JPS62132304A - 焼結希土類磁石の製造方法 - Google Patents

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〕 この発明は、焼結希土類磁石の製造方法に関し、特に、
原料粉末の改良された。？ＩＭ　’Ｍ法によって磁気特
性の同上した焼結希土類磁石を製造する方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来、サマリウム・コバルト系やネオジム・鉄・ポロン
系のような、希土用金践を含む磐石は、その高い磁気特
性が評価されて、近年著しく開発が進み、広く実用に供
されている。

この希土類罎石は、例えば、所定割合に配合した原料金
属を真空インダクション炉溶解または真空アーク溶解に
より溶解し−それによって生成した溶湯を鋳造して得た
インゴットを、窒素またはアルゴンのような不活性ガス
雰囲気の下に、スタンフミル、ハンマーミル、ローラミ
ル等で数十メツシュまで粗粉砕するか、あるいは希土類
金属酸化物を他の金属粉末の共存の下に還元することに
よって得られた粗粉末を、トルエンのような亘臓溶剤中
または不活性ガス中で、ボールミル２振動ミル、ジェッ
トミル、あるいはアトライタ等を用いて微粉砕すること
によって数μ程度の大きさの微粉末を、ＪＡｌ製し、つ
いでこの微粉末を磁場または１１１ｔ　６丑場の下に圧
縮成形して得た成形体を、真空中あるいはアルゴン等の
不活性ガス雰囲気中、例えばＩ　Ｏ００〜１２５０℃の
範囲内の所定温度に３０〜６０分間１呆持の条件で焼結
することによって・す造されている。

［発明が解決しようとする問題点〕 前記希土類合金、特に粉末状の希土類合金は非常に酸化
されやすいので、これを粉砕して希土類磁石の原料粉末
を調製する場合の前記粉砕工程中には、希土類合金の酸
化を防ぐため、前記粉砕工程を、ＭｉＪ述のとおり、窒
素のような不活性ガスやトルエンのような有機溶剤中で
遂行しなければならないが、このような方法によっても
、前記原料粉末を調製するまでに、不活性ガスや有機溶
剤などの希土類合金を取り巻く雰囲気中の酸素と炭素が
この布土類合金と結合して原料粉末中に混入し、それに
よって磁石の磁気特性が著しく低下するという問題があ
った、 〔研究に基づく知見事項〕 そこで、本発明者等は、このような問題を解決するため
に種々研究を重ねた結果、 （１）前記焼結希土類磁石を製造する過程で、前記希土
類合金微粉末を調製するに当り、原料の希土類合金に水
素を吸収させ、この水素を吸蔵したままの希土類合金を
水素雰囲気中またはアルゴン等のス活性ガス雰囲気中で
粉砕すると、その合金が、吸収された水素およびその合
金を取り巻く水素または不活性ガスによって効果的に保
藤され。

粉砕中、その希土類合金の酸素および炭素による汚染が
著しく防止されること、 （２）希土類合金は前記のように水素を吸収すると、脆
くなって砕けやすくなるために、短時間のうちに粉砕を
終らせることができるとともに、粉砕工程中に粗粉宋を
粉砕機から一旦収り出して別の粉砕機に移すことなく、
同一の各器内で希土類合金を一挙に微粉末の形にまで微
粉砕できるので希土類合金粉砕中に、磁石の磁性を悪化
させる酸素や炭素に触れる機会が減って、一層酸素およ
び炭素の含有附が低下した微粉末が得られ、さらにこの
微粉末の粒度分布が狭くなって粒子寸法の揃った微粉末
が得られる結果、磁石の磁気特性が向上すること、 （３）　　上記のように調製された。水素を吸蔵したま
まの希土類合金微粉末を原料粉末として成形した成形体
は、後の焼結工程および、必要に応じて旌される焙゛暁
工程中に、吸蔵された水素を放出し、その水素はやはり
この成形体が酸素や炭素によって汚染されるのを防ぐと
ともに、成形体中の各粒子を活性化して、その焼結性を
高めること、（４）　　上記のように調製された希土類
合金微粉末を脱水素すると、その表面が活性化されて、
後の成形工程によって得られる成形体の成形性が同上す
ること、 （５）以上のような方法によれば、希土類合金は、全工
程にわたって、酸素や炭素による汚染から徹底的に保護
されて、著しく磁気特性のすぐれた希土類磁石が製造さ
れるので、従来、希土類磁石として利用できなかった位
に磁気特性の劣った希土類合金焼結体さえ、それが希土
類磁石として実用化できるほど、その磁気特性が向上し
、その結果、希土類磁石の素材として、従来エリも多く
の種類の希土類合金を利用できること。

