JPH04338607A - 希土類−遷移金属系磁石の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、磁気特性に優れるだ
けでなく、耐蝕性及び温度特性にも優れた希土類−遷移
金属系磁石の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高性能磁石材として開発されたＲＥ−Ｆ
ｅ−Ｂ系磁石（たとえば特開昭６１−３４２４２号公報
）　は、ＯＡ・ＦＡ機器の小型化に伴い、そのモーター
材を中心として近年急速に需要が伸びている。

【０００３】しかしながらＲＥ−Ｆｅ−Ｂ系磁石は、成
分として活性が極めて高いＮｄなどの軽希土類元素や錆
び易いＦｅを多量に含んでいることから、耐蝕性に劣り
、その結果、磁気特性が劣化して工業材料としての信頼
性に欠けるという欠点があった。

【０００４】そこで耐蝕性改善のために、たとえば焼結
磁石については表面めっき（特開昭６３−７７１０３号
公報）やコーティング処理（特開昭６０−６３９０１号
公報）　等を施し、また樹脂結合型磁石では磁粉と樹脂
を混練する前に予め表面処理を施すなどの対策が講じら
れているが、いずれも長期間にわたって有効な防錆処理
とはいえず、またかかる処理のためにコスト高となり、
さらには保護膜による磁束のロスなどの問題もあった。

【０００５】上記の問題の解決策として、発明者らは先
に、ＲＥ−Ｆｅ−Ｂ系磁石のＦｅをＣｏ及びＮｉで高濃
度に置換した希土類−遷移金属−ボロン系磁石合金を開
発し、特開平２−４９３９号公報において開示した。こ
の磁石は、耐蝕性に優れ、しかもキュリー点が上昇する
ので、材料としての信頼性は大幅に向上した。

【０００６】また発明者らは、上記磁石の金属組織学的
研究を基にしてさらに研究を進めた結果、上記磁石の主
相であって、飽和磁束密度と磁気異方性の高いＲＥ２（
Ｆｅ，　Ｃｏ，Ｎｉ）１４Ｂ１　相粉末と、この主相よ
りも融点が低くかつ電気化学的に貴なＲＥ−ＴＭ相又は
ＲＥ−ＴＭ−Ｂ系金属間化合物粉末とを原料として、こ
れらを混合し、液相焼結させるいわゆる“粉末二相混合
法”により、耐蝕性及び磁気特性の一層改善された永久
磁石が製造可能であることを見出した（特願平２−２６
９６３５号明細書）。この粉末二相混合法は、　ＲＥ２
ＴＭ１４Ｂ１金属間化合物単相（主相）と焼結時液相と
なって焼結助剤として機能する主相より融点の低いＲＥ
−ＴＭ　系及び／又はＲＥ−ＴＭ−Ｂ系金属間化合物を
原料とするので、従来の焼結磁石で重要とされた原料合
金の凝固組織の制御が不用であるという利点を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した粉末二相混合
法による磁石の製造に際しては、主相合金の単相化が極
めて重要である。というのは主相合金溶解後の冷却過程
で、磁石中で磁気特性の低下を招くα−Ｆｅなどの軟磁
性相が不純物相として析出し易いからであり、それ故溶
解後のインゴットを数日〜３０日間程度真空中で熱処理
することによって、不純物相を固相拡散させ、単相化を
行うことが不可欠とされる。しかしながら上記のような
単相化処理は、製造工程の長期化を招く点で不利が残る
。この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、主
相の単相化処理を迅速かつ簡便に行って、製造工程の長
期化を招くことなく粉末二相混合法によって希土類−遷
移金属系磁石を製造し得る有利な方法を提案することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた末に開発されたもので、
二相混合磁石の原料である主相　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１の
合金インゴットを溶解後、これを急冷し、凝固過程で生
じ得る保磁力を低下させる不純物相の形成及び成長を阻
むことによって均質な母合金を作製し、もって製造工程
の短縮化を達成したものである。

