JPWO2003085147A1 - Alloy for bond magnet, isotropic magnet powder, anisotropic magnet powder, production method thereof, and bond magnet - Google Patents

Alloy for bond magnet, isotropic magnet powder, anisotropic magnet powder, production method thereof, and bond magnet Download PDF

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Abstract

本発明のボンド磁石用合金は、主成分である鉄(Fe)と、12〜16原子%(at%)のイットリウム(Y)を含む希土類元素(R)と、10.8〜15at%のホウ素(B)とを少なくとも含有することを特徴とする。この磁石合金をd−HDDR処理等して得た磁石粉末を用いると、ボンド磁石の成形用金型への給粉性に優れるペレットが得られ、磁気特性に優れたボンド磁石の低コスト化を図れる。The alloy for bonded magnets of the present invention includes iron (Fe) as a main component, a rare earth element (R) containing 12 to 16 atomic% (at%) yttrium (Y), and 10.8 to 15 at% boron. (B) is contained at least. When magnet powder obtained by d-HDDR treatment of this magnet alloy is used, pellets with excellent powder feeding properties to the molding die for bonded magnets can be obtained, and the cost of bonded magnets with excellent magnetic properties can be reduced. I can plan.

Description

技術分野
本発明は、磁気特性に優れたボンド磁石を低コストで製造可能とするボンド磁石用合金、その合金から得られる等方性磁石粉末および異方性磁石粉末とそれらの製造方法、さらに、それらの磁石粉末から得られるボンド磁石に関するものである。
背景技術
硬質磁石(永久磁石)は、モータ等の各種機器に利用されている。中でも、小型で高出力が要求される車両モータ等への需要要求が強い。このような硬質磁石は、磁気特性に関して高性能であることは勿論、世界的な競争力を強化するために、低コストであることが求められる。
先ず、高性能という観点から、希土類元素(R)とホウ素(B)と鉄(Fe)とからなるRFeB系磁石(希土類磁石)の開発が従来から盛んに行われてきた。
このようなRFeB系磁石として、例えば、米国特許4851058号公報(以下、「従来技術1」という。)、米国特許5411608号公報(以下、「従来技術2」という。)に、磁気等方性を有するRFeB系磁石合金(組成物)が開示されている。
具体的にいうと、従来技術1には、約10〜40at%のNd、PrまたはNdおよびPrと、約50〜90at%のFeと、約0.5〜10at%のBとからなる磁石合金が開示されている。従来技術2には、12〜40at%のNd、PrまたはNdおよびPrと、10at%以下のCoと、3〜8at%のBと、残部がFeとからなる磁石合金が開示されている。なお、従来技術2は、Coを添加することで、キュリー温度上昇による耐熱性の向上を図ったものである。これらの従来技術では共に、急冷凝固法の一種であるメルトスパン法により、上記組成からなる磁石粉末を得ている。
この磁石粉末(磁粉)は、工業的にはボンド磁石(硬質磁石)の原料粉末として使用されることが多い。ボンド磁石は、例えば、その磁粉とバインダである樹脂からペレットを先ず作製して、そのペレットを成形用の金型へ給粉し、加圧成形することにより得られる。一般的に、ペレットを金型へ給粉する際、その流動度が小さいと、給粉時間も短くなり、ボンド磁石の生産性向上を図れる。また、ペレットの嵩密度が大きいと、金型への均一給粉が可能となり、ボンド磁石の不良率を低減できる。従って、流動度が小さく、嵩密度が大きい程、ボンド磁石の低コスト化を図れ、経済性に優れることになる。そして、この流動度や嵩密度は、磁粉の粒子形状に依存し、それが球形ほど好適な流動度や嵩密度が得られる。
ところが、上記従来技術1、2より作製される磁粉の粒子形状は、厚さが20〜50μmの薄片形状であるため、球状の場合に比べて、流動度が大きく、嵩密度が小さい。勿論、その薄片を粉砕して球状にし、流動度を小さく、嵩密度を大きくすることも考えられる。しかし、その分工数も増えるし、仮に球状にしたとしても、実際には、有効に流動度を小さくしたり嵩密度を大きくしたりすることは難しい。何故なら、元の粒子の大きさが最大でも50μmであるところ、一般的に、50μm以下の粉末は、付着・凝集を起こし易いからである。
また、上記組成と異なるSmFeN系磁粉についても事情は同じである。磁粉の粒子形状が球形に近くても、平均粒径を1〜5μmと微粉末にすれば、付着・凝集を起こし易く、流動度・嵩密度が悪化する。
そこで、上記メルトスパン法に替わる磁粉の製造方法として、HDDR(hydrogenation−disproportionation−desorption−recombination)処理法やd−HDDR処理法を用いたものがある。これらにより得られた磁粉は、略球状の粒子からなるため、上記従来技術1、2により得られる磁粉よりも、流動度や嵩密度に優れる。
HDDR処理法は、RFeB系等方性磁石粉末(等方性磁粉)とRFeB系異方性磁石粉末(異方性磁粉)との製造に用いられ、主に2つの工程からなる。すなわち、100kPa(1atm)程度の水素ガス雰囲気中で773〜1273Kに保持し、三相分解不均化反応を起こさせる第1工程(水素化工程)と、その後真空にして脱水素を行う脱水素工程(第2工程)とからなる。
一方、d−HDDR処理は、主にRFeB系異方性磁粉の製造に用いられる方法である。公知文献(三嶋ら:日本応用磁気学会誌、24(2000)、p.407)にも詳細に報告されているように、室温から高温にかけて、RFeB糸合金と水素との反応速度を制御することによりなされる。具体的には、室温でRFeB系合金に水素を十分に吸収させる低温水素化工程(第1工程)と、低水素圧力下で三相分解不均化反応を起こさせる高温水素化工程(第2工程)と、可能な限り高い水素圧力下で水素を解離させる排気工程(第3工程)と、その後の材料から水素を除去する脱水素工程(第4工程)の4つの工程から主になる。HDDR処理と異なる点は、温度や水素圧力の異なる複数の工程を設けることで、RFeB系合金と水素との反応速度を比較的緩やかに保ち、均質な異方性磁粉が得られるように工夫されている点である。
これらの各処理を用いた磁石粉末の製造方法として、次のような従来技術を挙げることができる。
先ず、HDDR処理を用いたRFeB系等方性磁粉の製造方法が特公平7−68561号公報(特許第2041426号:以下、「従来技術3」という。)に開示されている。この従来技術3によると、RとFeとBとを主成分とする合金インゴットに対して、粉砕工程と均質化熱処理工程とを施し、その後に上記HDDR処理を行って磁粉を製造している。ここで、この場合、HDDR処理前の2工程(粉砕工程、均質化熱処理工程)は、磁気特性の大きな等方性磁粉を得る上で不可欠である。従来技術3にもあるように、この2工程を省略し、RFeB系合金の鋳造体に直接HDDR処理して磁粉を製造した場合、得られた磁粉を用いて作製したボンド磁石の保磁力(以下、iHcという)は、最大でも0.76MAm−1という非常に低い値を示すからである。
しかし、その2工程はともに高コストであり経済性に劣る。特に、873〜1473Kという高温処理を行う均質化熱処理工程は、HDDR処理の約2倍のコストを必要とし、非常に経済性が悪い。
次に、HDDR処理を用いたRFeB系異方性磁粉の製造方法等が特許第2576671号公報(以下、「従来技術4」という。)、特許第2576672号公報(以下、「従来技術5」という。)、特許第2586198号公報(以下、「従来技術6」という。)および特許第2586199号公報(以下、「従来技術7」という。)に開示されている。
これらの従来技術に記載された実施例によると、約10〜20at%のRと約5〜20%のBと残部Feと種々の添加元素とからなる合金インゴットに、均質化熱処理工程と粉砕工程とを施し、その後にHDDR処理を行って磁粉を製造している。但し、実施例中に開示された合金のB量は、10.4at%以下では詳細に開示されているが、B量が10.4at%を超える合金は、10.4at%と20at%の合金のみである。そして、B量が10.4at%の磁粉から製作された異方性ボンド磁石の(BH)maxは83〜112kJ/m、iHcは0.74〜0.97MA/mであり、B量が20at%の磁粉から製作された異方性ボンド磁石の(BH)maxは80〜93kJ/m、iHcは0.46〜0.75MA/mである。これらの磁気特性はいずれも不十分なものであり、特に、B量が20at%と多くなると、iHcの低下が著しくなっている。
しかも、上記従来技術の場合は、1393K〜1413Kと高温で均質化熱処理を行っているため、磁粉の製造コストがより高くなり、さらに経済性が悪い。勿論この場合も、その均質化熱処理を省略すればコスト削減にはなるものの、従来技術3の場合と同様、iHcの劣化は避けられない。
ちなみに、従来技術4〜7のような方法を用いて、異方性磁粉を工業的に量産することは現実には困難である。なぜなら、異方性に優れる磁粉を得るためには、HDDR処理中の温度管理を厳格に行う必要がある。具体的には、目的温度に対して約±20Kの温度範囲でHDDR処理をしなければ、高異方性の磁粉は得られない。にも拘わらず、HDDR処理の1バッチ当たりの処理量を多くすると、水素とRFeB系合金との不均化反応時の発熱量や脱水素時の吸熱量が急激に大きくなり、雰囲気温度が所望囲外となってしまうからである。その結果、従来技術4〜7のような方法で量産した磁粉は、磁気特性、特に異方性の小さなものとなる。
そこで、RFeB系異方性磁粉の量産を行う場合には、特開2001−148306号公報(以下、「従来技術8」という。)や特開2001−76917号公報(以下、「従来技術9」という。)等に開示されているようにd−HDDR処理を用いることが推奨される。このd−HDDR処理によれば、1バッチ当たりの処理量を多くしても、高い異方性を備えた磁粉が得られる。前述したように、d−HDDR処理の場合、RFeB系合金と水素との反応速度を各工程で緩やかに制御できるため、RFeB系合金と水素との不均化反応時の発熱量や脱水素時の吸熱量を抑制できるからである。
しかし、これらの従来技術8、9の場合でも、約12〜15at%のRと約6〜9at%のBと残部Feとからなる合金インゴットを用いて、均質化熱処理工程を施した後に、そのd−HDDR処理を行って異方性磁粉を製造している。このため、上述した製造方法と同様、やはり製造コストが高いという点では同じである。
これまでは、高性能な硬質磁石の低コスト化について主に説明してきたが、さらに硬質磁石の実用性を考えると、その硬質磁石が耐蝕性等の経年変化特性に優れていることも重要である。特に、高温環境下で使用される家庭用モータや自動車用モータ等に組込まれる硬質磁石には、モータの信頼性等を確保する観点から、優れた耐熱性等が要求される。
ところが、前述した希土類磁石は、その主成分であるFeやRの酸化腐食等により劣化し易く、その高い磁気特性を安定的に確保することは難しい。特に、室温以上で希土類磁石を使用する場合、その磁気特性は急激に低下する傾向にある。このような磁石の経時変化は、通常、永久減磁率(%)により定量的に指標されるが、従来の希土類磁石の場合、この永久減磁率が10%を超えるものがほとんどであった。なお、この永久減磁率は、所定の高温下で長時間(1000時間)経過した後に、再着磁しても復元しない磁束の減少割合である。
発明の開示
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、コスト高要因となる均質化熱処理工程を行わずに得られる、低コストで磁気特性に優れた、HDDR処理またはd−HDDR処理に供されるRFeB系磁石粉末とその製造方法、さらにはその磁石粉末からなるボンド磁石を提供することを目的とする。また、その磁石粉末の製造に適したRFeB系磁石合金を提供することを目的とする。
加えて、低コストで磁気特性に優れるのみならず、経年劣化の少ないボンド磁石、さらに、そのような硬質磁石が得られるRFeB系磁石合金、RFeB糸磁石粉末およびその製造方法を提供することをも目的とする。
本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し、各種系統的実験を重ねた結果、従来とB量が異なる新規な磁石合金等を開発し、以下の発明を完成させるに至った。
(ボンド磁石用合金)
先ず、本発明のボンド磁石用合金は、主成分である鉄(Fe)と、12〜16原子%(at%)のイットリウム(Y)を含む希土類元素(以下、「R」と称する。)と、10.8〜15at%のホウ素(B)とを少なくとも含有することを特徴とする。
なお、このような表現以外に、本発明は、主成分であるFeと、12〜16at%のYを含むRと、10.8〜15at%のBとを少なくとも含有し、水素化処理の一種であるHDDR処理またはd−HDDR処理に供されることを特徴とする磁石合金としても良い。
本発明のボンド磁石用合金(以下、適宜、単に「磁石合金」という。)は、これまで開発されてきたRFeB系磁石合金とB量が相違し、B量が比較的多い。このBを多くした磁石合金は、初晶であるα―Feの析出が抑制されることを本発明者は見出した。そして、磁気特性の低下をもたらすα―Feの析出が抑制される結果、従来、磁気特性の向上には不可欠と考えられていた均質化熱処理工程の省略が可能となり、磁石粉末等を低コストで得られるようになった。
なお、この理由は、現状、次のように考えることができる。Bを多くしたことで、鋳造初期に、RFeBより融点が10〜30K低いRFe相(以下、「Bリッチ相」という。)が形成される。そして、このBリッチ相に初晶であるα―Feがとり込まれるため、そのα―Feの析出が抑制されたと考えられる。
この磁石合金(例えば、そのインゴット等)に、前述したHDDR処理やd−HDDR処理を行った結果、高iHcの磁石粉末が得られた。これは次のように考えることができる。本発明の磁石合金へ吸水素させると、前述のBリッチ相および磁石相を担うRFe14B相が水素と十分に反応して、α―Fe、FeB、R水素化物となる。次にそこから脱水素させると、Bリッチ相が微細かつ密に析出し、それがRFeBの結晶粒成長をピン止めした結果、RFeBの再結晶粒が微細になったためと考えられる。このピン止め効果を有効に得るためには、例えば、吸水素時間を360分間以上とすることが好ましい。
このような観点から、Bを10.8at%以上とした。これにより、経済性を著しく損なう均質化熱処理工程を省略でき、iHcの増加を図れる。一方、Bが15at%を超えると、磁石粉末中のBリッチ相の体積分率が高くなり、最大エネルギー積(BH)maxの低下を招くため好ましくない。
なお、従来技術4、5、6、7の実施例中には、B量を20at%とした磁石粉末が開示されているが、そのiHcは0.46〜0.75MAm−1と低い。これは、吸水素時間が240分間と短かく、Bリッチ相と水素との反応が不十分であり、その後の脱水素時にBリッチ相が微細かつ密に析出しなかったためと考えられる。
また、Rは、12at%未満では、初晶のα―Feが析出し易くなって、iHcの低下を招く。一方、Rが16%を超えると(BH)maxが低くなり好ましくない。
このようなRは、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタノイドからなる。もっとも、磁気特性に優れる元素として、Rが、Y、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ガドリニウム(Gd)、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)、ツリウム(Tm)およびルテチウム(Lu)の少なくとも1種以上からなると好適である。中でも特に、Rは、コスト及び磁気特性の観点から、Pr、NdおよびDyの一種以上からなると好ましい。
本発明の磁石合金は、さらに、上記元素以外にも、コバルト(Co)を0.1〜6at%、より望ましくは1〜6at%含むと好適である。Coは、磁石のキュリー温度を高め、耐熱性を向上させる元素だからである。Coが0.1at%未満では実質的な効果がない。一方、Coは高価であるため、工業的なコストの観点から6at%以下が好ましい。
本発明の磁石合金は、ガリウム(Ga)、ジルコニウム(Zr)、バナジウム(V)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ハフニウム(Hf)および銅(Cu)(以下、「第1元素群」という。)の少なくとも一種以上を合計で0.1〜2at%含んでいても良い。これらの元素は、磁石の保磁力iHcを向上させる元素だからである。
また、本発明の磁石合金は、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)およびニッケル(Ni)(以下、「第2元素群」という。)の少なくとも一種以上を合計で0.1〜2at%含んでいても良い。これらの元素は、磁石の残留磁束密度(Br)を高める元素だからである。
第1元素群中の元素と第2元素群中の元素とを両方含む場合には、最大エネルギー積(BH)maxを向上させることができる。いずれの場合も、それらの合計が0.1at%未満では実質的な効果がなく、逆に2at%を超えるとiHc、Brまたは(BH)maxの低下を招き好ましくない。コスト、磁気特性を考慮して、Gaを0.1〜1.0at%、より望ましくは0.2〜0.4at%(0.3at%程度)、Nbを0.1〜1.0at%、より望ましくは0.1〜0.4at%(0.2at%程度)含有させると好適である。
なお、いうまでもないが、本発明に係る合金や粉末等は、適宜、不可避不純物を含み得る。それらの組成は、Feでバランスされるが、敢ていうなら、Feは59〜77.2at%である。
さらに、本発明の磁石合金は、前記Rとは別に、Laを0.001〜1.0at%含有していると好適である。これにより、その磁石合金からなる磁石粉末や硬質磁石の経年劣化を抑制できる。
何故なら、Laは希土類元素(R.E.)中で最も酸化電位の大きな元素である。このため、Laがいわゆる酸素ゲッタとして作用し、前記R(Nd、Dy等)よりもLaが選択的に(優先的に)酸化され、結果的にLaを含有した磁石粉末や硬質磁石の酸化が抑制される。このLaに替えてDy、Tb、Nd、Pr等の使用も考え得るが、これらの元素では、磁石粉末や硬質磁石の酸化抑制を十分には図れない。また、コスト的に観ても、それらの元素よりもLaの使用が好ましい。なお、このときの磁石合金中のRは、La以外の希土類元素である。
ここで、Laは、磁石合金中に不可避不純物のレベルを越える微量含有されている程度で、耐蝕性等の向上効果を発揮する。そして、Laの不可避不純物レベル量が、0.001at%未満であることから、本発明では、La量を0.001at%以上とした。一方、Laが1.0at%を超えると、iHcの低下を招き好ましくない。ここで、La量の下限が、0.01at%、0.05at%、さらには0.1at%であると、十分な耐蝕性等の向上効果が発揮されより好ましい。そして、耐蝕性等の向上およびiHcの低下抑制の観点から、La量が0.01〜0.7at%であると一層好ましい。
なお、Laを含有する合金組成は、RFe14相を単一相若しくはほぼ単一相として存在させ得る合金組成ではなく、RFe14相とB−rich相等の多相組織からなる合金組成である。
(磁石粉末とその製造方法)
本発明でいう磁石合金は、その形態を問わず、インゴット状でも、粉末状でも良い。また、粉末の場合は、その粒径や粒形状等も問わない。そこで、例えば、本発明の磁石合金を等方性磁石粉末や異方性磁石粉末として把握することもできる。
例えば、本発明の等方性磁石粉末は、主成分であるFeと12〜16at%のYを含むRと10.8〜15at%のBとを少なくとも含有する合金のインゴットを1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する水素化工程と、該水素化工程後に水素を除去する脱水素工程とからなるHDDR処理を行う製造方法を経て得られる。
また、本発明の異方性磁石粉末は、主成分であるFeと12〜16at%のYを含むRと10.8〜15at%のBとを少なくとも含有する合金のインゴットを873K以下の水素ガス雰囲気中に保持する低温水素化工程と、該低温水素化工程後に20〜100kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する高温水素化工程と、該高温水素化工程後に0.1〜20kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する第1排気工程と、該第1排気工程後に水素を除去する第2排気工程とからなるd−HDDR処理を行う製造方法を経て得られる。
(ボンド磁石)
さらに、それらの磁石粉末を用いると、低コストで高性能なボンド磁石が得られる。
例えば、等方性磁石粉末を用いた場合、本発明のボンド磁石は、主成分であるFeと12〜16at%のYを含むRと10.8〜15at%のBとを少なくとも含有する合金のインゴットを1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する水素化工程と該水素化工程後に水素を除去する脱水素工程とからなるHDDR処理により得られた等方性磁石粉と、バインダとを混合し、成形してなることを特徴とする。
また、異方性磁石粉末を用いた場合、本発明のボンド磁石は、主成分であるFeと12〜16at%のYを含むRと10.8〜15at%のBとを少なくとも含有する合金のインゴットを873K以下の水素ガス雰囲気中に保持する低温水素化工程と、該低温水素化工程後に20〜100kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する高温水素化工程と、該高温水素化工程後に0.1〜20kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する第1排気工程と、該第1排気工程後に水素を除去する第2排気工程とからなるd−HDDR処理により得られた異方性磁石粉末と、バインダとを混合し、加圧成形してなることを特徴とする。
なお、前述したR、Co、第1元素群または第2元素群に関する内容は、上記等方性磁石粉末、異方性磁石粉末およびそれらの製造方法並びにボンド磁石についても適宜該当する。さらに、Laの添加についても同様であるが、その詳細は後述する。
発明を実施するための最良の形態
A.実施形態
以下に実施形態を挙げて、本発明をより詳しく説明する。
(1)磁石粉末とその製造方法
本発明の磁石粉末は、上記磁石合金のインゴットや粗粉末(粒子)に、前述したHDDR処理法やd−HDDR処理法を施すことにより得られる。
(a)HDDR処理法
本発明に係るHDDR処理は、前述したように、10.8〜15at%のBを組成にもつ合金(インゴット)に、水素化工程および脱水素工程を施してなる。水素化工程の条件は前述した通りである。
脱水素工程は、具体的には、例えば、水素圧力を10−1Pa以下の雰囲気にする工程である。また、脱水素工程中の温度は、例えば、1023〜1173Kとすれば良い。なお、本明細書でいう水素圧力は、特に断らない限り水素の分圧を意味する。従って、各工程中の水素分圧が所定値内であれば、真空雰囲気でも不活性ガス等の混合雰囲気でも良い。
上記各工程の処理時間は、1バッチあたりの処理量に依る。例えば、1バッチあたりの処理量が10kgの場合なら、水素化工程を360〜1800分、脱水素工程を30〜180分程度行えば良い。その他、HDDR処理自体については、前述の従来技術3等に詳しく開示されているので、適宜参照すれば良い。
このHDDR処理法により得られた磁石粉末は、工業的には、等方性磁石粉末として意味をもつ。その磁石粉末は、例えば、iHcが0.8〜1.7(MA/m)で、(BH)maxが60〜120(kJ/m)の優れた磁気特性を示す。
次に、HDDR処理の各工程と、Bリッチな上記組成からなる本発明の磁石合金と関連を説明する。
HDDR処理の第1工程である水素化工程で、水素とRFeB系合金および水素とBリッチ相を十分に反応させる。続く第2工程である脱水素工程では、そのBリッチ相を微細かつ密に祈出させる。そして、この微細に析出したBリッチ相は、RFeB結晶粒成長をピン止めして、RFeB結晶粒を微細にする。これにより、高い保磁力(iHc)が得られる。
(b)d−HDDR処理法
本発明に係るd−HDDR処理は、前述したように、10.8〜15at%のBを組成にもつ合金(インゴット)に、低温水素化工程、高温水素化工程、第1排気工程および第2排気工程を施してなる。
高温水素化工程および第1排気工程の条件は、前述した通りである。低温水素化工程は、例えば、水素圧力が30〜200kPaの雰囲気とする工程である。第2排気工程は、例えば、水素圧力を10−1Pa以下の雰囲気にする工程であり、そのときの温度は、例えば、1023〜1173K程度である。なお、第1排気工程と第2排気工程とを併せて脱水素工程を構成している。
上記各工程の処理時間は、1バッチあたりの処理量に依る。例えば、1バッチあたりの処理量が10kgの場合なら、低温水素化工程を30分以上、高温水素化工程を360〜1800分、第1排気工程を10〜240分および第2排気工程を10〜120分程度行えば良い。なお、d−HDDR処理法自体については、前述の従来技術9等に詳しく開示されているので、適宜参照すれば良い。
