JPH0888112A

JPH0888112A - Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石の製造方法

Info

Publication number: JPH0888112A
Application number: JP6247330A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yamashita; 治山下
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】成形体の寸法精度の向上及び生産性の向上を
図り、薄肉形状や小型形状でかつ優れた磁気特性を有す
るＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石の製造方法の提供。【構成】微粉砕した主相系合金粉末と酸化防止のため
に比較的粒径を大きくした液相系合金粉末のそれぞれ個
別にあるいは所定混合比で配合混合後に、メチルセルロ
ース、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールの単
独あるいは複合したものと水とからなるバインダーを添
加、混練してスラリー状となし、該スラリーをスプレー
ドライヤー装置により平均粒度２０μｍ〜４００μｍの
流動性の高い球形状の造粒粉となし、スプレー造粒工程
中における酸化を抑制するとともに、該造粒粉を用いて
焼結磁石化することにより、バインダー自体の優れた潤
滑性とも相まって、粉体の流動性が格段に向上し、成形
サイクルが向上するとともに、成形体密度のバラツキや
成形機の寿命を低下させることもなく、焼結後の寸法精
度にも優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、粉末冶金法によりＲ
−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石を製造する方法に係り、微細
結晶化した主成分系Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金微粉末と液相系
化合物粉末を個別にあるいは先に所定の割合で配合混合
した後、特定の水溶性バインダーと水を添加、撹拌して
スラリー状となし、該スラリーをスプレードライヤー装
置にて造粒することにより、球形状の造粒粉を得て、成
形時の粉体の流動性、潤滑性を向上させて、成形サイク
ルの向上、成形体の寸法精度を向上させると同時に、焼
結体中の残留酸素量と残留炭素量を抑制し、薄肉形状や
小型形状の優れた磁気特性を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結
磁石の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、家電製品を初めコンピュータの周
辺機器や自動車等用途に用いられる小型モーターやアク
チュエータ等には、小型化、軽量化とともに高性能化が
求められており、その磁石材料も小型化、軽量化、薄肉
化が要求されている。現在の代表的な永久磁石材料とし
ては、アルニコ磁石、フェライト磁石、希土類コバルト
磁石、そして、出願人が先に提案したＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁
石（特公昭６１−３４２４２号等）が挙げられる。上記
の中でも、特に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石は、資源的に豊富
な軽希土類元素などを主成分とするため、磁石を安定に
供給することができ、しかも他の磁石材料に比べて磁気
特性が格段にすぐれるために、各種用途に多用されてい
る。

【０００３】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石は、最大エネ
ルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）が４０ＭＧＯｅを超え、最
大では５０ＭＧＯｅを超える極めて優れた磁気特性を有
するが、その優れた磁気特性を発現させるためには、所
要組成からなる合金を１〜１０μｍ程度の平均粒度に粉
砕することが必要となる。しかし、合金粉末の粒度を小
さくすると、成形時の粉末の流動性が悪くなり、成形体
密度のバラツキや成形機の寿命を低下させるとともに、
焼結後の寸法精度にもバラツキを生じることとなり、特
に薄肉形状や小型形状の製品を得るのが困難であった。
また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石は、大気中で酸化し
易い希土類元素や鉄を主成分として含有するため、合金
粉末の粒度を小さくすると、酸化により磁気特性が劣化
する問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのため、特に成形性
を改良するために、成形前の合金粉末に、ポリオキシエ
チレンアルキルエーテルなどを添加したもの（特公平４
−８０９６１号）、それらにさらにパラフィンやステア
リン酸塩を添加したもの（特公平４−８０９６２号、特
公平５−５３８４２号）、またオレイン酸を添加したも
の（特公昭６２−３６３６５号）等が提案された。しか
し、ある程度の成形性は向上できるものの、その改善効
果にも限界があり、近年要求される薄肉形状や小型形状
の成形は依然困難であった。

【０００５】また、上記のバインダーや潤滑剤の添加と
ともに、さらに成形性を改良し、薄肉形状品や小型形状
品を製造する方法として、成形前の合金粉末に飽和脂肪
族カルボン酸や不飽和脂肪族カルボン酸にミリスチル酸
エチルやオレイン酸からなる滑剤を添加して混練した
後、造粒を行なって成形する方法（特開昭６２−２４５
６０４号）、あるいはパラフィン混合物に飽和脂肪族カ
ルボン酸や不飽和脂肪族カルボン酸等添加、混練後、造
粒した後成形する方法（特開昭６３−２３７４０２号）
も提案されている。

【０００６】しかし、上記の方法では、粉末粒子の結合
力が十分でなく、造粒粉が壊れやすいために、十分な粉
末の流動性を実現することが困難であった。成形性を向
上させたり、粉末粒子の結合力を高めるためには、種々
バインダーや潤滑剤の添加量を増やすことが考えられる
が、多量に添加すると、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末中のＲ
成分とバインダーとの反応により、焼結後の焼結体の残
留酸素量、残留炭素量が増加し、磁気特性の劣化を招く
ことになるので、添加量にも制限があった。

