JPH10189319A

JPH10189319A - 異方性永久磁石用原料粉末の製造方法

Info

Publication number: JPH10189319A
Application number: JP8355016A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ikegami; 尚池上; Satoru Hirozawa; 哲広沢
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｒ−Ｔ−Ｍ−Ｂ系磁石粉末を圧縮圧力と直接
通電により成形したり、ホットプレスやＨＩＰなどの比
較的低圧による成形において、磁石粉末を高密度化し
て、高い磁気特性の異方性永久磁石を製造性よく得るこ
とが可能なＲ−Ｔ−Ｍ−Ｂ系永久磁石用原料粉末の製造
方法の提供。【解決手段】Ｒ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系永久磁石を製造す
る方法において、水素処理法によって得られた磁気的異
方性を有する磁石粉末を平均粒度１０μｍ〜４０μｍの
微粉砕粉と平均粒度７５μｍ〜２５０μｍの粗粉砕粉に
粉砕後、前記微粉砕粉と粗粉砕粉をそれぞれ５〜３０重
量％と７０〜９５重量％混合した高性能化が可能な異方
性永久磁石用原料粉末となし、圧縮成型する際に直接通
電を行ったり、ホットプレスやＨＩＰなどの比較的低圧
による成形において、製造性よく磁石粉末を高密度化し
て、高い磁気特性の異方性永久磁石を容易に製造するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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Ｒ（希土類元
素）−Ｔ（鉄属元素）−Ｍ−Ｂ系の異方性永久磁石原料
粉末に係り、Ｒ−Ｔ−Ｍ−Ｂ系合金鋳塊を粗粉砕し、さ
らに水素処理にて得られえた再結晶集合組織からなる合
金粉末を粉砕し、得られた微粉砕粉と粗粉砕粉を所定比
で混合することにより、高い磁気特性を得たボンド磁
石、直接通電を伴う圧縮成形やホットプレス成形による
永久磁石用の原料粉末を製造する異方性永久磁石用原料
粉末の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末を成形する方法と
しては、樹脂などの異種材料をバインダーとして使用し
任意の形状に成形する、ボンド磁石として発展した。こ
のボンド磁石の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系原料母合金を
メルトスパンすることによって得られる、等方性の粉末
を樹脂バインダーと混合し、成形したものである。この
ようなＲ−Ｔ−Ｂ系の等方性のボンド磁石は、磁気特性
は低いが様々な形状、特にラジアルリングなどの薄肉品
などに対応できる上、比較的容易に製造でき、成形後加
工（ネットシェイプ成形）する必要がないという利点が
ある。

【０００３】Ｒ−Ｔ−Ｂ系等方性のボンド磁石は、種々
の形伏に容易に対応できるという特色のために年々製造
量が増え、いろいろな用途や品種に用いられている。こ
のＲ−Ｔ−Ｂ系等方性のボンド磁石の磁気特性を向上さ
せる方法としては、例えば、特開平３−２３４００２号
公報や特公平４−４０８４２号公報に開示されるよう
に、粒度分布を２μｍ〜５００μｍもしくは１０μｍ〜
５００μｍに調整し、ボンド磁石の密度を向上させるこ
とが提案されている。

【０００４】また、さらなる磁気特性の向上を求めよう
とすると、磁気的に等方性の前記メルトスパン粉末のか
わりに、特開平５−１６３５０９号公報に開示されてい
るような水素処理によって得られる磁気的異方性を有す
る再結晶組織の集合体からなる粉末を用いることが提案
され、ホットプレス（特開平４−２４７６０４号公報）
や直接通電と圧縮成形による成形方法（特開平６−１９
６３４４号公報）が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】先に挙げたような磁石
粉末をネットシェイプする方法のうち、従来のメルトス
パン粉末を樹脂バインダーで混合したボンド磁石では、
磁石粉末の粒度を２μｍ〜５００μｍもしくは１０μｍ
〜５００μｍの前記粒度分布に調整しても、得られる最
大エネルギー積はたかだか７０〜８０ｋＪ／ｍ³の磁気
特性であり、必要充分な磁気特性が得られないという問
題があった。