【０００９】すなわちこの発明は、ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１
　（ここでＲＥはＹ，Ｓｃ及びランタノイドのうちから
選んだ一種又は二種以上、またＴＭはＦｅ，　Ｃｏ及び
Ｎｉのうちから選んだ一種又は二種以上）から成る相の
粉末と、それよりも融点の低いＲＥ−ＴＭ（ここでＲＥ
及びＴＭについては上と同じ）系の金属間化合物相及び
／又は共晶組織から成る粉末との混合物を、圧縮成型し
た後、焼結することによって希土類−遷移金属系焼結磁
石を製造するに当たり、　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１相粉末原
料として、急冷凝固によって得た、結晶粒が１０μｍ　
以下の結晶質又はアモルファス粉末を用いることを特徴
とする希土類−遷移金属系磁石の製造方法である。

【００１０】またこの発明において、磁気特性の一層の
向上のためには、急冷凝固により得た微細結晶粒を有す
る　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１合金に、粒成長のための　８０
０〜１１００℃の温度範囲における熱処理を施すことが
有利である。

【００１１】以下、この発明を具体的に説明する。この
発明において、主相　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１合金は、所定
の組成になるように各構成元素単体を秤量し、不活性ガ
ス中で高周波溶解して得た合金インゴットを再溶解し、
溶湯を急冷凝固させて得られる。急冷凝固の手段として
は高速回転する単ロール又は双ロールを用いたロール急
冷が有利適合するが、特にこれらの方法に限定されるも
のではない。ここに形成される　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１相
中の結晶粒径は１０μｍ　以下とすることが重要である
。というのは結晶粒径は冷却速度によって左右され、よ
り高速急冷にすると細かくなるわけであるが、これが１
０μｍ　を超えるような冷却速度ではα−Ｆｅなどの磁
性不純物相の析出が起こり、従来同様、その後に長時間
の単相化熱処理が必要となるからである。

【００１２】一方、低融点相であるＲＥ−ＴＭ相及びＲ
Ｅ−ＴＭ−Ｂ相合金も、主相と同様に溶解するが、必ず
しも液体急冷法で作製する必要はない。というのは低融
点相中に冷却過程で生じる不純物相は総じて非磁性であ
り、磁気特性の劣化原因とはならないからである。

【００１３】上記のようにして作製された各相合金は、
ジェットミル又はアトライターを用いて　０．５〜５μ
ｍ　径の微粉とする。なお上記のようにして得た主相粉
末は、急冷凝固させずに得た粉末に比べて結晶粒が細か
いので、磁場中成型時に配向しずらい場合があるが、こ
のような場合には急冷合金を　８００〜１１００℃で熱
処理して結晶粒の成長を促進させることが有利である。 ここに熱処理温度の下限を　８００℃とした理由は、こ
の温度以下では粒成長が起こらず効果がないためであり
、一方上限を１１００℃とした理由はこれを超える温度
では合金が部分的に溶け出すためである。

【００１４】また、低融点相ＲＥ−ＴＭ、ＲＥ−ＴＭ−
Ｂの中で粉砕が困難なものについては、粉砕の前に予め
室温〜３５０　℃程度の温度範囲で数時間水素脆化させ
ると、その後の解砕が容易である。その後、常法に従い
圧縮成形したのち、焼結を施すことによって、所望特性
の希土類−遷移金属系磁石を得ることができる。

【００１５】すなわちこの発明では、二相混合磁石の製
造期間が、従来、主相合金の単相化に要した期間すなわ
ち数日〜３０日程短縮され、それに伴い製造コストも５
割強削減される。また単相化処理を行わなくても、主相
中には磁気的に有害な不純物相の析出が無くなるため、
保磁力の一層向上した二相磁石が製造可能となる。