を見出した。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記知見に基づいて発明されたもので、磁
気特性のすぐれた焼結希土類磁石の製造方法を提供する
ことを目的とし、希土類合金を粉砕することによって調
製した希土類合金微粉末を原料粉末として、これを成形
後、焼結することによって、焼結希土類磁石を製造する
方法において、前記希土類合金を容器内に装入して、こ
の希土類合金に水素を吸収させた後、その希土類合金を
、前記容器内で、水素ガスまたは不活性ガスの雰囲気の
下に微粉砕することによって得られた、水素を吸蔵した
ままの希土類合金微粉末、あるいは前記微粉砕によって
得られた希土類合金微粉末を脱水素した後の希土類合金
微粉末を前記原料粉末として使用することを特徴とする
ものであろう〔前記手段の具体的な説明〕 この発明は、例えば以下のようにして、遂行される。

（１１希土類合金微粉末の調製 この発明における希土類合金の粉砕は１例えば、第１図
に断面図で示されるような、ステンレス鋼製または超硬
合金製の粉砕用ボール４が予め装入されている真空排気
およびガス封入可能なステンレス自製の混合ボールミル
容器１％あるいはこれに類似した構造を有する振動ボー
ルミル容器またはアトライタ容器を利用して遂行するの
が好都合であり、この混合ボールミル容器ｌの容器本（
＊２には、０リング５を介してねじ６により容器本体２
を密閉する蓋３、容器本（２ｔ２に対してガスを排出、
導入するための導管７が備えられ、そしてこの専管７に
は、弁８とフィルタ９が設けられている。

このような容器を利用して希土類合金微粉末を調製する
には、まず、希土類合金塊Ａを前記容器１内に装入して
から、図示されていない真空ポンプによ１）導管５を連
じて容器！内の圧力が１０−３ｍＨｇ程度に低下するま
で真空排気し、ついでその真空ポンプの吸気系を図示さ
れていない水素ガス供給系に切り替え、容器ｌ内の圧力
が１〜５気圧となるまでその容器ｌに水素ガスを導入し
て、前記合金塊Ａに水素ガスを吸収させ、その水素ガス
吸収中には合金が発熱するので、容器１を外側１から強
制的に水冷または空冷する、 水素ガスの吸収が完了した後、容５１内の圧力を水素で
常圧に調整するか、あるいは容器ｌ内に残留している水
素をアルゴンのようなス活性ガスで置換してから１回転
ボールミルの場合は数時間。

そして振動ボールミルおよびアトライタの場合は数十分
ないし数時間かけて、前記合金塊Ａを微粉砕し、平均粒
径１〜７０ｐｍ程度の微粉末を形成させる。

この微粉砕は、上記のように水素ガスまたは不活性ガス
のどちらの雰囲気の下で遂行してもよい２このような粉
砕法は、乾式法であるため、有機溶剤を便甲する湿式法
のような乾燥工程を必要としない利点も亘する。

上記の希土類合金微粉末は、これに、水素を吸蔵させた
まま成形してもよいが、これに代って、次の５３２形工
程に移る前に１例えば前記粉砕容器内でこの微粉末を脱
水素してもよく、この脱水素は、例えば、前記容器外部
からその内部へ熱を供給して、希土類合金微粉末を、Ｉ
　０−３ｔｏｒｒの真空下で温度：２００〜５００℃に
２０〜１８０分間保持することによって達成され、これ
によって水素を放出した希土類合金微粉末の表面ば非常
に活性が高くなり、後の成形処理において成形性にすぐ
れた成形体を生成する。