【０００６】そこで成形に用いる磁石粉末を、磁気的異
方性を有する粉末にすることが提案された。樹脂バイン
ダーを用いるボンド磁石に磁気的異方性を有する粉末を
用いると、磁界中で配向しながら、圧縮成形を行うこと
となる。しかし、ボンド磁石は成形圧力を７ＧＰａ程度
にして高密度化しないと高い最大エネルギー積が得られ
ないが、圧縮圧力をさらに高くすると成形時に配向が乱
れ、高い密度の磁石体が得られても結果として磁気特性
が低くなってしまうという問題があった。

【０００７】磁石粉末を成形する方法としては、この樹
脂バインダーを用いる方法のほかにホットプレス、直接
通電と圧縮成形による成形法、ＨＩＰなどがある。これ
らの成形方法はいずれも加熱して圧力を加える方法であ
る。よって、ホットプレスや直接通電と圧縮圧力による
方法では、パンチとダイは高温での強度に限界があるた
めに、又ＨＩＰでは、圧力容器の高温での強度に限界が
あるために、通常の一軸プレスのような高い圧力をかけ
ることができない。

【０００８】そこで、磁気的異方性を有する磁石粉末を
加熱しながら成形する、例えば直接通電と圧縮成形によ
って磁石体とする場合、低い密度によって生じる磁石体
内の空間を埋め、高密度化する方法として、等方性のメ
ルトスパン粉体等の充填材を予め粉末に混合する方法が
ある。このような充填材を混合して圧縮圧力と直接通電
によって成形すると、７．５ｇ／ｃｍ³程度の高い密度
が得られるが、等方性の粉末を混ぜるために、磁気特性
としては低く、１４０ｋＪ／ｍ³程度の最大エネルギー
積しか得られないという欠点があった。

【０００９】この発明は、高い磁気特性が得られるＲ−
Ｔ−Ｍ−Ｂ系永久磁石を目的に、高性能化が可能な異方
性磁石粉末を使用することを想定し、Ｒ−Ｔ−Ｍ−Ｂ系
磁石粉末を圧縮圧力と直接通電によって成形したり、ホ
ットプレスやＨＩＰなどの比較的低圧による成形におい
て、磁石粉末を高密度化して、高い磁気特性の異方性永
久磁石を製造性よく得ることが可能なＲ−Ｔ−Ｍ−Ｂ系
永久磁石用原料粉末の製造方法の提供を目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明者らは、磁石粉末を
直接バルク化したり、ホットプレスやＨＩＰなどの比較
的低圧による成形において、磁石粉末を高密度化、高性
能化が可能な異方性磁石粉末を目的に種々検討した結
果、高い磁気特性を得るために原科磁石粉末として、水
素処理によって得られた磁気異方性を有する再結晶組織
の集合体からなる磁石粉末を使用し、低い成形圧力で異
方性の磁石粉末を高密度化するために、使用する磁気的
異方性を有する磁石粉末の粒度分布として、平均粒度の
異なる粗粉砕粉と微粉砕粉を混合することで、樹脂バイ
ンダーを用いるボンド磁石やホットプレス、ＨＩＰなど
様々な成形方法において、低い成形圧力でも配向がほと
んど乱れることなく高密度化できることを知見し、この
発明を完成した。

【００１１】さらに、発明者らは、水素処理の脱水素条
件によって磁石粉末の保磁力を制御できることを知見
し、混合する微粉砕粉の保磁力を０．６５ＭＡ／ｍ以
下、また粗粉砕粉の保磁力を０．８０ＭＡ／ｍ以上とす
ることで成形時の配向の乱れが最小限に抑制できること
を見い出した。

【００１２】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、Ｐ
ｒ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：０．０５
〜１０ａｔ％（Ｍ：Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｇ
ａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，
Ｃｕ）、Ｂ：４〜１０ａｔ％からなる合金鋳塊を粗粉砕
して平均粒度が５０μｍ〜５０００μｍの、少なくとも
８０ｖｏｌ％以上が正方晶構造Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物
からなる粗粉砕粉となした後、水素処理をして、得られ
る平均結晶粒径が０．０５μｍ〜１μｍである磁気的に
異方性を持つ再結晶組織の集合体からなる合金粉末を粉
砕して、平均粒度１０ｕｍ〜４０μｍの微粉砕粉と平均
粒度７５μｍ〜２５０μｍの粗粉砕粉とし、微粉砕粉５
〜３０重量％と粗粉砕粉７０〜９５重量％を混合する異
方性永久磁石用原料粉末の製造方法である。

