JPH02125402A

JPH02125402A - 磁性粉末およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02125402A
Application number: JP63278636A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ishibashi; 利之石橋; Kunihiko Hori; 堀　国彦
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1990-05-14

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】［産業上の利用分野コ本発明は、磁性粉末およびその製造方法に関する。

［従来の技術］従来、希土類−鉄一ボロン（以下、Ｒ−Ｆｅ−Ｂと略す
）系永久磁石用磁性材料としては、以下の製造方法によ
るものが開発もしくは量産されている。

（１）アモルファス合金を製造するのに用いる急冷薄帯
製造装置で作成した、厚み１０〜３０μｍくらいの急冷
薄片を、熱処理および粉砕した粉末およびそれを用いた
樹脂結合型磁石、　（参考文献（２）（１）で得られた
急冷薄片を、２段階のホットプレス法で機械的配向処理
を施して得られた磁気的に異方性化した圧密体磁石、　
（参考文献１）（３）粉末冶金法にもとすく焼結法によ
って作成された異方性焼結磁石、　（参考文献２）（４
）合金インゴットを５００℃以上の温度で熱間加工する
ことにより、結晶粒を微細化しまたその結晶軸を特定の
方向に配向させて得られた磁気的に異方性化させた鋳造
合金磁石。　（参考文献３）（参考文献１：　Ｒ，Ｗ、
　Ｌｅｅ；　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ。

ｖｏｌ、４６（８）、　１５　Ａｐｒｉｌ　１９８５．
　ｐ７９０．）（参考文献２：　Ｍ、　Ｓａｇａｗａ、
　Ｓ、　Ｆｕｊｉｍｕｒａ、　Ｎ。

Ｔｏｇａｗａ、　Ｈ，Ｙａｍａｍｏｔｏ　ａｎｄ　Ｙ、
　Ｍａｔｓｕｕｒａ；Ｊ、　Ａｐｐｌ。

Ｐｈｙｓ、　Ｖｏｌ、５５（６）、　１５　Ｍａｒｃｈ
　１９８４．　ｐ２０８３）（参考文献３：特開昭６２
−２７６８０３）以上の従来技術を簡単に説明すると以
下のようになる。

（１）では、溶解、鋳造によって得られた合金インゴッ
トを、急冷薄帯製造装置を用い最適なロール回転速度で
急冷することによって急冷薄帯を製造する。ここで得ら
れる急冷薄帯は、厚みが１０〜３０μｍのリボン状で、
直径が１１００ｎの以下の微細な多結晶の集合体である
。したがって、数〜数百μｍに粉砕した粉末の結晶粒は
等方向に分布しており、磁気的にも等方性である。この
リボンを適当な粒度に粉砕し、樹脂と混練して圧縮成形
すれば、８〜１２ＭＧＯｅの磁気的に等方性の樹脂結合
型磁石が得られる。また、圧縮成形だけでなく、射出成
形や押出成形でも樹脂結合型永久磁石が得られる。

（２）では、（１）で作成した急冷薄片を、型の中に入
れて、アルゴン雰囲気または真空中、７００〜８００℃
の温度で短時間のうちに、２０　ｋｇ／ｍｍ’の圧力で
高温圧縮成形を施し、密度がほぼ１００％でほぼ等方性
の圧密体を得、これを再びアルゴン雰囲気または真空中
、７００〜８００℃の温度。

１０　ｋｇ／ｍｍ２の圧力で、最初の圧縮方向と垂直な
方向に高温圧縮成形を施す、すなわち、ダイアップセッ
トを施すことによって、得られる圧密体は機械的配向を
生じ、磁気的にも異方性の圧密体となる。

（３）では、溶解・鋳造によって得られた合金インゴッ
トを、スタンプミル・ボールミルを用い粉砕し、平均粒
径で３〜５μｍの磁性粉末を得、この磁性粉末を金型に
充填し、１５ｋＯｅの磁場で磁場配向させ、１５〜２０
　ｋｇ／ｍｍ’の成形圧で圧縮成形し、これをアルゴン
ガス雰囲気中で１０００〜１２５０℃で焼結を施し、必
要に応じて４００〜１２５０℃で熱処理を施す。微細粉
末の磁場中配向により、他の製造方法と比べて高い配向
（異方性）を有する圧密体の磁石が得られる。

