JPH04114409A - 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、焼結型及び高速急冷型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−Ｆ　ｅ−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
ある。 一力、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。 すなわち、上記の高速急冷型又は焼結型のＲ−Ｆｅ−Ｂ
系永久磁石バルク体を原料と

【２、これを粉砕し５、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
形した後、成形体をキュアーする。 なお、上記の磁場中成形は、一般に、圧縮成形法を採用
し、成形体の密度を高めて、良好な磁気特性を有するボ
ンド磁石を製造している。 （発明が解決しようとする課題） しかし、焼結型のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体を原
料として、ボンド磁石を製造すると、保磁力の劣化が激
しく、充分な磁気特性を有する製品を得ることができな
い。 また、高速急冷型のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体を
原料とするボンド磁石においては、保磁力の劣化はない
ものの、角型性の劣化があり、充分な高磁気特性を引き
出すことは困難である。 以上のような焼結型バルク体を原料とする場合の保磁力
の劣化、高速急冷型バルク体を原料とする場合の角型性
の劣化は、これらのバルク体を粉砕する際に発生する酸
化やストレスの影響と考えられる。 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、上記の粉砕により劣化した磁
気特性を回復し、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型又は高速急冷型の永
久磁石バルク体を粉砕し、該粉体を、粒度分布が１２５
〜８００μ口に第１のピーク、４０〜１２５μｌに第２
のピークという２つのピークをもち、かつ粒径１００μ
ｍ以上の粗粒側粉体の重量が金粉体重量の５０重量％以
上を占めるように調整した後、磁場中成形し、次いで真
空又は不活性雰囲気中で熱処理し、樹脂を含浸させるこ
とを特徴とする。 また、前記真空又は不活性雰囲気中での熱処理を、温度
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が原料粉
末の酸化やストレス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、樹脂の添加混合前に、磁場中成形と
熱処理とを行うこと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、Ｎｄ２　Ｆ　６１
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１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
Ｆｅ１４Ｂからなる主相１ｇ。 １ｂ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１
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、このように割れたものを所望の形状に磁場
中成形し、続いて熱処理する。 この磁場中成形と熱処理により、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、磁気特性も良好な状態を示すようになる。 また、高速急冷型永久磁石バルク体は、第４図（Ａ−１
）に示すよ−）に、Ｎ　ｄ　２　Ｆ　８１４Ｂからなる
約０．５０Ｊ７ａ以）゛の結晶粒１１がＮｄリッチ相１
２によって囲まれている。そして第４図（Ａ−２）に示
ずような良好な４πｌ−Ｈループの角型性を示し、でい
る。 このような永久磁石バルク体が粉砕されると、第４図（
Ｂ−１）・に示ずように、結晶粒】］がそれぞれ１１．
８とｌｌｂのように複数個に割れ、この割れ面が化学的
に大きな活性を示す。 本発明では、このように割れたものを所望の形状に磁場
中成型し２、続いて熱処理する。 この磁場中成型と熱処理により、第４図（Ｃ−１）に示