【００１３】またこの発明は、前記水素処理において、
１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａのＨ₂ガス中で、６００℃
〜７５０℃の温度域を昇温速度１０℃／ｍｉｎ〜２００
℃／ｍｉｎ以上で昇温し、さらに７５０℃〜９５０℃に
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、Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂ化合物の少なくとも４相の混
合磁石組織とした水素不均化処理後、さらにＡｒガスま
たはＨｅガスによる絶対圧１０Ｐａ〜５０ｋＰａの減圧
気流中にて７００℃〜９００℃に５分〜８時間の保持を
する脱Ｈ₂処理を行うことを特徴とする異方性永久磁石
用原料粉末の製造方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】

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Ｒは、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、
Ｔｂ、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。

【００１５】Ｒは、１０ａｔ％未満ではαＦｅ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
の磁化を低化させる。従って、Ｒの範囲は１０〜２０ａ
ｔ％とする。

【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αＦｅ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。

【００１７】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Ｃ
ｏの原子比においてＦｅが５０％以下となるとＮｄ₂Ｆ
ｅ₁₄Ｂ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。

【００１８】添加元素Ｍの効果は、水素不均化時に母相
の分解反応を完全に終了させずに、母相、すなわちＲ₂
Ｔ₁₄Ｂ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。特に顕著な効果を持つものとして、Ｎｉ、
Ｇａ、Ｚｒ、Ｈｆがある。

【００１９】また、Ｍのうち、Ａｌ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｚ
ｒ、ｌｎ、Ｓｎ、Ｈｆは、脱Ｈ₂処理時の再結晶粒を
０．１μｍ〜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。さらに、Ｔ
ｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ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。

【００２０】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得策である。添加量
は、０．０５ａｔ％未満では効果がなく、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０．０５ａｔ％以上１０ａｔ％以
下とした。

【００２１】Ｂは、正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型結晶構造を
安定して析出させるために必須の元素である。添加量は
４ａｔ％未満では、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。

【００２２】この発明において、粗粉砕粉の８０ｖｏｌ
％以上が正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物としたのは、該
化合物が８０ｖｏｌ％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αＦｅ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８０ｖｏｌ％以上とした。

【００２３】体積比で８０％以上の正方晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄
Ｂ型化合物を有する粗粉砕を得るためには、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の方法を
適宜選定すると良い。

【００２４】製造条件の限定理由水素処理法は、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、極微細な再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Ｎｄ₂Ｆ
ｅ₁₄Ｂ型化合物に対し、高温、実際上は６００℃〜９０
０℃の温度範囲でＨ₂ガスと反応させる水素不均化処理
によって、ＲＨ_2■3、αＦｅ、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。

【００２５】しかしながら、現実には、水素不均化処理
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、水素不均化状態の金属組織は、水素不均化温度７
５０℃未満と７５０℃以上とで明らかに異なる。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
的性質に大きく影響する。

【００２６】さらに、脱水素化処理条件によって、正方
晶Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物の再結晶状態が大きく影響を
受け、水素処理法によって作製した磁性粉の磁気的性
質、特に保磁力に大きく影響する。また逆に、適正な範
囲内で脱水素化処理条件を選択することによって、保磁
力を制御することができる。

【００２７】出発原料の粗粉砕法は、従来の機械的粉砕
法やガスアトマイズ法の他、Ｈ₂吸蔵による、いわゆる
水素粉砕法を用いてもよく、工程の簡略化のためにこの
水素粉砕による粗粉砕工程と、極微細再結晶を得るため
の水素処理法を同一装置内で連続して行っても良い。

【００２８】この発明において、粗粉砕粉の平均粒度を
５０μｍ〜５０００μｍに限定したのは、５０μｍ未満
では粉末の酸化による磁性劣化の恐れがあり、また５０
００μｍを超えると水素処理によって大きな磁気異方性
を持たせることが困難となるからである。

