JPH0555561B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

利用産業分野 この発明は、Ｒ（但し、ＲはＹを包含する希土
類元素のうち少なくとも１種）、Ｂ、Feを主成分
とする新規な永久磁石用合金粉末の成型改良剤に
係り、成型体強度が向上し、磁気特性がすぐれ、
かつ安定した品質の該系永久磁石が得られる有機
系成型性改良剤に関する。 背景技術 現在の代表的な永久磁石材料は、アルニコ、ハ
ードフエライト磁石および希土類コバルト磁石で
ある。近年のコバルトの原料事情の不安定化に伴
ない、コバルトを20〜30wt％含むアルニコ磁石
の需要は減り、鉄の酸化物を主成分とする安価な
ハードフエライト磁石が磁石材料の主流を占める
ようになつた。一方、希土類コバルト磁石はコバ
ルトを50〜60wt％も含むうえ、希土類鉱石中に
あまり含まれていないSmを使用するため大変高
価であるが、他の磁石に比べて、磁気特性が格段
に高いため、主として小型で付加価値の高い磁気
回路に多用されるようになつた。 そこで、出願人は先に、高価なSmやCoを含有
しない新しい高性能永久磁石としてFe−Ｂ−Ｒ
系（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１
種）永久磁石を提案した（特願昭57−145072号）。
また、さらに、Fe−Ｂ−Ｒ系の磁気異方性焼結
体からなる永久磁石の温度特性を改良するため
に、Feの一部をCoで置換することにより、生成
合金のキユリー点を上昇させて温度特性を改善し
たFe−Co−Ｂ−Ｒ系異方性焼結体からなる永久
磁石を提案した（特願昭57−166663号）。 上記の新規なFe−Ｂ−Ｒ系、Fe−Co−Ｂ−Ｒ
系（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１
種）永久磁石を、製造するための出発原料の希土
類金属は、一般にCa還元法、電解法により製造
される金属塊であり、この希土類金属塊を用い
て、例えば次の工程により、上記の新規な永久磁
石が製造される。 出発原料として、純度99.9％の電解鉄、
B19.4％を含有し残部はFe及びAl、Si、Ｃ等の
不純物からなるフエロボロン合金、純度99.7％
以上の希土類金属、あるいはさらに、純度99.9
％の電解Coを高周波溶解し、その後水冷銅鋳
型に鋳造する、 スタンプミルにより35メツシユスルーまでに
粗粉砕し、次にボールミルにより、例えば粗粉
砕粉300ｇを６時間湿式微粉砕して３〜10μｍ
の微細粉となす、 磁界（10KOe）中配向して、成形（1.5t／cm²
にて加圧）する、 焼結、1000℃〜1200℃、１時間、Ar中の焼
結後に放冷する。 時効処理、500℃〜1000℃、Ar中。 上記の如く、この新規な永久磁石用合金粉末
は、所要組成の鋳塊を粗粉砕及び微粉砕を行なつ
て得られるが、粉砕粉の侭では、成型性が非常に
悪く、成型時にダイス壁面等との摩擦により、ダ
イス面及び成形体表面にきず、剥がれ、割れ等が
生じ易く、品質上及び製品歩留上に大きな問題と
なつていた。 そこで本発明者はかかる成型性の改良のため、
パラフインワツクス、ステアリン酸、ビスアマイ
ド、あるいはステアリン酸亜鉛等のバインダー、
潤滑剤の添加配合を行つた。 しかし、パラフインワツクスは成型性改良効果
が小さく、多量にこれを使用すると合金粉末の磁
場配向を阻害して異方性になり難く、また後続工
程の焼結工程において、焼結体に炭素が残留し、
磁気特性を劣化させる欠点があり、ステアリン酸
の場合は、成形体の強度を低下させる問題があ
り、ビスアマイドやステアリン酸亜鉛の場合は、
合金粉末中への均一分散化が困難で、合金粉末自
体のダイス面等の摩擦面への固着防止が完全でな
く、成形体及びダイス面にきずが発生する問題が
