JPH0888133A - 希土類磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微粉砕過程での微粉への窒素の混入を防ぎ、
含有する酸素量、窒素量、炭素量のいずれもが低い希土
類磁石を製造し、磁気特性を更に改善する。 【構成】 希土類永久磁石用原料粗粉を鉱物油、合成
油、植物油等の溶媒中で湿式微粉砕して溶媒と微粉との
原料混合物を磁界中で湿式成形して成形体とし、その後
脱溶媒、焼結を行って焼結体とする希土類永久磁石の製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｒ−Ｃｏ₅系、Ｒ₂−Ｃ
ｏ₁₇系、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素の内
の一種または二種以上）希土類焼結磁石の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】希土類焼結磁石は、原料金属を溶解し鋳
型に注湯して得られたインゴットを粉砕、成形、焼結、
熱処理するという粉末冶金技術を用いて製造される。あ
るいは希土類元素酸化物を還元剤で還元し、還元された
希土類元素をＣｏ粉、Ｆｅ粉等に拡散させて合金粉と
し、これを粉砕して同様の工程で製造される。溶解法で
作製するにしろ、還元拡散法で作製するにしろ、希土類
元素を多量に含む希土類焼結磁石用合金粉末は化学的に
非常に活性である。このため特に微粉砕の過程と微粉砕
化後の取扱いの過程での酸化が激しく、最終的に得られ
る希土類永久磁石焼結体の含有酸素量が高くなり、磁気
特性低下の原因や高性能化の妨げとなっていた。

【０００３】この問題を解決する手段として、例えば特
開昭５８−１５７９２４、特開昭６１−１１４５０５、
特開平０１−３０３７１０等に示されているように、希
土類永久磁石用微粉を有機溶媒に浸漬して混合物とし、
これを湿式成形する方法が提案されている。しかし有機
溶媒中の溶存酸素と水分の影響による混合物中の微粉の
酸化の程度が大きく、これらの方法では磁気特性の安定
性や原料の長期保存に問題がある。更に例えば特開昭６
０−９１６０１には希土類磁石用原料を有機溶媒中で湿
式粉砕する方法が開示されている。しかし、粉砕過程で
有機溶媒からの酸素や炭素の混入が避けられないなどの
欠点がある。

【０００４】以上の問題点を解決するために、発明者ら
は先に溶媒としてある種の鉱物油、合成油、植物油を使
用し、酸素濃度を極力抑えた窒素ガス気流中での低酸素
雰囲気ジェットミル粉砕で粉砕した微粉を窒素雰囲気中
で大気に接触させずに直接溶媒中に回収する方法を提案
した（特願平０５−０５９８２０、特願平０５−１７５
０８８、特願平０５−２００５４３、特願平０５−３１
７７４７）。この方法によって、微粉砕時およびその後
の取扱い過程での原料の酸化が抑制され焼結体の酸素量
の水準が低下したため、高い磁気特性が安定して得られ
るようになった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところがその後の詳細
な研究によって、酸素濃度を抑えた窒素ガス気流中での
微粉砕では、原料の酸化は抑制されるものの原料成分中
の希土類元素と窒素との結合が生じ、焼結体の窒素量の
水準が高くなることが判明した。これによって焼結体内
部の磁気的に有効に寄与する希土類量が低減し、磁気特
性のうち特に保磁力が低下する。従って、この窒素量の
増加を抑えることにより、保磁力がさらに改善できる可
能性があるとの見通しが得られた。

【０００６】本発明は以上の知見に基ずき、鉱物油、合
成油、植物油等の溶媒を使用して希土類焼結磁石用原料
微粉との原料混合物を作製し、これを湿式成形して脱溶
媒・焼結し希土類焼結磁石体を製造する製造方法におい
て、微粉砕過程での微粉への窒素の混入を防ぎ、含有す
る酸素量、窒素量、炭素量のいずれもが低い希土類磁石
焼結体を製造し、磁気特性を更に改善することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者等は、以上の目的
を達成する手段について鋭意検討した結果、希土類永久
磁石用原料粗粉を鉱物油、合成油、植物油等の溶媒中で
湿式微粉砕して溶媒と微粉との原料混合物を作製し、こ
の原料混合物を磁界中で湿式成形して成形体とし、その
後脱溶媒、焼結を行って焼結体とする方法が効果的であ
ることを見いだして本発明に到った。