（４）では、溶解、！８造によって得られた合金インゴ
ットを５００℃以上の温度で熱間加工することにより、
結晶粒の微細化および（２）と同様の原理による機械配
向によって、その結晶軸の特定の方向への配向が生じ磁
気的に異方性化させた鋳造合金が得られる。

［発明が解決しようとする課題］上述した従来技術のうち（１）の急冷薄片では、十分実
用となる高い保磁力（８〜１６ｋＯｅまたはそれ以上）
が得られるが、先に述べたように、磁気的に等方性なの
で、得られる磁気特性（たとえばエネルギー積）が低い
という課題を有する。

等方性磁石の磁気特性を向上させるには、磁気的に異方
性の磁性粉末を用いれば良く、磁気的に異方性のバルク
材料を粉砕することによって、例えばＳｍ−Ｃｏ系で行
われているように磁気的に異方性の磁性粉末が得られる
はずである。しかし、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系では、バルク状態
では高保磁力が得られるものの、樹脂結合型磁石を作成
するために粉末を得ようと粉砕すると、保磁力は実用に
ならないほど大幅に低下してしまう、したがって、（２
）の製造方法によるものが粉砕による保磁力の低下が比
較的小さいことから、唯一実用となっているＮｄ−Ｆｅ
−Ｂ系異方性磁性粉末である。しかし、（３）、（４）
では、樹脂結合型磁石用磁性粉末に用いる粒度にすると
、保磁力が１ｋＯｅ以下で全く実用にならないという課
題を有する。

さらに、（２）でも、程度が小さいとはいえ、粉砕する
につれて保磁力が低下し、数〜数百μｍに粉砕した粉末
状態では保磁力の低下とともに、減磁曲線の角形性に大
きな低下が生じ、これが磁気特性の低下に留まらず、熱
安定性の大きな低下を引き起こすという課題を有する。

本発明は、これらの課題を解決するものであり、その目
的とするところは、高性能な磁性粉末およびその製造方
法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明の磁性粉末およびその製造方法は、磁気的に異方
性の圧密体を粉砕して得た粉末の表面に希土類金属をス
パッタ法または蒸着法を用いてコーティングした後、２
５０℃以上の温度で熱処理することを特徴とする。

また、その圧密体は、ａ）合金を急冷薄帯製造装置を用いて急冷薄片を作成し
、この薄片を２段階のホットプレス法で機械的配向処理
を施し、磁気的に異方性化させた圧密体。

ｂ）合金を溶解および鋳造後、この合金インゴットを、
いわゆる粉末冶金学的手法を用い、粉砕。

磁場中成形、焼結、熱処理といった工程で磁気的に異方
性化させた焼結磁石。

Ｃ）合金を溶解および鋳造後、この合金インゴットを５
００℃以上の温度で熱間加工することにより、結晶粒の
微細化およびその結晶軸の特定の方向への配向によって
磁気的に異方性化させた鋳造合金であることを特徴とする。

本発明では、磁気的に異方性の圧密体を粉砕し得られた
粉末の表面に希土類金属をスパッタ法または蒸着法を用
いコーティングすることよって、粉砕時に生じた表面の
歪を緩和することができるので、粉砕によって減少した
保磁力を回復することができる。また、コーテイング後
２５０℃以上の温度で熱処理することによって、その効
果を一層増大することができる。

参考文献４にて、焼結体をスライスした薄片に希土類を
ＲＦスパッタでコーティングしているが、本発明は、粉
末状のものに、コーティングを施すことにより、初めて
樹脂結合型磁石に用いることのできる磁性粉末が得られ
るようになったのである。