【０００７】また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末を対象とす
るものではないが、Ｃｏ系スーパーアロイ粉末を対象と
した圧縮成形用のバインダーとして、対象合金粉末に対
して、１．５〜３．５ｗｔ％のメチルセルロースとさら
に所定量の添加物であるグリセリンとほう酸を混合した
組成が提案（ＵＳＰ４，１１８，４８０）され、また、
工具用合金粉末の射出成形用のバインダーとして、特殊
組成からなり、対象合金粉末に対して０．５〜２．５ｗ
ｔ％のメチルセルロースに水、グリセリン等の可塑剤、
ワックスエマルジョン等の滑剤、離型剤を添加した組成
が提案（特開昭６２−３７３０２）されている。しか
し、それらはいずれも所定の流動性と成形体強度を確保
するため、いずれも対象合金粉末に対して、上記のよう
に例えば０．５ｗｔ％以上もの比較的多量のバインダー
を使用するもので、しかも種々のバインダー添加剤の添
加、例えばグリセリン等の可塑剤をメチルセルロースと
同量程度添加することが不可欠であるため、射出成形や
圧縮成形後、脱脂した後、焼結後でもかなりの炭素と酸
素が残留し、特にこの発明の対象とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系
焼結磁石の場合、磁気の劣化を招くので、容易には適用
できない。

【０００８】また、フェライトなどの酸化物粉末を対象
として、平均粒度１μｍ以下粉末に、バインダーとして
０．６〜１．０ｗｔ％のポリビニルアルコールを添加し
たのち、スプレードライヤー装置により造粒粉を製造
し、該造粒粉を成形、焼結する方法が知られている。し
かし、それらはいずれも酸化物粉末に対して０．６ｗｔ
％以上もの多量のバインダーを使用するもので、脱脂処
理を施したのちの焼結体にもかなりの炭素及び酸素が残
留するため、非常に酸化及び炭化しやすい性質を有し、
少しの酸化あるいは炭化によっても極端に磁気特性が劣
化するこの発明の対象とする希土類含有合金粉末に、上
記のような酸化物を対象とした方法をそのまま適用する
ことはできない。

【０００９】特に、酸化物の場合は比較的多量のバイン
ダーを用いても大気中で脱脂、焼結できるため、脱脂、
焼結時にバインダーが燃焼してある程度の残留炭素の抑
制を図ることができるが、この発明の対象とする希土類
含有合金粉末の場合は、酸化により磁気特性が劣化する
ため大気中で脱脂、焼結することができないので、多量
のバインダー添加は得られる焼結磁石の磁気特性に致命
的な悪影響を及ぼすこととなる。

【００１０】このように、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石
の製造方法において、成形前の合金粉末に、種々のバイ
ンダーや潤滑剤を添加したり、さらに造粒を行なって、
成形性を改良する試みが種々提案されてはいるが、いず
れの方法によっても、近年要求されるような、薄肉形状
や小型形状でかつすぐれた磁気特性を有するＲ−Ｆｅ−
Ｂ系焼結永久磁石を製造するのは困難であった。

【００１１】この発明は、粉末冶金法によりＲ−Ｆｅ−
Ｂ系焼結永久磁石を製造する方法において、合金粉末と
バインダーとの反応を抑制し、焼結体の残留酸素量、残
留炭素量を低減させるとともに、成形時の粉体の流動
性、潤滑性を向上させて、成形体の寸法精度の向上及び
生産性の向上を図った、薄肉形状や小型形状でかつ優れ
た磁気特性を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石の製造
方法の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】発明者らは、Ｒ−Ｆｅ−
Ｂ系合金粉末とバインダーとの反応を抑制でき、焼結体
の残留酸素量、残留炭素量を低減させる方法を種々検討
した結果、バインダーとして、少量のメチルセルロー
ス、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールのうち
少なくとも１種と水とからなるバインダーを用いること
により、焼結前の工程におけるＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末
とバインダーとの反応を抑制することができ、焼結後の
焼結体の残留酸素量、残留炭素量を大幅に低減できるこ
とを知見した。

【００１３】また、上記バインダーが、メチルセルロー
ス、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールをそれ
ぞれ単独で用いる場合、その添加量を０．５ｗｔ％以下
としても、成形時に金型へ粉末を供給するためのフィー
ダー内における振動にも十分耐えられる程度の一次粒子
の粒子間結合力と、十分な流動性及び成形体強度を得る
ことができること、メチルセルロース、ポリアクリルア
ミド、ポリビニルアルコールを複合した場合、その量を
０．４ｗｔ％以下としても上記と同様な作用効果が得ら
れること、さらに、必要に応じて使用する滑剤も０．３
ｗｔ％以下と極少量でよく、総バインダー中の炭素含有
量を大幅低減できることを知見した。

【００１４】また、発明者らは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉
中にＲ成分とバインダー及び水との反応を抑制するため
に、従来の粉末冶金法で一般的に使用されている所要の
単一組成のＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金原料粉末の代わりに、Ｒ
₂Ｆｅ₁₄Ｂ相を主相とする平均粒径１〜１０μｍの主相
系合金粉末と、Ｒ₃Ｃｏ相を含むＣｏまたはＦｅとＲと
の金属官化合物相に一部Ｒ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相等を含
みかつ希土類含有量が多く、極力有機バインダーとの反
応を抑えるように主相系合金より平均粒径の大きい平均
粒径８〜４０μｍの液相系化合物粉末の２種類の原料粉
末を用いることにより、焼結後の残留酸素量を低減でき
ることを知見した。

