JPS61238903A - 希土類含有合金粉の製造方法 - Google Patents

希土類含有合金粉の製造方法

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JPS61238903A
JPS61238903A JP60080646A JP8064685A JPS61238903A JP S61238903 A JPS61238903 A JP S61238903A JP 60080646 A JP60080646 A JP 60080646A JP 8064685 A JP8064685 A JP 8064685A JP S61238903 A JPS61238903 A JP S61238903A
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JP
Japan
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rare earth
alloy powder
powder
alloy
reducing
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JP60080646A
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English (en)
Inventor
Takayoshi Sato
隆善 佐藤
Akio Kobayashi
明男 小林
Kimio Uchida
内田 公穂
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、出発原料として希土類酸化物を使用し、溶解
を必要としない希土類・ボロン・鉄系永久磁石合金用の
希土類含有合金粉の製造方法に関するものである。
(OE来の技術) 高価な肺やCoを含有しない新しい高性能永久磁石とし
てR−B−Fe(几はYを含む希土類元劣の少くとも1
種)系永久磁石(4!開昭59−46008号公報参照
)あるいはFeの一部なCOで置換した几−B−Co−
Fe系永久磁石(特開昭59−64755号公報参照)
が提案されている。それら磁石の製造方法としては希土
類金属、を屑鉄、を解コバルトおよび純ボロンあるいは
ボロンと同時にAt、Si、Cなどを含むフェロボロン
合金を出発原料とし溶解。
粉砕1Mi界中成形および焼結からなる製造方法が開示
されている。(特開昭59−215460号公報参照)
また最近では溶解法に代るものとして、希土類酸化物粉
、フェロボロン紛、鉄粉、コバルト粉の混合栓に金属C
aあるいはCaH,を上記希土類酸化物粉の還元に要す
る化学量論的必要量の2〜4倍(重量比)混合し、不活
性ガス雰囲気中で900〜1200℃に加熱し、得られ
た反応主成物を水中に投入して反応副生成物を除去する
希土類・ボロン・鉄系永久磁石合金用合金粉の製造方法
が開示されている。(特開昭59−219404号公報
参照)(発明の解決しようとする問題点) しかし、これら従来の方法では、希土類金属を使用する
ため、原料コストが高いとか、不活性ガスによる還元拡
散法では磁気特性の点で十分満足のできる特性が得られ
るには至ってない。
本発明は上述した従来技術の問題点を解消し、磁気特性
の優れた希土類・ボロン・鉄系永久磁石合金用の希土類
含有合金粉の製造方法を提供することを目的とするもの
である。
(問題点を解決するための手段) 本発明は必須元素として几(ただし、几はYを含む希土
類元素の少くとも1fl)、BおよびFeから成る希土
類・ボロン・鉄系永久磁石合金用合金粉の製造方法にお
いて、粉末状希土類酸化物と還元剤としての粒状Ca、
Mgの内少くとも1種と、Feおよび他の金属粉または
それらの酸化物粉と4〜24wt%のBおよび2wt%
以下のC,4wt%以下のSi、12wt%以下のAt
、残部不可避の不純物を含むFe−8合金粉とを混合し
、得られた混合物粉を常温かつ温度T未満迄を常圧以上
のArガスなどの不活性ガスあるいはベガスなどの還元