（参考文献４：　Ｍ、　Ｓａｇａｗａ　ａｎｄ　Ｓ、　
ｌ（ｉｒｏｓａｗａ；　Ｊ。

Ｍａｔｅｒ、Ｒｅｓ、Ｖｏｌ、３．ｌ　　１９８８．ｐ
４５）なお、コーティング元素としての希土類金属とし
ては、　　’ｌ’＋　　Ｌ　ａ、　　Ｃｅ＋　　Ｐ　ｒ
’＋　　Ｎ　ｄ＋　　Ｐ　ｍ＋Ｓｍ、　　Ｅｕ、　　Ｇ
ｄ、　　Ｔｂ、　　Ｄｙ、　　Ｈｏ＋　　　Ｅｒ。

Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕの希土類元素のうちの１種または
２種以上であれば良い。

さらに、基本組成が希土類金属、鉄およびボロンからな
る希土類磁石としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂがよく知られて
いるが、希土類としては、ジジム（Ｐｒ−Ｎｄ）やセリ
ウム・ジジム（Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ）でも十分な磁気性能
が得られ、供給面・価格面から有利である。さらに、Ｄ
ｙやＴｂなとの重希土類元素の少ｆｌｋｍ加により、保
磁力ｉＨｃを増大させることができ、温度特性の実質的
な改善が達成される。

また、Ｆｅの一部をＣＯで置換することにより、キュー
リー温度の向上が計られる。Ｚｒは希土類金属を置換す
ることから低希土類組成で実用となる磁気特性が得られ
但コストとなるだけでなく、問題となっている耐食性も
大幅に向上する。他の遷移金属群で置換しても磁気性能
や耐食性などが改善される。

［実施例］以下、本発明について実施例に基づいて詳細に説明する
。

（実施例−１）実施例−１でに、前記ａ）の製造方法による圧密体につ
いて記す。

Ｎ　ｄ　１３Ｆ　ｅ　ｓ２．ｔＢ　ａ、ｓの組成となる
ように、高周波溶解炉を用いアルゴンガス雰囲気中で溶
解・鋳造し、得られたインゴットを急冷薄帯製造装置を
用い、アルゴンガス雰囲気中、直径２０ｍｍ銅製ロール
などの条件で急冷薄帯を作成した。この急冷薄片を軽く
壊し、型の中にいれて、アルゴン雰囲気中、７００〜８
００℃の温度で短時間のうちに、２０　ｋｇ／ｍｍ”の
圧力で高温圧縮成形を施した。

得られた圧密体は、密度がほぼ１００％であった。

この圧密体を、再びアルゴン雰囲気中、７００〜８００
’Ｃの温度で、１０　ｋｇ／＋＋ｏｎ”の圧力で最初の
圧縮方向と垂直な方向に高温圧縮成形を施した。

（すなわち、ダイアップセットを施した。）得られたバ
ルクの磁石の磁気特性は、１Ｈｃ＝１４．２　　［ｋＯｅ］Ｂｒ＝１２．３　　［ｋＧ］（ＢＨ）ｍａｘ＝３７．９　　［ＭＧＯｅｌであった。

ここで得られたバルクの磁石を粉砕し、第１表に示すよ
うな粉末粒度にふるい分け、各粒度の粉末のｉＨｃを測
定した。これを比較例とする。

また、得られた粉末の表面にテルビウム（Ｔｂ）をＲＦ
スパッタ法を用いてコーティングした後、６００℃×１
０分熱処理したものも同様にｉＨｃを測定した。これを
本発明とする。

結果を第１表に示す。

第１表第１表から明らかなように、比較例で、粉末の粒度が細
かくなるにつれて、保磁力が小さくなっているのに対し
、本発明では、保磁力の減少がほとんどないことが分か
る。

また、本発明の粉末をエポキシ樹脂と混合・混練し、磁
場中で加圧成形した後キユア処理して、樹脂結合型磁石
を作成した。これを、異方性の方向（磁化容易方向）と
それに垂直な方向（磁化困難方向）で磁気測定を行なっ
た。

その結果を第２表に示す。

第２表第２表から明らかなように、磁化容易方向と磁化困難方
向でＢｒの値が大きく異なっており、異方性の程度の大
きな樹脂結合型磁石が得られており、かつ、最大エネル
ギー積も高い値が得られている。

