JPH02109305A

JPH02109305A - 高分子複合型希土類磁石の製造方法

Info

Publication number: JPH02109305A
Application number: JP63260555A
Authority: JP
Inventors: Tadakuni Sato; 忠邦佐藤
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1990-04-23

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〕本発明は、いわゆるゴム磁石やプラスチック磁石を典型
とした高分子複合型磁石の中でも、特にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ
系永久磁石を代表とする希土類金属（Ｒ）と遷移金属（
Ｔ）とホウ素（Ｂ）を主成分としてなるＲ２Ｔ、、Ｂ系
の希土類磁石粉末を用いた高分子複合型希土類磁石の改
善に関するものである。

［従来の技術］高分子複合型磁石は、高分子樹脂中に磁石粉末を分散さ
せたものあるいは磁石粉末を高分子樹脂で結着させたも
のである。この磁石は、鋳造磁石や焼結磁石等には見ら
れない種々の特徴、例えば弾力性や加工容易性を備えて
おり、種々の方面に用いられている。しかしながら、磁
石粉末と非磁性の樹脂で形成されているため、焼結磁石
等に比ベ、磁気特性が低いという欠点をＨしている。そ
のため、粉末を磁界中で配向させる等の異方性化により
、高い磁石特性を達成しようとしている。

分散、結着される磁石粉末としては、これ迄、種々のも
のが用いられているが、本発明では、現在数も高い磁石
特性を示しているＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系を代表とするＲ２Ｔ
、、Ｂ系磁石粉末を使用している。

［発明が解決しようとする課題］従来の希土類磁石粉末を使用した高分子複合型磁石は、
原料を溶解して得た合金鋳塊を熱処理後、扮枠し、その
粉末を高分子樹脂と混合し、磁界中で成形して製造され
ていた。ここで使用されていた磁石合金粉末は、磁界中
での結晶配向性を向上させるため、微細な単結晶粒子か
らなっていることが望ましかった。

しかしながら、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石で代表されるＲ２
Ｔ、４Ｂ系合金においては、粉砕時における機械的応力
により、保磁力（ＩＨＣ）と減磁曲線の角形性低下が生
じるため、粉末が単結晶粒子からなる微細な領域では、
著しく磁石特性が低下していた。そのため溶解インゴッ
トを出発原料として使用した製法においては、高　、Ｈ
ｃを有する焼結磁石を粉砕して、磁石粉末として使用し
ても、著しく低い磁石特性を示す高分子複合型磁石とな
っていた。まして、インゴットを熱処理後、粉砕して高
分子複合磁石とする製法では、存在価値のない極めて劣
悪な磁石特性を示すのみであった。

一方、粉砕による　ＩＨｃの低下が殆んど生じないＲ・
Ｔ−Ｂ系磁石合金の作製法としては、溶融している合金
を回転ロール等に噴射し、超急冷することによって、磁
石合金を得る液体急冷法が知られていた。しかしながら
、この製法によって得られた粉末では、異方性化は実現
できなかった。

その後、この液体急冷合金を熱間塑性加工することによ
って、異方性化が可能な磁石粉末の得られることがわか
った。この方法は、高１Ｍで高圧を必要とするため、設
備が高価で、大がかりなものとなるのに加え、製造状Ｓ
における特性の安定化には不安が残っており、大量生産
で特性バラツキの小さい粉末を得るのはまだ困難であり
、工業的にはＨ１，ｂなものとはいいがたい。

そこで本発明の技術課題は通常実施されているＲ−Ｔ−
Ｂ系焼結磁石の製造工程を活用して、高性能な異方性高
分子複合型磁石の製造方法を提供することにある。した
がって、Ｔ梁上、非常に有用な製法となる。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、高分子複合型希土類磁石の製造方法に
おいて、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂを主成分として含有するＲ２Ｔ
、４Ｂ系焼結体（ＲはＹを含む希土類元素、Ｔは遷移金
属）粉末と、Ｒが４５〜９８ｗｔ％のＮｄ、Ｆｅ、Ｂを
主成分とするＲＴＢ系合金粉末とを混合し、磁場中成形
し、熱処理し、高分子樹脂を含浸し、硬化させることを
特徴とする高分子複合型希土類磁石の製造方法が得られ
る。