このd−HDDR処理法により得られた磁石粉末は、優れた磁気特性を示す異方性磁石粉末である。その磁気特性は、例えば、iHcが0.8〜1.7(MA/m)で、(BH)maxが190〜290(kJ/m)ともなる。
次に、d−HDDR処理の各工程と、Bリッチな上記組成からなる本発明の磁石合金と関連を説明する。
d−HDDR処理の第1工程である低温水素化工程(水素圧力:30〜200kPa程度)で、水素をRFeB系合金に十分に急増させる。続く第2工程である高温水素化工程(水素圧力:20〜100kPa程度)で、水素とRFeB系合金とを緩やかに反応させる。このとき、異方性の方位転写相となるFeB相の結晶方位をほぼ一方向に析出させると共に水素とBリッチ相とを十分に反応させる。さらに、第3工程である第1排気工程では、FeB相の結晶方位を維持したまま、RFeB結晶を析出させ、かつ、Bリッチ相を微細かつ密に析出させる。この微細かつ密に析出したBリッチ相によって、RFeB結晶粒成長がピン止めされて、RFeB結晶粒が微細となる。最後に第4工程である第2排気工程で、合金内部に残留した水素を取り除く。
ここで特に重要なことは、高温水素化工程で、FeB相の結晶方位をほぼ一方向に析出させることと、続く第1排気工程で、FeB相の結晶方位を維持したまま、微細かつ密に析出したBリッチ相のピン止め効果によってRFeB結晶を微細に析出させることである。これにより、高iHcの異方性磁石粉末が得られる。
また、上記いずれの処理を行う場合にも、インゴットを原料合金として使用できるが、粉砕処理した粗粉末を用いると、各処理を効率的に進めることができる。そのインゴットの粉砕や、上記処理後に行う粉末化は、乾式若しくは湿式の機械粉砕(ジョークラッシャ、ディスクミル、ボールミル、振動ミル、ジェットミル等)等を用いて行うことができる。
(c)流動度と嵩密度
本発明の磁石合金に対して、上記HDDR処理やd−HDDR処理を施して得た磁石粉末は、粒径が略球状となる。このため、従来技術1、2のようなメルトスパン法によって製造した薄片と異なり、本発明の磁石粉末を用いて製造したペレットの流動度は小さく、嵩密度は大きくなる。その結果、磁石粉末の最も重要な用途であるボンド磁石の製作に際して、成形用金型へのペレットの給粉性を高めることができる。また、本発明の磁石粉末は、平均粒径が50〜200μm程度の適度な大きさであることから、上記流動度や嵩密度の向上のみならず、付着や凝集等を抑制できるので、取扱い性にも優れる。その結果、ボンド磁石等の生産性、品質、歩留まり等も向上し、各種磁石の低コスト化を図れる。
具体的にいうと、上記磁石粉末とバインダである有機系樹脂10〜45mass%とを混合して得られたペレットの流動度は0.55〜0.64(s/g)、その嵩密度は3.25〜3.5(g/cm)ともなる。なお、上記磁石粉末に混合する有機系樹脂量は、圧縮成形用ペレットの場合10〜25mass%、射出成形用ペレットの場合30〜45mass%、押出成形用ペレットの場合20〜35mass%とするとより好ましい。
ところで、上記磁石粉末の粒径が略球状となるのは次の理由による。HDDR処理やd−HDDR処理を施して磁石粉末を製造する場合、得られる粒子形状は、その処理前の合金組織に大きな影響を受ける。HDDR処理の水素化工程初期やd−HDDR処理の低温水素化工程において、合金が水素を吸蔵すると、体積膨張を起こして、主に、脆弱な結晶粒界で破断するからである。
ここで、磁石合金がインゴットのような鋳造体からなる場合、その中央部の結晶組織は等軸粒状となり、端部の結晶組織はデンドライド状となる。本発明の場合、Bリッチ相の存在により、初晶であるα―Feの晶出または析出が抑制されるため、端部に形成されるデンドライド状の結晶組織も微細となる。その結果、本発明の磁石合金からなる鋳造体にHDDR処理やd−HDDR処理を施した場合、その鋳造体の中央部からは1つの結晶粒がほぼ1つの略球状粒子となって得られると共に、その端部からは複数個のデンドライド状結晶が1つの略球状粒子となって得られる。こうして、従来のメルトスパン法等によって得られる磁石粉末に比べれば、磁石粉末の構成粒子は遙かに球形に近くなる。
(2)ボンド磁石とその製造方法
上述のように得られた磁石粉末を用いると、磁気特性に優れるのみならず、その優れた給粉性からボンド磁石を低コストで生産できる。
このボンド磁石は、前述の等方性磁石粉末や異方性磁石粉末とバインダとを混合する混合工程と、この混合工程により得られた混合粉末を成形する成形工程とを経て得られる。バインダには、上述したような有機バインダの他、金属バインダ等がある。もっとも、樹脂バインダ等の有機バインダが一般的である。樹脂バインダに使用する樹脂は、熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でも良い。このような樹脂バインダを使用する場合、上記混合工程は、磁石粉末と樹脂バインダとを混練する混練工程としても良い。上記成形工程には、圧縮成形、射出成形、押出成形等がある。磁石粉末として異方性磁粉を使用する場合は、その異方性磁粉を磁場中で成形する。また、樹脂バインダとして熱硬化性樹脂を使用した場合は、成形工程中または成形工程後に加熱(キュア)処理が施される。
(3)La系材料の添加
前述したように、Laは希土類元素中で酸化電位が最も大きいことから、Laを含有した磁石粉末や硬質磁石は、その酸化が抑制されて非常に優れた耐蝕性等を発現する。このLaの添加形態として、例えば、次の3形態を考えることができる。
▲1▼溶製段階からLa系材料を添加しておき、Laを含有したRFeB系磁石合金(インゴット)を使用して磁石粉末等を製造する場合、
▲2▼HDDR処理またはd−HDDR処理により得られたRFeB系磁石粉末にLa系材料を混合し、その磁石粉末にLaを拡散またはコーティングさせる場合、
▲3▼磁石粉末の製造途中で得られたRFeB系水素化物(RFeBHx)に、La系材料を混合し、その水素化物にLaを拡散またはコーティングさせる場合である。
いずれの場合でも、前記Rとは別にLaが存在する限り、磁石粉末や硬質磁石の耐蝕性等の向上を図れるので、本発明ではLaの添加形態等を特に問題にはしていない。
もっとも、Laに酸素ゲッタの機能をもたせて磁石粉末等の酸化を一層効果的に抑制する観点からすると、Laが磁石粉末の構成粒子等の表面またはそれらの近傍に存在する方が好ましい。従って、磁石合金中に最初からLaを含有させるよりも、磁石粉末の製造後または製造途中でLa系材料を混合し、磁石粉末の表面または内部にLaを拡散等させる方が有利である。
そこで例えば、前述の等方性磁石粉末の製造方法の場合なら、前記脱水素工程後に得られた磁石粉末に、La単体、La合金およびLa化合物の一種以上からなるLa系材料を混合してなるLa混合物を、673〜1123Kに加熱して該磁石粉末の表面および内部にLaを拡散させる拡散熱処理工程を行い、得られた等方性磁石粉末が全体を100at%としたときにLaを0.001〜1.0at%含有するようにすると好適である。
また、磁石粉末の製造途中であるRFeBHx粉末等にLa系材料を混合し、Laをその表面および内部に拡散等させることも考えられる。このRFeBHx粉末等は、RFeB糸粉末等に比べて、RやFeが非常に酸化され難い状態にある。このため、酸化が抑制された状態でLaの拡散やコーティングがなされ、耐蝕性等に優れた磁石粉末が安定した品質で得られる点で一層好ましい。ところでこの水素化物(RFeBHx)は、水素化工程で三相分解したRH相から水素が除去され、FeB相の結晶方位が転写された多結晶が再結合したものであり、d−HDDR処理の第1排気工程後に得られる。
そこで、本発明の異方性磁石粉末の製造方法は、さらに、前記第1排気工程後に得られたRFeB系水素化物へ、La単体、La合金、La化合物またはそれらの水素化物の一種以上からなるLa系材料を混合してなるLa混合物を、673〜1123Kに加熱して該RFeB系水素化物の表面および内部にLaを拡散させる拡散熱処理工程を備え、前記第2排気工程は、該拡散熱処理工程後のLa処理物から水素を除去する工程としたり、若しくは拡散熱処理工程後と前記第2排気工程とを同時に行ったり、または、第2排気工程後に拡散熱処理工程を実施したりするものである。このような方法により得られた異方性磁石粉末が全体を100at%としたときにLaを0.001〜1.0at%含有するものであると好適である。
ここで、拡散熱処理工程は、RFeB系磁石粉末またはRFeB系水素化物の表面および内部にLaを拡散(またはコーティング)させる工程である。この拡散熱処理工程は、La系材料の混合後に行っても、その混合と同時に行っても良い。この処理温度が673K未満では、La系材料が液相になり難く拡散処理が困難となる。一方、1123Kを超えると、RFeB系磁石粉末等の結晶粒成長を生じ、iHcの低下を招いて耐蝕性等の向上(永久減磁率の低減)を十分に図れない。また、その処理時間は、0.5〜5時間が好ましい。0.5時間未満ではLaの拡散が不十分となり、磁石粉末の耐蝕性等があまり向上しない。一方、5時間を超えるとiHcの低下を招く。なお、言うまでもないが、この拡散熱処理工程は、酸化防止雰囲気(例えば、真空雰囲気)中で行われるのが好ましい。また、La系材料は、前述した通りであるが、その形態は問わない。もっとも、磁石粉末の製造工程を効率よく確実に行う観点から、それらは粉末状であることが好ましい。La合金やLa化合物は、Laと遷移金属元素(TM)との合金や化合物(金属間化合物を含む)であると好ましい。例えば、LaCo、LaNdCo、LaDyCo等である。特にCoは、磁石粉末のキュリー点をも高め得るの好適である。
B.実施例
以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
(実施例1、実施例2)
(1)合金、磁粉およびボンド磁石の製造
本発明に係る磁石合金の実施例として、表1または表2中の試料1〜10に挙げた組成をもつインゴット(磁石合金)を溶解・鋳造して製造した。また、比較例として、各表中の試料C1〜C6に挙げた組成のインゴットを溶解・鋳造して製造した。製造したインゴットは、それぞれ30kg程度である。
なお、表1および表2に示した各試料の合金組成はそれぞれ同一である。但し、表1と表2とでは、各試料(インゴット)に施した処理が異なる。すなわち、表1は、各試料にHDDR処理を施した場合であり、表1に示した磁粉は、その処理を経て得られた等方性磁石粉末である。また、表1に示したボンド磁石は、その等方性磁石粉末から製造したものである。以下、これらを実施例1という。
表2は、各試料にd−HDDR処理を施した場合であり、表2に示した磁粉は、その処理を経て得られた異方性磁石粉末である。また、表2に示したボンド磁石は、その異方性磁石粉末から製造したものである。以下、これらを実施例2という。
次に、表1および表2に示した磁粉およびボンド磁石の具体的な製造条件を説明する。
▲1▼表1に示した磁粉は、試料No.1〜10およびC1〜C6の合金組成をもつインゴットに、いずれも均質化熱処理を施さずに、水素化工程と脱水素工程とからなるHDDR処理を施して製造した。すなわち、表1に示す温度および水素圧力からなる水素ガス雰囲気下で、360分間の熱処理を行った(水素化工程)。これに引き続いて、60分間、ロータリポンプおよび拡散ポンプで真空引きして、10−1Pa以下の真空雰囲気下で冷却した(脱水素工程)。こうして、1バッチ当たり、各10kg程度の磁粉を作製した。
▲2▼表2に示した磁粉も、試料No.1〜10およびC1〜C6の合金組成をもつインゴットに、いずれも均質化熱処理を施さずに、低温水素化工程、高温水素化工程、第1排気工程および第2排気工程とからなるd−HDDR処理を施して製造した。すなわち、室温、水素圧力100kPaの水素ガス雰囲気下で、各試料合金へ十分に水素を吸収させた(低温水素化工程)。次に、表2に示す温度および水素圧力の水素ガス雰囲気下で、480分間の熱処理を施した(高温水素化工程)。引き続き、表2に示す同温度で、水素圧力0.1〜20kPaの水素ガス雰囲気下で、160分間の熱処理を施した(第1排気工程)。最後に、60分間、ロータリポンプおよび拡散ポンプで真空引きして、10−1Pa以下の真空雰囲気下で冷却した(第2排気工程)。こうして、1バッチ当たり、各10kg程度の磁粉を作製した。
▲3▼次に、こうして得られた表1に示す各種等方性磁粉と表2に示す各種異方性磁粉とを用いて、次のようなボンド磁石をそれぞれ製造した。
先ず、各磁粉へ予めブタノンに溶かしたエポキシ樹脂(3wt%)を混合した。そして、真空引きしながらブタノンを揮発させ、ボンド磁石用ペレットを作製した。参考試料として、メルトスピニング法により作製された薄片形状のMQP−B(マグネクエンチインターナショナル製)を原料とした同様のペレットも用意した。そして、このペレットを、2.5Tの磁場中で配向させつつ、7mmの立方体形状に加圧成形してボンド磁石を得た。
(2)磁粉およびボンド磁石の磁気測定
▲1▼得られた各磁粉の磁気測定を行った。磁粉のiHcの測定には、通常のBHトレーサーが使用できないため、次にようにしてiHcを測定した。
先ず、磁粉を75〜106μmの粒径に分級した。その分級した磁粉を用いて、反磁場係数が0.2になるように成形し、磁場中で配向後4.57MAm−1で着磁し、VSM(理研電子販売株式会社製、BH−525H)で(BH)maxおよびiHcを測定した。この結果を表1および表2に併せて示す。
▲2▼また、得られた各種ボンド磁石の(BH)maxおよびiHcを、BHトレーサー(理研電子販売株式会社製、BHU−25)で測定した。この結果も表1および表2に併せて示した。
なお、表1および表2中にある「−」は、磁気特性が低かったために未測定であることを示す。
(3)評価
▲1▼表1および表2を概観すると、試料No.C1、C2、C4およびC5のように、B量が10.8at%より低いと、急激に(BH)maxおよびiHcが低下している。また、試料No.C3およびC6のように、Bが15at%より高くても、やはり(BH)maxが低下した。
なお、B量が10.8at%より低いときに、iHcが低下しているのは、α―Feが析出したためと考えられる。また、Bが15at%より高いときに、(BH)maxが低下しているのは、Bリッチ相が増加したためと考えられる。
従って、(BH)maxとiHcとを高次元でバランスさせるには、本発明でいうように、B量が10.8〜15at%であると好ましいといえる。次に、表1の等方性磁粉およびそのボンド磁石と、表2の異方性磁粉およびそのボンド磁石とについて、具体的に検討する。
▲2▼等方性磁粉およびそのボンド磁石について
Bの組成のみ異なる合金インゴットに同一条件のHDDR処理を施して得た3元系の等方性磁粉について、表1に示す実施例(試料No.1、2)と比較例(試料No.C1〜C3)とを比較すると次のことが解る。
比較例のようにB量が少なくても多くても、具体的には、B量が10.8〜15at%の範囲外にあると、磁粉の最大エネルギ積(BH)maxは低下する。これに対し、その範囲内にB量がある実施例の場合、70kJm−3以上もの大きな(BH)maxが得られている。このように、(BH)maxのピーク値は、B:10.8〜15at%の範囲に存在する。
磁粉の保磁力iHcは、B量の増加と共に大きくなる傾向を示している。もっとも、B量が10.8at%以上となる範囲では、iHcの増加傾向は非常に緩やかとなり、B量が10.8〜15at%で十分なiHcが得られる。
次に、Bの組成のみ異なる合金インゴットに同一条件のHDDR処理を施して得た6元系の等方性磁粉について、表1に示す実施例(試料No.5)と比較例(試料No.C4〜C6)とを比較しても、やはり、上記と同様のことがいえる。つまり、(BH)maxのピーク値は、B:10.8〜15at%の範囲にあり、そのとき得られるiHcもピーク値に近いものである。
これらの等方性磁粉を用いて製造されたボンド磁石についても、同様のことが3元系、6元系を問わずにいえる。
さらに、表1より、6元系以上の本実施例に係るボンド磁石は、MQP−Bからなるボンド磁石に比べて、(BH)maxは同程度であるものの、iHcは約50%向上していることも解った。
▲3▼異方性磁粉およびそのボンド磁石について
Bの組成のみ異なる合金インゴットに同一条件のd−HDDR処理を施して得た3元系の異方性磁粉について、表2に示す実施例(試料No.1、2)と比較例(試料No.C1〜C3)とを比較すると次のことが解る。
比較例のようにB量が少なくても多くても、具体的にはB量が10.8〜15at%の範囲外にあると、磁粉の最大エネルギ積(BH)maxは低下する。これに対し、その範囲内にB量がある実施例の場合、210kJm−3以上もの大きな(BH)maxが得られている。このように、(BH)maxのピーク値は、B:10.8〜15at%の範囲に存在する。
磁粉の保磁力iHcは、B量の増加と共に大きくなる傾向を示している。もっとも、B量が10.8at%以上となる範囲では、iHcの増加傾向は非常に緩やかとなり、B量が10.8〜15at%で十分なiHcが得られる。
次に、Bの組成のみ異なる合金インゴットに同一条件のd−HDDR処理を施して得た6元系の異方性磁粉について、表2に示す実施例(試料No.5)と比較例(試料No.C4〜C6)とを比較しても、やはり、上記と同様のことがいえる。つまり、(BH)maxのピーク値は、B:10.8〜15at%の範囲にあり、そのとき得られるiHcもピーク値に近いものである。
これらの異方性磁粉を用いて製造されたボンド磁石についても、同様のことが3元系、6元系を問わずにいえる。
(実施例3)
表1に示す試料No.2、6のインゴットにHDDR処理を施して得られた等方性磁粉の固有保磁力iHcと、そのHDDR処理の水素化工程の時間(180〜1800分)との関係を調査した。水素化工程の時間を除き、各磁粉の製造条件は実施例1で説明したHDDR処理と同様である。また、磁気特性の測定方法も実施例1、2の場合と同様である。こうして得られた結果を表3に示す。
表3より、水素化工程の時間の増加と共にiHcが増加し、360分間を越えるとiHcの増加はほぼ飽和する傾向にあることが解った。
(実施例4)
表2に示す試料No.2、6のインゴットにd−HDDR処理を施して得られた異方性磁粉の固有保磁力iHcと、そのd−HDDR処理の高温水素化工程の時間(180〜1800分)との関係を調査した。
高温水素化工程の時間を除き、各磁粉の製造条件は実施例2で説明したd−HDDR処理と同様である。また、磁気特性の測定方法も実施例1、2の場合と同様である。こうして得られた結果を表4に示す。
表4より、実施例3の場合と同様に、高温水素化工程の処理時間が360分を超えると、得られる保磁力はほぼ飽和する傾向にあることが解った。
(実施例5)
表1に示した試料No.5〜8に係る等方性磁石粉末、表2に示した試料No.1〜4に係る異方性磁石粉末および参考試料(MQP−B)からなるボンド磁石用ペレットを用いて、それぞれの流動度と嵩密度とを調べた。それらの測定結果を図1および図2に示す。
なお、ペレットの流動度および嵩密度は、JIS Z8041(JIS規格)により測定した。
図1および図2から解るように、本実施例の場合、参考試料の場合に比べて、流動度が約20%、嵩密度が約10%向上している。これは、本実施例の各磁粉の粒子形状が球形に近いためと考えられる。
(実施例6)
表2の試料No.6の合金インゴットに対してd−HDDR処理を施して得られた異方性磁粉のコストパフォーマンスを調べた。
先ず、試料No.6のインゴット(30kg程度)を、溶解、鋳造して製作した。このインゴットに、均質化熱処理を施さず、室温、水素圧力100kPaの水素ガス雰囲気下で、試料合金へ十分に水素を吸収させた(低温水素化工程)。次に、温度1073K、水素圧力45kPaの水素ガス雰囲気下で、480分間の熱処理を施した(高温水素化工程)。引き続き、温度1073K、水素圧力0.1〜10kPaの水素ガス雰囲気下で、160分間の熱処理を施した(第1排気工程)。最後に、60分間、ロータリポンプおよび拡散ポンプで真空引きして、10−1Pa以下の真空雰囲気下で冷却した(第2排気工程)。こうして、1バッチ当たり10kg程度の磁粉を作製した。
この磁粉を用いて、実施例1、2と同様にボンド磁石を作製し、その(BH)maxを測定した。そして、測定した(BH)maxをd−HDDR処理に供した原料コスト(原料費、溶解・鋳造費)で割った値をコストパフォーマンスとして図3に示した。
また、比較試料として、表2の試料C1の合金インゴット(30kg程度)を、溶解、鋳造して製作した。このインゴットを、温度1413KのArガス雰囲気中に40時間保持して均質化熱処理を行った。その後、上記試料6と同様のd−HDDR処理を行った。こうして、1バッチ当たり10kg程度の磁粉を作製した。
この磁粉についても、上記試料6と同様にボンド磁石を作製し、その(BH)maxを測定した。そして、測定した(BH)maxをd−HDDR処理に供した原料コスト(原料費、溶解・鋳造費および均質化熱処理費)で割った値をコストパフォーマンスとして図3に併せて示した。
図3より、均質化熱処理を施さなかった試料4は、均質化熱処理を施した試料C1に比べて、コストパフォーマンスが30%程度も向上した。
(実施例7)
(1)表1の試料No.1、No.6の合金インゴットに、実施例1と同様のHDDR処理を施して等方性磁粉を製造した。この等方性磁粉に、La80Co20合金粉末(La系材料)を混合し(混合工程)、加熱して(拡散熱処理工程)、表5および表6に示す試料No.11〜15および試料No.16、17の磁粉を得た。表5および表6に示した各試料の組成は、拡散熱処理工程後にICP(高周波プラズマ発光分析装置)で分析した値である。また、各試料毎の拡散熱処理条件も表5に併せて示した。表6中の拡散熱処理条件はすべて1073Kx1hrである。なお、上記混合工程および拡散熱処理工程は、全て10−2Pa以下の真空雰囲気中で行った。表6には一例として、試料No.16、17の等方性磁石粉末とそれを用いたボンド磁石の磁気特性も併せて示した。その測定方法等は前述した通りである。
ここで、La80Co20合金は、La:80at%、Co:20at%の合金であり、実施例1の磁石合金(インゴット)の場合と同様に溶製されたものである。その粉末は、そのインゴットを水素粉砕法で粉砕し、振動ミルで微粉化したものであり、平均粒径は10μmであった。
拡散熱処理工程後の等方性磁粉を用いて、実施例1と同様に、7mm角形状の等方性ボンド磁石を作製した。このボンド磁石を用いて永久減磁率を測定した。
永久減磁率は、ボンド磁石の初期磁束と、100℃または80℃の大気雰囲気中に1000時間保持した後に再着磁して得られた磁束との差から、その減少分の初期磁束に対する割合を求めたものである。このときの着磁は1.1MA/m(45kOe)中で行った。磁束の測定には、フラックスメータを用いた。こうして求めた永久減磁率を表5および表6に併せて示す。
(2)比較例として表5に挙げた試料No.C7〜C9に係るボンド磁石を用意した。試料No.C7のボンド磁石はLa量が1.0at%超のものであり、試料No.C8のボンド磁石はLa系材料を混合しなかったものであり、試料No.C9のボンド磁石は拡散熱処理工程中の加熱温度を400℃未満と低くしたものである。それぞれの場合における拡散熱処理条件および永久減磁率も、表5に併せて示した。
(3)表5および表6から、本発明に係る等方性ボンド磁石は、いずれも、永久減磁率が小さく、耐熱性に優れ実用性が高いことが分る。なお、永久減磁率が小さいということは、耐蝕性に優れ、経年劣化が小さいということでもある。
特に、100℃x1000時間の場合でさえ、永久減磁率がいずれも10%未満と小さい。また、80℃x1000時間の場合なら、永久減磁率が5%前後まで小さくなっている。
一方、比較例を観ると、80℃x1000時間の場合には、永久減磁率が10%前後と高く、100℃x1000時間の場合には、永久減磁率が15%前後と、非常に高くなっている。ちなみに参考試料として、急冷凝固法で作製した等方性粉末(MQP−B)の永久減磁率も表5に併せて示した。
その他、磁粉およびボンド磁石の磁気特性に関しては実施例の表1に示した結果と同等か若しくは最大でも7〜8%程度の磁気特性の低下に留まり、実用上問題のないレベルであった。
(実施例8)
(1)表2の試料No.1、No.6の合金インゴットに、実施例2と同様の低温水素化工程、高温水素化工程および第1排気工程を施してNdFeBH粉末(RFeB系水素化物)を得た。このNdFeBH粉末に、実施例7と同様のLa80Co20合金粉末を混合し(混合工程)、加熱した(拡散熱処理工程)。これに続いて実施例2と同様の第2排気工程を行った。
こうして表7および表8に示す試料No.11〜15および試料No.16、17の磁粉を得た。表7および表8に示した各試料の組成は、実施例7と同様、第2排気工程後にICPで分析した値である。また、各試料毎の拡散熱処理条件も表7に併せて示した。表8中の拡散熱処理条件はすべて1073Kx1hrである。なお、上記混合工程および拡散熱処理工程は、全て10−2Pa以下の真空雰囲気中で行った。表8には一例として、試料No.16、17の異方性磁石粉末とそれを用いたボンド磁石の磁気特性も併せて示した。その測定方法等は前述した通りである。
そして、実施例7と同様にして求めた永久減磁率を表7および表8に併せて示した。
(2)比較例として用意したボンド磁石は実施例7の場合と同様である。それぞれの場合における拡散熱処理条件および永久減磁率を、表7に併せて示した。
(3)表7および表8から、本発明に係る異方性ボンド磁石は、いずれも、永久減磁率が小さく実用性が高い。特に、100℃x1000時間の場合でさえも、永久減磁率がいずれも10%未満と小さい。また、80℃x1000時間の場合なら、永久減磁率が5〜7%と小さいな値となっている。一方、比較例を観ると、80℃x1000時間の場合ですら、永久減磁率が10%以上と高く、100℃x1000時間の場合には、永久減磁率が15%以上と非常に高くなっている。
その他、磁石粉末およびボンド磁石の磁気特性に関しては実施例の表2に示した結果と同等か若しくは最大でも7〜8%程度の磁気特性の低下に留まり、実用上問題のないレベルであった。

