JP5188674B2 - 希土類焼結磁石の製造方法、焼結磁石用原料合金粉の粉砕方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系に代表される希土類焼結磁石の製造方法、焼結磁石用原料合金粉の粉砕方法に関する。

希土類焼結磁石（以下、単に焼結磁石と称する）は高性能な磁石として広く使用されており、各種電子デバイスの小型化、また、自動車における電子デバイスの増加に伴いますますその需要が増している。一般に磁石は、その配向度が高いほど高い残留磁束密度を示す。このため成形時には原料粉に磁場を与え、原料粉を配向させたまま圧縮成形を行うことが多い（いわゆる磁場中成形）。
このとき磁場に対する原料粉の配向性を向上させるため、原料粉に潤滑剤が加えられることがある。
また、上記のように磁場中成形を行うに先立ち、原料合金を気流式粉砕機（ジェットミル）等で粉砕して原料合金粉を得る工程で、粉砕性を向上させるために潤滑剤を加えることがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平８−１１１３０８号公報（特許請求の範囲）

粉砕工程における原料合金の粉砕性の向上、磁場中成形工程における原料粉の配向性向上のためには、潤滑剤の添加量を増やすのが好ましい。しかしながら、添加する潤滑剤の量が増えると、得られる焼結磁石の磁気特性の低下に繋がる。
また、ただ添加するだけでは潤滑剤の凝集粒子が残っており、焼結後、焼結体にこの凝集粒子に起因する空隙が形成されてしまう。さらに、添加した潤滑剤により、成形体の強度が低下する。そして、成形体に剥がれや亀裂が発生し、所望寸法精度の焼結体を得ることが困難であることも知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平７−２４０３２９号公報（発明が解決しようとする課題）

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、潤滑剤の添加量をなるべく抑制し、高強度の成形体、高い磁気特性の焼結磁石を得ることのできる希土類焼結磁石の製造方法、焼結磁石用原料合金粉の粉砕方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決すべく鋭意検討を行う過程で、本発明者は、気流式粉砕機を用いた粉砕工程において、原料合金に対する潤滑剤の分散性に着目した。本発明者は、当初、潤滑剤も気流式粉砕機により十分に粉砕されるものと考えていた。しかし、焼結磁石の原料合金ようには潤滑剤は粉砕されないことが判明した。そこで、原料合金に対する潤滑剤の分散性を向上させるには、潤滑剤の粒径を小さくするのが有効ではないか、と考えるに至った。
このようにしてなされた本発明の希土類焼結磁石の製造方法は、原料合金粉に、１００μｍ以上４２５μｍ以下の粒径を有した潤滑剤粒子を添加して原料合金粉を粉砕し、粉砕粉を得る工程と、粉砕粉に磁場を印加し、かつ加圧成形することにより成形体を得る工程と、成形体を焼結する工程と、を備えることを特徴とする。但し、原料合金粉は、希土類元素（Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕの１種または２種以上）を２５〜３７ｗｔ％、ホウ素を０．５〜４．５ｗｔ％、Ｃｏを２．０ｗｔ％以下（０を含まず）、ＡｌおよびＣｕの１種または２種を０．０２〜０．５ｗｔ％、残部Ｆｅからなる組成を有し、潤滑剤は、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、ベヘン酸アミドおよびカプリル酸アミドの１種または複数種の化合物である化合物Ａと、ステアリン酸およびモノステアリン酸グリセリンの１種または複数種の化合物である化合物Ｂとを含む。
このように、細かい粒径の潤滑剤粒子を用いて原料合金粉を粉砕することで、潤滑剤が、より均一に分散する。これにより、粉砕工程における原料合金の粉砕性、および磁場中成形工程における粉砕粉の配向性を向上させることができる。また、潤滑剤の分散性が向上することで、従来より少ない量の潤滑剤で、同等の潤滑効果が期待できる。
ここで、原料合金粉の粉砕は、いかなる方式で行っても良いが、例えば気流式粉砕機を用いることができる。この場合、原料合金粉とともに潤滑剤粒子を気流式粉砕機に投入して、原料合金粉を粉砕する。このような場合、粉砕粉の平均粒径は、２．５〜１０μｍ、原料合金粉の粒径は、１００〜１０００μｍであるのが好ましい。

