JPH0245901A - 高分子複合型希土類磁石用粉末及びそれを用いた高分子複合型希土類磁石の製造方法 - 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］ 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Ｒ　２　Ｔ　１
４Ｂ系の希土類磁石粉末を用いた高分子複合型希土類磁
石用粉末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
れない種々の利点、例えば弾性力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
等に比べ、磁気特性が低いという欠点を有している。そ
のため、粉末を磁界中で配向され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、現在最も高い磁石特性を示してい
るＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系を代表とするＲ２Ｔ１４Ｂ系磁石粉
末を使用している。

従来の希土類磁石粉末を使用した高分子複合磁石は、原
料を溶解して得た合金鋳塊を熱処理後、粉砕し、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。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石で代表されるＲ２
Ｔ１４Ｂ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（＋Ｈ，）の低下が生じるため、粉末が
単結晶粒子からなる微細な領域では、著しく　、Ｈｌ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、Ｈｃ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　、Ｈｃ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。

この熱間塑性加工による製造方法は、高温で高圧を必要
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、製造状態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、工業的には有益なものとはいいがたい
。

そこで、本発明の技術的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用粉末を提供することにある。し
たがって、工業上、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、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂを主成分として含有す
るＲ２Ｔ１４Ｂ系（但し、ＲはＹを含む希土類元素、Ｔ
は遷移金属を表す。）高分子複合型磁石用粉末において
、前記Ｒ，Ｔ１４Ｂ系高分子複合型磁石用粉末は、Ｒ２
Ｔ１４Ｂ系焼結体粉砕粉“束中の３０μｍ以下の粒子を
Ｓ　ｍ　２　ＣＯ１７系磁石粉末及びＳｍＣｏｇ系磁石
粉末の少なくとも一種で置換したことを特徴とする高分
子複合型希土類磁石用粉末が得られる。

本発明は、溶解して得られた合金インゴットを微粉砕し
た後、磁場中で成形して得られた粉末成形体を焼結し、
高い結晶配向度の焼結体とし、次にこの焼結体を粉砕後
、焼結体粉砕粉末中の３０μ調以下の粒子を、Ｓｍ２Ｃ
ｏ＋を系磁石粉末及びＳｍＣｏ、系磁石粉末の少なくと
も一種で置換したことを特徴とすることにより、高い磁
石特性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系高分子複合型磁石を実現す
るものである。

本発明の磁石特性の向上は、熱処理による焼結体粉砕粉
末の　ＩＨ（、Ｂｒ及び減磁曲線の角型性の向上に関係
しており、この効果は、成形用粉末が複数の配向した結
晶粒で構成されていることに深く起因している。しかし
ながら、この粉末の熱処理による磁気特性の向上゛は、
粉末粒子径が小さくなるにしたがい減少する傾向を示し
ている。

本発明者らは種々実験を行なった結果、焼結体粉砕粉末
中でも３０μｍ以下の粒子は、粉砕による損傷から熱処
理によっても明らかに回復が困難である。この３０μｍ
以下の範囲においては、Ｓｍ２ＣＯ＋７系磁石粉末やＳ
ｍＣｏ、系磁石粉末を含有することにより、高い磁石特
性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系高分子複合型磁石の得られるこ
とを発見した。

本発明は、高特性で大量処理が可能で、しかもバラツキ
の少ない磁石特性を示す焼結磁石の製造工程を使用して
、高分子磁石用粉末の大半が製造できるので、工業上非
常に有益となる。

ここで、本発明の高分子複合型希土類磁石用粉末におい
て焼結体粉砕粉末中の３０μ層以下の拉子範囲にＳｍ２
ＣＣｚｔ系磁石粉末及びＳｍＣｏｇ系磁石粉末を含有す
ることに規定したのは、３０μｍ以上の範囲では含有の
効果が小さくなり、３０μｍ以下の範囲とした場合に効
果が顕著となるからである。