性ガス雰囲気中で昇温し、その後T=900〜1200
℃なる一定温度Tで常圧以上の為ガスなどの還元性ガス
雰囲気下において還元拡散し、900℃未満を常圧以上
のMガスなどの不活性ガス雰囲気中で冷却することを特
徴とするものである。
(作用) 本発明の磁気特性向上の要因としてはT = 900〜
1200℃での為ガス雰囲気による還元された直後の粒
子表面の活性化が寄与したものと考えられる。
詳述すると、希土類酸化物(例えばNd、0. )と粒
状Ca、Mgの内少くとも1種と、Fe粉および他の金
属粉(例えば添加物としてのNi、Coなど)もしくは
それらの一部又は全部の酸化物粉と、Fe−8合金粉と
を混合し、ついで温度1未満の温度までArガスあるい
は為ガス雰囲気中で昇温し、還元反応を行う。この昇温
の過程では、とくにhガス雰囲気中でのCaの場合低温
の250〜350℃でCaはhガスと反応し一度Caに
となるが、600℃以上では再匿CaとH,ガスに分離
する。それ以上の温度では、H,ガスはFeおよび他の
金属粉の表面部またはそれらの酸化物粉を還元、活性化
し、その後の還元拡散反応を速やかに進行せしめる。
なおArガスあるいはH,ガスを問わすCa、Mgはそ
れぞれ約850℃および650℃で液相状態になると同
時に、蒸気圧も高いため昇温中に希土類酸化物および金
属酸化物を還元する。
反応式は Nd、01+ 5Ca →2Nd+5CaO
あるいはMxOY+ YCa 4 XM+YCaONd
、O,+ 5Mg→2Nd+5Mg0となる。
MxOY+ YMg →XM+YMgO次に、T = 
900〜1200℃なる一定温度Tにて保持すると還元
された希土類元素(例えばNd )が、Fe、B、Co
*Ni  などと相互拡散して合金化が進む。
なお、Bを4〜24wt%含むFe−8合金粉が存在す
ると上記合金化が一層促進される。これはFe −B二
元系において、五8wtにて1149℃の容融点が存在
することによる。(M Hansen : Con5t
itutionof Binary Al 1oys 
、P、250 Mc(3raw−Hi 11 、New
 YooK1958 )すなわち、Bを4〜24wt%
含むFe−8合金粉が存在すると温度Tにて液相が生じ
やすく、還元拡散反応が促進されるのである。
従って、必須元素Bを含むFe−8合金粉の13fの下
限は4wt%とされ、上限は化合物FeB生底を含む2
4wt%とされる。24wt%を超えるBtにおいては
効果が少ないからである。またFe−B合金粉に2wt
4以下のC、4wt%以下のSi、12wt%以下の紅
を含有しても本発明の効果は失なわれない。
T = 900〜1200℃での還元拡散反応をH,ガ
ス雰囲気中で行なうと、全部の*4酸化物が還元されか
つ希土類金属(例えばNd)を含む還元された各合金元
素の表面法、H!#スにより活性化されるので拡散反応
は速やかに進行し、その結果得られた合金粉を成形、m
結、熱処理することにより、優れた磁気特性を得ること
ができる。還元拡散反応の温度Tを900〜1200℃
に限定した理由は900℃未満では希土類酸化物のCa
あるいは鳩による還元が不十分となり、所定の組成を有
する合金粉が得られず、また、1200℃を越える温度
では高温度による効果が少ないためである。
実際の還元拡散反応を進めるに当っては、含有する希土
類金属の溶融温度(例えば、La920℃。
Pr951℃、Nd1010℃、(jd1311℃、T
b1560℃、DY1409℃)およびそれら元素の配
合組成を参考にし決定すると良いが、1000〜110
0℃の還元温度が好ましい。
そして、反応終了後の900℃未満の冷却はヤガスなど
の不活性ガス雰囲気中で行わねばならない。
この理由は希土類−Fe合金が高温でH,ガスを切蔵し
やすいため、低温度領域で脱H,ガスを行うためであり
、Arガス中で冷却することにより、その目的が達せら
れる。
なお、雰囲気圧力を常圧以上とした理由は、常圧以下の
場合設備費などの費用が高くなるためである。
次に本発明を適用する希土類・ボロン・鉄系永久磁石合
