JPH03214608A - ボンド磁石の製造方法 - 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、希土類元素（Ｒ）２鉄及びボロンを基本成分
とする磁性材料粉体を合成樹脂により結合させたボンド
磁石の製造方法に関し、特に、焼結型のＲ−Ｆｅ−Ｂ系
永久磁石バルク体を原料として高い磁気特性を発揮する
ボンド磁石を製造する方法に関する。

《従来の技術） 従来、希土類磁石として、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石が開発
されている。

このＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石には、焼結型と高速急冷型とか
あり、現在のところ、焼結型が、低コストで高い磁気特
性を有するものとして最も優れているとされている。

一方、ボンド磁石は、従来、例えば、次のような方法で
製造されていた。

上記の高速急冷型のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体を
原料とし、これを粉砕し、粒径毎に分級する。分級され
た粉体に、この粉体の接着剤である合成樹脂（例えば、
エポキシ樹脂等）を添加混合し、均一に混練する。混線
物を磁場中で所定の形状に成型した後、成型体をキュア
ーする。

なお、上記の磁場中成型は、一般に、圧縮成型法を採用
し、成型体の密度を高めて、良好な磁気特性を有するボ
ンド磁石を製造している。

このように、従来のボンド磁石は、高速急冷型のＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石バルク体を原料としており、これまで
上記の焼結型のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体を原料
としたボンド磁石は知られていない。

《発明が解決しようとする課題》 ところで、前述のように、焼結型のＲ−Ｆｅ一Ｂ系永久
磁石バルク体は、コストが低く、高い磁気特性を有する
ことから、これを原料としたボンド磁石の開発が望まれ
る。

しかし、焼結型のものを原料とし、これを粉砕すると、
得られる粉体（粒子）には、粉砕による機械的な歪みが
発生し、また粒子粉砕面の化学的活性に起因する酸化が
生じ、これら歪みや酸化の影響により、粒子の磁気特性
（保磁力ｉＨｃ）が激減する。

このように磁気特性の激減した粒子を使用して得られる
ボンド磁石は、当然に磁気特性が充分でなく、本発明者
等の実験によれば、ｉＨｃが２ＫＯｅ程度、最大エネル
ギ積（ＢＨ），，，が３ＭＧＯｅ程度でしかなく、工業
上の実用性に欠ける。

本発明は、以上の諸点に鑑みてなされたものであって、
その目的とするところは、従来はボンド磁石の原料とさ
れていなかった焼結型のＲ−ＦｅＢ系永久磁石バルク体
を原料として、高い磁気特性を有するボンド磁石を製造
する方法を提案するにある。

《課題を解決するための手段》 上記目的を達成するために、本発明は、希土類元素，鉄
及びボロンを基本成分とする焼結合金か、らなる永久磁
石バルク体を粉砕し、分級し、該分級粉体表面に希土類
元素の薄膜を被着させ、該薄膜被着粉体を磁場中成型し
た後、真空又は不活性雰囲気中で熱処理し、次いで該熱
処理成型体に樹脂を含浸させることを特徴とする。

また、好ましくは、上記の真空又は不活性雰囲気中での
熱処理を、４００〜９００℃、３時間以内で行うことで
ある。

《作　用》 本発明は、前述のようにボンド磁石の磁気特性３ が、原料となる焼結型Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体
粉末の酸化や機械的歪みの影響を大きく受けることに着
目したもので、この酸化や機械的歪みと言った上記原料
粉末（粒子）の欠陥を、原料粉末（粒子）の表面を保護
することと、この後（樹脂の添加混合前）に行う磁場中
成型及び熱処理により解消するものである。

すなわち、焼結型Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体は、
第３図（Ａ）に示すように、例えば、Ｎｄ２Ｆｅ，４Ｂ
を主相１とし、これをＮｄリッチ相２やＢリッチ相３が
取り囲んでいるニュークリエーション型磁石である。

ニュークリエーション型磁石は、上記の主相１を取り囲
むＮｄリッチ相２との界面が保磁力を発生させる重要な
働きをしており、さらに主相内に逆磁区の芽となる欠陥
（例えばクラック，転位）の少ないものが高保磁力を得
ることができる。