また、本発明は、粒径１００μｍ以上４２５μｍ以下の潤滑剤粒子を形成する工程と、原料合金粉と潤滑剤粒子を粉砕機に投入し、原料合金粉を粉砕して粉砕粉を得る工程と、を備えることを特徴とする希土類焼結磁石用原料粉体の粉砕方法として捉えることもできる。但し、原料合金粉は、希土類元素（Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕの１種または２種以上）２５〜３７ｗｔ％、ホウ素を０．５〜４．５ｗｔ％、Ｃｏを２．０ｗｔ％以下（０を含まず）、ＡｌおよびＣｕの１種または２種を０．０２〜０．５ｗｔ％、残部Ｆｅからなる組成を有し、潤滑剤は、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、ベヘン酸アミドおよびカプリル酸アミドの１種または複数種の化合物である化合物Ａと、ステアリン酸およびモノステアリン酸グリセリンの１種または複数種の化合物である化合物Ｂとを含む。
ところで、粒径１００μｍ以上４２５μｍ以下の潤滑剤粒子は、いかなる方法で形成しても良い。例えば、スプレードライ法等で所望の粒径の潤滑剤粒子を得ることができる。また、潤滑剤を冷凍して凝固させ、この状態で潤滑剤を粉砕することで、所望の粒径の潤滑剤粒子を得ても良い。

本発明によれば、細かい粒径の潤滑剤を添加することで、粉砕工程における原料合金の粉砕性、および磁場中成形工程における粉砕粉の配向性を確保したうえで、成形体の強度、および最終的に得られる焼結磁石の磁気特性を高いものとすることが可能となる。また、より少ない量の潤滑剤で、従来と同等の成形体強度、あるいは磁気特性を得ることが可能となる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本発明は、例えば、希土類焼結磁石、特にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に適用することができる。
このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、希土類元素（Ｒ）を２５〜３７ｗｔ％含有する。ここで、本発明におけるＲはＹを含む概念を有しており、したがってＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕの１種または２種以上から選択される。Ｒの量が２５ｗｔ％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の主相となるＲ_２Ｔ_１４Ｂ相の生成が十分ではなく軟磁性を持つα−Ｆｅなどが析出し、保磁力が著しく低下する。一方、Ｒが３７ｗｔ％を超えると主相であるＲ_２Ｔ_１４Ｂ相の体積比率が低下し、残留磁束密度が低下する。またＲが酸素と反応し、含有する酸素量が増え、これに伴い保磁力発生に有効なＲリッチ相が減少し、保磁力の低下を招く。したがって、Ｒの量は２５〜３７ｗｔ％とする。望ましいＲの量は２８〜３５ｗｔ％、さらに望ましいＲの量は２９〜３３ｗｔ％である。

また、このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ホウ素（Ｂ）を０．５〜４．５ｗｔ％含有する。Ｂが０．５ｗｔ％未満の場合には高い保磁力を得ることができない。一方で、Ｂが４．５ｗｔ％を超えると残留磁束密度が低下する傾向がある。したがって、Ｂの上限を４．５ｗｔ％とする。望ましいＢの量は０．５〜１．５ｗｔ％、さらに望ましいＢの量は０．８〜１．２ｗｔ％である。
このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｃｏを２．０ｗｔ％以下（０を含まず）、望ましくは０．１〜１．０ｗｔ％、さらに望ましくは、０．３〜０．７ｗｔ％含有することができる。ＣｏはＦｅと同様の相を形成するが、キュリー温度の向上、粒界相の耐食性向上に効果がある。

また、このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ＡｌおよびＣｕの１種または２種を０．０２〜０．５ｗｔ％の範囲で含有することができる。この範囲でＡｌおよびＣｕの１種または２種を含有させることにより、得られる焼結磁石の高保磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能となる。Ａｌを添加する場合において、望ましいＡｌの量は０．０３〜０．３ｗｔ％、さらに望ましいＡｌの量は、０．０５〜０．２５ｗｔ％である。また、Ｃｕを添加する場合において、望ましいＣｕの量は０．１５ｗｔ％以下（０を含まず）、さらに望ましいＣｕの量は０．０３〜０．１２ｗｔ％である。
さらに、このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、他の元素の含有を許容する。例えば、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｖ、Ａｇ、Ｇｅ等の元素を適宜含有させることができる。一方で、酸素、窒素、炭素等の不純物元素を極力低減することが望ましい。特に磁気特性を害する酸素は、その量を５０００ｐｐｍ以下、さらには３０００ｐｐｍと以下とすることが望ましい。酸素量が多いと非磁性成分である希土類酸化物相が増大して、磁気特性を低下させるからである。

