JPH1060505A - 永久磁石用希土類−遷移金属系合金粉の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の還元拡散法より磁気特性の高い希土類
永久磁石が得られる希土類−遷移金属系合金粉の製造方
法を提供する。 【解決手段】 希土類酸化物粉末と遷移金属粉末と金属
カルシウムとを混合し、該混合物を非酸化性雰囲気中８
５０〜１１５０℃で熱処理し、上記熱処理後室温まで冷
却し、得られた焙焼物を純水中に投入して生成酸化カル
シウムと残留金属カルシウムとを除去し、生じたスラリ
ーをｐＨ４〜６の酸性水溶液中で１〜６０分間攪拌し、
更にこのスラリーを純水で洗浄した後乾燥することを特
徴とする希土類−遷移金属−窒素系永久磁石用希土類−
遷移金属系合金粉の製造方法。

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、永久磁石用希土
類−遷移金属系合金粉の製造方法に関し、特に、従来の
還元拡散法より磁気特性の高い希土類−遷移金属−窒素
系永久磁石が得られる希土類−遷移金属系合金粉の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】希土類−遷移金属−窒素系永久磁石は、
高性能な希土類永久磁石として知られる。この磁石は、
熔解法または還元拡散法で得られた希土類−遷移金属系
合金の粗粉を高温の含窒素雰囲気中で窒化処理し、更に
微粉砕して数十μｍ以下の合金微粉とし、この微粉をエ
ポキシ系やナイロン系の合成樹脂や、金属亜鉛をバイン
ダーとして成形され、着磁して永久磁石とする。

【０００３】上記還元拡散法は、希土類酸化物粉末と遷
移金属粉末とを目的組成に応じて所定割合混合し、更に
これに該希土類酸化物粉末を還元するのに十分な当量以
上の金属カルシウムを混合し、該混合物を非酸化性雰囲
気中８５０〜１１５０℃で所定時間熱処理して該希土類
酸化物粉末が該金属カルシウムで還元されて生成した希
土類元素を該遷移金属粉末の粒子中に拡散させ、上記熱
処理後室温まで冷却し、得られた焙焼物を純水中に投入
して生成酸化カルシウムと残留金属カルシウムとを除去
し、得られたスラリーを乾燥して希土類−遷移金属系合
金とするものである。

【０００４】この方法で希土類−遷移金属系合金を得れ
ば、熔解法と比較して原料が安価であり、また鋳造合金
塊の破砕、粗砕が不要であり、また、組織が緻密で均質
な合金が得られるという長所がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の還元拡
散法で得られた合金を窒化して得た希土類−遷移金属−
窒素系原料による永久磁石は、熔解法で得られた合金を
同じ条件で窒化して得た原料による永久磁石と比較し
て、磁気特性が劣っていた。

【０００６】希土類−遷移金属−窒素系磁石は核発生型
の保磁力発生機構をもつため、原料の合金粒子の表面構
造に特性が敏感である。合金粒子の表面に微細な凹凸が
あると逆磁区発生の芽となり、磁石の保磁力が低下す
る。従来の還元拡散法で製造した合金粉ではその合金粒
子表面に微細な凹凸が多数見られ、これが磁気特性が低
い原因となっていた。さらに、拡散反応を十分に行わせ
るために目的の組成より希土類原料を多く混合する必要
がある。従って、得られる合金粉に主相以外の希土類リ
ッチな副相が生じ、これが磁化を低下させる原因にもな
っていた。

【０００７】そこで本発明は、従来の還元拡散法を改良
して、これまでより磁気特性の高い希土類永久磁石が得
られる希土類−遷移金属系合金粉の製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明者らは、還元拡散法における熱処理後の希土類−
遷移金属系合金粉の表面処理を酸性水溶液を用いて行
い、合金粒子の表面状態を改質するとともに、余分な希
土類リッチ相を選択的に溶解、溶出させることで高い磁
石特性を有する永久磁石が得られることを見いだした。

【０００９】すなわち、本発明の希土類−遷移金属−窒
素系永久磁石の原料となる希土類−遷移金属系合金粉の
製造方法は、希土類酸化物粉末と遷移金属粉末とを目的
組成に応じて所定割合混合し、更にこれに該希土類酸化
物粉末を還元するのに十分な当量以上の金属カルシウム
を混合し、該混合物を非酸化性雰囲気中８５０〜１１５
０℃で所定時間熱処理して該希土類酸化物粉末が該金属
カルシウムで還元されて生成した希土類元素を該遷移金
属粉末の粒子中に拡散させ、熱処理後室温まで冷却し、
得られた焙焼物を純水中に投入して生成酸化カルシウム
と残留金属カルシウムとを除去し、生じたスラリーをｐ
Ｈ４〜６の酸性水溶液中で１〜６０分間攪拌し、更にこ
のスラリーを純水で洗浄した後乾燥することを特徴とす
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の方法によって得られる原
料は、希土類−遷移金属−窒素系永久磁石であり、例え
ばＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系を基本とする磁石が挙げられる。は
じめに混合する希土類酸化物粉末と遷移金属粉末は、目
的組成や回収率等に応じて混合比や、それぞれの種類、
製法、粒度等が適宜選択でき、また、一般に市販される
ものが使用できる。