そのため主相１の周囲にＮｄリッチ相２が欠けていたり
、主相内に欠陥があると、たちまち保磁力は激減してし
まう。

４ このような構成の焼結型Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク
体を粉砕すると、第３図（Ｂ）に示すように、上記の主
相１が例えば１ａと１ｂとに２つに割れ、これらＮｄ２
Ｆｅ．４Ｂからなる主相１ａ１ｂは保磁力発生に重要な
Ｎｄリッチ相を失う。

また粉砕の際に粉体内部に機械的歪みが発生し、主相内
に第３図（Ｂ）に示すような、クラック４を生じさせる
。

一方、上記の粉砕による主相１ａ，ｌｂの割れ面、及び
上記の機械的歪みにより発生するクラック４部や粉砕粉
体表面に露出したＮｄリッチ相２部は、化学的に極めて
活性であり、雰囲気中の酸素により容易に酸化される。

この酸化及び上記のＮｄリッチ相２の欠けや機械的歪み
が主相１ａ，ｌｂの磁気特性（特に保磁力）を失わせ、
これら主相から構成される粉砕粉体５．６の磁気特性を
激減させると考えられている。

本発明では、このように２つに割れたものの表面に希土
類元素の薄膜を被着させることにより、上記の割れ面は
もとより、割れ面以外の主相ｌａ，１ｂ表面、及び上記
の粉砕で割れなかった主相１表面を保護し、上記した割
れ面及びクラック４や表面に露出したＮｄリッチ相２に
よる化学的活性の悪影響をなくす。

この後、上記の希土類元素薄膜被着粒子を所望の形状に
磁場中成型し、続いて熱処理する。

この磁場中成型と熱処理により、２つに割れた主相１ａ
と１ｂとが略割れ面同士で結合すると共に、クラック４
が消失して、元の第３図（Ａ）に近い状態になり、上記
のような割れ面及びクラック４による化学的活性の悪影
響が減少する。

従って、磁気特性も、第３図（Ａ）に示す焼結型Ｒ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石バルク体に近い良好な状態を示すよう
になる。

これに対し、前述した高速急冷型Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁
石バルク体を原料とする従来のボンド磁石の製造方法を
、そのまま上記の焼結型Ｒ−ＦｅＢ系永久磁石バルク体
に適用するとすれば、第３図（Ｂ）に示す状態のものに
、樹脂が添加混合７ されて混練されてしまうため、上記の割れ面やクラック
４による化学的活性の悪影響が解消されず、製品ボンド
磁石の磁気特性が著しく劣化してしまう。

上記の希土類元素の薄膜は、余り薄過ぎると、上記の保
護作用を得ることができず、逆に余り厚過ぎても、保護
作用が飽和して不経済となるため、０．００５〜３μｓ
程度の厚さとすることが好ましい。

また、この希土類元素としては、Ｎｄ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐ
ｒ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｂ等が好ましく使用され、上記の主
相粒子を構成している希土類元素の同種のものに限らず
、異種のものであっても良く、また２種以上を併用して
も良い。

これら希土類元素の薄膜は、上記の熱処理により、粒子
内に拡散し、製品ボンド磁石に何ら悪影響を及ぼさない
。

更に、希土類元素の薄膜は、蒸着法，スパッタ法，メッ
キ法，その他適宜の方法で被着させることができる。

そして、磁場中成型後の熱処理において、温度は４００
〜９００℃、特に６００〜８００°Ｃとするのが好まし
い。すなわち４００℃より低温であると、主相１ａ，ｌ
ｂ間及び結晶粒界面での原子拡散が不充分で、上記のよ
うな作用が生じない。

一方９００℃より高温であると、結晶粒径が粗大化した
り、酸化が生じて、磁気特性が急激に劣化するばかりで
なく、成型体の形状変化が生じる等の不都合が生じる。

また、上記の熱処理の時間は、上記の熱処理温度に応じ
て適宜選択されるが、３時間を超えると、結晶粒径が粗
大化及び酸化により磁気特性を劣化させるため、本発明
では３時間以内とするのである。

