JPS62262406A

JPS62262406A - 永久磁石合金粉末の製造方法

Info

Publication number: JPS62262406A
Application number: JP61106188A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Hiraki; 平木　明敏; Kimio Uchida; 内田　公穂; Masaaki Tokunaga; 徳永　雅亮
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1986-05-09
Filing date: 1986-05-09
Publication date: 1987-11-14

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、原料としてＮｄ２Ｏ，を必要元素とした希土
類酸化物の１種又は２種以上の組合せとこれにＤｙ２０
３ｖ　Ｔｂ２Ｏ３の内、少なくとも１種を加えた希土類
酸化物の２種又は３種以上の組合せを使用し、溶解を必
要としない希土類・鉄・ボロン系永久磁石合金用の合金
粉末の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

新、しい高性能永久磁石としてＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁
石が発表されている。（Ｊ　、　Ａｐｐｌ、　Ｐ　ｈｙ
ｓ。

５５（６）、１５Ｍａｒｃｈ　　１９８４　　２０８３
〜２０８７　）　Ｎｄ　−Ｆａ　−Ｂ系磁石はＳｍ−Ｃ
ｏ系と比較すると、キューリ一温度が５８５にと低く。

したがって、磁化および保磁力の温度変化も大きい欠点
を有している。それらを改善し実用材にするためにＧｏ
の添加によるキューリ一温度の上昇、Ｄｙ＋　’ｒｂ添
加による保磁力の向上がはかられている。

これらの永久磁石の製造方法としては希土類金属、電解
鉄、電解コバルト、純ボロンあるいはフェロボロン合金
を原料とし、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（特開昭５９−２１５４６
０）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、これら従来の溶解法では、希土類金属を使用す
るため原料コストが高く　（特にＤ　Ｙ　ｐＴｂは還元
が固層なため高コスト）、又工程も長い。

本発明はこれら従来技術の問題点を解消し、安価で熱安
定性及び磁気特性が優れがっ粗粉砕工程を必要としない
希土類・鉄・ボロン系永久磁石合金用の合金粉末を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の第１の要点は、Ｒ（ただしＲはＮｄを必須元素
とし、かつこれにＤｙ＋　’ｒｂの内、少なくとも１種
を加えた２種又は３種以上の希土類元素の組合せ）８ａ
ｔ％〜３０ａｔ％Ｂ２ａｔ％〜２８ａｔ％、Ｆｅ６５ａ
ｔ％〜８２ａｔ％（Ｆｅの一部をＦｅの２ｏ％以下のＣ
Ｏで置換したものも含む）を主成分とする希土類・鉄・
ボロン系永久磁石合金用の合金粉末を製造するにあたり
、原料としてＮｄ、Ｏ，を必須元素としがつこれにＤＹ
２０３　ｒ　Ｔｔ）ｚ○、の内、少なくとも１種を加え
た２種又は３種以上の希土類酸化物粉と、Ｆａ粉および
酸化Ｆａ粉の少なくとも１種と。

Ｂ粉、フェロボロン粉および酸化Ｂ粉の少なくとも１種
と、必要ならばＣａ粉および酸化Ｃａ粉の少なくとも１
種を使用し、これらを主成分が上記組成となる様に配合
して混合し、この混合粉に還元剤である金属Ｃａ、又は
ｃ　ａ　Ｈ−（水素化カルシウム）、又は金属Ｍｇをさ
らに混合した後、これらの混合物を不活性ガス雰囲気中
又は還元ガス雰囲気中で９００’Ｃ〜１，３５０℃の温
度で還元拡散処理することである。

上記内容をさらに詳述すると、Ｎｄ２Ｏ３を必須元素と
しかつこれにＤｙ２Ｏ３，Ｔｂ２Ｏ３の内。

少なくとも１種を加えた２種又は３種以上の希土類酸化
物粉とＦａ粉および酸化Ｆａ粉の少なくとも１種と、Ｂ
粉、フェロボロン粉および酸化Ｂ粉の少なくとも１種と
、Ｃａ粉および酸化Ｃ。

