JPH03214609A - 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），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が
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−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、これら歪みゃ酸化の影響により、粒子の磁気特性
（保磁カ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。

最近、上記の機械的歪みを解消すべく、焼結型Ｒ−Ｆｅ
−Ｂ系永久磁石バルク体を水素崩壊させる方法が提案さ
れた（特開昭６２−２７４００２号）。

この先提案では、ボンド磁石の原料粉末に要求される粒
子形、配同性、磁気特性を満足する粉末が得られるとし
ている。

しかし、この粉末を使用してボンド磁石を製造する方法
については何ら報告されていない。

また、この粉末に、前述の高速急冷型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
法をそのまま適用して製造されるボンド磁石は、保磁力
（ｉＨｃ）が３ｋＯｅ，最大エネルギ積１：　（ＢＨ）
，．．）が６ＭＧＯｅ程度と、極めて低い磁気特性のボ
ンド磁石としかできないことが本発明者等により確認さ
れている。

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−Ｆｅ−Ｂ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。

３ 《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
バルク体を水素崩壊させ、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。

《作　用》 本発明は、前述のようにボンド磁石の磁気特性が原料と
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、■原料粒子を永久磁石バルク体を所謂水素
崩壊により得ること、■得られた原料粒子の表面を保護
すること、■表面を保護した原料粉末を樹脂の添加混合
前に磁場中成型し熱処理すること、により解消するもの
である。

すなわち、焼結型Ｒ−Ｆｅ一Ｂ系永久磁石バル４ ク体は、第３図（Ａ）に示すように、例えば、Ｎｄ２Ｆ
ｅ１４Ｂ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、ざ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。

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１ａ，１ｂは保磁力発生に重要
なＮｃｌ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、上記の主相粒子１の粉砕を水素崩壊と言う
静的な粉砕手法で行うため、機械的歪みが少ない上、主
相１を取り囲むＮｄリッチ相２との界面で粉砕が生じや
すい。

この結果、上記のような主相１ａ，ｌｂやクラック４の
発生を機械的粉砕に比し抑えることができ、水素崩壊で
は雰囲気中の酸素の影響も少ないので、上記した主相１
ａ，ｌｂの割れ面やクラック４部での酸化も殆ど生じな
い。

更に、本発明では、上記の水素崩壊で得られた粒子の表
面に希土類元素の薄膜を被着させることにより、これら
の面を保護し、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、水素崩壊で得られた粒
子同志が結合すると共に、僅かにではあるが水素崩壊で
生じていたクラックが消失して、元の第３図（Ａ）に近
い状態になる。

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−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク
体に適用するとすれば、水素崩壊で得られた粒子に樹脂
が添加混合されて混練されてしまうため、この粒子同志
の結合が生じないばかりか、僅かではあるがクラックも
解消せず、粒子表面やクラックでの酸化が生じ、製品ボ
ンド磁石の磁気特性が大幅に劣化させてしまう。

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７ 過ぎても、保護作用が飽和して不経済となるため、０．
００５〜３珈程度の厚さとすることが好ましい。

また、この希土類元索としては、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℃とするのが好ましい
。すなわち４　０　０　℃より・低温であると、粒子間
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、８ 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
大化して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。

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。

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、上記の主相粒子表面及びクラックや界面破壊の酸化
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。

以上の作用を発現する原料焼結型Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁
石バルク体として、本発明では、Ｒ　（Ｒは、Ｎｄ，Ｐ
ｒ，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，Ｌ
ｕ，Ｙのうちの少なくとも１種からなる）８〜３ｏ原子
％、Ｂ２〜２８原子％、Ｆｅ４２〜９ｏ原子％の組成が
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　１４，３Ｄ　ｙ　ｏ．６　Ｆ
　ｅ　７８，４Ｂ６７で表されるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金
をジェットミルにより微粉砕し、平均粒径３　ｌｍ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　　　　　　　：ｌ３，　　５５ｋＯｅ（ＢＨ）
ｍｉｘ　　：　　３５．　　ＩＭＧＯｅ角型性　　　：
０．９５ 上記の原料を、密閉炉（本例では、水素雰囲気式電気炉
）内に入れ、この電気炉内の空気をＨ，ガスで充分に置
換した後、ｌａｔｍ　　２５０’Ｃで１時間保持した。

