JPH04107244A

JPH04107244A - 希土類磁石材料及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04107244A
Application number: JP2224653A
Authority: JP
Inventors: Jun Nakagawa; 準中川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1990-08-27
Publication date: 1992-04-08

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〉本発明は希土類磁石、特に水素を含有する希土類−遷移
金属−ホウ素系磁石材料に関する。

〈従来の技術〉近年、希土類−遷移金属−ホウ素系（以下Ｒ−Ｔ−Ｍ系
と呼ぶ）磁石材料は、希土類コバルト系磁石をしのぐ高
い磁気特性の故に、実用化が急速に広まっている。従来
のＲ−ＴＭ系磁石の製造方法としては、所定組成の混合
物を溶解、冷却して鋳塊を作り、これを粉砕、成形及び
焼結して製造するものである。

ここでの粉砕工程は、金属の合金鋳塊を直接に粉砕する
ことが一般に行われている。

また、Ｒ−Ｔ−Ｍ系磁石材料の他の製法としては、合金
鋳塊を直接粉砕するのにかえて、合金に水素を＠蔵させ
次いで水素を放出させ、水素による脆化処理を行い粉砕
を行う方法が特開昭６０−６３３０４号に記載されてい
る（同様な粉砕方法は特開昭６３−９０１０４、同６２
−２３８３０４等にも示されている）。

またこの水素脆化処理については、特開昭６４−４８４
０３号において、水素脆化に際しての温度・圧力を調整
することにより、Ｒ−ｒｉｃｈ相のみを選択的に粉砕す
る方法が記載されている。

更にまた特開昭６３−２４９３０２号には水素含有量を
２００〜５０００ｐｐｍに調整し、微粉砕の粉砕効率を
挙げたＲ−Ｔ−Ｍ系粉末材料が記載されている。

〈発明が解決しようとする課題〉前記の合金鋳塊を直接粉砕する方法においては、合金鋳
塊の硬度が高い為、粉砕性が悪（、大がかりな装置によ
り複雑な粉砕工程が必要であるという問題点があった。

また、直接金属鋳塊を用いる場合には粉砕時または、粉
砕後に材料の酸化が進行し、特性劣化が生しるという問
題点もあった。

他方特開昭６０−６３３０４や、特開昭６４−４８４０
３等の従来方法においては、いづれも水素は合金の粉砕
のみのために使用されており、はぼ完全に脱水素する様
に熱処理が行われている。

しかし、この様に完全に脱水素を行うと、粉砕後の粉末
表面が合金面となる為酸化が生しやすく、これによる磁
気特性劣化が生しるという問題点があった。

また、特開昭６３−２４９３０２号においては、材料中
に水素を含有させたＲ−Ｔ−Ｍ粉末が記載されてはいる
が、これは粉砕性向上を目的になされたものであり、酸
化防止及びそれによる磁気特性劣化防止についての考慮
はされていない。

特に、水素の存在形態についての着目または教示は何ら
なされていない。

〈問題点を解決する為の手段〉本発明者は、この水素脆化によるＲ−ＴＭ系磁石材料の
酸化性を改善し、より優れた磁気特性を有する磁石材料
及びその製造方法を開発すべく種々検討を行った。

その結果、水素脆化処理における脱水素は、完全に行わ
ず適量の水素を残した方が粉末の耐酸化性が高いという
知見が得られた。

また更に検討を進めた結果、この含有水素の存在状態は
、主相であるＲ２Ｔ、、Ｂ相（ＲはＹを含む希土類元素
の１種以上、ＴはＦｅを必須成分とする遷移金属元素）
をとり囲む粒界相に存在し、且つ当該粒界相がＮ　ｄ　
Ｈ３相よりＮｄＨ，相の状態の方が耐酸化性が高い事を
発見した。