粉の少なくとも１種とを所定の組成になる様に秤量して
混合し、これに還元剤である金属Ｃａ。

ＣａＨ２（水素化カルシウム）、金属Ｍｇ等をさらに混
合する。この混合物を例えば鉄製あるいはステンレス等
の容器に入れ、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中あるいはＨ
２等の還元ガス雰囲気中で９００℃〜１，３５０℃まで
昇温し、この範囲の所定の温度にて保持する。必要保持
時間は３０分以上、好ましくは６０分以上である。

図１に保持時間と磁気特性の関係を示す。保持時間が３
０分未満では還元・拡散反応が不十分であり、良好な磁
気特性が得られない、昇温中に金属Ｃａ、ＣａＨ２，金
属Ｍｇはそれぞれ約８５０℃、約８２０℃、および６５
０℃で液相状態となり、蒸気圧が高いため上記原料混合
物中の各種酸化物を還元する。

次に９００℃〜１，３５０℃の範囲の所定の温度に保持
すると還元反応がさらに加速される。

同時に還元された希土類元素、Ｆｅ、Ｂ、　あるいはＣ
ＯがＦｅ、フェロボロン、ＢあるいはＣＯと相互拡散し
て合金化が進む。還元拡散反応の温度が９００℃未満で
は還元拡散反応が不十分であり、所定の組成と均質性を
有する合金粉が得られない。また１、３５０℃を越える
と、高温度による効果が少ないと共に原料混合物と容器
との反応が生じ、最終合金粉中の不純物が多くなる。図
２に還元拡散温度と磁気特性の関係を示す。前記の理由
から、良好な磁気特性は９００℃〜１，３５０℃の範囲
の還元拡散温度にて得られる。還元拡散終了後、反応物
を常温まで冷却する。次いで反応物を水中に投入して反
応物中の副生成物であるＣａＯあるいはＭｇＯをＣａ（
○Ｈ）２あるいはＭ　ｇ（ＯＨ）　ｚの形にし、水洗を
くり返し行ってこれら水酸化物を除去して所定の合金粉
を得る。“使用する希土類酸化物粉はＮｄ、○、に保磁
力上昇による熱安定性向上を目的としてＤｙｚ○、、Ｔ
ｂ、Ｏ，の内、少なくとも１種加えたものである。

ＦｅはＦｅ粉、フェロボロン粉、もしくは酸化Ｆｅ粉あ
るいはこれらのうちの２種類以上の混合物を用いること
ができる。酸化Ｆｅ粉が存在する場合、希土類酸化物の
還元剤による還元反応とそれに引き続いて起こる拡散は
、発生する反応熱により、より加速される。

ＢはＢ粉、フェロボロン粉、もしくは酸化Ｂ粉あるいは
これらのうちの２種類以上の混合物を用いることができ
る。

ｃｏはＣａ粉もしくは酸化Ｃａ粉あるいはこれらの混合
物を使用することができる。

使用する還元剤は通常金ｆｄＣａ、ＣａＨ２、金属Ｍｇ
のうちの１種類で十分である。しかし、場合によっては
これらの２種類以上が混在した混合還元剤でも良い。還
元剤の形状はその使用口・的から言って特に限定されず
、粉末状あるいは２０＋ｅｓｈ以下程度の粒状のもので
良い。

次に本発明を適用する希土類・鉄・ボロン系永久磁石合
金粉末の成分限定理由について説明する。希土類元素と
してはＮｄを必須元素とし保磁力上昇による熱安定性向
上を目的としてＤｙｔ　”ｒｂの内、少なくとも１種を
加え、総量で８〜３０ａｔ％とされる。８ａｔ％未満で
は十分な保磁力が得られず、３０ａｔ％を越えると、残
留磁束密度が低下する。ボロンＢは２〜２８ａｔ％とぎ
れる。２ａｔ％未満では十分な残留磁束密度と保磁力が
得られず、またキューり点Ｔｃも低い。２８ａｔ％を越
えると残留磁束密度が低下する。Ｆｅは６５ａｔ％未満
では残留磁束密度が低下し、８２ａｔ％を越えると高い
保磁力が得られないため６５〜８２ａｔ％とされる。ま
たＦｅの一部をＦｅの２０ａｔ％以下のＧｏで置換して
も本発明の効果は失われない、Ｆｅの一部をＧｏで置換
することによりキューり点ＴＣは上昇し、永久磁石合金
の熱安定性が向上する。しかしＣ。