（２）　　成形 成形体は、書法にしたがって、すなわち、前記合金微粉
末に潤滑剤またはバインダーとして働くステアリン酸ま
たはパラフィン等を＆　Ｑｏ、混練したもの、あるいは
これらを添加、混練しないものを、磁界をかけながら、
または磁界をかけずに、金型中で圧縮成形することによ
って製造される。

（３）焼結 上記のように製造された成形体は、やはり常法により、
すなわち、それが潤滑剤やバインダーどして添加される
有機物を含まないときは、その成形体を、外熱式管状炉
内で、Ｘ空中または不活性ガス雰囲気中、１００〜６０
０°Ｃ／ｈの昇温速度で１０００〜１２５０℃の範囲内
の所定温度まで昇温して、この温度に３０〜６０分間保
持し、また成形体が前記有機物を含むときには、その成
形体に、前記炉内で、それを真空中または不活性ガス気
流中、温度：４０Ｑ〜ｓｏｎ℃に３０〜１２０分間保持
する焙焼工程を旌して前記有機物を除去した後、引続き
成形体を１０００〜１２５０℃の範囲内の所定温度に前
記時間保持することによって、焼結される。

このようにして製造された焼結体には、一般に。

前記焼結後その降温過程中あるいは急冷後、引続いて１
例えば、温度：４００〜７００℃に２〜６時間保持する
条件の熱処理を施すのが好ましい。

〔実施例〕

ついで、この発明の実帷１シリを比較例と対比しながら
説明する。

実施例１ 真空アーク溶解によって溶製したＮｄ　ｌ　３．５　Ｄ
Ｙ　１．５Ｆｅ７７Ｂ８の成分組成を有するネオジム・
鉄、ボロン系磁石用合金塊１９０２を、超硬合金製ボー
ルとともに、第１図に示したようなボールミル用ポット
に装入してから、ポット内の空気を真空ポンプで圧カニ
　Ｉ　Ｏ−３ｍＨｇ以下の真空となるまで排気し、つい
でそのポット内にアルゴンを導入した後、そのアルゴン
を、再びポット内の圧力か１０　　ｍｕｇとなるまで排
気し、この操作を２回繰り返してポット内の空気を排除
した。

つぎに、このポット内に高純度水素ガスを２気圧になる
まで圧入すると、数分後に前記合金塊による水素の吸収
が始まり、ポット内の圧力が零電圧になったので、再び
水素ガスをポット内圧力が２気圧になるまで導入した。

この間ポットの温度が上昇したので、ブロワ−によりポ
ットを外部から冷やした。

上記の水素ガスの導入を合計３回繰り返したところ、ポ
ットの内圧が降下しなくなったので、余分の水素を放出
し、ポット内圧をほぼ１気圧とした点で弁を閉めて、ポ
ット内の合金塊を回転ボールミルに１時間かけ、それに
よって平均粒径：８．３μｍを有する合金微粉末を調製
した。この微粉末の粒径は、ブイラシャ−・サブシブサ
イザを使用して測定した。

ついで、前記微粉末を一１５ＫＯｅの圃場をかけた金型
内で配向させ、圧カニ１．７ｔｏｎ／−の圧力の下に成
形して、寸法：　ｌ１０Ｘｌ０Ｘ１０を有する立方体状
の成形体を形成させた後、この成形体？、外熱式管状炉
内でＩ　Ｏ−５ｍＨｇの真空中、温度：　１１２０℃に
１時間保持して焼結し、引続いて温度：６５０°Ｃに２
時間保持する熱処理を施すことによって１本発明焼結磁
石ｌを製造し、そしてこのようにして得られた磁石の磁
気特性、並びにこの磁石と前記原料合金塊中にそれぞれ
含まれる酸素量および炭素すを測定して、その結果を第
１Ｈに示した。

なお、前記合金塊を溶製するために使用したネオジムは
９５憾の純度を有し、その不純物はプラセオジムを主と
才る軽希土１１ｉ元素であり、ボロンはフェロボロンと
して加え、そして鉄は純度＝９９、９　憾を有する電解
鉄を使用した。

