JP6084601B2 - ネオジム系希土類永久磁石及びその製造方法 - Google Patents
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Description
永久磁石の用途として、パソコンでは、ハードディスクドライブ用ボイスコイルモーターやDVD/CDドライブ用光ピックアップ、携帯電話では、マイクロスピーカーやバイブレーションモーター、家電や産業機器関連では、サーボモーターやリニアモーターなどの各種モーターがある。また、HEVなどの電気自動車には、1台当たり100個以上の永久磁石が使用されている。
例えば、特許文献1には、R−Fe−B系希土類永久磁石(Rは、Nd、Pr、Dy、Tb、Hoのうちの1種又は2種以上)に、Co、Al、Cu及びTiを同時に添加することにより、磁気特性を著しく改良することが開示されており、また、特許文献2には、組成を調整しながらGaを添加することで、最大エネルギー積(BH)maxを42MGOe以上とすることが開示されている。
1)ガス成分及び成分元素を除く純度が99.9wt%以上であることを特徴とするネオジム系希土類永久磁石、
2)ガス成分及び成分元素を除く純度が99.99wt%以上であることを特徴とする前記1)記載のネオジム系希土類永久磁石、
3)ガス成分及び成分元素を除く純度が99.999wt%以上であることを特徴とする前記1)記載のネオジム系希土類永久磁石、
4)同一組成のNd−Fe−B系希土類永久磁石に比べて、最大エネルギー積(BH)maxの増加率が10%以上であることを特徴とする前記1)〜3)のいずれか一に記載のNd−Fe−B系希土類永久磁石、
5)同一組成のNd−Fe−B系希土類永久磁石に比べて、耐熱温度の上昇率が10%以上であることを特徴とする前記1)〜4)のいずれか一に記載のNd−Fe−B系希土類永久磁石、を提供する。
6)ネオジム原料を溶融塩電解により純度99.9%以上、鉄原料を水溶液電解により99.99%以上とし、次に、この精製したネオジム、精製した鉄、ボロンを配合した配合物を真空溶解してインゴットとし、このインゴットを粉砕して粉末化した後、これをプレスにより成形し、その後、この成形体を焼結、熱処理を行った後、この焼結体を表面加工することを特徴とするネオジム系希土類永久磁石の製造方法、
7)前記ボロン原料を溶融塩電解により純度99.9%以上とすることを特徴とする前記6)記載のネオジム系希土類永久磁石の製造方法、
8)ネオジム原料を溶融塩電解により純度99.99%以上、鉄原料を水溶液電解により99.99%以上とすることを特徴とする前記6)記載のネオジム系希土類永久磁石の製造方法、
9)ネオジム原料を溶融塩電解により純度99.999%以上、鉄原料を水溶液電解により99.999%以上とすることを特徴とする前記6)記載のネオジム系希土類永久磁石の製造方法、
10)ジスプロシウム原料を真空蒸留により純度99.9%以上とし、この精製したジスプロシウムを前記配合物に添加したものを真空溶解してインゴットとすることを特徴とする前記6)〜9)記載のネオジム系希土類永久磁石の製造方法、
11)表面加工後に、金属メッキを施すことを特徴とする前記6)〜10)のいずれか一に記載のネオジム系希土類永久磁石の製造方法、を提供する。
一般に、ある程度の酸素、窒素、水素、カーボン等のガス成分は他の不純物元素に比べて多く混入する。これらのガス成分の混入量は少ないほうが望ましいが、通常混入する程度の量であれば、本発明の目的を達成するためには、特に有害とならない。
また、本発明の高純度ネオジム系希土類永久磁石は、同一組成のネオジム系希土類永久磁石に比べて、耐熱温度の上昇率が10%以上であることが好ましい。ネオジム系希土類永久磁石は、用途によっては耐熱性が要求される。一般にジスプロシウムなどを添加することで、耐熱温度を上昇させることが行われているが、本発明ではこのような元素を添加することなしに、耐熱性を向上させることができるという優れた効果を有する。
また、耐食性や脆性を低減するために、一般に希土類永久磁石をニッケルなどの金属でメッキすることが知られているが、本発明はこれらのメッキ処理を施す工程を省略することができる。一方、これらの技術を組み合わせることによって、耐食性や加工性などをさらに向上させることができる。
次いで、Nd原料、B原料を溶融塩電解することにより、いずれも純度3N〜5NレベルのNd、純度3N〜5NレベルのBが得られる。また、Fe原料を水溶液電解することにより、純度4N〜5NレベルのFeが得られる。
なお、含有量が少ない成分、例えば、Bなどについては高純度化せずそのまま使用することも可能である。
次いで、これらの原料を高周波溶解炉にて、加熱溶解してインゴットを形成する。なお、加熱温度は1250℃〜1500℃程度とするのが好ましい。その後、このインゴットをジェットミル等の公知の手法を用いて、粉砕する。このとき、混合中の酸化の問題を考慮すると、不活性ガス雰囲気中あるいは真空中で混合することが好ましい。粉砕粉の平均粒径は3〜5μm程度とするのが好ましい。
