JPH11323508A - 希土類金属−鉄−窒素系磁性材料とその製造方法 - Google Patents
希土類金属−鉄−窒素系磁性材料とその製造方法Info
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- JPH11323508A JPH11323508A JP10130166A JP13016698A JPH11323508A JP H11323508 A JPH11323508 A JP H11323508A JP 10130166 A JP10130166 A JP 10130166A JP 13016698 A JP13016698 A JP 13016698A JP H11323508 A JPH11323508 A JP H11323508A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 希土類金属−鉄窒化物の粉末による磁性材
料、特に安定的に高い保持力を有する磁性材料とその製
造方法につき、保磁力が安定して高く、そのバラツキが
小さい希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末を提供する。 【解決手段】 希土類金属−鉄−窒素系磁性粉末中の金
属鉄の含有量がＸ線回折強度比で３％以下として、磁気
的に特に保磁力の高い安定な磁性体粉末とする。
料、特に安定的に高い保持力を有する磁性材料とその製
造方法につき、保磁力が安定して高く、そのバラツキが
小さい希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末を提供する。 【解決手段】 希土類金属−鉄−窒素系磁性粉末中の金
属鉄の含有量がＸ線回折強度比で３％以下として、磁気
的に特に保磁力の高い安定な磁性体粉末とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類金属−鉄窒
化物の粉末による磁性材料、特に安定的に高い保磁力を
有する磁性材料とその製造方法に関する。
化物の粉末による磁性材料、特に安定的に高い保磁力を
有する磁性材料とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】希土類金属Ｒ−鉄Ｆｅ−窒素Ｎ系の磁性
材料は、希土類金属Ｒ−鉄Ｆｅ合金に窒素を吸収させた
窒化物系の粉末状の磁性材料で、磁性体の粉末は、樹脂
等により固形化されたり、焼結されたりして、永久磁石
として利用される。希土類金属−鉄−窒素系磁性材料
は、残留磁化とさらに保磁力とが共に大きく、その用途
が注目されている。
材料は、希土類金属Ｒ−鉄Ｆｅ合金に窒素を吸収させた
窒化物系の粉末状の磁性材料で、磁性体の粉末は、樹脂
等により固形化されたり、焼結されたりして、永久磁石
として利用される。希土類金属−鉄−窒素系磁性材料
は、残留磁化とさらに保磁力とが共に大きく、その用途
が注目されている。
【０００３】希土類金属−鉄−窒素系磁性材料の製造に
は、従来は、溶解法と、還元拡散法とが知られている。
溶解法は、原料として希土類金属と鉄とを溶解してイン
ゴットに鋳造し、このインゴットを粉砕して希土類金属
−鉄合金の粉末にし、この粉末を窒素中で加熱して窒化
処理して窒素を含有させる方法である。
は、従来は、溶解法と、還元拡散法とが知られている。
溶解法は、原料として希土類金属と鉄とを溶解してイン
ゴットに鋳造し、このインゴットを粉砕して希土類金属
−鉄合金の粉末にし、この粉末を窒素中で加熱して窒化
処理して窒素を含有させる方法である。
【０００４】還元拡散法は、原料として希土類金属酸化
物粉末と金属鉄ないし酸化鉄の粉末との混合粉にＣａ粒
を混合して、不活性雰囲気中で加熱することにより、Ｃ
ａによるこれら酸化物粉末を還元して、希土類金属−鉄
合金粉末にし、これを窒化することにより、希土類金属
−鉄−窒素系材料を粉末状で得る方法である（例えば、
特開平６−８１０１０号公報）。
物粉末と金属鉄ないし酸化鉄の粉末との混合粉にＣａ粒
を混合して、不活性雰囲気中で加熱することにより、Ｃ
ａによるこれら酸化物粉末を還元して、希土類金属−鉄
合金粉末にし、これを窒化することにより、希土類金属
−鉄−窒素系材料を粉末状で得る方法である（例えば、
特開平６−８１０１０号公報）。
【０００５】これらの磁性体粉末は、例えば、合成樹脂
等のバインダと混練され、成形されるが、成形硬化過程
で磁化することにより、所望の形状の強磁石として利用
される。
等のバインダと混練され、成形されるが、成形硬化過程
で磁化することにより、所望の形状の強磁石として利用
される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これらの製造方法で形
成された希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末は、一般的
には、高い残留磁化と高い保磁力とを備えているが、製
造方法に依存してその製造ロットによっては、期待され
る程にはその磁気特性が高くなく、特に、保磁力が低く
そのバラツキが大きくなることがあった。さらに、保磁
力の低下は、製造工程で、微粉化のための粉砕や混合の
過程と関連していることが明らかになった。この問題
は、磁性体粉末とこれを使用した磁石の品質の保持のた
めに重要である。
成された希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末は、一般的
には、高い残留磁化と高い保磁力とを備えているが、製
造方法に依存してその製造ロットによっては、期待され
る程にはその磁気特性が高くなく、特に、保磁力が低く
そのバラツキが大きくなることがあった。さらに、保磁
力の低下は、製造工程で、微粉化のための粉砕や混合の
過程と関連していることが明らかになった。この問題
は、磁性体粉末とこれを使用した磁石の品質の保持のた
めに重要である。
【０００７】本発明は、以上の如く、永久磁石に使用可
能な磁性体粉末に関して、保磁力が安定して高く、その
バラツキが小さい希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末を
提供することを目的としている。
能な磁性体粉末に関して、保磁力が安定して高く、その
バラツキが小さい希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末を
提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、希土類金属−
鉄−窒素系磁性体粉末の保磁力の低下が窒化物系磁性体
中の遊離金属鉄の存在に起因することの知見に基づくも
のである。即ち、本発明の希土類金属−鉄−窒素系磁性
材料は、窒化物磁性体粉末中の金属鉄含有量をＸ線回折
強度比で３％以下に低減させ、これにより遊離金属鉄に
起因した保磁力の低下を防止するものである。
鉄−窒素系磁性体粉末の保磁力の低下が窒化物系磁性体
中の遊離金属鉄の存在に起因することの知見に基づくも
のである。即ち、本発明の希土類金属−鉄−窒素系磁性
材料は、窒化物磁性体粉末中の金属鉄含有量をＸ線回折