【０００８】本発明では鉱物油、合成油、植物油等の溶
媒中で湿式微粉砕するため、粉砕過程での窒素の混入は
ほとんど無い。また、希土類原料微粉は溶媒によって大
気と遮断されているため酸化や窒化の進行が妨げられ、
粉砕直後の低い酸素量、窒素量の水準が維持される。こ
のため最終的に得られる希土類永久磁石焼結体の窒素量
の水準は当初の希土類永久磁石用原料粗粉の窒素量の水
準（３００ｐｐｍ以下）と変わらない。同時に、酸素量
の水準も低いものとなる（３０００ｐｐｍ以下）。

【０００９】本発明での湿式微粉砕の方法は特に限定さ
れるものではなく、例えば振動ミル粉砕、ボ−ルミル粉
砕、アトライタ粉砕等で行うことができる。本発明の溶
媒として使用する鉱物油、合成油はその種類が特定され
るものではないが、常温での動粘度が１０ｃｓｔを越え
ると粘性の増大によって微粉相互の結合力が強まって磁
場中湿式成形時の微粉の配向性に悪影響を与える。この
ため鉱物油、合成油の常温での動粘度は１０ｃｓｔ以下
であることが好ましい。また鉱物油、合成油の分溜点が
４００℃を越えると焼結時の脱溶媒が困難となり、焼結
体内の残留炭素量が多くなって磁気特性の低下をもたら
す。従って鉱物油、合成油の分溜点は４００℃以下でな
くてはならない。植物油は植物より抽出される油を指
し、その種類も特定の植物に限定されるものではない。
例えば、大豆油、なたね油、コ−ン油、べにばな油、ひ
まわり油などがあげられる。以上において、原料混合物
中の希土類永久磁石用微粉の量比は重量百分率で５０〜
８５％とされる。微粉の量比が５０％未満の場合、原料
混合物中の溶媒の割合が多くなって上澄みが生じ、原料
混合物の定量供給が困難となる。また、微粉の量比が８
５％より多い場合、溶媒の割合が少なすぎて原料混合物
の供給に切れが生じ、同じく原料混合物の定量供給に困
難を生じる。この量比の調整は、微粉砕時に投入する希
土類永久磁石用原料粗粉と溶媒の量を目標とする量比に
することで行うことができる。あるいは、微粉砕終了後
の原料混合物中の希土類永久磁石用微粉の量比を測定
し、過不足分の溶媒を加減することで行ってもよい。微
粉砕後の原料混合物中の微粉の平均粒径は２〜６μｍと
される。平均粒径が２μｍより小さい場合は、成形の磁
界印加時に微粉に加わるトルクが小さくなり配向性が低
下する。平均粒径が６μｍより大きい場合は、焼結時の
焼結性が悪く焼結体密度が低下する。

【００１０】以上のように作製した原料混合物の湿式成
形の方法は特に限定されない。原料混合物を金型キャビ
ティに擦り切りによって充填し、配向磁場を印加して磁
場中で加圧成形する。または原料混合物を金型キャビテ
ィに定量秤量して直接投入し、配向磁場を印加して磁場
中で加圧成形してもよい。さらには、金型キャビティに
配向磁場を印加して、次いで金型に開けた注入孔より原
料混合物を加圧注入し、その後磁場中で加圧成形するこ
ともできる。これらいづれの成形方法においても、上パ
ンチあるいは下パンチ面に溶媒排出用の孔を設け、加圧
成形時の微粉の流出を防ぐために布製、紙製等のフィル
タを用いる。あるいは上パンチや下パンチの一部を多孔
質フィルタ材料とするなどの工夫が必要である。本発明
の方法で作製した原料混合物は、希土類磁石原料微粉と
溶媒とのなじみが良いため両者の分離が起こりにくく、
金型キャビティへの定量供給性や注入性が良好である。