【００２９】この発明において、Ｈ₂ガス中での加熱に
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１０００ｋＰａ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１０〜１０００ｋＰ
ａとした。さらに好ましい圧力範囲は５０〜１５０ｋＰ
ａである。

【００３０】Ｈ₂ガス中での加熱処理温度は、６００℃
未満ではＲＨ_2■3、αＦｅ、Ｆｅ₂Ｂなどへの分解反応
が起こらない。また、６００℃〜７５０℃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、また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。

【００３１】水素不均化の温度範囲が７５０℃〜９００
℃の領域であれば、脱水素時の再結晶反応の核となるＲ
₂Ｔ₁₄Ｂ相が分散して適量残存するため、脱水素後のＲ₂
Ｔ₁₄Ｂ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。従っ
て、水素不均化処理の温度範囲を７５０〜９００℃とす
る。

【００３２】また、加熱処理時の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Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂ相が
減少するため、脱水素後の異方性が低下するので好まし
くない、よって、１５分〜８時間の加熱保持とする。

【００３３】Ｈ₂ガス中での昇温速度を所定範囲に保持
することはこの発明において最も重要な工程である。す
なわち、昇温速度が１０℃／ｍｉｎ未満であると、昇温
過程で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、完全に分解して母相すなわちＲ
₂Ｔ₁₄Ｂ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、大きな反応熱のために局部的に最適
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。

【００３４】かかる昇温速度を１０℃／ｍｉｎ以上にす
れば、６００℃〜７５０℃の領域で反応が充分に進行せ
ず、母相を残存したまま７５０℃〜９００℃の水素不均
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。また、７５０℃〜９００℃の温度域における分解反
応時の反応熱による温度上昇は小さく、多量処理時でも
実用的な保磁力が得易い。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。

【００３５】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るので好まし
くない、よって、昇温速度を１０℃／ｍｉｎ〜２００℃
／ｍｉｎとする。

【００３６】この発明の脱Ｈ₂処理は、Ａｒガス又はＨ
ｅガスの減圧気流中にて行うが、これによって原料の周
囲の実質的なＨ₂分圧をＲ水素化物の平衡水素解離圧、
例えばＮｄＨ₂では８５０℃で１ｋＰａ程度となり、脱
Ｈ₂反応は徐々に進行する。

【００３７】雰囲気をＡｒガス又はＨｅガスに限定した
のは、コスト面でＡｒガスが使いよく、またＨ₂ガスの
置換性や温度制御の点からＨｅガスが使いよいことによ
る。さらに、不活性ガスとして一般的な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
り、また他の希ガスでは性能上のメリットがなくコスト
の面でも不利である。

【００３８】この発明の脱Ｈ₂処理時の雰囲気の絶対圧
は、１０Ｐａ未満では脱Ｈ₂反応が急激に起こり、化学
反応による温度が大きく低下し、さらに脱Ｈ₂反応が急
激すぎるために冷却後の磁性粉の組織に粗大な結晶粒が
混在して保磁力が大きく低下するため好ましくなく、ま
た５０ｋＰａを超えると、脱Ｈ₂反応に時間がかかりす
ぎて実用上問題となるため、絶対圧１０Ｐａ〜５０ｋＰ
ａの範囲とする。この範囲で圧力を設定すると保磁力を
制御することができる。

【００３９】また、脱Ｈ₂処理を減圧分流中で行うのは
脱Ｈ₂反応によって、原料から放出されるＨ₂ガスよっ
て、炉内圧力が上昇するのを防止するためである。実用
上は、一方から不活性ガスを導入しながら、他方から真
空ポンプで排気し、圧力の制御は、供給口、排気口のそ
れぞれに取り付けられた流量調節弁を用いて行うとよ
い。

【００４０】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型化合物の再結晶が充分
進行しない。また、９００℃を超えると正方晶Ｎｄ₂Ｆ
ｅ₁₄Ｂ型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。

【００４１】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
ことも重要であり、少なくとも５分以上保持する必要が
あるが、２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方が好
ましい。そのため、５分〜８時間の加熱保持で充分であ
る。

