JPS63227002A - 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】 本発明は磁性材料の主相がホウ素を含む希土類遷移金属
タイプの金属間化合物からなる前記磁性材料から磁石を
製造する方法に関し、この方法は（ａ）　　成分希土類
および遷移金属の合金をホウ素の添加により形成し、 （ｂ）上記合金を０．３〜８０μｍの範囲、好ましくは
約１０μｎ以下の平均粒度に微粉砕し、（ｃ）　　生成
する粉末をプレス工具で加圧すると共に、粉末を磁気整
列フィールド（ｍａｇｎｅｔｉｃ　ａｌｉｇｎｉｎｇｆ
ｉｅｌｄ）に位置して磁石体（ｍａｇｎｅｔ　ｂｏｄｙ
）を形成し、（ｄ）　　上記磁石体を約８００〜１２０
０℃の範囲の温度で焼結し、次いで徐々に冷却し、およ
び（ｅ）　　必要に応じて形に機械加工した後、磁石体
を磁化する各工程からなる。

上述する磁石の製造については欧州特許出願第１０１５
５２号明細書に記載されている。

ある種の希土類金属と遷移金属の金属間化合物に基づく
磁性材料は相当大きい、すなわち、数１００ｋＡ／ｍの
保磁磁界（ｃｏｅｒｃｉｖｅ　ｆｉｅｌｄｓ）を有する
永久磁石に形成することができる。これを製造する一つ
の方法では構成材料を不活性雰囲気中での、または真空
中での合金化を含んでいる。次いで、合金を０．３〜８
０μｍの範囲、好ましくは約１０μｍ以下の平均粒度の
粉子に微粉砕し、この粒子を磁界において整列させると
共に、約１０ｋＮ／ｃｍ２の圧力下で圧縮して磁石体に
形成する。粒子の整列（ａｌｉ−ｇｎｍｅｎｔ）を固定
し、粒子を互いに不活性雰囲気中で、または真空中で約
８００〜１２００℃の範囲の温度で焼結して結合する。

初めに、サマリウム　コバルト（ＳｍＣＯｓ）磁石を生
ずるが、しかしこの磁石はサマリウムの稀少性から高価
になる。

しかしながら、最近、豊富な希土類金属ネオジムを鉄お
よび小割合のホウ素を組合せて用いる希土類遷移金属磁
石の新しいタイプが考案されている。代表的な合金はＮ
ｄ２Ｆｅ１４Ｂとして主硬質磁気相（ｍａｊｏｒ　ｈａ
ｒｄ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｐｈａｓｅ）を含み、形態Ｎ
ｄ１５Ｆｅ７７Ｂ８をしている。この磁石合金（ｍａｇ
ｎｅｔ　ａｌｌｏｙｓ）は組成を僅かに変えることがで
きるけれども、ここでは一般にＮｄ−Ｆｅ−８で示すこ
とができる。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石の一つの形態は約８０
０ｋＡ／ｍ　（１０ｋＯｅ）の保磁度および約２４０ｋ
Ｊ／ｍ３（３０ＭＧｓ、Ｄｅ）のエネルギー積（Ｂ・Ｈ
）で作られている。

しかしながら、例えばネオジムより乏しいニオブ、プラ
セオジミウムまたはジスプロシウムのような他の希土類
金属は、しばしば鉄含有量の１部をコバルトとするよう
に、上記合金のニオブ含有量の１部として置換されてい
る。しかしながら、ここでは上記Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂは、部
分的に置換しまたは′置換しないかにかかわらず、一般
に有用なネオジム　イオン　ホウ素磁石合金を示すのに
一般に用いられている。

１つの方法においては、Ｎｄ−Ｆｅ−８磁石の製造は誘
導溶融、次いで鋳造により適当に塊状合金（ｂｕｌｋａ
ｌｌａｙ）を形成することから開始し、ついで、生成塊
状インゴットを砕き、および微粉末に微粉砕する。最初
の微粉砕は、先ずスタンプミルで、例えハコ５メツシユ
篩の粗い粉末にし、次いでボールミルで約３時間にわた
り超微粉砕（ｆｉｎｅ　ｐｕｌｖｅｒｉｓａ−ｔｉｏｎ
）　　Ｌ／て、例えば、３〜１０μｍの所望の大きさに
する。このプロセスは遅く、かつ取扱いにくい。