あつた。 発明の目的 この発明は、安定した品質でかつすぐれた磁気
特性を有するRBFe系永久磁石を得るための該系
磁石用合金粉末の成型改良剤を目的とし、該合金
粉末中への分散性にすぐれ、またすぐれた潤滑性
によりダイス面及び成形体の摩擦を大巾に低減
し、成型性の改善効果が高く、さらに磁石の磁気
特性の劣化がない成型性改良剤を使用したRBFe
系永久磁石用合金粉末の成型改良剤を目的として
いる。 発明の構成と効果 すなわち、この発明は、 ポリオキシエチレンアルキルエーテル、 ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステル、 ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、 から選択した少なくとも１種に、 固形パラフイン、シヨウノウのうち少なくとも
１種を、その配合比が１／30〜５／１にて配合混
合してなる成型改良剤にして、 R10原子％〜30原子％ （但し、ＲはＹを包含する希土類元素のうち少な
くとも１種）、 Ｂ ２原子％〜28原子％、 Fe 65原子％〜82原子％、 を主成分とする合金粉末に、 上記成型改良剤を、 混合したのち成型する。 この発明は、Ｒ、Ｂ、Feを主成分とする永久
磁石用合金粉末の成型に使用する成型性改良剤を
種々検討した結果、 特定量のポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル、 ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステル、 ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、 から選択した少なくとも１種が最適であることを
知見したもので、 合金粉末中への分散性にすぐれ、また少量添加
ですぐれた潤滑性を有し、ダイス面及び成形体の
摩擦を大巾に低減し、成型性の改善効果が高く、
さらに焼結磁石の磁気特性の劣化がない利点があ
る。 しかし、成型体形状、特にダイスとの摩擦面積
が大面積であつたり、また摩擦面積が大面積でか
つ該摩擦面に対して直角方向に薄肉である成型体
を連続成型する場合、いわゆるタテキズや欠けが
発生しやすい問題があつた。 そこで、さらに検討を加えた結果、上記の成型
性改良剤に結合特性のすぐれた固形パラフイン、
シヨウノウのうち少なくとも１種を配合すること
により、上記の薄肉成型体の連続成型性が大幅に
改善されることを知見したものである。 すなわち、固形パラフインおよび／またはシヨ
ウノウは、上記の成型性改良剤の大きな分散特性
により、合金粉末内に均一に分散され、その結合
特性と該改良剤の潤滑特性との相乗効果により、
大摩擦力による疵発生に対して、すぐれた防止力
と耐久力を発揮するのである。 この発明において、 ポリオキシエチレンアルキルエーテルは、 ポリオキシエチレンラウリルエーテル、 ポリオキシエチレンセチルエーテル、 ポリオキシエチレンステアリルエーテル、 ポリオキシエチレンオレイルエーテル、 ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、 あるいはその混合物などであり、アルキルは長
鎖のもが好ましい。 また、 ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステルは、 ポリエチレングリコールモノラウレート、 ポリエチレングリコールモノステアレート、 ポリエチレングリコールモノオレート、 あるいはその混合物などであり、長鎖の脂肪酸
のエステルが好ましく、これらの製造中に含まれ
る、例えばポリエチレングリコールジステアレー
トなどのジエステルが含まれても使用できるが、
モノエステルが主成分であることが好ましい。 また、 ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル
