JPH05205921A - 磁石材料粉の製造方法とそれからなるボンド磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はＲ（Ｒはイットリウムを含む希土類
元素の少なくとも１種）、ホウ素Ｔ（ＴはＦｅを主体と
する３ｄ族遷移金属元素）を主成分とする希土類磁石材
料の飽和磁化及び残留磁束密度を高め、磁気特性の向上
をはかることを目的とする。 【構成】 Ｒ（但し、Ｒはイットリウムを含む希土類元
素の少なくとも１種）：１０〜３０原子％、ホウ素：２
〜２８原子％、Ｔ（但し、ＴはＦｅを主体とする３ｄ族
遷移金属元素）：６５〜８２原子％からなる硬質磁性粉
に飽和磁化がそれ以上の軟質磁性材料粉を複合添加した
混合物を２００〜８００℃で０．５〜３時間熱処理する
磁石材料粉の製造方法およびそれからなるボンド磁石の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は永久磁石材料として好適
な希土類−鉄−ほう素系磁石材料とそれからなるボンド
磁石の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、希土類系永久磁石材料はエレクト
ロニクス機器の軽薄短小化の傾向に呼応して大幅な伸長
を果たしている。これまで開発されている希土類磁石材
料は大別して、Ｓｍ−Ｃｏ系とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系がある
が、前者は全希土類中数原子％しか含まれていないＳｍ
を使用すること、さらに原料供給が不安定なＣｏを多量
に含んでいることから資源上の問題を抱えている。後者
は近年精力的に研究されている永久磁石材料であり、高
価なＣｏを含まず、資源的にもＳｍより豊富なＮｄを主
体としており、注目されている。これまで実用化されて
いるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に関するものは、特開昭５９
−４６００８号公報に代表されるように、粉末冶金法に
よっていわゆる焼結磁石とした永久磁石と、特開昭５９
−６４７３９号公報に代表されるように、溶融合金を急
冷薄帯製造装置によってアモルファスリボンにし、その
後熱処理、粉砕することによって磁粉として製造し、等
方性のボンド磁石の材料とする態様とが代表的なもので
ある。さらに、アモルファスリボンによる方法は特開昭
６０−１００４０２号公報に開示されているように上記
の磁粉をホットプレスによって成形体とした後に、高温
下で塑性変形させることによって異方性のバルク磁石を
得る方法が開示されており、かかる合金磁石を粉砕する
ことによって異方性のボンド磁石用磁粉を得ることもで
きる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の超急冷法による磁粉製造方法では溶湯化処理において
成分が融解、拡散するので、磁気特性を改良するために
異種材料を添加しても得られた磁粉中に所望の材料のま
まで存在させることが困難であり、その効果を得るに至
らなかった。また粉末冶金法による焼結磁石では粉体成
形時に材料を添加することで所望の材料のままで存在さ
せることが可能であるが、これから得られる磁粉は粉砕
による粒界破壊および歪により保磁力が大きく低下し実
用的でなかった。本発明は上記従来の問題点を解決する
もので希土類−鉄−ほう素系磁石材料粉に高飽和磁化を
有する軟質磁性材料粉を複合添加し通常の焼結温度域よ
りも低温で熱処理し添加材料の効果を損なわせないこと
により飽和磁化、残留磁束密度の大きな希土類−鉄−ほ
う素系磁石材料とそれからなるボンド磁石の製造方法を
提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の磁石材料とそれからなるボンド磁石は以下の
４項目より構成される。 超急冷法による希土類−鉄−ほう素系硬質磁性粉６
０〜９９．５体積％と残部が鉄を４０原子％以上含み上
記硬質磁性粉より大きな飽和磁化を持つ軟質磁性材料粉
とからなる混合物を２００〜８００℃で０．５〜３時間
熱処理をする磁石材料粉の製造方法。 軟質磁性材料粉の組成の鉄のうち６０原子％以下を
コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）のいずれか１種類
以上で置換しかつ２０原子％以下をアルミニウム（Ａ
ｌ）、けい素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム
（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃ
ｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モ
リブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓ
ｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タン
タル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、ビス
マス（Ｂｉ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）のいずれか１種
類以上で置換したものである上記記載の磁石材料粉の
製造方法。 超急冷法による希土類−鉄−ほう素系硬質磁性粉６
０〜９９．５体積％と残部が鉄を４０原子％以上含み上
記硬質磁性粉より大きな飽和磁化を持つ軟質磁性材料粉
とからなる混合物を２００〜８００℃で０．５〜３時間
熱処理をした磁石材料粉と結合剤とを混合し、成形する
ボンド磁石の製造方法。 軟質磁性材料粉の組成の鉄のうち６０原子％以下を
コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）のいずれか１種類
以上で置換しかつ２０原子％以下をアルミニウム（Ａ
ｌ）、けい素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム
（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃ
ｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モ
リブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓ
ｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タン
タル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、ビス
マス（Ｂｉ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）のいずれか１種
類以上で置換したものである磁石材料粉からなる上記
記載のボンド磁石の製造方法。