の置換量がＦｅの２０ａｔ％を越えると残留磁束密度と
ともに保磁力が急激に低下し、逆に熱安定性は低下する
。従ってＣｏの置換量はＦｅの２０ａｔ％以下とされる
。

本発明の第２の要点は、還元剤である金属Ｃａ、　Ｃａ
Ｈ２，金属Ｍｇを原料混合粉中の酸化物の還元に要する
化学量的必要量の１．０　倍以上２．０倍未満（重量比
）混合することである。

高純度で酸化がほとんど無い金属Ｃａ　、　Ｃａ　Ｈ２
、金属Ｍｇを厳選することで、還元に要する化学量的必
要量（１，０倍）にて本発明の永久磁石用の合金粉末を
製造することは可能である。他方工業的には、還元反応
の効率と使用還元剤の若干の酸化などを考慮に入れるな
らば、還元剤の量を化学量的必要量より過剰とすること
が還元を確実に行うためには実用的である。

しかし一方、多量の還元剤の使用は永久磁石用合金粉の
製造原価を高める。

同時に１発明者らの研究によると、還元剤の混合量が多
くなるに伴い最終的に得られる永久磁石合金粉中のＣａ
ＯあるいはＭｇＯの量が増加する１図３に、還元剤混合
量（化学量的必要量に対する倍数で示す）と最終的に得
られる永久磁石合金粉中のＣａＯ量、ＭｇＯ量の関係、
およびこの永久磁石合金粉を永久磁石化した場合の磁気
特性の関係を示す。ＣａＯ，ＭｇＯというような副生成
化合物の存在により残留磁束密度４πＩｒ、保磁力ｉ　
Ｈｃのいずれの特性も低下する。

特に還元剤の混合量が還元に必要な化学量的必要量の２
倍以上では磁気特性は急激に低下し、実用材料としては
不十分な値となる。この現象は還元剤の種類によらず、
還元剤が金属Ｃａの場合、ＣａＨ２の場合、金属Ｍｇの
場合とも同じである。

以上の理由から、還元剤の混合量には制限がある。

図３の結果から、実用上妥当な還元剤の混合量は化学量
的必要量の１．０倍以上２．０倍未満である。

（実施例１）Ｎｄ２０３粉末３３１−９　ｇ　ｙ　Ｄ　ｙ２０ｓ粉末
５６゜６　ｇ　、　　１０ｍｅｓｈ以下の大きさの粒状
のＣａメタル１７　ｔ、ｏ　ｇ（化学量論的必要量の１
．２５倍）。

１００ｍｅｓｈ以下の粒度のフェロボロン粉（Ｂ＝２０
ｗｔ％）　６５．５　ｇ、　１００ｍｅｓｈ以下の粒度
の電解鉄粉６００．６　ｇ　　を秤量し、これらをＶ型
混合器で混合して合計１２２５．６　ｇ　の母原料を作
製した。

この母原料をステンレス製の容器に入れ、Ａｒガス雰囲
気中で１，１５０℃Ｘ３Ｈの条件で還元・拡散処理を行
った。

次にこの反応物を水中に投入し、洗浄をくり返し行って
生成ＣａＯを除去した。

この結果得られた粗粉を乾燥後秤量したところその重量
は９８５ｇであった。また粗粉の組成分析値はＮｄ２８
．１ｗｔ％、Ｄｙ４．８ｗｔ％、Ｂ１．３ｗｔ％、Ｃａ
ｂ、ｌ　３ｗｔ％、残Ｆｅであった。