すように、２つの割れた結晶粒１１ａと１、１．　ｂと
が略割れ面同士で結合し、元の第４図（Ａ　−１，）に
近い状態になり、Ｊ９記し、た割れ面による化学的活性
の悪影響がなくなる。 従って、４πＩ　−Ｈループの角型性も、第４図（Ｃ−
１）に示ｊように、良好な状態を示すようになる。 これに対し、前述した従来のボンド磁石の製造方法では
、第３図（Ｂ）第４図（ト１）に示す状態のものに、樹
脂が添加混合ざ才じＣ混練されｃＬ２まうため、上記の
割れ而及びクラック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か署しく劣化してし
まう。 以」−のように、保磁力、角型性の回復は粉体同士の接
触面積が強く影響する。つまり、保磁力、角型性の回復
には、粉体間に隙間かなく充填されていることが重要と
なる。 一力、ボンド磁石に使用される粉体は、一般に、磁石バ
ルク体をショークラッシャー　ボールミル、振動ミル、
ジェットミル等により適当な粒径に粉砕したもので、こ
のような粉砕により得られる粉体の粒度分布は、通常粒
径節回の中央部分に１つのピークを有する〜山分布とな
っている。このような−・山分布の粉体を使用すると、
成形体の充填密度が上がらず、成形体を構成している粉
体間に多数の隙間が牛してし、よい粉体同士の接触面積
が小さくなり、磁気特性、特に保磁力、角型性が充分に
回復されない。 そこで本発明では、粒度分布を１２５〜・８００ＩＩ　
ＩＨに第１のピーク、４０−１２５μｌに第２のピーク
という２つのピークを持ち、かつ粒径１００μ口以上の
粗粒側粉体の重量が金粉体重量の５０％以上を占めるよ
うに調整しまた粉体を用いて成形体の充填密度をトげ、
成形体を構成している粉体間の隙間をなくし、粉体同士
の接触面積を大きくして、上述した成形後の熱処理によ
る磁気特性、特に保磁力、角型性を充分に回復させる。 この時、第１のピークＰ１を１２５〜・８００μ蒔の範
囲としたのは、粒径がそれより大きくなりすぎると成形
性が悪化するし、粒径が小さくなると微粒側粉体との粒
径の兼ね合いで密度が上がらず高い磁気特性が得られな
いからである。 また第２のピークＰ２を４０〜１２５μ諺としたのは、
この微粒側粉体が第１のピークを形成する粗粒側粉体の
隙間に入り込まなければならないからて、大きすぎ“Ｃ
は所期の目的が達成されないし、粒径が小さくなりすぎ
ると酸化し、易くなるなど製法上また特性」好ましくな
いからである。 更に、１００μｍ以上の粉体重量が金粉体重量の５０％
以上を占めていなければならない理由は、粗粒側粉体が
少なく微粒側粉体；が増大すると粗粒側粉体単独の場合
よりも逆に成形体の密度が低くなり回復か減少するから
である。 また、本発明において、上記の作用を得る上で、上記の
熱処理の温度は４００〜・９００’Ｃで、特に６００〜
８００℃とするのが良い。すなゎぢ４００℃より低温で
あると、主相１ａ、ｌｂ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
”Ｃより高温であると、結晶粒径が粗大化したり、酸化
が伎じて、磁気特性かかえって劣化するばかりでなく、
成形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、結晶粒径の粗
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かあるため
、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、上記の割れ面及びクラック４や界面破壊５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十Ｂ十Ｃ十Ｄ・・・−３時間以内となるように不
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、成形後の粒子に樹脂が侵入し粒子と粒子と
をロックさせ、成形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焼結型及び高
速急冷型のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石バルク体として、本
発明では、Ｒ（Ｒは、Ｎｄ５Ｐｒ。 Ｄｙ５ＨｏＳＴｂのうちの少な（とも１種又は更にＬａ
、Ｃｅ、Ｓｍ５Ｇｄ、Ｅ　ｒ、、Ｅｕ、ＴｍｘＹｂ、Ｌ
ｕ、、Ｙのうちの少なくとも１種からなる）８〜３０原