以下、本発明による希土類焼結磁石の製造方法を工程順に説明する。
原料合金は、真空または不活性ガス、望ましくはアルゴン雰囲気中でストリップキャスト法、その他公知の溶解法により作製することができる。ストリップキャスト法は、原料金属をアルゴンガス雰囲気などの非酸化雰囲気中で溶解して得た溶湯を回転するロールの表面に噴出させる。ロールで急冷された溶湯は、薄板または薄片（鱗片）状に急冷凝固される。この急冷凝固された合金は、結晶粒径が１〜５０μｍの均質な組織を有している。原料合金は、ストリップキャスト法に限らず、高周波誘導溶解等の溶解法によって得ることができる。なお、溶解後の偏析を防止するため、例えば水冷銅板に傾注して凝固させることができる。また、還元拡散法によって得られた合金を原料合金として用いることもできる。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得る場合、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ結晶粒を主体とする合金（低Ｒ合金）と、低Ｒ合金よりＲを多く含む合金（高Ｒ合金）とを用いる所謂混合法を本発明に適用することもできる。

原料合金は粉砕工程に供される。混合法による場合には、低Ｒ合金および高Ｒ合金は別々にまたは一緒に粉砕される。粉砕工程には、粗粉砕工程と微粉砕工程とがある。
まず、粗粉砕工程では、原料合金を、粒径数百μｍ程度になるまで粗粉砕し、粗粉砕粉末（原料合金粉）を得る。粗粉砕は、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、不活性ガス雰囲気中にて行うことが望ましい。粗粉砕に先立って、原料合金に水素を吸蔵させた後に放出させることにより粉砕を行うことが効果的である。水素放出処理は、希土類焼結磁石として不純物となる水素を減少させることを目的として行われる。水素放出のための加熱保持の温度は、２００℃以上、望ましくは３５０℃以上とする。保持時間は、保持温度との関係、原料合金の厚さ等によって変わるが、少なくとも３０分以上、望ましくは１時間以上とする。水素放出処理は、真空中またはアルゴンガスフローにて行う。なお、水素吸蔵処理、水素放出処理は必須の処理ではない。この水素粉砕を粗粉砕と位置付けて、機械的な粗粉砕を省略することもできる。

粗粉砕工程後、微粉砕工程に移る。
このとき、微粉砕工程における粉砕性の向上を目的として、潤滑剤を添加する。この潤滑剤としては、例えばステアリン酸系であるステアリン酸アミド等がある。この潤滑剤は、成形時の潤滑および配向性を向上する機能を兼ねることができる。

潤滑剤としては、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、ベヘン酸アミドおよびカプリル酸アミドの１種または複数種の化合物である化合物Ａと、ステアリン酸およびモノステアリン酸グリセリンの１種または複数種の化合物である化合物Ｂとを含む混合物を用いる。

化合物Ａとは、例えば脂肪酸アミドのようにアミド基を有する化合物もしくは脂肪酸ビスアミドのようにアミド結合を有する化合物である。Ｒ_１、Ｒ_２は炭素数７以上２１以下の直鎖状飽和炭化水素である。このような化合物Ａはステアリン酸アミド（Ｃ_１７Ｈ_３５−ＣＯＮＨ_２）、エチレンビスステアリン酸アミド（Ｃ_１７Ｈ_３５−ＣＯＮＨ−（ＣＨ_２）_２−ＮＨＣＯ−Ｃ_１７Ｈ_３５）、ベヘン酸アミド（Ｃ_２１Ｈ_４３−ＣＯＮＨ_２）およびカプリル酸アミド（Ｃ_７Ｈ_１５−ＣＯＮＨ_２ ）であり、この中でもステアリン酸アミドが特に好ましい。本発明において化合物Ａは１種類のみの化合物を用いてもよいが、複数の化合物を組み合わせて用いるものであってもよい。