は、 ポリオキシエチレンオクチルフエニルエーテ
ル、 ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、 あるいはその混合物などであり、アルキルは長
鎖のものが好ましい。 上記のポリオキシエチレンアルキルエーテル、
ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステル、ポリオ
キシエチレンアルキルアリルエーテルのうち２種
以上を混合して使用でき、合金粉末への湿式混合
の場合、溶媒への溶解度あるいは分散性から、ポ
リオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシ
エチレンモノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレ
ンアルキルアリルエーテルのHLB（親水性・親油
性比）は20以下が好ましい。 固形パラフインは、一般市販品が使用でき、成
型体の強度向上のためには常温付近でワツクス状
あるいはろう状ないしは固体状が好ましく、ま
た、合金粉末への湿式混合の際、溶媒への溶解性
から、その分子量はあまり大きくないものがよ
く、炭素数が50以下のものが好ましい。一方、シ
ヨウノウも一般市販品が使用できる。 この発明の上記ポリオキシエチレン系エーテル
または同系エステルの成型性改良剤の単独または
複合添加の添加量は、原料合金粉末の粒度および
ダイス、成形体の形状、寸法、摩擦面積、プレス
条件等に応じて適宜選定すればよく、少量の添加
で成型性改善効果が大きく、添加量の増大ととも
に成型性は大幅に向上するが、合金粉末100重量
部に対して、上記ポリオキシエチレン系エーテル
または同系エステルの改良剤の添加量が0.3重量
部を越え、固形パラフインおよび／またはシヨウ
ノウの添加量が2.5重量部を越えると、永久磁石
としての磁気特性の劣化が大きくなるため、添加
量の上限値は各々、0.3重量部、2.5重量部とする
必要があり、好ましい添加量はポリオキシエチレ
ン系エーテルまたは同系エステルの成型性改良剤
は0.01重量部〜0.2重量部であり、固形パラフイ
ンおよび／またはシヨウノウは0.01重量部〜2.0
重量部である。 また、ポリオキシエタンレン系エーテルまたは
同系エステルの成型性改良剤と固形パラフインお
よび／またはシヨウノウの配合割合は、下記の理
由により、前者／後者の比で、１／30〜５／１が
好ましい。 前者／後者の比が１／30未満では、ポリオキシ
エチレン系エーテルまたは同系エステルの成型性
改良剤の特徴である分散性、潤滑性の効果が少な
くなり、また、上記比が５／１を越えると、固形
パラフインおよび／またはシヨウノウの特徴であ
る結合性の効果が減じて、前記の相乗効果が損わ
れるため好ましくない。 また、この発明において、有機系成型性改良剤
の合金粉末への添加は、乾式混合または溶媒を用
いての湿式混合のいずれでもよいが、該合金粉末
が酸素あるいは水分に対して反応しやすく、活性
であるため、湿式で行なうことが好ましく、使用
する溶媒としては、ヘキサン、トルエン、トリク
ロルエチレン、弗素系溶媒などの不活性溶媒が好
ましい。混合時の態様は、乾燥状態あるいはスラ
リー状態のいずれであつてもよく、例えば、湿式
粉砕工程中、あるいはその前後、または乾燥工程
中あるいはその前後に適宜混合することができ
る。 この発明の改良剤に使用する合金粉末の成型
は、通常の粉末冶金法と同様に行なうことがで
き、加圧成型時に磁場付与有無により、異方性磁
石あるいは等方性磁石を得ることができる。 磁石用合金粉末の成分限定理由 以下に、この発明において使用する永久磁石用
合金粉末として、希土類・鉄・ボロン系永久磁石
用原料合金粉末の組成限定理由を説明する。 永久磁石用原料合金粉末に含有される希土類元