子％、Ｂ２〜２８原子％、Ｆｅ４２〜９２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 本例で用いる焼結型および高速急冷型永久磁石バルク体
及びそれらの粉砕粉体は以下に従って得られたものであ
る。 （焼結型永久磁石バルク体） 組成Ｎｄ　　　Ｄｙ　　　Ｆｅ　　　Ｂ　　　（ａｔ％
）１４．３　　０．６　　７８．４　６．７を有する合
金をアーク溶解により作製した。この合金をスタンプミ
ルにより　０．５＋ａｍ以下の粗粉体とし、更にジェッ
トミルを用いて２〜３μ−の微粉体とした。この微粉体
を１０　ｋＯｅの磁場中で１ｔｏｎ／ｃｄの圧力で成形
後、Ａ「雰囲気中１１Ｈ″Ｃ’Ｘ３ｈｒの焼結を行なっ
た後、６００℃×１ｈ「の熱処理を行ない製造する。こ
のようにして得られた磁石特性を表１に示す。 （高速急冷型永久磁石バルク体） 組成Ｎｄ　　　Ｆｅ　　　Ｃｏ　　　Ｂ１３．３　　７
ｇ、５　　２．８　５．４を有する合金をアーク溶解に
より作製した。この合金を、液体急冷法を用い、２０　
ｍ１ｓｅｃで回転するロール表面に石英ノズルを通して
アルゴンガス圧をがけて射出して高速冷却し、非晶質あ
るいは微結晶質からなる薄帯を得た。 この薄帯を６０メツシユ以下に粉砕しホットプレスを用
いて温度７００℃、圧力２ｔｏｎ／ｃ−で成形した。こ
の成形体を側面フリーの状態で再びホットプレスにより
加圧し温間塑性変形させた。このとき歪速度は１０−３
／ｓｅｃ、温度は７００”Ｃであった。塑性加工後の磁
石特性を表１に示す。 表　　１ （焼結型及び高速急冷型永久磁石バルク体の粉砕粉体） 以上の２Ｎの試料をショークラッシャーで粉砕した。こ
の粉砕品を表２に示すようなＪＩＳ標準篩いて篩別した
。 表　　２ このよ・うに篩別し、た粉体を、第５図に小ずよつな割
合で混合し、たものを用いた。なお、この混合粉体の実
際の粒度分布は第６図に示すように清らかなカーブを描
く。そして、第１図に小ｊ゛ノロによる本発明に係る方
法を実施［、た。すなわち、１５ｋＯｅの磁場中ご配向
させながら成形圧３ｔｏｎ／ｃｄＣ圧縮成形し２、成形
体をＩ　Ｘ　１０　６Ｔｏｒｒの真空中、７００℃、１
時間で熱処理し、た。 この熱処理後の成形体を粘度１０ｅｐｓのエポキシ樹脂
中に浸；ｆｉｔＬ、デシウーターに移し２、約３分間真
空状態にして成形体中にエポキシ樹脂を充分含浸さゼた
。 次いで、１００℃、１時間のアフターキュアーを行った
。 以」−のようにして製造し５た試料の密度及び磁気特性
を表″うに示す。 比較例１ 実施例１て調整した粉体粉砕を、第７図に示すような一
山分Ａ１の粒度分布となるように調整し７た粉体を用い
、実施例１と同様の方法で試料を製造し、　た　。 その試料の密度及び磁気特性を表３に併せて示す。 表３から明らかなよ・）に、比較例１の一山分布よりも
、実施例１の二山分布に調整した粉体を用いた方が、密
度たけてなく、１３ｒＳ　ｉＨｃ、角型性共に向上して
いることかわかる。 比較例２ 実施例１と同様に粒度分布を調整した粉体を用い、第８
図（Ａ）のフローに従って試料を製造した。 すなわち、この粉体を１．５　ｋ、ｏｅの磁場中で配向
させながら成形圧３　ｔｏｎ　／　ｃｄで圧縮成形し１
、この成形体を粘度１０ｅｐｓのエポキシ樹脂中に浸漬
し、デシケータ−に移し、約３分間真空状態にして成形
体中にエポキシ樹脂を充分含浸させた。 次いで、１００℃、１時間のアフターキュアーを行った
。 以上のようにして製造（、た試料の密度及び磁気特性を
表４に示す。 比較例３ 比較例２と同じ粉体を用い、第８図（Ｂ）のフローに従
って試料を製造した。 すなわち、この混合した粉体を１　ｘ　１０−８Ｔｏｒ
ｒの真空中、７００℃、１時間で熱処理し、この熱処理
後の粉体を１５ｋＯｅの磁場中で配向させながら成形圧
３ｔｏｎ／ｃシで圧縮成形した。この成形体を粘度１０
ｃｐｓのエポキシ樹脂中に浸漬し、デシケータ−に移し
、約３分間真空状態にして成形体中にエポキシ樹脂を充
分含浸させた。 次いで、１００℃、１時間のアフターキュアーを行った
。 以上のようにして製造した試料の密度及び磁気特性を表
４に示す。 表４から明らかなように、粒度分布を本発明に従って２
つのピークをもつように調整した粉体を用いても、比較
例２，３のようなボンド磁石の製法では特性向上が見ら
れない。 実施例２ 実施例１で調整した粉砕粉体を、第９図（Ａ）　、　（
Ｂ）に示すように粗粒側と微粒側で粒度調整し、その２
種類の粉体を比率を変えて混合し、１５ｋＯｅの磁場中
、成形圧３　ｔｏｎ／ｃシで成形し、ｌＸｌ０−８Ｔｏ