この粗粉をジェットミルで微粉砕し平均粒径３．２μの
微粉とした。

次に微粉を配向磁界１０ＫＯｅ、成形圧２　ｔｏｎ／ｃ
ｍの条件下で成形し、得られた成形体をＡｒガス雰囲気
中で１，１００℃Ｘ２Ｈの条件で焼結した。

最後に焼結体に６５０’ＣＸ　Ｉ　Ｈの熱処理を施した
。試料の磁気測定をしたところ残留磁束密度４ｘ　Ｉｒ
＝１２．３ＫＧ、保磁力１Ｈｃ＝１７．５ＫＯｅ、最大
エネルギー積（Ｂ　Ｈ）ｍ＝　３４　、５　Ｍ・Ｇ−Ｏ
ｅという値を得た。

（実施例２）Ｎｄ２０．粉末３３２．４　ｇ　、　Ｔｂ２Ｏ３粉末５
５゜６１ｇ　ｙ　Ｃａ　Ｈｚ粉末２７６．０　ｇ（化学
量論的必要量の１．２５倍）、Ｂ２０．粉末４２．３ｇ
、ｔｏ。

ｍｅｓｈ以下の電解鉄粉６５３．７　ｇを秤量し、これ
らをＶ型混合器で混合して合計１３６０．０ｇの母原料
を作製した。この母原料をステンレス製の容器に入れＡ
ｒガス雰囲気中で１，２００’ＣＸＩＨの条件で還元・
拡散処理を行った。

次にこの反応物を水中に投入し、洗浄をくり返し行って
生成Ｃａ○を除去した。

この結果得られた粗粉を乾燥後秤量したところ９８１ｇ
であった。また粗粉の組成分析値はＮｄ２８．２ｗｔ％
、Ｔｂ４．７ｗｔ％、Ｂ１．３ｗｔ％。

Ｃａ０．１４ｗｔ％、残Ｆｅであった。この粗粉を用い
て実施例１と同一の条件で微粉砕、成形、焼結、熱処理
を行い試料の磁気特性を測定したところ、残留磁束密度
４　πＩｒ＝１２．２ＫＧ。

保磁力１Ｈｃ＝２２．０ＫＯｅ、最大エネルギー積（Ｂ
　Ｈ）ｍ＝　３４．０　Ｍ−Ｇ・Ｏｅという値を得た。

（実施例３）Ｎｄ２０．粉末３０５．９　ｇ＋　ＤｙｚＯ，＋粉末５
６゜５　ｇ　、　Ｔｂ２０．粉末２７．７　ｇ、　ｌ　
Ｏｍｅｓｈ以下の大きさの粒状のＣａメタル２ｏ５．０
ｇ（化学量論的必要量の１．５倍）　、　１００ｍｅｓ
ｈ以下の粒度の’７　工ｏボロン粉（Ｂ＝２０ｗｔ％）
７７．６　ｇ。

１００ｍｅｓｈ以下の粒度の電解鉄粉５９７．２　ｇを
秤量し、これらを■型混合器で混合して合計１２６９．
９ｇ　　の母原料を作製した。この母原料をステンレス
製の容器に入れ、Ｈ２ガス雰囲気中で１，１００’Ｃｘ
２Ｈの条件で還元・拡散処理を行った。

次にこの反応物を水中に投入し、洗浄をくり返し行って
生成Ｃａ　Ｏを除去した。

この結果得られた粗粉を乾燥後秤量したところその重量
は９７５ｇであった。またその粗粉の組成分析値はＮｄ
　２５　、９　ｗｔ％、Ｄｙ４．６ｗｔ％。

Ｔｂ２．３ｗｔ％、Ｂ１．３ｔｚｔ％、ＣａＯ，１４ｗ
ｔ％。

残Ｆｅであった。この粗粉を用いて実施例１と同一条件
で微粉砕、成形、焼結、熱処理を行い試料の磁気特性を
測定したところ、残留磁束密度４ｘＴｒ＝１２．１ＫＧ
、保磁力１Ｈｃ＝２３．０Ｋ　Ｏｅ、最大エネルギー積
（ＢＨ）ｍ＝３３．８Ｍ・（”Ｏｅという値を得た。