金の取分限定理由について説明すると、本発明の合金粉
は希土類元素R(ただしRはYを含む希土類元素の少(
とも1橿)、ボロンおよび鉄を必須元素とする。さらに
詳述すると、Rとしてはネオジム(Nd)、プラセオジ
ム(Pr )の混合物(ジジム)が好ましく、他にラン
タン(Ca)。
セリウム(Ca ) 、テルビウム(Tb ) 、ジス
プロシウム(Dy ) 、ホルミウム(Ho ) 、エ
ルビウム(Er ) 、ユウロピウム(Bu ) 、サ
マリウム(&n)ガドリニウム<(jt>、グロメチウ
ム(Pm ) 、ツリウム(Thn)、イッテルビウム
(Yb ) 、ルテチウム(Lu)及びイツトリウム(
Y)などの希土類元素を含んで良く、総量で8〜50原
子チとされる。8原子チ未満では十分な保磁力が得られ
ず、30原子チを越えると、残留磁束密度が低下するた
めである。ボロンBは2〜28原子俤とされる。2原子
チ未満では十分な保磁力が得られず、28原子チを越え
ると残留磁束密度が低下し優れた磁気特性が得られない
ためである。上記几およびB以外の元素としてFeは必
須元素であり65〜82原子チ含有される。
65原子チ未満では残留磁束密度(Br )が低下し、
82原子チを越えると高い保磁力(z)la )が得ら
れないためである。
上記R,BおよびFeを必須元素とし、希土類・ボロン
・鉄系永久磁石合金用合金粉は作成されるが下記の如く
、鉄の一部を他の元素で置換することや、不純物を含ん
でも本発明の効果は失なわれない。
すなわち、Feの代りに、50原子チ以下のC018原
子チ以下のNiで代替しても良い。COは50原子チを
越えると宣いXHOが得られず、Niは8%を越えると
高いBrが得られないためである。また上記以外の元素
として下記所定原子−以下のへ元素の1m以上(ただし
、2橿以上含む場合の人元素の総量は当該含有A元素の
内最大値を有するものの値以下)をFe元素と置換して
も本発明の効果は失なわれない。A元素を下記する。
上記A元素の内、Cu、S、C,Ca、Mg、Si、O
およびPを除くA元素は上記所定原子チ以内で高保磁力
化に有効である。
(実施例) 以下に本発明による実施例を示し、その効果を明らかに
するが、下記実施例が本発明を限定するものではない。
実施例1 N d、O8粉525?、15wt’16B含有のFe
−B合金粉52?、還元鉄粉455f 、Ca粒192
tをVfi混合機にて50分混合後、反応容器中にセッ
トし第1図〜第5図九示す5種類の還元拡散反応(以後
■取応と称す)の処理後得られた反応クー中を粗粉砕後
、水中に投じ繰り返し洗浄しさらに酸処理、水洗、アル
コール洗浄、真全乾燥を行い合金粉を得た。得られた合
金粉をジェット・ミルにて微粉砕(平均粒子 15tt
m ) L、成形圧5t/cdVclili界(10K
Oe)中プレス成形しその成形体をArガス中にて、1
100cxzHrの焼結後、炉冷しさらに、700℃X
2Hrの処理後急冷し、磁気特性の測定に供した。
試料の分析および磁気特性の結果を第1表、第2表に示
す。
なお、第3図に示す即決は従来方法のもので、Arガス
雰囲気中で5℃/分で昇温し1070℃×4Hrの処理
後、4℃/分で冷却する方法であり、第1図、g2図に
示す方法が本発明によるものである。
すなわち第1図はH,ガス雰囲気中で常温から5℃/分
で昇温し、1070℃x4Hrの処理後、4℃薊で冷却
しとくに890℃以下をArガス雰囲気中で行う以外は
第1図と同様のものである。
第1表  分析値 (原子%) 第2表  磁気特性 第2表の結果から、特に本発明法の場合、残留磁束密度
Brおよび最大エネルギー積(Br ) MAXの向上
が認められる。
実施例2 Nd、0.粉5451,15wt%B含有のFe−B合
金粉56?。
還元鉄粉46sf、Mf粒t 56y k V型混合a
lfcテ5D混合合後、反応容器中にセットし、前記第
1図、第2図で示す方法にて肋反応を行なわせ、以後実
施例1と同様に行った。分析結果を第5表に磁気特性を
第4表に示す。
第5表  分析値 (原子%) 第4表  磁気特性 実施例3 実施例1で使用した15wt%B含有のFe−B合金粉