なお、０．２時間より短時間であると、上記粒子間及び
結晶粒界面での原子拡散が不充分となることがあるため
、熱処理時間の下限は０．２時間とすることが好ましい
。

更に、上記の熱処理を真空又は不活性雰囲気中で行うの
は、上記の割れ面やクラック４の酸化が熱により促進さ
れるため、この酸化を防止するためである。

また、上記の熱処理は、第２図（Ａ）に示すように連続
的な熱処理に限られることなく、第２図（Ｂ）に示すよ
うにＡ＋Ｂ十Ｃ十Ｄ・・・・・・−３時間以内となるよ
うな不連続的な熱処理であっても上記の作用を得ること
ができる。

本発明では、以上の熱処理の後に、樹脂含浸を行う。

これにより、成型後の粒子間に樹脂が侵入し、粒子と粒
子をロックさせ、成型後の形状を強固に保つことが可能
となる。

以上の作用を発現させるための原料である原料焼結型Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体として、本発明では、Ｒ
（Ｒは、Ｎｄ，Ｐｒ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｂのうちの少なく
とも１種又は更にＬａ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｅｒ，Ｅｕ
，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙのうちの少なくとも１種からな
る）８〜３０原子％、Ｂ２〜２８原子％、Ｆｅ４２〜９
０原子％の組成からなるものが好ましく使用される。

更に、キューリー点の向上等を目的として、Ｆｅに対し
てＣｏを５０％まで置換しても良い。

《実　施　例》 実施例１ 第１図に示すフローにより本発明に係る方法を実施した
。

本例では、組成式Ｎ　ｄ　，４．３Ｄ　ｙ　。，６Ｆ　
ｅ　，８．４Ｂ６．７で表されるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金
をジェットミルにより粉砕し、平均粒径３μｓの微粉体
とし、この微粉体を磁場成型後、焼結し、時効処理して
得た焼結型Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体を原料と
した。

なお、この原料の磁気特性は、次の通りであった。

Ｂｒ　　　　　　　　：１２．５ｋＧ ｉＨｃ　　　　　　：１３．　　５５ｋＯｅ（ＢＨ），
．．　　：　　３５．　　１ＭＧＯｅ角型性　　　：．
０．９５ 上記の原料を、ジョークラッシャーにより粉砕し、分級
して１２５〜３００柳の合金粉体を得た。

この分級粉体を蒸着装置内に導入し、１×１０６Ｔｏｒ
ｒの真空中で、Ｎｄ，Ｄｙの夫々が平均膜厚０．５柳と
なるように蒸着させた。

このＮｄ又はＤｙ薄膜被着粉体を１５ｋＯｅの磁場中で
配向させながら、成型圧３ｔｏｎ／ｃＪで圧縮成型し、
成型体をＩＸＩＯ−６Ｔｏｒｒの真空中，７００°Ｃ，
　　１時間で熱処理した。なお、熱処理方法は、第２図
（Ａ）に示す方法とした。

この熱処理後の成型体を粘度１０ｃｐｓのエポキシ樹脂
中に浸漬し、デシヶータに移し、約３分間真空状態とし
、成型体中にエポキシ樹脂を充分含浸させた。

次いで、］００°Ｃ，６０分間のアフターキュアを行っ
た。

以上のようにして、３個の試料を製造した。

また、比較のために、第４図（Ａ），（Ｂ）に示す工程
により、上記の実施例と同じ焼結型ＮｄＦｅ−Ｂ系永久
磁石バルク体を原料としてボンド磁石を製造した。

すなわち、第４図（Ａ）の工程により、上記焼１１ 結型Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体をジョークラッ
シャーにより粉砕し、分級して得た１２５〜３００即の
合金粉体に上記条件でＮｄ，Ｄ５／を夫々蒸着させ、１
　５　１ｃ　Ｏ　ｅの磁場中＋　　３　ｔ　Ｏ　ｎ　／
ｃｔｌの成型圧で圧縮成型後、熱処理を行わずに、成型
体を粘度１０ｃｐｓのエポキシ樹脂中に浸漬し、テシケ
ータに移し、約３分間真空状態としてエポキシ樹脂を浸
漬させ、１００’Ｃ，６０分間のアフターキュアを行い
、３個の試料を製造した。この工程を比較例１と言う。