本発明の高分子複合型希土類磁石の製造方法においては
、上記磁場中成形後の熱処理は５５０〜１０５０℃で行
うことが好ましい。

本発明によれば、高分子複合型希土類磁石の製造方法に
おいて、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂを主成分として含有するＲ２Ｔ
、４Ｂ系焼結体（ＲはＹを含む希土類元素、Ｔは遷移金
属）粉末と、Ｒが４５〜９８ｗｔ％のＮｄ、Ｆｅ、Ｂを
主成分とするＲＴＢ系合金粉末とを混合し、熱処理し、
高分子樹脂を混合し、射出成形を行うことを特徴とする
高分子複合型希土類磁石の製造方法が得られる。

本発明の高分子複合型希土類磁石の製造方法においては
、上記焼結体粉末と、上記ＲＴＢ系粉米粉末混合粉末の
熱処理は、５５０〜１０５０℃で行うことが好ましい。

本発明の高分子複合型希土類磁石の製造方法においては
、上記焼結体はＲＴＢ系合金インゴットから形成した粉
末を磁場中成形し、焼結することによって形成されてい
ることが好ましい。

本発明は、溶解して得られた合金インゴットを徽粉砕し
た後、磁場中で成形して得られた粉末成形体を焼結し、
高い結晶配向度（＾異方性）の焼結体とし、次にこの焼
結体を粉砕後、焼結体粉末にＲｒｉｃｈな合金粉末を添
加混合した後、熱処理することにより、高い磁石特性を
有するＲ−Ｔ−Ｂ系高分子複合型希土類磁石を実現する
ものである。

本発明の磁石特性の向上は、Ｒｒｉｃｈな合金わ）末を
添加混合した後、熱処理することにより、焼結体粉砕粉
末の　ＩＨｃ及び減磁曲線の角形性が向上するためであ
る。本来、焼結体から作製した成形用粉末は複数の配向
した結晶粒で構成されているために、結晶粒当りの粉砕
による歪や粒表面の乱れが少なく、粉砕による特性低下
も小さい傾向にあるが更に焼結体の結晶粒を微細化する
ことにより粉砕による特性低下も軽減できるようになる
。

しかしながら、焼結体の結晶粒微細化には製法上、限度
がある。そこで、焼結体粉末にＮ　ｄ　ｒｉｃｈ金属粉
末を添加ｉｆ１合した後、この混合粉末を熱処理すると
、焼結体粉末粒子表面には、Ｎ　ｄ　ｒｉｃｈ合金か詰
問、彼覆し、粉末粒子の表面の凹凸は著しく軽微となり
、しかもその界面では原子の拡散も生じており、焼結体
粉末は粉砕で生じた損復から同１ｕする。そのため、粉
末の　１Ｈｃと減磁曲線の角型性は著しく向上する。

本発明では、Ｒ，Ｔ、、Ｂ系焼結体粉末に、Ｒが′４５
〜９８ｗｔ％の合金粉末を、０〜２０ｖＬ％（０を含ま
ず）添加混合した後、好ましくは５５０〜１０５０℃の
温度範囲で熱処理することを特徴としている。合金粉末
のＲを４５〜９８ｗｔ％としたのは、４５ｗｔ％以下で
は合金の融点が高くなり過ぎて、焼結体粉末粒子表面で
の反応が生じにくくなり、特性が向上しないためであり
、Ｒが９８ｖＬ％を越えると、Ｂｒの減少により（ＢＨ
）ＩＩａｘが低下し、効果が小さくなるためである。ま
た、Ｎｄ　ｒｉｃｈ合金粉末の添加混合量を０〜２０ｖ
Ｌ％（０を含まず）としたのは、０をわずかに越えた値
でもその効果は明らかに得られるためであり、２０ｖＬ
％以下としたのは、それ以上ではＢｒの減少により、（
ＢＨ）ＩＩａｘが低下し、効果が小さくなるためである
。また、熱処理の温度範囲を５５０〜１０５０℃とした
のは、５５０℃以下では、焼結体粉末粒子表面での反応
が生じにくくなり、ＩＨｃ及び減磁曲線の角形性の向上
が著しく小さくなるためであり１０５０℃以Ｆとしたの
は、この温度に達すると無添加の粉末においても粒子内
の拡散か進行し、特性が回復するため、（ＢＨ）ａ＋ａ
Ｘ向上における有意性がなくなるからである。