強度比で３％以下に低減させ、これにより遊離金属鉄に
起因した保磁力の低下を防止するものである。
【０００９】希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末は、希
土類金属−鉄窒化物から粉末に形成されているが、粉末
中に存在する金属鉄は、希土類鉄窒化物から遊離され
て、ｂｃｃ構造の純鉄又はその固溶体の結晶（即ち、α
−Ｆｅ）である。金属鉄（α−Ｆｅ）は、軟磁性を示す
ので、上記磁性体粉末中の金属鉄の存在は、上記希土類
金属−鉄窒化物の磁気特性、特に、保磁力を低下させ
る。本発明は、磁性体粉末中のこの金属鉄含有量を３％
以下に規制して、この材料の優れた磁気特性を発揮させ
るものである。
土類金属−鉄窒化物から粉末に形成されているが、粉末
中に存在する金属鉄は、希土類鉄窒化物から遊離され
て、ｂｃｃ構造の純鉄又はその固溶体の結晶（即ち、α
−Ｆｅ）である。金属鉄（α−Ｆｅ）は、軟磁性を示す
ので、上記磁性体粉末中の金属鉄の存在は、上記希土類
金属−鉄窒化物の磁気特性、特に、保磁力を低下させ
る。本発明は、磁性体粉末中のこの金属鉄含有量を３％
以下に規制して、この材料の優れた磁気特性を発揮させ
るものである。
【００１０】ここに、金属鉄の含有量は、Ｘ線回折強度
比によるが、これは、Ｘ線回折法による磁性体粉末の回
折最大強度に対する上記磁性体粉末のα−Ｆｅ相結晶の
回折強度の比の１００分率で示される。このように定義
された金属鉄の含有量は、遊離したα−Ｆｅの含有量に
対応している。Ｘ線回折強度から測定された金属鉄の含
有量は、図２に示す検量線のように、この含有量と磁性
体粉末中に混合された金属鉄（α−Ｆｅ）の重量で表し
た含有量と線形の関係があり、この検量線から重量％が
容易に求められる。
比によるが、これは、Ｘ線回折法による磁性体粉末の回
折最大強度に対する上記磁性体粉末のα−Ｆｅ相結晶の
回折強度の比の１００分率で示される。このように定義
された金属鉄の含有量は、遊離したα−Ｆｅの含有量に
対応している。Ｘ線回折強度から測定された金属鉄の含
有量は、図２に示す検量線のように、この含有量と磁性
体粉末中に混合された金属鉄（α−Ｆｅ）の重量で表し
た含有量と線形の関係があり、この検量線から重量％が
容易に求められる。
【００１１】本発明の希土類金属−鉄−窒素系磁性材料
は、上記の希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末が、原子
％で、３〜３０％の希土類金属と、５〜１５％のＮと、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物とからなるものが好まし
い。この組成の磁性材料は、 一般式 Ｒx Ｆｅ100-x-y Ｎy ・・・・・・・（１） で表される組成の窒化物を含み、ここに、Ｒは希土類金
属元素を示し、ｘは、希土類金属元素Ｒの原子％で３＜
ｘ＜３０の範囲で、ｙは、窒素Ｎの原子％で５＜ｙ＜１
５の範囲にある。
は、上記の希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末が、原子
％で、３〜３０％の希土類金属と、５〜１５％のＮと、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物とからなるものが好まし
い。この組成の磁性材料は、 一般式 Ｒx Ｆｅ100-x-y Ｎy ・・・・・・・（１） で表される組成の窒化物を含み、ここに、Ｒは希土類金
属元素を示し、ｘは、希土類金属元素Ｒの原子％で３＜
ｘ＜３０の範囲で、ｙは、窒素Ｎの原子％で５＜ｙ＜１
５の範囲にある。
【００１２】希土類金属−鉄−窒素系の磁性材料の粉末
粒子は微細である程優れた磁気特性を示すので、磁性体
の粒子径は、１０μｍ以下とする必要があり、特に、５
μｍ以下とするのが好ましい。
粒子は微細である程優れた磁気特性を示すので、磁性体
の粒子径は、１０μｍ以下とする必要があり、特に、５
μｍ以下とするのが好ましい。
【００１３】本発明の希土類金属−鉄−窒素系磁性材料
の製造方法は、還元拡散法において、希土類金属酸化物
粉末と金属鉄粉末と酸化鉄と金属カルシウム粒とから成
る混合物を不活性雰囲気中で加熱してカルシウム還元を
行う還元過程と、その生成物を窒素含有雰囲気中で加熱
して窒化する窒化過程とを含み、希土類金属−鉄−窒素
系磁性体粉末とする方法が利用される。
の製造方法は、還元拡散法において、希土類金属酸化物
粉末と金属鉄粉末と酸化鉄と金属カルシウム粒とから成
る混合物を不活性雰囲気中で加熱してカルシウム還元を
行う還元過程と、その生成物を窒素含有雰囲気中で加熱
して窒化する窒化過程とを含み、希土類金属−鉄−窒素
系磁性体粉末とする方法が利用される。
【００１４】本発明は、上記の還元拡散法において、原
料混合物の希土類金属酸化物粉末と金属鉄粉末とを、平
均粒径５μｍ以下に規制し、且つ混合されて均一に分布
させることを特徴としている。還元拡散法は、上記の還
元過程及び窒化過程は、いずれも結晶粒の成長が比較的
少ない。そこで予め希土類金属酸化物粉末と金属鉄粉末
とを平均粒径５μｍ以下に調製しておくと、窒化後に生
成した希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末も、粒子径お
およそ５μｍ以下の微細な粒径が得られる。これによ
り、磁性体粉末は、微細粒であることによる磁気的特性
の改善と、且つ、粉砕を要しないので遊離鉄が析出しな
いことによる磁気特性低下防止により、本発明の方法
は、高い保磁力を有する微粉末磁性体を得ることができ
る。
料混合物の希土類金属酸化物粉末と金属鉄粉末とを、平
均粒径５μｍ以下に規制し、且つ混合されて均一に分布
させることを特徴としている。還元拡散法は、上記の還
元過程及び窒化過程は、いずれも結晶粒の成長が比較的
少ない。そこで予め希土類金属酸化物粉末と金属鉄粉末
とを平均粒径５μｍ以下に調製しておくと、窒化後に生
成した希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末も、粒子径お
およそ５μｍ以下の微細な粒径が得られる。これによ
り、磁性体粉末は、微細粒であることによる磁気的特性
の改善と、且つ、粉砕を要しないので遊離鉄が析出しな
いことによる磁気特性低下防止により、本発明の方法
は、高い保磁力を有する微粉末磁性体を得ることができ
る。
【００１５】この系の磁性材料中の金属鉄含有による保
磁力の低下は、金属鉄粒子が磁性粒子中ないし磁石中の
ボイドであると仮定したときのボイドによる保磁力の低
下よりも かに顕著に起こる。この理由は、金属鉄が、
軟磁性を示すので、上記磁石を構成する希土類金属−鉄
窒化物粉末中の金属鉄は、反対強磁場中に曝されると、
低い磁界でも金属鉄の磁区の移動・回転が容易に生じ、
これを起点として周辺の窒化物粒子への磁区の移動・回
転が誘導されて、磁化を低下させ、従って、含有金属鉄
の分布が上記希土類金属−鉄窒化物の磁気特性、特に、
保磁力が著しく低下させるからである。
磁力の低下は、金属鉄粒子が磁性粒子中ないし磁石中の
ボイドであると仮定したときのボイドによる保磁力の低
