JPH07278615A - 永久磁石用異方性希土類合金粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｒ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系永久磁石用希土類合金
粉末を水素化処理法により製造する方法において、原料
の取扱い量が多く、原料の取扱並びに処理が容易であ
り、処理による異方化度の低下がなく、優れた磁気特
性、特に高い異方性を有する異方性希土類合金粉末を得
る製造方法の提供。 【構成】 原料粉砕合金を水素化する工程の前に、鋳塊
に水素を吸蔵させ自然崩壊させる工程を、同一炉内での
連続する処理とすることを特徴とし、鋳塊を水素中で熱
処理する前に同一炉内で自然崩壊させることで鋳塊が大
気に暴露される表面積を減少させ、さらにその自然崩壊
させる条件を適正化することにより、原料鋳塊の鋳造組
織と処理原料の平均粒度のバラツキに関係なく、処理後
の磁気異方性が充分に大きく、かつ極微細結晶で高保磁
力を発揮するＲ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系永久磁石用希土類合
金粉末を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、各種モーター、アク
チュエーター等に用いることが可能な高保磁力を有する
Ｒ（希土類元素）−Ｔ（鉄属元素）−（Ｍ）−Ｂ系のボ
ンド磁石および焼結磁石用の異方性希土類合金粉末の製
造方法に係り、Ｒ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系粗粉砕粉または合
金塊片をＨ₂ガス中で水素粉砕及び水素中にて加熱処理
する水素化処理、並びに所定雰囲気で加熱保持する脱Ｈ
₂処理を適正化し、結晶粒を１μｍ以下の極微細結晶と
し、鋳塊の組織に関係なく、処理後の磁気異方性を改善
向上させ、高保磁力を有する永久磁石用異方性希土類合
金粉末を得る製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、永久磁石用希土類合金粉末の水素
化処理法による製造方法としては、Ｒ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ
系原料合金インゴットまたは粉末を、Ｈ₂ガス雰囲気ま
たはＨ₂ガスと不活性ガスの混合雰囲気中で温度５００
℃〜１０００℃に保持して上記合金のインゴットまたは
粉末にＨ₂を吸蔵させた後、Ｈ₂ガス圧力１３Ｐａ（１×
１０^-1Ｔｏｒｒ）以下の真空雰囲気またはＨ₂ガス分圧
１３Ｐａ（１×１０^-1Ｔｏｒｒ）以下の不活性ガス雰囲
気になるまで温度５００℃〜１０００℃で脱Ｈ₂処理
し、次いで冷却する水素化処理方法が提案（特開平１−
１３２１０６号公報）されている。

【０００３】また、水素化処理法による種々のヒートパ
ターンが開示され、さらにインゴットの均質化処理を付
加することも提案されており、例えば、インゴットを６
００℃〜１２００℃で均質化して合金粉末をＨ₂中また
はＨ₂と不活性ガスの混合雰囲気中で５００℃〜１００
０℃に保持してＨ₂を吸蔵させ、その後、５００℃〜１
０００℃で真空脱気して、冷却する方法が提案（特開平
２−４９０１号公報）されている。

【０００４】さらに、水素化処理する原料に、均質化処
理した鋳塊を粉砕して平均粒径Ｘ＝０．０３ｍｍ〜５０
ｍｍであり、かつバラツキがＸ±０．５Ｘの範囲にある
ブロック角を用いるか、もしくは平均粒度Ｘ＝０．０３
ｍｍ〜５０ｍｍであり、かつバラツキがＸ±０．５Ｘの
範囲内にある角ブロックを均質化処理した角ブロックを
用い、鋳塊の破砕方法としてはハンマーミル等の機械的
破砕方法で行う方法が提案（特開平５−１６３５０９号
公報）されている。

【０００５】また一方、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用合金
粉末の製造方法において、Ｒ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系合金鋳
塊を機械粉砕して粉末化する以外に鋳塊を破断後、密封
容器内に収容して特定圧のＨ₂ガス中にＨ₂吸蔵して、自
然崩壊合金粉末を脱Ｈ₂処理して粉末化する方法や、前
記自然崩壊合金粉末を真空中またはＡｒガス中で特定温
度に加熱して脱Ｈ₂処理する方法が提案（特開昭６０−
６３３０４号公報、特開昭６０−１１９７０１号公報）
されている。また、希土類ボンド磁石合金粉末の製造方
法において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結体を水素粉砕し、その後
に水素化処理する方法が提案（特開平４−１４１５０２
号公報）されている。

