JPH04221805A

JPH04221805A - 希土類焼結合金の製造方法および永久磁石の製造方法

Info

Publication number: JPH04221805A
Application number: JP2418072A
Authority: JP
Inventors: Jun Nakagawa; 準中川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1992-08-12

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、希土類焼結合金の製造
方法と、希土類焼結合金の１種であるＲ（Ｒは、Ｙを含
む希土類金属元素の１種以上である）、Ｔ（Ｔは、Ｆｅ
、またはＦｅおよびＣｏである）およびＢを含むＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系焼結永久磁石の製造方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】希土類焼結合金は、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石や
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石等の永久磁石、水素吸蔵材料、磁歪
材料、磁気冷凍用材料など、広い分野に応用されている
。

【０００３】従来、希土類焼結合金は、最終目標組成に
近い合金を粉砕、成形、焼結して製造されているが、目
標特性に応じて組成の微妙に異なる種々の原料粉末を準
備しなければならないため、煩雑であり、低コストで製
造できない。また、原料粉末の組成にずれが生じた場合
、その原料粉末は廃棄せざるを得ない。

【０００４】さらに、希土類焼結合金では、原料合金の
合金化の際や焼結の際の凝固過程において希土類金属元
素の分布が決定されてしまうため、結晶粒界における希
土類金属元素の組成を制御することが困難であり設計の
自由度が小さい。具体的には、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系
永久磁石の製造においてＤｙを含有させる場合、Ｄｙは
凝固過程において結晶粒内に取り込まれ、焼結合金中で
は主として結晶粒内に存在することになるので、原料粉
末中のＤｙ含有比率を高めても結晶粒界におけるＤｙ濃
度を高めることは難しい。このため、結晶粒界における
希土類金属組成を制御できる製造方法が望まれていた。

【０００５】このような製造方法は、特にＲ−Ｆｅ−Ｂ
系永久磁石において強く要求されている。

【０００６】従来、高性能を有する希土類金属磁石とし
ては、粉末冶金法によるＳｍ−Ｃｏ系磁石が知られてい
るが、このものは、Ｓｍ、Ｃｏの原料価格が高いという
欠点を有する。希土類金属元素の中では原子量の小さい
元素、例えば、ＣｅやＰｒ、Ｎｄは、Ｓｍよりも豊富に
あり価格が安く、また、ＦｅもＣｏに比べ安価である。

【０００７】そこで、近年Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石等のＲ−
Ｆｅ−Ｂ系磁石が開発され、特開昭５９−４６００８号
公報には焼結磁石が開示されている。焼結法による磁石
では、従来のＳｍ−Ｃｏ系の粉末冶金プロセス（溶解→
鋳造→インゴット粗粉砕→微粉砕→プレス→焼結→磁石
）を適用でき、また、高い磁気特性を得ることも容易で
ある。

【０００８】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を焼結法により製造す
る場合も、通常の希土類焼結合金と同様に、製造される
磁石とほぼ同一組成のＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金の原料粉末を
成形し、焼結する。この際に上記したような問題が生じ
るが、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石では、特に結晶粒界付近
のＲの種類および含有量により特性が強く影響されるた
め、結晶粒界の組成制御が重要である。

【０００９】原料粉末の組成を変えずにＲ−Ｆｅ−Ｂ系
磁石のＲ組成を変更する方法としては、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系
合金粉末とＲの酸化物粉末との混合物を焼結する方法が
提案されている（特開昭６１−２５３８０５号公報、Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４８（８），２４　　Ｆ
ｅｂｕｒｕａｒｙ　　１９８６，５４８−５５０）。し
かし、酸化物を添加した場合、磁石中の酸素量が増大し
、磁気特性、特に残留磁束密度が低下してしまい、Ｒ組
成変更だけによる特性制御ができない。

【００１０】また、酸素含有量増加により耐食性も低下
してしまう。

【００１１】さらに、重希土類金属の酸化物は軽希土類
金属により還元されて結晶粒界中に入ると考えられるが
、このような酸化還元反応が完全には行なわれないこと
があるので、添加した酸化物中のＲを全て利用できると
は限らず、設計と異なった特性となってしまうことがあ
る。

