JPH05299214A - 窒化物系磁性材料の製造方法 - Google Patents

窒化物系磁性材料の製造方法

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JPH05299214A
JPH05299214A JP4102893A JP10289392A JPH05299214A JP H05299214 A JPH05299214 A JP H05299214A JP 4102893 A JP4102893 A JP 4102893A JP 10289392 A JP10289392 A JP 10289392A JP H05299214 A JPH05299214 A JP H05299214A
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Yoshio Suzuki
淑男 鈴木
Nobuyoshi Imaoka
伸嘉 今岡
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    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 Re−Fe−M系母合金を、水素ガスを含む
窒化雰囲気中で熱処理するのに際し、その母合金の大き
さが結晶粒径以上であることを特徴とする、酸素量50
0ppm以下の窒化物系磁性材料の製造方法 【効果】 窒化前に行なうRe−Fe−M系母合金の粗
粉砕工程を省略もしくは緩和する窒化物磁性材料の製造
が可能となり、さらに本発明により合金の酸化の影響が
緩和され、磁気特性に優れる窒化物磁性材料を製造する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はRe−Fe−M−N系磁
性材料の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】希土類−鉄−窒素系(以下Re−Fe−
Nと記す)磁性材料は飽和磁化、結晶磁気異方性定数が
大きく、耐食性に富むことから高性能な焼結磁石および
ボンド磁石となる可能性を有している(例えば特開平2
−57663)。ところでこの窒化物磁性材料はRe−
Fe合金を窒化する事により得られ、その後微粉化し成
型することにより永久磁石が得られる。この際窒化方法
としてはアンモニアまたはアンモニアを含む還元性混合
ガス雰囲気において窒素を侵入させるする方法が知られ
ており、さらに窒化を効率的に行なうために500μm
以下に粉砕した粉末(粗粉)が用いられている(例えば
特開平2−57663)。
【0003】しかしRe−Fe合金の粗粉砕工程は時
間、コストがかかりまた混入酸素による発火の可能性も
有ることから、必ずしも好ましい工程であるとは言えな
い。またRe−Fe合金は非常に酸化されやすく、その
ため希土類酸化物とα−Feに分解し、かつこの希土類
酸化物を還元することは容易ではないことが一般的に知
られている。従ってRe−Fe合金の粗粉砕の段階もし
くは粗粉を窒化する段階で微量の混入酸素により酸化が
起こることにより軟磁性相を形成し、窒化後の磁化、異
方性を低下させる要因となる。さらにこのような窒化前
にできた異相の存在する粗粉表面は、粗粉の窒化物を微
粉砕した際に新たにできる表面と状態が異なり、得られ
る微粉の表面を不均一なものにしてしまう。従って磁石
化した際、この異相の存在により逆磁区の芽を形成しや
すく角形及び保磁力を悪くし、しかも微粉の配向性をお
とすなど悪影響が予想される。
【0004】さらに窒化前の機械的な粉砕は、母合金の
モルフォロジーを崩すため、その微構造を反映した窒化
物を得ることが困難である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】窒化する前に行うRe
−Fe−M合金の粗粉砕工程を省略もしくは緩和し、さ
らに磁気特性に優れる窒化物磁性材料の製造方法を提供
するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、水素ガスを含む雰
囲気中で窒化を行なうことにより、母合金内での窒素の
粒界拡散が非常に速くなることを見いだし、従来行われ