【０００６】さらに、Ｒ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系合金を柱状
晶のみからなる鋳塊として、この鋳塊に熱間で水素を吸
蔵させ、引続き脱水素化処理を行う製造方法において、
熱間での水素吸蔵によって自然崩壊させる時に、粉砕粉
末の組織を柱状晶とすることによる異方性の向上手段が
提案（特開平５−１３５９２２号公報）されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記水素化処理法によ
り製造されたＲ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系合金磁石粉末は大き
な保磁力と磁気異方性を有する。これは上記処理によっ
て非常に微細な再結晶粒径、実質的には０．１μｍ〜１
μｍの平均再結晶粒径を持つ組織となり、磁気的には正
方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系化合物の単磁区臨界粒径に近い結
晶粒径となっており、かつこれらの極微細結晶がある程
度結晶方位を揃えて再結晶しているためである。

【０００８】しかしながら、特開平１−１３２１０６号
公報及び特開平２−４９０１号公報に開示される水素化
処理法により得られたＲ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系合金系磁石
用合金粉末の磁気的性質は、特に磁化において、原料イ
ンゴットの１．２ＭＡ／ｍでの磁化と比較して０．１Ｔ
程度低くなる。すなわち、異方化度が処理によって低下
してしまうという欠点があった。

【０００９】また、特開平５−１６３５０９号公報に開
示される処理した粉末の平均粒度の範囲を限定し、さら
に平均粒度バラツキ範囲を限定する方法では、実用上原
料の平均粒度によって処理方法を変える必要があった
り、平均粒度を限定することで、ブロック角の破砕後に
原料粉末として使用できる量が減少してしまうという問
題があった。

【００１０】また、特開平４−１４１５０２号公報に開
示される原料インゴットの粉砕工程を、密閉容器内で水
素による合金の自然崩壊で行う方法では、水素粉砕した
際に合金中に生成した不安定なＮｄＨ_2+X（０≦Ｘ≦
１）が大気中に暴露された時、大気と反応して酸化する
傾向が極めて強いため、合金粉末の酸化が回避できず、
粉末が酸化すると、それに伴い水素化処理して得た磁石
粉末の異方度が低下する傾向があるため、異方化度の向
上が望めなかった。

【００１１】さらに、特開平５−１３５９２２号公報に
開示される合金組織を柱状晶のみにして熱間で水素粉砕
し平均粒度を均一にする方法では、鋳塊厚みを薄くして
鋳造するか、鋳塊の他の組織を切り出し加工などで除去
して使用しなければならず、一度に溶製できる鋳塊量が
減少したり、使用できる鋳塊の割合が減少してしまい、
実質的にコスト高になるという欠点があった。

【００１２】この発明は、上述のＲ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系
永久磁石用希土類合金粉末を水素化処理法により製造す
る方法において、原料の取扱い量が多く、原料の取扱並
びに処理が容易であり、処理による異方化度の低下がな
く、優れた磁気特性、特に高い異方性を有する異方性希
土類合金粉末を得る製造方法の提供を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】発明者らは、原料インゴ
ットの鋳造組織、及び用いる原料サイズのバラツキに関
係なく、安定した高い異方性を得るための処理条件の検
討を行った結果、原料粉砕合金を水素化する工程の前
に、鋳塊に水素を吸蔵させ自然崩壊させる工程を、同一
炉内で連続する処理として付加することで、処理後の粉
末の異方性が向上することを見い出した。すなわち、発
明者らは鋳塊を水素中で熱処理する前に同一炉内で自然
崩壊させることで鋳塊が大気に暴露される表面積を減少
させ、さらにその自然崩壊させる条件を適正化すること
により、鋳塊の組織に関係なく、処理後の磁気異方性が
向上することを知見し、この発明を完成した。