【００１１】希土類酸化物粉末を還元するのに十分な当
量以上の金属カルシウムは、カルシウム粒、カルシウム
塊等いずれの形状でもよく、混合には例えばＶブレンダ
ー、Ｓブレンダー等公知の混合器を用いて混合できる。
金属カルシウムの代わりに水素化カルシウムを用いても
よい。

【００１２】この混合物は非酸化性雰囲気中８５０〜１
１５０℃で所定時間熱処理するが、非酸化性雰囲気とし
ては例えばアルゴンガス雰囲気が適している。また、熱
処理温度は、金属カルシウムが完全に熔解する８５０℃
以上、希土類−遷移金属系合金が完全には熔解しない１
１５０℃以下であればよい。熱処理時間は組成や熱処理
量等で適宜選択できるが、通常の昇温速度で昇温後、２
〜１２時間程度保持すれば十分である。熱処理炉には公
知の加熱炉を用いることができる。

【００１３】この熱処理により希土類酸化物粉末は金属
カルシウムで還元されて希土類元素となり、この希土類
元素は遷移金属粉末の粒子中に高温拡散する。先の温度
で保持すれば粒子内部まで希土類元素は十分拡散するの
で、熱処理後これを室温まで空冷、炉冷等によって冷却
し、混合物は熱処理によって焼結して焙焼物となってい
るのでこれを純水中に投入し、生成した酸化カルシウム
と残留した金属カルシウムとを水との反応で除去する。
十分除去するには、多量の純水を用いて、攪拌とデカン
テーションとを繰り返せばよい。

【００１４】この工程において水槽下部に合金粉を主体
としたスラリーが生じるが、本発明においては、この生
じたスラリーを更にｐＨ４〜６の酸性水溶液中で１〜６
０分間攪拌することが特徴である。ｐＨ４〜６の酸性水
溶液は、酢酸、硝酸、塩酸、硫酸、混酸等の希釈水溶液
をｐＨ調整して用いればよいが、永久磁石の耐食性の劣
化を防ぐため、ｐＨ調整がしやすいため、取り扱いが容
易であるため、解離平衡定数が小くて緩衝作用がある酢
酸の使用が好ましい。

【００１５】ｐＨ４以上としたのは、これより水素イオ
ン濃度が大きいと（ｐＨ値が小さいと）合金の溶解量が
多くなりすぎ、収率が低下し、また磁気特性が向上しな
いからである。ｐＨ６以下としたのは、これより水素イ
オン濃度が小さいと（ｐＨ値が大きいと）本発明の効果
があまり得られないからである。

【００１６】１〜６０分間攪拌するのは、酸性水溶液と
スラリーとの反応を促進させ、かつ均一に反応させるた
めであり、攪拌にはスクリュウ等を用いた公知の攪拌方
法でよい。１〜６０分間としたのは、１分未満ではあま
り効果がなく、６０分を超えると合金の溶解量が多くな
りすぎ、収率が低下し、また、磁気特性が向上しないか
らである。

【００１７】酸性水溶液で攪拌した後は、酸を完全に除
去すべく更にこのスラリーを純水で洗浄し、乾燥して合
金粉とする。乾燥には自然乾燥、流動乾燥、オーブン等
公知の乾燥方法が使用できる。乾燥の際水をアルコール
と置換すると迅速に乾燥できる。

【００１８】熱処理後の希土類−遷移金属系合金粉の表
面処理が酸性水溶液によって、合金粒子の表面状態が改
質され、これを原料に用いれば、高い磁石特性を有する
永久磁石が得られる。