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【図面の簡単な説明】
図1は、磁石粉末から製造したボンド磁石用ペレットの流動度を対比した棒グラフである。
図2は、磁石粉末から製造したボンド磁石用ペレットの嵩密度を対比した棒グラフである。
図3は、d−HDDR処理して製造した磁石粉末のコストパフォーマンスを対比した棒グラフである。Technical field
The present invention relates to an alloy for bonded magnets capable of producing a bonded magnet having excellent magnetic properties at low cost, an isotropic magnet powder and an anisotropic magnet powder obtained from the alloy, a production method thereof, and further, The present invention relates to a bonded magnet obtained from magnet powder.
Background art
Hard magnets (permanent magnets) are used in various devices such as motors. In particular, there is a strong demand for small and high-powered vehicle motors. Such hard magnets are required to be low cost in order to enhance the global competitiveness as well as high performance in terms of magnetic properties.
First, from the viewpoint of high performance, development of RFeB magnets (rare earth magnets) composed of rare earth elements (R), boron (B), and iron (Fe) has been actively conducted.
As such RFeB magnets, for example, US Pat. No. 4,851,058 (hereinafter referred to as “Prior Art 1”) and US Pat. No. 5,411,608 (hereinafter referred to as “Prior Art 2”) have magnetic isotropy. An RFeB-based magnet alloy (composition) is disclosed.
Specifically, Prior Art 1 includes a magnet alloy comprising about 10 to 40 at% Nd, Pr or Nd and Pr, about 50 to 90 at% Fe, and about 0.5 to 10 at% B. Is disclosed. Prior Art 2 discloses a magnet alloy comprising 12 to 40 at% Nd, Pr or Nd and Pr, 10 at% or less Co, 3 to 8 at% B, and the balance Fe. In the prior art 2, the heat resistance is improved by increasing the Curie temperature by adding Co. In both of these conventional techniques, a magnet powder having the above composition is obtained by a melt span method which is a kind of rapid solidification method.
This magnet powder (magnetic powder) is often used industrially as a raw material powder for a bonded magnet (hard magnet). The bonded magnet is obtained, for example, by first producing pellets from the magnetic powder and a resin as a binder, feeding the pellets to a molding die, and press-molding the pellets. Generally, when the pellets are powdered into the mold, if the fluidity is small, the powdering time is shortened and the productivity of the bonded magnet can be improved. Moreover, when the bulk density of a pellet is large, the uniform powder supply to a metal mold | die will be attained and the defect rate of a bonded magnet can be reduced. Therefore, the smaller the fluidity and the larger the bulk density, the lower the cost of the bonded magnet and the better the economy. The fluidity and bulk density depend on the particle shape of the magnetic powder, and the more suitable the fluidity and bulk density are as spherical.
However, since the particle shape of the magnetic powder produced from the prior arts 1 and 2 is a flake shape having a thickness of 20 to 50 μm, the fluidity is larger and the bulk density is smaller than the spherical shape. Of course, it is also conceivable to pulverize the flakes into a spherical shape, thereby reducing the fluidity and increasing the bulk density. However, the number of man-hours increases, and even if it is made spherical, it is actually difficult to effectively reduce the fluidity or increase the bulk density. This is because, when the original particle size is 50 μm at the maximum, powder of 50 μm or less generally tends to adhere and aggregate.
The situation is the same for SmFeN-based magnetic powders having different compositions. Even if the particle shape of the magnetic powder is close to a sphere, if the average particle diameter is 1 to 5 μm, it is easy to cause adhesion and aggregation, and the fluidity and bulk density deteriorate.
Therefore, as a method for producing magnetic powder in place of the melt span method, there is a method using a HDDR (hydration-deposition-desorption-recombination) treatment method or a d-HDDR treatment method. Since the magnetic powder obtained by these consists of substantially spherical particles, the fluidity and bulk density are superior to the magnetic powder obtained by the above-described conventional techniques 1 and 2.
The HDDR treatment method is used for producing RFeB-based isotropic magnet powder (isotropic magnetic powder) and RFeB-based anisotropic magnet powder (anisotropic magnetic powder), and mainly consists of two steps. That is, a first step (hydrogenation step) in which a hydrogen gas atmosphere of about 100 kPa (1 atm) is maintained at 773 to 1273 K to cause a three-phase decomposition disproportionation reaction, and then dehydrogenation is performed in a vacuum. Process (2nd process).
On the other hand, the d-HDDR treatment is a method mainly used for producing RFeB-based anisotropic magnetic powder. Controlling the reaction rate between RFeB yarn alloy and hydrogen from room temperature to high temperature, as reported in detail in a well-known document (Mishima et al .: Journal of Japan Society of Applied Magnetics, 24 (2000), p.407). Is made by Specifically, a low-temperature hydrogenation step (first step) in which hydrogen is sufficiently absorbed by the RFeB alloy at room temperature, and a high-temperature hydrogenation step (second step) in which a three-phase decomposition disproportionation reaction is caused under a low hydrogen pressure. Steps), an evacuation step for dissociating hydrogen under as high a hydrogen pressure as possible (third step), and a subsequent dehydrogenation step (fourth step) for removing hydrogen from the material. The difference from the HDDR treatment is that a plurality of processes with different temperatures and hydrogen pressures are provided, so that the reaction rate between the RFeB alloy and hydrogen is kept relatively moderate and a homogeneous anisotropic magnetic powder can be obtained. It is a point.
The following prior art can be mentioned as a manufacturing method of the magnet powder using each of these processes.
First, a method for producing an RFeB-based isotropic magnetic powder using HDDR processing is disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-68561 (Patent No. 2041426: hereinafter referred to as “Prior Art 3”). According to this prior art 3, an alloy ingot containing R, Fe, and B as main components is subjected to a pulverization step and a homogenization heat treatment step, and then the HDDR treatment is performed to produce magnetic powder. Here, in this case, the two steps (grinding step, homogenization heat treatment step) before the HDDR treatment are indispensable for obtaining isotropic magnetic powder having a large magnetic property. As in the prior art 3, when these two steps are omitted and the magnetic powder is manufactured by directly HDDR processing on the cast body of the RFeB alloy, the coercive force (hereinafter referred to as the coercive force) of the bonded magnet manufactured using the obtained magnetic powder. , IHc) is at most 0.76 MAm -1 This is because it shows a very low value.
However, the two processes are both expensive and inferior in economic efficiency. In particular, the homogenization heat treatment process that performs high-temperature treatment at 873 to 1473K requires about twice the cost of HDDR treatment, and is very economical.
Next, a method for producing RFeB anisotropic magnetic powder using HDDR processing is disclosed in Japanese Patent No. 2576671 (hereinafter referred to as “Prior Art 4”) and Japanese Patent No. 2576672 (hereinafter referred to as “Prior Art 5”). No. 2586198 (hereinafter referred to as “Prior Art 6”) and Japanese Patent No. 2586199 (hereinafter referred to as “Prior Art 7”).
According to the examples described in these prior arts, an alloy ingot comprising about 10 to 20 at% R, about 5 to 20% B, the balance Fe, and various additive elements, a homogenization heat treatment step and a grinding step After that, the HDDR process is performed to manufacture the magnetic powder. However, the B content of the alloys disclosed in the examples is disclosed in detail when the content is 10.4 at% or less, but alloys whose B content exceeds 10.4 at% are alloys of 10.4 at% and 20 at%. Only. And (BH) max of the anisotropic bond magnet manufactured from the magnetic powder whose B amount is 10.4 at% is 83-112 kJ / m. 3 , IHc is 0.74 to 0.97 MA / m, and (BH) max of an anisotropic bonded magnet manufactured from magnetic particles having a B content of 20 at% is 80 to 93 kJ / m. 3 , IHc is 0.46 to 0.75 MA / m. All of these magnetic properties are inadequate. In particular, when the amount of B increases to 20 at%, iHc decreases remarkably.
And in the case of the said prior art, since the homogenization heat processing is performed at 1393K-1413K and high temperature, the manufacturing cost of a magnetic powder becomes higher and also economical efficiency worsens. Of course, in this case as well, although the cost can be reduced if the homogenization heat treatment is omitted, as in the case of the prior art 3, iHc deterioration is unavoidable.
Incidentally, it is actually difficult to industrially mass-produce anisotropic magnetic powder using methods such as the prior arts 4 to 7. This is because, in order to obtain magnetic powder with excellent anisotropy, it is necessary to strictly control the temperature during HDDR processing. Specifically, highly anisotropic magnetic powder cannot be obtained unless HDDR treatment is performed in a temperature range of about ± 20K with respect to the target temperature. Nevertheless, if the throughput per batch of HDDR treatment is increased, the amount of heat generated during the disproportionation reaction between hydrogen and the RFeB alloy and the endothermic amount during dehydrogenation increase rapidly, and the ambient temperature is desired. This is because it becomes out of bounds. As a result, the magnetic powder mass-produced by the methods of the conventional techniques 4 to 7 has a small magnetic property, particularly anisotropy.
Therefore, when mass production of RFeB-based anisotropic magnetic powder is performed, JP 2001-148306 A (hereinafter referred to as “Prior Art 8”) and JP 2001-76917 A (hereinafter “Prior Art 9”). It is recommended to use d-HDDR processing as disclosed in the above. According to this d-HDDR treatment, magnetic powder having high anisotropy can be obtained even if the amount of treatment per batch is increased. As described above, in the case of d-HDDR treatment, the reaction rate between the RFeB alloy and hydrogen can be controlled gently in each step, so the amount of heat generated during the disproportionation reaction between the RFeB alloy and hydrogen can be reduced. This is because the amount of heat absorbed can be suppressed.
However, even in the case of these conventional techniques 8 and 9, after applying a homogenization heat treatment step using an alloy ingot composed of about 12 to 15 at% R, about 6 to 9 at% B and the balance Fe, An anisotropic magnetic powder is manufactured by performing d-HDDR treatment. For this reason, it is the same in that the manufacturing cost is still high, as in the manufacturing method described above.
So far, we have mainly explained the cost reduction of high-performance hard magnets, but considering the practicality of hard magnets, it is also important that the hard magnets have excellent aging characteristics such as corrosion resistance. is there. In particular, hard magnets incorporated in household motors, automobile motors, and the like used in high temperature environments are required to have excellent heat resistance and the like from the viewpoint of ensuring the reliability of the motors.
However, the rare earth magnet described above is easily deteriorated by oxidation corrosion of Fe and R, which are the main components, and it is difficult to stably secure the high magnetic properties. In particular, when a rare earth magnet is used at room temperature or higher, its magnetic properties tend to deteriorate rapidly. Such a change with time of the magnet is usually quantitatively indicated by a permanent demagnetization rate (%). However, in the case of conventional rare earth magnets, most of the permanent demagnetization rate exceeds 10%. The permanent demagnetization rate is a reduction rate of magnetic flux that is not restored even after re-magnetization after a long time (1000 hours) at a predetermined high temperature.
Disclosure of the invention
The present invention has been made in view of such circumstances. That is, a low-cost and excellent magnetic property RFeB-based magnet powder obtained for HDDR treatment or d-HDDR treatment, which is obtained without performing a high-cost homogenization heat treatment step, and a method for producing the same, and further It aims at providing the bonded magnet which consists of magnet powder. Moreover, it aims at providing the RFeB type | system | group magnet alloy suitable for manufacture of the magnet powder.
In addition, it is possible to provide a bonded magnet that is not only excellent in magnetic properties at low cost but also has little deterioration over time, and further provides an RFeB-based magnet alloy, an RFeB yarn magnet powder, and a method for producing the same. Objective.
As a result of intensive studies to solve this problem and repeated various systematic experiments, the present inventor has developed a new magnet alloy having a B amount different from the conventional one, and has completed the following invention.
(Alloy for bonded magnet)
First, the alloy for bonded magnets of the present invention includes iron (Fe) as a main component and a rare earth element (hereinafter referred to as “R”) containing 12 to 16 atomic% (at%) yttrium (Y). It contains at least 10.8 to 15 at% boron (B).
In addition to such expressions, the present invention contains at least Fe as a main component, R containing 12 to 16 at% Y, and 10.8 to 15 at% B, and is a kind of hydrogenation treatment. It is good also as a magnet alloy characterized by using for the HDDR process or d-HDDR process which is.
The alloy for bonded magnets of the present invention (hereinafter simply referred to as “magnet alloy” as appropriate) has a B amount that is different from the RFeB-based magnet alloy that has been developed so far, and has a relatively large B amount. The present inventor has found that the magnet alloy having a large amount of B suppresses the precipitation of α-Fe which is the primary crystal. As a result of suppressing the precipitation of α-Fe, which leads to a decrease in magnetic properties, it is possible to omit the homogenization heat treatment step, which has been considered indispensable for improving the magnetic properties. It came to be obtained.
This reason can be considered as follows at present. By increasing B, the melting point is 10-30K lower than RFeB at the beginning of casting. 1 Fe 1 B 4 A phase (hereinafter referred to as “B-rich phase”) is formed. And, since α-Fe which is the primary crystal is taken into the B-rich phase, it is considered that the precipitation of α-Fe is suppressed.
As a result of subjecting this magnet alloy (for example, its ingot) to the HDDR treatment or d-HDDR treatment described above, high iHc magnet powder was obtained. This can be thought of as follows. When hydrogen is absorbed into the magnet alloy of the present invention, the R that bears the B-rich phase and the magnet phase described above. 2 Fe 14 B phase reacts sufficiently with hydrogen, α-Fe, Fe 2 B, R hydride. Next, when it is dehydrogenated, the B-rich phase precipitates finely and densely, and this is thought to be because the RFeB recrystallized grains became fine as a result of pinning the crystal growth of RFeB. In order to effectively obtain this pinning effect, for example, the hydrogen absorption time is preferably set to 360 minutes or more.
From such a viewpoint, B is set to 10.8 at% or more. Thereby, the homogenization heat treatment process which impairs economically can be omitted, and iHc can be increased. On the other hand, if B exceeds 15 at%, the volume fraction of the B-rich phase in the magnet powder is increased, and the maximum energy product (BH) max is lowered, which is not preferable.
In Examples of the prior arts 4, 5, 6, and 7, a magnet powder having a B content of 20 at% is disclosed, and its iHc is 0.46 to 0.75 MAm. -1 And low. This is presumably because the hydrogen absorption time was as short as 240 minutes, the reaction between the B-rich phase and hydrogen was insufficient, and the B-rich phase did not precipitate finely and densely during the subsequent dehydrogenation.
On the other hand, if R is less than 12 at%, primary crystal α-Fe is likely to be precipitated, leading to a decrease in iHc. On the other hand, when R exceeds 16%, (BH) max is lowered, which is not preferable.
Such R consists of scandium (Sc), yttrium (Y), and a lanthanoid. However, as an element having excellent magnetic properties, R is Y, lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium. It is preferable to comprise at least one of (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm) and lutetium (Lu). Among these, R is preferably composed of one or more of Pr, Nd, and Dy from the viewpoint of cost and magnetic properties.
The magnet alloy of the present invention further preferably contains 0.1 to 6 at%, more preferably 1 to 6 at% of cobalt (Co) in addition to the above elements. This is because Co is an element that increases the Curie temperature of the magnet and improves the heat resistance. If Co is less than 0.1 at%, there is no substantial effect. On the other hand, since Co is expensive, it is preferably 6 at% or less from the viewpoint of industrial cost.
The magnet alloy of the present invention includes gallium (Ga), zirconium (Zr), vanadium (V), aluminum (Al), titanium (Ti), hafnium (Hf), and copper (Cu) (hereinafter referred to as “first element group”). A total of 0.1 to 2 at%. This is because these elements improve the coercive force iHc of the magnet.
The magnet alloy of the present invention contains 0.1 to 2 at% in total of at least one of niobium (Nb), tantalum (Ta) and nickel (Ni) (hereinafter referred to as “second element group”). May be. This is because these elements increase the residual magnetic flux density (Br) of the magnet.
When both the element in the first element group and the element in the second element group are included, the maximum energy product (BH) max can be improved. In any case, if the sum of them is less than 0.1 at%, there is no substantial effect, and if it exceeds 2 at%, iHc, Br or (BH) max is undesirably lowered. In consideration of cost and magnetic characteristics, Ga is 0.1 to 1.0 at%, more preferably 0.2 to 0.4 at% (about 0.3 at%), Nb is 0.1 to 1.0 at%, More desirably, the content is 0.1 to 0.4 at% (about 0.2 at%).
Needless to say, the alloy and powder according to the present invention may contain unavoidable impurities as appropriate. Their composition is balanced with Fe, but to put it simply, Fe is 59-77.2 at%.
Furthermore, it is preferable that the magnetic alloy of the present invention contains 0.001 to 1.0 at% La apart from R. Thereby, the aged deterioration of the magnet powder and hard magnet which consist of the magnet alloy can be suppressed.
This is because La is an element having the highest oxidation potential among rare earth elements (RE). For this reason, La acts as a so-called oxygen getter, La is selectively (preferentially) oxidized over R (Nd, Dy, etc.), and as a result, oxidation of magnet powder and hard magnets containing La is performed. It is suppressed. Although use of Dy, Tb, Nd, Pr, etc. can be considered instead of La, these elements cannot sufficiently suppress the oxidation of magnet powder and hard magnets. In view of cost, the use of La is preferable to these elements. At this time, R in the magnet alloy is a rare earth element other than La.