即ち、水素脆化工程において脱水素を完全に行わず、粒
界相の一部に水素含有させると、粒界相中のネオジム水
素化物としては、ＮｄＩ３相とＮｄＨ，相が入りましっ
て存在しているが、この粒界相においてＮｄＩ３相の含
有量が多い磁石材料は酸化性が高く、逆に粒界相が実質
的にＮａＮ３相より成る磁石材料の場合は酸化性が低く
、磁気特性の劣化も少ないという知見を得た。

本発明はかかる知見に基づき完成されたものであり、水
素脆化処理を行うＲ−Ｔ−Ｍ系磁石材料の粒界相から酸
化に関連するＮ　ｄ　Ｈ３相を除去し耐酸化を向上させ
るＮ　ｄ　Ｈｚ相により実質的に粒界相を構成したもの
である。

即ち本発明は、Ｒ，Ｔ、４Ｂ相（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の１種以上
、ＴはＦｅを必須成分とする遷移金属元素）を主相とし
、粒界相中のネオジム水素化物を含み、且つ当該ネオジ
ム水素化物が実質的にＮｄ８つ相より成る事を特徴とす
る希土類磁石材料または、Ｒ−Ｔ−Ｍ系合金（但しＲはＹを含む希土類元素、Ｔは
Ｆｅを必須成分とする遷移金属元素、ＭはＢを必須成分
としてその一部をＣ，Ｎ、Ｓ　ｉ、Ｐ、Ａｌ等で置換さ
れても良い半金属）に水素を吸蔵させ、次いで、式：　４５０＋１０　ｌｏｇ　Ｐ≦Ｔ≦８００＋２０　
ｌｏｇ　Ｐ（但し、Ｔは温度（’Ｃ）、Ｐは圧力（Ｔｏ
ｒｒ））で示される温度及び圧力の範囲で熱処理を行な
い、粒界相のネオジム水素化物を実質的にＮ　ｄ　Ｈｚ
相とする事を特徴とする希土類磁石材料の製造方法であ
る。

く作用〉ＮｄＨ３相が粒界相に多く含まれる場合は酸化性が高く
、粒界相が酸化し粒界欠陥となり保磁力（ｉＨｃ）が低
下してしまう。

また焼結促進効果を有するＮｄ成分が酸化されてしまう
ため、焼結密度が低下し、残留磁束密度（Ｂｒ）も低下
してしまう。

しかし、この粒界相を実質的にＮｄＨ，相により形成す
る場合はＮｄＨｚ相自体が酸化性が高い為、前記の様な
粒界相中のＲ成分の酸化が防止され、高い焼結密度、高
磁束密度、高保磁力が達成される。

く構成の具体的説明〉本発明の磁石材料は、所定組成のＲ−Ｔ−Ｍ系合金（但
しＲはＹまたは希土類元素の一種以上、ＴはＦｅを必須
成分とする遷移金属元素、ＭはＢを必須成分としその一
部をＣ１Ｎ、Ｓ　ｉ、ｐ、Ａｌで置換されてもよい半金
属元素）が得られる様に配合した原料を、熔解して鋳塊
にする。

一般的組成としては、Ｎｄは８〜２０　　原子％Ｂは４〜１５　　原子％残部　Ｆｅ（Ｆｅの５０％以下をＣＯで置換しうる）で
ある。

次いで、前記鋳塊に水素を吸蔵させる。吸蔵前に鋳塊を
粒径Ｉ　Ｃ１１ｌ−１０ｃｒｎ程度の大きさに粉砕して
おいて、取扱いが容易で反応時間も短縮できる。

水素を吸蔵させる方法は、いかなる方法でも良いが、例
えば、上記Ｒ−Ｔ−Ｍ系合金の鋳塊又は粉末を、室温〜
６５０°Ｃ３ｌＸＩＯ−’〜Ｉ　Ｘ　１０’Ｔｏｒｒの
水素雰囲気中で処理することにより得ることができる。