【００１５】さらに、上記のＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末の
主相系粉末と液相系粉末をそれぞれ個別にもしくは配合
混合粉末に上記バインダーと水を添加、混練してスラリ
ー状となし、該スラリーをスプレードライヤー装置によ
り平均粒径が２０μｍ〜４００μｍの球形状の造粒粉に
なるように造粒し、原料粉末を主相系と液相系で個別に
造粒した造粒粉については所定の混合比になるように配
合混合した後、また造粒前に混合した原料粉末の造粒粉
についてはそのまま成形することにより、造粒粉は十分
な結合力を有し、バインダー自体のすぐれた潤滑性とも
相まって、粉体の流動性が格段に向上し、成形体密度の
バラツキを低減させ、また焼結後の寸法精度にもすぐれ
る、薄肉形状や複雑形状でかつ優れた磁気特性を有する
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石が効率よく得られることを
知見し、この発明を完成した。

【００１６】すなわち、この発明は、Ｒ（但しＲはＹを
含む希土類元素のうち少なくとも１種）１２原子％〜２
５原子％、Ｂ４原子％〜１０原子％、Ｃｏ０．１原子％
〜１０原子％、Ｆｅ６８原子％〜８０原子％を主成分と
し、少なくともＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相とＲリッチ相の２相を有
する平均粒径１〜１０μｍの主相系合金粉末と、Ｒ₃Ｃ
ｏ相を含むＣｏまたはＦｅとＲとの金属間化合物相に一
部Ｒ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相等を含み、Ｒ（但しＲはＹを
含む希土類元素のうち少なくとも１種）２０原子％〜４
５原子％、Ｃｏ３原子％〜２０原子％、Ｂ１２原子％以
下、残部Ｆｅとする平均粒径８〜４０μｍの液相系化合
物粉末の２種類の粉末に、個別にそれぞれメチルセルロ
ース、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールのう
ち少なくとも１種と水とからなるバインダーを添加、混
練してスラリー状となし、該スラリーをスプレードライ
ヤー装置により、平均粒径２０〜４００μｍの球形状の
造粒粉となし、該２種の造粒粉を用いて所要混合比に配
合混合した後、磁場中圧縮成形、焼結、熱処理する粉末
冶金法により焼結永久磁石を製造することを特徴とする
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石の製造方法である。

【００１７】また、この発明は、上記の構成において、
主相系合金粉末と液相系化合物粉末を所要混合比に配合
混合した後、メチルセルロース、ポリアクリルアミド、
ポリビニルアルコールのうち少なくとも１種と水とから
なるバインダーを添加、混練してスラリー状となし、該
スラリーをスプレードライヤー装置により、平均粒径２
０〜４００μｍの球形状の造粒粉となし、粉末冶金法に
より焼結永久磁石を製造するＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁
石の製造方法を併せて提案する。

【００１８】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末として、Ｒ（但し
ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種）１２原
子％〜２５原子％、Ｂ４原子％〜１０原子％、Ｃｏ０．
１原子％〜１０原子％、Ｆｅ６８原子％〜８０原子％を
主成分とし、少なくともＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相とＲリッチ相の
２相を有する平均粒径１〜１０μｍの主相系合金粉末
と、Ｒ₃Ｃｏ相を含むＣｏまたはＦｅとＲとの金属間化
合物相に一部Ｒ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相などを含み、Ｒ
（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種）
２０原子％〜４５原子％、Ｃｏ３原子％〜２０原子％、
Ｂ１２原子％以下、残部Ｆｅとする平均粒径８〜４０μ
ｍの液相系化合物粉末を所定の割合で配合混合し、混合
後の平均粒度が２０μｍ程度以下の範囲にある合金粉末
を用いることを特徴とする。これらの合金粉末を用い２
種類の原料の平均粒度を変えると同時に、希土類元素の
酸化物の発生を見込んで予め過剰のＲ成分を添加するこ
とにより、過剰の液相系化合物粉末の添加により焼結時
の液相の発現を充分にすることが可能で、Ｒ成分とバイ
ンダーとの反応による磁気特性の劣化を防止することが
できる。

