JPH0685369B2 - 永久磁石の製造方法 - Google Patents

永久磁石の製造方法

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JPH0685369B2
JPH0685369B2 JP60105226A JP10522685A JPH0685369B2 JP H0685369 B2 JPH0685369 B2 JP H0685369B2 JP 60105226 A JP60105226 A JP 60105226A JP 10522685 A JP10522685 A JP 10522685A JP H0685369 B2 JPH0685369 B2 JP H0685369B2
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    • H01F1/0577Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は希土類磁石材料、特に希土類元素(以下Rと略
記する)鉄及びホウ素を主成分とする永久磁石材料の製
造方法に関する。
〔従来の技術〕
R−Fe−B系永久磁石材料はR−Co系永久磁石材料より
も高い磁気特性が得られる新しい組成系として開発が進
んでいる。(特開昭59−46008号公報,59−64733号公報
及び59−8940号公報,M.Sagawa et al,J.Appl.Phys.55
(6)2083(1984)“New Material for Permanent Mag
nets on a Base of Nd and Fe")。これによれば、例え
ばNd15Fe77B8〔原子%,Nd(Fe0.91B0.09)5.67〕なる合
金で(BH)max〜35MGOe,IHC〜10KOeの磁気特性が得られ
る。これらの永久磁石材料は粉末治金法によって作製さ
れる。すなわち、真空溶解によるインゴットの作製,粉
砕,磁界中成形及び焼結により作製され、焼結後時効熱
処理を行う。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述したような従来技術によって製造される永久磁石
は、組成がRの少ない領域であったり、または原料粉末
が焼結前に一部酸化することにより、B−H曲線の第2
象限にクニックを生じたり、角形性及びIHCが低下す
る。これは焼結過程で液相として働くR−rich相が量的
に不足することに起因する。希土類−鉄−ボロン磁石に
おいて、磁性相がR−richな非磁性相によって取り囲ま
れることにより保磁力が発現する。非磁性相が少なく、
磁性相が一部分取り囲まれていない結晶粒の存在によ
り、低磁場で磁化の反転が起り、クニックの原因とな
る。希土類元素は酸化しやすく、原料粉の酸化は避けら
れず、R量の酸化による減少や、鉄量の多い組成が磁石
の特性に大きな問題となる。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため、本発明者は鋭意研究した結
果、一部酸化が進行した磁性合金粉末及び鉄量の多い磁
性合金粉末に希土類元素よりも低融点の元素を主体とす
る粉末を焼結助剤として加え、磁石化することにより磁
気特性が回復できることを発見した。
本発明の方法は希土類−鉄−ホウ素系合金に対して有効
であるが、特に下記の一般式; R(Fe1-x-yCoxBy)z (ただし、RはNd及び/又はPr、又はこれらの1部を1
種又は2種以上の他の希土類元素で置換したもの、0≦
x≦0.5,0.02≦y≦0.3,4≦z≦7.5である。) により表わされる組成を有する合金の永久磁石材料を製
造するのに有効である。
Coは磁石のキューリー点を向上させるが、xが0.5を越
えると4πIrの低下が大きく、永久磁石材料として好ま
しくない。
B置換量yが0.02未満の場合キューリー点が上昇せず、
高いIHCも得られない。一方、B置換量yが0.3を越える
場合には、逆にキューリー点,4πIrが低下し又磁気特性
の好ましくない相の発現が見られる。
Zが4未満の場合4πIrが低く、7.5を越えるとFe,Coに
富んだ相が現われ、IHCの低下が顕著となる。特にxが
0乃至0.3の範囲、yが0.06乃至0.1の範囲及びZが5乃
至6の範囲の場合、良好な結果が得られる。
溶解は通常の方法でAr中乃至真空中で行う。Bはフェロ
ボロンを用いることも可能である。希土類元素は最後に
投入するのが好ましい。粉砕は粗粉砕と微粉砕に工程的
にはわかれるが、粗粉砕はスタンプミル,ジョークラッ
シャー,ブラウンミル,ディスクミル等で、また微粉砕
はジェットミル,振動ミル,ボールミル等で行う。いず
れも酸化を防ぐために、非酸化性雰囲気中で行い、この
ために有機溶媒や不活性ガスを用いるのが好ましい。粉
砕粒度は3〜5μm(FSSS)が望ましい。次に希土類元
素より低融点の元素(Al,P,Zn,Ga,Ge,Sr,Cd,Sn,Sb,Te,B
a,Bi,Pb)をクライオジェニックミル,フリーズミル等
で粉砕し、上記合金粉末に重量比で0.05〜2%加え、混
合する。このように溶解時に低融点の元素を添加せず、
微粉砕した後添加及び混合することが本発明の特徴であ
る。希土類−鉄−ホウ素磁石は焼結時にR−rich相が液
相として働くことが知られており、添加する焼結助剤は
R−rich相内に優先的に存在した状態が好ましい。しか
しながら、溶解時に低融点元素を添加すると、主相及び
R−rich相等に等しく分散してしまい、焼結助剤として
作用するためには必要量以上を添加しなければならな
い。これに対し、本発明のごとく、粉砕した磁性粉の粒
子間に低融点元素を存在させることにより、添加量を少
なくし、焼結助剤として有効に作用させることが可能と
なる。添加する元素粉末の粉砕粉度は2〜4μm(FSS
S)が望ましい。成形は金型成形により磁場中で行う。
これは異方性をつけるために必要な技術で、C軸に粉砕
粉をそろえるためには不可欠の工程である。焼結は、A
r,He等の不活性ガス中又は真空中、さらには水素中で10
50〜1150℃の温度範囲で30分乃至3時間で行う。熱処理
は750〜1000℃に0.2乃至5時間加熱保持し、0.3乃至5
℃/分の冷却速度で600℃以下まで徐冷し、室温まで急
冷する、その後、500〜750℃に0.2乃至10時間加熱保持
し、急冷する。
〔実施例〕
以下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
〔実施例1〕 Nd(Fe0.92B0.08)5.5なる組成の合金のアーク溶解にて作
製した。得られたインゴットをスタンプミル及びディス
クミルで粗粉砕し、32メツシュ以下に調整後ジェットミ
ルで微粉砕した。粉砕媒体はN2ガスを用い、粉砕粒度3.