実施例２ 実施例口：おいて使用したネオジム・鉄・ボロン系磁石
用合金塊を２００２使用し、この合金塊Ｃ二水素を吸収
させた後、ポット内砿二残留する水素をアルゴンで置換
して、ポット内の雰囲気をほぼ１気圧のアルゴンガス雰
囲気とし、かつ水素を吸収した合金塊を回転ボールミル
に２時間かけて、平均粒径：５．７μｍを有する微粉末
を調製したことを除いて、実施例１と同じ手順を繰り返
し、本発明焼結磁石２を製造したう このようにして得られた磁石の磁気特性、およびそれに
含まれる酸素量と炭素量を測定し、その結果を第１表ｉ
二示した。

比重９　汐す 比較のため、以上の実施例において使用したのと同じ木
オジム・鉄・ボロン系原料合金塊を、アルゴン気流中、
スタンプミルＣ：よって％２８メツシュスルーの粒度を
有する粗粉末にした後、こｈを脱水トルエン中、撮動ボ
ールミルにより４時間にわたって粉砕し、平均粒径：５
．４μｍを有す・′合金微粉末を調製した。

ボールを分離してから、この微粉末を真空乾燥して、そ
の中のトルエンを除去した後、実施例１と同様に、前記
微粉末を成形、焼結し、かつこれに熱処理を施すことＣ
二よって、比較焼結磁石を製造した。

この磁石の磁気特性、およびその中の酸素量および炭素
量も第１表に合わせて示した。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、本発明焼結６石ｌおよび２
は、いずれも酸素と炭素の含有量が低く。

すぐれた磁気特性を有するのＣ二対し、比較焼結磁石は
、酸素と炭素を多＠（：含み、希土＠磁石として殆ど役
区二立たないほど劣った磁気特性を有する第　　１　　
表 ことがわかる。

以上述べた説明から明らからように、この発明によると
、希土類合金を粉砕するに当って、予めその希土類合金
Ｃ水素を吸収させ、かつその水素を吸収した合金を途中
で外部に取り出すことなく、１つの容器内で水素ガスま
たは不活性ガス雰囲気の下に、−挙に微粉末の形まで粉
砕し、しかもその水素を吸蔵したままの希土類合金微粉
末、あるいはこれを脱水素した後の希土類合金微粉末を
原料粉末として成形、焼結することによって焼結希土類
磁石を製造しているため、前記希土類合金を磁石とする
までに、それが酸素や炭素によって汚染されるのが効果
的Ｃ二防止され、かつ粉砕工程においては粒度の揃った
微粉末が調製されるために、著しく磁気特性のすぐれた
磐石が製造されるとともに、希土加合金中Ｃ二吸収され
た水素が、その放出によって希土類合金微粉末の各粒子
を活性化させてその焼結性またはさらに成形性を高める
という、産業上有用な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

射１図は、この発明を実、寵する場合に便ｒｊ］される
粉砕装置の一例として示されている混合ボールミル容器
の概略断面図である。　図においてｌ・・・混合ボール
ミル容器、２・・・容器本体。 ３・・・蓋、　　　　　　　　４・・・粉砕用ボール。 ７・・・導管、　　　　　　　　Ａ・・・原料合金塊。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　希土類合金を粉砕することによつて調製した希土類合
   金微粉末を原料粉末として、これを成形後、焼結するこ
   とによつて、焼結希土類磁石を製造する方法において、
   前記希土類合金を容器内に装入して、この希土類合金に
   水素を吸収させた後、その希土類合金を、前記容器内で
   、水素ガスまたは不活性ガスの雰囲気の下に微粉砕する
   ことによつて得られた、水素を吸蔵したままの希土類合
   金微粉末、あるいは前記微粉砕によつて得られた希土類
   合金微粉末を脱水素した後の希土類合金微粉末を前記原
   料粉末として使用することを特徴とする、前記焼結希土
   類磁石の製造方法。