これによる合金は脆化され粉末化される。

ここで必要に応じボールミル等により微粉砕を行う事も
できる。

次いで、水素放出処理を行う。

水素放出は、完全に脱水素を行なわず、水素の一部を、
粒界相中に残存させ、ネオジム水素化物を生成さゼる様
にする。

完全に脱水素を行うと粒界相の多くが金属状態のＲ−ｒ
ｉｃｈ相となり耐酸化性が低下する為である。

ここで水素の含有量は、好ましくは１５０〜２０００ｐ
ｐｍ、より好ましくは３００〜１５００ｐｐｍ、更二こ
好ましくは５００〜１１０００ｐｐの範囲である。

この範囲より低いと金属状態のＲ−ｒｉｃｈ相の割合が
高くなり、耐酸化性が低下し、この範囲を超えると、残
留磁束密度（Ｂｒ）が低下するためである。

この水素放出処理において重要な点は、処理時の温度及
び応力を調整する事により、粒界相の２オジム水素化物
を調整する事にある。

即ち、酸化性の高いＮｄＨ，相を変化・除去し耐酸化性
の高いＮ　ｄ　Ｈｚ相の割合を高める。

この場合の処理は非酸化性雰囲気中において、下記の式
で示される温度・圧力の範囲で行う事ができる。

式：　４５０＋１０　ｌｏｇ　Ｐ≦Ｔ≦８００　＋　２
０　ｌｏｇ　Ｐ（但し、Ｔは温度（’Ｃ）、Ｐは圧力（
Ｔｏｒｒ））。

水素放出の熱処理温度が前記式より低温側の場合は、水
素放出が十分行われず、粒界相中のネオジム水素化物の
多くがＮｄＨ！相のまま残留してしまう。

逆に前記式より高温側での熱処理では水素放出が進みす
ぎ粒界相のＮｄ成分のほとんどが金属状態に変化してし
まう。また、粒界相に液相が生し融着が生じるおそれも
ある。

このいずれにおいても、耐酸化性が低下するので、耐酸
化性の高Ｎ　ｄ　Ｈｚ相を増加させる為には、前記式の
範囲において、熱処理を行う事が有効である。

この場合の圧力は一般にＩ　ＸＩＯ”　Ｔｏｒｒ以上で
行うことが好ましい。これ未満の高真空処理では、表面
の活性度が上がり酸化しやすくなるためであり、また高
真空とする為には、製造装置も複雑となり、減圧時間も
長くなるためである。

また圧力の上限は特にはないが、熱処理装置の関係から
一般にはＩ　Ｘ　１０’（Ｔｏｒｒ）以下が好ましい。

向、本発明の磁石材料を得るより好ましい条件としては
下記の式に示される範囲である。

弐：　５５０＋１０　ｌｏｇ　Ｐ≦Ｔ≦７００＋２０　
ｌｏｇ　Ｐ更に、１×１０−２≦Ｐ≦１０３（式中の記号は前記と同し）。

尚、処理時間は適宜定められる。

本発明の磁性粉は水素放出の熱処理条件を前記式の如く
温度と圧力の双方の関連により一定範囲に調整する事に
よりＮ昌・安定に製造する事ができる。

本発明においては粒界相中のネオジム水素化物が実質的
にＮｄＨ，相からなる事を特徴とする。

ここで実質的にＮｄＨ，相からなるとは、粒界相中に存
在するネオジム水素化物の８０重量％程度以上がＮｄＨ
，相で占められていることをいう。また、好ましくは９
０重量％以上の範囲である。この範囲未満では、耐酸化
性が低下するためである。