下よりも かに顕著に起こる。この理由は、金属鉄が、
軟磁性を示すので、上記磁石を構成する希土類金属−鉄
窒化物粉末中の金属鉄は、反対強磁場中に曝されると、
低い磁界でも金属鉄の磁区の移動・回転が容易に生じ、
これを起点として周辺の窒化物粒子への磁区の移動・回
転が誘導されて、磁化を低下させ、従って、含有金属鉄
の分布が上記希土類金属−鉄窒化物の磁気特性、特に、
保磁力が著しく低下させるからである。
【００１６】磁性材料中の金属鉄は、希土類金属−鉄−
窒素系磁性材料、又は窒化前の希土類金属−鉄合金を製
造工程で粉砕することによって生成し増加することが判
ってきた。従来の還元拡散法において、原料粒子が粗粒
である場合に、磁性体粉末も粗粒となり、これを微細粒
に調製する必要があるが、このために、磁性体粉末を微
粉砕すると、α−鉄が析出し易くなり、却って磁性体粉
末の磁気特性を低下させていた。磁性体粉末を粉砕する
と、磁性体粉末の希土類金属−鉄窒化物粒子が歪み変形
を受けて、他の中間相に変態し、この過程で、α−Ｆｅ
が析出するので、磁性体粉末粒子中にα−Ｆｅが増加す
るからである。
窒素系磁性材料、又は窒化前の希土類金属−鉄合金を製
造工程で粉砕することによって生成し増加することが判
ってきた。従来の還元拡散法において、原料粒子が粗粒
である場合に、磁性体粉末も粗粒となり、これを微細粒
に調製する必要があるが、このために、磁性体粉末を微
粉砕すると、α−鉄が析出し易くなり、却って磁性体粉
末の磁気特性を低下させていた。磁性体粉末を粉砕する
と、磁性体粉末の希土類金属−鉄窒化物粒子が歪み変形
を受けて、他の中間相に変態し、この過程で、α−Ｆｅ
が析出するので、磁性体粉末粒子中にα−Ｆｅが増加す
るからである。
【００１７】本発明の製造法は、還元拡散法を利用し
て、原料の金属鉄粉末を平均粒径５μｍ以下に予め調製
するので、還元されて後に窒化されて成る磁性体粉末
は、粉砕をすることなく所望の粒径の微粒子に調製でき
る。従って、窒化処理後の磁性材料は、金属鉄含有量を
３％以下に規制し得て、これが磁性体粉末に高い保磁力
を与える。
て、原料の金属鉄粉末を平均粒径５μｍ以下に予め調製
するので、還元されて後に窒化されて成る磁性体粉末
は、粉砕をすることなく所望の粒径の微粒子に調製でき
る。従って、窒化処理後の磁性材料は、金属鉄含有量を
３％以下に規制し得て、これが磁性体粉末に高い保磁力
を与える。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態では、希土類
金属−鉄−窒素系磁性体粉末が、原子％で、３〜３０％
の希土類金属と、５〜１５％のＮと、残部Ｆｅ及び不可
避的不純物とから成るものが使用される。磁性体粉末中
の遊離金属鉄（α−Ｆｅ）は、Ｘ線回折強度比で、３％
以下とする。
金属−鉄−窒素系磁性体粉末が、原子％で、３〜３０％
の希土類金属と、５〜１５％のＮと、残部Ｆｅ及び不可
避的不純物とから成るものが使用される。磁性体粉末中
の遊離金属鉄（α−Ｆｅ）は、Ｘ線回折強度比で、３％
以下とする。
【００１９】上記の磁性体粉末の主たる成分は、上記の
式（１）を再掲すると、 一般式 Ｒx Ｆｅ100-x-y Ｎy ・・・・（１） で表される希土類金属Ｒと鉄Ｆｅと窒素Ｎから成る窒化
物であり、希土類金属Ｒのｘは、原子％ｘは、３〜３０
の範囲に、Ｎの原子％ｙは、５〜１５（原子％）の範囲
に、残部が主としてＦｅとされる。
式（１）を再掲すると、 一般式 Ｒx Ｆｅ100-x-y Ｎy ・・・・（１） で表される希土類金属Ｒと鉄Ｆｅと窒素Ｎから成る窒化
物であり、希土類金属Ｒのｘは、原子％ｘは、３〜３０
の範囲に、Ｎの原子％ｙは、５〜１５（原子％）の範囲
に、残部が主としてＦｅとされる。
【００２０】ここに、希土類金属Ｒを３〜３０原子％と
規定するのは、３原子％未満では、α−Ｆｅ相が分離し
て窒化物の保磁力が低下し、実用的磁石ではなくなり、
３０原子％を越えると、希土類金属が析出し、合金粉末
が大気中で不安定になり、残留磁化が低下するからであ
る。他方、窒素Ｎを５〜１５（原子％）の範囲と規定す
るのは、３原子％未満では、殆ど保磁力が発現せず、１
５原子％を超えると、希土類金属、鉄及びアルカリ金属
それ自体の窒化物が生成するからである。
規定するのは、３原子％未満では、α−Ｆｅ相が分離し
て窒化物の保磁力が低下し、実用的磁石ではなくなり、
３０原子％を越えると、希土類金属が析出し、合金粉末
が大気中で不安定になり、残留磁化が低下するからであ
る。他方、窒素Ｎを５〜１５（原子％）の範囲と規定す
るのは、３原子％未満では、殆ど保磁力が発現せず、１
５原子％を超えると、希土類金属、鉄及びアルカリ金属
それ自体の窒化物が生成するからである。
【００２１】本発明の磁性体粉末においては、希土類金
属元素Ｒとしては、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍが利用でき
るが、特に、Ｓｍが、磁性体の飽和磁化、磁気異方性を
大きくし、永久磁石とするために好ましいので、採用さ
れる。この場合、特に、上記式（１）の一般式Ｓｍx Ｆ
ｅ100-x-y Ｎy において、ＳｍのｘとＮのｙは原子％で
表して、ｘは８．１〜１０．０、ｙは１３．５〜１３．
９の範囲が特に好ましい。
属元素Ｒとしては、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍが利用でき
るが、特に、Ｓｍが、磁性体の飽和磁化、磁気異方性を
大きくし、永久磁石とするために好ましいので、採用さ
れる。この場合、特に、上記式（１）の一般式Ｓｍx Ｆ
ｅ100-x-y Ｎy において、ＳｍのｘとＮのｙは原子％で
表して、ｘは８．１〜１０．０、ｙは１３．５〜１３．
９の範囲が特に好ましい。
【００２２】磁性体粉末の平均粒子径は、１〜５μｍの
範囲が好ましい。これより粗粒であると、保磁力が５ｋ
Ｏｅ以下となり、他方、これより細粒であると、酸化し
易く式（１）の組成を保持するのが難しい。
範囲が好ましい。これより粗粒であると、保磁力が５ｋ
Ｏｅ以下となり、他方、これより細粒であると、酸化し
易く式（１）の組成を保持するのが難しい。
【００２３】本発明において、遊離金属鉄を３％以下と
するが、３％を超えると、著しく保磁力が低下するから
である。ここに、Ｘ線回折強度比は、粉末Ｘ線回折法に
より、その磁性体粉末の最大回折強度（窒化物からの最
大回折強度）ＩRTN を求め、その粉末のα−Ｆｅ相の最
大回折強度ＩFeを計測し、１００×ＩFe／ＩRTN をもっ
て表す。α−Ｆｅ相の最大回折強度ＩFeは、Ｃｕ Ｋα
のＸ線条件で、回折角２θ／θ＝４４〜４６°につい
て、回折強度の平滑化と加重平均を行い、バックグラウ
ンドを除去し、ピークトップ強度をＩFeとされる。
するが、３％を超えると、著しく保磁力が低下するから
である。ここに、Ｘ線回折強度比は、粉末Ｘ線回折法に
より、その磁性体粉末の最大回折強度（窒化物からの最
大回折強度）ＩRTN を求め、その粉末のα−Ｆｅ相の最
大回折強度ＩFeを計測し、１００×ＩFe／ＩRTN をもっ
て表す。α−Ｆｅ相の最大回折強度ＩFeは、Ｃｕ Ｋα
のＸ線条件で、回折角２θ／θ＝４４〜４６°につい
