JPS61287105A - 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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JPS61287105A
JPS61287105A JP60128756A JP12875685A JPS61287105A JP S61287105 A JPS61287105 A JP S61287105A JP 60128756 A JP60128756 A JP 60128756A JP 12875685 A JP12875685 A JP 12875685A JP S61287105 A JPS61287105 A JP S61287105A
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JP
Japan
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gas
rare earth
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powder
temperature
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JP60128756A
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English (en)
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Takayoshi Sato
隆善 佐藤
Akio Kobayashi
明男 小林
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0573Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes obtained by reduction or by hydrogen decrepitation or embrittlement

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°C希土類酸化物を使用し、溶
解を必要としない希土類・ホロン・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。
〔従来の技術〕
高価なSmやCoを含有しない新しい高性能永久磁石と
してR−B−Fe(RはYを含む希土類元素の少くとも
1種)系永久磁石(%開昭59−46008号公報参照
)あるいはFeの一部をCOで置換した几−B −co
−Fe系永久磁石(特開昭59−64733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、1!解鉄、電解コバルトおよび純ボロンある
いはボロンと同時にAL、8i、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、磁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。(%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
、フェロボロン粉、鉄粉、コバルト粉の混合粉に金属C
aあるいはCaH2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
た反応生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・鉄系永久諏石合金用
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B(ただし、凡はYを含む希土
類元素の少くとも1種)、Bおよびreから成る希土類
・ボロンO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、M
gの内少(とも1種と、 Feおよび他の金属もしくは
それらの一部または全部の酸化物粉とB2O3酸化物粉
とを混合し、得られた混合物粉を常温から温度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H2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H2
ガスなどの還元性ガス雰囲気下において還元拡散し、9
00 ℃未満を常圧以上のAr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。
各種金属酸化物を還元する。
反応式は NdzOa + 3Ca −+ 2Nd +
30aOB203 + 30a −+ 2B + 3C
aOMxOy +YCa →XM +YCaOするいは
NdzOs + 3Mg→ボd + 3Mg0B203
 + 3Mg→2B + 3Mg011dxOy + 
YMg −+ XM + YMgOとなる。
ただし、 Mgによる希土類酸化物の還元はFeまたは
Coなどの酸化物が共存する時に進行する。
次に、T x 900〜1200℃なる一定温度TlC
r保持すると還元反応がさらに加速されると同時罠。
還元された希土類元素(例えばNd)′J3よびBが。
Fe 、 Co 、 Ni  などと相互拡散して合金
化が進む。
〔作 用〕
本発明の磁気特性向上の要因としては11900〜12
00℃でのH2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NdzOs )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B2O3酸化物粉とを混合し、つ
いで温度T未満の温度までArガスあるいはH2ガス雰
囲気中で昇温し、還元反応を行う。この外温の過程では
、と(KHzガス雰囲気中でのCaの場合低温の250
〜350℃でCaはH2ガスと反応し、一度CaH2と
なるが、600℃以上では再度CaとH2ガスに分離す
る。それ以上の温度ではH2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H2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KT■900〜120
0℃での還元拡散反応なH2ガス雰囲気中で行なうと、
全部の金属酸化物が還元され、かつ希土類金属(例えば
Nd )を含む還元された各含金元素の表面は、H2ガ
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、焼結、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℃未満では還元拡散反応が不十分となり、所定
の組成を有する合金粉が得られず、また、120G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りては、含有する希土
類金属の溶融温度(例えば、La920℃、 Pr93
1℃、 Nd 1010℃、Gd1311℃、 Tb 
1360℃、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、1000〜1100
℃の還元温度が好ましい。
そして1反応終了後の900℃未満の冷却はArガスな
どの不活性ガス雰囲気中で行わねばならないにの理由は
希土類−Fe合金が高温でH2ガスを吸蔵しやすいため
、低温度領域で脱H2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。
次く本発明を適用する希土類・ボロン・鉄系永久磁石合
金の成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(ただし几はYを含む希土類元素の少く
とも1種)、ボロン詔よび鉄を必須元素とする。さらに
詳述すると、凡としてはネオジム(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(La)。
セリウム(Ce)、テルビウム(’I’b)、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)tサマリウム(Sm
)ガドリニウム(Gd) 、プロメチウム(Pm ) 
、ツリウム(Tm ) 、イツトリウム(yb ) 、
ルチチウム(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8〜30原子チとされる
。8原子−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原子チとされる。2原子−未満では十
分な保磁力が得られず、28原子−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。
上記凡およびB以外の元素としてreは必須元素であり
65〜82原子チ含有される。
65原子−未満では残留磁束密度(Br )  が低下
し、82!iC子−を越えると高い保磁力(IHC)が
得られないためである。
上記ル・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。
Tなわち、Feの代りに、50原子チ以下のCo、g原
子チ以下のNiで代替しても艮い。COは、50原子チ
を越えると高いIHC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−以下の人元素の1種以上(ただ
し、2種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元索と置換し
ても本発明の効果は失なわれない。人元素を下記する。
上記人元素の内、Cu、S、C,Ca、Mg、Si 、
0およびPを除くA元素は上記所定原子−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Tるものではない。
実施例I NdzO3粉2911 JB203酸化物粉28g、還
元鉄粉4289 、Ca粒253gをV型混合機にて3
0分混合後、反応容器中にセットし、第1図〜第3図に
示す3箇類の還元拡散反応(以後1−LD反応と称丁)
の処理後、得られた反応ケーキを粗粉砕後、水中に投じ
繰り返し洗浄し、ざらに酸処理、水洗、アルコール洗浄
、真空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(平均粒度3.1μm)l、、成
形圧2.5t/7に磁界(10KOe)中プレス成形し
その成形体をArガス中にて、1100℃X2Hrの焼
結後、炉冷しさらに、680℃x2Hr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2、第3図に示yl(、D法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、第2
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H2ガス雰囲気中で常温から5℃/分
で昇温し、1070℃×4Hrの処理後、4℃/分で冷
却しと(K 890℃以下なArガス雰囲気中で行うも
ので第2図は昇温を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(BH)MAXの向上が認
められる。
実施例2 NdzOs粉204 II%B2O3酸化物粉201還
元鉄粉136 g、 Mg粒356およびFezes粉
284gをv臘混合機にて30分混合後、反応容器中に
セットし、前記第1図、第2図で示す方法にでRD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3表に、磁気特性を第4表に示す。
第3表  分析値 (原子チ) 第4表  磁気特性 実施例3 第8表に示す如(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と同様に行った
。ただしRD反応は第2図に示す方法で行い保持温度と
して試料陽8は1070℃X4Hr%阻9は1060℃
X 4Hr、 mlOは1040℃×4Hrとし、成形
体を焼結する温度も試料IVk18は1100℃×2H
r。
N19は1090℃X 2Hr、 N110は1070
℃X2Hrとした。
第8表 原料配合 (琳位ニゲラム) 第9表  分析値 (原子チ) 分析値を第91!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、B2O3酸化物粉を使用し、還元拡散
反応なH2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】

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
    粉もしくはそれらの一部または全部の酸化物粉とB_2
    O_3酸化物粉とを混合し、得られた混合物粉を常温か
    ら温度T(T=900〜1200℃)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℃〜1200℃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_2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。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10611638B2 (en) 2014-03-21 2020-04-07 Höganäs Ab (Publ) Process for manufacturing a metal carbide, nitride, boride, or silicide in powder form

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10611638B2 (en) 2014-03-21 2020-04-07 Höganäs Ab (Publ) Process for manufacturing a metal carbide, nitride, boride, or silicide in powder form

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