以外ic2wt%B (166)および25wt%B 
(A 7 )を含有するFe−8合金粉を使用し、第5
表に示す如(配合し、実施例1と同様に行った。ただし
、R8反応は第2図で示す方法である。分析値および磁
気特性を第6表および第7表に示す。
第6表  分析値 (原子チ) 第7表  磁気特性 試料A6,5および7はいづれも6.8原子%Bを狙い
配合したものであるが(2wttlbB−Fe)合金粉
を使用した場合は表6−7のItL乙にみる如く合金化
が進まず所定組成の合金粉が得られず、その結果磁気特
性も低下することが分る。
実施例4 第8表に示す如く原料(ただし15wt%B含有のFe
−B合金粉を使用)を配合し、実施例1と同様に行りた
。ただし、助反応は第2図に示す方法で行い保磁温度と
して試料7f&8は1070℃X4Hr 、ム9は10
60℃X4Hr 、 A 10は1040℃X4Hrと
し、成形体を焼結する温度も試料A8は1100℃X2
Hr 。
A9は1090℃X2Hr 、A10は1070℃X2
Hrとした。
第8表  原料配合 (単位ニゲラム)第9表  分析
値 (原子%) 。
分析値を第9表に、磁気特性を第10表に示す。
第10表  磁気特性 (発明の効果) 以上述べた如く、4〜z4wt%B含有のFe−B合金
粉を使用し、還元拡散反応なH,ガス雰囲気中で行い、
冷却をArガス雰囲気中で行う本発明の希土類含有合金
粉の製造方法は、高価な希土類金属を使用せず希土類酸
化物でよい点に特長を有するものであり、その工業的価
値は極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明による還元拡散反応を示す
模式図であり、第5図は従来方法での還元拡散反応を示
す模式図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 必須元素として、R(ただしRはYを含む希土類元
    素の少くとも1種)、BおよびFeからなる希土類・ボ
    ロン・鉄系永久磁石合金用合金粉の製造方法において、
    粉末状希土類酸化物と粒状還元剤とFeおよび他の金属
    粉またはそれらの酸化物粉とFe−B合金粉とを混合し
    、得られた混合物粉を常温から温度T(T=900〜1
    200℃)未満迄を常圧以上の不活性ガスあるいは還元
    性ガス雰囲気中で昇温し、その後T:900℃〜120
    0℃なる一定温度Tで常圧以上の還元性ガス雰囲気下に
    おいて還元拡散し900℃未満を常圧以上の不活性ガス
    雰囲気中で冷却することを特徴とする希土類含有合金粉
    の製造方法。 2 還元剤としてCa、Mgの内少くとも1種を用いる
    特許請求の範囲第1項記載の希土類含有合金粉の製造方
    法。 3 不活性ガスがArガスでかつ還元性ガスがH、ガス
    である特許請求の範囲第1項又は第2項記載の希土類含
    有合金粉の製造方法。 4 Fe−B合金粉として、4〜24wt%のB、2w
    t%以下のC、4wt%以下のSi、12wt%以下の
    Al、残部不可避の不純物を含むFeである特許請求の
    範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の希土類含有
    合金物の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6325904A (ja) * 1986-05-30 1988-02-03 ユニオン・オイル・コンパニ−・オブ・カリフォルニア 永久磁石およびその製造方法並びに永久磁石製造用組成物
JP2013001985A (ja) * 2011-06-21 2013-01-07 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 希土類−遷移金属系合金粉末とその製造方法

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