【００１１】成形後の成形体には溶媒が残存しているた
め、そのまま通常の焼結を行うと、残存していた溶媒が
加熱時に蒸発して焼結炉内を汚染するとともに、一部は
分解して焼結体中に残存する。このために焼結体の残存
炭素量が増加して焼結体密度が低下し、残留磁束密度と
最大エネルギ−積が低下する。このために成形体は脱溶
媒処理を行ってから焼結する必要がある。脱溶媒処理は
０．１ｔｏｒｒ以下の減圧下で成形体を１００〜５００
℃の温度範囲に３０分以上保持することによって行う。
尚、保持は１００〜５００℃の範囲であれば一点である
必要はなく、二点以上であってもよい。また０．１ｔｏ
ｒｒ以下の減圧下で室温から５００℃までの昇温速度を
１０℃／ｍｉｎ以下とすることによっても脱溶媒を行う
ことができる。脱溶媒処理終了後の成形体は、引き続い
て焼結温度まで加熱しその温度で所定の時間保持するこ
とによって焼結体とする。以上の脱溶媒、焼結処理を行
うことによって、鉱物油、合成油、植物油等の溶媒中で
湿式微粉砕して作製した原料混合物を湿式成形して得た
成形体から溶媒を除去する事が可能であり、これによっ
て炭素量が少ない焼結体が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例をもって具体的に説明
するが、本発明の内容はこれによって限定されるもので
はない。 （実施例１）重量百分率でＳｍ３６．５％、Ｃｏ６３．
５％の組成を有するＳｍＣｏ₅系希土類永久磁石原料粗
粉を分留点が２００〜３００℃、常温での動粘度が１．
０ｃｓｔの合成油（出光興産製、商品名ＤＮ．ロ−ルオ
イル．ＡＬ−３５）を溶媒としてアトライタで湿式微粉
砕した。次いで得られた原料混合物から溶媒の一部を抜
き取ることによって、原料混合物中の希土類磁石原料微
粉の量比を重量百分率で６５％とした。この原料微粉の
平均粒径は５．２μｍであった。この原料混合物を図１
に示す成形装置にて成形した。成形条件は金型キャビテ
ィに１０ＫＯｅの磁場を印加し、ここへ加圧供給装置に
充填した原料混合物を２０ｋｇｆ／ｃｍ²の注入圧力で
注入、充填した。原料混合物を金型キャビティ内に充填
した後、配向磁場を印加したまま成形圧力４．０ｔｏｎ
／ｃｍ²で湿式成形し成形体を得た。なおこの場合フィ
ルタは１ｍｍ厚さの布製のものを使用した。次に成形体
に５×１０^-2ｔｏｒｒの圧力下で、室温から５００℃ま
での昇温速度が３℃／ｍｉｎの脱合成油処理を施し、そ
の後同じ圧力で１１４０℃までを３０℃／ｍｉｎの昇温
速度で昇温し、その温度で４時間保持して焼結した。焼
結体はＡｒガス雰囲気中で８３０℃×１時間の熱処理を
施した。機械加工後、その酸素量、窒素量、炭素量、焼
結体密度および磁気特性を測定したところ、表１に示す
ような良好な値がえられた。

【００１３】（比較例１）実施例１で使用したのと同一
のＳｍＣｏ₅系希土類永久磁石原料粗粉を酸素濃度が３
０ｐｐｍの窒素ガス気流中でジェットミル粉砕し、粉砕
機の微粉排出口に実施例１で使用したのと同じ合成油を
満たした容器を設置し、同一酸素濃度の窒素ガス雰囲気
中で排出微粉を直接合成油の中に回収し、原料微粉の重
量百分比率が同じく６５％の原料混合物を作製した。こ
の原料微粉の平均粒度は５．１μｍであった。この原料
混合物を実施例１と同一の条件で成形、脱合成油処理、
焼結、熱処理し機械加工後その酸素量、窒素量、炭素
量、焼結体密度を測定した。表１に示すように、実施例
１の場合に比べて焼結体の窒素量が高く、保磁力の水準
もやや低いものであった。