（実施例４）Ｎｄ２０．粉末３０２．９　ｇ　＋　Ｄ　Ｙｚ　Ｏ３粉
末８３゜９　ｇ　、　１０ｍｅｓｈ以下の大きさの粉状
のＣａメタル１７５．８ｇ（化学量論的必要量の１．３
倍）。

１００ｍｅｓｈ以下の粒度のＧｏ粉４４．２　ｇ。

１００ｍｅｓｈ以下の粒度のフェロボロン粉（Ｂ＝２０
ｗｔ％）５６．５ｇ、１００ｍｅｓｈ以下の粒度の電解
鉄粉５６６．５　ｇ　　を秤量し、これらをＶ型混合器
で混合して合計１２２９．８ｇ　の母原料を作製した。

この母原料をステンレス製の容器に入れＡｒガス雰囲気
中で１，０５０’ＣＸ２Ｈの条件で還元・拡散処理を行
った。

この結果得られた粗粉を乾燥後秤量したところその重量
は９７５ｇであった。また粗粉の組成分析値はＮｄ２５
．８ｖｔ％、Ｄｙ７．２ｗｔ％。

Ｇａ４．４ｗｔ％、Ｂ１．１ｖｔ％、Ｃａ０．１２ｗｔ
％。

残Ｆｅであった。

この粗粉を用いて実施例１と同一の条件で微粉砕、成形
を行い、成形体をＡｒガス雰囲気中で１，１２０℃Ｘ２
Ｈの条件で焼結した。

最後に焼結体に６６０℃ＸＩＨの熱処理を施した。

試料の磁気特性をしたところ残留磁束密度４ｘＩｒ”ｌ
Ｏ，５ＫＧ、保磁力１Ｈｃ＝２３．０ＫＯｅ、最大エネ
ルギー積（ＢＨ）ｍ＝２６．５Ｍ−Ｇ・Ｏｅという値を
得た。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によって比較的耐熱性のよい、実用
材として十分使用できる磁気特性にすぐれた希土類・Ｆ
ｅ・ボロン系永久磁石合金用の合金粉末を安価に製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は還元・拡散反応の保持時間と磁気特性の関係を
示す図である。第２図は還元・拡散反応の保持温度と磁気特性の関係を
示す図である。第３図は還元剤の混合量と永久磁石合金粉中のＣａｂ、
ＭｇＯ量および磁気特性との関係を示す図である。名２　図仔≧゛爆、及

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｒ（ただしＲはＮｄを必須元素とし、かつこれにＤ
ｙ、Ｔｂの内、少なくとも１種を加えた２種又は３種以
上の希土類元素の組合せ）８ａｔ％〜３０ａｔ％、Ｂ２
ａｔ％〜２８ａｔ％Ｆｅ６５ａｔ％〜８２ａｔ％（Ｆｅ
の一部をＦｅの２０ａｔ％以下のＣｏで置換したものも
含む）を主成分とする希土類・鉄・ボロン系永久磁石合
金用の合金粉末の製造方法において、希土類酸化物粉に
Ｆｅ粉、酸化Ｆｅ粉の少なくとも１種とＢ粉、フェロボ
ロン粉、酸化Ｂ粉の少なくとも１種と、また必要ならば
Ｃｏ粉、酸化Ｃｏ粉の少なくとも１種を主成分が上記組
成になる様に配合して混合し、さらにこの混合粉に金属
Ｃａ、又はＣａＨ＿２（水素化カルシウム）、又は金属
Ｍｇ、を還元剤として混合した後、これらの混合物を不
活性ガス雰囲気中又は還元性ガス雰囲気中で９００℃〜１，３５０℃の温度で還元拡散処理することを特徴とす
る製造方法。２、特許請求の範囲１の合金粉末の製造方法において、
還元剤である金属Ｃａ、ＣａＨ＿２（水素化カルシウム
）、金属Ｍｇを原料混合粉中の酸化物の還元に要する化
学量的必要量の１．０倍以上２．０倍未満重量比）混合
することを特徴とする製造方法。