【０００５】

【作用】この構成によって、飽和磁化および残留磁束密
度の大きな希土類−鉄−ほう素系磁石材料粉とそれから
なるボンド磁石の製造方法を提供することができる。本
発明において必須である高飽和磁化を有する軟質磁性材
料粉は全体の飽和磁化を高めるのに効果がある。また希
土類−鉄−ほう素系硬質磁性粉は高飽和磁化を有する軟
質磁性材料粉の近隣に配設されることでその磁化反転を
困難にし、全体の保磁力を大幅に低下させないようにす
ることができる。

【０００６】本発明において必須である高飽和磁化を有
する軟質磁性材料粉と希土類−鉄−ほう素系硬質磁性粉
の混合物に対する２００〜８００℃での０．５〜３時間
熱処理は材料を緻密化させるが各材料が融解、相変態を
おこす熱履歴ではないので各材料の効果を損なうことが
ない。また完全に焼結するものでもないので解砕、粉体
化が容易であり粉砕時に粒界破壊や歪みが発生しにくく
磁気特性の低下を抑制することができる。

【０００７】

【実施例】以下本発明の詳細を、本実施例の磁石材料粉
とそれからなるボンド磁石の作製例によって説明する。

【０００８】（実施例１〜６、比較例１〜４）Ｎｄ_11.9
Ｆｅ_82.6Ｂ_5.5 の組成に調整した合金を高周波溶解炉に
よって作製した。得られた合金を片ロール法によって急
冷リボンとし、これを粉砕した。これをホットプレスし
た後ホットフォームしさらに適当な熱処理を施した後こ
のバルク磁石を粉砕し異方性硬質磁性粉を得た。これを
１０６μｍスルに分級し、さらにこの異方性硬質磁性粉
に、１０μｍスルーの（表１）に示す飽和磁化を持つ軟
質磁性材料粉を配合比が３０体積％になるように添加、
混合し均一化させた。

【０００９】

【表１】 この混合粉を印加磁場２０ｋＯｅ、成形圧力３ｔ／ｃｍ
² で磁場中成形しこの成形体を真空下で（表１）に示す
処理温度に２時間保持し焼結させた。さらにかかる異方
性焼結磁石をハンマーミルで粉砕し得られた磁粉とビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂とフェノールノボラックの
混合物をメチルエチルケトンで希釈したバインダー樹脂
とを磁粉含率が９７重量％となるように混合し、混合物
を攪はんしながらメチルエチルケトンを蒸発させ、成形
前のブレンド物を得た。かかるブレンド物を印加磁場２
０ｋＯｅ、成形圧力５ｔ／ｃｍ² で磁場中成形し、得ら
れた異方性ボンド磁石の特性を（表２）に示す。

【００１０】

【表２】 この（表２）から明らかなように、本実施例の磁石材料
粉とそれからなるボンド磁石によれば、所望の通りに、
高飽和磁化および高残留磁束密度の磁石材料粉およびボ
ンド磁石を得ることができる。なお、処理温度を１００
℃とした比較例１，２では飽和磁化及び残留磁束密度の
向上が不十分であり、他方、処理温度を９００℃とした
比較例３，４では保磁力の低下が著しく、このことから
処理温度は２００℃〜８００℃の範囲に設定することが
必要であることがわかる。