以下、実施例について第１図及び第２図を参照して述べ
る。

実施例１ 純度９７シｔ％のＮｄ（残部はＣｅ、Ｐｒを主体とする
他の希土類元素）、純度９９ｖｔ％以上のＤｙ、フェロ
ボロン（Ｂ純分約２０ｖｔ％）及び電解鉄を使用し、（
Ｎｄｏ９・Ｄｙｏ、＋　）が３４　、　Ｏｖｔ９６、Ｂ
が１．０ｗ１％、残部Ｆｅの組成を何するインゴットを
アルゴン雰囲気中で高周波加熱により溶解し、合金イン
ゴットを得た。

次に、このインゴットを粗粉砕した後、ボールミルを用
いて、平均粒径的２μｍに微粉砕した。

この合金粉末を約２０　ｋｏｅの磁界中、１　　ｔｏｎ
／ｃｄの圧力で直方体状に成形した。次に、この成形体
を、真空中１０００℃で１時間保持した後、Ａｒ中で３
時間保持し、焼結体を得た。この焼結体は７、　５５ｇ
ｒ／ａｎ３の密度を有し、平均結晶粒径は約５μｌであ
った。この一部を６００℃で２時間時効し、磁石特性を
測定したところＢｅ１２．８ｋＧ、　　＋Ｈｃ　２０ｋ
Ｏｅ　ｓ　　（ＢＨ）　ｍａｘ、３９　Ｍ・ＧＯｅ程度
であった。

時効処理を施さない焼結体について、３００μ躇以下の
粒径となるように粗粉砕した後、この粉末を６００℃で
真空中１時間、Ａｒ中４時間保持し、熱処理した。

一方、Ｓｍが２６．０ｗ１％、Ｆｅが１９．Ｏｖｔ％、
Ｃｕが４．７ｗｔ％、Ｚ「が２．５ｖｔ％、残部Ｃｏの
組成を有するインゴットを、アルゴン雰囲気中で高周波
加熱により溶解し、合金インゴットを得た。この合金を
粗粉砕した後、ボールミルを用いて、平均粒径的４μｌ
に微粉砕した。この粉末を約２０　ｋｏｅの磁界中１　
　ｔｏｎ／ｃ−の圧力で成形した。次に、この成形体を
、１２１０℃で真空中１時間保持後Ａｒ中１時間保持し
た後１１８０℃で４時間保持し、急冷した。次にこの焼
結体を８００℃で５時間保持した後炉冷し、 Ｓｍ　２　ＣＯ１７系焼結磁石を得た。この磁石特性は
Ｂ「約１０．９ｋＧ、＋Ｈｃ約１３　ｋＯｃ　。

（ＢＨ）　ｍａｘ、２８　Ｍ・Ｇ　・Ｏｅであった。次
に、このＳ　ｍ　２　ＣＯ１７系焼結磁石を、平均粒径
的１０μｍに微粉砕した。

次に、前述した（Ｎｄｏ、９　’　ＤＶｏ、＋　）　　
・Ｆｅ・Ｂ系熱処理粗粉束中の微細粒子を２０μ鳳以下
、３０μ■以下１４０μｍ以下、５０μｍ以下の範囲で
分離除去し、それに対応した量を前述のＳｍ２Ｃｏ、□
系微粉末で補填したところ、２０μｍ以下では約５νＬ
９６．３０μｍ以下では約１０ｖｔ％１４０．ｃｚｍ以
下では約２０ｖｔ％、５０ｖｔ％以下では約３０νｔ％
であった。

次に、これら混合粉末にポリエチレンを３５Ｖ【％混合
した後、約１００℃にて２　ｋＯｅ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
磁石特性を約３０　ｋＯｅの磁界を印加して４−１定し
た結果を第１図に示す。３０μｍ以下の（Ｎｄｏ１４”
　ＤｙＯ，ｌ　）　’　Ｆ　ｅ−Ｂ系焼結体粉末を、Ｓ
ｍ２Ｃｏ＋を系磁石粉末で置換することにより、高分子
複合磁石の磁気特性は著しく向上している。