最近、「ザ　ジャーナル　オプ　レス　コモンメタルス
（ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｅｓｓ　Ｃｏｍｍ
ｏｎ　１ｉｌｅｔａｌｓ）　Ｊ１０６　（ＷＢ２）　Ｌ
Ｌには、約１〜２Ｃｍ３の合金の大きい片を、室温で純
粋水素を用いる水素デクレピテーシＥｌ　ン（ｈｙｄｒ
ｏｇｅｎ　ｄｅｃｒｅｐｉｔａｔｉｏｎ）によって１ｍ
ｍ以下の粒度の比較的に細かい粉末に速やかに粉砕する
ことが提案さている。この粉砕はステンレス鋼製の水素
化容器において行い、かつ合金相の水素化物の形成にお
いて生ずる発熱反応生成により行うことができる。次い
で、生成した粉末は約２５分間シクロヘキサン下で磨砕
機において粉砕することによって細かくしている（　「
ジャーナル　オブマテリアルス　サイエンス（Ｊ、　ｏ
ｆ　ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ）Ｊ　２１．４
１０７〜４１１０（１９８６））　。あるいは、また生
成した粉末を噴射剤として窒素を用いてジェット粉砕す
ることができる。

この製造プロセスは水素ガスを入念な工業的予防措置を
必要とするような爆発危険のある高い割合で存在するあ
る欠点がある。また、更に磨砕機においてシクロヘキサ
ンを使用することから、著しく可燃性の危険がある。

本発明は、水素を化学的に殆ど非反応性のガスと混合し
て形成する爆発抑制雰囲気デクレピテーション　プロセ
スに使用することによって工業的観点から製造プロセス
を極めて簡単化することに基づくものであり、この場合
ガスは水素と、または合金の成分とデクレピテーション
中存在する条件下で反応しなく、かかるガスとしては窒
素を好ましく使用でき、または不活性ガスを使用でき、
また雰囲気を有利に置換でき、このために装置に通した
後、任意過剰の水素を安全に燃き尽くすことができる。

本発明の目的は、爆発の危険を著しく軽減できる改良さ
れた磁石の製造方法を提供することである。

本発明は、上述する方法の工程（ｂ）において塊状金属
材料を、水素および化学的に殆ど非反応性ガスの混合物
からなる爆発抑制雰囲気における水素デクレピテーショ
ン　プロセスにより粉末に微粉砕することを特徴とする
。金属間化合物としてはＮｄ−Ｆｅ−８合金とすること
ができ、および化学的に非反応性ガスとしては窒素が好
ましい。あるいは、また窒素はアルゴンのような不活性
ガスの代わりに、またはこれと組合せて用いることがで
き、および爆発抑制雰囲気は水素５〜３０容量％の範囲
の割合で含ませることができる。

本発明の方法は実施する工程において、デクレピテーシ
ョン後の合金粉末は窒素又は不活性ガス、例えばアルゴ
ンのような化学的に殆ど非反応性噴射ガスを用いてジェ
ットミルにより更に微粉砕して粉末を０．３〜８０μｍ
の所望範囲の大きさに、好ましくは約１０μｍ以下に細
かくする。

水累デクレピテーションによる微粉砕プロセスは、空気
中で極めて安定な合金の種々の相の水素化物の形成によ
るもので、この事は、磁石体を焼結する前の取扱い磁気
整列および加圧の処理中ある形態の不動態化を生ずる合
金の磁気特性の酸素劣化（ｏｘｙｇｅｎ　ｄｅｇｒａｄ
ａｔｉｏｎ）を効果的に低下する。

合金水素化物粉末は普通に粉砕した合金粉末から形成し
た磁石体の場合と同様に加圧中に磁気的に整列すること
ができる。水素吸着が真空焼結プロセスの初期加熱相中
に生じ、焼結中および次の焼なまし中、非酸化雰囲気を
維持する助けをする。