【００１２】米国特許第４，８５７，１１８号明細書で
は、Ｒ２（Ｆｅ，Ｃｏ）１４Ｂの化学量論組成に、組成
の異なる化合物（Ｒ水素化物またはＲ合金の水素化物）
を添加し、これを焼結して永久磁石を作製している。同
明細書のクレーム１には、Ｒ水素化物は粉砕工程中に添
加される旨が記載されており、実際、ＥＸＡＭＰＬＥ１
　　ではＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ合金を２〜５０μｍまで粉砕
した後、ＤｙＨ１．７を１０重量％添加して混合物とし
、この混合物をボールミルで６０分間粉砕した後、磁場
中成形および焼結を行なっている。このようにして得ら
れた永久磁石の磁気特性は、Ｈｃ＝１９５０ｋＡｍ−１
、Ｂｒ＝１．０５Ｔと記載されている。

【００１３】このようにＲ水素化物を用いれば、Ｒ酸化
物を用いる場合に生じる上記問題は解決されるが、上記
米国特許明細書に記載されているようにＲ２（Ｆｅ，Ｃ
ｏ）１４Ｂ合金とＲ水素化物とを混合した状態で粉砕す
ると、下記のような問題が生じてしまう。

【００１４】Ｒ２（Ｆｅ，Ｃｏ）１４Ｂ合金粉末は焼結
後に主相となるので鋭い粒度分布が要求される。このた
め、粉砕手段としてはジェットミル等の気流粉砕機が好
ましく用いられている。しかし、Ｒ水素化物はＲ２（Ｆ
ｅ，Ｃｏ）１４Ｂ合金に比べて脆く粉砕されやすいため
、Ｒ２（Ｆｅ，Ｃｏ）１４Ｂ合金と同等の条件でジェッ
トミル粉砕すると粒子径が小さくなりすぎて飛散し、歩
留りが悪化する。また、粉砕条件の微妙な変化により歩
留りも変化するので、組成の調整が難しい。また、粒子
径が小さくなるため、Ｒ水素化物が酸化されやすくなる
。さらに、成形時に金型に付着しやすい、カジリが出や
すい、金型が傷む等の問題が発生し、良好な成形性が得
られなくなる。

【００１５】なお、このような問題は、Ｒ２（Ｆｅ，Ｃ
ｏ）１４Ｂ合金とＲ水素化物の組み合わせに限らず、脆
さや延性、展性等の異なる組み合わせの場合に生じるも
のであり、例えばＲ２（Ｆｅ，Ｃｏ）１４Ｂ合金とＲ金
属との組み合わせの場合にも問題となる。この場合、Ｒ
金属は粉砕されにくいため、やはり良好な成形性が得ら
れない。また、（Ｆｅ，Ｃｏ）１４Ｂ合金と組成の違い
が大きいＲ合金に関しても同様である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情からなされたものであり、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を始め
とする希土類焼結合金のＲ組成変更を容易、正確かつ低
コストにて行なうことができ、しかも、成形が容易で、
かつ金型の寿命を向上でき、また、均質な焼結合金が得
られる製造方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【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。

【００１８】（１）Ｒ（Ｒは、Ｙを含む希土類金属元素
の１種以上である。）を含有する基本組成合金粉末と、
Ｒ水素化物および／またはＲ合金水素化物を主成分とし
て含有するかＲおよび／またはＲ合金を主成分として含
有する添加粉末とを混合して混合粉末を得る混合工程と
、前記混合粉末を成形して成形体を得る成形工程と、前
記成形体を焼結する焼結工程とを有し、前記基本組成合
金粉末を構成する粒子の平均粒子径および前記添加粉末
を構成する粒子の平均粒子径が１０μｍ以下であること
を特徴とする希土類焼結合金の製造方法。

【００１９】（２）前記Ｒ水素化物がＲ二水素化物であ
る上記（１）に記載の希土類焼結合金の製造方法。

【００２０】（３）Ｒ（Ｒは、Ｙを含む希土類金属元素
の１種以上である。）、Ｔ（Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅお
よびＣｏである。）およびＢを主成分とする永久磁石を
製造する方法であって、Ｒ、ＴおよびＢを主成分とする
基本組成合金粉末と、Ｒ水素化物および／またはＲ合金
水素化物を主成分として含有するかＲおよび／またはＲ
合金を主成分として含有する添加粉末とを混合して混合
粉末を得る混合工程と、前記混合粉末を成形して成形体
を得る成形工程と、前記成形体を焼結する焼結工程とを
有し、前記基本組成合金粉末を構成する粒子の平均粒子
径および前記添加粉末を構成する粒子の平均粒子径が１
０μｍ以下であることを特徴とする永久磁石の製造方法
。