【００１４】すなわち、この発明は、Ｒ：１０〜２０ａ
ｔ％（Ｒ：Ｙを含む希土類元素の少なくとも１種で、か
つＰｒまたはＮｄの１種または２種をＲのうち５０ａｔ
％以上含有）、Ｔ：６７〜８５ａｔ％（Ｔ：Ｆｅまたは
Ｆｅの一部を５０ａｔ％以下のＣｏで置換）、Ｍ：０．
０１〜１０ａｔ％（Ｍ：Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔ
ａ、Ａｌ、Ｖ、Ｓｉのうち１種または２種以上）、Ｂ：
４〜１０ａｔ％である合金鋳を破砕して、平均粒度が
０．３ｍｍ〜５０ｍｍの少なくとも８０ｖｏｌ％以上が
正方晶構造Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物からなる粗粉砕粉ま
たは合金塊片となした後、前記粗粉砕粉または合金塊片
を原料として、これに下記１）から３）の各工程を順次
施した後、冷却して平均結晶粒径が０．０５μｍ〜１μ
ｍで磁気的に異方性を有する希土類合金粉末を得ること
を特徴とする永久磁石用希土類合金粉末の製造方法であ
る。 １） １０ｋＰａ〜１０００ｋＰａのＨ₂ガス中で、０
℃〜６００℃で１５分以上保持することにより水素粉砕
する工程。 ２） 同一炉内で連続して６００℃〜７５０℃の温度域
で昇温速度が１０℃／ｍｉｎ〜２００℃／ｍｉｎになる
ように昇温後、１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａのＨ₂ガス
中で、７５０℃〜９００℃で１５分〜８時間加熱保持
し、組織をＲ水素化物、Ｔ−Ｂ化合物、Ｔ相、Ｒ₂Ｔ₁₄
Ｂ化合物の少なくとも４相の混合組織となす工程。 ３） ＡｒガスまたはＨｅガスによる絶対圧１００Ｐａ
〜５０ｋＰａの減圧気流中もしくは真空排気によって炉
内の水素分圧を１０ｋＰａ以下とし、７００℃〜９００
℃の温度範囲で５分〜８時間の保持をする脱Ｈ₂処理工
程。 また、この発明は、上記の構成において、１）工程、
２）工程、及び３）工程を同一炉内にて連続して行うこ
とを特徴とする永久磁石用希土類合金粉末の製造方法で
ある。

【００１５】組成の限定理由 この発明に使用する原料合金に用いるＲすなわち希土類
元素は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕが包括され、このう
ち少なくとも１種以上で、Ｐｒ、Ｎｄのうち少なくとも
１種または２種をＲのうち５０ａｔ％以上含有し、さら
にＲの全てがＰｒ、Ｎｄのうち１種または２種の場合が
ある。Ｒの５０ａｔ％以上をＰｒ、Ｎｄのうち少なくと
も１種以上とするのは、５０ａｔ％未満では充分な磁化
が得られないためである。Ｒは、１０ａｔ％未満ではα
−Ｆｅ相の析出により保磁力が低下し、また２０ａｔ％
を超えると、目的とする正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物
以外に、Ｒリッチの第２相が多く析出し、この第２相が
多すぎると合金の磁化を低下させる。従ってＲの範囲は
１０〜２０ａｔ％とする。好ましいＲの範囲は１１．５
〜１４ａｔ％である。

【００１６】Ｔは鉄属元素であって、Ｆｅ、Ｃｏを包含
する。Ｔが６７ａｔ％未満では低保磁力、低磁化の第２
相が析出して磁気的特性が低下し、また８５ａｔ％を超
えるとα−Ｆｅ相の析出により保磁力、角型性が低下す
るため、Ｔは６７〜８５ａｔ％とする。また、Ｆｅのみ
でも必要な磁気的性質は得られるが、Ｃｏの適量の添加
は、キュリー温度の向上に有用であり、Ｃｏは必要に応
じて添加できる。ＦｅとＣｏの原子比においてＦｅが５
０％以下となると、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物の飽和磁化
そのものの減少量が大きくなってしまうため、Ｔのうち
原子比でＦｅを５０％以上とした。好ましいＴの範囲は
７０〜８０ａｔ％である。

【００１７】添加元素Ｍの効果は、水素化時に母相の分
解反応を完全に終了させずに、母相すなわちＲ₂Ｔ₁₄Ｂ
相を安定化して故意に残存させるのに有効な元素が望ま
れる。特にこの効果を持つものとして、Ｇａ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｖ、Ｓｉがある。また、このう
ちＧａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｉは、脱Ｈ₂処理時の再結
晶粒を０．１〜１μｍのサイズにまで成長させ、粉末に
磁気異方性を付与するのに有用な元素である。Ａｌ、Ｎ
ｂ、Ｔａは、脱Ｈ₂処理時の再結晶粒が、１μｍ以上に
粗大化するのを防止し、結果として保磁力が低下するの
を抑制する効果を有する。従って、Ｍとしては、上記の
元素を目的に応じて組み合わせて用いることが望まし
い。添加量は、０．０１ａｔ％未満では異方性が低下
し、また１０ａｔ％を超えると強磁性でない第２相が析
出して磁化を低下させることから、Ｍは０．０１〜１０
ａｔ％とした。好ましいＭの範囲は０．５〜５％であ
る。