Ｎｄ−Ｆｅ−８合金粉末の場合、水素化物の加熱におい
て、多くの水素が初めにＮｄ２Ｆｅ１４Ｂマトリックス
相から１５０〜２６０℃の範囲の温度で吸着されると共
に、開校ネオジムに富んだ材料から生ずる残留水素が３
５０〜６５０℃の範囲の温度で解放される。最適な磁気
特性を有する磁石体を得るために、合金水素化物粉末に
ついての焼結温度は普通の粉砕粉末の場合より１００℃
まで低くでき、９８０〜１０８０℃の範囲にすることが
できる。

それ故、上述する種類の磁石の製造において、水素デク
レピテーション　プロセスによる塊状合金の微粉砕工程
は従来使用されている普通の破砕および微粉砕プロセス
よりある利点を有している。

すなわち、水素デクレピテーションが速やかで、かつ効
果的であり、不活性雰囲気において重い機械類を使用す
ることがなく、および溶融体中の遊離鉄の存在から生ず
る合金における硬質局部区域より生ずる問題、すなわち
、微粉砕機械類の表面を損傷する、または機械類を動か
なくする傾向のある問題を克服することができる。さら
に、水素デクレピテーションにより生じた粉末は微粉砕
により生じる極めて細かい粉末の合金の望ましくない分
布を含まず、および一般に均一な大きさで、かつ作用し
やすい粒度に減少できる薄片状構造である。水素デクレ
ピテーションした粉末の極めて砕けやすい性質は与えら
れたジェットミルの能力を著しく高め、大体２倍にする
ことができる。

最後に、デクレピテーションした合金粉末は水素化物の
形態であるから、乾燥空気中において酸素に対して比較
的に非反応性であり、このために後のプロセス工程にお
いて扱いやすい。しかしながら、特定の種類の磁石合金
の水素デクレピテーションは、常に高純度の水素のみか
らなる雰囲気化で行うことができるが、この事は綿密な
安全予防措置を行って爆発の可能性を最小にする必要が
あり、この事はかえって製造コストを著しく高めること
になる。この結果、本発明の方法は安全性が高く、かつ
従来よりコストの低い特定された種類の磁石の製造に用
いる有益な水素デクレピテーションの方法を有利に達成
できる。

次に、本発明を添付図面に基づいて説明する。

図面はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石合金の微粉砕を本発明による
水素デクレビテーションにより行う装置の１例構造を示
している。

添付図面において、反応容器１にはふた２をシール環３
で密封しおよび普通のクランプ（図に示していない）で
保持する。この反応容器１には、必要に応じ塊状インゴ
ットに形成できるＮｄ−Ｆｅ−８塊状合金鋳物の片４を
装入する。次いで、ふた２を固定し、容器１を制御器７
および入口管８により解放した供給弁６を介して供給源
５から供給される純粋な乾燥窒素ガスで清浄する。これ
により、容器１に含有していた空気は置き替えられ、出
口管９を介して大気に排気される。

清浄処理が完了した場合、時間によって定められる条件
は容器１の容量および窒素の流量に影響し、制御器７は
窒素供給弁６を閉じ、コンテナの形状の供給源１１に連
結する他の供給弁１０を解放する。コンテナとしては１
または２個以上の貯蔵シリンダーが適当であり、これに
は水素および化学的に殆ど非反応性のガス、例えば窒素
のガス状混合物からなる爆発抑制雰囲気を加圧下で収容
する。

この例において、混合物は７５容量％の窒素および２５
容量％の水素ガスからなり、次いでこの混合物を人口管
８を介して容器１に通して純粋窒素を取り替え、その水
素成分を介して水素化反応を開始し、次いで塊状Ｎｄ−
Ｆｅ−８合金の片４をデクレピテーションする。必要な
らば、少し遅らせた後、制御器７は点火装置１２の作動
を開始する。点火装置１２は排気管９の開放端１３の近
くにスパークを周期的に供給し、ガス混合物が大気に放
出される時にかかる混合物の水素成分を発火させる。サ
ーモカップル装置１４は炎の存在を感知し、制御器７に
信号を送り、次いで点火装置を止める。安全予防措置と
して、制御器７をサーモカップル１４を介して開放端１
３における炎の存在を連続的に監視し、サーモカップル
１４からの炎の信号がいつでも消滅した場合に供給弁１
０を止めるように配置する。また、制御器７は、炎の信
号がガス状混合物の流れが起きてから与えられた時間内
に見落とした場合には、始動する場合の弁を止める。