ていた窒化前の粗粉砕を行わずに、均一な窒化処理を可
能にする、かつ窒化前後での酸素量の増加を抑えること
ができる製造方法を完成するに至った。
【0007】即ち本発明は、ReX (FeY 100-Y
100-X 、ただしReは、イットリウムを含む希土類元素
のうちの少なくとも一種、Mは、Co、Ti、V、C
r、Mn、Mo、W、Al、Si、C、B、Ni、Z
r、Hf、Nb、Ta、Pd、Zn、Ga、Ge、Sn
のうち少なくとも一種からなり、X、Yはそれぞれ原子
百分率で5≦X≦25、0≦Y≦100である結晶粒径
以上の母合金を、水素ガスを含む窒化雰囲気中で熱処理
することを特徴とする、酸素量500ppm以下のRe
−Fe−M−N系磁性材料の製造方法である。
【0008】次に本発明を具体的に説明する。Re−F
e−N系磁性材料の製造方法の例として、(1)Re−
Fe系合金の合成(2)窒化、水素化(3)焼鈍(4)
磁石化する方法が挙げられる。このうち(2)の窒化水
素化を短時間でとどめた後、粉砕し分級した後さらに窒
化水素化を行うことも可能である。
【0009】以下各工程について詳細に述べる。 (1)Re−Fe系合金の合成 原料合金は例えば、高周波炉、アーク溶解炉、液体超急
冷法などの方法により作製される。その組成はReが5
〜25原子%、Fe75〜95原子%の範囲にあること
が好ましい。Re5原子%未満では合金中にα−Fe相
が多く存在し、高保磁力が得られない。又、Reが25
原子%を越えると高い飽和磁化が得られない。
【0010】母合金の合成は一般的に溶解した希土類元
素、鉄の混合物を急冷して行うことになる。このことは
上記いずれの方法でも同じである。例えばSm−Fe系
合金の相図("Iron-Binary Phase Diagrams",Ortrud Ku
baschewski, Springer-Verlag, 1982,p 105 )から明ら
かなように、1500〜1600℃で一度溶解した融解
合金を急冷する場合、始めに得られる合金はα−Fe、
Sm2 Fe17、Sm1 Fe3 相の3相を主構成相として
いる。この母合金を例えば800〜1279℃の間で焼
鈍すると、α−FeとSm1 Fe3 相は徐々に消失しS
2 Fe17を主相としたX線回折では均一な2−17合
金を作製できる。この焼鈍の間2−17主相の微構造、
すなわち結晶粒径や粒界部分の相分離、析出の状態は変
化するが、焼鈍条件により微構造を制御することが可能
である。例えば超急冷法などの急冷法を用いた場合は、
焼鈍後の母合金の平均結晶粒径を5μm以下のSm2
17合金を調整できる。一方、高周波炉で溶解後金属鋳
型等に流し込んだ場合はα−FeとSm1 Fe3 相の分
相は大きく、Sm2 Fe 17相単一を得るためには比較的
高温かつ長時間の焼鈍を要するが、得られた2−17相
は30μm以上の結晶粒径となる場合が多く、かつ高結
晶化度のものとなる。この様に母合金の平均結晶粒径
は、変化させることが可能であるが、本発明では0.1
μmから500μm程度の平均結晶粒径の母合金を用い
ることが好ましい。すなわち最終的に磁石化した場合、
0.1μm未満の平均結晶粒径では高保磁力が得られ
ず、500μmを越えると高い飽和磁化が得られない。
さらに1μmから100μmの平均結晶粒径を有する母
合金を用いると高い磁気特性が得られ、より好ましい。 (2)窒化、水素化 本発明の特徴である結晶粒径以上の大きさの母合金ブロ
ックを窒化する方法について述べる。
【0011】本発明は母合金ブロックの表面及び内部を
同時に窒化を進めるために多結晶体の粒界拡散を利用し
ようとするものであるが、このためには水素ガスのよう
に金属に容易に吸蔵されるガスを含む窒化雰囲気が必要
であり、また内部と表面とを均一に反応を進めるには前
述(1)で調製した母合金を用いるのが望ましい。ここ
で窒化雰囲気とは、例えば水素とアンモニアの混合ガ
ス、水素と窒素の混合ガスを指すが、迅速に反応を進め
るためには水素とアンモニアの混合ガスを用いることが
好ましい。
【0012】用いるガスの混合比は処理条件との関連で
変化させ得るが、アンモニアガスと水素ガスの混合ガス
を用いた場合のアンモニアガス分圧としては、特に0.