【００１８】Ｂについては、正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型結
晶構造を安定して析出させるためには必須である。添加
量は、４ａｔ％以下ではＲ₂Ｔ₁₇相が析出して保磁力を
低下させ、また減磁曲線の角型性が著しく損なわれる。
また、１０ａｔ％を超えて添加した場合は、磁化の小さ
い第２相が析出して粉末の磁化を低下させる。従って、
Ｂは、４〜１０ａｔ％とした。好ましいＢの範囲は５．
５〜８ａｔ％である。

【００１９】この発明において、原料合金中の正方晶Ｎ
ｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物の含有量は、該化合物が８０ｖｏ
ｌ％未満であると磁気特性が低下する。より具体的に
は、混在する第２相がα−Ｆｅ相の場合は保磁力を低下
させ、Ｒリッチ相やＢリッチ相の場合には磁化が低下す
るため、正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物の存在比を８０
ｖｏｌ％以上とした。体積比で８０％以上の正方晶Ｎｄ
₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物を有する粗粉砕粉を得るためには、
合金の鋳塊を９００℃〜１２００℃の温度で１時間以上
焼鈍するか、造塊工程で鋳型の冷却速度を制御するな
ど、適宜選定すれば良い。

【００２０】製造条件の限定理由 水素化処理法は、所要粒度の粗粉砕粉が外観上その大き
さを変化させることなく、極微細結晶組織の集合体が得
られることを特徴とする。すなわち、正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ
₁₄Ｂ型化合物に対し、高温、実際上は６００℃〜９００
℃の温度範囲でＨ₂ガスと反応させると、残存するＮｄ₂
Ｆｅ₁₄Ｂ化合物の他に、ＲＨ_2■3、α−Ｆｅ、Ｆｅ₂Ｂ
などに相分離し、さらに同温度域でＨ₂ガスを脱Ｈ₂処理
により除去すると、再度正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物
の再結晶組織が得られる。しかしながら、現実には、水
素化処理条件によって分解生成物の結晶粒径、反応の度
合いが異なり、水素化状態の金属組織は、水素化温度７
５０℃未満と７５０℃以上で明らかに異なる。この金属
組織上の違いが、脱水素処理を行った後の磁粉の磁気的
性質、特に磁気異方性に大きく影響する。

【００２１】この発明の出発原料の破砕方法は、従来の
機械的破砕法でよい。この発明において、粗粉砕粉及び
合金鋳片の平均粒度を０．３〜５０ｍｍに限定したの
は、０．３ｍｍ未満では粉末の酸化による磁性劣化の恐
れがあり、また５０ｍｍを超えると原料の取扱いが困難
になったり、粒径が大きすぎて、短時間で水素粉砕によ
って自然崩壊させることが困難となるからである。

【００２２】水素粉砕とは、この発明に用いる合金中の
Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物とその結晶粒界に存在するＮｄ
相及びＮｄ−Ｃｏ化合物相が水素を吸蔵あるいは水素と
化合してＮｄ₂Ｆｅ₁₄ＢＨ_XやＮｄＨ_2+X（Ｘ≧０）など
を生成する際の体積膨張に伴い合金が破砕され、崩壊す
る現象を利用したものである。従って、後工程で施す水
素化処理とは全く異なる工程である。

【００２３】この発明において、Ｈ₂ガス中での保持に
際し、まず鋳塊を自然崩壊させる工程ではＨ₂ガス圧力
が１０ｋＰａ未満では崩壊が充分に進行せず、また１０
００ｋＰａを超えると処理設備が大きくなりすぎ、工業
的にコスト面、また安全面で好ましくないため、圧力範
囲を１０〜１０００ｋＰａとした。さらに好ましくは１
００〜５００ｋＰａである。

【００２４】Ｈ₂ガス中での自然崩壊させる温度は、０
℃未満では自然崩壊させるための反応すなわち合金中の
Ｒリッチ相などのＲがＲＨ_2■3となる反応が進行し難
く、あえて冷却することもない。また、６００℃を越え
るとＲ₂Ｔ₁₄Ｂ相がＲＨ_2■3、α−Ｆｅ、Ｆｅ₂Ｂなどへ
の分解反応が進行してしまい、自然崩壊が充分おこら
ず、粉砕工程としての意味を失うばかりか実質的に反応
時間が長くなり、分解生成物中に適量のＲ₂Ｔ₁₄Ｂ相が
残存せず、脱水素処理後に磁気的、また結晶方位的に充
分な異方性が得られない。従って、温度範囲は０℃〜６
００℃とする。また、保持時間については、上記の自然
崩壊には数分〜１５分程度の反応潜伏時間があるため反
応（自然崩壊）を十分行わせるためには１５分以上必要
である。従って１５分以上の保持とする。また、このよ
うなＨ₂による自然崩壊工程を１００時間以上行っても
実質的な効果がなく、コスト高によるため、１５分〜１
００時間保持とする。また好ましい保持時間は３０分か
ら１０時間とする。

