JPH0324206A - ボンデッド磁石用永久磁石粉末の製造方法およびボンディッド磁石用永久磁石粉末 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、ボンディッド磁石に用いられる永久磁石粉末
およびその製造方法に関し，特にＲ−Ｆｅ−Ｂ系（Ｒは
Ｙを含む希土類元素である。　以下同じ。）の合金系急
冷永久磁石粉末およびその製造方法に関する。

〈従来の技術〉 高性能を有する希土類磁石としては、粉末冶金法による
Ｓｍ−Ｃｏ系磁石でエネルギー積３２ＭＧＯｅのものが
量産されている。

しかし、このものは、Ｓｍ，Ｃｏの原料価格が高いとい
う欠点を有する。　希土類元素の中では原子量の小さい
元素、例えば、セリウムやプラセオジム、ネオジムは、
サマリウムよりも豊富にあり価格が安い。　また、Ｆｅ
はＣＯに比べ安価である。

そこで、近年Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が開発され、特開昭
５９−４６００８号公報では焼結磁石が、また特開昭６
０−９８５２号公報では高速急冷法によるものが開示さ
れている．焼結法あるいは高速急冷法により得られた永
久磁石材料は、通常、粉砕されて、ホットプレス等によ
りバルク体磁石とされるかあるいは樹脂等のパインダに
よって結合されたボンディッド磁石として用いられる． バルク体磁石は一般に硬くて脆いという欠点を有するが
，ボンディッド磁石は軽く弾性があり、欠けや割れがな
く、複雑形状の成形が容易であり量産性に優れるため、
用途は拡大の傾向にある。

ボンディッド磁石は、永久磁石の粉末と熱硬化性樹脂等
のバインダとに、必要に応じカップリング剤、可塑剤、
酸化防止剤等を加えて、混合ないし混練したものを成形
して得られる。

成形方法としては、金型を用いたプレス成形あるいは射
出成形が通常行なわれている。

高速急冷法により得られた永久磁石材料は、一般に薄帯
状であるため、ボンディッド磁石用に用いるためには、
成形が容易になるように適当な粒度まで粉砕される必要
がある。　この場合の粉砕は、１ｍｍ”−１ｃｍ程度ま
で粗粉砕した後、さらに＃６０〜＃３００程度まで微粉
砕することにより行なわれる． また、高速急冷によって得られた永久磁石薄帯は、微細
組織構造の析出、その安定化等のために熱処理が必要で
あり、粉砕により生じる加工歪除去のためにも熱処理が
必要である．高速急冷により得られた薄帯を直接熱処理
することも可能であるが、薄帯は嵩密度が小さいために
熱処理に用いる炉等の効率が低く、また、薄帯を炉内へ
連続的に供給する装置の作製が困難なため連続的な熱処
理ができず、生産性に劣る．　また，この場合、粉砕に
よる加工歪の除去ができない。

このため、永久磁石粉末の製造は，【高速急冷→粗粉砕
→微粉砕→熱処理］の順で行なわれている。

く発明が解決しようとする課題〉 永久磁石粉末の熱処理には、通常、第２図に示されるよ
うなロータリーキルンが用いられる． 第２図において、ロータリーキルンｌは、水平面に対し
傾けて設置された管２と、管２を加熱するための加熱手
段３および加熱された管２を冷却するための冷却手段４
を有する．　管２の上方の端部からは永久磁石の微粉砕
粉２０が投入され，下方の端部からは雰囲気ガスとして
Ａｒガスが吹き込まれる． 回転する管２内に投入された微粉砕粉２０は、管２内を
搬送されるうちに加熱手段により加熱された管壁に接触
することによって熱処理され、次いで冷却手段４から放
出される水により冷却された管壁によって冷却される。

このようなロータリーキルンにより微扮砕扮の熱処理を
行なう場合、下記のような問題が生じる。

まず、第２図に示されるように，微扮砕扮は管の回転や
雰囲気ガスの流れによって舞い上がり易いため、粉末全
体の均一な熱処理が難しい。　このため、特性の均一な
永久磁石粉末を得ることが困難である。

また、微粉砕粉は熱処理装置内に付着し易い。

従って、微粉砕粉は熱処理工程における歩留まりが低い
。

さらに、微粉砕扮は比表面積が大きいため、厳密な雰囲
気制御を行なわないと、表面が酸化して磁気特性が劣化
し易い． 本発明は、このような事情からなされたものであり、良
好な磁気特性を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系ボンディッド磁石
用永久磁石粉末と、このような永久磁石粉末を製造する
方法であって、歩留まりが高く、かつ、熱処理時の酸化
による磁気特性劣化を抑えることができる製造方法とを
提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 このような目的は、下記（１）〜（４）の本発明により
達成される。