以ド、実施例について述べる。

実施例１純度９７　ｖ　ｔ　９６のＮｄ（残部はＣｅ、Ｐｒ、を
主体とする他の希土類元素）、フェロボロン（Ｂ純分約
２０ｗＬ％）及び電解鉄を使用し、Ｎｄが３３、　５　
ｗＬ９ｃｉ　、　Ｂが１．０ｗｔ９６、残部Ｆｅとなる
組成のインゴットと、Ｎｄか８５．Ｏｖｉ％、Ｂが０．
５ｖＬ％、残部ＦｅとなるＮ　ｄ　ｒｉｃｈな組成のイ
ンゴットを、アルゴン雰囲気中で、高周波加熱により溶
解して得た。次に、Ｎｄ３３．５ν［％、Ｂ１．０ｗｔ
９６、残部Ｆｅなるインゴットを粗粉砕した後、ボール
ミルを用いて、平均粒径約２μｍに微粉砕した。この粉
末を、約２０　ＫＯｅの磁界中、１　　ｔｏｎ／ｃ＋ｎ
２の圧力で直方体状に成形した。次に、この成形体を真
空中、１０３０℃で１時間保持した後、Ａｒ中３時間保
持し、焼結体を得た。これらの焼結体密度は約７　、　
５５　ｇｒ／　ｃｍ’であり、平均粒径が約６μｍの結
晶粒となっていた。これらの一部を６００℃で２時間時
効し、磁石特性をＭＪ定したところ、Ｂｒ１３．７ＫＧ
、　　＋Ｈｃ１２．０ＫＯｃ　、　　（ＢＨ）　ｗａｘ
　４４．　　ＯＭ　ａＧ　φＯｅ程度の値を得た。

一方、時効処理を施さない焼結体については、約７５μ
ｍ以下に粗粉砕した。また、Ｎｄが８５ｗｔ％、Ｂｏ、
５ｗｔ％、残部Ｆｅなるインゴットを粗粉砕した後、ボ
ールミルを用いて平均粒径約５μｍに微粉砕し、Ｎ　ｄ
　ｒｉｃｈ粉末を得た。

次に、上記、焼結体粗粉末に対し、Ｎ　ｄ　ｒｉｃｈ粉
末を０及び１０ｖＬ％添加混合し、成形用粉末とした。

この成形用粉末を、約２０　ＫＯｅの磁界中、４ｔｏｎ
　／　ｃｍ　’の成形圧で円盤状に成形した。次にこの
成形体を５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９
００℃、１０００℃、１０５０℃で、それぞれ２時間保
持後、急冷した。

次に、これら成形体を真空引き後、エポキシ樹脂を含浸
した後、９０℃で３時間保持し硬化させ、高分子複合磁
石とした。その磁石に約３０　ＫＯｅの磁界を印加して
測定した磁石特性を第１図に示す。

図中Ｇ、Ｄ、は粉末のみの磁石密度である。

尚、比較のために、焼結体粗粉末のみの成形体で未熟処
理のものは、焼結体の時効処理の自°無にかかわらず、
同様の条件で高分子複合磁石化したものは、Ｇ、Ｄ、５
．１５ｇｒ／国３　Ｂｒ４．５ＫＧ％　　＋Ｈｃ　１　
、　５ＫＯｅ　ｓ　　（Ｂ　Ｈ）　ｗａｘ　１　、　５
Ｍ　・Ｇ・Ｏｅ程度であった。