【００２１】（４）前記Ｒ水素化物がＲ二水素化物であ
る上記（３）に記載の永久磁石の製造方法。

【００２２】

【作用】本発明では、Ｒ（Ｒは、Ｙを含む希土類金属元
素の１種以上である）と他の金属元素との合金を所定の
平均粒子径まで粉砕して基本組成合金粉末を作製し、ま
た、ＲやＲ合金、これらの水素化物などを主成分とする
添加物を所定の平均粒子径まで粉砕して添加粉末を作製
する。次いで、基本組成合金粉末と添加粉末とを混合し
、得られた混合物を成形した後、焼結し、希土類焼結合
金を得る。

【００２３】すなわち、本発明では、基本組成合金およ
び添加物は、混合前に所定の平均粒子径とされており、
混合物を粉砕することはない。

【００２４】このため、基本組成合金および添加物を、
それぞれの組成等に応じた最適の手段および最適の条件
で粉砕することができる。従って、均質な成形体を得る
ことができ、高特性の希土類焼結合金が安定して得られ
る。また、添加粉末が細かくなりすぎることがないため
、粉砕時の添加粉末の歩留りが向上し粉砕時の組成ずれ
もない。さらに金型の寿命も向上する。

【００２５】また、添加粉末中のＲは焼結時に液相化し
て主として結晶粒界付近に存在するため、結晶粒界付近
における局所的な組成の制御が可能となり、これにより
希土類焼結合金の各種特性を制御することができるが、
本発明によれば、基本組成合金粉末の粒子径に依存せず
に添加粉末の粒子径を自在に設定できるので、希土類焼
結合金の特性制御が容易となる。

【００２６】なお、このような結晶粒界付近の組成制御
は、特にＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の製造に際し有用であ
る。この場合、基本組成合金粉末としては、Ｒ、Ｔ（Ｔ
は、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏである）およびＢを主
成分とするものを用いる。

【００２７】

【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。

【００２８】本発明の希土類焼結合金の製造方法の第１
の態様は、Ｒ（Ｒは、Ｙを含む希土類金属元素の１種以
上である。）を含有する基本組成合金粉末と、Ｒ水素化
物および／またはＲ合金水素化物を主成分として含有す
る添加粉末とを混合して混合粉末を得る混合工程と、前
記混合粉末を成形して成形体を得る成形工程と、前記成
形体を焼結する焼結工程とを有する。

【００２９】これ方法により製造される希土類焼結合金
は、一般に、希土類金属元素Ｒと遷移金属元素等の他の
金属元素との合金から構成される結晶粒を主相として有
し、この結晶粒よりもＲ濃度の高い結晶粒界を有するも
のである。

【００３０】本発明において基本組成合金粉末の組成に
特に制限はなく、Ｒとその他の金属との合金から目的に
応じて適宜選択すればよい。

【００３１】例えば、本発明を永久磁石や水素吸蔵用合
金、磁歪材料等の製造に適用する場合、Ｒ−遷移金属系
合金の粉末を基本組成合金粉末として用いる。また、磁
気冷凍用合金の製造に適用する場合、Ｒ−Ａｌ系合金等
を基本組成合金粉末として用いる。また、本発明は、そ
の他、Ｒ−アルカリ金属系合金、Ｒ−アルカリ土類金属
系合金、Ｒ−半金属合金等の各種Ｒ合金の製造に適用す
ることができる。

【００３２】これらの希土類焼結合金のうち、本発明は
特にＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石の製造に好適である。

【００３３】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の製造に適用する
場合、基本組成合金としてＲ、ＴおよびＢを主成分とす
るものを用いる。

【００３４】この場合の基本組成合金粉末の組成に特に
制限はないが、良好な磁気特性を得るためには、Ｒ　　
：８〜２０原子％、Ｂ　　：４〜２０原子％を含有し、残部が実質的にＴである組成であることが好
ましい。なお、Ｔの５０％以上がＦｅであることが好ま
しい。

【００３５】希土類金属元素Ｒとしては、Ｎｄ、Ｐｒ、
Ｈｏ、Ｔｂ、Ｄｙのうち少なくとも１種、あるいはさら
に、Ｌａ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｐｍ、Ｔｍ
、Ｙｂ、Ｙのうち１種以上を含むものが好ましい。