【００４２】脱Ｈ₂処理は、原料の酸化防止の観点か
ら、また処理股備の熱効率の観点で、水素化処理に引き
続いて行うのがよいが、水素不均化処理後、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。

【００４３】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を超えると、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。

【００４４】水素処理によって得られた再結晶組織の集
合体からなる磁石粉末を粉砕する方法としては、通常の
機械粉砕法あるいは水素を吸蔵させ、自然崩壊させる粉
砕方法でもよい。磁石体を成形するための粉末の粒度分
布は、粗い粉末が作る隙間を細かい粉末が埋めるように
この発明では、平均粒度１０μｍ〜４０μｍの微粉砕粉
を５〜３０重量％と、平均粒度７５μｍ〜２５０μｍの
粗粉砕粉を７０〜９５重量％混合したものとする。

【００４５】微粉砕粉の平均粒度を１０μｍ〜４０μｍ
としたのは、平均粒度が１０μｍ未満では粒度が細かす
ぎるために、粉末が自身の表面エネルギーを減少させよ
うとして微粉粋粉同士が凝集し、密度の低い凝集粒子を
形成してしまうからである。また、平均粒度が４０μｍ
を超えると微粉砕粉として粗粉砕粉の隙間に入らなくな
るために４０μｍ以下とした。

【００４６】粗粉砕粉の平均粒度を７５μｍ〜２５０μ
ｍとしたのは、平均粒度が７５μｍ未満では平均粒度１
０μｍ以上の微粉砕粉が入る隙間が極端に少なくなり、
微粉砕粉を混合する意味がない。また、平均粒度が２５
０μｍを超えると、小型磁気部品として精密成形する際
に大きすぎて好ましくないからである。

【００４７】粉末の混合比において、微粉砕粉を５〜３
０重量％、粗粉砕粉を７０〜９５重量％としたのは、微
粉砕粉が５％未満すなわち粗粉砕粉が９５％を超えると
粗粉砕粉の隙間に入る量が少ないために成形時の密度が
向上しない。また、微粉砕粉が３０重量％を超える、す
なわち粗粉砕粉が７０％未満では、微粉砕粉が粗粉砕粉
の隙間に入る量より多くなるために微粉砕粉を３０重量
％以上入れても効果がない。よって微粉砕粉の混合比を
５〜３０重量％、粗粉砕粉を７０〜９５重量％とした。

【００４８】また、粉末の磁気特性は特に限定しない
が、微粉砕粉の間で容易に配向させるために微粉砕粉の
保磁力として０．６５ＭＡ／ｍ以下、粗粉砕粉の保磁力
が０．８０ＭＡ／ｍ以上であることが好ましい。

【００４９】磁石体の製造方法この発明の混合磁石粉末
を用いて異方性永久磁石の磁石体を得るには、樹脂バイ
ンダーを用いるボンド磁石、ホットプレス、直接通電と
圧縮成形による方法、ＨＩＰなどの公知のいずれの技術
を用いることができる。

【００５０】この発明による混合磁石粉末を用いてボン
ド磁石とするには、以下に示す圧縮成形、射出成形、押
し出し成形、圧延成形、樹脂含浸法など公知のいずれの
製造方法であってもよい。

【００５１】圧縮成形の場合は、磁性粉末に熱硬化性樹
脂、カップリング剤、滑剤などを添加混練した後、圧縮
成形して加熱樹脂を硬化して得られる。また、樹脂の代
わりにＺｎ，Ａｌ等の低融点金属を用いてもよい。

【００５２】射出成形、押し出し成形、圧延成形の場合
は、磁性粉末に熱可塑性樹脂、カップリング剤、滑剤な
どを添加混練した後、射出成形、押し出し成形、圧延成
形のいずれかの方法にて成形して得られる。

【００５３】樹脂含浸法においては、磁性粉末を圧縮成
形後、必要に応じて熱処理をした後、熱硬化性樹脂を含
浸させ、加熱して樹脂を硬化させて得る。また、混合磁
石粉末を圧縮成形後、必要に応じて熱処理をした後、熱
可塑性樹脂を含浸させて得る。