Here, La exhibits an effect of improving corrosion resistance or the like as long as it is contained in a minute amount exceeding the level of inevitable impurities in the magnet alloy. And since the inevitable impurity level amount of La is less than 0.001 at%, in the present invention, the La amount is set to 0.001 at% or more. On the other hand, if La exceeds 1.0 at%, iHc is lowered, which is not preferable. Here, it is more preferable that the lower limit of the amount of La is 0.01 at%, 0.05 at%, and further 0.1 at% since sufficient effect of improving corrosion resistance and the like is exhibited. And from a viewpoint of improvement of corrosion resistance etc. and suppression of a fall of iHc, it is still more preferred in the amount of La being 0.01-0.7 at%.
The alloy composition containing La is R 2 Fe 14 B 1 R is not an alloy composition that can exist as a single phase or nearly a single phase, but R 2 Fe 14 B 1 It is an alloy composition consisting of a multiphase structure such as a phase and a B-rich phase.
(Magnet powder and its manufacturing method)
The magnet alloy referred to in the present invention may be in an ingot shape or a powder shape regardless of its form. Moreover, in the case of powder, the particle size, particle shape, etc. are not ask | required. Therefore, for example, the magnet alloy of the present invention can be grasped as isotropic magnet powder or anisotropic magnet powder.
For example, the isotropic magnet powder of the present invention is an alloy ingot containing at least 1023 to 1173K hydrogen containing Fe as a main component, R containing 12 to 16 at% Y and 10.8 to 15 at% B. It is obtained through a manufacturing method in which HDDR treatment is performed, which includes a hydrogenation step held in a gas atmosphere and a dehydrogenation step for removing hydrogen after the hydrogenation step.
Further, the anisotropic magnet powder of the present invention is an alloy ingot containing at least 873K or less hydrogen gas containing Fe as a main component, R containing 12 to 16 at% Y and 10.8 to 15 at% B. A low-temperature hydrogenation step maintained in an atmosphere; a high-temperature hydrogenation step maintained in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K at 20 to 100 kPa after the low-temperature hydrogenation step; and a 0.1 to 20 kPa after the high-temperature hydrogenation step. It is obtained through a manufacturing method in which a d-HDDR treatment including a first evacuation step maintained in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173K and a second evacuation step for removing hydrogen after the first evacuation step is performed.
(Bonded magnet)
Furthermore, when these magnet powders are used, a high-performance bonded magnet can be obtained at a low cost.
For example, when an isotropic magnet powder is used, the bonded magnet of the present invention is made of an alloy containing at least Fe as a main component, R containing 12 to 16 at% Y, and 10.8 to 15 at% B. A binder is mixed with an isotropic magnet powder obtained by HDDR treatment comprising a hydrogenation step of holding an ingot in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173K and a dehydrogenation step of removing hydrogen after the hydrogenation step. It is characterized by being molded.
When the anisotropic magnet powder is used, the bonded magnet of the present invention is made of an alloy containing at least Fe as a main component, R containing 12 to 16 at% Y, and 10.8 to 15 at% B. A low temperature hydrogenation step for holding an ingot in a hydrogen gas atmosphere of 873 K or less, a high temperature hydrogenation step for holding in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K at 20 to 100 kPa after the low temperature hydrogenation step, and the high temperature hydrogenation step The difference obtained by the d-HDDR treatment comprising a first exhaust process that is later maintained in a hydrogen gas atmosphere of 102 to 1173 K at 0.1 to 20 kPa, and a second exhaust process that removes hydrogen after the first exhaust process. It is characterized in that isotropic magnet powder and a binder are mixed and pressure-molded.
In addition, the content regarding R, Co, the first element group, or the second element group described above also applies to the isotropic magnet powder, the anisotropic magnet powder, the manufacturing method thereof, and the bonded magnet as appropriate. The same applies to the addition of La, details of which will be described later.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A. Embodiment
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.
(1) Magnet powder and manufacturing method thereof
The magnet powder of the present invention can be obtained by subjecting the ingot or coarse powder (particles) of the magnetic alloy to the HDDR treatment method or d-HDDR treatment method described above.
(A) HDDR processing method
As described above, the HDDR treatment according to the present invention is obtained by subjecting an alloy (ingot) having B in the composition of 10.8 to 15 at% to a hydrogenation step and a dehydrogenation step. The conditions for the hydrogenation step are as described above.
Specifically, in the dehydrogenation step, for example, a hydrogen pressure of 10 is used. -1 This is a step of creating an atmosphere of Pa or lower. Moreover, what is necessary is just to set the temperature in a dehydrogenation process to 1023-1173K, for example. In addition, unless otherwise indicated, the hydrogen pressure as used in this specification means the partial pressure of hydrogen. Therefore, as long as the hydrogen partial pressure in each step is within a predetermined value, a vacuum atmosphere or a mixed atmosphere such as an inert gas may be used.
The processing time for each of the above steps depends on the processing amount per batch. For example, when the processing amount per batch is 10 kg, the hydrogenation step may be performed for 360 to 1800 minutes and the dehydrogenation step for about 30 to 180 minutes. In addition, since the HDDR process itself is disclosed in detail in the above-described prior art 3 and the like, it may be referred to as appropriate.
The magnet powder obtained by this HDDR processing method has industrial significance as an isotropic magnet powder. The magnet powder has, for example, iHc of 0.8 to 1.7 (MA / m) and (BH) max of 60 to 120 (kJ / m). 3 ) Excellent magnetic properties.
Next, each step of the HDDR process and the relationship with the magnet alloy of the present invention having the above B-rich composition will be described.
In the hydrogenation process, which is the first process of the HDDR process, hydrogen and the RFeB alloy and hydrogen and the B-rich phase are sufficiently reacted. In the subsequent dehydrogenation step, which is the second step, the B-rich phase is finely and densely prayed. The finely precipitated B-rich phase pinches the RFeB crystal grain growth and makes the RFeB crystal grain fine. Thereby, a high coercive force (iHc) is obtained.
(B) d-HDDR processing method
As described above, the d-HDDR treatment according to the present invention is applied to an alloy (ingot) having B in the composition of 10.8 to 15 at% into the low temperature hydrogenation step, the high temperature hydrogenation step, the first exhaust step, and the second An exhaust process is performed.
The conditions for the high-temperature hydrogenation process and the first exhaust process are as described above. A low-temperature hydrogenation process is a process made into the atmosphere whose hydrogen pressure is 30-200 kPa, for example. In the second exhaust process, for example, the hydrogen pressure is set to 10 -1 In this step, the atmosphere is set to Pa or lower, and the temperature at that time is, for example, about 1023 to 1173K. The first evacuation process and the second evacuation process together constitute a dehydrogenation process.
The processing time for each of the above steps depends on the processing amount per batch. For example, if the processing amount per batch is 10 kg, the low temperature hydrogenation process is 30 minutes or more, the high temperature hydrogenation process is 360 to 1800 minutes, the first exhaust process is 10 to 240 minutes, and the second exhaust process is 10 to 10 minutes. It only takes about 120 minutes. Note that the d-HDDR processing method itself is disclosed in detail in the above-described prior art 9 and the like, and may be referred to as appropriate.
The magnet powder obtained by this d-HDDR treatment method is an anisotropic magnet powder that exhibits excellent magnetic properties. The magnetic properties are, for example, iHc of 0.8 to 1.7 (MA / m) and (BH) max of 190 to 290 (kJ / m). 3 ) Also.
Next, each step of the d-HDDR processing and the relationship with the magnet alloy of the present invention having the above B-rich composition will be described.
In the low-temperature hydrogenation step (hydrogen pressure: about 30 to 200 kPa), which is the first step of the d-HDDR treatment, hydrogen is rapidly increased to the RFeB-based alloy. In the subsequent high-temperature hydrogenation process (hydrogen pressure: about 20 to 100 kPa), hydrogen and the RFeB-based alloy are reacted slowly. At this time, Fe which becomes an anisotropic orientation transfer phase 2 The crystal orientation of the B phase is precipitated in almost one direction, and hydrogen and the B rich phase are sufficiently reacted. Furthermore, in the first exhaust process, which is the third process, Fe 2 While maintaining the crystal orientation of the B phase, the RFeB crystal is precipitated, and the B rich phase is finely and densely precipitated. RFeB crystal grain growth is pinned by the fine and densely precipitated B-rich phase, and the RFeB crystal grains become fine. Finally, hydrogen remaining in the alloy is removed in a second exhaust process, which is a fourth process.
Of particular importance here is the high-temperature hydrogenation process, 2 In the first evacuation step, the B phase crystal orientation is precipitated in almost one direction, 2 The RFeB crystal is finely precipitated by the pinning effect of the B-rich phase finely and densely precipitated while maintaining the crystal orientation of the B phase. Thereby, anisotropic magnet powder with high iHc is obtained.
Further, in any of the above treatments, the ingot can be used as a raw material alloy, but each treatment can be efficiently advanced by using a pulverized coarse powder. The pulverization of the ingot and the pulverization performed after the above treatment can be performed using dry or wet mechanical pulverization (a jaw crusher, a disk mill, a ball mill, a vibration mill, a jet mill, or the like).
(C) Fluidity and bulk density
The magnet powder obtained by subjecting the magnet alloy of the present invention to the HDDR treatment or d-HDDR treatment has a substantially spherical particle size. For this reason, unlike the flakes produced by the melt span method as in the prior arts 1 and 2, pellets produced using the magnet powder of the present invention have a low fluidity and a high bulk density. As a result, when producing a bonded magnet, which is the most important application of the magnet powder, it is possible to improve the powder feeding property of the pellets to the molding die. In addition, since the magnet powder of the present invention has an appropriate average particle size of about 50 to 200 μm, not only the fluidity and bulk density can be improved, but also adhesion and aggregation can be suppressed. Also excellent. As a result, productivity, quality, yield, etc. of bonded magnets can be improved, and the cost of various magnets can be reduced.
Specifically, the fluidity of pellets obtained by mixing the magnetic powder and the organic resin 10 to 45 mass% as a binder is 0.55 to 0.64 (s / g), and the bulk density is 3.25 to 3.5 (g / cm 3 ) Also. The amount of the organic resin mixed with the magnet powder is more preferably 10 to 25 mass% in the case of compression molding pellets, 30 to 45 mass% in the case of pellets for injection molding, and 20 to 35 mass% in the case of pellets for extrusion molding. .
By the way, the reason why the particle diameter of the magnet powder is substantially spherical is as follows. When magnet powder is produced by performing HDDR treatment or d-HDDR treatment, the resulting particle shape is greatly affected by the alloy structure before the treatment. This is because when the alloy occludes hydrogen in the initial stage of the hydrogenation process of the HDDR process or in the low-temperature hydrogenation process of the d-HDDR process, it causes volume expansion and breaks mainly at fragile grain boundaries.
Here, when the magnet alloy is made of a cast body such as an ingot, the crystal structure of the central part is equiaxed and the crystal structure of the end part is dendritic. In the present invention, the presence of the B-rich phase suppresses the crystallization or precipitation of α-Fe, which is the primary crystal, so that the dendritic crystal structure formed at the end also becomes fine. As a result, when HDDR treatment or d-HDDR treatment is performed on a cast body made of the magnet alloy of the present invention, one crystal grain is obtained as almost one substantially spherical particle from the center of the cast body. From the end, a plurality of dendritic crystals are obtained as one substantially spherical particle. In this way, the constituent particles of the magnet powder are much closer to a sphere than the magnet powder obtained by the conventional melt span method or the like.
(2) Bonded magnet and its manufacturing method
When the magnet powder obtained as described above is used, not only the magnetic properties are excellent, but also a bonded magnet can be produced at low cost because of its excellent powder feeding property.
This bonded magnet is obtained through a mixing step of mixing the aforementioned isotropic magnet powder or anisotropic magnet powder and a binder, and a forming step of forming the mixed powder obtained by this mixing step. In addition to the organic binder as described above, the binder includes a metal binder and the like. However, organic binders such as resin binders are common. The resin used for the resin binder may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin. When such a resin binder is used, the mixing step may be a kneading step of kneading the magnet powder and the resin binder. The molding process includes compression molding, injection molding, extrusion molding and the like. When anisotropic magnetic powder is used as the magnet powder, the anisotropic magnetic powder is molded in a magnetic field. Further, when a thermosetting resin is used as the resin binder, a heating (curing) process is performed during or after the molding process.
(3) Addition of La material
As described above, since La has the highest oxidation potential among rare earth elements, La-containing magnet powders and hard magnets exhibit very excellent corrosion resistance and the like because their oxidation is suppressed. As the addition form of La, for example, the following three forms can be considered.
(1) When a La powder is added from the melting stage and a magnet powder or the like is produced using an RFeB magnet alloy (ingot) containing La,
(2) When a La material is mixed with RFeB magnet powder obtained by HDDR treatment or d-HDDR treatment and La is diffused or coated on the magnet powder,
(3) This is a case where a La-based material is mixed with RFeB-based hydride (RFeBHx) obtained during the production of magnet powder, and La is diffused or coated on the hydride.
In any case, as long as La exists separately from R, the corrosion resistance and the like of the magnet powder and the hard magnet can be improved. Therefore, in the present invention, the addition form of La is not particularly problematic.
However, from the viewpoint of suppressing the oxidation of the magnet powder and the like more effectively by giving the function of oxygen getter to La, it is preferable that La is present on the surface of the constituent particles of the magnet powder or the vicinity thereof. Therefore, it is more advantageous to mix La-based material after the magnet powder is produced or in the middle of production and to diffuse La on the surface or inside of the magnet powder, rather than including La from the beginning in the magnet alloy.
Therefore, for example, in the case of the above-described method for producing an isotropic magnet powder, the magnet powder obtained after the dehydrogenation step is mixed with a La-based material composed of at least one of La, La alloy, and La compound. When the La mixture is heated to 673 to 1123K and a diffusion heat treatment process for diffusing La into the surface and the inside of the magnet powder is performed, when the total isotropic magnet powder is 100 at%, La is set to 0. It is preferable to contain 001-1.0at%.
It is also conceivable that a La-based material is mixed with RFeBHx powder or the like, which is in the process of manufacturing magnet powder, and La is diffused on the surface and inside thereof. This RFeBHx powder or the like is in a state in which R and Fe are very difficult to be oxidized as compared to RFeB yarn powder and the like. For this reason, it is more preferable in that La is diffused or coated in a state where oxidation is suppressed, and magnet powder excellent in corrosion resistance and the like can be obtained with stable quality. By the way, this hydride (RFeBHx) is a three-phase decomposed RH in the hydrogenation process. 2 Hydrogen is removed from the phase and Fe 2 The polycrystal having the B phase crystal orientation transferred is recombined and obtained after the first evacuation step of the d-HDDR treatment.
Therefore, the method for producing anisotropic magnet powder of the present invention further comprises Lae simple substance, La alloy, La compound or one or more of those hydrides to the RFeB hydride obtained after the first exhaust step. A diffusion heat treatment step is performed in which a La mixture obtained by mixing La-based materials is heated to 673 to 1123 K to diffuse La into the surface and inside of the RFeB hydride, and the second exhaust step includes the diffusion heat treatment step. This is a process for removing hydrogen from the La-treated product later, or after the diffusion heat treatment process and the second exhaust process at the same time, or after the second exhaust process. It is preferable that the anisotropic magnet powder obtained by such a method contains 0.001 to 1.0 at% La when the whole is 100 at%.
Here, the diffusion heat treatment step is a step of diffusing (or coating) La on the surface and inside of the RFeB magnet powder or RFeB hydride. This diffusion heat treatment step may be performed after mixing the La-based material or simultaneously with the mixing. If this processing temperature is less than 673 K, the La-based material is unlikely to be in a liquid phase, and diffusion processing is difficult. On the other hand, if it exceeds 1123K, crystal growth of RFeB-based magnet powder or the like occurs, leading to a decrease in iHc, and improvement in corrosion resistance and the like (reduction in permanent demagnetization factor) cannot be sufficiently achieved. The treatment time is preferably 0.5 to 5 hours. If it is less than 0.5 hour, the diffusion of La becomes insufficient, and the corrosion resistance of the magnet powder does not improve so much. On the other hand, when it exceeds 5 hours, iHc falls. Needless to say, this diffusion heat treatment step is preferably performed in an oxidation-preventing atmosphere (for example, a vacuum atmosphere). The La-based material is as described above, but the form is not limited. However, from the viewpoint of efficiently and reliably performing the production process of the magnet powder, it is preferable that they are in powder form. The La alloy or La compound is preferably an alloy or compound (including an intermetallic compound) of La and a transition metal element (TM). For example, LaCo, LaNdCo, LaDyCo, etc. Co is particularly suitable for increasing the Curie point of the magnet powder.
B. Example
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples.
(Example 1, Example 2)
(1) Manufacture of alloys, magnetic powder and bonded magnets
