JPH05326229A - 永久磁石用粉末及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホットプレス無しに、５００℃以下の温度で
焼結可能であり、また逆磁区発生の核とならず、金型を
傷めることのないなめらかな表面を持ち、粉末状態で良
好な耐食性を有する永久磁石用粉末とその製造方法を提
供する。 【構成】 原料となる磁石粉末に、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、
及びＢｉから選ばれた少なくとも一種の元素の酸化物粉
末と、粒状のＣａとを所定の割合で混合する工程と、こ
の混合物を不活性ガス雰囲気中において３００℃から１
２００℃の範囲の温度で加熱する工程と、加熱して得た
反応生成物を水または弱酸水溶液で処理することによ
り、粒子表面がＺｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉの少なくとも一
種以上からなる金属で被覆されている永久磁石用粉末。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石用粉末及びそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石用粉末は極めて重要な工業材料
である。しかし、その粉末の化学的性質等により、得ら
れた永久磁石の磁気特性を引き出すことが困難になるこ
とが多い。

【０００３】例えば、希土類−鉄−窒素３元系の永久磁
石粉末は、異方性磁場やキュリー点では希土類−鉄−ボ
ロン３元系を上回るものの、６５０℃以上で分解するた
め、磁石化のプロセスは非常に制限されたものとなる。
即ち、磁石粉末を焼結して磁石化する際、１０００℃程
度の温度域の焼結手段はとれないので、低融点金属の粉
末、あるいは樹脂と混合して固める、いわゆるボンド化
がとられる。この際、体積比で数十％以上の非磁性体が
含まれることになり、優れた物性値を引き出すことが困
難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記したように永久磁
石粉末をボンド化する場合、低融点金属の粉末でボンド
化する方法では、磁石粉末の粒界に低融点金属を拡散さ
せて固化するには通常の熱処理では不十分であるためホ
ットプレス等を必要とする。また、樹脂と混合してボン
ド化する方法では、保磁力を出すためミクロンオーダー
まで粉砕する必要がある。このとき、粒子表面の鋭い破
砕部分が逆磁区発生の核となることや、ミクロンオーダ
ーの粒子の耐食性に不安があることが指摘されている。
しかも、射出成形でボンド磁石をつくるため、微粒子と
なった磁石用粉末の摩擦作用により、金型の損耗が激し
くなるという問題がある。

【０００５】一方、市販の永久磁石としては最も高いエ
ネルギー積を持つ、希土類−鉄−ボロン３元系では、原
料となる磁石粉末の錆の問題は本質的に避けられず、製
造工程においても厳重な酸素濃度の管理、また磁石製品
に対しては表面処理を必要とするという問題がある。

【０００６】そこで、本発明は上記事情を鑑み成された
ものであって、その目的とするところは、原料となる永
久磁石粉末をボンド化して磁石化するプロセスにおい
て、ホットプレス無しに、５００℃以下の温度で焼結可
能であり、また逆磁区発生の核とならず、金型を傷める
ことのないなめらかな表面を持ち、さらに粉末状態で良
好な耐食性を有する永久磁石粉末、およびその磁石粉末
を得るための製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記の目的を
達成するため、数々の表面処理法を用いて原料となる永
久磁石粉末を非磁性の金属層で被覆してみた。しかしな
がら、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング、
電解メッキ、無電解メッキ、溶射等の表面処理法では、
いずれの手段でも、粉末一つ一つに均一な厚みで被覆層
を設けることは不可能であり、また工業的に実用的な方
法ではなかった。

【０００８】そこで、本発明者は新規な表面処理法を探
索すべく、鋭意研究を重ねた結果、原料となる磁石粉末
にＺｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、およびＢｉから選ばれた少なくと
も一種の元素の酸化物と、粒状のＣａとを所定の割合で
混合し、この混合物を不活性雰囲気中において３００℃
から１２００℃の範囲の温度で加熱し、その後、この反
応生成物を水または弱酸水溶液で処理することで、上記
目的に合致する永久磁石粉末を得ることに成功し、本発
明を成すに至った。

【０００９】即ち、本発明の永久磁石粉末は、前記方法
で得られた永久磁石粉末であって、その粉末粒子表面が
Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉの内から選ばれた少なくとも一
種以上からなる金属で被覆されていることを特徴とする
ものである。

【００１０】本発明の永久磁石粉末において、被覆層の
厚み、およびその体積分率は添加する酸化物の量で自由
に変えることができるが、被覆層の厚みはＯ．０３〜７
μｍの範囲にあって、かつ被覆層の体積分率が５０％以
下であることが好ましい。被覆層の厚みが０．０３μｍ
より少ないと十分な耐食性が得られにくくなる傾向にあ
り、また７μｍより多くなると非磁性体が多くなり優れ
た永久磁石としての物性値を取り出すことが困難になる
傾向がある。さらに好ましい被覆厚は０．０５〜５μｍ
である。また、同様に被覆層の体積分率も５０％より少
ない方が、優れた物性値を引き出すことが容易である。