【００１６】

【作用】この発明において、耐蝕性のより一層の向上の
ためには、粒界相を主相よりも電気化学的に貴とするこ
とが有効であり、従ってＲＥ−ＴＭ系及びＲＥ−ＴＭ−
Ｂ系低融点相におけるＴＭに占めるＮｉ及び／又はＣｏ
の比率を、ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ相におけるそれよりも高め
ることが好ましい。とくにＮｉの比率を高めることが耐
蝕性の向上化にとりわけ効果的である。

【００１７】またこの発明において、ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ
金属間化合物相とＲＥ−ＴＭ系、ＲＥ−ＴＭ−Ｂ系金属
間化合物相との比率は、式量単位で９５：５ないし４０
：６０程度とするのが好ましい。というのは両者の比率
が上記の範囲を外れると保磁力や飽和磁束密度の著しい
劣化を招くという不利が生じるからである。ここに式量
（ｆｏｒｍｕｌａ　ｕｎｉｔ）とは、たとえばＮｄ２Ｆ
ｅ１４Ｂを一つの分子（固体ではこれをｆｏｒｍｕｌａ
　という）とみなした場合に相当する。混合に供する各
粉末の粒径は、０．５　〜５μｍ　程度がハンドリング
の容易さや均質な混合のために望ましい。

【００１８】さてＲＥ２ＴＭ１４Ｂ相において、ＲＥと
しては、その磁気モーメントの大きさやＴＭ原子との磁
気的カップリングの観点から、またコスト的にも、Ｎｄ
やＰｒが望ましいけれども、その他のＲＥ、さらにはそ
れらとＮｄ，　Ｐｒとの組合せでもよいのは言うまでも
ない。

【００１９】またＴＭについては、Ｆｅ，　Ｃｏ及びＮ
ｉのうちから選んだ一種又は二種以上であれば良く、と
くに磁石の高耐蝕性の観点からはＮｉの割合を大きくす
ることが望ましい。さらにこのＲＥ２ＴＭ１４Ｂ相が磁
石の飽和磁束密度を担っているので、ＴＭ中のＦｅ，　
Ｃｏ及びＮｉの存在割合は、Ｆｅが１０ａｔ％以上、７
３ａｔ％未満、Ｃｏが７ａｔ％以上、５０ａｔ％以下、
Ｎｉが５ａｔ％　以上、３０ａｔ％　以下程度とするの
が望ましいけれども、ＴＭとしてのＦｅが　１００％の
ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ相を主相とする場合もこの発明の永久
磁石の耐蝕性は従来のＲＥ−ＴＭ−Ｂ磁石より優れてお
り、従って磁石の用途によっては勿論主相として採用す
ることができる。

【００２０】次にＲＥ−ＴＭ系及びＲＥ−ＴＭ−Ｂ系低
融点相におけるＲＥとしては、コストを重視する場合に
はＬａ，　Ｃｅ，　Ｐｒ，　Ｎｄなどの軽希土類元素が
、また一層耐蝕性を高めたい場合には原子番号でＳｍ以
降のＬｕまでの中重希土類元素やＹ，Ｓｃなどが有利に
適合する。またＴＭについては、Ｎｉ及び／又はＣｏ、
とくにＮｉを含有させることが耐蝕性の向上に効果的な
ので、この発明では、ＴＭとしてＮｉは必ず含有させる
ものとし、そのＴＭ中における含有率は８％以上程度と
するのが好適である。

【００２１】Ｎｉの添加効果は次のとおりである。 ｉ）　ＲＥ−ＴＭ系及びＲＥ−ＴＭ−Ｂ系の融点を下げ
、液相焼結時における液相の浸潤を促進し、焼結密度を
上げ、残留磁束密度を向上させる。 ｉｉ）　上記ｉ）　と同じ理由で、液相焼結時における
液相の粒界クリーニング効果を高め、保磁力の一層の向
上に効果がある。 ｉｉｉ）　Ｃｏ　より耐蝕性の改善に有効である。