As examples of the magnet alloy according to the present invention, ingots (magnet alloys) having the compositions listed in Samples 1 to 10 in Table 1 or Table 2 were produced by melting and casting. Moreover, as a comparative example, it manufactured by melt | dissolving and casting the ingot of the composition quoted to the samples C1-C6 in each table | surface. The manufactured ingots are about 30 kg each.
The alloy compositions of the samples shown in Table 1 and Table 2 are the same. However, Table 1 and Table 2 differ in the treatment applied to each sample (ingot). That is, Table 1 shows a case where each sample was subjected to HDDR treatment, and the magnetic powder shown in Table 1 is an isotropic magnet powder obtained through the treatment. Moreover, the bonded magnet shown in Table 1 is manufactured from the isotropic magnet powder. These are hereinafter referred to as Example 1.
Table 2 shows a case where each sample was subjected to d-HDDR treatment. The magnetic powder shown in Table 2 is an anisotropic magnet powder obtained through the treatment. The bonded magnets shown in Table 2 are manufactured from the anisotropic magnet powder. These are hereinafter referred to as Example 2.
Next, specific manufacturing conditions for the magnetic powder and bonded magnet shown in Tables 1 and 2 will be described.
(1) The magnetic powder shown in Table 1 is sample No. The ingots having the alloy compositions of 1 to 10 and C1 to C6 were produced by subjecting them to HDDR treatment comprising a hydrogenation step and a dehydrogenation step without being subjected to a homogenization heat treatment. That is, a heat treatment was performed for 360 minutes in a hydrogen gas atmosphere having a temperature and a hydrogen pressure shown in Table 1 (hydrogenation step). This is followed by vacuuming with a rotary pump and a diffusion pump for 60 minutes, -1 It cooled in the vacuum atmosphere below Pa (dehydrogenation process). Thus, about 10 kg of magnetic powder was produced per batch.
(2) Magnetic powder shown in Table 2 is also sample No. D-HDDR consisting of a low temperature hydrogenation step, a high temperature hydrogenation step, a first exhaust step and a second exhaust step without subjecting the ingots having the alloy compositions of 1 to 10 and C1 to C6 to homogenization heat treatment. Produced by treatment. That is, hydrogen was sufficiently absorbed in each sample alloy in a hydrogen gas atmosphere at room temperature and a hydrogen pressure of 100 kPa (low temperature hydrogenation step). Next, heat treatment was performed for 480 minutes in a hydrogen gas atmosphere at the temperature and hydrogen pressure shown in Table 2 (high-temperature hydrogenation step). Subsequently, a heat treatment for 160 minutes was performed at the same temperature shown in Table 2 in a hydrogen gas atmosphere at a hydrogen pressure of 0.1 to 20 kPa (first exhaust process). Finally, evacuate with rotary pump and diffusion pump for 60 minutes to -1 It cooled in the vacuum atmosphere below Pa (2nd exhaustion process). Thus, about 10 kg of magnetic powder was produced per batch.
(3) Next, using the various isotropic magnetic powders shown in Table 1 and the anisotropic magnetic powders shown in Table 2 thus obtained, the following bonded magnets were produced.
First, an epoxy resin (3 wt%) previously dissolved in butanone was mixed with each magnetic powder. Then, butanone was volatilized while evacuating to produce a bonded magnet pellet. As a reference sample, a similar pellet was prepared using a flake-shaped MQP-B (manufactured by Magnequench International) produced by a melt spinning method as a raw material. And this pellet was press-molded into a 7 mm cubic shape while being oriented in a 2.5 T magnetic field to obtain a bonded magnet.
(2) Magnetic measurement of magnetic powder and bonded magnet
{Circle around (1)} Each magnetic powder obtained was subjected to magnetic measurement. Since iHc of magnetic powder cannot be used with a normal BH tracer, iHc was measured as follows.
First, the magnetic powder was classified to a particle size of 75 to 106 μm. Using the classified magnetic powder, the demagnetizing factor is shaped to 0.2, and after orientation in a magnetic field, 4.57 MAm -1 And (BH) max and iHc were measured by VSM (Riken Electronics Sales Co., Ltd., BH-525H). The results are also shown in Table 1 and Table 2.
(2) Further, (BH) max and iHc of the obtained various bonded magnets were measured with a BH tracer (BHU-25, manufactured by Riken Electronics Sales Co., Ltd.). The results are also shown in Table 1 and Table 2.
Note that “-” in Tables 1 and 2 indicates that the measurement was not performed because the magnetic characteristics were low.
(3) Evaluation
(1) An overview of Table 1 and Table 2 shows that sample no. As in C1, C2, C4, and C5, when the amount of B is lower than 10.8 at%, (BH) max and iHc rapidly decrease. Sample No. As in C3 and C6, even when B was higher than 15 at%, (BH) max also decreased.
In addition, when B amount is lower than 10.8 at%, it is considered that iHc is decreased because α-Fe is precipitated. In addition, when B is higher than 15 at%, the reason why (BH) max decreases is considered to be that the B-rich phase has increased.
Therefore, in order to balance (BH) max and iHc in a high dimension, it can be said that the B content is preferably 10.8 to 15 at%, as in the present invention. Next, the isotropic magnetic powder and its bonded magnet in Table 1 and the anisotropic magnetic powder and its bonded magnet in Table 2 will be specifically examined.
(2) Isotropic magnetic powder and its bonded magnet
Regarding the ternary isotropic magnetic powder obtained by subjecting the alloy ingots having different compositions of B to the HDDR treatment under the same conditions, examples (sample Nos. 1 and 2) and comparative examples (sample No. C1) shown in Table 1 were used. The following can be understood by comparing with C3).
Even if the amount of B is small or large as in the comparative example, specifically, if the amount of B is outside the range of 10.8 to 15 at%, the maximum energy product (BH) max of the magnetic powder decreases. On the other hand, in the case of the embodiment having the B amount within the range, 70 kJm. -3 A large (BH) max as described above is obtained. Thus, the peak value of (BH) max exists in the range of B: 10.8-15at%.
The coercive force iHc of the magnetic powder tends to increase as the B amount increases. However, in the range where the B amount is 10.8 at% or more, the increasing tendency of iHc becomes very gradual, and sufficient iHc is obtained when the B amount is 10.8 to 15 at%.
Next, with respect to hexotropic isotropic magnetic powders obtained by subjecting alloy ingots having different compositions of B to HDDR treatment under the same conditions, examples (sample No. 5) and comparative examples (sample No. 5) shown in Table 1 were used. Even if C4 to C6) are compared, the same can be said. That is, the peak value of (BH) max is in the range of B: 10.8 to 15 at%, and iHc obtained at that time is also close to the peak value.
The same can be said for bonded magnets manufactured using these isotropic magnetic powders regardless of whether they are ternary or ternary.
Furthermore, from Table 1, although the bond magnet according to the present embodiment of the 6-component system or more has the same (BH) max as the bond magnet made of MQP-B, iHc is improved by about 50%. I also understood.
(3) Anisotropic magnetic powder and its bonded magnet
About the ternary anisotropic magnetic powder obtained by performing the d-HDDR treatment under the same conditions on the alloy ingots that differ only in the composition of B, the examples (sample Nos. 1 and 2) shown in Table 2 and the comparative examples (sample No. .C1-C3), the following can be understood.
Even if the amount of B is small or large as in the comparative example, specifically, if the amount of B is outside the range of 10.8 to 15 at%, the maximum energy product (BH) max of the magnetic powder decreases. On the other hand, in the case of the embodiment in which the B amount is in the range, 210 kJm -3 A large (BH) max as described above is obtained. Thus, the peak value of (BH) max exists in the range of B: 10.8-15at%.
The coercive force iHc of the magnetic powder tends to increase as the B amount increases. However, in the range where the B amount is 10.8 at% or more, the increasing tendency of iHc becomes very gradual, and sufficient iHc is obtained when the B amount is 10.8 to 15 at%.
Next, with respect to the 6-component anisotropic magnetic powder obtained by subjecting an alloy ingot having a different composition of B to d-HDDR treatment under the same conditions, Examples (Sample No. 5) shown in Table 2 and Comparative Examples (Samples) No. C4 to C6), the same as above can be said. That is, the peak value of (BH) max is in the range of B: 10.8 to 15 at%, and iHc obtained at that time is also close to the peak value.
The same applies to bonded magnets manufactured using these anisotropic magnetic powders, regardless of whether they are ternary or ternary.
(Example 3)
Sample No. shown in Table 1 The relationship between the intrinsic coercivity iHc of the isotropic magnetic powder obtained by subjecting the ingots 2 and 6 to the HDDR treatment and the time of the hydrogenation step of the HDDR treatment (180 to 1800 minutes) was investigated. Except for the time of the hydrogenation step, the production conditions of each magnetic powder are the same as those of the HDDR process described in the first embodiment. The method for measuring the magnetic characteristics is the same as in the first and second embodiments. The results thus obtained are shown in Table 3.
From Table 3, it was found that iHc increased with increasing time of the hydrogenation process, and the increase in iHc tended to be almost saturated when it exceeded 360 minutes.
(Example 4)
Sample No. shown in Table 2 Investigate the relationship between the intrinsic coercivity iHc of anisotropic magnetic powder obtained by subjecting the ingots 2 and 6 to d-HDDR treatment and the time (180 to 1800 minutes) of the d-HDDR treatment high-temperature hydrogenation process did.
Except for the time of the high-temperature hydrogenation process, the production conditions of each magnetic powder are the same as those in the d-HDDR process described in Example 2. The method for measuring the magnetic characteristics is the same as in the first and second embodiments. The results thus obtained are shown in Table 4.
From Table 4, it was found that, as in the case of Example 3, when the processing time of the high-temperature hydrogenation process exceeds 360 minutes, the coercive force obtained tends to be almost saturated.
(Example 5)
Sample No. shown in Table 1 5 to 8 isotropic magnet powder, sample No. shown in Table 2. The fluidity and bulk density of each were examined using bonded magnet pellets comprising the anisotropic magnet powders 1 to 4 and the reference sample (MQP-B). The measurement results are shown in FIG. 1 and FIG.
The fluidity and bulk density of the pellets were measured according to JIS Z8041 (JIS standard).
As can be seen from FIGS. 1 and 2, in this example, the fluidity is improved by about 20% and the bulk density is improved by about 10% compared to the reference sample. This is presumably because the particle shape of each magnetic powder of this example is close to a sphere.
(Example 6)
Sample No. in Table 2 The cost performance of anisotropic magnetic powder obtained by performing d-HDDR treatment on the alloy ingot No. 6 was examined.
First, sample no. 6 ingots (about 30 kg) were produced by melting and casting. This ingot was not subjected to a homogenization heat treatment, and the sample alloy was sufficiently absorbed with hydrogen in a hydrogen gas atmosphere at room temperature and a hydrogen pressure of 100 kPa (low temperature hydrogenation step). Next, heat treatment was performed for 480 minutes in a hydrogen gas atmosphere at a temperature of 1073 K and a hydrogen pressure of 45 kPa (high-temperature hydrogenation step). Subsequently, heat treatment was performed for 160 minutes in a hydrogen gas atmosphere at a temperature of 1073 K and a hydrogen pressure of 0.1 to 10 kPa (first exhaust process). Finally, evacuate with rotary pump and diffusion pump for 60 minutes to -1 It cooled in the vacuum atmosphere below Pa (2nd exhaustion process). Thus, about 10 kg of magnetic powder was produced per batch.
Using this magnetic powder, a bonded magnet was produced in the same manner as in Examples 1 and 2, and its (BH) max was measured. The value obtained by dividing the measured (BH) max by the raw material cost (raw material cost, melting / casting cost) used for the d-HDDR treatment is shown in FIG.
As a comparative sample, an alloy ingot (about 30 kg) of sample C1 in Table 2 was manufactured by melting and casting. The ingot was kept in an Ar gas atmosphere at a temperature of 1413 K for 40 hours to perform a homogenization heat treatment. Thereafter, the same d-HDDR treatment as that of Sample 6 was performed. Thus, about 10 kg of magnetic powder was produced per batch.
Also for this magnetic powder, a bonded magnet was prepared in the same manner as in Sample 6 above, and its (BH) max was measured. The value obtained by dividing the measured (BH) max by the raw material cost (raw material cost, melting / casting cost and homogenization heat treatment cost) used for the d-HDDR treatment is also shown in FIG. 3 as cost performance.
From FIG. 3, the cost performance of the sample 4 that was not subjected to the homogenization heat treatment was improved by about 30% compared to the sample C1 that was subjected to the homogenization heat treatment.
(Example 7)
(1) Sample No. in Table 1 1, no. The alloy ingot No. 6 was subjected to the same HDDR treatment as in Example 1 to produce an isotropic magnetic powder. In this isotropic magnetic powder, La80Co20 alloy powder (La-based material) is mixed (mixing step) and heated (diffusion heat treatment step). 11-15 and sample no. 16 and 17 magnetic powders were obtained. The composition of each sample shown in Table 5 and Table 6 is a value analyzed by an ICP (high frequency plasma emission analyzer) after the diffusion heat treatment step. Table 5 also shows the diffusion heat treatment conditions for each sample. The diffusion heat treatment conditions in Table 6 are all 1073 K × 1 hr. Note that all of the mixing step and the diffusion heat treatment step are 10 -2 It was performed in a vacuum atmosphere of Pa or less. In Table 6, as an example, Sample No. The magnetic properties of the 16 and 17 isotropic magnet powders and the bond magnets using them are also shown. The measuring method and the like are as described above.
Here, the La80Co20 alloy is an alloy of La: 80 at% and Co: 20 at%, and is melted in the same manner as in the case of the magnet alloy (ingot) of Example 1. The powder was obtained by pulverizing the ingot by a hydrogen pulverization method and pulverizing with a vibration mill, and the average particle size was 10 μm.
Using the isotropic magnetic powder after the diffusion heat treatment step, a 7 mm square isotropic bonded magnet was produced in the same manner as in Example 1. Using this bond magnet, the permanent demagnetization rate was measured.
Permanent demagnetization factor is the ratio of the decrease relative to the initial magnetic flux from the difference between the initial magnetic flux of the bond magnet and the magnetic flux obtained by re-magnetization after holding in an air atmosphere at 100 ° C or 80 ° C for 1000 hours. It is what I have sought. Magnetization at this time was performed in 1.1 MA / m (45 kOe). A flux meter was used to measure the magnetic flux. The permanent demagnetization factor thus obtained is also shown in Tables 5 and 6.
(2) Sample No. listed in Table 5 as a comparative example. Bond magnets according to C7 to C9 were prepared. Sample No. The bonded magnet of C7 has a La amount exceeding 1.0 at%. The C8 bonded magnet was not mixed with a La-based material. The C9 bonded magnet has a low heating temperature of less than 400 ° C. during the diffusion heat treatment process. The diffusion heat treatment conditions and the permanent demagnetization factor in each case are also shown in Table 5.
(3) From Tables 5 and 6, it can be seen that the isotropic bonded magnet according to the present invention has a small permanent demagnetization factor, excellent heat resistance and high practicality. A small permanent demagnetization factor also means excellent corrosion resistance and small deterioration over time.
In particular, even in the case of 100 ° C. × 1000 hours, the permanent demagnetization rate is as small as less than 10%. In the case of 80 ° C. × 1000 hours, the permanent demagnetization factor is as low as about 5%.
On the other hand, in the comparative example, the permanent demagnetization rate is as high as about 10% at 80 ° C. × 1000 hours, and the permanent demagnetization rate is as high as about 15% at 100 ° C. × 1000 hours. Yes. Incidentally, as a reference sample, the permanent demagnetization factor of an isotropic powder (MQP-B) produced by a rapid solidification method is also shown in Table 5.
In addition, the magnetic properties of the magnetic powder and the bonded magnet were the same as the results shown in Table 1 of the example, or the magnetic properties were reduced by about 7 to 8% at the maximum, and there were no practical problems.
(Example 8)
(1) Sample No. in Table 2 1, no. The alloy ingot of No. 6 was subjected to the same low temperature hydrogenation process, high temperature hydrogenation process and first exhaust process as in Example 2 to obtain NdFeBH x A powder (RFeB hydride) was obtained. This NdFeBH x The same La80Co20 alloy powder as in Example 7 was mixed with the powder (mixing step) and heated (diffusion heat treatment step). This was followed by a second exhaust process similar to that in Example 2.
Thus, the sample numbers shown in Tables 7 and 8 were used. 11-15 and sample no. 16 and 17 magnetic powders were obtained. The composition of each sample shown in Table 7 and Table 8 is a value analyzed by ICP after the second exhaust process as in Example 7. Table 7 also shows the diffusion heat treatment conditions for each sample. The diffusion heat treatment conditions in Table 8 are all 1073 K × 1 hr. Note that all of the mixing step and the diffusion heat treatment step are 10 -2 It was performed in a vacuum atmosphere of Pa or less. In Table 8, as an example, Sample No. The magnetic properties of the 16 and 17 anisotropic magnet powders and the bond magnet using the same were also shown. The measuring method and the like are as described above.
And the permanent demagnetization factor calculated | required similarly to Example 7 was combined with Table 7 and Table 8, and was shown.
(2) The bonded magnet prepared as a comparative example is the same as in the case of Example 7. Table 7 shows the diffusion heat treatment conditions and the permanent demagnetization factor in each case.
(3) From Table 7 and Table 8, the anisotropic bonded magnet according to the present invention has a small permanent demagnetization factor and high practicality. In particular, even in the case of 100 ° C. × 1000 hours, the permanent demagnetization rate is as small as less than 10%. In the case of 80 ° C. × 1000 hours, the permanent demagnetization factor is a small value of 5 to 7%. On the other hand, in the comparative example, the permanent demagnetization rate is as high as 10% or more even at 80 ° C. × 1000 hours, and the permanent demagnetization rate is as high as 15% or more at 100 ° C. × 1000 hours. .
In addition, the magnetic properties of the magnet powder and the bonded magnet were the same as the results shown in Table 2 of the example or the magnetic properties were reduced by about 7 to 8% at the maximum, and there was no problem in practical use.
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[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a bar graph comparing the flow rates of bonded magnet pellets produced from magnet powder.
FIG. 2 is a bar graph comparing the bulk density of pellets for bonded magnets manufactured from magnet powder.
FIG. 3 is a bar graph comparing the cost performance of magnet powders manufactured by d-HDDR processing.