て、回折強度の平滑化と加重平均を行い、バックグラウ
ンドを除去し、ピークトップ強度をＩFeとされる。
【００２４】Ｘ線回折強度比は、希土類金属−鉄−窒素
系磁性体粉末中の金属鉄の重量％とで表した含有量と直
線関係がある。Ｘ線回折強度比でα−Ｆｅが０％の磁性
体粉末中に同じ粒子径程度の金属鉄粉末を一定の重量％
で配合し、この混合粉を上記の要領で同じく粉末Ｘ線回
折法により、α−ＦｅのＸ線回折強度比を求めた。図２
には、このようにして求めた金属鉄の重量％の含有量
と、Ｘ線回折強度比の含有量との検量線を示している。
図２は、Ｓｍx Ｆｅ100-x-y Ｎy 磁性体の粉末における
検量線である。この検量線から、Ｘ線回折強度比の測定
値から、希土類金属−鉄−窒素系の遊離鉄含有量を求め
ることができる。
系磁性体粉末中の金属鉄の重量％とで表した含有量と直
線関係がある。Ｘ線回折強度比でα−Ｆｅが０％の磁性
体粉末中に同じ粒子径程度の金属鉄粉末を一定の重量％
で配合し、この混合粉を上記の要領で同じく粉末Ｘ線回
折法により、α−ＦｅのＸ線回折強度比を求めた。図２
には、このようにして求めた金属鉄の重量％の含有量
と、Ｘ線回折強度比の含有量との検量線を示している。
図２は、Ｓｍx Ｆｅ100-x-y Ｎy 磁性体の粉末における
検量線である。この検量線から、Ｘ線回折強度比の測定
値から、希土類金属−鉄−窒素系の遊離鉄含有量を求め
ることができる。
【００２５】本発明の磁性材料を製造するには、上記の
組成式から選ばれた組成を得るために配合量が調製され
た希土類金属酸化物粉末と金属鉄粉末及び酸化鉄と、さ
らに、これら酸化物を還元するに充分な量の金属カルシ
ウム粒とから成る混合物が準備される。
組成式から選ばれた組成を得るために配合量が調製され
た希土類金属酸化物粉末と金属鉄粉末及び酸化鉄と、さ
らに、これら酸化物を還元するに充分な量の金属カルシ
ウム粒とから成る混合物が準備される。
【００２６】還元拡散法による希土類金属−鉄−窒素系
磁性材料の製造方法では、特開平６−０８１０１１号公
報により開示したように、概して言えば、上記原料混合
物は、不活性雰囲気中で加熱して酸化物をカルシウムが
還元する還元過程と、還元された生成粉を窒素含有ガス
中で加熱して窒化する窒化過程とを、経て希土類金属−
鉄−窒素系磁性粉末が得られる。
磁性材料の製造方法では、特開平６−０８１０１１号公
報により開示したように、概して言えば、上記原料混合
物は、不活性雰囲気中で加熱して酸化物をカルシウムが
還元する還元過程と、還元された生成粉を窒素含有ガス
中で加熱して窒化する窒化過程とを、経て希土類金属−
鉄−窒素系磁性粉末が得られる。
【００２７】本発明の方法は、上記混合物中の希土類金
属酸化物粉末と金属鉄粉末とが、平均粒径５μｍ以下に
予め調製されている。さらに、混合粉中には、希土類金
属酸化物粉末と金属鉄粉末とは、均一に分布されるよう
に混合処理がなされる。
属酸化物粉末と金属鉄粉末とが、平均粒径５μｍ以下に
予め調製されている。さらに、混合粉中には、希土類金
属酸化物粉末と金属鉄粉末とは、均一に分布されるよう
に混合処理がなされる。
【００２８】金属鉄の粉末は、予め平均粒径５μｍ以下
に調製されて原料として使用されるが、市販の金属鉄
は、最小径のカーボニル鉄でさえ５μｍ程度の大きさが
あり、これを鉄源として、カルシウム還元拡散法を利用
しても、得られる磁性粉末は、粒径が５μｍ以上の粗粒
となる。そこで磁気特性を高めるには、さらに、微粉砕
が必要であるが、この場合には、従来法と同様に、最終
的に生成された磁性粉末中には、金属鉄含有量が増加し
て、却って、保磁力が低下してしまう。
に調製されて原料として使用されるが、市販の金属鉄
は、最小径のカーボニル鉄でさえ５μｍ程度の大きさが
あり、これを鉄源として、カルシウム還元拡散法を利用
しても、得られる磁性粉末は、粒径が５μｍ以上の粗粒
となる。そこで磁気特性を高めるには、さらに、微粉砕
が必要であるが、この場合には、従来法と同様に、最終
的に生成された磁性粉末中には、金属鉄含有量が増加し
て、却って、保磁力が低下してしまう。
【００２９】本発明の製造方法は、好ましくは、金属鉄
粉末を使用せずに、粒度調製された希土類金属酸化物粉
末と酸化鉄粉末とを、金属カルシウム粒で完全に還元す
ることが可能である。この場合には、その混合物中の酸
化物とその還元に必要な多量の金属カルシウムとが爆発
的に反応するおそれがあり、上記組成の反応生成物を得
るのが難しい。
粉末を使用せずに、粒度調製された希土類金属酸化物粉
末と酸化鉄粉末とを、金属カルシウム粒で完全に還元す
ることが可能である。この場合には、その混合物中の酸
化物とその還元に必要な多量の金属カルシウムとが爆発
的に反応するおそれがあり、上記組成の反応生成物を得
るのが難しい。
【００３０】そこで、本発明の製造方法は、鉄源とし
て、粒度調製された金属鉄粉末と酸化鉄粉末との混合物
が好ましく使用される。本発明の製造方法には、好まし
くは、カルシウムによる還元拡散処理に先立って、酸化
鉄予備還元処理過程を設けられる。金属鉄粉末には、酸
化鉄粉末の一部を還元ガスにより予め還元した還元鉄
が、極めて微細で、しかも、未還元の酸化鉄粉末と分離
せずに一体化しているので、好ましく利用される。酸化
鉄粉末の粒度を５μｍ以下とすることは製造上容易であ
るから、これにより、部分的に還元された金属鉄粉末も
５μｍ以下とすることができる。
て、粒度調製された金属鉄粉末と酸化鉄粉末との混合物
が好ましく使用される。本発明の製造方法には、好まし
くは、カルシウムによる還元拡散処理に先立って、酸化
鉄予備還元処理過程を設けられる。金属鉄粉末には、酸
化鉄粉末の一部を還元ガスにより予め還元した還元鉄
が、極めて微細で、しかも、未還元の酸化鉄粉末と分離
せずに一体化しているので、好ましく利用される。酸化
鉄粉末の粒度を５μｍ以下とすることは製造上容易であ
るから、これにより、部分的に還元された金属鉄粉末も
５μｍ以下とすることができる。
【００３１】酸化鉄からの金属鉄への還元率は、酸化鉄
の酸素除去率で、５０％以上であるのが好ましい。好ま
しくは、還元率は、７０％以上がよい。ここに、酸化鉄
の酸素除去率は、原料酸化鉄中に含まれる酸素量に対し
て、還元により除去された酸素量の割合を言う。原料と
しての酸化鉄は、ヘマタイト型（Ｆｅ2 Ｏ3 を主成分）
でもマグネタイト型（Ｆｅ3 Ｏ4 を主成分）でもよく、
その他の酸化鉄でもよい。好ましくは、Ｆｅ2 Ｏ3 型が
使用される。予備還元処理過程では、水素還元又は一酸
化炭素還元が利用されるが、水素還元の場合には、酸化
鉄を水素気流中に３００〜９００℃の温度で一定時間保
持して、その一部を鉄に還元させて、酸化鉄−金属鉄混
合粉が得られる。予備還元処理に先立って、酸化鉄と希
土類金属酸化物は、予め混合しておいてもよい。
の酸素除去率で、５０％以上であるのが好ましい。好ま
しくは、還元率は、７０％以上がよい。ここに、酸化鉄
の酸素除去率は、原料酸化鉄中に含まれる酸素量に対し
て、還元により除去された酸素量の割合を言う。原料と
しての酸化鉄は、ヘマタイト型（Ｆｅ2 Ｏ3 を主成分）
でもマグネタイト型（Ｆｅ3 Ｏ4 を主成分）でもよく、