このようにして水素崩壊させた粉体を、分級して粒径１
２５〜３００韓の粉体を得た。

この分級粉体を蒸着装置内に導入し、１×１ｏ６Ｔｏｒ
ｒの真空中で、Ｎｄ，　Ｄｙの夫々が平均膜厚０．５期
となるように蒸着させた。

１１ 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／ｃ♂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、デシケータに移し、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、１００’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。

第４図（Ａ）の工程は、上記の水素崩壊直後の粉体が水
素を含有して０．１ｋＯｅ程度のｉＨｃしか示さないた
め、水素崩壊のみの効果を確認するために行った比較例
の工程である（以下、この１　２ 工程の例を比較例１と言う）。

すなわち、比較例１では、上記焼結型Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系
永久磁石バルク体を上記と同じ条件で水素崩壊させ、分
級して得た１２５〜３００柳の合金粉体を上記条件で熱
処理することにより、熱処理と脱水素の効果を同時に得
、次いで上記条件で圧縮成型後、上記条件で樹脂含浸及
びアフターキュアーして３個の試料を製造した。

また、第４図（Ｂ）の工程は、水素崩壊の効果と、成型
後に熱処理を行う効果とを確認するために行った比較例
の工程である（以下、この工程の例を比較例２と言う）
。

すなわち、比較例２では、上記焼結型Ｎｃｌ−Ｆｅ−Ｂ
系永久磁石バルク体を上記と同じ条件で水・素崩壊させ
、分級して得た１２５〜３　０　０　ｕｎの合金粉体を
、Ｎｄ薄膜の被着を行わずに、上記条件で圧縮成型後に
上記条件で熱処理し、次いで」二記条件で樹脂含浸及び
アフターキュアーして３個の試料を製造した。

以上の本発明例で得た３個の試料と比較例１２で得た３
個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４πＩ−Ｈの減磁曲線に示す。第５図中、■は比
較例１、■は比較例２の３個の試料の平均値、■は本発
明例の５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−ＦｅＢ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 ６ １　５ ？１から明らかなように、水素崩壊後、熱処理して脱水
素させただけの比較例１では、水素崩壊直後の水素含有
時のｉＨｃ０．１ｋＯｅに比べれば、ｉＨｃはかなり向
上しているとは言え、ｉＨＣはもとよりＢｒ，（ＢＨ）
■．ｘ，角型性ともに、著しく低いことが判る。このと
こから、原料バルク体の水素崩壊により低下した磁気特
性は、脱水素のみでは若干の向上が得られる程度である
ことが判る。

また、Ｎｄ薄膜被着を行わない比較例２では、Ｂ　ｒ，
　　ｉＨｅ，（ＢＨ）ｍａｔ及び角型性ともに、比較例
１に比し、かなり増加するが、まだ不十分である。この
ことから、原料バルク体の水素崩壊により低下した磁気
特性は、磁場中での圧縮成型及びこの後の熱処理を行う
ことでかなり向上するが本発明法には及ばないことが判
る。

これに対し、水素崩壊で得た粉末にＮｄ薄膜を被着させ
、この後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　，　　ｉＨ　
ｃ　，　　（　Ｂ　Ｈ）　ｍａ。，角型性ともに著しく
増加していることが判る。

《発明の効果》 以上詳述した本発明に係る方法によれば、原料粉体（粒
子）を焼結型Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体の水素崩
壊により得るため、原料粒子の欠陥が僅かであり、しか
もこの原料粒子表面を希土類元素薄膜の被着により保護
し、次いで磁場中成型と熱処理により原子粒子同志を結
合させて元の焼結型Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体に
近い状態とし、この後樹脂の含浸を行うため、原料のバ
ルク体に近い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、良好な角型性を有し
、しかも保磁力，残留磁束密度及び最大エネルギ積とも
優れたボンド磁石を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で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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水素崩壊させ、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。