JPH01238001A - 希土類永久磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、高い保磁力を有し、かつ高温での磁気特性
にすぐれた希土類永久磁石の製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 現在製造されている代表的な永久磁石材料としては、ア
ルニコ磁石、フェライト磁石および希土類磁石などが挙
げられる。中でもＳｍ−Ｃｏに代表される希土類磁石は
他の磁石よりも磁気特性が優れていることから、小型化
、高効率化が要求される電子機器の磁気回路などに広く
利用されている。

しかしながらＳ＋ｍ−Ｃｏ磁石は資源的に乏しいＳｍと
Ｃ。

を主成分としているため、高価な磁石とならざるを得な
かった。

そこで高価なＳｓやＣｏを含まない安価で高磁気特性を
有する磁石合金の開発が進められ、その結果特公昭６１
−３４２４２号公報に開示されているような焼結法によ
る三元系で安定な合金や、特開昭５９−６４７３９号公
報に開示されているような液体急冷法による保磁力の高
い合金などが開発された。これらは希土類（Ｒｅｍ）　
−Ｆｅ−８から成る合金でその最大エネルギー積はＳｍ
−Ｃｏ系磁石のそれを大きく超える優れたものである。

しかしながらＲｅａ＋−Ｐｅ−［１基磁石は、耐食性に
劣ることや残留磁束密度の温度特性がＳｍ−Ｃｏ系に比
べて著しく悪いという欠点があった。これらの欠点を解
決する方法としてＦｅの一部をＣＯやＮｉで置換した希
土類遷移金ｉ磁石合金が提案され、耐食性と温度特性に
すぐれた良好な磁石合金が得られるようになったが、保
磁力が充分とはいえなかった。

この点、Ｒｅｍの一部をＤＶ、　Ｔｂのような異方性の
大きな重希土類元素で置換すれば保磁力が大きくなるこ
とが実験的にも確かめられている。しかしながら、この
場合重希土類元素は鉄とフェリ磁性的に結合するため残
留磁束密度が大幅に低下するという新たな問題が生じた
。

上記の問題点を解決するために、特開昭６１−２５３８
０５号公報では、Ｒｅｍ−Ｆｅ−Ｂ系合金に重希土類酸
化物を添加することにより粒界近傍のみを磁気的に強化
することで保磁力の増加を達成している。これはＲｅｍ
−Ｆｅ−Ｂ基磁石が、核発生型の保磁力機構をもち粒界
近傍での逆磁区の核発生が保磁力を決定していることに
着目したもので、重希土類金属を予めＲｅ訃Ｆｅ−［１
系合金と合金化した場合に比べて少量の重希土類金属量
でよく、その結果残留磁束密度の低下は少なくてすむ。

（発明が解決しようとする課題） 上述したとおり、粒界近傍のみを磁気的に強化するとい
う方法は、残留磁束密度をさほど低下させずに保磁力を
増加させることができる有効な手段ではあるが、粉末状
態の希土類酸化物を添加するため、その均一混合という
点に問題を残していた。

この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、焼結
体の均一性に富み優れた磁気特性を安定して発現できる
希土類永久磁石の有利な製造方法を提案することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） さて発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を重
ねた結果、添加元素の均一性を確保し、保磁力の向上を
図るためには、希土類元素の一部を打機溶媒に溶かした
有機酸塩の形で添加することが極めて有効であることの
知見を得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、Ｒｅａ＋−Ｂ−Ｆｅ系合金粉末に
対し、有機溶剤に溶かした希土類有機酸塩をＲｅｍ換算
で０．１〜１５ａｔ％の範囲で添加混合して、最終成分
組成を ｉ）　Ｒｅｍ　　：　８．１〜４５ａｔ％（以下単に％
で示す）、ここでＲｅｍはＹを含む希土類元素、 Ｂ：２〜２０％、 ｒｅ　：　１０％以上、９０％未満、 ｉｉ）　Ｒｅｍ　　：　　８．１〜４５％、Ｂ：２〜２
０％、 Ｆｅ　：　１０％以上、９０％未満、 Ｃｏ　：　５０％以下 でかつ （Ｆｅ＋Ｇｏ）　　：　５０％以上、９０％未満１ｉｉ
）　　Ｒｅｍ　：　　８．１〜４５％、８１〜２０％、 Ｆｅ　：　１０％以上、９０％未満、 Ｃｏ　：　５０％以下、 Ｎｉ：３０％以下 でかつ （Ｆｅ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）　７５０％以上、９０％未満の組
成に調整した各合金粉末を加圧成形し、ついで焼結する
ことからなる希土類永久磁石の製造方法である。

この発明において有機酸塩とは、一般式＝（Ｃｅ　Ｈｔ
ａ＋＋Ｃ００）ｘ　Ｒｅ１ｎｌ（ｎは０〜３０で、Ｘは
Ｃｅを除（Ｒｅｍでは３、Ｃｅでは４）で表わされる脂
肪酸塩のことである。