（１）　Ｒ　（ただし、ＲはＹを含む．希土類元素のｌ
種以上である．）と、ＦｅまたはＦｅおよびＣｏと、Ｂ
とを含有する合金の溶湯を高速急冷後、粗粉砕し、次い
で熱処理を施し、さらに微粉砕する工程を有することを
特徴とするボンディッド磁石用永久磁石粉末の製造方法
。

（２）前記合金において、Ｒの含有量が５〜２０ａｔ％
、Ｂの含有量が２〜１５ａｔ％．Ｃｏの含有量が０〜４
０ａｔ％である上記（１）に記載のボンディッド磁石用
永久磁石粉末の製造方法。

＜３）　Ｒ　（ただし、ＲはＹを含む希土類元素の１種
以上である。）と、ＦｅまたはＦｅおよびＣｏと，Ｂと
を含有する永久磁石粒子から構成されるボンディッド磁
石用永久磁石粉末であって、 酸化度が部分的に異なる表面を有する永久磁石粒子を含
有することを特徴とするボンディッド磁石用永久磁石粉
末。

（４）Ｒの含有量が５〜２０ａｔ％、Ｂの含有量が２〜
ｌ５ａｔ％、ｃｏの含有量が０〜４０ａｔ％である上記
（３）に記載のボンディッド磁石用永久磁石粉末。

く作用〉 従来、ボンディッド磁石用永久磁石の熱処理は微粉砕後
に行なわれているが、本発明では、［高速急冷→粗粉砕
→熱処理→微粉砕］の順で作業を行なう． この−ため、熱処理は粗粉砕扮に施されることになり、
熱処理による磁気特性の劣化が少なくなる。　これは、
粗粉砕粉が微粉砕扮に比べて比表面積が小さいため、熱
処理時の雰囲気がある程度酸化性であっても酸化が進み
にくいからである。

また、粗粉砕粉は、熱処理時の粉末の撹拌や雰囲気ガス
の流れなどによって舞い上がることが少ないため、均一
な熱処理が可能である。

さらに、このため、熱処理装置内に粉末が付着すること
が少なくなる。

従って、磁気特性が高い永久磁石粉末を歩留まりよく製
造することができる。

く具体的構成〉 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する． 本発明では、Ｒ（ただし、ＲはＹを含む希土類元素の１
種以上である。）と、ＦｅまたはＦｅおよびＣｏと、Ｂ
とを含有する合金の溶湯を高速急冷後、粗粉砕し、次い
で熱処理を施し、さらに微粉砕することにより、ボンデ
ィッド磁石用永久磁石粉末を得ろ。

本発明で用いる合金は、より高い磁気特性を得ろために
は下記の組成を有することが好ましい。

Ｒ：５〜２０ａｔ％、 Ｂ：２〜ｌ５ａｔ％、 ＣＯ二〇〜５５ａｔ％ を含み、残部が実質的にＦｅであるもの。

より好ましくは Ｒ：５〜１７ａｔ％、 Ｂ：２〜ｌ２ａｔ％、 ｃｏ二〇〜４０ａｔ％ を含み、残部が実質的にＦｅであるもの。

Ｒについてさらに説明すれば、ＲはＹを含む希土類元素
の１種以上であるが、高い磁気特性を得るために、Ｒと
して特にＮｄおよび／またはＰｒを含むことが好ましい
。　また、コストパフォーマンスの高い永久磁石を得る
ためには、原料にミッシュメタルを用いることが好まし
い。

なお、添加元素として、Ｚｒ，Ｎｂ．Ｍｏ、Ｈｆ，Ｔａ
，Ｗ．Ｔｉ．Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｎｉ．Ｍｎ．Ａｇが含有
されていてもよい。

また、Ｂの一部を、Ｃ，Ｎ．ＳＬ．Ｐ、Ｇａ．Ｇｅ．Ｓ
、０で置換してもよい．　置換量は、Ｂの５０％以下で
あることが好ましい． 合金溶湯の高速急冷方法に特に制限はなく、ディスク法
、単ロール法（片ロール法）、双ロール法等の液体急冷
法の他、アトマイズ法、溶対等の各種高速急冷法、ある
いはメカニカル・アロイイング等も適用できる。

高速急冷法により得られる永久磁石の形状は、薄帯状、
フレーク状等、用いる急冷方法の違いにより様々なもの
となるが、本発明はこれらのいずれにも適用することが
できる。