尚、参考までに、前述の時効処理した （Ｎｄ１４、・Ｄ）’ｏ、＋　）”　Ｆ　ｅ−Ｂ系焼結
体についても３００μｍ以下に粗粉砕して、同様にポリ
エチレン混合、射出成形して高分子複合磁石を作製した
ところ磁石特性はＢｅ５．４’Ｋにｓ　　＋Ｈｃ３、　
５ｋＯｃ　、　　（ＢＨ）　ｍａｘ１４．　５　８・Ｇ
　　・Ｏｃであった。

実施例２ ５ｖＬ％のＣｅ　ｓ　１５ｖｔ％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
セリウムジジムとフェロボロン、電解鉄、電解コバルト
、アルミニウムを使用し、実施例１と同様にして、希土
類元素Ｒが３２ν【％、Ｃｏが７　ｖＬ９６、ＡＩＩが
１ｖＬ９６、残部がＦｅのＲ＠Ｔ−Ｂ、系インゴットを
得た。

次に、このインゴットを使用し、実施例１と同様にして
、粉砕、磁場中成形、１０４０℃での焼結を行なった。

ここで得られた焼結体は密度が約７．　５５ｇｒ／ｃ＋
ｎ’であり、平均粒径が約６．５μ■の結晶からなって
いた。この焼結体の一部を６００℃で２時間時効したと
ころ、Ｂｒ１２．２ｋＧ、　　＋Ｈｃ　１１．　５ｋＯ
ｃ　、　　（ＢＨ）　ｍａｘ、３３．　５Ｍ−Ｇ　ΦＯ
ｅであった。

時効処理を施さない焼結体について、５００μｍ以下の
粒径となるように粗粉砕した後、微細粒子を２０μｍ以
下、３０μＩ以下１４０μｍ以下、５０μｍ以下の範囲
で分離除去した。その分離量は粉末全量に対し、それぞ
れ約３νｔ％、約７シｔ％、約１３νｔ％、約２０ｖｔ
％であった。

一方、Ｓｍが３５νｔ％、Ｃｏが残部の組成となるよう
に実施例１と同様にして、合金インゴットを得た。次に
、このインゴットを使用し、実施例１と同様にして、粉
砕、磁場中成形し、粉末成形体を得た。次にこの成形体
を、Ａｒ雰囲気中１１３０℃で２時間保持した後、８５
０℃まで約３℃／１ｎの速度で降温した後、急冷して、
ＳｍＣｏ、系焼結磁石を得た。この磁石特性はＢ「約９
．５ｋＧ１＋Ｈ（１７ｋＯｅ　１（ＢＨ）　ｌａＸ。

約２１　Ｍ参〇　争Ｏｅであった。次に、このＳｍＣｏ
ｑ系焼結磁石を平均粒径約１０μ自に微粉砕した。

次に、前述した微細粒子を除去したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結体
粉末に、その除去量に対応した量の上記ＳｍＣｏ、系焼
結磁石粉末を補填し、混合した。

この混合粉末に、エポキシ樹脂を２５ｖｏ１．％混合し
た後、約２０　ｋｏｅの磁界中５　　ｔｏｎ／ｃｄの成
形圧で円盤状に成形した。この成形体を１００℃で２時
間保持し硬化させ、高分子複合磁石としたその磁石特性
のａＰ１定結定結節２図に示す。３０μｍ以下のＲ−Ｔ
−Ｂ系焼結体粉末をＳｍＣ０９系焼結磁石粉末で置換す
ることにより、高分子複合磁石の磁気特性は明らかに向
上している。

尚、参考までに、前述の時効処理したＲ−Ｔ・Ｂ系焼結
体についても、５００μｍ以下に粗粉砕し、同様にして
樹脂混合、磁場中成形硬化して高分子複合磁石とした後
、磁石特性を測定したところ、Ｂｒ約５　１４　ｋＧｓ
　　＋Ｈ（２，５ｋＯｅ　１（ＢＨ）ｗａｘ、約３．５
　Ｍ・Ｇ・Ｏｅであった。