化合物Ｂとは、ステアリン酸（Ｃ_１７Ｈ_３５−ＣＯＯＨ）およびモノステアリン酸グリセリン（Ｃ_１７Ｈ_３５−ＣＯＯ−Ｃ_３Ｈ_７Ｏ_２ ）である。この中でも好ましいのはステアリン酸である。化合物Ｂとしては１種類のみの化合物を用いてもよいが、複数の化合物を用いてもよい。

粗粉砕粉末の粒径が１００〜１０００μｍである場合、潤滑剤は、その粒径を１００μｍ以上４２５μｍ以下とする。

潤滑剤を、上記粒径とするには、潤滑剤を粉砕し、篩等で分級するのが好ましい。潤滑剤を粉砕するには、潤滑剤を、例えば液体窒素を用いて冷凍し、その状態のまま、粉砕ミル等で粉砕するのが好ましい。
潤滑剤の添加量は、粉砕性を向上させるという点からすれば、なるべく多くするのが好ましいが、磁気特性および成形体の強度の観点からすれば、なるべく少なくするのが好ましい。したがって、潤滑剤の添加量は、０．０１〜１．０ｗｔ％とするのが好ましく、０．０５〜０．１ｗｔ％とするのがより好ましい。潤滑剤の粗粉砕粉末への混合は、例えばナウターミキサー等により５〜３０分間ほど行う程度でよい。

さて、微粉砕には主にジェットミルが用いられ、粗粉砕粉末を微粉砕することで、平均粒径２．５〜１０μｍ、望ましくは３〜５μｍの微粉砕粉末（粉砕粉）を得る。ジェットミルは、高圧の不活性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粗粉砕粉末を加速し、粗粉砕粉末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。

混合法による場合、２種の合金の混合のタイミングは限定されるものではないが、微粉砕工程において低Ｒ合金および高Ｒ合金を別々に粉砕した場合には、微粉砕された低Ｒ合金粉末および高Ｒ合金粉末を窒素雰囲気中で混合する。低Ｒ合金粉末および高Ｒ合金粉末の混合比率は、重量比で８０：２０〜９７：３程度とすればよい。低Ｒ合金および高Ｒ合金を一緒に粉砕する場合の混合比率も同様である。

ここで、以上で得られた微粉砕粉末を造粒して顆粒を作製することもできる。
これには、微粉砕粉末を含むスラリをスプレードライすることにより、微粉砕粉末を一次粒子とする顆粒に造粒する。
スプレードライヤにおける造粒は、不活性ガス雰囲気で行うことが望ましい。顆粒の酸化を防止して、ひいては磁気特性の劣化を防止するためである。酸化防止を目的とする不活性ガスの種類は問わないが、コストの点を考慮すると窒素ガスを用いることが望ましい。また、この造粒工程における酸素量の増加を抑制するために、造粒用のスラリを構成するバインダとして、有機バインダ等を用いるのが好ましい。
もちろん、この顆粒作製工程を省略することも可能である。

以上のようにして得られた顆粒状の造粒粉（顆粒作製工程を省略する場合には微粉砕粉末）は、金型キャビティに充填され、磁場中成形に供される。
磁場中成形における成形圧力は０．３〜３ｔｏｎ／ｃｍ^２（３０〜３００ＭＰａ）の範囲とすればよい。成形圧力は成形開始から終了まで一定であってもよく、漸増または漸減してもよく、あるいは不規則変化してもよい。成形圧力が低いほど配向性は良好となるが、成形圧力が低すぎると成形体の強度が不足してハンドリングに問題が生じるので、この点を考慮して上記範囲から成形圧力を選択する。磁場中成形で得られる成形体の最終的な相対密度は、通常、５０〜６０％である。
また、印加する磁場は、１２〜２０ｋＯｅ（９６０〜１６００ｋＡ／ｍ）程度とすればよい。また、印加する磁場は静磁場に限定されず、パルス状の磁場とすることもできる。また、静磁場とパルス状磁場を併用することもできる。

磁場中成形により得られた成形体には、潤滑剤を除去するための処理（潤滑剤除去処理）が施される。炭素残留による磁気特性低下を防止するためである。この潤滑剤除去処理は、水素雰囲気中で、所定の熱処理条件で行うのが好ましい。有機バインダを用いて顆粒を作製した場合には、潤滑剤除去処理により有機バインダを除去することもできる。

潤滑剤除去処理後、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、平均粒径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、真空中で、１０００〜１２００℃で１〜１０時間程度焼結すればよい。また、潤滑剤除去処理を、焼結の昇温過程で行うことが効率的である。