【００３６】なお、Ｒとして２種以上の元素を用いる場
合、原料としてミッシュメタル等の混合物を用いること
もできる。

【００３７】Ｒの含有量が上記範囲未満では、高い保磁
力ｉＨｃが得られにくい。

【００３８】Ｒの含有量が上記範囲を超えると、Ｒリッ
チな非磁性相が多くなり、残留磁束密度Ｂｒが低下する
。

【００３９】なお、Ｔの一部をＣｏとすることにより、
磁気特性を損うことなく温度特性を改善することができ
る。ただし、ＣｏがＴの５０％を超えると磁気特性が劣
化するため、ＣｏはＴの５０％以下とすることが好まし
い。

【００４０】Ｂの含有量が上記範囲未満であるとｉＨｃ
が不十分であり、上記範囲を超えるとＢリッチな非磁性
相が多くなるため、Ｂｒが低下する。

【００４１】なお、ＲおよびＢの含有量は、Ｒ　　：１
０〜１６原子％およびＢ　　：５〜１０原子％であることがより好ましい。

【００４２】本発明の第１の態様では、基本組成合金粉
末と混合される添加粉末は、Ｒ水素化物および／または
Ｒ合金水素化物を主成分とする。

【００４３】また、本発明の第２の態様では、添加粉末
は、Ｒおよび／またはＲ合金を主成分とする。

【００４４】第１の態様に用いるＲ水素化物の組成、構
造等は、例えばＡ．Ｐｅｂｌｅｒａｎｄ　　Ｗ．Ｅ．Ｗ
ａｌｌａｃｅ，”Ｃｒｙｓｔａｌ　　Ｓｔｒｕｃｔｕｒ
ｅｓｏｆ　　ｓｏｍｅ　　Ｌａｎｔｈａｎｉｄｅ　　Ｈ
ｙｄｒｉｄｅｓ”，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．６６（１
９６２）ｐ．１４８に記載されており、本発明において
用いるＲ水素化物はこれらから適宜選択すればよいが、
二水素化物を含み、特にこれを主体とするものを用いる
ことが好ましい。

【００４５】なお、本発明においてＲ合金の組成に特に
制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよいが、例え
ば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等の遷移金属とＲとの合金
や、さらに、Ｂ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｐｂ等の元素が必
要に応じて加えられたものが通常用いられる。

【００４６】Ｒ水素化物やＲ合金水素化物の製造方法に
特に制限はないが、Ｒ金属やＲ合金のインゴットや粉末
を水素雰囲気中で加熱することにより、容易に水素化物
を得ることができる。このときの条件にも特に制限はな
いが、通常、水素化する際の圧力は０．１〜２０気圧程
度、温度は１００〜８００℃程度とすることが好ましい
。また、Ｒ二水素化物を得るためには、水素化工程に続
いて４００〜８００℃にて真空または不活性ガス雰囲気
中で熱処理を行なうことが好ましい。

【００４７】なお、Ｒ金属やＲ合金は水素化されること
により延性や展性が低下するため、粉末化が容易となる
。また、Ｒ金属やＲ合金は酸化されやすく取り扱いが困
難であるが、水素化物とすることにより耐酸化性が向上
し、特にＲ金属の二水素化物は耐食性が良好である。従って、水素化物以外の化合物、例えば酸化物等はでき
るだけ少ないことが好ましい。

【００４８】さらに、本発明では後述するように添加粉
末の粒子径を揃えることを目的とし、Ｒ金属やＲ合金、
あるいはこれらの水素化物を最適な条件で粉砕するので
、この点からも異種化合物はできるだけ少ないことが好
ましい。

【００４９】従って、添加粉末は、Ｒ水素化物および／
またはＲ合金水素化物か、Ｒおよび／またはＲ合金を主
体として例えば９０重量％以上含有することが好ましく
、実質的にＲ水素化物および／またはＲ合金水素化物か
、Ｒおよび／またはＲ合金だけから構成されることがよ
り好ましい。

【００５０】ただし、本発明では、必要に応じてＲ酸化
物、Ｒ窒化物、Ｒハロゲン化物等の１種以上を併用して
もよい。酸素や炭素等は焼結後に焼結体中に残留し、例
えば永久磁石においては残留磁束密度Ｂｒの低下を招く
ものであるが、これらは結晶粒成長を抑制する作用を有
し、基本組成合金粉末の組成によっては酸素や炭素が一
定量含有されることが好ましい場合もある。従って、添
加粉末中にＲ酸化物やＲ炭化物を含有させることにより
焼結体の酸素含有量や炭素含有量を調整してもよい。化
合物のかたちで酸素や炭素を添加すれば、添加量を正確
に制御することができる。