【００１９】上記の配合合金粉末において、主相系合金
粉末を得るには、Ｒは、１２原子％未満では合金溶製時
に晶出するα−Ｆｅ相が増加し好ましくなく、Ｒが２５
原子％を超えると残留磁束密度（Ｂｒ）が低下するた
め、Ｒは１２原子％〜２５原子％が好ましい。また、Ｂ
は、４原子％未満では高い保磁力（ｉＨｃ）が得られ
ず、１０原子％を超えると残留磁束密度（Ｂｒ）が低下
するため、Ｂは４原子％〜１０原子％が好ましい。主相
系合金粉末中のＣｏは、０．１原子％以上含有すると、
原料中の酸素量を低減させる効果がある。またＣｏが１
０原子％を超えると、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相中のＦｅと置換さ
れて保磁力を失うために、Ｃｏを含有させる場合は０．
１原子％〜１０原子％が好ましい。さらに、残部はＦｅ
および不可避的不純物からなり、Ｆｅは６８原子％未満
では相対的に希土類元素がリッチとなり、Ｒリッチ相が
増加し、８０原子％を超えると残留Ｆｅ部が増加しすぎ
て、相対的に希土類元素が少なくなり、バインダーとの
酸化反応により、液相焼結に必要な希土類元素が消耗し
すぎるため、６８原子％〜８０原子％の範囲が好まし
い。主成分系合金粉末のＲリッチ相の占有重量は、４ｗ
ｔ％以下では焼結時の主成分系中のＲ量が少ないために
焼結が不十分となり、また２０ｗｔ％を超えると焼結後
の残留磁束密度が低下するために、Ｒリッチ相の占有重
量は４ｗｔ％を超え２０ｗｔ％以下とする。

【００２０】Ｒ₃Ｃｏ相を含むＣｏ又はＦｅとＲとの金
属間化合物相（但しＣｏの１部あるいは大部分をＦｅに
て置換できる）からなる液相系化合物粉末は、Ｒ₃Ｃｏ
相あるいはＲ₃Ｃｏ相のＣｏの一部をＦｅで置換された
相とからなり、中心相が、ＲＣｏ₅、Ｒ₂Ｃｏ₇、ＲＣ
ｏ₃、ＲＣｏ₂，Ｒ₂Ｃｏ₃、Ｒ₂Ｆｅ₁₇、ＲＦｅ₂、Ｎｄ
₂Ｃｏ₁₇、Ｎｄ₅Ｃｏ₁₉、Ｄｙ₆Ｆｅ₂、ＤｙＦｅなど、及
び前記金属間化合物相とＲ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ、Ｒ_1.11
（ＦｅＣｏ）₄Ｂ₄等のいずれかからなる合金粉末であ
る。液相系化合物粉末の組成は、前述のごとく、目的組
成の希土類元素の種類とその量に応じて、金属間化合物
の含有希土類元素比率を変化させる。しかし、Ｒが２０
原子％未満では主成分系原料と配合して磁石を製造する
際に、主相系のＲの一部酸化によるＲの消耗分の補充が
充分でなく、焼結時の液相の発現が充分でなくなる。ま
た４５原子％を超えると含有酸素量の増加を招き好まし
くない。また、Ｃｏは前記の化合物を形成させるために
は３原子％以上必要であり、２０原子％を超えると保磁
力が低下するため、３〜２０原子％とし、残部はＦｅで
置換することができる。さらに、Ｂは１２原子％を超え
るとＲ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相以外にＢ−ｒｉｃｈ相やＦ
ｅ−Ｂ化合物などが余剰に存在することとなるので好ま
しくない。

【００２１】さらに、主相系合金粉末および／またはＲ
₃Ｃｏ相を含むＣｏまたはＦｅとＲとの金属間化合物相
及びＲ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相などからなる液相系化合物
粉末に、Ｃｕ、Ｓ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｅのうち少な
くとも１種を添加含有させることにより、得られる永久
磁石の高保磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能
になる。これらの添加元素は通常合計量で１０ａｔ％以
下が望ましく、添加元素に応じて合計量を５ａｔ％以
下、３ａｔ％以下など適宜選定することが望ましい。

【００２２】上記の合金原料粉末において、主相系合金
粉末の平均粒度が１μｍ未満では大気中の酸素あるいは
バインダー及び水と反応して酸化しやすくなり、焼結後
の磁気特性を低下させる恐れがあるため好ましくなく、
また１０μｍを超える平均粒度では粒径が大きすぎて焼
結密度が９５％で飽和し、該密度の向上が望めないため
好ましくない。よって１〜１０μｍの平均粒度が好まし
い範囲である。特に好ましくは１〜６μｍの範囲であ
る。

【００２３】一方、液相系化合物粉末の平均粒度は、８
μｍ未満ではバインダーとの反応が単一組成の合金粉末
（１〜１０μｍの平均粒度）と同程度であり、主成分系
粉末への添加の効果がほとんど見られない。また液相系
化合物粉末の平均粒度が、４０μｍを超えるとバインダ
ーとの反応はかなり抑制されるが、逆に焼結時の焼結性
が悪化し、焼結密度が低下すると同時に保磁力が低下す
るので、液相系の合金粉末の平均粒径は８〜４０μｍが
好ましい。

【００２４】主相系合金粉末と液相系化合物粉末は、７
０〜９９：３０〜１の比率で配合することができ、さら
に７０〜９７：３０〜３が好ましく、磁石特性に応じた
複数種組成の合金粉末を得ることができる。このような
比率で配合することによって、平均粒度１〜５μｍの主
成分系合金粉末と、平均粒度８〜４０μｍの液相系合金
粉末とからなる混合粉末の全体としての平均粒度が先の
単一組成の合金粉末と同程度の平均粒度２０μｍ程度以
下、好ましくは１０μｍ程度以下の合金粉末となる。