本発明は、磁気特性に優れたボンド磁石を低コストで製造可能とするボンド磁石用合金、その合金から得られる等方性磁石粉末および異方性磁石粉末とそれらの製造方法、さらに、それらの磁石粉末から得られるボンド磁石に関するものである。   The present invention relates to an alloy for bonded magnets capable of producing a bonded magnet having excellent magnetic properties at low cost, an isotropic magnet powder and an anisotropic magnet powder obtained from the alloy, a production method thereof, and further, The present invention relates to a bonded magnet obtained from magnet powder.

硬質磁石(永久磁石)は、モータ等の各種機器に利用されている。中でも、小型で高出力が要求される車両モータ等への需要要求が強い。このような硬質磁石は、磁気特性に関して高性能であることは勿論、世界的な競争力を強化するために、低コストであることが求められる。   Hard magnets (permanent magnets) are used in various devices such as motors. In particular, there is a strong demand for small and high-powered vehicle motors. Such hard magnets are required to be low cost in order to enhance the global competitiveness as well as high performance in terms of magnetic properties.

先ず、高性能という観点から、希土類元素(R)とホウ素(B)と鉄(Fe)とからなるRFeB系磁石(希土類磁石)の開発が従来から盛んに行われてきた。このようなRFeB系磁石として、例えば、米国特許4851058号公報(以下、「特許文献1」という。)、米国特許5411608号公報(以下、「特許文献2」という。)に、磁気等方性を有するRFeB系磁石合金(組成物)が開示されている。   First, from the viewpoint of high performance, development of RFeB magnets (rare earth magnets) composed of rare earth elements (R), boron (B), and iron (Fe) has been actively conducted. Examples of such RFeB magnets include magnetic isotropy in US Pat. No. 4,851,058 (hereinafter referred to as “Patent Document 1”) and US Pat. No. 5,411,608 (hereinafter referred to as “Patent Document 2”). An RFeB-based magnet alloy (composition) is disclosed.

具体的にいうと、特許文献1には、約10〜40at%のNd、PrまたはNdおよびPrと、約50〜90at%のFeと、約0.5〜10at%のBとからなる磁石合金が開示されている。特許文献2には、12〜40at%のNd、PrまたはNdおよびPrと、10at%以下のCoと、3〜8at%のBと、残部がFeとからなる磁石合金が開示されている。なお、特許文献2は、Coを添加することで、キュリー温度上昇による耐熱性の向上を図ったものである。これらの特許文献では共に、急冷凝固法の一種であるメルトスパン法により、上記組成からなる磁石粉末を得ている。   Specifically, Patent Document 1 discloses a magnetic alloy comprising about 10 to 40 at% Nd, Pr or Nd and Pr, about 50 to 90 at% Fe, and about 0.5 to 10 at% B. Is disclosed. Patent Document 2 discloses a magnet alloy composed of 12 to 40 at% Nd, Pr, or Nd and Pr, 10 at% or less Co, 3 to 8 at% B, and the balance Fe. Note that Patent Document 2 is intended to improve heat resistance by increasing the Curie temperature by adding Co. In both of these patent documents, a magnet powder having the above composition is obtained by a melt span method which is a kind of rapid solidification method.

この磁石粉末(磁粉)は、工業的にはボンド磁石(硬質磁石)の原料粉末として使用されることが多い。ボンド磁石は、例えば、その磁粉とバインダである樹脂からペレットを先ず作製して、そのペレットを成形用の金型へ給粉し、加圧成形することにより得られる。一般的に、ペレットを金型へ給粉する際、その流動度が小さいと、給粉時間も短くなり、ボンド磁石の生産性向上を図れる。また、ペレットの嵩密度が大きいと、金型への均一給粉が可能となり、ボンド磁石の不良率を低減できる。従って、流動度が小さく、嵩密度が大きい程、ボンド磁石の低コスト化を図れ、経済性に優れることになる。そして、この流動度や嵩密度は、磁粉の粒子形状に依存し、それが球形ほど好適な流動度や嵩密度が得られる。   This magnet powder (magnetic powder) is often used industrially as a raw material powder for a bonded magnet (hard magnet). The bonded magnet is obtained, for example, by first producing pellets from the magnetic powder and a resin as a binder, feeding the pellets to a molding die, and press-molding the pellets. Generally, when the pellets are powdered into the mold, if the fluidity is small, the powdering time is shortened and the productivity of the bonded magnet can be improved. Moreover, when the bulk density of a pellet is large, the uniform powder supply to a metal mold | die will be attained and the defect rate of a bonded magnet can be reduced. Therefore, the smaller the fluidity and the larger the bulk density, the lower the cost of the bonded magnet and the better the economy. The fluidity and bulk density depend on the particle shape of the magnetic powder, and the more suitable the fluidity and bulk density are as spherical.

ところが、上記特許文献1、2より作製される磁粉の粒子形状は、厚さが20〜50μmの薄片形状であるため、球状の場合に比べて、流動度が大きく、嵩密度が小さい。勿論、その薄片を粉砕して球状にし、流動度を小さく、嵩密度を大きくすることも考えられる。しかし、その分工数も増えるし、仮に球状にしたとしても、実際には、有効に流動度を小さくしたり嵩密度を大きくしたりすることは難しい。何故なら、元の粒子の大きさが最大でも50μmであるところ、一般的に、50μm以下の粉末は、付着・凝集を起こし易いからである。   However, since the particle shape of the magnetic powder produced from Patent Documents 1 and 2 is a flake shape having a thickness of 20 to 50 μm, the fluidity is larger and the bulk density is smaller than the spherical shape. Of course, it is also conceivable to pulverize the flakes into a spherical shape, thereby reducing the fluidity and increasing the bulk density. However, the number of man-hours increases, and even if it is made spherical, it is actually difficult to effectively reduce the fluidity or increase the bulk density. This is because, when the original particle size is 50 μm at the maximum, powder of 50 μm or less generally tends to adhere and aggregate.

また、上記組成と異なるSmFeN系磁粉についても事情は同じである。磁粉の粒子形状が球形に近くても、平均粒径を1〜5μmと微粉末にすれば、付着・凝集を起こし易く、流動度・嵩密度が悪化する。   The situation is the same for SmFeN-based magnetic powders having different compositions. Even if the particle shape of the magnetic powder is close to a sphere, if the average particle diameter is 1 to 5 μm, it is easy to cause adhesion and aggregation, and the fluidity and bulk density deteriorate.

そこで、上記メルトスパン法に替わる磁粉の製造方法として、HDDR(hydrogenation−disproportionation−desorption−recombination)処理法やd−HDDR処理法を用いたものがある。これらにより得られた磁粉は、略球状の粒子からなるため、上記特許文献1、2により得られる磁粉よりも、流動度や嵩密度に優れる。   Therefore, as a method for producing magnetic powder in place of the melt span method, there is a method using a HDDR (hydration-deposition-desorption-recombination) treatment method or a d-HDDR treatment method. Since the magnetic powder obtained by these consists of substantially spherical particles, the fluidity and bulk density are superior to the magnetic powder obtained by Patent Documents 1 and 2 above.

HDDR処理法は、RFeB系等方性磁石粉末(等方性磁粉)とRFeB系異方性磁石粉末(異方性磁粉)との製造に用いられ、主に2つの工程からなる。すなわち、100kPa(1atm)程度の水素ガス雰囲気中で773〜1273Kに保持し、三相分解不均化反応を起こさせる第1工程(水素化工程)と、その後真空にして脱水素を行う脱水素工程(第2工程)とからなる。   The HDDR treatment method is used for producing RFeB-based isotropic magnet powder (isotropic magnetic powder) and RFeB-based anisotropic magnet powder (anisotropic magnetic powder), and mainly consists of two steps. That is, a first step (hydrogenation step) in which a hydrogen gas atmosphere of about 100 kPa (1 atm) is maintained at 773 to 1273 K to cause a three-phase decomposition disproportionation reaction, and then dehydrogenation is performed in a vacuum. Process (2nd process).

一方、d−HDDR処理は、主にRFeB系異方性磁粉の製造に用いられる方法である。公知文献(三嶋ら:日本応用磁気学会誌、24(2000)、p.407)にも詳細に報告されているように、室温から高温にかけて、RFeB系合金と水素との反応速度を制御することによりなされる。具体的には、室温でRFeB系合金に水素を十分に吸収させる低温水素化工程(第1工程)と、低水素圧力下で三相分解不均化反応を起こさせる高温水素化工程(第2工程)と、可能な限り高い水素圧力下で水素を解離させる排気工程(第3工程)と、その後の材料から水素を除去する脱水素工程(第4工程)の4つの工程から主になる。HDDR処理と異なる点は、温度や水素圧力の異なる複数の工程を設けることで、RFeB系合金と水素との反応速度を比較的緩やかに保ち、均質な異方性磁粉が得られるように工夫されている点である。   On the other hand, the d-HDDR treatment is a method mainly used for producing RFeB-based anisotropic magnetic powder. Controlling the reaction rate between RFeB alloy and hydrogen from room temperature to high temperature, as reported in detail in a well-known document (Mishima et al .: Journal of Japan Society of Applied Magnetics, 24 (2000), p.407). Is made by Specifically, a low-temperature hydrogenation step (first step) in which hydrogen is sufficiently absorbed by the RFeB alloy at room temperature, and a high-temperature hydrogenation step (second step) in which a three-phase decomposition disproportionation reaction is caused under a low hydrogen pressure. Steps), an evacuation step for dissociating hydrogen under as high a hydrogen pressure as possible (third step), and a subsequent dehydrogenation step (fourth step) for removing hydrogen from the material. The difference from the HDDR treatment is that a plurality of processes with different temperatures and hydrogen pressures are provided, so that the reaction rate between the RFeB alloy and hydrogen is kept relatively moderate and a homogeneous anisotropic magnetic powder can be obtained. It is a point.

これらの各処理を用いた磁石粉末の製造方法として、次のような特許文献を挙げることができる。
先ず、HDDR処理を用いたRFeB系等方性磁粉の製造方法が特公平7−68561号公報(特許第2041426号:以下、「特許文献3」という。)に開示されている。この特許文献3によると、RとFeとBとを主成分とする合金インゴットに対して、粉砕工程と均質化熱処理工程とを施し、その後に上記HDDR処理を行って磁粉を製造している。ここで、この場合、HDDR処理前の2工程(粉砕工程、均質化熱処理工程)は、磁気特性の大きな等方性磁粉を得る上で不可欠である。特許文献3にもあるように、この2工程を省略し、RFeB系合金の鋳造体に直接HDDR処理して磁粉を製造した場合、得られた磁粉を用いて作製したボンド磁石の保磁力(以下、iHcという)は、最大でも0.76MAm-1という非常に低い値を示すからである。
The following patent documents can be cited as a method for producing a magnet powder using each of these treatments.
First, a method for producing RFeB-based isotropic magnetic powder using HDDR processing is disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-68561 (Patent No. 2041426: hereinafter referred to as “Patent Document 3”). According to Patent Document 3, an alloy ingot containing R, Fe, and B as main components is subjected to a pulverization step and a homogenization heat treatment step, and then the HDDR treatment is performed to produce magnetic powder. Here, in this case, the two steps (grinding step, homogenization heat treatment step) before the HDDR treatment are indispensable for obtaining isotropic magnetic powder having a large magnetic property. As described in Patent Document 3, when the two steps are omitted and the magnetic powder is manufactured by directly HDDR processing on the cast body of the RFeB-based alloy, the coercive force (hereinafter referred to as the coercive force) of the bonded magnet manufactured using the obtained magnetic powder. , IHc) shows a very low value of 0.76 MAm −1 at the maximum.

しかし、その2工程はともに高コストであり経済性に劣る。特に、873〜1473Kという高温処理を行う均質化熱処理工程は、HDDR処理の約2倍のコストを必要とし、非常に経済性が悪い。   However, the two processes are both expensive and inferior in economic efficiency. In particular, the homogenization heat treatment process that performs high-temperature treatment at 873 to 1473K requires about twice the cost of HDDR treatment, and is very economical.

次に、HDDR処理を用いたRFeB系異方性磁粉の製造方法等が特許第2576671号公報(以下、「特許文献4」という。)、特許第2576672号公報(以下、「特許文献5」という。)、特許第2586198号公報(以下、「特許文献6」という。)および特許第2586199号公報(以下、「特許文献7」という。)に開示されている。   Next, a method for producing RFeB-based anisotropic magnetic powder using HDDR processing is disclosed in Japanese Patent No. 2576671 (hereinafter referred to as “Patent Document 4”) and Japanese Patent No. 2576672 (hereinafter referred to as “Patent Document 5”). No. 2586198 (hereinafter referred to as “Patent Document 6”) and Japanese Patent No. 2586199 (hereinafter referred to as “Patent Document 7”).

これらの特許文献に記載された実施例によると、約10〜20at%のRと約5〜20%のBと残部Feと種々の添加元素とからなる合金インゴットに、均質化熱処理工程と粉砕工程とを施し、その後にHDDR処理を行って磁粉を製造している。但し、実施例中に開示された合金のB量は、10.4at%以下では詳細に開示されているが、B量が10.4at%を超える合金は、10.4at%と20at%の合金のみである。そして、B量が10.4at%の磁粉から製作された異方性ボンド磁石の(BH)maxは83〜112kJ/m3、iHcは0.74〜0.97MA/mであり、B量が20at%の磁粉から製作された異方性ボンド磁石の(BH)maxは80〜93kJ/m3、iHcは0.46〜0.75MA/mである。これらの磁気特性はいずれも不十分なものであり、特に、B量が20at%と多くなると、iHcの低下が著しくなっている。 According to the embodiments described in these patent documents, an alloy ingot composed of about 10 to 20 at% R, about 5 to 20% B, the balance Fe, and various additive elements, a homogenization heat treatment step and a grinding step After that, the HDDR process is performed to manufacture the magnetic powder. However, the B content of the alloys disclosed in the examples is disclosed in detail when the content is 10.4 at% or less, but alloys whose B content exceeds 10.4 at% are alloys of 10.4 at% and 20 at%. Only. And (BH) max of the anisotropic bonded magnet manufactured from the magnetic powder whose B amount is 10.4 at% is 83-112 kJ / m < 3 >, iHc is 0.74-0.97 MA / m, B amount is An anisotropic bonded magnet manufactured from 20 at% magnetic powder has a (BH) max of 80 to 93 kJ / m 3 and an iHc of 0.46 to 0.75 MA / m. All of these magnetic properties are inadequate. In particular, when the amount of B increases to 20 at%, iHc decreases remarkably.

しかも、上記特許文献の場合は、1393K〜1413Kと高温で均質化熱処理を行っているため、磁粉の製造コストがより高くなり、さらに経済性が悪い。勿論この場合も、その均質化熱処理を省略すればコスト削減にはなるものの、特許文献3の場合と同様、iHcの劣化は避けられない。   And in the case of the said patent document, since the homogenization heat processing is performed at 1393K-1413K and high temperature, the manufacturing cost of a magnetic powder becomes higher and also economical efficiency is bad. Of course, in this case as well, although the cost can be reduced if the homogenization heat treatment is omitted, as in the case of Patent Document 3, the deterioration of iHc is unavoidable.

ちなみに、特許文献4〜7のような方法を用いて、異方性磁粉を工業的に量産することは現実には困難である。なぜなら、異方性に優れる磁粉を得るためには、HDDR処理中の温度管理を厳格に行う必要がある。具体的には、目的温度に対して約±20Kの温度範囲でHDDR処理をしなければ、高異方性の磁粉は得られない。にも拘わらず、HDDR処理の1バッチ当たりの処理量を多くすると、水素とRFeB系合金との不均化反応時の発熱量や脱水素時の吸熱量が急激に大きくなり、雰囲気温度が所望囲外となってしまうからである。その結果、特許文献4〜7のような方法で量産した磁粉は、磁気特性、特に異方性の小さなものとなる。   Incidentally, it is actually difficult to industrially mass-produce anisotropic magnetic powder using methods such as Patent Documents 4 to 7. This is because, in order to obtain magnetic powder with excellent anisotropy, it is necessary to strictly control the temperature during HDDR processing. Specifically, highly anisotropic magnetic powder cannot be obtained unless HDDR treatment is performed in a temperature range of about ± 20K with respect to the target temperature. Nevertheless, if the throughput per batch of HDDR treatment is increased, the amount of heat generated during the disproportionation reaction between hydrogen and the RFeB alloy and the endothermic amount during dehydrogenation increase rapidly, and the ambient temperature is desired. This is because it becomes out of bounds. As a result, the magnetic powder mass-produced by the methods of Patent Documents 4 to 7 has a small magnetic property, particularly anisotropy.

そこで、RFeB系異方性磁粉の量産を行う場合には、特開2001−148306号公報(以下、「特許文献8」という。)や特開2001−76917号公報(以下、「特許文献9」という。)等に開示されているようにd−HDDR処理を用いることが推奨される。このd−HDDR処理によれば、1バッチ当たりの処理量を多くしても、高い異方性を備えた磁粉が得られる。前述したように、d−HDDR処理の場合、RFeB系合金と水素との反応速度を各工程で緩やかに制御できるため、RFeB系合金と水素との不均化反応時の発熱量や脱水素時の吸熱量を抑制できるからである。   Therefore, when mass production of RFeB-based anisotropic magnetic powder is performed, JP 2001-148306 A (hereinafter referred to as “Patent Document 8”) and JP 2001-76917 A (hereinafter referred to as “Patent Document 9”). It is recommended to use d-HDDR processing as disclosed in the above. According to this d-HDDR treatment, magnetic powder having high anisotropy can be obtained even if the amount of treatment per batch is increased. As described above, in the case of d-HDDR treatment, the reaction rate between the RFeB alloy and hydrogen can be controlled gently in each step, so the amount of heat generated during the disproportionation reaction between the RFeB alloy and hydrogen can be reduced. This is because the amount of heat absorbed can be suppressed.