第１図に示されるように、Ｎ　ｄ　ｒｉｃｈ粉末を添加
混合した試料は、Ｂｒがやや低下する傾向を示すものの
、５５０℃〜１０５０℃の熱処理温度範囲で、Ｎ　ｄ　
ｒｉｃｈ無添加試料に比べ　、Ｈｃ及び（ＢＨ）ｓａｗ
は明らかに高い値を示している。

実施例２実施−１１で作製したＮ　ｄ　３３．　５ｗｔ９６、Ｂ
１、ＯｖＬ！％、残部Ｆｅなる組成の焼結体粗粉末に対
し、Ｎｄ８５．ＯＶ１％、Ｂｏ、５ｗｔ％、残部Ｆｅな
る組成のＮ　ｄ　ｒｉｃｈ粉末をＯｗＬ％、５ｗｔ％、
１、Ｏｗｔ％、１５ｗｔ％、２０ｗｔ％、２５νｔａ６
添加混合し、成形用粉末とした。

次に、実施例１と同様にして、磁場中成形、７００℃で
の熱処理、急冷樹脂含浸、硬化磁石特性の測定を行なっ
た。

その結果を、第２図に示す。Ｎ　ｄ　ｒｉｃｈ粉末の添
加量がＯ〜２０ｗｔ％の範囲（０を含まず）で、Ｂｒは
やや低下するものの５．Ｈｃと（Ｂ　Ｈ，）ｗａｘの磁
石特性は明らかに向上している。

実施例３実施例１と同様にして、Ｎｄが４０νＬ９６．５０ｗｔ
％、６０ｗｔ％、７０ｖＬ％、８０ｗｔ９６．８５ｗｔ
％、９０ｗｔ％、９５ｗｔ％、９８ｗｔ％で、Ｂｏ、５
ｗｔ％、残部Ｆｅの９種の組成のインゴットを作製した
。

次に、これらインゴットをそれぞれ、Ａ「雰囲気中、高
周波加熱にて再度溶解した後、周速度が約４０ｍ／ｓｅ
ｅのＣｕ製ロールに噴射し、薄片状の液体急冷合金を得
た。この液体急冷合金を粗粉砕した後、ボールミルを用
いて、約１０μｍ　１．：微粉砕し、９組成のＮ　ｄ　
ｒｌｃｌｉ合金粉末を得た。

次に、実施例１で作製したＮｄ３３．５ｗｔ％、Ｂｌ。

０ｗ１％、残部Ｆｅなる組成の焼結体粗粉末に対し、Ｎ
　ｄ　ｒｉｃｈ粉末をＯｖＬ％（比較のため）及び１０
ν（％混合し、成形用粉末とした。

次に実施例１と同様にして、磁場中成形、８００℃での
熱処理、急冷、樹脂含浸、硬化磁石特性のｎ１定を行な
った。その結果を第３図に示す。

Ｎ　ｄ　ｒｆｃｈ粉末の添加によりＢｒはやや低下する
ものの、　１Ｈｃ及び（ＢＨ）ＩＩａｘは、Ｎ　ｄ　ｒ
ｉｃｈ粉末のＮｄが４５〜９８ｗｔ％の範囲で明らかに
向上している。

実施例４５ｗｔ％のＣｅ、１５ｗｔ％のＰｒ、残部Ｎｄ（ただし
、他の希土類元素はＮｄとして含めた。）からなるセリ
ウムジジムと、Ｄｙ、フェロボロン、電解鉄、電解コバ
ルト及びアルミニウムを使用し、実施例１と同様にして
、（Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ）が３２．０ｗｔ％、Ｄｙが３．
ＯｖＬ％、Ｃｏが１０、ＯｖＬ％、Ａ、９が１．、、Ｏ
ｖＬ％、Ｂが１．ＯＶ」％、残部がＦｅのＲψＴ−Ｂ系
インゴットを得た。