【００５４】この発明において、ボンド磁石中の磁性粉
末の重量比は、前記製法により異なるが、７０〜９９．
５ｗｔ％であり、残部の０．５〜３０ｗｔ％が樹脂その
他である。圧縮成型の場合、混合磁石粉末の重量比は９
５〜９９．５ｗｔ％、射出成形の場合、混合磁石粉末の
充填率は９０〜９５ｗｔ％、樹脂含浸法の場合、混合磁
石粉末の重量比は、９６〜９９．５ｗｔ％が好ましい。

【００５５】樹脂としては、熱硬化性、熱可塑性のいず
れの性質を有するものも利用できるが、熱的に安定な樹
脂が好ましく、例えば、ポリアミド、ポリイミド、フェ
ノール樹脂、弗素樹脂、けい素樹脂、エポキシ樹脂など
を適宜選定できる。

【００５６】また、圧縮圧力と直接通電による成形と
は、通常の一軸プレスにおいて、導電性のパンチと非導
電性のダイ、もしくは非導電性のパンチと導電性のダイ
によって構成され、粉体に直接通電することによってジ
ュール熱を発生させ、温間成形する方法である。この方
法では加熱に数十秒しかかからない上に真密度に近い、
高い密度を得ることができ、製造上のメリットが大き
い。

【００５７】また、パンチやダイの材質としては、電導
部にはカーボンや電導粒子とサイアロンの複合材料など
が、非電導材料にはサイアロン、サーメット、カーボン
などが挙げられる。電導部にタングステンやモリブデン
などの金属を用いると成形時に磁石体と反応するために
好ましくない。

【００５８】製造工程としては、粒度調整した混合磁石
粉末を上記パンチとダイに充填し、磁界配向した後、圧
縮圧力をかけながら直接通電によって、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ
相の再結晶温度近傍の７００〜７８０℃に加熱し成形す
る。

【００５９】ホットプレスによる成形においては、加熱
成形に時間がかかるが、直接通電と圧縮成形による方法
とは異なり、パンチやダイを導電性材料にする必要がな
いため、パンチやダイの材質の選択の幅が広く、かつ成
形に用いる設備も単純であるという利点がある。

【００６０】製造工程としては粒度調整した混合磁石粉
末を、耐熱性の高い材質のパンチとダイに充填し、磁界
配向した後、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の再結晶温度近傍の７０
０〜７８０℃に加熱し圧縮成形する。

【００６１】ＨＩＰとは熱間静水圧成形のことをいい原
料を圧力容器内に封入し、加熱しながら等方的に圧力を
かけて成形する方法である。従来の一軸加圧プレスと異
なり、等方的に圧力をかけることができるために複雑な
形状に対応することができる。

【００６２】製造工程としては粒度調整した混合磁石粉
末を、目的とする形状の型に充填後磁界配向し、ステン
レス薄などで作った耐熱性の容器に真空封入する。これ
をＨＩＰに装填後Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の再結晶温度近傍の
７００〜７８０℃に加熱し加圧成形する。

【００６３】以上、ホットプレス、直接通電と圧縮圧力
による成形法、ＨＩＰなどの加温成形においては、必要
に応じて低融点の金属などをバインダーとして加えても
良いが、磁石粉末と反応して磁気特性が低下する恐れが
あるために５重量％以下の極少量が好ましい。

【００６４】この発明は、Ｒ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系永久磁
石を製造する方法において、水素処理法によって得られ
た磁気的異方性を有する磁石粉末を平均粒度１０μｍ〜
４０μｍの微粉砕粉と平均粒度７５μｍ〜２５０μｍの
粗粉砕粉に粉砕後、前記微粉砕粉５〜３０重量％と粗粉
砕粉７０〜９５重量％混合した粉末を用いて、樹脂混合
して成形するボンド磁石、ホットプレス、圧縮成形と直
接通電による成形法、ＨＩＰなどで成形すると低い成形
圧力でも磁気特性の高い永久磁石を容易に製造すること
ができる。

【００６５】

【実施例】

実施例１高周波誘導溶解法によって溶製して得られた、表１に示
すＮｏ．１〜１１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Ｎｄ₂Ｆ
ｅ₁₄Ｂ型化合物の体積比を９０％以上とした。