【００２２】さらに低融点相のＮｉ及び／又はＣｏの比
率をＲＥ２ＴＭ１４Ｂ相のそれよりも高めることによっ
て、耐蝕性を一段と向上させることがてきるが、この理
由は、これらの粉末の相は、もしＴＭの構成が同じであ
れば、焼結体においてはＲＥ２ＴＭ１４Ｂよりは粒界に
おいて優先的に腐蝕される傾向があるので、予め電気化
学的に貴にしておくことが有利に作用するからである。

【００２３】なお、主相のＲＥと低融点相のＲＥとは同
一の元素である必要はない。また上記した二相を主成分
とする磁石において、ＲＥとＴＭの一部を、Ｍｇ，　Ａ
ｌ，　Ｓｉ，　Ｔｉ，　Ｖ，　Ｃｒ，Ｍｎ，　Ｃｕ，　
Ａｇ，　Ａｕ，　Ｃｄ，　Ｒｈ，　Ｐｄ，　Ｉｒ，　Ｐ
ｔ，　Ｚｎ，　Ｇａ，Ｇｅ，　Ｚｒ，　Ｎｂ，　Ｍｏ，
　Ｉｎ，　Ｓｎ，　Ｈｆ，Ｔａ及びＷのうちから選んだ
少なくとも一種で、磁石全体の８ａｔ％まで置換しても
この発明の効果が失われることはない。

【００２４】

【実施例】表１に示す　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１相及びＲＥ
−ＴＭ相を原料合金として、以下の要領で、２相混合法
により焼結磁石とした。まず　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１相は
２０〜１．０ｍ／ｓの周速度で回転する水冷銅ロール上
へ溶湯を噴射することで作製した。 得られた合金はアモルファス状態から最大１５μｍ　粒
径までの結晶質である。かような状態の変化はロール速
度を変化させることによってコントロールした。ついで
得られた　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１相とＲＥ−ＴＭ相の各合
金をそれぞれ、スタンプミル、ジェットミルにて数μｍ
　に微粉砕した後、両者を混合してから、１２　ｋＯｅ
の磁場プレスにより成型体とし、１０００℃で２時間真
空焼結した。

【００２５】かくして得られた焼結磁石の磁気特性につ
いて調べた結果を、表１に併せて示す。なお同表には、
参考のため、従来法に従い　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１相合金
を高周波溶解により作製した後、　９５０℃で１０日間
の均質化処理を施して得た磁石の磁気特性について調べ
た結果も併記した。

【００２６】

【表１】

【００２７】同表より明らかなように、この発明に従い
、　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１相として急冷凝固によって１０
μｍ　以下とした粉末を用いた場合には、従来のように
長期間の単相化熱処理を施さなくても、磁気特性に優れ
た希土類−遷移金属系磁石を得ることができた。

【００２８】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、従来の製造
法に比べて、極めて短期間かつ安価に耐蝕性及び磁気特
性に優れた希土類−遷移金属系磁石を得ることができ、
とくに耐蝕性の大幅な改善により、工業材料としての信
頼性が著しく向上した。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１　（ここでＲＥは
   Ｙ，Ｓｃ及びランタノイドのうちから選んだ一種又は二
   種以上、またＴＭはＦｅ，　Ｃｏ及びＮｉのうちから選
   んだ一種又は二種以上）から成る相の粉末と、それより
   も融点の低いＲＥ−ＴＭ（ここでＲＥ及びＴＭについて
   は上と同じ）系の金属間化合物相及び／又は共晶組織か
   ら成る粉末との混合物を、圧縮成型した後、焼結するこ
   とによって希土類−遷移金属系焼結磁石を製造するに当
   たり、　ＲＥ２ＴＭ１４Ｂ１相粉末原料として、急冷凝
   固によって得た、結晶粒径が１０μｍ　以下の結晶質又
   はアモルファス粉末を用いることを特徴とする希土類−
   遷移金属系磁石の製造方法。
2. 【請求項２】　　急冷凝固により得た　ＲＥ２ＴＭ１４
   Ｂ１相の粉末を、　８００〜１１００℃の温度範囲で熱
   処理することを特徴とする請求項１記載の製造方法。