（実施例−２）実施例−２では、前記ｂ）の製造方法による圧密体につ
いて記す。

Ｎｄ＋５ＦｅｔｔＢｅの組成となるように、高周波溶解
炉を用いアルゴンガス雰囲気中で溶解・鋳造し、スタン
プミル・ボールミルを用い粉砕して、平均粒径で３〜５
μｍの磁性粉末を得た。この磁性粉末を金型に充填し、
１５ｋＯｅの磁場で磁場配向させ、１５〜２０　ｋｇ／
ｍｍ２の成形圧で圧縮成形し、これをアルゴンガス雰囲
気中で１０００〜１２５０℃の最適温度で焼結を施し、
必要に応じて、４００〜１２５０℃の最適温度で熱処理
を施した。

得られた焼結磁石の磁気特性は、１Ｈｃ＝１６．７　［ｋＯｅｌＢｒ　＝１２．８　　［ｋＧコ（ＢＨ）ｍａｘ＝３８．４　［ＭＧＯｅ］であった。

ここで得られた焼結磁石を粉砕し、実施例−１と同様の
方法を用い、本発明と比較例の粉末粒度とｉＨｃの関係
を調べた。

結果を第３表に示したが、比較例では、粉末が細かくな
るにつれて、大幅に保磁力が低下しているのに対し、本
発明では、保磁力の減少がほとんどないことが分かる。

第３表また、本発明の粉末を実施例−１と同様の方法を用い、
樹脂結合型磁石を作成し、磁気測定を行なった。その結
果を第４表に示したが、磁化容易方向と磁化困難方向で
Ｂｒの値が大きく異なっており、異方性の程度が大きな
樹脂結合型磁石が得られており、かつ、最大エネルギー
積も高い値が得られていることが分かる。

第４表（実施例−３）実施例−３では、前記Ｃ）の製造方法による圧密体につ
いて記す。

Ｐ　ｒ　ｌ？Ｆ　ｅ　ｖｓ、５Ｂｓｃ　ｕ　ｔ、ｓの組
成となるように、高周波溶解炉を用いアルゴンガス雰囲
気中で溶解・鋳造し、得られたインゴットをアルゴンガ
ス雰囲気中、１０００℃で８０％の熱間ブレスを施し、
アルゴンガス雰囲気中で１０００℃×２４時間の熱処理
を施した。得られたバルクの磁石の磁気特性は、１Ｈｃ＝１３．２　　［ｋＯｅｌＢｒ＝１２．６　　［ｋＧコ（Ｂ　Ｈ）ｍａｘ＝　３６．２　　［ＭＧＯｅ　］であ
った。

ここで得られたバルクの磁石を粉砕し、実施例−１，２
と同様の方法を用い、本発明と比較例の粉末粒度とｉＨ
ｃの関係を調べた。

結果を第５表に示す。

第５表第５表から明らかなように、比較例では、粉末の粒度が
細かくなるにつれて、保磁力が著しく小さくなっている
のに対し、本発明では、保磁力の減少がほとんどないこ
とが分かる。

また、本発明の粉末を実施例−１，２と同様の方法を用
い、樹脂結合型磁石を作成し、磁気測定を行なった。そ
の結果を第６表に示したが、磁化容易方向と磁化困難方
向でＢｒの値が大きく異なっており、異方性の程度が大
きく、最大エネルギー積も高い値の樹脂結合型磁石が得
られている。

第６表（実施例−４）実施例−１，２，３と同様の方法を用い、第７表に示す
組成、バルクの製造方法で、異方性のバルク磁石を作成
し、粉砕した後に、第８表に示すような方法と元素でコ
ーティングを施し、樹脂結合型磁石を作成し、磁気特性
を測定した。

結果を第８表に示す。

第７表方法：バルクの製造方法イ　・・・　急冷粉末熱間加工法口　・・・　焼結法ハ　・・・　鋳造・熱間加工法第８表組成：バルク／粉末の組成（第７表）方法：　コーティング方法ス・・・スパッタ法。