しかし、これらの特許文献8、9の場合でも、約12〜15at%のRと約6〜9at%のBと残部Feとからなる合金インゴットを用いて、均質化熱処理工程を施した後に、そのd−HDDR処理を行って異方性磁粉を製造している。このため、上述した製造方法と同様、やはり製造コストが高いという点では同じである。   However, even in these Patent Documents 8 and 9, the alloy ingot composed of about 12 to 15 at% R, about 6 to 9 at% B and the balance Fe is used, and then subjected to the homogenization heat treatment step. An anisotropic magnetic powder is manufactured by performing d-HDDR treatment. For this reason, it is the same in that the manufacturing cost is still high, as in the manufacturing method described above.

これまでは、高性能な硬質磁石の低コスト化について主に説明してきたが、さらに硬質磁石の実用性を考えると、その硬質磁石が耐蝕性等の経年変化特性に優れていることも重要である。特に、高温環境下で使用される家庭用モータや自動車用モータ等に組込まれる硬質磁石には、モータの信頼性等を確保する観点から、優れた耐熱性等が要求される。   So far, we have mainly explained the cost reduction of high-performance hard magnets, but considering the practicality of hard magnets, it is also important that the hard magnets have excellent aging characteristics such as corrosion resistance. is there. In particular, hard magnets incorporated in household motors, automobile motors, and the like used in high temperature environments are required to have excellent heat resistance and the like from the viewpoint of ensuring the reliability of the motors.

ところが、前述した希土類磁石は、その主成分であるFeやRの酸化腐食等により劣化し易く、その高い磁気特性を安定的に確保することは難しい。特に、室温以上で希土類磁石を使用する場合、その磁気特性は急激に低下する傾向にある。このような磁石の経時変化は、通常、永久減磁率(%)により定量的に指標されるが、従来の希土類磁石の場合、この永久減磁率が10%を超えるものがほとんどであった。なお、この永久減磁率は、所定の高温下で長時間(1000時間)経過した後に、再着磁しても復元しない磁束の減少割合である。
米国特許4851058号公報 米国特許5411608号公報 特公平7−68561号公報 特許第2576671号公報 特許第2576672号公報 特許第2586198号公報 特許第2586199号公報 特開2001−148306号公報 特開2001−76917号公報
However, the rare earth magnet described above is easily deteriorated by oxidation corrosion of Fe and R, which are the main components, and it is difficult to stably secure the high magnetic properties. In particular, when a rare earth magnet is used at room temperature or higher, its magnetic properties tend to deteriorate rapidly. Such a change with time of the magnet is usually quantitatively indicated by a permanent demagnetization rate (%). However, in the case of conventional rare earth magnets, most of the permanent demagnetization rate exceeds 10%. The permanent demagnetization rate is a reduction rate of magnetic flux that is not restored even after re-magnetization after a long time (1000 hours) at a predetermined high temperature.
US Pat. No. 4,851,058 US Pat. No. 5,411,608 Japanese Patent Publication No. 7-68561 Japanese Patent No. 2576671 Japanese Patent No. 2576672 Japanese Patent No. 2586198 Japanese Patent No. 2586199 JP 2001-148306 A JP 2001-76917 A

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、コスト高要因となる均質化熱処理工程を行わずに得られる、低コストで磁気特性に優れた、HDDR処理またはd−HDDR処理に供されるRFeB系磁石粉末とその製造方法、さらにはその磁石粉末からなるボンド磁石を提供することを目的とする。また、その磁石粉末の製造に適したRFeB系磁石合金を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances. That is, a low-cost and excellent magnetic property RFeB-based magnet powder obtained for HDDR treatment or d-HDDR treatment, which is obtained without performing a high-cost homogenization heat treatment step, and a method for producing the same, and further It aims at providing the bonded magnet which consists of magnet powder. Moreover, it aims at providing the RFeB type | system | group magnet alloy suitable for manufacture of the magnet powder.

加えて、低コストで磁気特性に優れるのみならず、経年劣化の少ないボンド磁石、さらに、そのような硬質磁石が得られるRFeB系磁石合金、RFeB系磁石粉末およびその製造方法を提供することをも目的とする。   In addition, it is possible to provide a bonded magnet that is not only excellent in magnetic properties at low cost but also has little deterioration over time, and further provides an RFeB-based magnet alloy, an RFeB-based magnet powder, and a method for producing the same, from which such a hard magnet can be obtained. Objective.

本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し、各種系統的実験を重ねた結果、従来とB量が異なる新規な磁石合金等を開発し、以下の発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies to solve this problem and repeated various systematic experiments, the present inventor has developed a new magnet alloy having a B amount different from the conventional one, and has completed the following invention.

(ボンド磁石用合金)
先ず、本発明のボンド磁石用合金は、主成分である鉄(Fe)と、12〜16原子%(at%)の希土類元素(以下、「R」と称する。)と、10.8〜15 at%のホウ素(B)とからなり、磁石粉末の製造に際して均質化熱処理工程を省略し得ることを特徴とする。
(Alloy for bonded magnet)
First, the alloy for bonded magnets of the present invention includes iron (Fe) as a main component, 12 to 16 atomic% (at%) rare earth element (hereinafter referred to as “R”), and 10.8 to 15; It consists of at% boron (B) and is characterized in that the homogenization heat treatment step can be omitted in the production of the magnet powder.

なお、このような表現以外に、本発明は、主成分であるFeと、12〜16at%のRと、10.8〜15 at%のBとを少なくとも含有し、水素化処理の一種であるHDDR処理またはd−HDDR処理に供されることを特徴とする磁石合金としても良い。   In addition to such expressions, the present invention contains at least Fe as a main component, 12 to 16 at% R, and 10.8 to 15 at% B, and is a kind of hydrogenation treatment. It is good also as a magnet alloy characterized by using for a HDDR process or d-HDDR process.

本発明のボンド磁石用合金(以下、適宜、単に「磁石合金」という。)は、これまで開発されてきたRFeB系磁石合金とB量が相違し、B量が比較的多い。このBを多くした磁石合金は、初晶であるα―Feの析出が抑制されることを本発明者は見出した。そして、磁気特性の低下をもたらすα―Feの析出が抑制される結果、従来、磁気特性の向上には不可欠と考えられていた均質化熱処理工程の省略が可能となり、磁石粉末等を低コストで得られるようになった。   The alloy for bonded magnets of the present invention (hereinafter simply referred to as “magnet alloy” as appropriate) has a B amount that is different from the RFeB-based magnet alloy that has been developed so far, and has a relatively large B amount. The present inventor has found that the magnet alloy having a large amount of B suppresses the precipitation of α-Fe which is the primary crystal. As a result of suppressing the precipitation of α-Fe, which leads to a decrease in magnetic properties, it is possible to omit the homogenization heat treatment step, which has been considered indispensable for improving the magnetic properties. It came to be obtained.

なお、この理由は、現状、次のように考えることができる。Bを多くしたことで、鋳造初期に、RFeBより融点が10〜30K低いR1Fe1B4相(以下、「Bリッチ相」という。)が形成される。そして、このBリッチ相に初晶であるα―Feがとり込まれるため、そのα―Feの析出が抑制されたと考えられる。 This reason can be considered as follows at present. By the large amount of B, the casting initial melting point than RFeB is 10~30K low R1Fe1B 4 phase (hereinafter, referred to as "B-rich phase".) Is formed. And, since α-Fe which is the primary crystal is taken into the B-rich phase, it is considered that the precipitation of α-Fe is suppressed.

この磁石合金(例えば、そのインゴット等)に、前述したHDDR処理やd−HDDR処理を行った結果、高iHcの磁石粉末が得られた。これは次のように考えることができる。本発明の磁石合金へ吸水素させると、前述のBリッチ相および磁石相を担うR2Fe14B相が水素と十分に反応して、α―Fe、Fe2B、R水素化物となる。次にそこから脱水素させると、Bリッチ相が微細かつ密に析出し、それがRFeBの結晶粒成長をピン止めした結果、RFeBの再結晶粒が微細になったためと考えられる。このピン止め効果を有効に得るためには、例えば、吸水素時間を360分間以上とすることが好ましい。 As a result of subjecting this magnet alloy (for example, its ingot) to the HDDR treatment or d-HDDR treatment described above, high iHc magnet powder was obtained. This can be thought of as follows. When hydrogen is absorbed into the magnet alloy of the present invention, the aforementioned B-rich phase and the R 2 Fe 14 B phase, which bears the magnet phase, react sufficiently with hydrogen to become α-Fe, Fe 2 B, and R hydride. Next, when it is dehydrogenated, the B-rich phase precipitates finely and densely, and this is thought to be because the RFeB recrystallized grains became fine as a result of pinning the crystal growth of RFeB. In order to effectively obtain this pinning effect, for example, the hydrogen absorption time is preferably set to 360 minutes or more.

このような観点から、Bを10.8at%以上とした。これにより、経済性を著しく損なう均質化熱処理工程を省略でき、iHcの増加を図れる。一方、Bが15at%を超えると、磁石粉末中のBリッチ相の体積分率が高くなり、最大エネルギー積(BH)maxの低下を招くため好ましくない。   From such a viewpoint, B is set to 10.8 at% or more. Thereby, the homogenization heat treatment process which impairs economically can be omitted, and iHc can be increased. On the other hand, if B exceeds 15 at%, the volume fraction of the B-rich phase in the magnet powder is increased, and the maximum energy product (BH) max is lowered, which is not preferable.

なお、特許文献4、5、6、7の実施例中には、B量を20at%とした磁石粉末が開示されているが、そのiHc は0.46〜0.75MAm-1と低い。これは、吸水素時間が240分間と短かく、Bリッチ相と水素との反応が不十分であり、その後の脱水素時にBリッチ相が微細かつ密に析出しなかったためと考えられる。 In Examples of Patent Documents 4, 5, 6, and 7, magnet powders with a B content of 20 at% are disclosed, but their iHc is as low as 0.46 to 0.75 MAm −1 . This is presumably because the hydrogen absorption time was as short as 240 minutes, the reaction between the B-rich phase and hydrogen was insufficient, and the B-rich phase did not precipitate finely and densely during the subsequent dehydrogenation.

また、Rは、12at%未満では、初晶のα―Feが析出し易くなって、iHcの低下を招く。一方、Rが16%を超えると(BH)maxが低くなり好ましくない。   On the other hand, if R is less than 12 at%, primary crystal α-Fe is likely to be precipitated, leading to a decrease in iHc. On the other hand, when R exceeds 16%, (BH) max is lowered, which is not preferable.

このようなRには、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタノイドがある。もっとも、磁気特性に優れる元素として、Rが、Y、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ガドリニウム(Gd)、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)、ツリウム(Tm)およびルテチウム(Lu)の少なくとも1種以上からなると好適である。中でも特に、Rは、コスト及び磁気特性の観点から、Pr、NdおよびDyの一種以上からなると好ましい。   Such R includes scandium (Sc), yttrium (Y), and lanthanoids. However, as an element having excellent magnetic properties, R is Y, lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium. It is preferable to comprise at least one of (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm) and lutetium (Lu). Among these, R is preferably composed of one or more of Pr, Nd, and Dy from the viewpoint of cost and magnetic properties.

本発明の磁石合金は、さらに、上記元素以外にも、コバルト(Co)を0.1〜6at%、より望ましくは1〜6at%含むと好適である。Coは、磁石のキュリー温度を高め、耐熱性を向上させる元素だからである。Coが0.1at%未満では実質的な効果がない。一方、Coは高価であるため、工業的なコストの観点から6at%以下が好ましい。   The magnet alloy of the present invention further preferably contains 0.1 to 6 at%, more preferably 1 to 6 at% of cobalt (Co) in addition to the above elements. This is because Co is an element that increases the Curie temperature of the magnet and improves the heat resistance. If Co is less than 0.1 at%, there is no substantial effect. On the other hand, since Co is expensive, it is preferably 6 at% or less from the viewpoint of industrial cost.

本発明の磁石合金は、ガリウム(Ga)、ジルコニウム(Zr)、バナジウム(V)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ハフニウム(Hf)および銅(Cu)(以下、「第1元素群」という。)の少なくとも一種以上を合計で0.1〜2at%含んでいても良い。これらの元素は、磁石の保磁力iHcを向上させる元素だからである。   The magnet alloy of the present invention includes gallium (Ga), zirconium (Zr), vanadium (V), aluminum (Al), titanium (Ti), hafnium (Hf), and copper (Cu) (hereinafter referred to as “first element group”). A total of 0.1 to 2 at%. This is because these elements improve the coercive force iHc of the magnet.

また、本発明の磁石合金は、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)およびニッケル(Ni)(以下、「第2元素群」という。)の少なくとも一種以上を合計で0.1〜2at%含んでいても良い。これらの元素は、磁石の残留磁束密度(Br)を高める元素だからである。   The magnet alloy of the present invention contains 0.1 to 2 at% in total of at least one of niobium (Nb), tantalum (Ta) and nickel (Ni) (hereinafter referred to as “second element group”). May be. This is because these elements increase the residual magnetic flux density (Br) of the magnet.

第1元素群中の元素と第2元素群中の元素とを両方含む場合には、最大エネルギー積(BH)maxを向上させることができる。いずれの場合も、それらの合計が0.1at%未満では実質的な効果がなく、逆に2at%を超えるとiHc、Brまたは(BH)maxの低下を招き好ましくない。コスト、磁気特性を考慮して、Gaを0.1〜1.0at%、より望ましくは0.2〜0.4at%(0.3at%程度)、Nbを0.1〜1.0at%、より望ましくは0.1〜0.4at%(0.2at%程度)含有させると好適である。   When both the element in the first element group and the element in the second element group are included, the maximum energy product (BH) max can be improved. In any case, if the sum of them is less than 0.1 at%, there is no substantial effect, and if it exceeds 2 at%, iHc, Br or (BH) max is undesirably lowered. In consideration of cost and magnetic characteristics, Ga is 0.1 to 1.0 at%, more preferably 0.2 to 0.4 at% (about 0.3 at%), Nb is 0.1 to 1.0 at%, More desirably, the content is 0.1 to 0.4 at% (about 0.2 at%).

なお、いうまでもないが、本発明に係る合金や粉末等は、適宜、不可避不純物を含み得る。それらの組成は、Feでバランスされるが、敢ていうなら、Feは59〜77.2at%である。   Needless to say, the alloy and powder according to the present invention may contain unavoidable impurities as appropriate. Their composition is balanced with Fe, but to put it simply, Fe is 59-77.2 at%.

さらに、本発明の磁石合金は、前記Rとは別に、Laを0.001〜1.0at%含有していると好適である。これにより、その磁石合金からなる磁石粉末や硬質磁石の経年劣化を抑制できる。   Furthermore, it is preferable that the magnetic alloy of the present invention contains 0.001 to 1.0 at% La apart from R. Thereby, the aged deterioration of the magnet powder and hard magnet which consist of the magnet alloy can be suppressed.

何故なら、Laは希土類元素(R.E.)中で最も酸化電位の大きな元素である。このため、Laがいわゆる酸素ゲッタとして作用し、前記R(Nd、Dy等)よりもLaが選択的に(優先的に)酸化され、結果的にLaを含有した磁石粉末や硬質磁石の酸化が抑制される。このLaに替えてDy、Tb、Nd、Pr等の使用も考え得るが、これらの元素では、磁石粉末や硬質磁石の酸化抑制を十分には図れない。また、コスト的に観ても、それらの元素よりもLaの使用が好ましい。なお、このときの磁石合金中のRは、La以外の希土類元素である。   This is because La is an element having the highest oxidation potential among rare earth elements (RE). For this reason, La acts as a so-called oxygen getter, La is selectively (preferentially) oxidized over R (Nd, Dy, etc.), and as a result, oxidation of magnet powder and hard magnets containing La is performed. It is suppressed. Although use of Dy, Tb, Nd, Pr, etc. can be considered instead of La, these elements cannot sufficiently suppress the oxidation of magnet powder and hard magnets. In view of cost, the use of La is preferable to these elements. At this time, R in the magnet alloy is a rare earth element other than La.

ここで、Laは、磁石合金中に不可避不純物のレベルを越える微量含有されている程度で、耐蝕性等の向上効果を発揮する。そして、Laの不可避不純物レベル量が、0.001at%未満であることから、本発明では、La量を0.001at%以上とした。一方、Laが1.0at%を超えると、iHcの低下を招き好ましくない。ここで、La量の下限が、0.01at%、0.05at%、さらには0.1at%であると、十分な耐蝕性等の向上効果が発揮されより好ましい。そして、耐蝕性等の向上およびiHcの低下抑制の観点から、La量が0.01〜0.7at%であると一層好ましい。   Here, La exhibits an effect of improving corrosion resistance or the like as long as it is contained in a minute amount exceeding the level of inevitable impurities in the magnet alloy. And since the inevitable impurity level amount of La is less than 0.001 at%, in the present invention, the La amount is set to 0.001 at% or more. On the other hand, if La exceeds 1.0 at%, iHc is lowered, which is not preferable. Here, it is more preferable that the lower limit of the amount of La is 0.01 at%, 0.05 at%, and further 0.1 at% since sufficient effect of improving corrosion resistance and the like is exhibited. And from a viewpoint of improvement of corrosion resistance etc. and suppression of a fall of iHc, it is still more preferred in the amount of La being 0.01-0.7 at%.

なお、Laを含有する合金組成は、R2Fe141相を単一相若しくはほぼ単一相として存在させ得る合金組成ではなく、R2Fe141相とB−rich相等の多相組織からなる合金組成である。 The alloy composition containing La is not an alloy composition in which the R 2 Fe 14 B 1 phase can exist as a single phase or almost a single phase, but a multiphase such as an R 2 Fe 14 B 1 phase and a B-rich phase. It is an alloy composition consisting of a structure.

(磁石粉末とその製造方法)
本発明でいう磁石合金は、その形態を問わず、インゴット状でも、粉末状でも良い。また、粉末の場合は、その粒径や粒形状等も問わない。そこで、例えば、本発明の磁石合金を等方性磁石粉末や異方性磁石粉末として把握することもできる。
(Magnet powder and its manufacturing method)
The magnet alloy referred to in the present invention may be in an ingot shape or a powder shape regardless of its form. Moreover, in the case of powder, the particle size, particle shape, etc. are not ask | required. Therefore, for example, the magnet alloy of the present invention can be grasped as isotropic magnet powder or anisotropic magnet powder.

例えば、本発明の等方性磁石粉末は、主成分であるFeと12〜16at%のRと10.8〜15 at%のBとを少なくとも含有し均質化熱処理工程の施されていない合金のインゴットを1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する水素化工程と、該水素化工程後に水素を除去する脱水素工程とからなるHDDR処理を行う製造方法を経て得られる。   For example, the isotropic magnet powder of the present invention is an alloy that contains at least Fe as a main component, 12 to 16 at% R, and 10.8 to 15 at% B and has not been subjected to a homogenization heat treatment step. It is obtained through a manufacturing method in which an HDDR process including a hydrogenation step of holding an ingot in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173K and a dehydrogenation step of removing hydrogen after the hydrogenation step is performed.

また、本発明の異方性磁石粉末は、主成分であるFeと12〜16at%のRと10.8〜15 at%のBとを少なくとも含有し均質化熱処理工程の施されていない合金のインゴットを873K以下の水素ガス雰囲気中に保持する低温水素化工程と、該低温水素化工程後に20〜100kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する高温水素化工程と、該高温水素化工程後に0.1〜20kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する第1排気工程と、該第1排気工程後に水素を除去する第2排気工程とからなるd−HDDR処理を行う製造方法を経て得られる。   The anisotropic magnet powder of the present invention is an alloy that contains at least Fe as a main component, 12 to 16 at% R, and 10.8 to 15 at% B and has not been subjected to a homogenization heat treatment step. A low temperature hydrogenation step for holding an ingot in a hydrogen gas atmosphere of 873 K or less, a high temperature hydrogenation step for holding in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K at 20 to 100 kPa after the low temperature hydrogenation step, and the high temperature hydrogenation step A manufacturing method for performing d-HDDR treatment comprising a first evacuation step that is later maintained in a hydrogen gas atmosphere at 102 to 1173 K at 0.1 to 20 kPa, and a second evacuation step that removes hydrogen after the first evacuation step. It is obtained through.