素Ｒは、イツトリウム(Y)を包含し軽希土類及び重
希土類を包含する希土類元素である。 Ｒとしては、軽希土類をもつて足り、特にNd、
Prが好ましい。又通例Ｒのうち１種をもつて足
りるが、実用上は２種以上の混合物（ミツシユメ
タル、ジジム等）を入手上の便宜等の理由により
用いることができ、Sm、Ｙ、La、Ce、Gd、等
は他のＲ、特にNd、Pr等との混合物として用い
ることができる。なお、このＲは純希土類元素で
なくてもよく、工業上入手可能な範囲で製造上不
可避な不純物を含有するものでも差支えない。 Ｒ（Ｙを含む希土類元素のうち少なくとも１種）
は、新規な上記系永久磁石を製造する合金粉末と
して、必須元素であつて、10原子％未満では、高
磁気特性、特に高保磁力が得られず、30原子％を
越えると、残留磁束密度（Br）が低下して、す
ぐれた特性の永久磁石が得られない。よつて、希
土類元素は、10原子％〜30原子％の範囲とする。 Ｂは、新規な上記系永久磁石を製造する合金粉
末として、必須元素であつて、２原子％未満で
は、高い保磁力（iHc）は得られず、28原子％を
越えると、残留磁束密度（Br）が低下するため、
すぐれた永久磁石が得られない。よつて、Ｂは、
２原子％〜28原子％の範囲とする。 Feは、新規な上記系永久磁石を製造する合金
粉末として、必須元素であるが、65原子％未満で
は残留磁束密度（Br）が低下し、82原子％を越
えると、高い保磁力が得られないので、Feは65
原子％〜82原子％に限定する。 また、Feの一部をCoで置換する理由は、永久
磁石の温度特性を向上させる効果が得られるため
であり、CoはFeの50％を越えると、高い保磁力
が得られず、すぐれた永久磁石が得られない。よ
つて、Coは50％を上限とする。 この発明の成型改良剤を使用する合金粉末にお
いて、高い残留磁束密度と高い保磁力を共に有す
るすぐれた永久磁石を得るためには、R10原子％
〜25原子％、B4原子％〜26原子％、Fe65原子％
〜82原子％が好ましい。 また、この発明の成型改良剤を使用する合金粉
末は、Ｒ、Ｂ、Feの他、工業的生産上不可避的
不純物の存在を許容できるが、Ｂの一部を、 4.0原子％以下のＣ、3.5原子％以下のＰ、 2.5原子％以下のＳ、3.5原子％以下のCu のうち少なくとも１種、合計量で4.0原子％以下
で置換することにより、磁石合金の製造性改善、
低価格化が可能である。 さらに、前記Ｒ、Ｐ、Fe合金あるいはCoを含
有するＲ、Ｂ、Fe合金に、 9.5原子％以下のAl、4.5原子％以下のTi、 9.5原子％以下のＶ、8.5原子％以下のCr、 8.0原子％以下のMn、５原子％以下のBi、 12.5原子％以下のNb、10.5原子％以下のTa、 9.5原子％以下のMo、9.5原子％以下のＷ、 2.5原子％以下のSb、７原子％以下のGe、 35原子％以下のSn、5.5原子％以下のZr、 5.5原子％以下のHfのうち少なくとも１種を添
加含有させることにより、永久磁石合金の高保磁
力化が可能になる。 結晶相は主相が正方晶であることが、微細で均
一な合金粉末を得るのに不可欠である。 この発明における永久磁石用合金微粉末の粒度
は、平均粒度が10μｍを越えると、永久磁石の作
製時にすぐれた磁気特性、とりわけ高い保磁力が
得られず、また、平均粒度が1μｍ未満では、永
久磁石の作製工程、すなわち、プレス成形、焼
結、時効処理工程における酸化が著しく、すぐれ
た磁気特性が得られないため、平均粒度１〜10μ
ｍの合金微粉末が最も望ましい。 この発明における永久磁石用合金微粉末を使用
して得られる磁気異方性永久磁石合金は、保磁力 iHc≧1KOe、残留磁束密度Br＜4KG、 を示し、最大エネルギー積（BH）maxはハード
フエライトと同等以上となり、最も好ましい組成
範囲では、（BH）max≧10MGOeを示し、最大