5μm(FSSS)の微粉末を得た。本発明の磁石材料の磁
気特性の酸化による影響を見るために、粉砕粉を大気中
に放置し、放置時間を種々変えた含有酸素量の異なる粉
末を得た。次にBiをクライオジェニックミルで微粉砕し
た。粉砕媒体はN2ガスを用い、粉砕粒度3.3μm(FSS
S)の微粉末を得た。これを上記含有酸素量の異なる磁
性合金粉末に重量比で0.4%加え、V型混合機で混合し
た。得られた原料粉を15KOeの磁場中で横磁場成形し
た。成形圧力は2トン/cm2であった。本成形体を真空
中で1080℃2時間焼結した。焼結後は冷却ゾーンに試料
を移動し、冷却した。焼結体は900℃に2時間保持した
後、1.3℃/分の冷却速度で300℃以下に冷却し、室温ま
で急冷した。冷却後、620℃×1時間の時効を行い、約1
200℃/分の急冷速度で冷却した。本発明の製造方法に
より得られた磁気特性(A)及び、従来法により得られ
た磁気特性(B)を第1表に示す。
第1表から明らかなように、従来法においては含有酸素
量が増加するにつれ、B−H曲線の第2象現にクニック
を生じたり、BHC,(BH)maxが著しく減少している。これ
に対し本発明を用いた場合、Brは僅かながら減少する
が、BHCIHCは向上し、含有酸素量が増加すると従来法
を上回る良い特性が得られた。このことは実際に製造す
る際には非常に有利であり、特性のバラツキを低減し、
歩留りの向上になる。
〔実施例2〕 Nd(Fe0.92B0.08)6.0なる組成の合金を実施例1と同じ方
法で溶解、粉砕した。これに実施例1と同じ方法で粉砕
したAlの微粉末を重量比で0.3%加え、V型混合機で混
合した。得られた原料粉を15KOeの磁場中で横磁場成形
した。成形圧力は1.3トン/cm2であった。本成形体を真
空中で1100℃2時間焼結した。得られた焼結体を950℃
で2時間保持し、1.0℃/分の徐冷速度で100℃まで冷却
し、再度670℃に加熱し、1時間保持した後水中で急冷
した。
得られた結果を第1図に示す。本発明により得られた磁
気特性は Br〜13,750B HC〜11,400I HC〜12,500 (BH)max〜44.6 であった。
また上記従来法によって得られた磁気特性は Br〜14,000B HC〜7,500I HC〜8,000 (BH)max〜40.0 であった。
本発明を適用することにより、B−H曲線におけるクニ
ックが消滅し、BHCは52%向上し、IHCは56%向上し、(B
H)maxも12%向上し、顕著な効果が得られた。
同様にして、P,Zn,Ga,Ge,Sr,Cd,Sn,Sb,Te,Ba,Pbの微粉
末を添加した場合は、第2表に示す通り、同等の結果を
得た。
〔発明の効果〕 本発明の製造方法を用いることにより、添加元素の量を
最大限に抑え、酸化及び鉄量の多い組成における特性の
劣化を低減し、BHCIHC,(BH)maxに好ましい結果か得
られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例Nd(Fe0.91B0.08Al0.01)6.0
従来法Nd(Fe0.92B0.08)6.0の組成における減磁曲線を示
す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】組成式: R(Fe1-x-yCoxBy)z (ただし、RはNd,Prを主体とする希土類元素の1種ま
    たは2種以上の組み合わせ、0≦x≦0.5、0.02≦y≦
    0.3、4.0≦z≦7.5)で表わされる組成を有する合金を
    粉砕し、粒度調整した後、重量比で0.005〜2%のAl,P,
    Zn,Ga,Ge,Sr,Cd,Sn,Sb,Te,Ba,Bi,Pbのいずれか一種以上
    を焼結助剤として混合した後、磁場中で加圧成形した
    後、焼結することを特徴とする永久磁石の製造方法。
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