JPH02243702A - 異方性樹脂結合型永久磁石用希土類合金粉末 - 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］ 本発明は希土類−鉄系異方性樹脂結合型永久磁石に用い
られる合金磁性粉末に関し、更に詳細には、射出成形に
より製造される異方性樹脂結合型永久磁石に適した焼結
型磁性粉末に関する。

［従来の技術］ 希土類−鉄系合金、特に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ合金（ここで、
ＲはＹを含む希土類元素を示す）は高性能永久磁石のみ
ならず、樹脂結合型永久磁石の開発も活発に行なわれて
いる。

樹脂結合型磁石も、当初は特開昭５１−２１１５４９号
公報などに開示されているような急冷凝固法により製造
した磁性粉末を用いた等方性磁石であり、磁気特性も低
いものであった。

これに対し特願昭６２−１８８８４５号及び特開昭６４
４４０３号公報には、より磁気特性の高い異方性樹脂結
合型永久磁石を提供するために、異方性焼結体の作製−
時効一粉砕一時効という手順により異方性磁性粉末を製
造する、いわば焼結型磁性粉末の製造方法が開示されて
いる。

異方性磁性粉末の製造方法としては、この他に上述した
急冷凝固型磁性粉末をホットプレスした後、ダイアップ
セット−粉砕により異方性粉末とする方法が知られてい
るが、焼結型の場合には、異方性焼結体の製造技術が既
に工業的に確立されていると言えることから、異方性化
率を高めることが可能であり、また、量産性や品質安定
性の面でも有利な点は多い。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、焼結型磁性粉末は急冷凝固型に比へて酸
化に弱いという問題かあった。特に、異方性樹脂結合型
永久磁石を射出成形にて製造する場合、磁性粉末は樹脂
との混練及び射出成形の過程で２００〜３００℃の高温
に加熱されるため、成形後の永久磁石はその保磁力及び
減磁曲線の角形性か著しく損なわれ、希土類元素−鉄系
合金が本来備えている優れた磁気特性を示すことができ
なかった。この原因は常温で粉末表面に吸着した水分や
酸素が混練のため加熱される際に粉末内部に拡散して酸
化を促進すること、更には射出成形機内で磁性粉末と樹
脂との混練物（コンパウンド）を加熱する際に、大気中
の酸素により粉末が酸化することにより、粉末の磁気特
性が低下するためと考えられている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上に述べた問題を、磁性粉末の化学組成を改良
し、特定の合金元素を所定量含有せしめることによって
解決しようとするものである。

すなわち、本発明は重量基準でＮｄ、Ｐｒを単独または
複合て２５〜３５％、Ｄｙ、Ｔｂを単独または複合で２
．０〜６．０％、Ｃｏ３０〜１５％、Ｂを０．８〜］、
、８％含有してなり、更に、Ｎｂ１．０〜５０％、Ｖｌ
、Ｏ〜５．０％、Ｔａ２．０〜１０％、Ｗ２．０〜１０
％の１種または２種以」二を含有し、残部がＦｅ及び不
可避不純物からなることを特徴とする異方性樹脂結合型
永久磁石用合金粉末に係る。

［作　用］ 各元素とその成分範囲を限定する理由を述べながら、本
発明の作用について説明する。

ＮｄまたはＰｒは、Ｆｅ及びＢと共に希土類−鉄系永久
磁石の主相であり、強磁性相であるＲ２Ｆｅ、、Ｂの化
学式で示される金属間化合物を形成する。そればかりで
なく、焼結時には液相となってＲ２Ｆｅ、Ｂの結晶粒界
に浸透し、液相焼結を促進すると共に永久磁石使用時に
は、磁壁のピニングサイＩ・どなってその高保磁力発現
にも寄与するＲリッチ相（化学組成はＲ９０〜９７Ｆｅ
３〜Ｉ１１＞やＢリッチ相（化学組成はＲ＋、＋Ｆｅ＜
Ｂｔ＞といった低融点相を形成する。実際には、希土類
元素は全てこの作用をもつが、ＮｄまたはＰｒの場合が
Ｒ２Ｆｅ、、Ｂ相の自発磁化が最も大きくなる。特に、
バインダーとして樹脂を含有する樹脂結合型永久磁石で
は自発磁化が大きいことが必要なため、この２元素の１
種または２種を主要なＲ成分として用いなければならな
い。上記の効果を得るに充分なＲ２Ｆｅ１４Ｂ、Ｒリッ
チ、Ｂリッチの３相を生成するには、これら２元素の合
計濃度が少なくとも重量基準で２５％は必要である。一
方、これら２元素以外にも後述する添加元素であるＴｂ
あるいはＤｙもＲ２Ｆｅ、４Ｂ相の形成に寄与するなめ
、ＮｄまたはＰｒを過剰に含有する場合は、本来、非磁
性であるＲリッチ相を過剰に生成し、合金の磁化を低下
せしめる。このため、Ｎｄ、Ｐｒの合計含有量の上限を
重量基準で３５％とした。