次に、得られた成形体を焼結炉で焼結し、その後、この焼結体を熱処理炉で熱処理する。このとき、焼結炉の温度を1000℃〜1300℃程度とし、また熱処理炉の温度を500℃〜1000℃程度とするのが好ましい。それぞれの炉内の雰囲気は、真空中で行うことが好ましい。なお、焼結と熱処理を同一の炉内にて行うことも可能である。
(実施例1)
純度2Nレベルのネオジム原料を、塩化物の溶融塩電解により純度3Nレベルとし、それを31kg製造した。また、純度3Nレベルの鉄原料を、塩酸系の水溶液電解により純度4Nレベルと、それを68kg製造した。また、ボロン原料については、市販の純度2Nレベルを1kg用意した。
次に、上記の原料を高周波溶解炉において、加熱温度を1250℃程度にて、加熱溶解してインゴットを製造した。その後、製造したインゴットを、不活性ガスアルゴン雰囲気中、ジェットミルを用いて粉砕した。このとき、粉砕粉の平均粒径を4μm程度とした。
次に、このように合金化させた粉砕粉を、窒素雰囲気中、磁場強度20KOe、成形密度4.5g/ccとして、磁場プレス機を用いて成形した。その後、この成形体を焼結炉にて焼結した後、この焼結体を熱処理炉で熱処理した。このとき、焼結炉の温度を1150℃、熱処理炉の温度を700℃とした。また、それぞれの炉内の雰囲気を真空とした。
このようにして製造した焼結体を、スライシングマシンを用いて切断加工し、その後、表面や外周部分を研磨器や研削盤を用いて最終表面処理を行った。なお、一般に、この後に酸化防止のためメッキ処理を施すことがあるが、今回は、行わなかった。
純度2Nレベルのネオジム原料を、塩化物の溶融塩電解により純度4Nレベルとし、それを31kg製造した。また、純度3Nレベルの鉄原料を、塩酸系の水溶液電解により純度4Nレベルとし、それを68kg製造した。また、純度2Nレベルのボロン原料を、塩化物の溶融塩電解により純度4Nレベルとし、それを1kg製造した。
その後の工程は、実施例1と同様の条件とした。
純度3Nレベルのネオジム原料を、塩化物の溶融塩電解を2回繰り返すことにより純度5Nレベルとし、それを31kg製造した。また、純度3Nレベルの鉄原料を、塩酸系の水溶液電解を2回繰り返すことにより純度5Nレベルとし、それを68kg製造した。また、純度2Nレベルのボロン原料を、塩化物の溶融塩電解により純度4Nレベルとし、それを1kg製造した。
その後の工程は、実施例1と同様の条件とした。
(実施例4)
純度2Nレベルのネオジム原料を、塩化物の溶融塩電解により純度3Nレベルとし、それを26kg製造した。また、純度3Nレベルの鉄原料を、塩酸系の水溶液電解により純度4Nレベルとし、それを68kg製造した。また、ボロン原料については、市販の純度2Nレベルを用いた。さらに、純度2Nレベルのジスプロシウム原料を、真空蒸留により純度4Nレベルとし、それを5kg製造した。
その後の工程は、実施例1と同様の条件とした。
実施例4で作製したネオジム系希土類永久磁石の純度及び磁気特性をそれぞれ表1に示す。表1に示すように、実施例4のネオジム系希土類永久磁石の純度は3N(99.9wt%)以上であった。このとき、最大エネルギー積(BH)maxが約45MGOeと良好な結果を示していた。また、耐食性及び耐熱性のいずれも良好な結果を示していた。
純度2Nレベルのネオジム原料を、塩化物の溶融塩電解により純度4Nレベルとし、それを26kg製造した。また、純度3Nレベルの鉄原料を、塩酸系の水溶液電解により純度4Nレベルとし、それを68kg製造した。また、ボロン原料については、市販の純度4Nレベルを用いた。さらに、純度2Nレベルのジスプロシウム原料を、真空蒸留により純度4Nレベルとし、それを5kg製造した。
その後の工程は、実施例1と同様の条件とした。
実施例5で作製したネオジム系希土類永久磁石の純度及び磁気特性をそれぞれ表1に示す。表1に示すように、実施例5のネオジム系希土類永久磁石の純度は4N(99.99wt%)以上であった。このとき、最大エネルギー積(BH)maxが約54MGOeと良好な結果を示していた。また、耐食性及び耐熱性のいずれも良好な結果を示していた。
純度2Nレベルのネオジム原料を、塩化物の溶融塩電解を2回繰り返すことにより純度5Nレベルとし、それを26kg製造した。また、純度3Nレベルの鉄原料を、塩酸系の水溶液電解を2回繰り返すことにより純度5Nレベルとし、それを68kg製造した。また、純度2Nレベルのボロン原料を、溶融塩電解により純度4Nレベルとし、それを1kg製造した。さらに、純度2Nレベルのジスプロシウム原料を、真空蒸留により純度4Nレベルとし、それを5kg製造した。
その後の工程は、実施例1と同様の条件とした。
実施例6で作製したネオジム系希土類永久磁石の純度及び磁気特性をそれぞれ表1に示す。表1に示すように、実施例6のネオジム系希土類永久磁石の純度は5N(99.999wt%)以上であった。このとき、最大エネルギー積(BH)maxが約59MGOeと良好な結果を示していた。また、耐食性及び耐熱性のいずれも良好な結果を示していた。