その他の酸化鉄でもよい。好ましくは、Ｆｅ2 Ｏ3 型が
使用される。予備還元処理過程では、水素還元又は一酸
化炭素還元が利用されるが、水素還元の場合には、酸化
鉄を水素気流中に３００〜９００℃の温度で一定時間保
持して、その一部を鉄に還元させて、酸化鉄−金属鉄混
合粉が得られる。予備還元処理に先立って、酸化鉄と希
土類金属酸化物は、予め混合しておいてもよい。
【００３２】還元拡散処理は、反応容器中で、上記の酸
化鉄−金属鉄混合粉に、微粒子の希土類金属酸化物粉末
とを所定の配合に混合される。酸化物の酸素除去に必要
且つ充分な量の金属カルシウム粒を均一に混合して、不
活性雰囲気中でその混合物を６００〜１１００℃の温度
で加熱すると、カルシウムとこれら酸化物とが反応し、
酸化物を還元しながら発熱により高温になり、酸化物を
合金粉末に還元する。この反応生成物を、冷却する。
化鉄−金属鉄混合粉に、微粒子の希土類金属酸化物粉末
とを所定の配合に混合される。酸化物の酸素除去に必要
且つ充分な量の金属カルシウム粒を均一に混合して、不
活性雰囲気中でその混合物を６００〜１１００℃の温度
で加熱すると、カルシウムとこれら酸化物とが反応し、
酸化物を還元しながら発熱により高温になり、酸化物を
合金粉末に還元する。この反応生成物を、冷却する。
【００３３】さらに、この反応生成物は、典型的にはそ
のまま、窒化処理のために、反応容器内で、雰囲気を窒
素ガス又は窒素元素を含むガスに置換し、２５０〜８０
０℃の温度範囲で加熱して保持して窒化され、希土類金
属−鉄窒化物の粉末が形成される。
のまま、窒化処理のために、反応容器内で、雰囲気を窒
素ガス又は窒素元素を含むガスに置換し、２５０〜８０
０℃の温度範囲で加熱して保持して窒化され、希土類金
属−鉄窒化物の粉末が形成される。
【００３４】この窒化処理された生成物は、洗浄処理に
より、水と弱酸溶液中で洗浄され、未反応カルシウムや
その生成酸化物が除去されて、乾燥されて、希土類金属
−鉄窒化物磁性粉末が得られる。このようにして得られ
た希土類金属−鉄窒化物磁性粉末は、粒径が５μｍ以下
で、金属鉄含有量がＸ線回折強度比で３％以下である磁
性粉末が得られる。
より、水と弱酸溶液中で洗浄され、未反応カルシウムや
その生成酸化物が除去されて、乾燥されて、希土類金属
−鉄窒化物磁性粉末が得られる。このようにして得られ
た希土類金属−鉄窒化物磁性粉末は、粒径が５μｍ以下
で、金属鉄含有量がＸ線回折強度比で３％以下である磁
性粉末が得られる。
【００３５】ところで、従来の磁性粉末中の金属鉄の起
源は、以下のように幾つか列挙することができる。第１
の起源は、特に、溶解法におけるインゴットからの粉砕
過程での金属α−鉄の析出である。溶解法では、インゴ
ットの破砕と、窒化処理後の微粉砕の過程が利用される
が、これらの粉砕過程では、粒子表面が酸化され易く、
α−鉄が析出し易くなる。
源は、以下のように幾つか列挙することができる。第１
の起源は、特に、溶解法におけるインゴットからの粉砕
過程での金属α−鉄の析出である。溶解法では、インゴ
ットの破砕と、窒化処理後の微粉砕の過程が利用される
が、これらの粉砕過程では、粒子表面が酸化され易く、
α−鉄が析出し易くなる。
【００３６】第２の起源は、これも粉砕過程と関連があ
るが、還元拡散法において、原料粒子径が粗粒である場
合に、磁性粉末を微細粒に調製するために、微粉砕する
場合がある。この時にも、α−Ｆｅが析出し易くなる。
るが、還元拡散法において、原料粒子径が粗粒である場
合に、磁性粉末を微細粒に調製するために、微粉砕する
場合がある。この時にも、α−Ｆｅが析出し易くなる。
【００３７】第３の起源は、磁性粉末中のＦｅ成分の偏
析によるα−Ｆｅの析出である。還元拡散法において、
原料の希土類金属酸化物と金属鉄ないし酸化鉄の混合が
不十分で、粉末中部分的にＦｅ成分が濃化偏析している
と、α−Ｆｅが遊離鉄として析出し易くなる。
析によるα−Ｆｅの析出である。還元拡散法において、
原料の希土類金属酸化物と金属鉄ないし酸化鉄の混合が
不十分で、粉末中部分的にＦｅ成分が濃化偏析している
と、α−Ｆｅが遊離鉄として析出し易くなる。
【００３８】本発明は、その製造過程で、このような従
来の粉砕過程を必要としないので、α−Ｆｅの遊離がな
く、α−Ｆｅに起因した保磁力の低下を防止することが
容易にできるのである。
来の粉砕過程を必要としないので、α−Ｆｅの遊離がな
く、α−Ｆｅに起因した保磁力の低下を防止することが
容易にできるのである。
【００３９】
【実施例】純度９９．９％で平均粒径１．２μｍの酸化
サマリウムＳｍ2 Ｏ3 と、純度９９．９％で平均粒径
１．３μｍの酸化鉄Ｆｅ2 Ｏ3 とを、湿式ボールミルに
より１ｈ（時間）の混合を行った。
サマリウムＳｍ2 Ｏ3 と、純度９９．９％で平均粒径
１．３μｍの酸化鉄Ｆｅ2 Ｏ3 とを、湿式ボールミルに
より１ｈ（時間）の混合を行った。
【００４０】酸化鉄の予備還元過程として、上記の混合
原料を水素気流中で、６００℃の温度に保持して、酸化
鉄の一部を鉄に還元した。酸化鉄の酸素除去率は、７１
％であった。
原料を水素気流中で、６００℃の温度に保持して、酸化
鉄の一部を鉄に還元した。酸化鉄の酸素除去率は、７１
％であった。
【００４１】カルシウム還元過程は、予備還元後の混合
原料にカルシウム粒を、混合原料中の酸化物の酸素量の
２倍量を混合し、このような混合原料を、真空加熱可能
な容器に装入し、予め真空排気した後、Ａｒガス気流中
に１１００℃に昇温し３ｈ加熱保持して、カルシウム還
元処理をおこない、容器内で５０℃まで冷却した。次い
で、窒化過程は、カルシウム還元後の粉末を容器内で真
空排気後に、窒素ガスを流通させて、４５０℃に加熱し
て２０ｈ保持して、窒化処理を行い、その後冷却した。
原料にカルシウム粒を、混合原料中の酸化物の酸素量の
２倍量を混合し、このような混合原料を、真空加熱可能
な容器に装入し、予め真空排気した後、Ａｒガス気流中
に１１００℃に昇温し３ｈ加熱保持して、カルシウム還
元処理をおこない、容器内で５０℃まで冷却した。次い
で、窒化過程は、カルシウム還元後の粉末を容器内で真
空排気後に、窒素ガスを流通させて、４５０℃に加熱し
て２０ｈ保持して、窒化処理を行い、その後冷却した。
【００４２】得られた窒化生成物は、多孔質の塊状であ
るが、イオン交換水中で容易に崩壊し粉化する。洗浄過
程においては、この崩壊を利用して、生成物中のカルシ
アや窒化カルシウム、未反応のカルシウム等の副生成物
が、イオン交換水中で水酸化カルシウムの形で除去され
る。デカンテーションを数回繰り返し、目的の磁性体粉
末が、沈澱物として回収した。さらに、副生成物を完全
に除くために、ｐＨ４．５に調製した酢酸水溶液中でデ
カンテーションを行い、水洗した。スラリー状の沈澱物
は、遠心分離され、アルコールで置換され、得られたケ
ーキは、８０℃で真空乾燥され、磁性体粉末が得られ
た。以上の過程では、粉砕は、一切行わなかった。
るが、イオン交換水中で容易に崩壊し粉化する。洗浄過
程においては、この崩壊を利用して、生成物中のカルシ
アや窒化カルシウム、未反応のカルシウム等の副生成物
が、イオン交換水中で水酸化カルシウムの形で除去され
る。デカンテーションを数回繰り返し、目的の磁性体粉