ＢはＲと共に主相のＲ２Ｆｅ、、Ｂ相を生成するのみな
らず、上述の如くＢリッチ相を生成し、焼結性及び永久
磁石の保磁力向上に寄与する。これらの効果を充分に引
き出すには重量基準で０８％以上のＢが必要である。一
方、過剰のＢは非磁性Ｂリッチ相を過剰に生成して合金
の磁化の低下を誘起するため、Ｂ含有量の上限を１．８
重量％とじた。

ＣｏはＲ２Ｆｅ、４Ｂ相のＦｅを置換する形て固溶し、
この強磁性相のキュリー温度を上昇せしめ、永久磁石と
した場合の温度係数を改善することか知られている。し
かし、本発明において特に重要な役割は合金のキュリー
温度を上昇せしめることによって異方性樹脂結合型永久
磁石の製造を磁界中射出成形により行なう場合の２００
〜３００℃という成形温度においても合金粉末が高い磁
気モーメントを維持し、磁界による粉末の配向を促進し
、異方性化率を高める点にある。Ｃｏの含有量が重量基
準で３％未満ではキュリー温度の上昇が不充分ななめ、
これを下限とした。キュリー温度はＣ。

量の増加と共に単調に増加するが、ＣＯが過剰になると
永久磁石に必要な一軸磁気異方性が失われ、磁気特性が
著しく低下する。また、高価なＣｏの使用は最小限に抑
えることも経済性の面から重要であるにれらの理由から
上限を重量基準で１５％とした。

以上の合金元素はこの種の希土類−鉄系永久磁石では必
須とも言える元素で、焼結磁石、急冷凝固型磁石のいず
れのタイプでも、これらの元素を含有する合金の特許出
願も多数為されており（例えば特開昭５９−６４７３３
号、特開昭６０〜９８５２号）、実際に製造されている
。

ところがこれらの元素だけでは焼結磁石としては高い磁
気特性が得られ、それを粉砕、時効処理した磁性粉末自
身も高保磁力を示すものの、この粉末を樹脂と混練し、
磁界中射出成形した樹脂結合型磁石とすると、具体的に
は実施例の項で述べるが、保磁力及び減磁曲線の角形性
が著しく損なわれ、高い磁気特性を示さなくなる。この
点を改良することが本発明の目的であり、そのためには
次に述べる各元素の所定量の添加が不可欠であることを
本発明者らは見出したのである。

すなわち、酸化による保磁力の低下を防ぐには、磁性粉
末の固有の保磁力を高めることと粉末の耐酸化性を高め
ることの２つの効果を与える２種類の元素（群）を組合
わせて複合添加することが最も効果的なことを見出した
のである。

ＴｂまたはＤｙはＲ２Ｆｅ、４Ｂ相の中にＮｄまたはＰ
ｒを置換する形で固溶し、この強磁性相の磁気異方性を
高めることにより、合金粉末の保磁力を増加させる。こ
れらの元素の１種または２種の合計含有量が重量基準で
２．０％未満の場合には保磁力の増加が得られないこと
から、下限を２．０％とした。一方、これらの元素を過
剰に含有すると、合金の磁化を低下させるために上限を
６，０重量％とじた。

Ｎｂ、■、Ｔａ及びＷは合金粉末の耐酸化性を向上させ
、粉末が高温に加熱されてもその保磁力低下を抑制する
のに大きな効果をもつ。しかしながら、その効果を顕著
に発揮するためには最低でも重量基準でＮｂ、■の場合
には１．０％、Ｔａ、Ｗの場合には２．０％含有させる
必要がある。一方、これらはいずれも非磁性の元素であ
るため、過剰に含有させると合金の磁化を低下させ、角
形性を悪くする。このため含有量の上限をＮｂ、■で重
量基準で５０％、Ｔａ、Ｗで１０％とした。

下記の実施例で明らかになるが、ＴｂやＤｙには耐酸化
性を向上させる効果はなく、また、Ｎｂ、■、Ｔａ及び
Ｗには保磁力を増加させる効果はない。あくまで、この
２つの元素（群）を複合添加しなければ、混練、射出成
形後においても高保磁力を保ち、高性能を示す樹脂結合
型永久磁石は得られない。

上述のような組成をもつ樹脂結合型永久磁石用合金粉末
は溶解、鋳造された合金インゴットを粉砕して得られる
平均粒径５〜１０μ拍の粉末を磁界中で圧縮成形したの
ち、１０００〜１１００℃での焼結、６００℃付近での
時効処理を経て得られる異方性焼結体を再度粉砕し、し
がるのちに７５０℃付近で時効処理を施すことにより製
造される。

更に、本発明の樹脂結合型永久磁石用合金粉末は、結合
剤としての樹脂及びカップリング剤、滑剤などの添加剤
と共に混練されて混練物（コンパウンド）となり、磁界
中で圧縮または射出成形されることにより、異方性樹脂
結合型永久磁石に製造され、実用に供される。