【００１４】（実施例２）重量百分率でＳｍ２６．０
％、Ｆｅ１４．０％、Ｃｕ４．８％、Ｚｒ２．４％、Ｃ
ｏ５２．８％の組成を有するＳｍ₂Ｃｏ₁₇系希土類永久
磁石原料粗粉を大豆油を溶媒として振動ミルで湿式微粉
砕した。得られた原料混合物中の希土類磁石原料微粉の
重量百分率は５５％であった。また原料微粉の平均粒度
は４．５μｍであった。この原料混合物を図１に示す成
形装置にて成形した。成形条件は、金型キャビティに８
ＫＯｅの配向磁場を印加し、ここへ加圧供給装置に充填
した原料混合物を１５ｋｇｆ／ｃｍ²の注入圧力で注
入、充填した。原料混合物を金型キャビティ内に充填し
たあと、配向磁場を印加したまま成形圧力２．０ｔｏｎ
／ｃｍ²で湿式成形し、成形体を得た。なお、この場合
フィルタは０．５ｍｍ厚さの紙製のものを使用した。次
に成形体に５×１０^-2ｔｏｒｒの圧力下で、室温から５
００℃までの昇温速度が５℃／ｍｉｎの脱植物油処理を
施し、その後同じ圧力で１２００℃までを２０℃／ｍｉ
ｎの昇温速度で昇温し、その温度で３時間保持して焼結
した。焼結体はＡｒガス雰囲気中で１１７０℃×４時間
の溶体化処理と７６０℃×１２時間の時効処理を各一回
施した。機械加工後、その酸素量、窒素量、炭素量、焼
結体密度および磁気特性を測定したところ表１に示すよ
うに良好な値が得られた。

【００１５】（比較例２）実施例２で使用したのと同一
のＳｍ₂Ｃｏ₁₇系希土類永久磁石原料粗粉を酸素濃度が
２０ｐｐｍの窒素ガス気流中でジェットミル粉砕し、粉
砕機の微粉排出口に実施例２で使用したのと同じ植物油
を満たした容器を設置し、同一酸素濃度の窒素ガス雰囲
気中で排出微粉を直接植物油の中に回収し、原料微粉の
重量百分比率が同じく５５％の原料混合物を作製した。
この原料微粉の平均粒度は４．２μｍであった。この原
料混合物を実施例２と同一の条件で成形、脱植物油処
理、焼結、熱処理し機械加工後その酸素量、窒素量、炭
素量、焼結体密度および磁気特性を測定した。表１に示
すように、実施例２の場合に比べて焼結体の窒素量が高
く、保磁力の水準もやや低いものであった。

【００１６】（実施例３）重量百分率でＮｄ２８．０
％、Ｐｒ４．０％、Ｄｙ０．５％、Ｂ１．０％、Ｎｂ
１．０％、Ａｌ０．３％、Ｇａ０．２％、残部Ｆｅの組
成を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石原料粗粉を分
留点が２００〜３００℃、常温での動粘度が２．０ｃｓ
ｔの鉱物油（出光興産製、商品名ＭＣ．ＯＩＬ．Ｐ−０
２）を溶媒としてボ−ルミルで湿式微粉砕した。得られ
た原料混合物中の原料微粉の重量百分率は７０％であっ
た。また原料微粉の平均粒度は４．２μｍであった。こ
の原料混合物を図１に示す成形装置にて成形した。成形
条件は金型キャビティに１０ＫＯｅの磁場を印加し、こ
こへ加圧供給装置に充填した原料混合物を１５ｋｇｆ／
ｃｍ²の注入圧力で注入、充填した。原料混合物を金型
キャビティ内に充填した後、配向磁場を印加したまま成
形圧力１．０ｔｏｎ／ｃｍ²で湿式成形し成形体を得
た。なおこの場合フィルタは０．５ｍｍ厚さの紙製のも
のを使用した。次に成形体に５×１０^-2ｔｏｒｒの圧力
下で、室温から５００℃までの昇温速度が５℃／ｍｉｎ
の脱鉱物油処理を施し、その後同じ圧力で１１００℃ま
でを２０℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温し、その温度で２
時間保持して焼結した。焼結体はＡｒガス雰囲気中で９
００℃×１時間と５５０℃×１時間の熱処理を各１回施
した。機械加工後、その酸素量、窒素量、炭素量、焼結
体密度および磁気特性を測定したところ、表１に示すよ
うな良好な値がえられた。