【００１９】

【実施例】以下本発明を実施例によって、具体的に説明
する。 実施例１ ・・・ 純度９９．９％、粒度３００メッシ
ュ（タイラー標準、以下同じ）以下の電解鉄粉１．５３
ｋｇと、純度９９％、平均粒度３２５メッシュの酸化サ
マリウム粉末（Ｓｍ₂Ｏ₃）０．７５ｋｇと、純度９５．
０％の粒状金属カルシウム０．３ｋｇとをＶプレンダー
を用いて混合した。得られた混合物を円筒形のステンレ
ス容器に入れ、アルゴンガス雰囲気下で９５０℃で８時
間加熱処理を施した。次いで焙焼物を冷却してからビー
カー中の純水中に投じ、水素イオン濃度ｐＨが１０以下
となるまで攪拌とデカンテーションとを繰り返した。ｐ
Ｈが１０以下となったところで、ｐＨが５となるまで水
中に酢酸を添加し（以下、「酸性水溶液ｐＨ値」とい
う）、この状態で１０分間攪拌を行った。ついで、純水
を用いて再び攪拌とデカンテーションとを繰り返してｐ
Ｈを６．５以上とした。攪拌にはガラス製スクリュウを
モーターで回転して行った。最後に水分を除去し、乾燥
して合金粉を得た。

【００２０】次に、合金粉末の磁気特性の評価と主相の
割合の測定を以下のように行った。炉内を流量１００ｍ
ｌ／ｍｉｎの純窒素雰囲気とし、均熱部に先の合金粉を
置き、昇温速度１０℃／ｍｉｎで４８５℃まで昇温し、
２４時間保持した。冷却後得られた窒化合金粉末をボー
ルミルで平均粒径５μｍまで微粉砕し、振動試料型磁力
計を用いて磁気特性の測定を行った。磁気特性のうち、
残留磁束密度＝Ｂｒ（ｋＧ）、保磁力＝ｉＨｃ（ｋＯ
ｅ）を表１に示す。なお、磁気特性として、残留磁束密
度は１４ｋＧ以上、保磁力は９ｋＯｅ以上あれば十分で
ある。また、合金粉末の主相の割合は、合金粉末のＸ線
回折パターンから主相とそれ以外の相のＸ線回折線のピ
ーク強度比を求め、そこから主相の割合を計算した。こ
の結果も表１に示す。

【００２１】実施例２ ・・・ 酸性水溶液ｐＨ値を
４、酸性水溶液を用いた攪拌時間を２０分間とした他
は、実施例１と同様に窒化合金粉末を得て、実施例１と
同様の評価をした。結果を表１に示す。

【００２２】実施例３ ・・・ 酸性水溶液ｐＨ値を
６、酸性水溶液を用いた攪拌時間を３０分間とした他
は、実施例１と同様に窒化合金粉末を得て、実施例１と
同様の評価をした。結果を表１に示す。

【００２３】実施例４ ・・・ 酢酸の代わりに塩酸を
用い、酸性水溶液ｐＨ値を５とした他は、実施例１と同
様に窒化合金粉末を得て、実施例１と同様の評価をし
た。結果を表１に示す。

【００２４】実施例５ ・・・ 酢酸の代わりに混酸
（塩酸：酢酸＝１：１）を用いた他は、実施例１と同様
に窒化合金粉末を得て、実施例１と同様の評価をした。
結果を表１に示す。

【００２５】従来例１ ・・・ 酸性水溶液を用いた攪
拌を行わなかった他は、実施例１と同様に窒化合金粉末
を得て、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示
す。

【００２６】比較例１ ・・・ 酸性水溶液ｐＨ値を３
とした他は、実施例１と同様に窒化合金粉末を得て、実
施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。

【００２７】比較例２ ・・・ 酸性水溶液ｐＨ値を
６．５とした他は、実施例１と同様に窒化合金粉末を得
て、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。

【００２８】比較例３ ・・・ 酸性水溶液を用いた攪
拌時間を１００分間とした他は、実施例１と同様に窒化
合金粉末を得て、実施例１と同様の評価をした。結果を
表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明により、適当な仕込み組成を選択
することで主相の重量割合が９８％以上である希土類−
遷移金属系合金粉が得られ、従来の還元拡散法より磁気
特性の高い希土類永久磁石が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 希土類酸化物粉末と遷移金属粉末とを目
   的組成に応じて所定割合混合し、更にこれに該希土類酸
   化物粉末を還元するのに十分な当量以上の金属カルシウ
   ムを混合し、該混合物を非酸化性雰囲気中８５０〜１１
   ５０℃で所定時間熱処理して該希土類酸化物粉末が該金
   属カルシウムで還元されて生成した希土類元素を該遷移
   金属粉末の粒子中に拡散させ、上記熱処理後室温まで冷
   却し、得られた焙焼物を純水中に投入して生成酸化カル
   シウムと残留金属カルシウムとを除去し、生じたスラリ
   ーをｐＨ４〜６の酸性水溶液中で１〜６０分間攪拌し、
   更にこのスラリーを純水で洗浄した後乾燥することを特
   徴とする希土類−遷移金属−窒素系永久磁石の原料とな
   る希土類−遷移金属系合金粉の製造方法。