【００１１】

【作用】以下、本発明の製造方法を順に詳説し、その作
用を述べる。

【００１２】まず、原料となる永久磁石粉末にＺｎ、Ｓ
ｎ、Ｐｂ、およびＢｉから選ばれた少なくとも一種の元
素の酸化物粉末と、粒状のＣａとを所定の割合で均一に
混合して、混合粉とする。前記酸化物粉末は、均一な被
覆層を得る上で、およそ５μｍ以下好ましくは３μｍ以
下の粒径であるものを使用することが好ましい。５μｍ
を超えると、永久磁石粉末一つ一つに均一な被覆層を形
成することが困難となるからである。また、粒状のＣａ
は、酸化物を還元するものであって、酸化物中の酸素原
子の当量に対し、１．５倍程度を混合することが望まし
い。

【００１３】次に、この混合粉を真空排気可能な加熱容
器中に配置する。加熱容器内を真空排気した後、不活性
ガスを通じながら３００℃から１２００℃の範囲内で数
時間加熱する。好適には、３５０℃〜１０００℃の範囲
内で１時間程度加熱する。なお、本発明において不活性
ガスとはアルゴン、ネオン、ヘリウム等の希ガス、反応
に関与しないガスをいう。

【００１４】放冷後、得られた反応生成物をイオン交換
水に投入することにより、同時にその反応生成物は直ち
に崩壊し、合金粉末とＣａを含む成分との分離が始ま
る。撹拌、静置、上澄み液の除去を数回繰り返し、最後
に酢酸、希塩酸等の弱酸で処理することにより、Ｃａを
含む成分の分離が完了する。

【００１５】本発明の製造方法によると、得られた永久
磁石粉末の一つ一つに、均一な金属の被覆層を形成する
ことができる。従って、前述したＣａ成分の分離工程で
の水洗いにおいても、被覆された永久磁石粉の酸素量が
増えることはない。また、この粉末は、均一に金属の被
覆層が形成されているため、大気中においても化学的に
非常に安定である。

【００１６】こうして得られた永久磁石用粉末は、被覆
層である低融点金属の作用により、ホットプレスするこ
と無く、５００℃以下の焼結が可能である。また、粉末
状態での耐食性を保ったまま、非磁性の被覆層の厚みを
１μｍ以下、体積比で５０％以下にすることが十分可能
である。従って、永久磁石特性を大幅に損なうことはな
い。加えて粉末の形状は被覆層の作用により、まるみを
帯びた外観を呈しており、粉砕された粉末特有の鋭いエ
ッジ部は見受けられない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１８】（実施例１）原料となる永久磁石粉末を、
Ｎｄ15Ｆｅ77Ｂ8なる組成を持ち、平均粒径１０μｍの
ものとする。これに約０．２μｍ厚のＺｎを被覆する例
を示す。

【００１９】まず、高周波溶解等により前記の組成から
なる母合金を調整する。次に、この母合金をジョークラ
ッシャー、および振動ミルで平均粒径５μｍまで粉砕
し、これを成形後Ａｒ中で１ｈｒ焼結し、再度平均粒径
１０μｍまで粉砕して原料永久磁石粉末とする。この粉
末１００ｇに対し、平均粒径０．５μｍのＺｎＯ粉末１
４．８ｇ、および粒状のＣａ１０．９ｇを加えて混合粉
とする。Ｃａの当量はＺｎＯ中の酸素原子の当量に対
し、１．５倍であり、以後の実施例においても混合する
酸化物の酸素原子の当量に対し１．５倍とする。

【００２０】このようにして得られた混合粉を真空排気
が可能な加熱容器中に配置する。加熱容器内を真空排気
した後、アルゴンガスを通じながら（３００℃から１２
００℃の範囲内、望ましくは３５０℃から１０００℃の
範囲内で数時間、好適には１時間程度加熱し、）放冷す
る。

【００２１】得られた反応生成物をイオン交換水に投入
し、これにより、反応生成物が直ちに崩壊し、合金粉末
とＣａ成分との分離が始まる。水中での撹拌、静置、上
澄み液の除去を数回繰り返し十分洗浄する。

【００２２】最後に酢酸で処理することにより、Ｃａ成
分の分離が完了する。Ｃａ分を除去した粉末をヌッチェ
にてアルコール置換しながら水と分離し、分離したケー
キを８０℃で真空乾燥することにより、本発明の永久磁
石粉末を得る。