【００２５】上述の主相系合金粉末と液相系化合物粉末
の製造方法としては、溶解・粉化法、超急冷法、直接還
元拡散法、水素含有崩壊法、アトマイズ法などの公知の
方法を適宜選定し、所要平均粒度の合金粉末を得ること
ができる。

【００２６】バインダー成分この発明において、主相系合金粉末と液相系化合物粉末
をスラリー状にするために添加するバインダーには、メ
チルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルアル
コールのうち少なくとも１種と水とからなるものを用い
る。上記のメチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポ
リビニルアルコールは少量の添加でスラリーの粘度を向
上させることができると共に乾燥後においても高い結合
力を保持することができ、また、添加量が少量で十分な
ため、粉末中の残留酸素量、炭素量を低減することがで
きる。

【００２７】バインダーとして、メチルセルロース、ポ
リビニルアルコール、ポリアクリルアミドを単独で用い
る場合の含有量は、０．０５ｗｔ％未満では造粒粉内の
粒子間の結合力が弱く、成形前の給粉時に造粒粉が壊れ
るとともに粉体の流動性が著しく低下し、また、０．５
ｗｔ％を越えると、焼結体における残留炭素量と酸素量
が増加して保磁力が下がり磁気特性が劣化するので、
０．０５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％の含有量がこれらの点で
好ましい。メチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポ
リビニルアルコールを複合して用いる場合の含有量も、
上記の単独で用いる場合と同様に、０．０５ｗｔ％未満
では造粒粉内の粒子間の結合力が弱く、成形前の給粉時
に造粒粉が壊れるとともに粉体の流動性が著しく低下
し、また、０．４ｗｔ％を越えると、焼結体における残
留炭素量と酸素量が増加して保磁力が低下し磁気特性が
劣化するので、０．０５ｗｔ％〜０．４ｗｔ％の含有量
が好ましい範囲である。

【００２８】この発明において、上述のバインダーに添
加する水の含有量は、２０ｗｔ％未満では合金粉末とバ
インダーとを混練したスラリーの濃度が高くなって、粘
度が増加しすぎるため、該スラリーを後述する撹拌機か
らスプレードライヤー装置まで供給することができず、
また、５０ｗｔ％を超えるとスラリーの濃度が低くなり
すぎ、撹拌機内及び撹拌機のスラリー供給パイプ内で沈
殿が起こり、供給量が不安定になるとともにスプレード
ライヤー装置によって得られる造粒粉の平均粒度が２０
μｍ未満となり、さらに粒度にバラツキを生じるため、
２０ｗｔ％〜５０ｗｔ％が好ましい範囲である。水とし
ては、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末のＲ成分との反応を極力
抑制するために、脱酸素処理した純水、あるいは窒素な
どの不活性ガスをバブリング処理した水を用いることが
望ましい。

【００２９】また、合金粉末へのバインダーの添加、撹
拌は、０℃〜１５℃の温度範囲内で行うことが好まし
く、合金粉末と水との酸化反応をより抑制することがで
きる。逆に、１５℃を超える温度での撹拌は合金粉末と
水との酸化反応を促進されるため好ましくない。０℃〜
１５℃の温度範囲内に保持するには、予め該温度に冷却
した水を用いたり、撹拌容器を冷却水などによって冷却
する手段などを採用することができる。

【００３０】また、上述したバインダーにグリセリン、
ワックスエマルジョン、ステアリン酸、フタール酸エス
テル、ペトリオール、グライコール等の分散剤・潤
滑剤のうち少なくとも１種を添加するか、あるいはさら
に、ｎ−オクチルアルコール、ポリアルキレン誘導体、
ポリエーテル系誘導体等の消泡剤を添加すると、スラリ
ーの分散性、均一性の向上及びスプレードライヤー装置
での粉化状態が良好になり、気泡が少なく、滑り性、流
動性にすぐれる球形状の造粒粉を得ることが可能にな
る。なお、添加する場合は、０．０３ｗｔ％未満の含有
量では造粒粉を成形後の離型性改善に効果がなく、また
０．３ｗｔ％を超えると焼結体における残留炭素量と酸
素量が増加して保磁力が下がり磁気特性が劣化するの
で、０．０３ｗｔ％〜０．３ｗｔ％の含有量が好まし
い。

【００３１】造粒方法この発明において、合金粉末に上述したバインダーを添
加、混練したスラリーは、スプレードライヤー装置によ
って造粒粉にする。まず、スプレードライヤー装置を用
いた造粒粉の製造方法を説明すると、スラリー撹拌機か
らスラリーをスプレードライヤー装置に供給する、例え
ば、回転ディスクの遠心力で噴霧したり、加圧ノズル先
端部で霧状に噴霧され、噴霧された液滴は、加熱された
不活性ガスの熱風によって瞬時に乾燥されて造粒粉とな
り、回収部内の下部に自然落下する。