【００５１】なお、添加粉末中のＲ金属やＲ合金は焼結
の際に液相化し、また、これらの水素化物は、焼結の際
に水素が放出されて金属状態となって液相化し、また、
添加粉末中の他のＲ化合物のうちのいくつかも焼結時に
金属状態となって液相化し、焼結密度の向上に寄与する
。そして、Ｒは焼結体中において主として結晶粒界付近
に存在する。

【００５２】なお、第１の態様における添加粉末中のＲ
水素化物とＲ合金水素化物との含有比率や、第２の態様
におけるＲとＲ合金との含有比率に特に制限はなく、目
的に応じて適宜決定すればよい。

【００５３】また、添加粉末のＲ組成に特に制限はなく
、目的とする焼結合金の組成や特性、あるいは基本組成
合金粉末の組成に応じて適宜選択すればよい。ただし、
Ｒと他の金属との共晶組成に近い組成にすると、低温か
ら液相が発生して粒界相が速やかに形成される。

【００５４】本発明では、このような添加粉末を用いる
ことにより、例えば１種類の基本組成合金粉末を用い、
これに種々の添加粉末を組み合わせることにより、様々
な特性の焼結合金が得られる。また、合金化の際や粉砕
時の組成ずれに対する組成調整を行なうことができる。さらに、所望のＲを結晶粒界に偏在させることが可能と
なる。

【００５５】具体的には、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の製
造においては、基本組成合金粉末のＲの主成分をＮｄや
Ｐｒ等の軽希土類金属元素とし、添加粉末のＲの主成分
をこれら軽希土類金属元素とＴｂやＤｙ等の重希土類金
属元素との混合物とし、軽希土類金属元素と重希土類金
属元素の比率を調整することにより、保磁力ｉＨｃおよ
び残留磁束密度Ｂｒの組み合わせを広範囲から選択する
ことができるようになる。

【００５６】また、添加粉末中のＲの主成分をＴｂやＤ
ｙとすることにより、ｉＨｃおよびＢｒのいずれもが高
い永久磁石を得ることもできる。この場合、主相である
結晶粒は、高飽和磁化の（Ｎｄ，Ｐｒ）２Ｆｅ１４Ｂ相
が主体となるため、高い残留磁束密度が得られる。一方
、結晶粒界では異方性磁界の大きい（Ｄｙ，Ｔｂ）２Ｆ
ｅ１４Ｂ相が主体となる。異方性磁界ＨＡが大きいと磁
化反転しにくく、また、磁化反転は一般に結晶粒界付近
から始まるので、高い保磁力が得られる。

【００５７】なお、この場合、基本組成合金粉末のＲの
９０原子％以上が軽希土類金属元素、特にＮｄおよび／
またはＰｒであることが好ましく、また、添加粉末のＲ
の５０原子％以上が重希土類金属元素、特にＤｙおよび
／またはＴｂであることが好ましい。ただし、基本組成
合金粉末のＲの１０％以上をＬａ、Ｃｅ等に置換するこ
とにより、磁気特性は劣るが低コストで磁石を得ること
ができる。

【００５８】また、添加粉末がＲ合金を主成分とする場
合、添加粉末中のＲ含有率に特に制限はないが、基本組
成合金粉末の粉砕性と添加粉末の粉砕性との違いが大き
いほど本発明の効果は大きく、また、添加粉末のＲ含有
率がある程度高い方が焼結性向上や粒界組成制御作用が
大きくなるので、添加粉末のＲ含有率は２４原子％以上
、特に３０原子％以上であることが好ましい。

【００５９】混合工程では、基本組成合金粉末と添加粉
末とを混合して混合粉末を得る。

【００６０】基本組成合金粉末および添加粉末はそれぞ
れ微粉砕等により粒度調整されたものであり、その平均
粒子径は１０μｍ以下とする。また、基本組成合金粉末
の好ましい粒子径は０．１〜５μｍであり、添加粉末の
好ましい粒子径は、第１の態様では０．１〜５μｍ、第
２の態様では０．５〜５μｍである。平均粒子径が前記
範囲未満であると表面積が大きすぎて酸化が問題となり
、前記範囲を超えると得られる焼結体の結晶粒が大きく
なりすぎてｉＨｃが低下する。

【００６１】なお、第２の態様に用いる金属状態のＲは
粉砕が困難であるため、必要に応じてアトマイズ法を用
いて粒子化することが好ましい。また、アトマイズ法に
より細かく均一な粉体が得られない場合には、分級によ
り１０μｍを超える粒子を取り除いて使用することが好
ましい。