さて、焼結後には、得られた焼結体に時効処理を施すことができる。この工程は、保磁力を制御する重要な工程である。時効処理を２段に分けて行う場合には、７５０〜１０００℃、５００〜７００℃での所定時間の保持が有効である。７５０〜１０００℃での熱処理を焼結後に行うと、保磁力が増大するため、混合法においては特に有効である。また、５００〜７００℃の熱処理で保磁力が大きく増加するため、時効処理を１段で行う場合には、５００〜７００℃の時効処理を施すとよい。

＜参考例１＞
ここで、微粉砕工程で添加する潤滑剤の粒径の影響を調べたのでその結果を参考例１として示す。
原料合金の組成は、２４．５ｗｔ％Ｎｄ−６．０ｗｔ％Ｐｒ−１．８ｗｔ％Ｄｙ−０．５ｗｔ％Ｃｏ−０．２ｗｔ％Ａｌ−０．０７ｗｔ％Ｃｕ−１．０ｗｔ％Ｂ−Ｆｅ．ｂａｌ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、粗粉砕粉末を得た。
この粗粉砕粉末に、潤滑剤として、オレイン酸アミドを添加した。次いで、気流式粉砕機（ジェットミル）を使用し、高圧窒素ガス雰囲気中で微粉砕を行い、微粉砕粉末を得た。

微粉砕に際して添加する潤滑剤として、市販（日本精化株式会社製ニュートロン）のオレイン酸アミドを用い、この潤滑剤を、液体窒素を用いて冷凍した後、粉砕ミルにて粉砕した。粉砕した潤滑剤を、篩により分級し、以下の７種類の潤滑剤を得た。
（１）粒径２μｍ未満
（２）粒径４５μｍ未満
（３）粒径１００μｍ未満
（４）粒径１００μｍ以上１５０μｍ未満
（５）粒径１５０μｍ以上３００μｍ未満
（６）粒径３００μｍ以上４２５μｍ未満
（７）粒径４２５μｍ以上
このようにして分級された潤滑剤の写真を図１に示す。図１（ａ）は粒径が４２５μｍ以上の潤滑剤、図１（ｂ）は粒径が１００μｍ未満の潤滑剤を示す写真である。

このようにして作製された潤滑剤を、粗粉砕粉末に添加し、気流式粉砕機により同じ微粉砕条件（粉砕ガス圧７ｋｇ／ｃｍ^２、投入速度４０ｇ／ｍｉｎ）で粉砕した。得られた微粉砕粉末の粒径（Ｄ５０＝累積体積比率が５０％になる粒径、以下同様）を図２の同粉砕条件の欄に示す。ここで、潤滑剤の粗粉砕粉末に対する添加量は、０．０３、０．０６、０．１ｗｔ％の３通りとした。
また、（１）から（７）のそれぞれの粒径の潤滑剤において、微粉砕により得られた微粉砕粉末の粒径が、表１に示すように、４．４０μｍ以上４．９０μｍ未満となるよう、微粉砕条件を調整した微粉砕粉末も作製した。
図２は、このときの潤滑剤添加量と微粉砕粉末の粒径（Ｄ５０：同粉砕条件）の関係を示す図である。

この図２に示すように、粒径が１００μｍ未満までは潤滑剤の粒径が細かいほど、また、潤滑剤を多く入れるほど、微粉砕粉末の粒径Ｄ５０が小さくなった。これは粉砕効率が向上したことを意味している。すなわち、微粉砕される際に添加された潤滑剤は微粉砕の過程で原料合金粉末と衝突を繰り返すことにより消費され、原料合金粉末の表面に被覆されるに至るが、潤滑剤の粒径が細かいほど微粉砕粉末における潤滑剤の分散状態が良くなるのである。ただし、潤滑剤の粒径が４５μｍ未満になると、潤滑剤の粒径が１００μｍ未満と微粉砕粉末の粒径が同等レベルとなる。さらに、潤滑剤の粒径が２μｍ未満になると、潤滑剤が微細すぎて系外に排出されるために粉砕効果を十分に得ることができず、潤滑剤の粒径が４２５μｍ未満の場合と同等の微粉砕粉末の粒径しか得られない。