次に、実施例１と同様にして、粗粉砕、微粉砕、磁場中
成形、１０００℃での焼結を行なった。この焼結体の密
度は７．　５０ｇｒ／ａｍ’であり、平均粒径が約５，
５μｍの結晶粒からなっていた。これらの一部を６００
℃で２時間時効した磁石特性は、Ｂ　ｒ　１２．　１Ｋ
Ｇ、　　＋Ｈｃ　１４．　５ＫＯｃ　。

（ＢＨ）ｌｌａｘ　３３．５Ｍ−Ｇ−Ｏｅであった。

一方、時効処理を施さない焼結体を、約６５μｍ以下に
粗粉砕した。また、上述した金属を使用しくＣｅ−Ｐｒ
−Ｎｄ）が７７ｗｔ％、Ｄｙが３．０ｗｔ％、Ｂが０．
７ｗｔ％、残部が（ＦｅＯ，［１９・ＣＯｏ、＋ｏ’　
ＡＩｏ、＋　）なる組成のインゴットを得た後、平均粒
径約５μｍに微粉砕し、Ｒｒｉｃｈ粉末を得た。

次に、焼結体粗粉末に対しＯ及び１０ｗｔ％のＲｒｉｃ
ｈ粉末を添加混合した後、実施例１と同様にして、磁場
中成形、７００℃での熱処理後急冷、樹脂含浸硬化、磁
石特性の＃１定を行なった。その結果を第１表に示す。

実施例５実施例１で作製したＮｄ３３．５ｖｉ％、Ｂ１、Ｏｗｔ
％、残部Ｆｅなる組成の焼結体粗粉末に対し、Ｎｄ８５
．０ｗｔ９６、Ｂｏ、５ｗｔ％、残部Ｆｅなる組成のＮ
　ｄ　ｒｉｃｈ粉末を０及び１０ｗｔ％添加混合した。

次に、この混合粉末を６００’Ｃ’で２時間熱処理した
後、乳鉢にて軽く解砕した。

次に、この粉末にポリエチレンを３５Ｖｏ１％混合した
後、約１００℃にて、約２０　ＫＯｃの磁界を印加しな
がら、金型中に射出成形し、高分子複合磁石とした。そ
の磁石特性を第２表に示す。

μ下憩日第　　２表Ｎ　ｄ　ｒｉｃｈ扮末の粉末により、Ｂｒはやや低ドす
るものの、　、Ｈｃ　（Ｂ　Ｈ）　ｌ１ａｘは明らかに
高い特性を示している。

以上の実施例で示されたように、異り゛性を白゛するＲ
２Ｔ１４Ｂ系焼結合金を粉砕して作製した粉末にＲか４
５〜Ｑ８ｗｔ９６の範囲にある合金粉末を０〜２０ｖＬ
％（０を含まず）添加混合した後、５５０〜１０５０℃
の温度範囲で熱処理することにより磁石特性の著しく向
上した高分子複合型磁石が実現できる。

以上の実施例では、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎ
ｄ−Ｄｙ−Ｃｏ−Ｆｅ−ＡΩ−Ｂ系についてのみ述べた
が、Ｎｄの一部をＹ及び他の希土類元素例えばＧｄ、Ｔ
ｂ、Ｈｏ等で置換したり、Ｆｅの一部を他の遷移金属例
えばＭｎ、ＣｒＮｉ等で置換したりＢの一部を他の半金
属例えばＳｔ、Ｃ等で置換しても、磁石合金の組成がＮ
ｄ・Ｆｅ−Ｂを主成分の一部としており、また磁石の化
合物系でＮｄ２Ｆｅ、、Ｂ系で代表されるようなＲ２Ｔ
、４Ｂが磁性に寄与しているものであれば、本発明の効
果が十分に期待できるものであることは容品に推測でき
る。