末が、沈澱物として回収した。さらに、副生成物を完全
に除くために、ｐＨ４．５に調製した酢酸水溶液中でデ
カンテーションを行い、水洗した。スラリー状の沈澱物
は、遠心分離され、アルコールで置換され、得られたケ
ーキは、８０℃で真空乾燥され、磁性体粉末が得られ
た。以上の過程では、粉砕は、一切行わなかった。
【００４３】得られた磁性体粉末の組成と、α−Ｆｅの
含有量、及び、粉末の残留磁化Ｂｒと保磁力ｉＨｃとを
表１に示した。
含有量、及び、粉末の残留磁化Ｂｒと保磁力ｉＨｃとを
表１に示した。
【００４４】磁性体粉末は、Ｘ線回折法により、金属鉄
（α−Ｆｅ）の含有量を測定した。Ｘ線回折強度測定の
条件は、Ｘ線Ｃｕ−Ｋα、印加電圧４０ｋＶ、電流４０
ｍＡ、発散スリット１°、散乱スリット１°、受光スリ
ット０．１５ｍｍ、走査を連続とし、走査速度４°／mi
n 、走査ステップ０．０２°、走査範囲１５〜７０°と
した。
（α−Ｆｅ）の含有量を測定した。Ｘ線回折強度測定の
条件は、Ｘ線Ｃｕ−Ｋα、印加電圧４０ｋＶ、電流４０
ｍＡ、発散スリット１°、散乱スリット１°、受光スリ
ット０．１５ｍｍ、走査を連続とし、走査速度４°／mi
n 、走査ステップ０．０２°、走査範囲１５〜７０°と
した。
【００４５】Ｘ線回折強度のデータから、その磁性体粉
末の最大回折強度（窒化物からの最大回折強度）ＩRTN
を求めた。α−Ｆｅ相の最大回折強度ＩFeは、回折角２
θ／θ＝４４〜４６°について回折強度の平滑化と加重
平均を行い、バックグラウンドを除去し、ピークトップ
強度をＩFeを求めて、１００×ＩFe／ＩRTN をもって、
遊離金属鉄（α−Ｆｅ）の含有量とした。
末の最大回折強度（窒化物からの最大回折強度）ＩRTN
を求めた。α−Ｆｅ相の最大回折強度ＩFeは、回折角２
θ／θ＝４４〜４６°について回折強度の平滑化と加重
平均を行い、バックグラウンドを除去し、ピークトップ
強度をＩFeを求めて、１００×ＩFe／ＩRTN をもって、
遊離金属鉄（α−Ｆｅ）の含有量とした。
【００４６】検量線は、組成Ｓｍ9.10Ｆｅ77.24 Ｏ
13.64 （金属鉄含有量０．０６％；Ｘ線回折強度比）の
粉末に、カルボニル鉄（粒径５μｍ）を、重量％で、１
％、２％、３％及び５％をそれぞれ混合して、標準試料
を作り、上記の方法でその試料混合粉の鉄含有量をＸ線
回折強度で測定した。図２は、磁性粉末中に混合された
金属鉄（α−Ｆｅ）の重量で表した含有量とこの試料の
Ｘ線回折強度比から測定された金属鉄の含有量との間の
直線関係を示しており、良好な直線性が得られている。
この直線を検量線として、Ｘ線回折強度比からの金属鉄
含有量から、金属鉄の重量パーセントが求められる。
13.64 （金属鉄含有量０．０６％；Ｘ線回折強度比）の
粉末に、カルボニル鉄（粒径５μｍ）を、重量％で、１
％、２％、３％及び５％をそれぞれ混合して、標準試料
を作り、上記の方法でその試料混合粉の鉄含有量をＸ線
回折強度で測定した。図２は、磁性粉末中に混合された
金属鉄（α−Ｆｅ）の重量で表した含有量とこの試料の
Ｘ線回折強度比から測定された金属鉄の含有量との間の
直線関係を示しており、良好な直線性が得られている。
この直線を検量線として、Ｘ線回折強度比からの金属鉄
含有量から、金属鉄の重量パーセントが求められる。
【００４７】実施例と比較例の磁性体粉末の残留磁化Ｂ
ｒと保磁力ｉＨｃは、粉末をカプセルに充填し溶解させ
たパラフィン中で、２０ｋＯｅで磁場を印加した５０ｋ
Ｏｅパルス磁場で着磁した後、ＶＳＭ磁気特性測定装置
で調べた。
ｒと保磁力ｉＨｃは、粉末をカプセルに充填し溶解させ
たパラフィン中で、２０ｋＯｅで磁場を印加した５０ｋ
Ｏｅパルス磁場で着磁した後、ＶＳＭ磁気特性測定装置
で調べた。
【００４８】実施例１は、表１に示すように、ＳｍとＦ
ｅとの原子％１０．７２％と８９．２８％の配合で、得
られた磁性体粉末は、金属鉄の含有量がＸ線回折強度比
で０．２９％（換算した重量パーセントで、０．２
％）、残留磁化１３．８ｋＧ、保磁力１５．８ｋＯｅで
あった。他の実施例は、実施例１の試料と比較して、Ｓ
ｍの配合組成を順次高めたものである。
ｅとの原子％１０．７２％と８９．２８％の配合で、得
られた磁性体粉末は、金属鉄の含有量がＸ線回折強度比
で０．２９％（換算した重量パーセントで、０．２
％）、残留磁化１３．８ｋＧ、保磁力１５．８ｋＯｅで
あった。他の実施例は、実施例１の試料と比較して、Ｓ
ｍの配合組成を順次高めたものである。
【００４９】比較例１は、溶融法による製造した磁性体
粉末に関するものであるが、純度９９．９％で金属サマ
リウムＳｍと、純度９９．９％の金属鉄とを、原子％
で、１０．７２％と８９．２８％になるように、高周波
炉で溶解した合金をインゴットに鋳造し、インゴットを
３ｃｍの小塊にまで破砕した。この合金小塊は、Ａｒ気
流中で１４００℃で、５ｈの均質化を行った。得られた
合金小塊を、ボールミルにより、５μｍの微粉に粉砕し
た。この微粉末を、窒素気流中で４５０℃で２０ｈの加
熱と窒化をおこない、窒化粉末をさらに５μｍにまで粉
砕して、サマリウム鉄窒化物磁性体粉末を得た。
粉末に関するものであるが、純度９９．９％で金属サマ
リウムＳｍと、純度９９．９％の金属鉄とを、原子％
で、１０．７２％と８９．２８％になるように、高周波
炉で溶解した合金をインゴットに鋳造し、インゴットを
３ｃｍの小塊にまで破砕した。この合金小塊は、Ａｒ気
流中で１４００℃で、５ｈの均質化を行った。得られた
合金小塊を、ボールミルにより、５μｍの微粉に粉砕し
た。この微粉末を、窒素気流中で４５０℃で２０ｈの加
熱と窒化をおこない、窒化粉末をさらに５μｍにまで粉
砕して、サマリウム鉄窒化物磁性体粉末を得た。
【００５０】比較例２は、還元拡散法に粉砕過程を設定
した例であるが、純度９９．９％で平均粒径１．２μｍ
の酸化サマリウムＳｍ2 Ｏ3 と、純度９９．９％で平均
粒径５０μｍの粗大な還元鉄とを、ＳｍとＦｅとの比
が、原子％で、１０．７２％と８９．７２％になるよう
に混合調製し、混合粉末に、実施例１同様に、酸素原子
当量の２倍の当量の金属カルシウム粒を混合して還元
し、窒化過程を経て磁性体粉末を製造した。この粉末
は、平均６０μｍの粒径であったので、ボールミル６Ｈ
で粉砕し、平均粒子径５．２μｍに調製した。この粉末
は、Ｓｍ8.12Ｆｅ77.9 6 Ｎ13.84 Ｃａ0.08の組成式であ
った。α−Ｆｅの含有量は、Ｘ線回折強度比で、４．６
％で、残留磁化１２．１ｋＧ、保磁力６．８ｋＯｅを示
した。
した例であるが、純度９９．９％で平均粒径１．２μｍ
の酸化サマリウムＳｍ2 Ｏ3 と、純度９９．９％で平均
粒径５０μｍの粗大な還元鉄とを、ＳｍとＦｅとの比
が、原子％で、１０．７２％と８９．７２％になるよう
に混合調製し、混合粉末に、実施例１同様に、酸素原子
当量の２倍の当量の金属カルシウム粒を混合して還元
し、窒化過程を経て磁性体粉末を製造した。この粉末
は、平均６０μｍの粒径であったので、ボールミル６Ｈ
で粉砕し、平均粒子径５．２μｍに調製した。この粉末
は、Ｓｍ8.12Ｆｅ77.9 6 Ｎ13.84 Ｃａ0.08の組成式であ
った。α−Ｆｅの含有量は、Ｘ線回折強度比で、４．６