値は25MGOe以上に達する。 また、この発明における合金微粉末の組成が、
R10原子％〜30原子％、B2原子％〜28原子％、
Co45原子％以下、Fe65原子％〜82原子％の場合、
得られる磁気異方性永久磁石合金は、上記磁石合
金と同等の磁気特性を示し、残留磁束密度の温度
係数が、0.1％／℃以下となり、すぐれた特性が
得られる。 また、合金粉末のＲの主成分がその50％以上を
軽希土類金属が占める場合で、R12原子％〜20原
子％、B4原子％〜24原子％、Fe65原子％〜82原
子％の場合、あるいはさらにCo5原子％〜45原子
％を含有するとき最もすぐれた磁気特性を示し、
特に軽希土類金属がNdの場合には、（BH）max
はその最大値が33MGOe以上に達する。 実施例 実施例 １ 出発原料として、純度99.9％の電解鉄、B19.4
％を含有し残部はFe及びＣ等の不純物からなる
フエロボロン合金、純度99.7％以上のNdを所定
量配合して高周波溶解し、その後水冷銅鋳型に鋳
造し、15Nd 8B 77Fe（at％）なる組成の鋳塊を
得た。 この鋳塊を機械的粉砕により35メツシユスルー
までに粗粉砕した。ついで、ボール・ミルによる
微粉砕を行ない、平均粒度3.3μｍの合金粉末を得
た。 この合金粉末に、第１表に示す如く、ポリオキ
シエチレン系エーテルまたは同系エステルの成型
性改良剤と固形パラフインおよび／またはシヨウ
ノウを複合添加した本発明改良剤（試料No.１〜
５）と、比較のため、上記改良剤等の単独添加
（試料No.６〜12）の各条件で、合金粉末100重量部
に対して、各々0.05〜0.5重量部、予めトリクロ
ロトリフルオロエタンに溶解または分散させたも
のを、湿式混合したのち、乾燥解砕させた。 この乾燥合金粉末を用いて、磁界12KOe中で
配向し、1.5t／cm²にて加圧成型し、幅６mm×長さ
32mm×高さ15mmの成型体に連続して25回成型し
た。この成型時の成型体の成型体の外観、成型状
況を観察し、その結果を第１表に示す。また、成
型時の成型体の抜き圧、圧粉密度を、磁界
12KOe中で配向し、2t／cm²にて加圧成型し、幅15
mm×長さ16mm×高さ10mmの成型体を得る条件で測
定し、第１表に示す。 なお、第１表中のグリーン強度指数は、ラトラ
ー試験機で成型体を100回回転させた後の重量残
％で示す。 さらに、第１表に示した本発明による成型体
を、真空中で200℃〜300℃、２時間の前処理した
後、Ar中、1100℃、１時間、の条件で焼結し、
さらに、Ar中で600℃、１時間の時効処理を施し
て、永久磁石を作製した。得られた永久磁石の磁
気特性を測定し第１表に示す。 第１表より明らかな如く、この発明改良剤の複
合添加の分散特性と潤滑特性及び結合特性の相乗
効果により、少量の添加によつて耐久性か与えら
れ、成型性が大巾に向上し、また、磁気特性もす
ぐれていることが分かる。

【表】

【表】 実施例 ２ 出発原料として、純度99.9％の電解鉄、B19.4
％を含有し残部はFe及びＣ等の不純物からなる
フエロボロン合金、純度99.7％以上のNd金属及
び電解Coを所定量配合して高周波溶解し、その
後水冷銅鋳型に鋳造し、16Nd 7B 10Co 67Fe
（at％）なる組成の鋳塊を得た。 この鋳塊を粗粉砕したのち、微粉砕して平均粒
度3.0μｍの合金粉末を得た。 この合金粉末100重量部に対して、第２表に示
す如く、有機系成型性改良剤の２種と固形パラフ
インまたはシヨウノウの組み合せで、0.05重量部
〜0.50重量部を予めトリクロロトリフルオロエタ
ンに溶解させたものを添加混合し、その後にこれ
を乾燥解砕させた。 この乾燥合金粉末を用いて、磁界12KOe中で
配向し、1.5t／cm²にて加圧成型し、幅６mm×長さ
32mm×高さ10mmの成型体を、100個連続成型した