元素：　コーティング元素蒸・・・蒸着法第８表（続き）組成：　バルク／粉末の組成（第７表）方法：　コーテ
ィング方法ス・・・スパッタ法。

元素：　コーティング元素蒸・・・蒸着法第８表の資料番号１〜５かられかるように、コーティン
グに用いる元素はＴｂに制限されることはなく、効果に
差はあるものの、希土類元素であれば何でもよい。また
、６〜１０かられかるように、コーティング方法をスパ
ッタ法から蒸着法にしてもなんら問題なく、コーティン
グ元素も希土類元素であればよい。さらに、１１〜１９
かられかるように、希土類金属の一部を他の希土類金属
で置き換えたり、他の遷移金属を添加することも、保磁
力を大きくしたり、温度特性を向上したり、耐食性を改
善でき、どんなバルク／粉末の組成でも本発明は有効で
ある。

以上から、本発明は、バルク／粉末の組成、コーティン
グする希土類金属の種類、コーティング方法に限定され
るものではない。

（実施例−５）第７表のＡ、　　ＤおよびＧの組成と製造方法を用いて
、Ｔｂの代わりに（５０Ｔｂ＋５０Ｄｙ）および（２５
Ｐｒ＋７５Ｎｄ）をスパッタした粉末を用いて、樹脂結
合型磁石を作製した。

第９表に結果を示すが、コーティングする布上類が組み合わさったものでもなんら問題ないことがわか
る。

第９表（実施例−６）実施例− １゜２および３の粉末を用い、バインダーとしてナイロン１２を用いて、射出成形および押出成形を行なった。

第１０表に結果を示すが、どの条件でもなんら問題はなく、本発明が樹脂結合型磁石の製造方法に依存しないのは、明らかである。

第１０表［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、磁気的に異方性の圧密体を作成し、これを粉砕して得た粉末の表
面に希土類金属をスパッタ法または蒸着法を用いてコー
ティングした後、２５０℃以上の温度で熱処理すること
を特徴とすることにより、粉砕に伴う歪によって失われ
た保磁力を回復することから、従来の急冷法による等方
性の急冷薄片よりはるかに高性能な異方性の粉末が得ら
れるので、単に磁気特性の向上だけでなく、工程の簡略
化。

低コスト化を実現するなど応用面にも多大の効果を有す
るものである。

以　　上出願人　セイコーエプソン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁気的に異方性の圧密体を作成し、これを粉砕し
て得た粉末の表面に希土類金属（ただしＹを含む希土類
元素のうち少なくとも１種）をスパッタ法または蒸着法
を用いてコーティングした後、２５０℃以上の温度で熱
処理したことを特徴とする磁性粉末。
（２）磁気的に異方性の圧密体を作成し、これを粉砕し
て得た粉末の表面に希土類金属をスパッタ法または蒸着
法を用いてコーティングした後、２５０℃以上の温度で
熱処理することを特徴とする磁性粉末の製造方法。
（３）上記磁気的に異方性の圧密体が、希土類，鉄，ボ
ロンおよび製造上不可避な不純物からなる合金を急冷薄
帯製造装置を用いて急冷薄片を作成し、この薄片を２段
階のホットプレス法で機械的配向処理を施し、磁気的に
異方性化させた圧密体である請求項１または請求項２記
載の磁性粉末およびその製造方法。
（４）上記磁気的に異方性の圧密体が、希土類，鉄，ボ
ロンおよび製造上不可避な不純物からなる合金を溶解お
よび鋳造後、この合金インゴットを、いわゆる粉末冶金
学的手法を用い、粉砕，磁場中成形，焼結，熱処理とい
った工程で磁気的に異方性化させた焼結磁石である請求
項１または請求項２記載の磁性粉末およびその製造方法
。
（５）上記磁気的に異方性の圧密体が、希土類，鉄，ボ
ロン，銅および製造上不可避な不純物からなる合金を溶
解および鋳造後、この合金インゴットを５００℃以上の
温度で熱間加工することにより、結晶粒の微細化および
その結晶軸の特定の方向への配向によって磁気的に異方
性化させた鋳造合金である請求項１または請求項２記載
の磁性粉末およびその製造方法。