また、磁石材料に対し、ＮｄＨ，相の量は、１〜１５重
量％、好ましくは２〜１０重量％、より好ましくは３〜
６重量％の範囲である。

この範囲を超えると磁束密度が低下し、この範囲未満だ
と焼結性が低下し、高い焼結密度が得られにくいためで
ある。

ここでの磁石材料中の水素含有量は、放出水素ガス分析
法により測定できる。

また、ＮｄＨ２相、Ｎｄｐ、相の水素放出温度について
は、水素放出温度の各ピークを測定し、当該ピーク時の
成分を、Ｘ線回折により分析して求められる。

またＮｄＨｔ相、Ｎ　ｄ　Ｈｓ相の含有量については、
各相からの放出水素量を放出水素ガス分析法により測定
し、放出水素のピーク面積から換算して各相の含有量を
算出することができる。

〈実施例〉原料を秤量し、溶解し、鋳造して合金組成が、Ｎ　ｄ−
２９，８重量％、Ｄ　ｙ　−１，４重量％、Ａｌ−０，
３重量％、Ｆ　ｅ−６７，５重蓋％、Ｂ−１、０重量％
の合金鋳塊を得た。これをショークラッシャーで２〜５
１に粗砕した。この鋳塊を密閉容器に装入し、この容器
をｌｏｏ’ｃで６０分間真空引きにした。

次いで水素ガスを１気圧、１００°Ｃで６０分間合金に
接触させて吸蔵させた。

次いでアルゴン流に切り替え第１表に示す条件で水素放
出を行った。

これをブラウンミルにより、最大粒径２５０μｍまで粉
砕し、次いで、ジェットミルにより平均粒径３．５μｍ
に粉砕した。

こうして得た磁石粉を磁場中成形し、１０８０°Ｃで焼
結し、８５０’Ｃで１時間、次いで６５０°Ｃで１時間
時効処理を行った。

途中の粉末及び得られた磁石について緒特性を測定した
ところ第１表に示す結果が得られた。

〈効果〉第１表に記載された結果からも分かる様に本発明のＲ−
Ｔ−Ｍ［石材料は耐酸化性の高いＮｄＨ，相を粒界相に
含む為、粉砕材の状態でも耐酸性が高く、材料保管時に
おける酸化・磁気特性劣化が極めて少ない。

また、本発明の磁石材料を用いた焼結磁石では粒界相に
耐酸化性が高く、焼結促進作用のあるＮｄＨｚ相が存在
する為、粒界欠かんが生しにくく、また焼結密度も上が
るため、保磁力（ｉＨｃ）、残留磁束密度（Ｂｒ）、最
大エネルギー積（Ｂ　Ｈ（ｍａｘ））ともに優れた磁石
材料が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｒ＿２Ｔ＿１＿４Ｂ相（Ｒは、Ｙを含む希土類元
素の１種以上、ＴはＦｅを必須成分とする遷移金属元素
）を主相とし、粒界相中にネオジム水素化物を含み、且
つ当該ネオジム水素化物が実質的にＮｄＨ＿２相より成
る事を特徴とする、希土類磁石材料。
（２）前記ＮｄＨ＿２相が粒界相中のネオジム水素化物
の８０重量％以上を占める事を特徴とする請求項第１項
に記載の希土類磁石材料。
（３）Ｒ−Ｔ−Ｍ系合金（但しＲはＹを含む希土類元素
、ＴはＦｅを必須成分とする遷移金属元素、ＭはＢを必
須成分としてその一部をＣ、Ｎ、Ｓｉ、Ｐ、Ａｌ等で置
換されても良い半金属）に水素を吸蔵させ、次いで、式：４５０＋１０ｌｏｇＰ≦Ｔ≦８００＋２０ｌｏｇＰ
（但し、Ｔは温度（℃）、Ｐは圧力（Ｔｏｒｒ））で示
される温度及び圧力の範囲で熱処理を行ない、粒界相の
ネオジム水素化物を実質的にＮｄＨ＿２相とする、希土
類磁石材料の製造方法。
（４）前記の熱処理を１×１０＾−＾２≦Ｐ≦１×１０
＾４（Ｐは圧力（Ｔｏｒｒ））で行う事を特徴とする請
求項第３項に記載の希土類磁石材料の製造方法。