続いて、微粉砕条件を調整して作製した微粉砕粉末を磁場中成形した。具体的には、１５ｋＯｅの磁場中で１３７ＭＰａの圧力で成形を行い、２０ｍｍ×１８ｍｍ×６ｍｍの成形体を得た。磁場方向はプレス方向と垂直な方向である。
得られた成形体の強度として抗折強度を以下の方法で測定した。抗折強度測定は、日本工業規格ＪＩＳ Ｒ １６０１に準じて行った。具体的には、図７に示すように、２０ｍｍ×１８ｍｍ×６．５ｍｍ形状の成形体１１を丸棒状の２本の支持具１２，１３の上に載置し、成形体１１上の中央位置に丸棒状の支持具１４を配置して荷重を加えた。抗折圧を加える方向はプレス方向とした。丸棒状の支持具１２，１３，１４の半径は３ｍｍ、支点間距離は１０ｍｍ、荷重点移動速度は０．５ｍｍ／分とした。成形体１１の長手方向と支持具１４とを互いに平行となるように配置した。サンプル数ｎは１０個で測定を行った。なおここで、成形体強度は粒子径に依存性があるため、粒径（Ｄ５０）を４．４０μｍ以上４．９０μｍ未満に揃えた微粉砕粉末を用いて成形体を形成し、その強度を測定した。
その結果を表１に示すとともに、潤滑剤添加量と成形体強度の関係を図３に示す。

この図３に示すように、潤滑剤の粒径が細かいほど、また、潤滑剤を多く入れるほど、成形体強度は低下した。潤滑剤は潤滑性があるため、成形体強度を下げてしまうという特徴があり、その結果潤滑剤の分散が良くなると強度は低下することが確認された。

さらに、上記と同様にして形成した成形体を１０３０℃で４時間焼成し、焼結体を得た。
焼結体の炭素量を測定した。表１にその結果を示すとともに、図４に潤滑剤添加量と焼結体炭素量の関係を示す。図４に示すように、潤滑剤の粒径が細かいほど、残留する炭素の量が少なくなる傾向にあり、特に潤滑剤の粒径が２μｍ未満になるとその傾向が顕著となる。
また、得られた焼結体を時効処理（条件：９００℃×１時間、５４０℃×１時間）し、焼結磁石を得た後、この焼結磁石の磁気特性（Ｂｒ）をＢ−Ｈトレーサにより測定した。表１にその結果を示すとともに、図５に潤滑剤添加量と残留磁束密度（Ｂｒ）の関係を示す。図５に示すように、潤滑剤の粒径が細かいほど、また、潤滑剤を多く入れるほど、残留磁束密度（Ｂｒ）が向上した。これは、潤滑剤の粒径が細かいほど、また、潤滑剤を多く入れるほど、潤滑剤の分散が良くなり、磁気配向が容易になることによる。ただし、潤滑剤の粒径が２μｍ未満になるとその効果は減少する。
以上の図４、図５に示す結果より、潤滑剤の粒径は、５μｍ以上とすることが好ましい。

図６は、図３の成形体強度と、図５の磁気特性との関係を示すものである。
図６に示すように、より細かい粒径の潤滑剤を用いた方が、より高い磁気特性と成形体強度を併せ持つことが確認された。つまり、ある磁気特性（Ｂｒ）を満足したいとき、より細かい潤滑剤を使えばその添加量をより少なくすることができ、その結果、より高い成形体強度が得られることが明らかである。

このようにして、微粉砕工程で、所定以下の粒径とした細かい潤滑剤を添加することで、粉砕工程における原料合金の粉砕性、および磁場中成形工程における原料粉の配向性を確保したうえで、成形体の強度、および最終的に得られる焼結磁石の磁気特性を高いものとすることが可能となる。言い換えれば、従来より少ない量の潤滑剤で、従来と同等の成形体強度、あるいは磁気特性を得ることが可能となることが判明した。

＜実施例１＞
参考例１と同様にして粗粉砕粉末を作製した。粗粉砕粉末に潤滑剤（粉砕助剤）として、表２に示す化合物Ａと化合物Ｂをそれぞれ０.０５ｗｔ％づつ、または化合物Ａ、化合物Ｂを各々０．１ｗｔ％添加した。なお、潤滑剤（化合物Ａ、化合物Ｂ）は、いずれも粒径が３００μｍ未満である。次いで、気流式粉砕機を使用して高圧窒素ガス雰囲気中で平均粒径Ｄ５０＝４．１μｍとなるように微粉砕を行い、希土類合金粉を得た。

