いことを特徴とする希土類磁石。
  3. 請求項1に記載の希土類磁石において、
    フッ素化合物を含む前記粒界相は、強磁性を示していることを特徴とする希土類磁石。
  4. 請求項1に記載の希土類磁石において、
    フッ素化合物を含む前記粒界相は強磁性を示し、かつ、高保磁力を有していることを特徴とする希土類磁石。
  5. 請求項1に記載の希土類磁石において、
    前記粒界相が希土類酸化物とフッ化物の混合層あるいは酸フッ化物であることを特徴とする希土類磁石。
  6. 請求項1に記載の希土類磁石において、
    前記粒界相に含まれるフッ素化合物はBaF2,CaF2,MgF2,SrF2,LiF,LaF3,NdF3,PrF3,SmF3,EuF3,GdF3,TbF3,DyF3,CeF3,HoF3,ErF3,TmF3,YbF3,LuF3,LaF2,NdF2,PrF2,SmF2,EuF2,GdF2,TbF2,DyF2,CeF2,HoF2,ErF2,TmF2,YbF2,LuF2,YF3,ScF3,CrF3,MnF2,MnF3,FeF2,FeF3,CoF2,CoF3,NiF2,ZnF2,AgF,PbF4,AlF3,GaF3,SnF2,SnF4,InF3,PbF2,BiF3であることを特徴とする希土類磁石。
  7. 請求項1に記載の希土類磁石において、
    前記粒界相に含まれるフッ素化合物はRF3又はRF2であることを特徴とする希土類磁石。
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