【００２５】自然崩壊工程からのＨ₂ガス中での昇温速
度は１０℃／ｍｉｎ未満であると、昇温過程で水素化反
応速度が最も大きい６００℃〜７５０℃の温度域を、分
解反応が進行しながら通過するために分解反応が遅す
ぎ、完全に分解して母相すなわちＲ₂Ｔ₁₄Ｂ相が残存せ
ず、脱水素処理後の磁気的及び結晶方位的異方性がほと
んど失われてしまう。また、多量に処理を行う場合は、
急激な水素化に伴う大きな発熱のために原料温度が局部
的に最適処理温度範囲を超える場合があり、そのために
実用的な保磁力が得られない場合がある。昇温速度を１
０℃／ｍｉｎ以上にすれば、６００℃〜７５０℃の領域
で反応が過度に進行せず、母相を残存したまま７５０℃
〜９００℃の水素化温度域に達するため、脱水素処理後
に磁気的および結晶方位的に大きな異方性を持った粉末
を得ることができる。従って、昇温速度は、７５０℃以
下の温度域において、１０℃／ｍｉｎ以上とする必要が
ある。また、２００℃／ｍｉｎを越える昇温速度は、赤
外線加熱炉等を用いても実質的に実現困難であり、また
可能であっても設備費が過大となりで好ましくない。よ
って、昇温速度を１０〜２００℃／ｍｉｎとする。好ま
しい範囲は１５〜５０℃／ｍｉｎである。

【００２６】この発明において、水素化工程におけるＨ
₂ガス中での保持に際し、Ｈ₂ガス圧力が１０ｋＰａ未満
では、前述の分解反応が充分に進行せず、また１０００
ｋＰａを超えると処理設備が大きくなりすぎ、工業的に
コスト面、また安全面で好ましくないため、圧力範囲を
１０〜１０００ｋＰａとした。さらに好ましくは５０〜
１５０ｋＰａである。

【００２７】水素化工程におけるＨ₂ガス中での加熱処
理温度は、６００℃未満ではＲＨ_2■3、α−Ｆｅ、Ｆｅ
₂Ｂなどへの分解反応が起こらない。また、６００〜７
５０℃の温度範囲では分解反応がほぼ完全に進行してし
まい、分解生成物中に適量のＲ₂Ｔ₁₄Ｂ相が残存せず、
脱水素処理後に磁気的、結晶方位的に充分な異方性が得
られない。また９００℃を超えるとＲＨ_2■3が不安定と
なり、かつ生成物が粒成長して正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型
化合物極微細結晶組織を得ることが困難になる。水素化
の温度範囲が７５０℃〜９００℃の領域であれば、脱水
素時の再結晶反応の核となるＲ₂Ｔ₁₄Ｂ相が分散して適
量残存するため、脱水素後のＲ₂Ｔ₁₄Ｂ相の結晶方位が
残存Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂ相によって決定され、結果的に再結晶組
織の結晶方位が原料インゴットの結晶方位と一致し、少
なくとも原料インゴットの結晶粒径の範囲内では大きな
異方性を示すことになる。そのため水素化処理の温度範
囲を７５０℃〜９００℃とする。また、加熱処理保持時
間については、上記の分解反応を充分に行わせるために
は１５分以上必要であり、また８時間を超えると残存Ｒ
₂Ｔ₁₄Ｂ相が減少して脱水素処理後の磁気異方性が低下
するため好ましくない。従って１５分〜８時間の加熱保
持とする。

【００２８】この発明において脱Ｈ₂処理は、不活性ガ
ス、具体的にはＡｒガスまたはＨｅガス雰囲気の減圧下
もしくは真空排気で行うが、これによって原料の周囲の
実質的なＨ₂分圧はほぼ平衡水素圧、例えば８５０℃に
て１ｋＰａ程度となり、脱水素反応は徐々に進行する。
不活性ガスとしてＡｒまたはＨｅに限定したのは、コス
ト面ではＡｒが使い良く、また、Ｈ₂ガスの置換性や温
度制御性の点からはＨｅガスが優れているためである。
その他の希ガスは、性能面でのメリットがない上、コス
ト的に問題がある。また、一般に不活性ガスとして取り
扱われるＮ₂ガスは、希土類系化合物と反応して窒化物
を形成するため不適当である。