(実施例7)
純度2Nレベルのネオジム原料を、塩化物の溶融塩電解により純度3Nレベルとし、それを21kg製造した。また、純度3Nレベルの鉄原料を、塩酸系の水溶液電解により純度4Nレベルとし、それを68kg製造した。また、ボロン原料については、市販の純度2Nレベルを用いた。さらに、純度2Nレベルのジスプロシウム原料を、真空蒸留により純度3Nレベルとし、それを10kg製造した。
その後の工程は、実施例1と同様の条件とした。
実施例7で作製したネオジム系希土類永久磁石の純度及び磁気特性をそれぞれ表1に示す。表1に示すように、実施例7のネオジム系希土類永久磁石の純度は3N(99.9wt%)以上であった。このとき、最大エネルギー積(BH)maxが約40MGOeと良好な結果を示していた。また、耐食性及び耐熱性のいずれも良好な結果を示していた。
純度2Nレベルのネオジム原料を、塩化物の溶融塩電解により純度4Nレベルとし、それを21kg製造した。また、純度3Nレベルの鉄原料を、塩酸系の水溶液電解により純度4Nレベルとし、それを68kg製造した。また、市販の純度2Nレベルのボロン原料を、溶融塩電解により純度4Nとし、それを1kg製造した。さらに、純度2Nレベルのジスプロシウム原料を、真空蒸留により純度4Nレベルとし、それを10kg製造した。
その後の工程は、実施例1と同様の条件とした。
実施例8で作製したネオジム系希土類永久磁石の純度及び磁気特性をそれぞれ表1に示す。表1に示すように、実施例8のネオジム系希土類永久磁石の純度は4N(99.99wt%)以上であった。このとき、最大エネルギー積(BH)maxが約47MGOeと良好な結果を示していた。また、耐食性及び耐熱性のいずれも良好な結果を示していた。
純度2Nレベルのネオジム原料を、塩化物の溶融塩電解を2回繰り返すことにより純度5Nレベルとし、それを26kg製造した。また、純度3Nレベルの鉄原料を、塩酸系の水溶液電解を2回繰り返すことにより純度5Nレベルとし、それを68kg製造した。また、ボロン原料については、市販の純度2Nレベルを、溶融塩電解により純度4Nとして用いた。さらに、純度2Nレベルのジスプロシウム原料を、真空蒸留により純度4Nレベルとし、それを10kg製造した。
その後の工程は、実施例1と同様の条件とした。
実施例9で作製したネオジム系希土類永久磁石の純度及び磁気特性をそれぞれ表1に示す。表1に示すように、実施例4のネオジム系希土類永久磁石の純度は5N(99.999wt%)以上であった。このとき、最大エネルギー積(BH)maxが約52MGOeと良好な結果を示していた。また、耐食性及び耐熱性のいずれも良好な結果を示していた。
(比較例1)
市販の純度2Nレベルのネオジム原料を26kg用意した。また、市販の純度3Nレベルの鉄を68kg用意した。また、市販の純度2Nレベルのボロンを1kg用意した。
その後の工程は、実施例1と同様の条件とした。
(比較例2)
市販の純度2Nレベルのネオジム原料を26kg用意した。また、市販の純度3Nレベルの鉄原料を68kg用意した。また、市販の純度2Nレベルのボロン原料を1kg用意した。さらに、市販の純度2Nレベルのジスプロシウム原料を5kg用意した。
その後の工程は、実施例1と同様の条件とした。
(比較例3)
市販の純度2Nレベルのネオジム原料を21kg用意した。また、市販の純度3Nレベルの鉄原料を68kg用意した。また、市販の純度2Nレベルのボロン原料を1kg用意した。さらに、市販の純度2Nレベルのジスプロシウム原料を10kg用意した。
その後の工程は、実施例1と同様の条件とした。
Claims (4)
- ネオジム及びボロン原料を溶融塩電解により純度99.99wt%以上、鉄原料を水溶液電解により99.99wt%以上とし、次に、この精製したネオジム、精製した鉄、精製したボロンを配合した配合物を真空溶解してインゴットとし、このインゴットを粉砕して粉末化した後、これをプレスにより成形し、その後、この成形体を焼結、熱処理を行った後、この焼結体を表面加工することを特徴とするネオジム系希土類永久磁石の製造方法。
- ネオジム原料を溶融塩電解により純度99.999wt%以上、鉄原料を水溶液電解により99.999wt%以上とすることを特徴とする請求項1に記載のネオジム系希土類永久磁石の製造方法。
- ジスプロシウム原料を真空蒸留により純度99.99wt%以上とし、この精製したジスプロシウムを前記配合物に添加したものを真空溶解してインゴットとすることを特徴とする請求項1又は2に記載のネオジム系希土類永久磁石の製造方法。
- 表面加工後に、金属メッキを施すことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のネオジム系希土類永久磁石の製造方法。
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