【００６２】基本組成合金粉末は、鋳造されたインゴッ
トを粒子径１０〜１００μｍ程度に粗粉砕し、次いで、
前記範囲の粒子径にまで微粉砕して製造される。なお、
還元拡散法により直接粉末を作製してもよい。一方、添
加粉末は、希土類金属インゴットあるいは粉末を前述し
た方法により水素化し、必要に応じて粉砕することによ
り製造される。

【００６３】なお、粗粉砕は、ジョークラッシャ、ブラ
ウンミル、スタンプミル等により行なえばよい。また、
基本組成合金粉末の微粉砕は、鋭い粒度分布を得るため
にジェットミル等の気流粉砕機により行なうことが好ま
しい。一方、Ｒ水素化物を主成分とする添加粉末の微粉
砕は、ジェットミルの他、ボールミル、アトライター等
を用いて行なえばよい。ただし、ジェットミルを用いる
場合に、粉砕ガスの供給圧力が高すぎると粒子径が小さ
くなりすぎて歩留りが低下するので、圧力を通常よりも
１０〜５０％程度低くすることが好ましい。

【００６４】基本組成合金粉末と添加粉末との混合比率
に特に制限はないが、添加量が少なすぎると添加による
効果が不十分であり、添加量が多すぎると焼結後に結晶
粒界中の希土類金属元素が多くなりすぎ、基本組成合金
の特性が損なわれる。このため、基本組成合金粉末に対
し添加粉末は５０重量％以下、特に０．１〜２０重量％
とすることが好ましい。

【００６５】混合工程により得られた混合粉末は、成形
工程において成形される。本発明により永久磁石を製造
する場合、成形は磁場中にて行なわれることが好ましい
。この場合、磁場強度は５ｋＯｅ以上、成形圧力は０．
５〜５ｔ／ｃｍ２程度であることが好ましい。

【００６６】成形工程により得られた成形体は、焼結工
程において焼結される。焼結条件に特に制限はないが、
通常、真空またはＡｒガス等の不活性ガス雰囲気中にて
８００〜１３００℃で焼結する。

【００６７】なお、磁石を製造する場合は、１０００〜
１３００℃で０．５〜１００時間焼結することが好まし
い。この後、好ましくは真空または不活性ガス雰囲気中
で、５００〜９００℃にて１〜５時間時効処理を行なう
。

【００６８】本発明により得られる希土類焼結合金の組
成は、通常、前述した基本組成合金粉末の組成に添加粉
末の組成が加わったものであるが、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久
磁石の場合、Ｒ　　：１２〜３０原子％、Ｂ　　：４〜２０原子％を含有し、残部が実質的にＴであると良好な磁気特性が
得られ、特に、Ｒ　　：１３〜２０原子％、Ｂ　　：５〜１０原子％であると、より良好な磁気特性が得られる。

【００６９】なお、永久磁石中には、Ｒ、ＴおよびＢの
他、不可避的不純物としてＮｉ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｃａ等が
全体の２重量％以下含有されていてもよい。

【００７０】さらに、Ｂの一部を、Ｐ、Ｓ、Ｎのうちの
１種以上で置換することにより、生産性の向上および低
コスト化が実現できる。この場合、置換量は全体の０．
４重量％以下であることが好ましい。

【００７１】また、ｉＨｃの向上、生産性の向上、低コ
スト化のために、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、
Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｚｒ
、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｈｆ等の１種以上を添加してもよい。この場合、添加量は総計で５重量％以下とすることが好
ましい。

【００７２】本発明により製造される永久磁石は、実質
的に正方晶系の結晶構造の結晶粒を有する。

【００７３】結晶粒径は、通常、０．５〜５０μｍ程度
、特に１〜２０μｍ程度である。

【００７４】

【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。

【００７５】下記表１に示される永久磁石サンプルを、
以下に示す方法により作製した。

【００７６】添加粉末に用いたＲ水素化物は、希土類金
属のインゴットを１気圧の水素気流中に５００℃にて３
時間放置した後、真空中で６００℃にて１時間熱処理す
ることにより作製した。得られたＲ水素化物がＲ二水素
化物であることは、ガス分析による水素の絶対量の測定
およびＸ線回折により確認した。なお、Ｒ合金も同様に
して水素化した。