ところ、成型体には何らのきずや欠け疵等の欠陥
もなく、効率よく成型することができた。 また、上記の乾燥合金粉末を用いて、成型時の
成型体の抜き圧、圧粉密度を、磁界12KOe中で
配向し、2t／cm²にて加圧成型し、幅15mm×長さ16
mm×高さ10mmの成型体を得る条件で測定し、その
結果を第２表に示す。なお、第２表中のグリーン
強度指数は、ラトラー試験機で成型体を100回回
転させた後の重量残％で示す。 さらに、上記の第２表に示した幅６mm×長さ32
mm×高さ10mmの本発明による成形体を、真空中、
200℃〜300℃、２時間の前処理したのち、Ar中、
1100℃、１時間、の条件で焼結し、さらに、Ar
中で600℃、１時間の時効処理を施して永久磁石
を作製し、その磁気特性を測定した。測定結果は
第２表に示す。 第２表より明らかな如く、この発明改良剤は連
続成型においても、抜き圧は小さく、圧粉密度が
高く、潤滑性が改善され、成型体外観において
も、何らのきずや割れの発生もなく、すぐれた磁
気特性が得られており、成型性改善効果が明白で
ある。

【表】 実施例 ３ 出発原料として、純度99.9％の電解鉄、B19.4
％を含有し残部はFe及びＣ等の不純物からなる
フエロボロン合金、純度99.7％以上のNd金属及
びDy金属を所定量配合して高周波溶解し、その
後水冷銅鋳型に鋳造し、15Nd 1.5Dy 8B 75.5Fe
（at％）なる組成の鋳塊を得た。 この鋳塊を粗粉砕した後、湿式微粉砕して、平
均粒度3.2μｍのスラリーを得た。 このスラリー中の合金粉末100重量部に対して、
ポリオキシエチレンステアリルエーテル、 ポリオキシエチレンラウリルエーテルと 固形パラフインまたはシヨウノウを、本発明の
組成範囲内（試料No.18〜21、23、24）とその組成
外（比較例試料No.22、25）で、第３表のごとき複
合添加量（重量部）で、予めトリクロロトリフル
オロエタンに溶解させたものを添加混合し、その
後にこれを乾燥解砕させた。 この乾燥合金粉末を用いて、磁界12KOe中で
配向し、2t／cm²にて加圧成型し、幅50mm×長さ30
mm×高さ10mmの成型体を、100個連続成型したと
ころ、成型体には何らのきずや欠け疵も認められ
なかつた。 また、上記の乾燥合金粉末を用いて、成型時の
成型体の抜き圧、圧粉密度を、磁界12KOe中で
配向し、2t／cm²にて加圧成型し、幅15mm×長さ16
mm×高さ10mmの成型体を得る条件で測定し、その
結果を第３表に示す。なお、第３表中のグリーン
強度指数は、ラトラー試験機で成型体を100回回
転させた後の重量残％で示す。 さらに、前記の幅50mm×長さ30mm×高さ10mmの
本発明による成形体を、真空中、200℃〜300℃、
２時間の前処理した後、Ar中、1100℃、１時間、
の条件で焼結し、さらに、Ar中で600℃、１時間
の時効処理を施して永久磁石を作製し、その磁気
特性を測定した。測定結果は第３表に示す。 第３表より明らかな如く、この発明改良剤は連
続成型においても、分散特性、潤滑特性及び結合
特性にすぐれているため、成型体外観において
も、何らのきずや割れの発生もなく、かつすぐれ
た磁気特性が得られており、成型性改善効果が明
白である。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリオキシエチレンアルキルエーテル、 ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステル、 ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、 から選択した少なくとも１種に、 固形パラフイン、シヨウノウのうち少なくとも
   １種を、配合比１／30〜５／１にて配合混合して
   なることを特徴とする永久磁石用合金粉末の成型
   改良剤。