以上の実施例で示されたように、異方性を有するＲ２Ｔ
１４Ｂ系焼結合金を粉砕して作製した成形用粉末中の３
０μ■以下の粒子範囲に Ｓｍ２Ｃ６＋を系磁石粉末及びＳｍＣＯ５系磁石粉末を
含有することにより、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−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｃｅ−Ｐ
ｒ　−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ−ＡＮ　−Ｂ系、Ｎｄ−Ｆｅ−
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、Ｔｂ。

ＨＯ等で置換したり、Ｆｅの一部を他の遷移金属例えば
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ等で置換したり、Ｂの一部を他の半金
属例えばＳｉ、Ｃ等で置換しても、磁石合金の組成がＮ
ｄｅＦｅ＊Ｂを主成分の一部としており、また磁石の化
合物系で Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系で代表されるようなＲ２Ｔ１４Ｂ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易に推測できる。

また、本発明では、高分子樹脂としてエポキシ樹脂とポ
リエチレンのみについて述べたが、成形体内部に介在し
、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、当業者であれば容品に理解できるものである。

また、本実施例に示した高分子複合磁石化の製法につい
ては、粉末と樹脂とを混合した後、圧縮成形する圧縮成
形型、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、成形体に樹脂
を含浸する含浸型、押出しによる成形、ロールによる成
形等地の製法についても適用でさることは、当業者であ
れば容易に想像できるものである。

また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結体粉末を置換するＳｍ２Ｃｏ＋
ｙ系磁石粉末及びＳｍＣｏ、系磁石粉末として、本実施
例においてはＳｍ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕ−Ｚｒ系及びＳｍ
−・Ｃｏ系についてのみ示したが、水系粉末で合金粉末
が磁石特性を示すものであれば、Ｓｍの他にＣｅ、Ｐｒ
、Ｎｄ、Ｇｄ等の他の希土類元素を含み、Ｃｏ、Ｆｅの
他にＣｒ、Ｎｉ、Ｍｎ等の遷移金属を含んでも、本発明
の範囲に含まれるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、含浸型、圧縮成形
型、射出成形型等の広汎な高分子複合型磁石粉末を提供
することができる。しかも、この粉末を用いて簡便にし
て、高性能な高分子複合型磁石が実現できるので、工業
上非常に有益である。

粒径と、高分子複合磁石の磁気特性との関係を示す図で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１において、（Ｎｄｏ、９Ｄｙｏ、ｌ
）・Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石粉末におけるＳｍ２Ｃｏｒ７系
焼結磁石粉末と置換した粉末粒径と、高分子複合磁石の
磁気特性との関係を示す図である。 第２図は、実施例２において（Ｃｅ−Ｐｒ・Ｎｄ）＊Ｆ
ｅ＊Ｃｏ−Ａ、１２　＊Ｂ系焼結磁石粉末におけるＳｍ
Ｃｏ、系焼結磁石粉末と置換した粉末第２図 ￥１図 置換した粉末粒径（−） 置換した粉禾肘径（μｍｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｎｄ，Ｆｅ，Ｂを主成分として含有する Ｒ＿２Ｔ＿１＿４Ｂ系（但し、ＲはＹを含む希土類元素
   、Ｔは遷移金属を表す。）高分子複合型磁石用粉末にお
   いて、 前記Ｒ＿２Ｔ＿１＿４Ｂ系高分子複合型磁石用粉末は、
   Ｒ＿２Ｔ＿１＿４Ｂ系焼結体粉砕粉末中の３０μｍ以下
   の粒子をＳｍ＿２Ｃｏ＿１＿７系磁石粉末及びＳｍＣｏ
   ＿５系磁石粉末の少なくとも一種で置換したことを特徴
   とする高分子複合型希土類磁石用粉末。