より具体的には実施例に述べる通りである。

［実　施　例］ 犬遣１１− 第１表に示す種々の化学組成の合金を、Ａｒガス中で高
周波溶解し、得られたインゴットをスタンプミルにより
粗粉砕した後、遊星型ボールミルで微粉砕し、平均粒径
８μｍの合金粉末を得た。

この合金粉末を、１０キロエルステツドの磁界中におい
て圧縮成形し、その成形品をＡ「ガス雰囲気下において
１０５０℃の温度で焼結した後、油冷した。そして、こ
の焼結体にＡｒガス雰囲気下において６００℃の温度で
１時間時効処理を施した。

次いで、これを密封容器中に入れ、３ｋｇ／ｃｍ２の水
素ガスを用いて粉砕した。更に、得られた粉末に、真空
中において７５０℃の温度で３時間の時効処理を施した
。

以上の処理を施した合金粉末に、不活性ガス中での混練
を想定してＮ２ガス中で２２０℃、１時間の加熱を行な
った。そして加熱前と加熱後の粉末をそれぞれ７ＱｋＯ
ｅのパルス磁界で着磁した後の磁化曲線を振動試料型磁
力計を用いて測定し、加熱による粉末の固有保磁力（ｉ
Ｈｃ＞の変化を調べた。なお、この測定では粉末は磁気
配向されていないので、等方向な磁気特性を示す。

このときのｉＨｃの変化及び減少率を第１表に合わせて
示した。第１表から判るように、本発明による合金から
は、加熱前でｉＨｃが１Ｑｋｏｅ以上、加熱後でも７ｋ
Ｏｅ以上で、ｉ　Ｈｃの減少率は３０％未満という非常
に高い保磁力で耐酸化性に優れた磁性粉末が得られる。

一方、比較例として揚げた合金のうちＴｂまたはＤｙと
ＮＪＶ、ＴａまたはＷのいずれをも含有しないものから
製造した粉末は、加熱前のｉＨｃも大きくなく、しかも
加熱により４０％以上の大きなｉＨｃの減少が起こる。

ＴｂまたはＤｙを含有さぜな場合、加熱前のｉ　Ｉ（ｃ
は１０ｋｏｅ以上と大きな値になるが、加熱によるｉＨ
ｃの減少率については改善が認められず、ｉ　Ｈｃは５
ｋｏｅ前後に低下してしまう。また、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、
Ｗのいずれかのみを添加した合金から製造した粉末は、
加熱による１Ｈｃｉ少率は３０％未満と小さいものの、
加熱前のｉＨｃの値が大きくないために、結果的に高保
磁力は得られていない。

このとき測定した磁気ヒステリシス曲線の代表例として
本発明台金であるＮｏ、］から製造した粉末の加熱前及
び加熱後の曲線を第１図に、また、比較例であるＮｏ、
１１から製造した粉末の同様の曲線を第２図に示す。本
発明の合金の場合（第１図）、比較例に比へて飽和磁化
（この測定では飽和磁気モーメント）の値かやや小さく
なるが、加熱による保磁力及び角形性の低下は少なく、
ヒステリシス曲線の形状はほとんど変化がない。これに
対して比較例の場合（第２図）は加熱によって保磁力と
角形性が共に大きく低下し、加熱前後の差が歴然として
いる。

夾遣」［γ 実施例１で得られた粉末と、重量比で８％の１２ナイロ
ン樹脂とをＮ２ガス中２２０℃で混練した。そしてこれ
を１８ｋＯｅの磁界中で射出成形し、直径２０１、高さ
１５ｍｍの円柱形異方性樹脂結合型永久磁石とした。得
られた磁石の磁気特性を直流磁化自記磁束計により測定
した。その結果を第２表に示す。

第２表から、本発明の粉末が異方性樹脂結合型永久磁石
にふされしい高い磁気特性を示すことが判る。

第−２−形成 ［発明の効果］ 以上述へな通り、本発明によれはいわゆる焼結型の希土
類−鉄系合金磁性粉末を用いて射出成形により異方性樹
脂結合型永久磁石を製造しても、混練、射出成形時の加
熱によって特性劣化を生ずることのない高い磁気特性を
得ることかてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による合金粉末をＮ２カス中て２２０°
Ｃ１１時間加熱した場合の加熱前後の磁気ヒステリシス
曲線の１例を示す図であり、第２図は比較例として製造
した合金粉末に第１図同様の加熱を行なった場合の加熱
前後の磁気ヒステリシス曲線の１例を示す図である。 特許出願人　株式会社日本製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　重量基準でＮｄ、Ｐｒを単独または複合で２５〜３５
   ％、Ｄｙ、Ｔｂを単独または複合で２．０〜６．０％、
   Ｃｏ３．０〜１５％、Ｂを０．８〜１．８％含有してな
   り、更に、Ｎｂ１．０〜５．０％、Ｖ１．０〜５．０％
   、Ｔａ２．０〜１０％、Ｗ２．０〜１０％の１種または
   ２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からな
   ることを特徴とする異方性樹脂結合型永久磁石用合金粉
   末。