得られた微粉砕粉末を磁場中成形し、所定の形状の成形体を得た。磁場中成形では、微粉砕粉末を１５ｋＯｅの磁場中において、成形圧１５０ＭＰａで成形した。磁場方向はプレス方向と垂直な方向である。成形体の寸法は、２０ｍｍ×１８ｍｍ×６．５ｍｍ（成形体ａ）と２０ｍｍ×１８ｍｍ×１３ｍｍ（成形体ｂ）との２種類を得た。そして成形体ａを用いて成形体強度を参考例１と同様にして測定した。その結果を表３に示す。

成形体ｂを１０３０℃で４時間焼結した後、９００℃で１時間、５３０℃で1時間の時効処理を行った。得られた焼結体表面を研削し直方体の試料とした。この試料を、ＢＨトレーサを用いて磁気特性を評価した。その結果を表２に示す。

表２に示すように、化合物Ａのみを添加した場合、成形体強度は１．０５ＭＰａ以上であったが、Ｂｒは１３．２ｋＧを下回り、化合物Ｂのみを添加した場合、Ｂｒは１３．２ｋＧを上回ったが成形体強度が０．９ＭＰａを下回った。すなわち、化合物Ａのみを添加した場合には、高い成形体強度を得ることができるものの磁気特性が低く、化合物Ｂのみを添加した場合には、高い時期特性が得られるものの成形体強度が低くなった。
これに対し、化合物Ａ、化合物Ｂの双方を添加した場合、Ｂｒは１３．２ｋＧを上回り、成形体強度も１．０５ＭＰａを上回った。すなわち、化合物Ａ、化合物Ｂを複合添加することで、高い成形体強度と高い磁気特性を兼ね備えることができることが確認された。しかも、得られる成形体強度、磁気特性は、化合物Ａを単独添加した場合の成形体強度、化合物Ｂを単独添加した場合の磁気特性と同等以上であることがわかる。

＜実施例２＞
潤滑剤として、化合物Ａのステアリン酸アミドと化合物Ｂのステアリン酸の混合比率を表３に示す割合で混合し、合計０．１ｗｔ％となるように添加した以外は実施例１と同様にして試料を作製し、成形体と焼結磁石を得て、強度および磁気特性の評価を行った。結果を表３に示す。

表３に示すように、化合物Ｂの配合比が７５％以上となると、成形体強度が１．０５ＭＰａを下回る。したがって、化合物Ａと化合物Ｂの混合比率は重量ベースで９：１〜１：２となるように混合するのが好ましいと言える。また、１３．２５ｋＧ以上という高いＢｒが得られることから、化合物Ａと化合物Ｂの混合比率のさらに好ましい範囲は、９：１〜１：１、特に好ましいのはほぼ１：１である。

＜実施例３＞
潤滑剤として、化合物Ａのステアリン酸アミドと化合物Ｂのステアリン酸の混合比率を１：１とし、添加量を表４に示す量として添加した以外は実施例１と同様にして試料を作製し、成形体と焼結磁石を得て、強度および磁気特性の評価を行った。結果を表４に示す。

表４に示すように、化合物Ａと化合物Ｂがほぼ１：１で混合される場合、潤滑剤の添加量が合計で０．０７５〜０．１ｗｔ％の範囲で、Ｂｒが１３．２ｋＧ以上であり、かつ成形体強度が１．０５ＭＰａとなることがわかる。これにより、化合物Ａと化合物Ｂがほぼ１：１で混合される場合、潤滑剤の添加量は合計で０．０７５〜０．１ｗｔ％とすることが好ましいと言える。

＜実施例４＞
潤滑剤として、化合物Ａのステアリン酸アミドと化合物Ｂのステアリン酸の粒径を表６に示す粒径のものを用い、ステアリン酸アミドとステアリン酸の混合比率を１：１、合計添加量を０．１ｗｔ％として添加した以外は実施例１と同様にして試料を作製し、成形体と焼結磁石を得て、強度および磁気特性の評価を行った。結果を表５に示す。