02〜0.75atmが有効であり、処理温度としては
200〜650℃の範囲が好ましい。低温では窒素の侵
入速度が小さく650℃以上の高温では鉄の窒化物が生
成し磁気特性は低下する。加圧処理では10atm程度
の加圧でも窒素、水素の含有量を変化させ得る。
【0013】上記窒化は、窒化水素化を短時間でとどめ
た後、ジョークラッシャーもしくはロータミルなどをも
ちいて粉砕し、ふるいなどによる分別後さらに前述同様
の窒化水素化を行うと、窒化物の組成の均一化が可能で
ある。 (3)焼鈍 窒化、水素化により窒素、水素を化合もしくは含有した
磁性体はその段階では組成の不均一性及び歪による結晶
内の欠陥などが存在し磁気特性は劣化している。従って
焼鈍により磁気特性は向上する。雰囲気としてはアルゴ
ン、ヘリウムのように不活性ガス種を用いることが好ま
しい。 (4)磁石化 磁石化の方法として微紛化後成形する方法について述べ
るが、この方法に制約されるものでは無い。微紛化の方
法としては一般的に行われている、ボールミルやジェッ
トミルなどがあげられる。また微紛化の前に分級する事
も有用である。
【0014】この微紛砕により得られた微紛を成形する
ことにより磁石とする。例えばエポキシ樹脂と磁粉を混
練し、磁場中で配向させた後、硬化させることによりボ
ンド磁石が得られる。また微粉を磁場中で配向後プレス
成形した後、焼結を行えば焼結磁石が得られる。
【0015】
【実施例】以下に本発明を実施例によって詳細に説明す
る。
【0016】
【実施例1】見かけ組成Sm11.1Fe88.9、平均結晶粒
径が70μmである母合金60g(約2cm角のブロッ
ク)を管状炉に入れ、460℃においてアンモニアガス
0.3atm及び水素ガス0.7atmの混合ガスを該
管状炉に8時間流して窒化処理を行った後、引き続いて
アルゴンガスで2.5時間流して焼鈍を行い、室温まで
冷却した。窒素及び酸素量を不活性ガス融解法にて測定
した結果を表1に示す。
【0017】
【比較例1】実施例1において原料とした見かけ組成S
11.1Fe88.9、平均結晶粒径が70μmである母合金
をロータミルを用いて平均粒径20μmに粉砕し、46
0℃においてアンモニアガス0.3atm及び水素ガス
0.7atmの混合ガスを該管状炉に2.5時間流して
窒化処理を行った後、引き続いてアルゴンガスで2.5
時間流して焼鈍を行い、室温まで冷却した。窒素及び酸
素量を不活性ガス融解法にて測定した結果を表1に示
す。
【0018】
【実施例2】実施例1で得た窒化物を乳鉢で粉砕後ロー
ターミルを一度通し、音波式分級器で63〜106μm
を分集し得られた磁性粉を、ステンレス製円筒状容器に
ステンレス製ボール、シクロヘキサンとともに入れ、3
時間微粉砕を行った。次に上記微粉をそれぞれWC製金
型(1cm*0.5cmの長方形孔をもつ)に入れ横方
向に15kOeの磁場をかけながら1ton/cm2
圧力でプレスした。次に該金型をそのままプレス機によ
り12ton/cm2 の圧力をかけ、磁石化した。VS
Mにより磁気特性を測定した結果を表2に示す。
【0019】
【比較例2】比較例1で得た磁性粉を、ステンレス製円
筒状容器にステンレス製ボール、シクロヘキサンととも
に入れ、3時間微粉砕を行った。次に実施例2と同様の
方法により成形(磁石化)し、VSMにより磁気特性を
測定した。結果を表2に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】窒化する前に従来行われていたRe−F
e−M合金の粗粉砕工程を省略もしくは緩和する窒化物
磁性材料の製造方法を提供するものであり、さらに本発
明により合金の酸化の影響が緩和され、磁気特性に優れ
る窒化物磁性材料を製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/00 303 D C22F 1/02 C23C 8/24 7516−4K

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ReX (FeY 100-Y 100-X 、ただ
    しReは、イットリウムを含む希土類元素のうちの少な
    くとも一種、Mは、Co、Ti、V、Cr、Mn、M
    o、W、Al、Si、C、B、Ni、Zr、Hf、N
    b、Ta、Pd、Zn、Ga、Ge、Snのうち少なく
    とも一種からなり、X、Yはそれぞれ原子百分率で5≦
    X≦25、0≦Y≦100である結晶粒径以上の母合金
    を、水素ガスを含む窒化雰囲気中で熱処理することを特
    徴とする、酸素量500ppm以下のRe−Fe−M−
    N系磁性材料の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4936593B2 (ja) * 1998-03-27 2012-05-23 株式会社東芝 磁石粉末の製造方法

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