また本発明では、Ｒｒ！ｃｈな合金粉末として、Ｎｄ−
Ｆｅ−Ｂ系及びＣｅ−Ｐｒ−Ｎｄ−Ｄｙ　−Ｃｏ−Ｆｅ
−Ａｌ１−Ｂ系粉末についてのみ述べた。

しかしながら、本発明は主に焼結体粉末表面でのＲｒｌ
ｅｈな金属との結着、被覆及びＲ元素が拡散することに
より、　、Ｈｅの向上と減磁曲線の角型性向上が達成さ
れるものであるので、粉末化が可能なＲｒｌｃｈな粉末
であれば良く、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系にのみ限定されるもので
はない。

また、本発明では、高分子樹脂としてエボキン樹脂とポ
リエチレンのみについて述べたが、成形体内部に介／ｌ
’　Ｌ、成形体の強度向上に寄与するものであれば、い
かなる物質（例えば、他の高分子樹脂やゴム等であるば
かりでなく金属でも可）であっても、本発明の範囲にあ
ることは、当業者であれば容易に理解できる。

また、実施例に示した高分子複合磁石化の製法について
は、磁石粉末成形体に樹脂を含浸する含浸型と磁石粉末
と樹脂を混練した後、射出成形する射出成形型について
のみ述べたが、他の製法例えば、磁石粉末と樹脂とを混
合した後、圧縮成形する圧縮成形型、押し出しによる成
形、ロールによる成形等地の製法についても適用できる
ことは、当業者であれば容易に想定できるものである。

〔発明の効果〕

以上述べｌ：通り、本発明によれば、通常実施されてい
るＲＴＢ系焼結磁石の製造工程を活用して高性能な異方
性高分子複合磁石の製造方法を提供することができる。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１において、焼結体粗粉末に対してＮ
　ｄ　ｒｊｃｈ合金粉末を０及び１．ＯｖＬ％混合し、
磁場成形した後、５００℃〜１０５０℃で熱処理した試
料の磁石特性を示す図である。図中、Ｏ印（実線）はＮ
　ｄ　ｒ１ｃｈ粉末０％添加、Δ印（破線）はＮ　ｄ　
ｒｉｃｈｌ　Ｏｗｔ％添加試料を表す。第２図は、実施例２において、焼結体粗粉末に対して添
加混合したＮ　ｄ　ｒｉｃｈ合金粉末の量と、磁石特性
との関係を示す図である。第３図は、実施例３において、焼結体ｔｉｔ扮末粉末し
て添加混合したＮ　ｄ　ｒｌｅハ合金粉末のＮｄ（ｉｆ
ｊ−と磁石特性の関係を示す図である。第１図第２図ＮｄｒＩｃｈＭｉ末１ａｔ（ＷｔＺ）熱処理堰ｒ！ｊＬ（”Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

１．高分子複合型希土類磁石の製造方法において、Ｎｄ
，Ｆｅ，Ｂを主成分として含有するＲ＿２Ｔ＿１＿４Ｂ
系焼結体（ＲはＹを含む希土類元素、Ｔは遷移金属）粉
末と、Ｒが４５〜９８ｗｔ％のＮｄ，Ｆｅ，Ｂを主成分
とするＲＴＢ系合金粉末とを混合し、磁場中成形し、熱
処理し、高分子樹脂を含浸し、硬化させることを特徴と
する高分子複合型希土類磁石の製造方法。
２．高分子複合型希土類磁石の製造方法において、Ｎｄ
，Ｆｅ，Ｂを主成分として含有するＲ＿２Ｔ＿１＿４Ｂ
系焼結体（ＲはＹを含む希土類元素、Ｔは遷移金属）粉
末と、Ｒが４５〜９８ｗｔ％のＮｄ，Ｆｅ，Ｂを主成分
とするＲＴＢ系合金粉末とを混合し、熱処理し、高分子
樹脂と混合し、射出成形を行うことを特徴とする高分子
複合型希土類磁石の製造方法。