また、第４図（Ｂ）の工程により、上記焼結型Ｎｄ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石バルク体をジョークラッシャーにより
粉砕し、分級して得た１２５〜３００源の合金粉体に上
記条件でＮｄ，Ｄ３／を夫々蒸着させた後、ＩＸＩＯ−
６Ｔｏｒｒの真空中　７００℃，１時間の熱処理を施し
た。なお、熱処理方法は、第２図（Ａ）に示す方法とし
た。

この後、１５ｋＯｅの磁場中，３ｔｏｎ／ｃＪの成型圧
で圧縮成型し、成型体を粘度１０ｃｐｓのエポキシ樹脂
中に浸漬し、デシヶータに移し、約３１　２ 分間真空状態としてエポキシ樹脂を含浸させ、１００℃
，６０分間のアフターキュアを行い、３個の試料を製造
した。この工程を比較例２と言う。

以上の本発明及び比較例１，２で得た３個づつの試料に
つき磁気特性を測定し、この結果を表１と第５図の４π
Ｉ−Ｈの減磁曲線に示す。第５図中、■は比較例１、■
は比較例２、■は本発明例の３個の試料の平均値を示し
たものである。

なお、参考のために、上記の焼結型Ｎｄ−Ｆｅ一Ｂ系永
久磁石バルク体の磁気特性を表１に併せて示す。

角型性：　０．９Ｂｒの時のＨｅ／ｉＨｃ　（以下同じ
）１ ５ ？１から明らかなように、磁場中での圧縮成型後に熱処
理を施さずに樹脂を含浸さぜた比較例］では、Ｂｒ，ｉ
Ｈｃ，（Ｂ｝｛），，．。，角型性ともに、著しく低い
ことが判る。このことから、原料バルク体の粉砕により
低下した磁気特性は、希土類元素の彼着及び圧縮成型の
みでは向上しないことが判る。

また、希土類元素の被着後で磁場中圧縮成型前に熱処理
を施す比較例２では、Ｂｒ，ｉＨｃ，（Ｂ　Ｈ）■一及
び角型性共に、比較例１に比し、やや増加するが、原料
バルク体には及ばない。このことから、原料バルク体の
粉砕により低下した磁気特性は、希土類元素が被着され
ているとは言え、粉体の状態で熱処理を施しても若干の
向上が得られる程度であることが判る。

これに対し、希土類元素の被着後に磁場中で圧縮成型し
続いて熱処理を施す本発明例では、比較例１．２に比し
、Ｂ　ｒ，ｉ　Ｈｃ，　　（ＢＨ），ａｘ角型性ともに
著しく増加していることが判る。

実施例２ 蒸着元素をＮｄとし、また熱処理温度を種々変えた以外
は実施例１と全く同様にして本発明に係る方法を実施し
、得られたボンド磁石の磁気特性を測定した。

この結果を、第６図に示す。

同図から明らかなように、磁気特性は熱処理温度にかな
り依存しており、４００℃より低温では熱処理効果か見
られず、４００゜Ｃ以上でその効果が現れる。

また、温度が上がるに従いＩ　Ｈ　ｃ　，　　（Ｂ　Ｈ
）　ｍ。

ともに増加して行き、７００℃で（ＢＨ）ｍ．．が最高
になり、９００゜Ｃを超えると激減する。

ｉＨｃは、９００℃まで増加して行き、９０００Ｃを超
えると激減する。

ｉＨｃと（ＢＨ）ｆｆｉ．．のピーク位置の違いは、７
００℃以上で４πＩ−｝１ループの角型性が減少するた
めである。

以上により、熱処理効果は４００〜９００℃、好ましく
は６００〜８００℃であることが判る。

実施例３ １　ｂ 蒸着元素をＮｄとし、また熱処理時間を種々変えた以外
は実施例１と全く同様にして本発明に係る方法を実施し
、得られたボンド磁石の磁気特性を測定した。