【００６６】この鋳塊をＡｒ雰囲気中（Ｏ₂量０．５％
以下）でスタンプミルにて平均粒度２００μｍ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に示す水素不均化処理条件
で水素不均化処理を行った。こうして得た水素不均化原
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。冷却後、原料温度が５０℃以下となったところで原
料粉末を取り出した。

【００６７】得られた原料粉末をＡｒガス雰囲気中（Ｏ
₂量０．５％以下）でスタンプミルにて粉砕し、平均粒
度２５μｍの微粉砕粉と平均粒度１５０μｍの粗粉砕粉
を得、それぞれ１０重量％と９０重量％をＶ型混合器に
て混合した。

【００６８】次に、この混合粉末にクレゾールノボラッ
ク型の樹脂を３ｗｔ％混合し１．２ＭＡ／ｍの磁界中で
４ＧＰａの圧力を印加して成形、１６０℃で１時間硬化
処理して１０ｍｍ角の立方体のボンド磁石を得た。ＢＨ
トレーサーにて磁気特性を測定した結果を表２に示す。

【００６９】

【表１】

【００７０】

【表２】

【００７１】実施例２表１に示すＮｏ．１１の組成を有する組成の平均粒度２
００μｍの合金粉末を管状炉に入れ、１Ｐａ以下にまで
真空排気した。その後、純度９９．９９９９％以上のＨ
₂ガスを導入しつつ、表２のＮｏ．１９に示す処理条件
で水素不均化処理および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。得られた原料は表３に示す平均粒度にし、表３に示
す重量割合で混合した。次に実施例１と同様の方法でボ
ンド磁石とし、その磁気特性をＢＨトレーサーで測定し
た。その結果を表３に示す。

【００７２】

【表３】

【００７３】実施例３表１に示すＮｏ．１１の組成を有する組成の、平均粒度
２００μｍの合金粉末を管状炉に入れ、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のＮｏ．１９に示す処理条
件で水素不均化処理および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。得られた原料は表４に示す平均粒度にし、表４
に示す重量割合で混合した。

【００７４】混合磁石粉末はカーボン製のダイとパンチ
に充填し２．５ＭＡ／ｍのパルス磁界で配向した。次に
７５０〜７８０℃に加熱保持し、パンチに５０ＭＰａの
圧力を加え磁石体を製造した。得られた磁石体の磁気特
性をＢＨトレーサーで測定し、表４に示す。

【００７５】

【表４】

【００７６】実施例４表１に示すＮｏ．１１の組成を有する組成の、平均粒度
２００μｍの合金粉末を管状炉に入れ、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のＮｏ．１９に示す処理条
件で水素不均化処理および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。得られた原料は表５に示す平均粒度にし、表５
に示す重量割合で混合した。

【００７７】混合磁石粉末はカーボン製のダイと導電性
ＴｉＮ−サイアロン複合材料のパンチに充填し２．５Ｍ
Ａ／ｍのパルス磁界で配向した。次に、パンチに３０Ｍ
Ｐａの圧力を加えながら電流密度３．０〜３．５ＭＡ／
ｍ²で３０ｓｅｃの直接通電を行い７５０〜７８０℃で
圧縮加圧し、磁石体を製造した。得られた磁石体の磁気
特性をＢＨトレーサーで測定し、表５に示す。

【００７８】

【表５】

【００７９】実施例５表１に示すＮｏ．１１の組成を有する組成の、平均粒度
２００μｍの合金粉末を管状炉に入れ、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のＮｏ．１９に示す処理条
件で水素不均化処理および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。得られた原料は表６に示す平均粒度にし、表６
に示す重量割合で混合した。

【００８０】混合磁石粉末はステンレス製の缶に充填
し、真空引きした後ふたを溶接して密閉し２．５ＭＡ／
ｍのパルス磁界で配向した。次に缶をＨＩＰ装置の圧力
容器に入れ１００ＭＰａ圧力を加え７５０〜７８０℃に
加熱保持し磁石体を製造した。得られた磁石体の磁気特
性をＢＨトレーサーで測定し、表６に示す。