【００３２】スプレードライヤー装置の構成としては、
上記のディスク回転型、加圧ノズル型のいずれでもよい
が、造粒するＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末は非常に酸化し易
いために、装置のスラリー収納部内あるいは造粒粉の回
収部内を不活性ガスなどで置換でき、かつその酸素濃度
を常時３％以下に保持できる密閉構造であることが好ま
しい。また、スプレードライヤー装置の回収部内の構成
としては、回転ディスクあるいは加圧ノズルより噴霧さ
れた液滴を瞬時に乾燥させるために、回転ディスクの近
傍あるいは加圧ノズルの上方に加熱された不活性ガスを
噴射する噴射口を配置し、また回収部内の下部に、噴射
されたガスを回収部外へ排出する排出口を設けるが、そ
の際、予め装置外部あるいは装置に付属された加熱器で
所要温度に加熱された不活性ガスの温度を低下させない
ように、上記噴射口を不活性ガスの温度に応じた温度、
例えば６０〜１５０℃に保持することが好ましい。

【００３３】すなわち、不活性ガスの温度が低下する
と、噴霧された液滴を短時間で十分乾燥することができ
なくなるため、スラリーの供給量を減少させなければな
らず能率が低下してしまう。また、比較的大きな粒径の
造粒粉を作る場合は、回転ディスクの回転数あるいは加
圧ノズルの圧力を低下させるが、その際に不活性ガスの
温度が低下していると、噴霧された液滴を十分乾燥する
ことができないので、結果としてスラリーの供給量を減
少させることにより、大きな粒径の造粒粉を得る場合に
は極端に能率が低下することになる。従って、予め加熱
された不活性ガスの温度をそのまま維持しながら回収部
内へ送り込むには、噴射口の温度を６０〜１５０℃に保
持することが好ましく、特に１００℃前後が最も好まし
い。

【００３４】また、不活性ガスの噴射口と排出口の温度
差が小さい場合も処理能率が低下する傾向があるので、
排出口の温度は５０℃以下、好ましくは４０℃以下、特
に好ましくは常温に設定することが望ましい。不活性ガ
スとしては、窒素ガスやアルゴンガスが好ましく、加熱
温度は６０〜１５０℃が好ましい。

【００３５】造粒粉の粒度は、スプレードライヤー装置
へ供給するスラリーの濃度や、その供給量、あるいは回
転ディスクの回転数または加圧ノズルの圧力によって制
御することができるが、平均粒径が２０μｍ未満では、
造粒粉の流動性がほとんど向上せず、また、平均粒径が
４００μｍを超えると、粒径が大きすぎて成形時の金型
内への充填密度が低下するとともに成形体密度も低下
し、ひいては、焼結後の焼結体密度の低下をきたすこと
となるため好ましくなく、よって、造粒粉の平均粒径は
２０〜４００μｍが好ましい。特に好ましくは５０〜２
００μｍである。また、ふるいによりアンダーカット、
オーバーカットを行なうことにより、さらに極めて流動
性に富んだ造粒粉を得ることができる。さらに、得られ
た造粒粉にステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウ
ム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウ
ム、ポリエチレングリコール等の潤滑剤を少量添加する
と、さらに流動性を向上させることができ有効である。

【００３６】造粒後の工程、すなわち、成形、焼結、熱
処理など条件、方法は公知のいずれの粉末冶金的手段を
採用することができる。また、スプレー造粒粉の混合は
主相系と液相系合金粉末を個別にスプレーした場合であ
り、特にＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末の主相系と液相系合金
粉末で焼結時の相互拡散が比較的容易に起こるような材
料では成分調整などのために、造粒粉の混合も有効な手
段である。該混合はロータリーミキサーなどが有効であ
る。成形は、公知のいずれの成形方法も採用できるが、
圧縮成形で行なうことが最も好ましく、その圧力は、
０．３〜２．０Ｔｏｎ／ｃｍ²が好ましい。また、磁場
を印加して成形する場合の磁場強度としては１０〜２０
ｋＯｅが好ましい範囲である。焼結前には、真空中で加
熱する一般的な方法や、水素流気中で１００〜２００℃
／時間で昇温し、３００〜６００℃で１〜２時間程度保
持する方法などにより脱バインダー処理を行なうことが
好ましい。脱バインダー処理を施すことにより、バイン
ダー中のほぼ全炭素が脱炭され、磁気特性の向上に繋が
る。

【００３７】なお、Ｒ元素を含む合金粉末は、水素を吸
蔵しやすいために、水素流気中での脱バインダー処理後
には脱水素処理を行なうことが好ましい。脱水素処理
は、真空中で昇温速度は、５０〜２００℃／時間で昇温
し、５００〜８００℃で１〜２時間程度保持することに
より、吸蔵されていた水素はほぼ完全に除去される。ま
た、脱水素処理後は、引き続いて昇温加熱して焼結を行
うことが好ましく、５００℃を超えてからの昇温速度は
任意に選定すればよく、例えば１００〜３００℃／時間
など、焼結に際して取られる公知の昇温方法を採用でき
る。

【００３８】脱バインダー処理後の成形品の焼結並びに
焼結後の熱処理条件は、選定した合金粉末組成に応じて
適宜選定されるが、焼結並びに焼結後の熱処理条件とし
ては、１０００〜１１８０℃、１〜２時間保持する焼結
工程、４５０〜８００℃、１〜８時間保持する時効処理
工程などが好ましい。