表５に示すように、潤滑剤の粒径が１０００μｍ以下であればＢｒが１３．２５ｋＧ以上となり、また潤滑剤の粒径が１００μｍ以上であれば成形体強度が１．１０以上となることがわかる。このように、潤滑剤の粒径（平均粒径）を小さくすることで、磁気特性、成形体強度ともに特に高めることができることが確認された。

＜参考例２＞
原料合金粗粉に添加する潤滑剤としてステアロイドエチルステアレートを０.１ｗｔ％添加した以外は実施例１と同様に試料を作製して成形体と焼結磁石を得て評価を行った。得られた結果を表６に示す。

表６に示すように、ステアロイドエチルステアレートを添加した場合においても、実施例２〜５に示したように化合物Ａ、Ｂを複合添加した場合と同様、Ｂｒが１３．２ｋＧ以上であり、かつ成形体強度が１．０５ＭＰａとなることが確認された。

このように、微粉砕工程において原料合金に潤滑剤を添加することで、粉砕工程における原料合金の粉砕性や磁場中成形工程における粉砕粉の配向性を確保しつつ、成形体の強度が高く、さらに最終的に得られる焼結磁石の磁気特性が高いものを得ることができた。

本実施の形態における潤滑剤粒子を示す写真であり、（ａ）は粒径４２５μｍ以上の潤滑剤粒子、（ｂ）は粒径１００μｍ未満の潤滑剤粒子の写真である。 潤滑剤粒子の粒径を変化させたときの、潤滑剤添加量と微粉砕粉末の粒径の関係を示す図である。 同、潤滑剤添加量と成形体強度の関係を示す図である。 同、潤滑剤添加量と焼結体炭素量の関係を示す図である。 同、潤滑剤添加量と磁気特性の関係を示す図である。 同、磁気特性と残留磁束密度（Ｂｒ）の関係を示す図である。 成形体の抗折強度の測定方法を示す図である。

Claims (5)

1. 原料合金粉に、１００μｍ以上４２５μｍ以下の粒径を有した潤滑剤粒子を添加して前記原料合金粉を粉砕し、粉砕粉を得る工程と、
   前記粉砕粉に磁場を印加し、かつ加圧成形することにより成形体を得る工程と、
   前記成形体を焼結する工程と、
   を備えることを特徴とする希土類焼結磁石の製造方法。
   但し、前記原料合金粉は、希土類元素（Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕの１種または２種以上）を２５〜３７ｗｔ％、ホウ素を０．５〜４．５ｗｔ％、Ｃｏを２．０ｗｔ％以下（０を含まず）、ＡｌおよびＣｕの１種または２種を０．０２〜０．５ｗｔ％、残部Ｆｅからなる組成を有し、
   前記潤滑剤は、
   ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、ベヘン酸アミドおよびカプリル酸アミドの１種または複数種の化合物である化合物Ａと、ステアリン酸およびモノステアリン酸グリセリンの１種または複数種の化合物である化合物Ｂとを含む。
2. 前記原料合金粉とともに前記潤滑剤粒子を気流式粉砕機に投入し、前記原料合金粉を粉砕することを特徴とする請求項１に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
3. 前記粉砕粉の平均粒径が２．５〜１０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
4. 粒径１００μｍ以上４２５μｍ以下の潤滑剤粒子を形成する工程と
   原料合金粉と前記潤滑剤粒子を粉砕機に投入し、前記原料合金粉を粉砕して粉砕粉を得る工程と、
   を備えることを特徴とする焼結磁石用原料合金粉の粉砕方法。
   但し、前記原料合金粉は、希土類元素（Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕの１種または２種以上）を２５〜３７ｗｔ％、ホウ素を０．５〜４．５ｗｔ％、Ｃｏを２．０ｗｔ％以下（０を含まず）、ＡｌおよびＣｕの１種または２種を０．０２〜０．５ｗｔ％、残部Ｆｅからなる組成を有し、
   前記潤滑剤は、
   ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、ベヘン酸アミドおよびカプリル酸アミドの１種または複数種の化合物である化合物Ａと、ステアリン酸およびモノステアリン酸グリセリンの１種または複数種の化合物である化合物Ｂとを含む。
5. 前記潤滑剤粒子を形成する工程では、潤滑剤を冷凍した後、前記潤滑剤を粉砕して前記潤滑剤粒子を得ることを特徴とする請求項４に記載の焼結磁石用原料合金粉の粉砕方法。

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