【００１１】（実施例７〜１２、比較例５〜８）Ｎｄ
_11.9Ｆｅ_82.6Ｂ_5.5 の組成に調整した合金を高周波溶解
炉によって作製した。得られた合金を片ロール法によっ
て急冷リボンとし、これを粉砕した。これをホットプレ
スした後ホットフォームしさらに適当な熱処理を施した
後このバルクを粉砕し異方性硬質磁性粉を得た。これを
１０６μｍスルーに分級し、さらに１０μｍスルーの鉄
粉を（表３）に示す配合非になるように添加、混合し均
一化させた。

【００１２】

【表３】 この混合粉を印加磁場２０ｋＯｅ、成形圧力３ｔ／ｃｍ
² で磁場中成形しこの成形体を真空下６００℃に（表
３）に示す処理温度保持し焼結させた。さらにかかる異
方性焼結磁石をハンマーミルで粉砕し得られた磁粉とビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂とフェノールノボラック
の混合物をメチルエチルケトンで希釈したバインダー樹
脂とを磁粉含率が９７重量％となるように混合し、混合
物を攪はんしながらメチルエチルケトンを蒸発させ、成
形前のブレンド物を得た。かかるブレンド物を印加磁場
２０ｋＯｅ、成形圧力５ｔ／ｃｍ² で磁場中成形し、得
られた異方性ボンド磁石の特性を（表４）に示す。

【００１３】

【表４】 この（表４）から明らかなように、本実施例の磁石材料
粉とそれからなるボンド磁石によれば、所望の通りに、
高飽和磁化および高残留磁束密度の磁石材料粉およびボ
ンド磁石を得ることができる。なお、熱処理時間を０．
２時間とした比較例５，６では飽和磁化及び残留磁束密
度の向上が不十分であり、他方、熱処理時間を５時間と
した比較例７，８では残留磁束密度及び保磁力の低下が
著しく、いずれも本発明の目的に反することがわかり、
このことから熱処理時間は０．５〜３時間の範囲に設定
する必要があることがわかる。

【００１４】なお、上記実施例では高飽和磁化軟質磁性
材料粉をＦｅ、Ｆｅ₄₉Ｃｏ₄₉Ｖ₂ としたが、Ｆｅ
₉₉Ｃ₁ 、Ｆｅ₉₅Ａｌ₅ 、Ｆｅ₉₀Ｎｉ₁₀、Ｆｅ₇₀Ｃｏ₃₀な
ど請求項１〜４記載の全ての材料の組合せが実施でき
る。上記材料中の不可避の不純物、例えば微量の水素、
炭素、窒素、酸素ならびに水素化物、炭化物、窒化物、
参加物などの存在は本発明の効果を何ら妨げるものでは
ない。

【００１５】配合比も請求項１の範囲で実施できる。配
合比が０．５体積％以下であると飽和磁化の向上が期待
できず、４０体積％以上であると保磁力の低下が著しく
好ましくない。５〜３０体積％が好適てある。

【００１６】本発明に用いられる希土類−鉄−ほう素系
磁粉において希土類元素はイットリウム（Ｙ）を含む希
土類元素の１種以上であって、ネオジウム（Ｎｄ）、プ
ラセオジウム（Ｐｒ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム
（Ｃｅ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇ
ｄ）、プロメシウム（Ｐｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、
ルテチウム（Ｌｕ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、テルビ
ウム（Ｔｂ）、ホルミウム（Ｈｏ）などが例示できる。
イットリウム（Ｙ）は希土類元素ではないが本発明では
他の希土類元素と同様に扱える。本発明において好まし
い希土類元素はＮｄもしくはＰｒを主体とするものであ
るが、複合希土類であるミッシュメタルやジジムあるい
は他の希土類元素を含んでもかまわない。

【００１７】希土類−鉄−ほう素系磁石材料の組成は硬
質磁性材料として知られている組成域で使用できる。望
ましくは希土類５〜３０原子％、ほう素２〜２８原子
％、残部鉄という組成がよい。そして鉄の６０原子％以
下をコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）のうちいずれ
か１種類以上で置換しても構わない。