％で、残留磁化１２．１ｋＧ、保磁力６．８ｋＯｅを示
した。
【００５１】比較例３は、還元拡散法により、鉄源に金
属鉄を利用し粉砕過程を設けた方法であるが、純度９
９．９％で平均粒径１．２μｍの酸化サマリウムＳｍ2
Ｏ3 と、純度９９．９％で平均粒径５．２μｍのカルボ
ニル鉄とを、ＳｍとＦｅとの比が、原子％で、１０．７
２％と８９．２８％になるように混合調製し、混合粉末
に、実施例１同様に、酸素原子当量の２倍量の金属カル
シウムＣａを混合し、実施例１と同様に還元過程と窒化
過程により、磁性体粉末を製造した。この粉末は、平均
８．２μｍの粒径であったので、ボールミル６Ｈで粉砕
し、平均粒子径３．２μｍに調製した。この粉末は、Ｓ
ｍ8.22Ｆｅ78.04 Ｎ13.69 Ｃａ0.05の組成式であった。
α−Ｆｅの含有量は、Ｘ線回折強度比で、３．６％で、
残留磁化１３．１ｋＧ、保磁力９．８ｋＯｅを示した。
属鉄を利用し粉砕過程を設けた方法であるが、純度９
９．９％で平均粒径１．２μｍの酸化サマリウムＳｍ2
Ｏ3 と、純度９９．９％で平均粒径５．２μｍのカルボ
ニル鉄とを、ＳｍとＦｅとの比が、原子％で、１０．７
２％と８９．２８％になるように混合調製し、混合粉末
に、実施例１同様に、酸素原子当量の２倍量の金属カル
シウムＣａを混合し、実施例１と同様に還元過程と窒化
過程により、磁性体粉末を製造した。この粉末は、平均
８．２μｍの粒径であったので、ボールミル６Ｈで粉砕
し、平均粒子径３．２μｍに調製した。この粉末は、Ｓ
ｍ8.22Ｆｅ78.04 Ｎ13.69 Ｃａ0.05の組成式であった。
α−Ｆｅの含有量は、Ｘ線回折強度比で、３．６％で、
残留磁化１３．１ｋＧ、保磁力９．８ｋＯｅを示した。
【００５２】比較例４は、混合不十分の原料粉から、還
元拡散法により製造する方法であるが、純度９９．９％
で平均粒径１．２μｍの酸化サマリウムＳｍ2 Ｏ3 と、
純度９９．９％で平均粒径１．３μｍの酸化鉄（Ｆｅ2
Ｏ3 ）とを、ＳｍとＦｅとの比が、原子％で、１０．７
２％と８９．７２％になるように配合し、合成樹脂フィ
ルムの袋内で２ｍｉｎ程度の混合を行った。この混合粉
末は、ＥＰＭＡ観察により、ＳｍとＦｅの偏析部分が全
体の７５％以上あることが認められた。この混合粉末
を、水素気流中で予備還元したあと、実施例１同様に、
酸素原子当量の２倍量の金属カルシウムＣａを混合し、
実施例１と同様に還元過程と窒化過程により、磁性体粉
末を製造した。この粉末は、Ｓｍ8.14Ｆｅ78.19 Ｎ
13.61Ｃａ0.06の平均組成であった。α−Ｆｅの含有量
は、Ｘ線回折強度比で、３．１２％で、残留磁化１３．
１ｋＧ、保磁力９．８ｋＯｅを示した。
元拡散法により製造する方法であるが、純度９９．９％
で平均粒径１．２μｍの酸化サマリウムＳｍ2 Ｏ3 と、
純度９９．９％で平均粒径１．３μｍの酸化鉄（Ｆｅ2
Ｏ3 ）とを、ＳｍとＦｅとの比が、原子％で、１０．７
２％と８９．７２％になるように配合し、合成樹脂フィ
ルムの袋内で２ｍｉｎ程度の混合を行った。この混合粉
末は、ＥＰＭＡ観察により、ＳｍとＦｅの偏析部分が全
体の７５％以上あることが認められた。この混合粉末
を、水素気流中で予備還元したあと、実施例１同様に、
酸素原子当量の２倍量の金属カルシウムＣａを混合し、
実施例１と同様に還元過程と窒化過程により、磁性体粉
末を製造した。この粉末は、Ｓｍ8.14Ｆｅ78.19 Ｎ
13.61Ｃａ0.06の平均組成であった。α−Ｆｅの含有量
は、Ｘ線回折強度比で、３．１２％で、残留磁化１３．
１ｋＧ、保磁力９．８ｋＯｅを示した。
【００５３】比較例１と実施例１の粉末法によるＸ線回
折チャートを、それぞれ図３と図４に示すが、比較例１
（図３）は、主結晶からの回折強度に対して、比較的大
きなα−Ｆｅ相の回折ピークが検出されている。上記の
Ｘ線回折強度では、α−Ｆｅの含有量は４．６％にも達
する。これに対して実施例１（図４）は、α−Ｆｅ相の
回折強度が小さく、Ｘ線回折強度で見たα−Ｆｅの含有
量は、０．３％程度で極めて少ないことがわかる。
折チャートを、それぞれ図３と図４に示すが、比較例１
（図３）は、主結晶からの回折強度に対して、比較的大
きなα−Ｆｅ相の回折ピークが検出されている。上記の
Ｘ線回折強度では、α−Ｆｅの含有量は４．６％にも達
する。これに対して実施例１（図４）は、α−Ｆｅ相の
回折強度が小さく、Ｘ線回折強度で見たα−Ｆｅの含有
量は、０．３％程度で極めて少ないことがわかる。
【００５４】
【表１】
【００５５】上記の実施例と比較例の以上の結果を、表
１と図１に示す。これから、磁性体粉末中の金属鉄（α
−Ｆｅ）の含有量と保磁力（ iＨｃ）とは顕著な関係を
有し、特に、Ｘ線回折強度比で見た金属鉄の含有量が３
％以下の範囲で、金属鉄含有量の増加とともに、保磁力
が著しく低下していることが判る。この結果から、金属
鉄（α−Ｆｅ）の含有量は、３％以下とすべきことがわ
かる。特に、実施例１〜５のように、金属鉄（α−Ｆ
ｅ）の含有量は、１％程度ないしは、それ以下とすべき
である。
１と図１に示す。これから、磁性体粉末中の金属鉄（α
−Ｆｅ）の含有量と保磁力（ iＨｃ）とは顕著な関係を
有し、特に、Ｘ線回折強度比で見た金属鉄の含有量が３
％以下の範囲で、金属鉄含有量の増加とともに、保磁力
が著しく低下していることが判る。この結果から、金属
鉄（α−Ｆｅ）の含有量は、３％以下とすべきことがわ
かる。特に、実施例１〜５のように、金属鉄（α−Ｆ
ｅ）の含有量は、１％程度ないしは、それ以下とすべき
である。
【００５６】
【発明の効果】本発明は、希土類金属−鉄−窒素系磁性
粉末中の金属鉄の含有量がＸ線回折強度比で３％以下と
するので、磁気的に特に保磁力の高い安定な希土類金属
−鉄−窒素系磁性材料を提供することができる。
粉末中の金属鉄の含有量がＸ線回折強度比で３％以下と
するので、磁気的に特に保磁力の高い安定な希土類金属
−鉄−窒素系磁性材料を提供することができる。
【００５７】さらに、本発明の製造方法は、希土類金属
酸化物粉末と金属鉄粉末と酸化鉄と金属カルシウム粒と
から成る混合物をカルシウム還元過程と、窒化する過程
とにより、希土類金属酸化物粉末と金属鉄粉末とが、平
均粒径５μｍ以下で、且つ均一に分布させるので、粉砕
を回避して、磁気的に特に保磁力の高い安定な希土類金
属−鉄−窒素系磁性材料を提供することができる。
酸化物粉末と金属鉄粉末と酸化鉄と金属カルシウム粒と
から成る混合物をカルシウム還元過程と、窒化する過程
とにより、希土類金属酸化物粉末と金属鉄粉末とが、平
均粒径５μｍ以下で、且つ均一に分布させるので、粉砕
を回避して、磁気的に特に保磁力の高い安定な希土類金
属−鉄−窒素系磁性材料を提供することができる。
【００５８】さらに、本発明方法は、原料混合物中の当
該金属鉄が、酸化鉄微粉末の一部を還元ガスにより還元
した還元鉄とするので、酸化鉄からの金属鉄への還元率
が、酸化鉄の酸素除去率で、５０％以上としておくの
で、カルシウム還元が安定化され、粉砕をすることな
く、平均粒径５μｍ以下で且つ金属鉄の含有量がＸ線回
折強度比で３％以下とすることが容易にできる。
該金属鉄が、酸化鉄微粉末の一部を還元ガスにより還元
した還元鉄とするので、酸化鉄からの金属鉄への還元率