（作　用） この発明において成分組成を上記の範囲に限定した理由
について説明する。

Ｒｅｍ　　（Ｙを含む希土類元素）　　：８．１〜４５
％Ｒｅｍは、高保磁力を得る上で必須の元素であるが、
含有量が８．１％に満たないとその添加効果に乏しく、
一方４６％を超えると残留磁束密度が低下するので、各
希土類元素は単独使用また併用いずれの場合においても
８．１〜４５％の範囲で添加するものとした。

Ｂ：２〜２０％ Ｂは、主相の形成と十分な保磁力を発現させるために不
可欠な元素であるが、２％未満では高保磁力が得られず
、一方２０χを超えると残留磁束密度が低下するので、
２〜２０％の範囲で含有させるものとした。

Ｆｅ　：　１０％以上、９０％未満 Ｆｅは、高飽和磁束密度を得るために必要不可欠である
が、１０％に満たないとその効果に乏しく、一方９０％
以上では相対的に他成分の含有量が減り保磁力が低下す
るので、１０％以上、９０％未満の範囲に限定した。

Ｎｉ　：　３０％以下、Ｃｏ　：　５０％以下Ｎｉは、
耐食性の向上に有効に寄与する元素で゛あり、必要に応
じて添加すればよいが、３０％を超えると保磁力や残留
磁束密度が著しく低下するので、３０％以下の範囲で添
加するものとした。

Ｃｏは、キュリー温度の向上ひいては残留磁束密度の温
度特性の向上に有効に寄与する元素であり、必要に応じ
て添加すればよいが、５０％を超えると保磁力や残留磁
束密度の低下を招くので、５０％以下の範囲に限定した
。

（Ｆｅ＋Ｃｏ）　、　（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｃｏ）　　：　５
０％以上、９０％未満Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏの遷移金属
元素の総量が５０χに満たないと残留磁束密度の低下を
招き、一方９０％以上では相対的に他成分の量が少なく
なって保磁力の低下を招く。従ってこの発明では、Ｐｅ
、　ＣｏさらにはＮｉの合計量は、各元素がそれぞれ上
記の適正範囲を満足した上で、５０％以上、９０％未満
の範囲で含有させるものとした。

さて、この種Ｒｅｍ−（Ｆｅ、Ｃｏ＋Ｎ１）−Ｂ系合金
は、そのインゴットを粒径：数μｍ程度の粉末に微粉砕
したのち、好ましくは磁場中で配向させな・がら加圧成
形し、しかるのち焼結、時効処理を施して焼結磁石とす
るわけであるが、この発明では、Ｒｅｍのうち０．１〜
１５％については、加圧成形前、粉末中に、希土類有機
酸塩の形で添加することが肝：Σ５５であり、かくして
各成分が均一に混合された焼結磁石が得られるのである
。

ここに希土類有機酸塩の形での添加量を０．１〜１５％
の範囲に限定したのは、０．１％に満たないと保磁力の
増加が得られず、一方１５％を超えると残留磁束密度の
低下が著しくなり大きなエネルギー積（ａｌｌ）、□が
得られないからである。

（実施例） 実施例１ ネオジム（Ｎｄ、希土類元素）、ｐ６．Ｃｏ、Ｎｉおよ
びＢを適量配合して、Ｎｄｌ５（Ｆｅｅ、　４？Ｃ０１
１，４ｏＮｉｏ、　＋５）ｔＪｓなる組成の合金インゴ
ットを得た。このインゴットをハンマークラッシャにて
粗粉砕して得た粉末中に、有機溶剤（シクロヘキサン）
に溶かしたオクチル酸ジスプロシウム（（ＣＪ　ｌ５Ｃ
ＯＯ）　！Ｄｙ）を、ａｙ換算で０．１〜４％の範囲に
なるように添加、混合したのち、ボールミルにて粒径：
３〜４μ隋まで微粉砕した。ついで、シクロヘキサンを
揮発させたのち、１３ｋＯｅの磁場中にて２ｔｏｎ／ｃ
ｍ”で加圧成形し、１０−’　〜１０−’Ｔｏｒｒの真
空中で１０００〜１１００°Ｃで１時間、ついで計雰囲
気中（１気圧）で１時間焼結し、室温まで冷却したのち
、計ガス中にて３００〜７００°Ｃで１時間保持ののち
急冷する時効処理を施した。