【００７７】そして、水素化されたインゴットを粗粉砕
し、さらにアトライターにより微粉砕して平均粒子径３
μｍの粒子から構成される添加粉末とした。

【００７８】また、Ｒ金属は、アトマイズ法により粉末
化し、全体の８０％を占める粗い粉を気流式分級機によ
り除去して平均粒子径８μｍの添加粉末とした。

【００７９】また、Ｒ合金は、溶解合金をジョークラッ
シャ、ブラウンミル、アトライターで粉砕し、全体の４
０％を占める粗い粉を除去して平均粒子径７μｍの添加
粉末とした。

【００８０】また、比較のために、平均粒径約０．５μ
ｍの酸化物粒子からなる添加粉末も作製した。

【００８１】これらの添加粉末と混合される基本組成合
金粉末には、ジェットミルにより微粉砕された平均粒子
径４μｍの粒子を用いた。

【００８２】各サンプルに用いた基本組成合金粉末の組
成および添加粉末の組成を、下記表１に示す。

【００８３】表１に示される組み台わせで基本組成合金
粉末と添加粉末とを混合して混合粉末とし、各混合粉末
を１２ｋＯｅの磁場中にて１．５ｔ／ｃｍ２の圧力で成
形し、成形体を得た。

【００８４】一方、比較のために、平均粒子径１８０μ
ｍの基本組成合金の粗粉砕粉と平均粒子径１２０μｍの
Ｒ水素化物の粗粉砕粉とを混合し、得られた混合粉末を
ジェットミルにより平均粒子径３．８μｍまで微粉砕し
た粉末の成形体も作製した。

【００８５】また、平均粒子径２０μｍのＲ金属のアト
マイズ粉を平均粒子径１８０μｍの基本組成合金の粗粉
砕粉と混合し、得られた混合粉末をジェットミルにより
平均粒子径３．８μｍまで微粉砕した粉末の成形体も作
製した。

【００８６】また、平均粒子径１８０μｍのＲ合金を平
均粒子径１８０μｍの基本組成合金の粗粉砕粉と混合し
、得られた混合粉末をジェットミルにより平均粒子径３
．８μｍまで微粉砕した粉末の成形体も作製した。

【００８７】各成形体を真空中にて８時間焼結した後、
急冷した。なお、焼結温度は、サンプルＮｏ．１０１〜
１１２では１０８０℃、サンプルＮｏ．２０１〜２０４
では１１３０℃とした。

【００８８】また、サンプルＮｏ．１０１〜１１２では
、焼結体にＡｒ雰囲気中で６００℃にて１時間時効処理
を施した。

【００８９】このようにして作製された各永久磁石サン
プルから、１５×１２×１０ｍｍの磁石片を切り出して
測定用の永久磁石サンプルとした。

【００９０】各サンプルにおける希土類金属元素の分布
をＥＰＭＡにより測定したところ、添加した希土類金属
元素の濃度が、結晶粒界において結晶粒内よりも高いも
のであった。

【００９１】また、各サンプルの平均結晶粒径は、１０
〜２０μｍ程度であった。

【００９２】これらのサンプルについて、密度ρ、残留
磁束密度Ｂｒおよび保磁力ｉＨｃを測定した。結果を表
１に示す。

【００９３】

【表１】

【００９４】表１に示される結果から、本発明の効果が
明らかである。

【００９５】すなわち、Ｒ水素化物、Ｒ金属またはＲ合
金の添加粉末を用いたサンプルでは、良好な磁気特性が
得られている。

【００９６】また、サンプルＮｏ．１０１および２０１
は、Ｒが不足しているため焼結が進まずに極めて低い密
度となり、測定用サンプルの切り出しも不可能であった
が、Ｒ、Ｒ合金またはこれらの水素化物からなる添加粉
末を加えて焼結したサンプルでは高密度の焼結が可能と
なり、良好な磁気特性が得られている。一方、サンプル
Ｎｏ．１０１および２０１にそれぞれ酸化物を添加した
サンプルＮｏ．１１２および２０３では、焼結性は改善
されなかった。そして、微粉砕粉同士を混合して焼結し
たサンプルＮｏ．１０２〜１０７、および２０２では、
粗粉砕粉を混合後に微粉砕したサンプルＮｏ．１０８〜
１１１および２０４に比べ高い磁気特性が得られている
。

【００９７】また、サンプルＮｏ．１０２および１０３
の磁気特性を比較すると明らかなように、添加粉末の組
成を選択することによりｉＨｃおよびＢｒの調整が可能
であることがわかる。