急冷により得られる永久磁石の厚さは、良好な磁気特性
を得るためにはｌ０〜３００μｍ程度とすることが好ま
しい。

このような薄帯を粗粉砕する手段に特に制限はなく、カ
ッターミルやハンマーミル等のいずれであってちよい。

粗粉砕粉を構成する永久磁石粒子は、最大径の平均値が
１〜２０ｍｍ、特に３〜８ｍｍであることが好ましい．
　この値が上記範囲未満であると本発明の効果が不十分
であり、上記範囲を超えると、嵩密度が小さくなり、熱
処理工程の量的効率が低下するとともに熱処理時の熱伝
導が低下し、特性バラッキを生じる。　なお、この永久
磁石粒子の厚さは、原料となる急冷磁石の厚さとほぼ同
等である。

本発明において、粗粉砕粉に施される熱処理に特に制限
はなく、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の磁気特性向上、加工
歪除去のための通常の熱処理でよい。　ただし、後述す
るような組織構造を出現させて良好な磁気特性の永久磁
石粉末を得るためには、４００〜９００℃にて５分〜２
時間程度の熱処理を施すことが好ましい。

なお、熱処理時の雰囲気は、酸化防止のためにＡｒ等の
不活性ガス雰囲気とされる．本発明に用いる熱処理装置
に制限はないが、生産性が高いことなどから、第１図に
示すようなロータリーキルンが好ましい。　また、ロー
タリーキルンな用いた場合、特に本発明の効果は顕著と
なる。

第１図において、ロータリーキルンｌは、水平面に対し
傾けて設置された管２と、管２を加熱するための加熱手
段３および加熱された管２を冷却するための冷却手段４
を有する。

管２の上方の端部からは永久磁石の粗扮砕扮１０が投入
され、下方の端部からは雰囲気ガスとして不活性ガスが
吹き込まれる。　管２内の圧力は１〜１．２気圧程度と
することが好ましい． 管２内に投入された粗粉砕扮ｌＯは、加熱手段３により
加熱された管壁に接触することによって熱処理され、次
いで冷却手段４から放出される水により冷却された管壁
によって冷却される。

このようなロータリーキルンｌでは、粗粉砕粉の熱処理
時間は管２の回転数および管２の水平面に対する傾きθ
で決定される。

本発明では、粗粉砕粉に熱処理を施すので、第ｌ図に示
されるように管２内での永久磁石粉末の飛散が生じに＜
＜、粉末は効率的に管壁に接触するので均一な熱処理を
行なうことができる。　また、粗粉砕粉は微粉砕粉に比
べて比表面積が小さいので、雰囲気中に酸化性ガスが混
入している場合でも酸化される程度が小さくて済み、熱
処理時の酸化による磁気特性の劣化が少ない。　例えば
、本発明では、熱処理雰囲気中の酸素濃度が５００〜２
０００ｐｐｍ程度であっても、酸化による磁気特性の劣
化はみられない． なお、本発明では、上記したようなロータリーキルンの
他、流動層を利用した熱処理装置を用いることもできる
。　流動層を利用した熱処理装置では、通常、メッシュ
フィルタを用いるため、本発明を適用すればフィルタの
目詰まりが防止される。

熱処理後の微粉砕に用いる粉砕手段に制限はなく、例え
ば、ボールミル、振動ミル、アトライター等を用いれば
よい。

微粉砕粉は、ボンディッド磁石に用いるためには＃６０
〜＃３００程度の粒度とすることが好ましい． このようにして得られるボンディッド磁石用永久磁石粉
末は、酸化度が部分的に異なる表面を有する永久磁石粒
子を含有する。　すなわち、粗粉砕粉を構成する永久磁
石粒子の表面であった部分は熱処理時に酸化が進んでお
り、微粉砕により新たに露出した表面は、殆ど酸化され
ていない。

なお、永久磁石粒子表面の酸化度の違いは、イオンエッ
チング、イオンミリング等を行ないながら、例えばオー
ジェ分光分析をすることにより確認することができる。

　この場合、測定開始時から酸素のカウントが一定にな
るまでの時間を各表面で測り、この時間の違いにより酸
化度の差を決定することができる。　例えば、酸化が進
んだ表面で測定された上記時間を、殆ど酸化されていな
い表面で測定された上記時間で除した値は、熱処理条件
によっても異なるが２以上、特に３〜ｌＯ程度である。

これらの工程を経て得られた永久磁石粉末に塑性加工を
施し、異方性化をはかることもできる。　塑性加工は、
ダイアップセット等の公知の方法を用いて行なえばよい
。

このようにして得られる永久磁石粉末の組成は原料合金
と同じであり、原子吸光法、蛍光Ｘ線法、ガス分析法等
によって容易に測定することができる。　そして、実質
的に正方晶系の結晶構造の主相のみを有するか、このよ
うな主相と、非品質および／または結晶質の副相とを有
する組織構造を有することが好ましい。　このような組
織構造は、上記したような熱処理により構成されること
が好ましい。