【００２９】減圧気流時の雰囲気の絶対圧力が１００Ｐ
ａ未満では、脱水素反応が急激に起こり、吸熱化学反応
による温度低下が大きい。さらに、脱水素反応が急激す
ぎるために、冷却後の磁粉の組織に粗大な結晶粒が混在
してしまい、そのために保磁力が大きく低下する。一
方、雰囲気の絶対圧力が５０ｋＰａを越えると、脱水素
反応に時間がかかりすぎて実用的には問題となる。そこ
で、雰囲気の絶対圧力は１００Ｐａ〜５０ｋＰａとし
た。好ましい範囲は１ｋＰａ〜２０ｋＰａである。

【００３０】また、脱水素処理を減圧気流中で行うの
は、脱水素反応によって原料から放出されるＨ₂ガスに
よって、炉内のＨ₂分圧が上昇するのを防止し、実質的
に一定のＨ₂分圧で脱水素反応を継続させるためであ
る。実用上は炉の一方から不活性ガスを導入しつつ、他
方から真空ポンプで排気し、圧力の制御は供給口、排気
口それぞれに取り付けられた流量調整弁を用いて行う。
真空排気で脱水素を行う場合、脱水素反応速度、すなわ
ち、原料から放出される水素と真空排気速度で圧力を制
御する。このときの圧力（水素分圧）が平衡水素圧から
大きく外れると、反応速度が変化し、磁石粉末中の組織
に粗大な結晶粒が混在したり、急激な脱水素による吸熱
で原料温度が低下し、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相への再結合が不完
全となり、保磁力が大きく低下する。そこで、水素分圧
は、１０ｋＰａ以下とした。

【００３１】この発明において、脱Ｈ₂処理の温度が７
００℃未満では、ＲＨ_2■3相からのＨ₂の離脱が起こら
ないか、正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相化合物の再結晶が十分
進行せず、また、９００℃を越えると正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ
₁₄Ｂ相化合物は生成するが、再結晶粒が粗大に成長し、
高い保磁力が得られない。そのため、脱Ｈ₂処理の温度
範囲は７００℃〜９００℃とする。好ましい温度範囲は
８３０℃〜８７０℃である。

【００３２】また、加熱処理保持時間は、処理設備の排
気能力にもよるが、上記の再結晶反応を充分に行わせる
ためには少なくとも５分以上保持する必要がある。一
方、二次的な再結晶反応によって結晶が粗大化すれば保
磁力の低下を招くので、できる限り短時間のほうが好ま
しい。そのため、５分〜８時間の加熱保持で充分であ
る。脱Ｈ₂処理は、原料の酸化防止の観点から、また処
理設備の熱効率の観点からも、水素化処理時に引き続い
て行うのがよいが、水素化処理が、一旦原料を冷却し
て、再び改めて脱Ｈ₂のための熱処理を行っても良い。

【００３３】脱Ｈ₂処理後の正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合
物の再結晶粒径は、実質的に０．０５μｍ以下の平均再
結晶粒径を得ることは困難であり、またたとえ得られた
としても磁気特性上の利点がない。一方、平均再結晶粒
径が１μｍを越えると、粉末の保磁力が低下するため好
ましくない。そのため、平均再結晶粒径を０．０５μｍ
〜１μｍとした。

【００３４】

【作用】この発明は、Ｒ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系永久磁石用
希土類合金粉末を水素化処理法により製造する方法にお
いて、所定雰囲気、所定条件にて保持して鋳塊を水素粉
砕し、その後、同一炉内で連続して所定雰囲気、所定条
件にて加熱保持して水素化処理し、Ｒ水素化物、Ｔ−Ｂ
化合物、Ｔ相、Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂ化合物の少なくとも４相の混
合組織とした後、所定雰囲気もしくは所定圧力、所定条
件にて加熱保持する脱水素処理を行うことを特徴とす
る。すなわち、原料粉砕合金を水素化する工程の前に、
鋳塊に水素を吸蔵させ自然崩壊させる工程を、同一炉内
での連続する処理とすることを特徴とし、鋳塊を水素中
で熱処理する前に同一炉内で自然崩壊させることで鋳塊
が大気に暴露される表面積を減少させ、さらにその自然
崩壊させる条件を適正化することにより、原料鋳塊の鋳
造組織と処理原料の平均粒度のバラツキに関係なく、処
理後の磁気異方性が充分に大きく、かつ極微細結晶で高
保磁力を発揮するＲ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系永久磁石用希土
類合金粉末を得ることができる。