供給弁１０を介して送給されるガス状混合物の流量は調
節して水素化容器１におけるデクレピテーション反応を
比較的に速やかに進行させると共に、合金片４以外の温
度を３００℃に近づけ、この温度で合金の不均化を極め
て細かい分離鉄の生成を伴って生ずることができる。

デクレピテーション　プロセスが、例えば発生した熱の
量の与えられた減少によって十分であると判断された場
合には、制御器７は供給弁１０を閉じてガス状混合物の
供給を止め、供給弁６を開いて容器１を純粋な窒素ガス
で清浄してガス状混合物を容器から除去し、しかる後に
開放端１３における炎を消す。次いで、ふた２を開き、
次の処理のために粉末合金を取出す。

水素デクレピテーションによる予備微粉砕プロセス後、
合金粉末は約１ｍｍ以下の粒度を有し、薄片状構造を有
するようになる。次いで、予備微粉砕粉末をシクロヘキ
サン下で磨砕機ミルにおいて普通のように粉砕し、磁石
体の形成前に乾燥し、またはこれをジェット粉砕するこ
とができる。しかしながら、シクロヘキサンは十分な予
防措置を必要とするような可燃性であり、このために合
金粉末の微粉砕は化学的に非反応性の噴射ガス、好まし
くは窒素を用いるジェット微粉砕プロセスで行うのが好
ましい。この場合、窒素の代わりにアルゴンのような不
活性ガスを用いるとかできる。

このプロセスにおてい、噴射ガスの高速度流を合金粉末
を収容している容器に向け、粒子を互いにおよび容器の
壁と衝突させて０．３〜８０μｍの範囲の所望の大きさ
に細かくする。

次いで、水素化物化された（ｈｙｄｒｉｄｅｄ）合金粉
末をプレス工具における適当な何形（ｓｈａｐｅｄ）加
圧チャンバーに供給し、これから磁気整列フィールドに
供給すると共に粉末は約ＩＧｋＮ／ｃｍ２の加圧下で圧
縮することによって上記合金粉末は磁石体に形成される
。水素化物粉末を押圧し、普通の微粉砕粉末と同様に磁
気的に整列することができるが、しかし乾燥空気中、酸
素の存在で反応性がない利益があり、また殆ど酸素の存
在しない非反応性または不活性雰囲気に維持しても加圧
工程において含まれる任意の酸素吸収量を回避でき望ま
しい。磁気整列プロセスは電磁石を普通のように用いる
ことができるが、しかし好ましくは、英国特許出願明細
書第８６２５０９９号に記載されているように高エネル
ギー永久磁石、適当なＮｄ−Ｆｅ−８磁石を用いること
ができる。

水素デクレピテーションによる予備微粉砕の利点は磁石
体を整列および加圧した後に必要とされる。

加圧後、磁石体を真空炉に送り、真空中で加熱して初め
て水素を吸着させ、次いで磁石体を９８０〜１０８０℃
の範囲、好ましくは約１０４０℃の温度で焼結する。焼
結温度は約１時間維持する。しかる後に、磁石体を徐々
に冷却して焼なましする。次いで、焼結磁石体を、必要
に応じて形に機械加工し、例えば約２４００ｋＡ／＋ｎ
の強磁界で磁化する。

必要に応じて、本発明におけるデクレピテーションに用
いる水素を含有する爆発抑制雰囲気の成分は特定ガス状
混合物の成分と相違することができ、および水素の割合
は５−３０容量％の範囲で選択できる。ファクターにお
ける安全性の観点から、およびこのために本発明の利点
を実現する観点から、水素を含有する爆発抑制雰囲気は
供給源１１を形成するためにコンテナにおいて混合する
ように供給する必要がある。