【００３９】

【作用】この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末として、
微粉砕した主相系合金粉末と酸化防止のために比較的粒
径を大きくした液相系合金粉末のそれぞれ個別にあるい
は所定混合比で配合混合後に、メチルセルロース、ポリ
アクリルアミド、ポリビニルアルコールの単独あるいは
複合したものと水とからなるバインダーを添加、混練し
てスラリー状となし、該スラリーをスプレードライヤー
装置により平均粒度２０μｍ〜４００μｍの流動性の高
い球形状の造粒粉となし、スプレー造粒工程中における
酸化を抑制するとともに、該造粒粉を用いて、成形、焼
結、熱処理することにより、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石中
の残留酸素量を低減させると同時に、バインダー自体の
優れた潤滑性とも相まって、粉体の流動性が格段に向上
し、成形サイクルが向上するとともに、成形体密度のバ
ラツキや成形機の寿命を低下させることもなく、焼結後
の寸法精度にも優れる、薄肉形状や複雑形状でかつ優れ
た磁気特性を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石が得ら
れる。

【００４０】主相系合金粉末と液相系化合物粉末の２種
類の原料の平均粒度を変えると同時に、希土類元素の酸
化物の発生を見込んで予め過剰のＲ成分を添加すること
により、過剰の液相系化合物粉末の添加により焼結時の
液相の発現を充分にすることが可能で、Ｒ成分とバイン
ダーとの反応による磁気特性の劣化を防止することがで
きる。

【００４１】なお、この発明における造粒粉は、それ自
体は等方性であるので、磁場を印加せずに成形した場合
は当然のことながら等方性の成形体になるが、磁場を印
加しながら成形すると、圧縮応力と磁場の作用によっ
て、造粒粉が壊れて元の一次粒子となり、該一次粒子が
磁場によって配向し、異方性の成形体が得られるので、
用途に応じて等方性磁石と異方性磁石の両方を製造する
ことができるという利点も有する。さらに、この発明に
おける造粒粉は、バインダーによって被覆されているた
め、大気中において酸化し難いので、成形工程における
作業性が向上するという利点も有する。

【００４２】

【実施例】

実施例１Ｒとして、Ｎｄ１０．５原子％、Ｐｒ３．１原子％、Ｂ
６．６原子％、Ｃｏ３．０原子％、残部Ｆｅ及び不可避
的不純物からなるＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相とＲリッチ相を有する
合金塊をＡｒガス中で高周波加熱溶解して作製したボタ
ン状溶製合金を粗粉砕した後、ジョークラッシャーなど
により平均粒度約１５μｍに粗粉砕し、さらに、ジェッ
トミル粉砕により微粉砕して得た平均粒度３μｍの主相
系原料粉末と、Ｎｄ１９．７原子％とＰｒ０．８原子
％、Ｄｙ１．１原子％、Ｃｏ１５．０原子％、Ｂ４．５
原子％、残部Ｆｅからなる合金塊をＡｒガス中で高周波
加熱溶解して作成したボタン状溶製合金をジョークラッ
シャーなどにより平均粒径約１４μｍに粗粉砕した液相
系合金粉末を重量比９０：１０の割合で配合し混合し
た。この混合粉の分析値は、Ｎｄ１１．４原子％とＰｒ
２．８８原子％、Ｄｙ０．１１原子％、Ｃｏ４．２原子
％、Ｂ６．４原子％、残部はＦｅからなるものであっ
た。

【００４３】上記混合粉を用いて、表１に示す種類及び
添加量のバインダー、水、滑剤を添加して室温で混練し
てスラリー状となし、該スラリーをディスク回転型スプ
レードライヤー装置により、不活性ガスを窒素で、熱風
入口温度を１００℃、出口温度を４０℃に設定して造粒
を行った。該造粒粉を磁場プレス機を用いて、磁場強度
１５ｋＯｅ、圧力１ｔｏｎ／ｃｍ²で１０ｍｍ×１５ｍ
ｍ×厚み１０ｍｍの形状に成形した後、水素雰囲気中で
室温から３００℃までを昇温速度１００℃／時で加熱す
る脱バインダー処理を行い、引き続いて真空中で１１０
０℃まで昇温し１時間保持する焼結を行い、さらに焼結
完了後、Ａｒガスを導入して７℃／分の速度で８００℃
まで冷却し、その後１００℃／時の速度で冷却して５５
０℃で２時間保持して時効処理を施して異方性の焼結体
を得た。造粒後の平均粒度、成形時の造粒粉の流動性、
成形体の寸法及び密度、焼結後の残留酸素量、残留炭素
量、磁気特性を表２のＮｏ．１〜７に示す。なお、流動
性は、内径８ｍｍのロートの管を１００ｇの原料粉が自
然落下し通過するまでに要した時間で測定した。また、
得られた全ての焼結体には、ワレ、ヒビ、変形などは全
く見られなかった。