【００３５】

【実施例】

実施例１ 高周波誘導溶解法によって得られた溶湯を鉄製鋳型に鋳
込み溶製し、表１に示すＮｏ．１〜１０の組成の鋳塊を
得た。鋳塊の組織を観察したところ、チル晶、柱状晶と
等軸晶によって構成されているのが観察された。この鋳
塊を１１００℃、２４時間、Ａｒ雰囲気中で焼鈍して、
鋳塊中の正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物の体積比を９０
％以上とした。次に、この鋳塊をＡｒガス雰囲気中（Ｏ
₂量０．５％以下）でスタンプミルにて平均粒度３ｍｍ
に粗粉砕した後、この粗粉砕粉を管状炉に入れ、１Ｐａ
以下にまで真空排気した。その後、純度９９．９９９９
％以上のＨ₂ガスを導入しつつ、表２に示す水素粉砕条
件と水素中加熱条件からなる水素化処理を同一炉内で行
った。こうして得た水素化原料を、引き続き表２に示す
脱水素処理条件に従って脱水素処理を行った。排気には
ロータリーポンプを用いた。なお、水素中加熱処理と脱
水素処理の連続性は表２に示すように、同一の場合は水
素粉砕、水素中加熱、脱水素処理が同一炉内で連続して
行われたことを示す。脱水素処理を完了し冷却後、原料
温度が５０℃以下となったところで原料を取り出し、Ａ
ｒガス雰囲気中（Ｏ₂量０．５％以下）でふるいによっ
て平均粒度１００μｍに分級した。得られた希土類合金
粉末の磁気特性を表２に示す。

【００３６】実施例２ 実施例１で用いたＮｏ．１０の組成で、鋳塊厚を２０ｍ
ｍ〜４０ｍｍと変化させて合金を実施例１と同じ方法で
溶解鋳造した。鋳塊は、厚さ以外の寸法は長さ２５０ｍ
ｍ×高さ３００ｍｍとなるようにした。鋳型は、鉄製の
板とスペーサーからなり、このスペーサーの寸法によっ
て鋳塊厚を調整した。スペーサーの寸法が変わっても鋳
型の冷却能力が変わらないので、鋳塊厚が厚くなるにつ
れて、鋳塊の中央付近に等軸晶ができるようになる。こ
の鋳塊を１１００℃、２４時間、Ａｒ雰囲気中で焼鈍し
て、鋳塊中の正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物の体積比を
９０％以上とした。この鋳塊を、Ａｒガス雰囲気中（Ｏ
₂量０．５％以下）でスタンプミルにて平均粒度３ｍｍ
に粗粉砕した後、この粗粉砕粉を管状炉に入れ、１Ｐａ
以下にまで真空排気した。その後、純度９９．９９９９
％以上のＨ₂ガスを導入しつつ、２００℃で１時間保持
することで水素粉砕し、引き続き同一炉内で、昇温速度
を１５℃／ｍｉｎとして８３０℃で３時間保持する水素
中加熱処理とからなる水素化処理と、Ａｒガスの１０ｋ
Ｐａの減圧気流中において８６０℃で０．５時間保持す
る脱水素処理を行った。冷却後、原料温度が５０℃以下
となったところで原料を取り出した。こうして得られた
磁性粉末の保磁力、磁化容易方向及び困難方向の、外部
磁場１．２ＭＡ／ｍでの磁化と残留磁束密度を、インゴ
ット厚みに対してグラフ化し、図１に示す。なお、磁化
容易方向と困難方向の値の差が大きいほど磁気的な異方
性が大きいことを示している。

【００３７】比較例１ 表１に示す実施例１と同様の組成を有する１０種類の組
成の鋳塊を、１１００℃、２４時間、Ａｒ雰囲気中で焼
鈍して、鋳塊中の正方晶子Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物の体
積比を９０％以上とした。この鋳塊をＡｒガス雰囲気中
（Ｏ₂量０．５％以下）でスタンプミルにて平均粒度１
００μｍに粗粉砕した後、管状炉に入れ、１Ｐａ以下に
まで真空排気した。その後、純度９９．９９９９％以上
のＨ₂ガスを導入しつつ、表３に示す処理条件で水素化
処理および脱水素処理を行った。ここに示した処理条件
は、処理前の平均粒度がこの発明の限定範囲外である。
得られた磁性粉の磁気特性を表３に示す。