また、本発明において、反応容器１におてい純粋水素を
用いることにより安全性を改善するある利点を達成する
ことができ、このために混合物を容器に入口管８を介し
て圧送する前に、水素および窒素ガスの個々の流れを水
素の３０容量％下の割合で、混合することができる。し
かしながら、この場合水素の割合が約３０容量％の安全
性限界を越えないようにするために、他の制御器および
安全測定器を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面はＮｄ−Ｆｅ−８磁石合金の微粉砕を本発明に
よる水素デクレピテーションにより行う装置の１例構造
の説明用線図である。 １・・・反応容器　　　　　２・・・ふた３・・・シー
ル環 ４・・・Ｎｄ−Ｆｅ−８塊状合金鋳物の片（合金片）５
．１１・・・供給源　　　　６．１０・・・供給弁７・
・・制御器　　　　　　訃・・人口管９・・・出口管　
　　　　　１２・・・点火装置１３・・・管９の開放端
　　　１４・・・サーモカップル特許出願人　　　エヌ
・ベー・フィリップス・フルーイランペンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）成分希土類および遷移金属の合金をホウ素の
   添加により形成し、 （ｂ）上記合金を０．３〜８０μｍの範囲、好ましくは
   約１０μｍ以下の平均粒度に微粉砕し、（ｃ）生成する
   粉末をプレス工具で加圧すると共に、粉末を磁気整列フ
   ィールドに位置して磁石体を形成し、 （ｄ）上記磁石体を約８００〜１２００℃の範囲の温度
   で焼結し、次いで徐々に冷却し、および（ｅ）必要に応
   じて、形に機械加工した後、磁石体を磁化する各工程か
   らなる磁性材料の主相がホウ素を含む希土類遷移金属タ
   イプの金属間化合物からなる磁性材料から磁石を製造す
   る方法において、上記工程（ｂ）において塊状合金材料
   を、水素および化学的に殆ど非反応性ガスのガス状混合
   物からなる爆発抑制雰囲気における水素デクレピテーシ
   ョンプロ セスにより粉末に微粉砕することを特徴とする磁石の製
   造方法。 ２、金属間化合物をＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金とする請求項１
   記載の方法。 ３、金属間化合物において、ネオジムを少なくとも１種
   の他の希土類元素で部分的に置換する請求項２記載の方
   法。 ４、前記他の希土類元素をニオブ、プラセオジミウムお
   よびジスプロシウムの群から選択する請求項３記載の方
   法。 ５、金属間化合物において、鉄をコバルトで部分的に置
   換する請求項１〜４のいずれか一つの項記載の方法。 ６、爆発抑制雰囲気は水素を５〜３０容量％の範囲の割
   合で含有する請求項１〜５のいずれか一つの項記載の方
   法。 ７、化学的に非反応性ガスを窒素とする請求項１〜６の
   いずれか一つの項記載の方法。 ８、爆発抑制雰囲気は２５容量％の水素および７５容量
   ％の窒素からなる請求項７記載の方法。 ９．化学的に非反応性ガスを不活性ガスとする請求項１
   〜６のいずれか一つの項記載の方法。 １０、不活性ガスをアルゴンとする請求項９記載の方法
   。 １１、水素を含有する爆発抑制雰囲気を加圧下で収容す
   るコンテナから、前記爆発抑制雰囲気を供給する請求項
   １〜１０のいずれか一つの項記載の方法。 １２、水素デクレピテーションにより形成した合金粉末
   を化学的に殆ど非反応噴射ガスを用いてジェットミルで
   更に粉砕する請求項１〜 １１のいずれか一つの項記載の方法。 １３、噴射ガスを窒素とする請求項１２記載の方法。 １４、噴射ガスをアルゴンとする請求項１２記載の方法
   。 １５、工程（ｄ）を真空中９８０〜１０８０℃の範囲の
   温度で行う請求項１〜１４のいずれか一つの項記載の方
   法。 １６、焼結温度を１０４０℃とする請求項１５記載の方
   法。