本発明の永久磁石粉末は、バインダおよび必要に応じて
添加されるカップリング剤，可塑剤、酸化防止剤等とａ
練ないしｄ合後、成形され、ボンディッド磁石となる。

　本発明の永久磁石粉末は、コンブレッションボンディ
ッド磁石およびインジエクションボンディッド磁石のい
ずれに６適用することができる。　コンブレッションボ
ンディッド磁石は、バインダとして熱硬化性樹脂を用い
、プレス成形により形或されるものであり、インジエク
ションボンディッド磁石は、バインダに主として熱可塑
性樹脂を用い、射出成形により形成されるものである。

また，本発明の永久磁石粉末は、ハンダ等の低融点金属
をバインダとして用いるメタルボンディッド磁石に適用
することちできる。

く実施例〉 以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳
細に説明する。

１０Ｎｄ−７０Ｆｅ−１０ｃｏ−７Ｂ−３Ｚｒの組或（
数値は原子百分率を表わす）を有する合金をアーク溶解
により作製した。　得られた合金の溶渇を、冷却ロール
表面に石英ノズルを介して加圧アルゴンガスにより射出
して高速急冷し、厚さ６０ｕｍの薄帯を得た。

この薄帯をハンマーミルにより様々な粒度に粗粉砕した
。　各粗粉砕粉を構成する永久１ａ石粒子の平均最大径
を、表１に示す。

これらの粗粉砕扮に、第１図に示すようなロータリーキ
ルンを用いて熱処理を施した。

熱処理は、ｌ．０５気圧のＡｒガス雰囲気で７５０℃に
て０．５時間行なった。　雰囲気中の酸素濃度を表１に
示す。

熱処理後、粗粉砕粉をビンミルにより微粉砕し、永久磁
石粉末サンプルを得た。　永久磁石粉末の粒度は、＃１
００〜＃２００が重量比で６０％以上であった。

これらの粉末サンプルを構成する永久磁石粒子表面をイ
オンエッチングしながらオージェ分光分析を行ない、酸
素のカウントが一定になるまでの時間を測定した。　各
サンプルについてこの測定を繰り返し、各サンプルにお
けるこの時間の最大値と最小値とを求めた。　この時間
の最大値を最小値で除した値（Ｔ）を表１に示す。

ｉｔに示す粉末サンプルについて、（ＢＨ）ｗａｘを測
定した。　測定は、５０ｋｇの粗扮砕粉を回分法により
熱処理して得られた粉末サンプルから抽出された７．５
ｇの測定用サンプル１００個について行ない、これらの
（ＢＨ）ｗａｘの平均値および標準偏差を求めた． なお、比較のために、熱処理を微粉砕後に行なった他は
上記と同様にして永久磁石粉末サンプルを作製した（サ
ンプルＮｏ．　８、９）。

これらのサンプルについても、上記と同様な測定を行な
った。

結果を表１に示す。

以上の実施例の結果から、本発明の効果が明らかである
。

〈発明の効果〉 本発明によれば、熱処理工程における磁気特性劣化が少
なく、また、熱処理工程での歩留まりの高いボンディッ
ド磁石用永久磁石粉末の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法におけるロータリーキルン
内の永久磁石粉末の状態を示す模式図である。 第２図は、従来の製造方法におけるロータリーキルン内
の永久磁石粉末の状態を示す模式図である。 符号の説明 １・・・ロータリーキルン ２・・・管 ３・・・加熱手段 ４・・・冷却手段 １０・・・粗粉砕粉 ２０・・・微粉砕粉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｒ（ただし、ＲはＹを含む希土類元素の１種以上
   である。）と、ＦｅまたはＦｅおよびＣｏと、Ｂとを含
   有する合金の溶湯を高速急冷後、粗粉砕し、次いで熱処
   理を施し、さらに微粉砕する工程を有することを特徴と
   するボンディッド磁石用永久磁石粉末の製造方法。
2. （２）前記合金において、Ｒの含有量が５〜２０ａｔ％
   、Ｂの含有量が２〜１５ａｔ％、Ｃｏの含有量が０〜４
   ０ａｔ％である請求項１に記載のボンディッド磁石用永
   久磁石粉末の製造方法。
3. （３）Ｒ（ただし、ＲはＹを含む希土類元素の１種以上
   である。）と、ＦｅまたはＦｅおよびＣｏと、Ｂとを含
   有する永久磁石粒子から構成されるボンディッド磁石用
   永久磁石粉末であって、 酸化度が部分的に異なる表面を有する永久磁石粒子を含
   有することを特徴とするボンディッド磁石用永久磁石粉
   末。
4. （４）Ｒの含有量が５〜２０ａｔ％、Ｂの含有量が２〜
   １５ａｔ％、Ｃｏの含有量が０〜４０ａｔ％である請求
   項３に記載のボンディッド磁石用永久磁石粉末。