【００３８】比較例２ 表１に示す実施例１と同様の組成を有する１０種類の組
成の鋳塊を、１１００℃、２４時間、Ａｒ雰囲気中で焼
鈍して、鋳塊中の正方晶子Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物の体
積比を９０％以上とした。この鋳塊をＡｒガス雰囲気中
（Ｏ₂量０．５％以下）でスタンプミルにて平均粒度３
ｍｍに粗粉砕した後、密閉容器に入れ、１Ｐａ以下にま
で真空排気した。その後、純度９９．９９９９％以上の
Ｈ₂ガスを絶対圧で０．３ＭＰａまで導入し、２４時間
保持し合金を自然崩壊させた。こうして得られた粗粉砕
粉はＡｒガス雰囲気中（Ｏ₂量０．５％以下）でふるい
によって平均粒度１００μｍに分級し、この粗粉砕粉を
管状炉に入れ、１Ｐａ以下にまで真空排気した。その
後、純度９９．９９９９％以上のＨ₂ガスを導入しつ
つ、表４に示す処理条件で水素化処理および脱水素処理
を行った。ここに示した製造方法は、処理中の水素粉砕
と水素化処理が同一容器内で連続して行われておらず、
この発明の限定範囲外である。得られた磁性紛の磁気特
性を表４に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】

【発明の効果】この発明によるＲ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系永
久磁石用合金粉末の製造方法は、Ｒ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ合
金の平均粒度０．３ｍｍ〜５０ｍｍの粗粉砕粉もしくは
鋳塊片を、所定雰囲気にて所定条件の水素粉砕と水素化
処理を、同一炉内で連続して行い、引き続き所定の雰囲
気にて所定条件で脱水素熱処理を行って冷却することに
より、高い保磁力と大きな磁気異方性を同時に有する、
ボンド磁石および焼結磁石原料としてのＲ−Ｔ−（Ｍ）
−Ｂ系合金粉末を溶解後のインゴット組織に関係なく、
また、処理平均粒度のバラツキの範囲に関係なくして得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による永久磁石用希土類合金粉末の保
磁力、磁化容易方向及び困難方向の外部磁場１．２ＭＡ
／ｍでの磁化と残留磁束密度を、鋳塊厚みに対して表し
たグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 1/053 1/06 (72)発明者 細川 誠一 大阪府三島郡島本町江川２丁目15ー17 住 友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 上原 稔 大阪府三島郡島本町江川２丁目15ー17 住 友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 広沢 哲 大阪府三島郡島本町江川２丁目15ー17 住 友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 富田 俊郎 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｒ：１０〜２０ａｔ％（Ｒ：Ｙを含む希
   土類元素の少なくとも１種で、かつＰｒまたはＮｄの１
   種または２種をＲのうち５０ａｔ％以上含有）、Ｔ：６
   ７〜８５ａｔ％（Ｔ：ＦｅまたはＦｅの一部を５０ａｔ
   ％以下のＣｏで置換）、Ｍ：０．０１〜１０ａｔ％
   （Ｍ：Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｖ、Ｓｉ
   のうち１種または２種以上）、Ｂ：４〜１０ａｔ％であ
   る合金鋳塊を破砕して、少なくとも８０ｖｏｌ％以上が
   正方晶構造Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物からなる平均粒度が
   ０．３ｍｍ〜５０ｍｍの粗粉砕粉または合金塊片となし
   た後、前記粗粉砕粉または合金塊片を原料として、これ
   に下記１）から３）の各工程を順次施した後、冷却して
   平均結晶粒径が０．０５μｍ〜１μｍで磁気的に異方性
   を有する希土類合金粉末を得ることを特徴とする永久磁
   石用希土類合金粉末の製造方法。 １） １０ｋＰａ〜１０００ｋＰａのＨ₂ガス中で、０
   ℃〜６００℃で１５分以上保持することにより水素粉砕
   する工程。 ２） 同一炉内で連続して６００℃〜７５０℃の温度域
   で昇温速度が１０℃／ｍｉｎ〜２００℃／ｍｉｎになる
   ように昇温後、１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａのＨ₂ガス
   中で、７５０℃〜９００℃で１５分〜８時間加熱保持
   し、組織をＲ水素化物、Ｔ−Ｂ化合物、Ｔ相、Ｒ₂Ｔ₁₄
   Ｂ化合物の少なくとも４相の混合組織となす工程。 ３） ＡｒガスまたはＨｅガスによる絶対圧１００Ｐａ
   〜５０ｋＰａの減圧気流中もしくは真空排気によって炉
   内の水素分圧を１０ｋＰａ以下とし、７００℃〜９００
   ℃の温度範囲で５分〜８時間の保持をする脱Ｈ₂処理工
   程。
2. 【請求項２】 １）工程、２）工程、及び３）工程を同
   一炉内にて連続して行うことを特徴とする請求項１の永
   久磁石用希土類合金粉末の製造方法。