【００８１】

【表６】

【００８２】比較例１表１に示すＮｏ．１１の組成を有する組成の、平均粒度
２００μｍの合金粉末を管状炉に入れ、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のＮｏ．１９に示す処理条
件で水素不均化処理および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。得られた原料は表７に示す平均粒度にし、表７
に示す重量割合で混合した。次に、実施例１と同様の方
法でボンド磁石とし、その磁気特性をＢＨトレーサーで
測定した。その結果を表７に示す。

【００８３】

【表７】

【００８４】比較例２表１に示すＮｏ．１１の組成を有する組成の、平均粒度
２００μｍの合金粉末を管状炉に入れ、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のＮｏ．１９に示す処理条
件で水素不均化処理および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。得られた原料は表８に示す平均粒度にし、表８
に示す重量割合で混合した。次に実施例３と同様の方法
で磁石体とし磁気特性をＢＨトレーサーで測定し、表８
に示す。

【００８５】

【表８】

【００８６】比較例３表１に示すＮｏ．１１の組成を有する組成の、平均粒度
２００μｍの合金粉末を管状炉に入れ、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のＮｏ．１９に示す処理条
件で水素不均化処理および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。得られた原料は表９に示す平均粒度にし、表９
に示す重量割合で混合した。次に実施例４と同様の方法
で磁石体とし磁気特性をＢＨトレーサーで測定し、表９
に示す。

【００８７】

【表９】

【００８８】比較例４表１に示すＮｏ．１１の組成を有する組成の、平均粒度
２００μｍの合金粉末を管状炉に入れ、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のＮｏ．１９に示す処理条
件で水素不均化処理および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。得られた原料は表１０に示す平均粒度にし、表
１０に示す重量割合で混合した。次に実施例５と同様の
方法で磁石体とし磁気特性をＢＨトレーサーで測定し、
表１０に示す。

【００８９】

【表１０】

【００９０】

【発明の効果】この発明は、Ｒ−Ｔ−（Ｍ）−Ｂ系永久
磁石を製造する方法において、水素処理法によって得ら
れた磁気的異方性を有する磁石粉末を平均粒度１０μｍ
〜４０μｍの微粉砕粉と平均粒度７５μｍ〜２５０μｍ
の粗粉砕粉に粉砕後、前記微粉砕粉と粗粉砕粉をそれぞ
れ５〜３０重量％と７０〜９５重量％混合した高性能化
が可能な異方性永久磁石用原料粉末となし、圧縮成型す
る際に直接通電を行ったり、ホットプレスやＨＩＰなど
の比較的低圧による成形において、製造性よく磁石粉末
を高密度化して、高い磁気特性の異方性永久磁石を容易
に製造することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【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、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：０．０５〜１０ａｔ％（Ｍ：Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｇａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，
Ｉｎ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｃｕ）、Ｂ：４〜１０ａ
ｔ％からなる合金鋳塊を粗粉砕して平均粒度が５０μｍ
〜５０００μｍ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となし
た後、水素処理をして、得られる平均結晶粒径が０．０
５μｍ〜１μｍである磁気的に異方性を持つ再結晶組織
の集合体からなる合金粉末を粉砕して、平均粒度１０ｕ
ｍ〜４０μｍの微粉砕粉と平均粒度７５μｍ〜２５０μ
ｍの粗粉砕粉とし、前記微粉砕粉５〜３０重量％と、粗
粉砕粉７０〜９５重量％を混合する異方性永久磁石用原
料粉末の製造方法。
【請求項２】水素処理において、１０ｋＰａ〜１００
０ｋＰａのＨ₂ガス中で、６００℃〜７５０℃の温度域
を昇温速度１０℃／ｍｉｎ〜２００℃／ｍｉｎで昇温
し、さらに７５０℃〜９００℃に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、Ｒ₂Ｔ
₁₄Ｂ化合物の少なくとも４相の混合組織とした水素不均
化処理後、さらにＡｒガスまたはＨｅガスによる絶対圧
１０Ｐａ〜５０ｋＰａの減圧気流中にて７００℃〜９０
０℃に５分〜８時間の保持をする脱Ｈ₂処理を行うこと
を特徴とする請求項１記載の異方性永久磁石用原料粉末
の製造方法。