かくして得られた焼結磁石の保磁力（ｉｔｌｃ）と試料
中のジスプロシウム含有量との関係を第１図に示す。

また比較のため、Ｎｄｔ　ｓ　（Ｆｅｏ、４？ＣＯＯ，
ａｏＮｌ　ｏ、　＋　３）　？？Ｂ８なる組成の合金微
粉末に、ジスプロシウムを酸化ジスプロシウム粉末の形
で所定量添加、混合して得られた粉末に同様な焼結、熱
処理を施して得た焼結磁石（比較例Ａ）および予めネオ
ジムの１部をジスプロシウムで置換えた（Ｎｄｔ−ｘＤ
Ｖｘ）＋５（Ｆｅ６．　ａｔｃＯｏ、　４Ｊｉｏ、　ｒ
　ｓ）　？？ａｌｌなる組成の合金をアーク溶解で溶製
し、そのインゴットを粉砕して、微粉末としたのち、上
記と同様な条件で焼結、時効処理を施して得た焼結磁石
（比較例Ｂ）についての調査結果も第１図に併せて示す
。

第１図から明らかなように、この発明によれば、従来方
法にくらべ同一〇Ｖ含有量で比較して、高い保磁力が得
られることがわかる。このことは、少量のり、で高い保
磁力が得られるわけで残留磁束密度の減少の割合も少な
く、大きなエネルギー積を示すことになる。この発明に
従い希土類元素の一部を溶液状態で添加する方法は、従
来の方法にくらべ、希土類元素を均一にしかも効率よく
合金粉末の表面に付着させることを可能にし、それによ
って焼結後の磁石の保磁力を高めることができるわけで
ある。

実施例２ 第１表に示す各組成のＮｄ−（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ１）−Ｂ
系合金インゴットをアーク溶解にて溶製した。これらの
インゴットをハンマークランシャーにて粗粉末とし、こ
の粉末にＹからＥｒまでの各種の希土類元素の有機酸塩
をＲｅｍ換算で種々の範囲で添加し、溶媒（シクロヘキ
サン）中で溶かし、混合したのち、ボールミルにて３〜
４μ−程度の粒径の微粉とした０次にシクロヘキサンを
揮発させたのち、磁場中で加圧成形し、ついで１０−　
’〜１０−’Ｔｏｒｒ程度の真空中にて１０００〜１１
００℃、１時間、つづいてＡｒガス中（１気圧）にて１
時間の焼結を施し、室温まで冷却したのち、３００〜７
００°Ｃ″？’１〜５時間保持後急冷した。かくして得
られた各焼結磁石の磁気特性について調べた結果を第１
表に併記する。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、従来法で作製した場合に比
べて大きな保磁力と、残留磁束密度をもち、従って温度
変化があった場合でも（Ｂｌｌ）、、、の変化が少な（
高い温度で使用することができる希土類永久磁石を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、各種の添加法によってｏｙを添加した場合の
試料中のＤｙｅと保磁力との関係を示したグラフである
。 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 第１図 Ｏｆ２３ｄ が４中のＤｙ　ｆ　（ａ’ｘ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｒｅｍ−Ｂ−Ｆｅ系合金粉末に対し、有機溶剤に溶
   かした希土類有機酸塩をＲｅｍ換算で０．１〜１５ａｔ
   ％の範囲で添加混合して、最終成分組成を Ｒｅｍ：８．１〜４５ａｔ％、 ここでＲｅｍはＹを含む希土類元素 Ｂ：２〜２０ａｔ％、 Ｆｅ：１０ａｔ％以上、９０ａｔ％未満 の組成に調整した合金粉末を加圧成形し、ついで焼結す
   ることを特徴とする希土類永久磁石の製造方法。
2. ２．Ｒｅｍ−Ｂ−（Ｆｅ，Ｃｏ）系合金粉末に対し、有
   機溶剤に溶かした希土類有機酸塩をＲｅｍ換算で０．１
   〜１５ａｔ％の範囲で添加混合して、最終成分組成を Ｒｅｍ：８．１〜４５ａｔ％、 ここでＲｅｍはＹを含む希土類元素 Ｂ：２〜２０ａｔ％、 Ｆｅ：１０ａｔ％以上、９０ａｔ％未満、 Ｃｏ：５０ａｔ％以下 でかつ （Ｆｅ＋Ｃｏ）：５０ａｔ％以上、９０ａｔ％未満の組
   成に調整した合金粉末を加圧成形し、ついで焼結するこ
   とを特徴とする希土類永久磁石の製造方法。
3. ３．Ｒｅｍ−Ｂ−（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）系合金粉末に対
   し、有機溶剤に溶かした希土類有機酸塩をＲｅｍ換算で
   ０．１〜１５ａｔ％の範囲で添加混合して、最終成分組
   成を Ｒｅｍ：８．１〜４５ａｔ％、 ここでＲｅｍはＹを含む希土類元素 Ｂ：２〜２０ａｔ％、 Ｆｅ：１０ａｔ％以上、９０ａｔ％未満、 Ｃｏ：５０ａｔ％以下、 Ｎｉ：３０ａｔ％以下 でかつ （Ｆｅ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）：５０ａｔ％以上、９０ａｔ％未
   満の組成に調整した合金粉末を加圧成形し、ついで焼結
   することを特徴とする希土類永久磁石の製造方法。