この結果を、第７図に示す。

同図から明らかなように、３時間より長時間であると磁
気特性の低下が見られ、また、１時間より短時間である
とやはり磁気特性の低下が見られる。

実施例４ 分級粉体表面への希土類元素薄膜の被着法として、分級
粉体にＮｄを８重皿％含む有機金属化合物（分子内にキ
レート結合を有する錯塩で、Ｎｄ８重量％の他に、不揮
発分を３３重量％含み、トルエンに溶解させたものを使
用）を分級粉体の５重量％の割合で添加し、不活性雰囲
気中で１０分間混合する方法を採用する以外は実施例１
と全く同様にして本発明に係る方法を実施し、得られた
ボンド磁石（３個）の磁気特性を測定した。

この結果を表２に示す。

第２表 実施例５ 分級粉体表面への希土類元素薄膜の被着法として、分級
粉体にＮｄ金属を陰極ターゲット材として、次の条件で
スパッタリングを施す方法を採用する以外は実施例１と
全く同様にして本発明に係る方法を実施し、得られたボ
ンド磁石（３個）の磁気特性を測定した。

スパッタ条件； 真空度　　　：ＩＸ１０−２Ｔｏｒｒ 入力電圧　　：１５０Ｗ スバッタ時間：２時間 上記の結果を表３に示す。

第３表 １９ 実施例６ 分級粉体表面へのＮｄ薄膜被着方法として、ＩＸＩＯ−
６Ｔｏｒｒの真空蒸着装置内に挿入した分級粉体表面に
毎分１０００人の速度でＮｄ，Ｄ）／を交互に３０秒蒸
着させる操作を２分で１回として計４回行う方法を採用
し、また磁場中成型条件として、磁界１５ｋＯｅ，成型
圧３．０ｔｏｎ／Ｃ一とし、熱処理条件として、ＩＸ］
．０−６Ｔｏｒｒの真空中，７００℃，２時間とする以
外は実施例１と全く同様にして本発明に係る方法を実施
し、得られたボンド磁石（３個）の磁気特性を測定した
。

この結果を、表４に示す。

２　Ｕ 《発明の効果》 以上詳述した本発明に係る方法によれば、原料である焼
結型永久磁石パルク体の粉砕により生じる粉体（粒子）
の化学的活性に起因する欠陥を、先ず、この粉体表面に
希土類元素を被着させて表面を雰囲気ガスから保護し、
次いで、磁場中成型と熱処理することにより粒子の相互
作用で解消することができ、この後で樹脂の含浸を行う
ため、優れた磁気特性を有するボンド磁石を得ることが
できる。

この結果、本発明に係る方法では、従来、ボンド磁石の
原料とした用いられることのなかった低コストで高磁気
特性を有する焼結型永久磁石バルク体を原料とすること
ができ、これにより良好な磁気特性を有するボンド磁石
を低コストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法を工程順に示す図、第２図（
Ａ），（Ｂ）は本発明に係る方法の熱処理の仕方を示す
説明図、第３図（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る方法の作
用を説明する図、第４図（Ａ），（Ｂ）は比較例の工程
を示す図、第５図は本発明に係る方法の効果を示す図、
第６図及び第７図は本発明に係る方法の熱処理条件の根
拠を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）希土類元素，鉄及びボロンを基本成分とする焼結
   合金からなる永久磁石バルク体を粉砕し、分級し、該分
   級粉体表面に希土類元素の薄膜を被着させ、該薄膜被着
   粉体を磁場中成型した後、真空又は不活性雰囲気中で熱
   処理し、次いで該熱処理成型体に樹脂を含浸させること
   を特徴とするボンド磁石の製造方法。
2. （２）真空又は不活性雰囲気中での熱処理を、４００〜
   ９００℃、３時間以内で行うことを特徴とする請求項１
   記載のボンド磁石の製造方法。