【００９８】

【発明の効果】本発明では、基本組成合金粉末と、Ｒ金
属、Ｒ合金や、これらの水素化物等を主成分として含有
する添加粉末とを混合し、得られた混合物を成形、焼結
して希土類焼結合金を製造する。すなわち、本発明では
、基本組成合金粉末と添加粉末とをそれぞれ微粉砕した
後に混合するので、それぞれ最適条件で最適粒子径まで
粉砕でき、均質な成形体が得られる。また、Ｒ水素化物
を添加粉末として用いた場合でも、粉砕時の添加粉末の
歩留りが良好で、成形体および焼結体の組成精度を向上
でき、さらに、金型の寿命も向上する。また、添加粉末
の分散が良好となり、添加粉末による効果を正確かつ容
易に実現することができる。

【００９９】また、本発明では、焼結合金中のＲ組成の
変更を容易に行なうことができる。また、添加粉末に含
有されていたＲは焼結合金の結晶粒界付近に存在するこ
とになるので、本発明によれば結晶粒界付近における局
所的な組成制御が可能となる。従って、本発明を永久磁
石の製造に適用すれば、Ｒ組成がずれたために焼結不可
能となった合金粉末を焼結することができる。また、添
加粉末のＲ組成を選択することにより様々な磁気特性の
磁石を製造することができる。

【０１００】さらに、本発明をＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石
の製造に適用する際に、基本組成合金粉末のＲをＮｄや
Ｐｒ等の軽希土類金属元素主体とし、添加粉末中のＲを
ＴｂやＤｙ等の重希土類金属元素主体とすることにより
、高い残留磁束密度を保ったまま保磁力を向上させるこ
とが可能となる。

【０１０１】本発明において、Ｒ酸化物やＲ炭化物を併
用せずにＲ金属、Ｒ合金やこれらの水素化物等だけから
なる添加粉末を用いれば、添加粉末による酸素量や炭素
量の増加は生じないため、これらによる磁気特性の低下
や耐食性の低下なしにＲ組成の変更が可能となる。

【０１０２】また、Ｒ酸化物では酸化還元反応が完全に
は行なわれないことがあり、このため添加したＲが全て
有効に利用されるとは限らないが、Ｒ水素化物や金属状
態のＲは添加した全量が有効に利用されるため、設計通
りの組成の磁石が容易に得られる。

【０１０３】さらに、Ｒ二水素化物やＲ合金水素化物は
耐酸化性が良好なため、取り扱いが容易である。

【０１０４】本発明においてＲ金属、Ｒ合金やこれらの
水素化物等に加えてＲ酸化物やＲ炭化物等の化合物を含
有する添加粉末を用いる場合、添加粉末中のこれら化合
物の含有比率を適宜選択することにより、Ｒ組成の変更
に加え、焼結合金中の酸素量や炭素量の精度の高い制御
が可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　Ｒ（Ｒは、Ｙを含む希上類金属元素の
１種以上である。）を含有する基本組成合金粉末と、Ｒ
水素化物および／またはＲ合金水素化物を主成分として
含有するかＲおよび／またはＲ合金を主成分として含有
する添加粉末とを混合して混合粉末を得る混合工程と、
前記混合粉末を成形して成形体を得る成形工程と、前記
成形体を焼結する焼結工程とを有し、前記基本組成合金
粉末を構成する粒子の平均粒子径および前記添加粉末を
構成する粒子の平均粒子径が１０μｍ以下であることを
特徴とする希土類焼結合金の製造方法。
【請求項２】　　前記Ｒ水素化物がＲ二水素化物である
請求項１に記載の希土類焼結合金の製造方法。
【請求項３】　　Ｒ（Ｒは、Ｙを含む希土類金属元素の
１種以上である。）、Ｔ（Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよ
びＣｏである。）およびＢを主成分とする永久磁石を製
造する方法であって、Ｒ、ＴおよびＢを主成分とする基
本組成合金粉末と、Ｒ水素化物および／またはＲ合金水
素化物を主成分として含有するかＲおよび／またはＲ合
金を主成分として含有する添加粉末とを混合して混合粉
末を得る混合工程と、前記混合粉末を成形して成形体を
得る成形工程と、前記成形体を焼結する焼結工程とを有
し、前記基本組成合金粉末を構成する粒子の平均粒子径
および前記添加粉末を構成する粒子の平均粒子径が１０
μｍ以下であることを特徴とする永久磁石の製造方法。
【請求項４】　　前記Ｒ水素化物がＲ二水素化物である
請求項３に記載の永久磁石の製造方法。