が、酸化鉄の酸素除去率で、５０％以上としておくの
で、カルシウム還元が安定化され、粉砕をすることな
く、平均粒径５μｍ以下で且つ金属鉄の含有量がＸ線回
折強度比で３％以下とすることが容易にできる。
【図１】本発明の実施例にかかる希土類金属元素−鉄−
窒素系の磁性体粉末中の遊離鉄含有量と保磁力の関係を
示す図。
窒素系の磁性体粉末中の遊離鉄含有量と保磁力の関係を
示す図。
【図２】希土類金属元素−鉄−窒素系の磁性体粉末中の
遊離鉄のＸ線回折強度比で表した含有量と、重量％との
関係を示す図。
遊離鉄のＸ線回折強度比で表した含有量と、重量％との
関係を示す図。
【図３】比較例の磁性体粉末のＸ線回折チャートを示
す。
す。
【図４】本発明の実施例の磁性体粉末のＸ線回折チャー
トを示す。
トを示す。
Claims (8)
- 【請求項１】 希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉末中の
遊離金属鉄の含有量がＸ線回折強度比で３％以下である
ことを特徴とする希土類金属−鉄−窒素系磁性材料。 - 【請求項２】 上記の磁性体粉末が、下記の式で表され
る組成の窒化物を含む請求項１記載の希土類金属−鉄−
窒素系磁性材料、 一般式 Ｒx Ｆｅ100-x-y Ｎy ・・・・・（１） （Ｒは希土類金属元素を示し、ｘは、希土類金属元素の
原子％で３＜ｘ＜３０の範囲で、ｙは、窒素Ｎの原子％
で５＜ｙ＜１５の範囲にある）。 - 【請求項３】 希土類金属酸化物粉末と金属鉄粉末と金
属カルシウム粒とから成る混合物を加熱してカルシウム
還元する過程と、還元後の生成物を窒素含有雰囲気で窒
化する過程とを含んで希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉
末にする希土類金属−鉄−窒素系磁性材料の製造方法に
おいて、希土類金属酸化物粉末と金属鉄粉末とが、平均
粒径５μｍ以下であって、且つ均一に混合されているこ
とを特徴とする希土類金属−鉄−窒素系磁性材料の製造
方法。 - 【請求項４】 上記の混合物には、さらに酸化鉄粉を含
み、該酸化鉄粉が平均粒径５μｍ以下である請求項３に
記載の希土類金属−鉄−窒素系磁性材料の製造方法。 - 【請求項５】 上記の希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉
末中の遊離金属鉄の含有量がＸ線回折強度比で３％以下
である請求項３に記載の製造方法。 - 【請求項６】 上記の希土類金属−鉄−窒素系磁性体粉
末が、下記の一般式で表される組成の窒化物を含む請求
項３ないし５のいずれかに記載の製造方法、 一般式 Ｒx Ｆｅ100-x-y Ｎy ・・・・・（１） （Ｒは希土類金属元素を示し、ｘは、希土類金属元素の
原子％で３＜ｘ＜３０の範囲で、ｙは、窒素Ｎの原子％
で５＜ｙ＜１５の範囲にある）。 - 【請求項７】 上記混合物中の金属鉄が、酸化鉄微粉末
中の酸化鉄の一部を還元ガスにより還元した還元鉄であ
る請求項３ないし６いずれかに記載の製造方法。 - 【請求項８】 酸化鉄からの金属鉄への還元率が、酸化
鉄の酸素除去率で、５０〜８５％である請求項７に記載
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13016698A JP3777793B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 希土類金属−鉄−窒素系磁性材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13016698A JP3777793B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 希土類金属−鉄−窒素系磁性材料の製造方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005158162A Division JP4506565B2 (ja) | 2005-05-30 | 2005-05-30 | 希土類金属−鉄−窒素系磁性材料 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11323508A true JPH11323508A (ja) | 1999-11-26 |
| JP3777793B2 JP3777793B2 (ja) | 2006-05-24 |
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| JP13016698A Expired - Fee Related JP3777793B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 希土類金属−鉄−窒素系磁性材料の製造方法 |
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| JP (1) | JP3777793B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005050988A (ja) * | 2003-07-28 | 2005-02-24 | Nichia Chem Ind Ltd | シート状樹脂磁石およびそれを用いた磁石モータ |
| JP2005268718A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末およびその製造方法 |
| JP2007073842A (ja) * | 2005-09-08 | 2007-03-22 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 |
| JP2007070724A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-03-22 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 希土類−鉄−窒素系磁石粉末およびその製造方法 |
| JP2009088121A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 |
| JP2010283359A (ja) * | 2010-07-05 | 2010-12-16 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 |
| CN113646111A (zh) * | 2019-04-05 | 2021-11-12 | 国立研究开发法人产业技术综合研究所 | Sm－Fe－N系磁铁粉末、Sm－Fe－N系烧结磁铁及其制造方法 |
-
1998
- 1998-05-13 JP JP13016698A patent/JP3777793B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3777793B2 (ja) | 2006-05-24 |
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