【００４４】実施例２実施例１の主相系合金のジェットミル粉砕粉と液相系合
金のジョークラッシャー粉砕粉に、それぞれ表１のＮ
ｏ．２に示す種類及び添加量のバインダー、水、滑剤を
添加して室温で混練してスラリー状となし、該スラリー
を実施例１と同一条件で個別にスプレー造粒した後、両
造粒粉を重量比９０：１０（主相系造粒粉：９０、液相
系：１０）の割合で配合し、ロータリーミキサーで混合
した。この混合粉を実施例１と同一の条件で成形、焼
結、熱処理を施して焼結磁石を得た。造粒後の平均粒
度、成形時の造粒粉の流動性、成形体の寸法及び密度、
焼結後の残留酸素量、残留炭素量、磁気特性を表２のＮ
ｏ．８に示す。この時の測定方法は実施例１と同一条件
である。また、得られた全ての焼結体には、ワレ、ヒ
ビ、変形などは全く見られなかった。

【００４５】比較例１上記実施例１と最終焼結体の成分が同一になるように各
元素のインゴットを秤量し、Ａｒガス中で高周波加熱溶
解して作成したボタン状溶製合金を粗粉砕した後、ジョ
ークラッシャーなどにより平均粒径約１５μｍに粗粉砕
し、更にジェットミル粉砕により微粉砕して得た平均粒
度３μｍの原料粉末を得た。得られた原料粉末はＮｄ１
１．５原子％とＰｒ２．８０原子％、Ｄｙ０．１０原子
％、Ｃｏ４．２原子％、Ｂ６．４原子％、残部Ｆｅから
なるものであった。この原料粉末を実施例１のＮｏ．２
と同一バインダーで、また同一条件でスプレー造粒を行
い、さらに造粒後の成形、焼結、熱処理を同一条件で処
理して焼結磁石を得た。造粒後の平均粒度、成形時の造
粒粉の流動性、成形体の寸法及び密度、焼結後の残留酸
素量、残留炭素量、磁気特性を表２のＮｏ．９に示す。
この時の測定方法は実施例１と同一条件である。また、
得られた全ての焼結体には、ワレ、ヒビ、変形などは全
く見られなかった。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】表２から明らかなように、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系
合金粉末として、微粉砕した主相系合金粉末と酸化防止
のために比較的粒径を大きくした液相系合金粉末をスプ
レー造粒用原料として用いたことにより、実施例１、２
の方が比較例１に比べて残留酸素量と残留炭素量が減少
しており、磁気特性も向上していることがわかる。

【００４９】

【発明の効果】この発明は、微粉砕した主相系合金粉末
と酸化防止のために比較的粒径を大きくした液相系合金
粉末の２種類の原料粉末を用い、個別にメチルセルロー
ス、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールの単独
あるいは複合したものと水を添加するか、もしくは造粒
前に２種類の原料粉末を所定の割合で混合したものに上
記バインダーと水を添加して、混練、撹拌してスラリー
状となし、該スラリーをスプレードライヤー装置により
平均粒径２０μｍ〜４００μｍの流動性の高い球形状の
造粒粉に造粒し、前者の場合には、造粒後に所定の割合
で混合して造粒粉を作成し、後者の場合には、そのまま
造粒粉として使用することにより、スプレー造粒工程中
における酸化を抑制するとともに、流動性の高い造粒粉
となし、また造粒粉のバインダー自体のすぐれた潤滑性
とも相まって、特に成形時の粉体の流動性、潤滑性を向
上させて、成形サイクルの向上、成形体の寸法精度を向
上させると同時に、焼結体中の残留酸素量と残留炭素量
を抑制し、薄肉形状や小型形状の優れた磁気特性を有す
るＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が効率よく得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち
少なくとも１種）１２原子％〜２５原子％、Ｂ４原子％
〜１０原子％、Ｃｏ０．１原子％〜１０原子％、Ｆｅ６
８原子％〜８０原子％を主成分とし、少なくともＲ₂Ｆ
ｅ₁₄Ｂ相とＲリッチ相の２相を有する平均粒径１〜１０
μｍの主相系合金粉末と、Ｒ₃Ｃｏ相を含むＣｏまたは
ＦｅとＲとの金属間化合物相に一部Ｒ₂（ＦｅＣｏ）₁₄
Ｂ相等を含み、Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち
少なくとも１種）２０原子％〜４５原子％、Ｃｏ３原子
％〜２０原子％、Ｂ１２原子％以下、残部Ｆｅとする平
均粒径８〜４０μｍの液相系化合物粉末の２種類の粉末
に、個別にそれぞれメチルセルロース、ポリアクリルア
ミド、ポリビニルアルコールのうち少なくとも１種と水
とからなるバインダーを添加、混練してスラリー状とな
し、該スラリーをスプレードライヤー装置により、平均
粒径２０〜４００μｍの球形状の造粒粉となし、該２種
の造粒粉を用いて所要混合比に配合混合した後、磁場中
圧縮成形、焼結する粉末冶金法により焼結永久磁石を製
造することを特徴とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石の
製造方法。
【請求項２】主相系合金粉末と液相系化合物粉末を所
要混合比に配合混合した後、メチルセルロース、ポリア
クリルアミド、ポリビニルアルコールのうち少なくとも
１種と水とからなるバインダーを添加、混練してスラリ
ー状となし、該スラリーをスプレードライヤー装置によ
り、平均粒径２０〜４００μｍの球形状の造粒粉とな
し、粉末冶金法により焼結永久磁石を製造することを特
徴とする請求項１に記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石
の製造方法。