【００２３】得られた粉末は、表面が厚さ約０．２μｍ
のＺｎで均一に被覆されており、粉砕された粉末特有の
鋭いエッジはなかった。化学分析によりＺｎの重量％は
１０．６％であり、これから体積比を求めると１１．１
％であった。また、この粉末を１カ月間大気中に放置
し、酸素濃度の変化を調べたが、放置前３４００ｐｐｍ
に対し、放置後３５００ｐｐｍとほとんど変化は認めら
れなかった。

【００２４】次に、得られた粉末の焼結性、および焼結
体の磁気特性について調べた。該粉末を１０ｋＯｅの磁
場中で成形圧２ｔ/cm²で圧縮成形した。成形後アルゴン
雰囲気にて、５００℃、２時間の条件で焼結を行った結
果、緻密な焼結体を得た。その後パルス磁場にて着磁を
行い、磁気特性を測定した。その結果を表１に示す。

【００２５】（実施例２〜１４）原料となるＮｄ15Ｆｅ
77Ｂ8磁石粉末の平均粒径、これに被覆する金属の種
類、量（体積比）を表１に示すものとする他は実施例１
と同様にして本発明の永久磁石粉末を得た。さらに、実
施例１と同様にして測定したこの永久磁石粉末の磁気特
性を、合わせて表１に示す。

【００２６】（実施例１５）原料となる永久磁石粉末を
Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ2.8なる組成を持ち、平均粒径５μｍのも
のとする。これに約０．１μｍのＺｎを被覆する例を示
す。

【００２７】まず高周波溶解等によりＳｍ2Ｆｅ17なる
組成を持つ母合金を調整する。次にこの母合金をジョー
クラッシャー、および振動ミルで平均粒径５μｍまで粉
砕し、この粉末を窒化処理して前記の組成を持つ原料永
久磁石粉末とする。この粉末１００ｇに対し、平均粒径
０．５μｍのＺｎＯ粉末１４．４ｇ、および粒状のＣａ
１０．７ｇを加えて混合粉とする。Ｃａの当量はＺｎＯ
中の酸素原子の当量に対し、１．５倍である。

【００２８】このようにして得られた混合粉を、実施例
１と同様に処理を施すことで、表面が厚さ約０．１μｍ
のＺｎで被覆された磁石粉末を得る。Ｚｎの体積比は１
１．１％であった。また実施例１と同じ焼結条件によ
り、緻密な焼結体を得た。磁気特性等は同じく表１に示
す。

【００２９】（実施例１６〜２６）原料となるＳｍ2Ｆ
ｅ77Ｎ2.8磁石粉末の平均粒径、これに被覆する金属の
種類、量（体積比）を表１に示すものとする他は実施例
１５と同様にして本発明の永久磁石粉末を得た。さら
に、実施例１と同様にして測定したこの永久磁石粉末の
磁気特性を、合わせて表１に示す。

【００３０】（比較例１）実施例１と同じ原料磁石粉末
を用い、これに体積比で１１．１％になるようにＺｎ粉
末を混合した。この混合粉末を実施例１と同様に成形、
焼結したが、緻密な焼結体は得られなかった。またＺｎ
を混合する前の原料粉末を１カ月間大気中に放置し、酸
素濃度の変化を調べたが、放置前３４００ｐｐｍに対
し、放置後１８０００ｐｐｍと大幅な増加が認められ
た。

【００３１】（比較例２）実施例１５と同じ原料磁石粉
末を用い、これに体積比で１１．１％になるようにＺｎ
粉末を混合した。この混合粉末を実施例１と同様に成
形、焼結したが、触れば崩れる程度の脆い焼結体しか得
られなかった。従ってこの場合は、Ｚｎ量を増やすか、
ホットプレス等の焼結手段をとらねば、焼結は不可能で
ある。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】以上、述べたように本発明によれば、永
久磁石粉末粒子それぞれに金属を被覆することができる
ため、なめらかな表面を持ち、耐食性を大巾に改善する
ことができる。その上、混合する酸化物の量を変えるこ
とによって被覆する非磁性体である金属の体積分率、お
よび被覆厚を自由に変えることができるため、ホットプ
レス無しに焼結温度を５００℃以下まで低下させること
ができる。さらに大量生産可能であり、他の表面処理方
法に比べて非常に工業的にも有用であって、産業上の利
用価値は非常に大きい。

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 Ｈ０１Ｆ 1/053 41/02 Ｇ 8019−5Ｅ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒子表面がＺｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉの
   内、少なくとも一種以上からなる金属で被覆されている
   ことを特徴とする永久磁石用粉末。
2. 【請求項２】 原料となる磁石粉末に、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ
   ｂ、及びＢｉから選ばれた少なくとも一種の元素の酸化
   物粉末と、粒状のＣａとを所定の割合で混合する工程
   と、この混合物を不活性ガス雰囲気中において３００℃
   から１２００℃の範囲の温度で加熱する工程と、加熱し
   て得た反応生成物を水または弱酸水溶液で処理する工程
   よりなることを特徴とする永久磁石用粉末の製造方法。