【００１８】また、本発明においてこの希土類−鉄−ほ
う素系磁粉に磁気特性を改良するため添加元素を加えて
もかまわない。添加元素としては、アルミニウム（Ａ
ｌ）、けい素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム
（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃ
ｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モ
リブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓ
ｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タン
タル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、ビス
マス（Ｂｉ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）などが例示でき
るが、これらの添加元素はＢｒ、ｉＨｃ、角型性などの
諸特性を向上させることを目的として１種以上添加する
ことができる。

【００１９】本発明では硬質磁性粉と軟質磁性材料粉の
混合物に対する熱処理温度を２００〜８００℃の間に設
定できる。２００℃以下では添加材料の効果が顕著でな
く８００℃以上では保磁力が著しく低下する。また熱処
理時間は０．５〜３時間の間に設定できる。０．５時間
以下では添加材料の効果が顕著でなく３時間以上では保
磁力が著しく低下する。

【００２０】また本発明では処理時の雰囲気を真空とし
たが水素、二酸化炭素など還元性ガス、アルゴン、ヘリ
ウムなど不活性ガスなど常法が使用できる。還元性ガス
は粉体表面の酸化物被膜などを取り除く効果があり好適
である。また併せて窒素侵入処理を実施する場合には窒
素、アンモニア雰囲気も好適てある。本発明において、
硬質磁性粉と高飽和磁化を有する軟質磁性材料粉は、成
形体の状態で熱処理されたが、粉体のままで熱処理して
も同じ効果が発現する。

【００２１】本発明で得られる磁石材料粉は結合剤で固
めたボンド磁石として用いることができる。上記実施例
では結合剤を合成樹脂としたがＺｎ、Ｂｉなど低融点合
金であってもよい。ボンド磁石用磁粉として用いる場合
には磁粉表面にシラン系、チタネート系のカップリング
剤などによる処理をしても良いことはいうまでもない。
本発明で得られる磁石材料粉をボンド磁石用磁粉として
用いる場合はその粒子径が１０００μｍ以下であること
が好ましい。さらに、好ましくはプレス成形ボンド磁石
の場合は７００μｍ以下、射出成形ボンド磁石の場合は
２００μｍ以下の粒子径である。またさらに、ボンド磁
石を作製したのち、樹脂コーティング、金属メッキなど
を施すこともできる。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
希土類磁石材料において、飽和磁化及び残留磁束密度を
ともに高めて磁気特性の向上をはかることができ、工業
的価値は極めて高いということができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超急冷法による希土類−鉄−ほう素系硬
   質磁性粉６０〜９９．５体積％と残部が鉄を４０原子％
   以上含み上記硬質磁性粉より大きな飽和磁化を持つ軟質
   磁性材料粉とからなる混合物を２００〜８００℃で０．
   ５〜３時間熱処理をする磁石材料粉の製造方法。
2. 【請求項２】 軟質磁性材料粉の組成の鉄のうち６０原
   子％以下をコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）のいず
   れか１種類以上で置換しかつ２０原子％以下をアルミニ
   ウム（Ａｌ）、けい素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナ
   ジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅
   （Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニ
   ウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎ
   ｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ
   （Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、
   タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、
   ビスマス（Ｂｉ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）のいずれか
   １種類以上で置換したものである請求項１記載の磁石材
   料粉の製造方法。
3. 【請求項３】 超急冷法による希土類−鉄−ほう素系硬
   質磁性粉６０〜９９．５体積％と残部が鉄を４０原子％
   以上含み上記硬質磁性粉より大きな飽和磁化を持つ軟質
   磁性材料粉とからなる混合物を２００〜８００℃で０．
   ５〜３時間熱処理をした磁石材料粉と結合剤とを混合
   し、成形するボンド磁石の製造方法。
4. 【請求項４】 軟質磁性材料粉の組成の鉄のうち６０原
   子％以下をコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）のいず
   れか１種類以上で置換しかつ２０原子％以下をアルミニ
   ウム（Ａｌ）、けい素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナ
   ジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅
   （Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニ
   ウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎ
   ｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ
   （Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、
   タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、
   ビスマス（Ｂｉ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）のいずれか
   １種類以上で置換したものである磁石材料粉からなる請
   求項３記載のボンド磁石の製造方法。