【００１７】（比較例３）実施例３で使用したのと同一
のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石原料粗粉を酸素濃度が
１０ｐｐｍの窒素ガス気流中でジェットミル粉砕し、粉
砕機の微粉排出口に実施例３で使用したのと同じ鉱物油
を満たした容器を設置し、同一酸素濃度の窒素ガス雰囲
気中で排出微粉を直接鉱物油の中に回収し、原料微粉の
重量百分比率が同じく７０％の原料混合物を作製した。
この原料微粉の平均粒度は４．０μｍであった。この原
料混合物を実施例３と同一の条件で成形、脱鉱物油処
理、焼結、熱処理し機械加工後その酸素量、窒素量、炭
素量、焼結体密度および磁気特性を測定した。表１に示
すように、実施例３の場合に比べて焼結体の窒素量が高
く、保磁力の水準もやや低いものであった。

【００１８】（実施例４）重量百分率でＮｄ２８．５
％、Ｐｒ０．５％、Ｄｙ０．７％、Ｂ１．０％、Ｎｂ
０．６％、Ａｌ０．２％、Ｃｏ２．５％、残部Ｆｅの組
成を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石原料粗粉を分
留点が２００〜３００℃、常温での動粘度が１．０ｃｓ
ｔの合成油（出光興産製、商品名ＤＮ．ロ−ルオイル．
ＡＬ−３５）を溶媒としてボ−ルミルで湿式微粉砕し
た。得られた原料混合物中の原料微粉の重量百分率は８
０％であった。また原料微粉の平均粒度は４．５μｍで
あった。この原料混合物を図２に示す成形装置にて成形
した。成形条件は金型キャビティに原料混合物を擦り切
って充填した後１０ＫＯｅの配向磁場を印加し、配向磁
場を印加したまま成形圧力１．５ｔｏｎ／ｃｍ²で湿式
成形し成形体を得た。なおこの場合フィルタは１ｍｍ厚
さの布製のものを使用した。次に成形体に５×１０^-2ｔ
ｏｒｒの圧力下で、２００℃×４時間の脱合成油処理を
施し、その後同じ圧力で１１００℃までを２０℃／ｍｉ
ｎの昇温速度で昇温し、その温度で３時間保持して焼結
した。焼結体はＡｒガス雰囲気中で９００℃×１時間と
５８０℃×１時間の熱処理を各１回施した。機械加工
後、その酸素量、窒素量、炭素量、焼結体密度および磁
気特性を測定したところ、表１に示すような良好な値が
えられた。

【００１９】（比較例４）実施例４で使用したのと同一
のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石原料粗粉を酸素濃度が
５ｐｐｍの窒素ガス気流中でジェットミル粉砕し、粉砕
機の微粉排出口に実施例４で使用したのと同じ合成油を
満たした容器を設置し、同一酸素濃度の窒素ガス雰囲気
中で排出微粉を直接合成油の中に回収し、原料微粉の重
量百分比率が同じく８０％の原料混合物を作製した。こ
の原料微粉の平均粒度は４．３μｍであった。この原料
混合物を実施例４と同一の条件で成形、脱合成油処理、
焼結、熱処理し機械加工後その酸素量、窒素量、炭素
量、焼結体密度および磁気特性を測定した。表１に示す
ように、実施例４の場合に比べて焼結体の窒素量が高
く、保磁力の水準もやや低いものであった。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の希土類永
久磁石の製造方法によって、含有する酸素量、窒素量、
炭素量のいづれもが少ない希土類永久磁石焼結体が製造
でき、高い磁気特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いた成形装置例

【図２】本発明の実施例に用いたその他の成形装置例

【符号の説明】

１ 上パンチ、２ 下パンチ、３ ダイ、４ 配向磁場
コイル、５ フィルタ、 ６ 溶媒排出孔、７ 原料混
合物、８ 加圧供給装置、９ ヨ−ク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｒ−Ｃｏ₅系、Ｒ₂−Ｃｏ₁₇系、Ｒ−Ｆｅ
   −Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素の内の一種または二種
   以上）希土類永久磁石用原料粗粉を鉱物油、合成油、植
   物油等の溶媒中で湿式微粉砕して溶媒と微粉との原料混
   合物を作製し、この原料混合物を磁界中で湿式成形して
   成形体とし、その後脱溶媒、焼結を行って焼結体とする
   ことを特徴とする希土類永久磁石の製造方法。