ｒｒの真空中、７００℃、１時間で熱処理した。 この熱処理後の成形体を粘度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
して成形体中にエポキシ樹脂を充分含浸させた。 次いで、１００℃、１時間のアフターキュアーを行った
。 得られた試料の密度及び磁気特性を測定した。 測定結果を第１０図に示す。焼結型、高速急冷型いずれ
の場合も、第１０図に示すような傾向であったが、第１
０図には焼結型のものを示した。 第１０図から判るように、粒径１００μ■以下の微粉体
が重量％で約５０％を超えると、全体の密度は粗粒側の
分布を持つ粉体のみを成形した場合よりも逆に低くなり
、また磁気特性の回復が減少してしまう。特に好ましい
領域は、粗粒側粉体の重量％が全粉体重量に対して７０
〜９０％程度とする領域である。 実施例３ 熱処理温度を種々変えた以外は実施例１と同様にして本
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１１図に示す。焼結型、高速急冷型いずれ
の場合も第１１図に示すような傾向であったが、Ｗ、１
１図には焼結型のものを示した。 同図から明らかなように、４００℃より低温及び９００
℃より高温では、磁気特性の低下が見られ、７００℃で
磁気特性がピークとなることがわかる。 実施例４ 熱処理温度を種々変えた以外は実施例１と全く同様に（
２て本発明に係る方法を実施し７、得られたボンド磁石
の磁気特性を測定した。 この結果４第１２図に示す。焼結型、高速急冷型いすわ
の場合も第１２図に示すような傾向であ・ったか、第１
２図には焼結型のものを示し、た。 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）゛が見られ、また０、２時間より短時間で
あるとやはり磁気特性の低重が見られる。 （発明の効果） 以上詳述した本発明に係る方法によれば、原料である焼
結型及び高速急冷型の永久磁石バルク体の粉砕により仕
じる粉体（粒−ｆ）の化学的活性に起因する欠陥を、 （１）この粉砕粉体の粒度分布を１２５〜８００μｍに
第１のピーク、４０〜１２５μ家に第２のピークという
２つのピークをもち、かつ粒径Ｈ）０μｍ以上の粗粒側
粉体の重量が金粉体重量の５０重２％以上を占めるよう
に調整したものを使用し５て成形体の充填密度を高める
こと、及び（２）この充填密度の高い成形体を熱処理す
ることにより粒子の相互作用で解消することかでき、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。

【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）は本発明における熱処理時の加熱パター
ンを示す図、第３図５第４図は本発明に係る方法の作用
を説明する図、第５図、第６図は実施例で調整した粒度
分布を示す図、第７図は比較例で調整した粒度分布を示
す図、第８図は従来の工程を示す図、第９図（Ａ）　、
　（Ｂ）は実施例で調整した粗粒側粉体と微粒側粉体の
夫々の粒度分布を示す図、第１０図〜第１２図は各々実
施例で得られた結果を示すグラフである。 特許出願人　　　　　　富士電気化学株式会社代　理　
人　　　　　　弁理士　−色　健　補間　　　　　　　
　弁理士　松　本　雅　利第１図 第２図 （Ａ） 第３図 （Ａ） （Ｂ） アフターキュア− 第 図 第 （Ａ） 焼結体 番 約石多 ↓ 分級 ↓ Ａ型 ↓ 樹脂含浸 ↓ アフターキュア 図 （Ｂ） 縫糸６３本 ↓ 約Ｉ袢 分級 ↓ 輔処理 ↓ Ａ″型 番 ＃寸脂宮涜 アフターキュア− （Ａ） ＬＫＪＩＨ 第 図 ＋８） 第１０図 ｆｉＪ１ｍ休傾′１体會１％

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
   型又は高速急冷型の永久磁石バルク体を粉砕し、得られ
   た粉体を、粒度分布が１２５〜８００μｍに第１のピー
   ク、４０〜１２５μｍに第２のピークという２つのピー
   クをもち、かつ粒径１００μｍ以上の粗粒側粉体の重量
   が全粉体重量の５０重量％以上を占めるように調整した
   後、磁場中成形し、次いで真空又は不活性雰囲気中で熱
   処理し、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）前記真空又は不活性雰囲気中での熱処理を、温度
   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。