(ボンド磁石)
さらに、それらの磁石粉末を用いると、低コストで高性能なボンド磁石が得られる。
例えば、等方性磁石粉末を用いた場合、本発明のボンド磁石は、主成分であるFeと12〜16at%のRと10.8〜15 at%のBとを少なくとも含有し均質化熱処理工程の施されていない合金のインゴットを1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する水素化工程と該水素化工程後に水素を除去する脱水素工程とからなるHDDR処理により得られた等方性磁石粉と、バインダとを混合し、成形してなることを特徴とする。
(Bonded magnet)
Furthermore, when these magnet powders are used, a high-performance bonded magnet can be obtained at a low cost.
For example, when an isotropic magnet powder is used, the bonded magnet of the present invention contains at least Fe as a main component, 12 to 16 at% R, and 10.8 to 15 at% B, and a homogenization heat treatment step. Isotropic magnet powder obtained by HDDR treatment comprising a hydrogenation step in which an ingot of an alloy not subjected to heat treatment is maintained in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K and a dehydrogenation step in which hydrogen is removed after the hydrogenation step And a binder are mixed and molded.

また、異方性磁石粉末を用いた場合、本発明のボンド磁石は、主成分であるFeと12〜16at%のRと10.8〜15 at%のBとを少なくとも含有し均質化熱処理工程の施されていない合金のインゴットを873K以下の水素ガス雰囲気中に保持する低温水素化工程と、該低温水素化工程後に20〜100kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する高温水素化工程と、該高温水素化工程後に0.1〜20kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する第1排気工程と、該第1排気工程後に水素を除去する第2排気工程とからなるd−HDDR処理により得られた異方性磁石粉末と、バインダとを混合し、加圧成形してなることを特徴とする。   Moreover, when anisotropic magnet powder is used, the bonded magnet of the present invention contains at least Fe as a main component, 12 to 16 at% R, and 10.8 to 15 at% B, and a homogenization heat treatment step. A low temperature hydrogenation step for holding an ingot of an alloy not subjected to heat treatment in a hydrogen gas atmosphere of 873 K or less, and a high temperature hydrogenation step for holding a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K at 20 to 100 kPa after the low temperature hydrogenation step A first evacuation step that is maintained in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K at 0.1 to 20 kPa after the high-temperature hydrogenation step, and a second evacuation step that removes hydrogen after the first evacuation step. The anisotropic magnetic powder obtained by the HDDR process and a binder are mixed and pressure-molded.

なお、前述したR、Co、第1元素群または第2元素群に関する内容は、上記等方性磁石粉末、異方性磁石粉末およびそれらの製造方法並びにボンド磁石についても適宜該当する。さらに、Laの添加についても同様であるが、その詳細は後述する。   In addition, the content regarding R, Co, the first element group, or the second element group described above also applies to the isotropic magnet powder, the anisotropic magnet powder, the manufacturing method thereof, and the bonded magnet as appropriate. The same applies to the addition of La, details of which will be described later.

以下に実施形態を挙げて、本発明をより詳しく説明する。
(1)磁石粉末とその製造方法
本発明の磁石粉末は、上記磁石合金のインゴットや粗粉末(粒子)に、前述したHDDR処理法やd−HDDR処理法を施すことにより得られる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.
(1) Magnet powder and production method thereof The magnet powder of the present invention is obtained by subjecting the ingot or coarse powder (particles) of the magnetic alloy to the HDDR treatment method or d-HDDR treatment method described above.

(a)HDDR処理法
本発明に係るHDDR処理は、前述したように、10.8〜15at%のBを組成にもつ合金(インゴット)に、水素化工程および脱水素工程を施してなる。水素化工程の条件は前述した通りである。
(a) HDDR Treatment Method As described above, the HDDR treatment according to the present invention is performed by subjecting an alloy (ingot) having B in the composition of 10.8 to 15 at% to a hydrogenation step and a dehydrogenation step. The conditions for the hydrogenation step are as described above.

脱水素工程は、具体的には、例えば、水素圧力を10-1Pa以下の雰囲気にする工程である。また、脱水素工程中の温度は、例えば、1023〜1173Kとすれば良い。なお、本明細書でいう水素圧力は、特に断らない限り水素の分圧を意味する。従って、各工程中の水素分圧が所定値内であれば、真空雰囲気でも不活性ガス等の混合雰囲気でも良い。 Specifically, the dehydrogenation step is a step of bringing the hydrogen pressure into an atmosphere of 10 −1 Pa or less, for example. Moreover, what is necessary is just to set the temperature in a dehydrogenation process to 1023-1173K, for example. In addition, unless otherwise indicated, the hydrogen pressure as used in this specification means the partial pressure of hydrogen. Therefore, as long as the hydrogen partial pressure in each step is within a predetermined value, a vacuum atmosphere or a mixed atmosphere such as an inert gas may be used.

上記各工程の処理時間は、1バッチあたりの処理量に依る。例えば、1バッチあたりの処理量が10kgの場合なら、水素化工程を360〜1800分、脱水素工程を30〜180分程度行えば良い。その他、HDDR処理自体については、前述の特許文献3等に詳しく開示されているので、適宜参照すれば良い。   The processing time for each of the above steps depends on the processing amount per batch. For example, when the processing amount per batch is 10 kg, the hydrogenation step may be performed for 360 to 1800 minutes and the dehydrogenation step for about 30 to 180 minutes. In addition, the HDDR process itself is disclosed in detail in the above-mentioned Patent Document 3 and the like, and may be referred to as appropriate.

このHDDR処理法により得られた磁石粉末は、工業的には、等方性磁石粉末として意味をもつ。その磁石粉末は、例えば、iHcが0.8〜1.7(MA/m)で、(BH)maxが60〜120(kJ/m3)の優れた磁気特性を示す。 The magnet powder obtained by this HDDR processing method has industrial significance as an isotropic magnet powder. The magnet powder exhibits excellent magnetic properties with, for example, iHc of 0.8 to 1.7 (MA / m) and (BH) max of 60 to 120 (kJ / m 3 ).

次に、HDDR処理の各工程と、Bリッチな上記組成からなる本発明の磁石合金と関連を説明する。
HDDR処理の第1工程である水素化工程で、水素とRFeB系合金および水素とBリッチ相を十分に反応させる。続く第2工程である脱水素工程では、そのBリッチ相を微細かつ密に析出させる。そして、この微細に析出したBリッチ相は、RFeB結晶粒成長をピン止めして、RFeB結晶粒を微細にする。これにより、高い保磁力(iHc)が得られる。
Next, each step of the HDDR process and the relationship with the magnet alloy of the present invention having the above B-rich composition will be described.
In the hydrogenation process, which is the first process of the HDDR process, hydrogen and the RFeB alloy and hydrogen and the B-rich phase are sufficiently reacted. In the subsequent dehydrogenation step, which is the second step, the B-rich phase is finely and densely precipitated. The finely precipitated B-rich phase pinches the RFeB crystal grain growth and makes the RFeB crystal grain fine. Thereby, a high coercive force (iHc) is obtained.

(b)d−HDDR処理法
本発明に係るd−HDDR処理は、前述したように、10.8〜15at%のBを組成にもつ合金(インゴット)に、低温水素化工程、高温水素化工程、第1排気工程および第2排気工程を施してなる。
(b) d-HDDR treatment method The d-HDDR treatment according to the present invention is carried out in the low-temperature hydrogenation process and the high-temperature hydrogenation process, as described above, to an alloy (ingot) having B in the composition of 10.8 to 15 at%. The first exhaust process and the second exhaust process are performed.

高温水素化工程および第1排気工程の条件は、前述した通りである。低温水素化工程は、例えば、水素圧力が30〜200kPaの雰囲気とする工程である。第2排気工程は、例えば、水素圧力を10-1Pa以下の雰囲気にする工程であり、そのときの温度は、例えば、1023〜1173K程度である。なお、第1排気工程と第2排気工程とを併せて脱水素工程を構成している。 The conditions for the high-temperature hydrogenation process and the first exhaust process are as described above. A low-temperature hydrogenation process is a process made into the atmosphere whose hydrogen pressure is 30-200 kPa, for example. The second exhaust process is, for example, a process in which the hydrogen pressure is set to an atmosphere of 10 −1 Pa or less, and the temperature at that time is, for example, about 1023 to 1173K. The first evacuation process and the second evacuation process together constitute a dehydrogenation process.

上記各工程の処理時間は、1バッチあたりの処理量に依る。例えば、1バッチあたりの処理量が10kgの場合なら、低温水素化工程を30分以上、高温水素化工程を360〜1800分、第1排気工程を10〜240分および第2排気工程を10〜120分程度行えば良い。なお、d−HDDR処理法自体については、前述の特許文献9等に詳しく開示されているので、適宜参照すれば良い。   The processing time for each of the above steps depends on the processing amount per batch. For example, if the processing amount per batch is 10 kg, the low temperature hydrogenation process is 30 minutes or more, the high temperature hydrogenation process is 360 to 1800 minutes, the first exhaust process is 10 to 240 minutes, and the second exhaust process is 10 to 10 minutes. It only takes about 120 minutes. Note that the d-HDDR processing method itself is disclosed in detail in the aforementioned Patent Document 9 and the like, and may be referred to as appropriate.

このd−HDDR処理法により得られた磁石粉末は、優れた磁気特性を示す異方性磁石粉末である。その磁気特性は、例えば、iHcが0.8〜1.7(MA/m)で、(BH)maxが190〜290(kJ/m3)ともなる。 The magnet powder obtained by this d-HDDR treatment method is an anisotropic magnet powder that exhibits excellent magnetic properties. The magnetic properties are, for example, iHc of 0.8 to 1.7 (MA / m) and (BH) max of 190 to 290 (kJ / m 3 ).

次に、d−HDDR処理の各工程と、Bリッチな上記組成からなる本発明の磁石合金と関連を説明する。
d−HDDR処理の第1工程である低温水素化工程(水素圧力:30〜200kPa程度)で、水素をRFeB系合金に十分に急増させる。続く第2工程である高温水素化工程(水素圧力:20〜100kPa程度)で、水素とRFeB系合金とを緩やかに反応させる。このとき、異方性の方位転写相となるFe2B相の結晶方位をほぼ一方向に析出させると共に水素とBリッチ相とを十分に反応させる。さらに、第3工程である第1排気工程では、Fe2B相の結晶方位を維持したまま、RFeB結晶を析出させ、かつ、Bリッチ相を微細かつ密に析出させる。この微細かつ密に析出したBリッチ相によって、RFeB結晶粒成長がピン止めされて、RFeB結晶粒が微細となる。最後に第4工程である第2排気工程で、合金内部に残留した水素を取り除く。
Next, each step of the d-HDDR processing and the relationship with the magnet alloy of the present invention having the above B-rich composition will be described.
In the low-temperature hydrogenation step (hydrogen pressure: about 30 to 200 kPa), which is the first step of the d-HDDR treatment, hydrogen is rapidly increased to the RFeB-based alloy. In the subsequent high-temperature hydrogenation process (hydrogen pressure: about 20 to 100 kPa), hydrogen and the RFeB-based alloy are reacted slowly. At this time, the crystal orientation of the Fe2B phase, which becomes an anisotropic orientation transfer phase, is precipitated in almost one direction, and hydrogen and the B-rich phase are sufficiently reacted. Further, in the first exhaust process, which is the third process, the RFeB crystal is precipitated while the crystal orientation of the Fe2B phase is maintained, and the B-rich phase is finely and densely precipitated. RFeB crystal grain growth is pinned by the fine and densely precipitated B-rich phase, and the RFeB crystal grains become fine. Finally, hydrogen remaining in the alloy is removed in a second exhaust process, which is a fourth process.

ここで特に重要なことは、高温水素化工程で、Fe2B相の結晶方位をほぼ一方向に析出させることと、続く第1排気工程で、Fe2B相の結晶方位を維持したまま、微細かつ密に析出したBリッチ相のピン止め効果によってRFeB結晶を微細に析出させることである。これにより、高iHcの異方性磁石粉末が得られる。   What is particularly important here is that the crystal orientation of the Fe2B phase is precipitated almost in one direction in the high-temperature hydrogenation step, and the crystal orientation of the Fe2B phase is maintained finely and densely in the subsequent first exhaust step. The RFeB crystal is finely precipitated by the pinning effect of the precipitated B-rich phase. Thereby, anisotropic magnet powder with high iHc is obtained.

また、上記いずれの処理を行う場合にも、インゴットを原料合金として使用できるが、粉砕処理した粗粉末を用いると、各処理を効率的に進めることができる。そのインゴットの粉砕や、上記処理後に行う粉末化は、乾式若しくは湿式の機械粉砕(ジョークラッシャ、ディスクミル、ボールミル、振動ミル、ジェットミル等)等を用いて行うことができる。   Further, in any of the above treatments, the ingot can be used as a raw material alloy, but each treatment can be efficiently advanced by using a pulverized coarse powder. The pulverization of the ingot and the pulverization performed after the above treatment can be performed using a dry or wet mechanical pulverization (a jaw crusher, a disk mill, a ball mill, a vibration mill, a jet mill, or the like).

(c)流動度と嵩密度
本発明の磁石合金に対して、上記HDDR処理やd−HDDR処理を施して得た磁石粉末は、粒径が略球状となる。このため、特許文献1、2のようなメルトスパン法によって製造した薄片と異なり、本発明の磁石粉末を用いて製造したペレットの流動度は小さく、嵩密度は大きくなる。その結果、磁石粉末の最も重要な用途であるボンド磁石の製作に際して、成形用金型へのペレットの給粉性を高めることができる。また、本発明の磁石粉末は、平均粒径が50〜200μm程度の適度な大きさであることから、上記流動度や嵩密度の向上のみならず、付着や凝集等を抑制できるので、取扱い性にも優れる。その結果、ボンド磁石等の生産性、品質、歩留まり等も向上し、各種磁石の低コスト化を図れる。
(c) Fluidity and bulk density Magnet powder obtained by subjecting the magnet alloy of the present invention to the HDDR treatment or d-HDDR treatment has a substantially spherical particle size. For this reason, unlike the flakes manufactured by the melt span method as in Patent Documents 1 and 2, pellets manufactured using the magnet powder of the present invention have a low fluidity and a large bulk density. As a result, when producing a bonded magnet, which is the most important application of the magnet powder, it is possible to improve the powder feeding property of the pellets to the molding die. In addition, since the magnet powder of the present invention has an appropriate average particle size of about 50 to 200 μm, not only the fluidity and bulk density can be improved, but also adhesion and aggregation can be suppressed. Also excellent. As a result, productivity, quality, yield, etc. of bonded magnets can be improved, and the cost of various magnets can be reduced.

具体的にいうと、上記磁石粉末とバインダである有機系樹脂10〜45mass%とを混合して得られたペレットの流動度は0.55〜0.64(s/g)、その嵩密度は3.25〜3.5(g/cm3)ともなる。なお、上記磁石粉末に混合する有機系樹脂量は、圧縮成形用ペレットの場合10〜25mass%、射出成形用ペレットの場合30〜45mass%、押出成形用ペレットの場合20〜35mass%とするとより好ましい。 Specifically, the fluidity of pellets obtained by mixing the magnetic powder and the organic resin 10 to 45 mass% as a binder is 0.55 to 0.64 (s / g), and the bulk density is It is also 3.25 to 3.5 (g / cm 3 ). The amount of the organic resin mixed with the magnet powder is more preferably 10 to 25 mass% in the case of compression molding pellets, 30 to 45 mass% in the case of pellets for injection molding, and 20 to 35 mass% in the case of pellets for extrusion molding. .

ところで、上記磁石粉末の粒径が略球状となるのは次の理由による。HDDR処理やd−HDDR処理を施して磁石粉末を製造する場合、得られる粒子形状は、その処理前の合金組織に大きな影響を受ける。HDDR処理の水素化工程初期やd−HDDR処理の低温水素化工程において、合金が水素を吸蔵すると、体積膨張を起こして、主に、脆弱な結晶粒界で破断するからである。   By the way, the reason why the particle diameter of the magnet powder is substantially spherical is as follows. When magnet powder is produced by performing HDDR treatment or d-HDDR treatment, the resulting particle shape is greatly affected by the alloy structure before the treatment. This is because when the alloy occludes hydrogen in the initial stage of the hydrogenation process of the HDDR process or in the low-temperature hydrogenation process of the d-HDDR process, it causes volume expansion and breaks mainly at fragile grain boundaries.

ここで、磁石合金がインゴットのような鋳造体からなる場合、その中央部の結晶組織は等軸粒状となり、端部の結晶組織はデンドライド状となる。本発明の場合、Bリッチ相の存在により、初晶であるα―Feの晶出または析出が抑制されるため、端部に形成されるデンドライド状の結晶組織も微細となる。その結果、本発明の磁石合金からなる鋳造体にHDDR処理やd−HDDR処理を施した場合、その鋳造体の中央部からは1つの結晶粒がほぼ1つの略球状粒子となって得られると共に、その端部からは複数個のデンドライド状結晶が1つの略球状粒子となって得られる。こうして、従来のメルトスパン法等によって得られる磁石粉末に比べれば、磁石粉末の構成粒子は遙かに球形に近くなる。   Here, when the magnet alloy is made of a cast body such as an ingot, the crystal structure of the central part is equiaxed and the crystal structure of the end part is dendritic. In the present invention, the presence of the B-rich phase suppresses the crystallization or precipitation of α-Fe, which is the primary crystal, so that the dendritic crystal structure formed at the end also becomes fine. As a result, when HDDR treatment or d-HDDR treatment is performed on a cast body made of the magnet alloy of the present invention, one crystal grain is obtained as almost one substantially spherical particle from the center of the cast body. From the end, a plurality of dendritic crystals are obtained as one substantially spherical particle. In this way, the constituent particles of the magnet powder are much closer to a sphere than the magnet powder obtained by the conventional melt span method or the like.

(2)ボンド磁石とその製造方法
上述のように得られた磁石粉末を用いると、磁気特性に優れるのみならず、その優れた給粉性からボンド磁石を低コストで生産できる。
(2) Bonded magnet and its manufacturing method When the magnet powder obtained as described above is used, not only the magnetic properties are excellent, but also the bonded magnet can be produced at low cost because of its excellent powder feeding property.

このボンド磁石は、前述の等方性磁石粉末や異方性磁石粉末とバインダとを混合する混合工程と、この混合工程により得られた混合粉末を成形する成形工程とを経て得られる。バインダには、上述したような有機バインダの他、金属バインダ等がある。もっとも、樹脂バインダ等の有機バインダが一般的である。樹脂バインダに使用する樹脂は、熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でも良い。このような樹脂バインダを使用する場合、上記混合工程は、磁石粉末と樹脂バインダとを混練する混練工程としても良い。上記成形工程には、圧縮成形、射出成形、押出成形等がある。磁石粉末として異方性磁粉を使用する場合は、その異方性磁粉を磁場中で成形する。また、樹脂バインダとして熱硬化性樹脂を使用した場合は、成形工程中または成形工程後に加熱(キュア)処理が施される。   This bonded magnet is obtained through a mixing step of mixing the aforementioned isotropic magnet powder or anisotropic magnet powder and a binder, and a forming step of forming the mixed powder obtained by this mixing step. In addition to the organic binder as described above, the binder includes a metal binder and the like. However, organic binders such as resin binders are common. The resin used for the resin binder may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin. When such a resin binder is used, the mixing step may be a kneading step of kneading the magnet powder and the resin binder. The molding process includes compression molding, injection molding, extrusion molding and the like. When anisotropic magnetic powder is used as the magnet powder, the anisotropic magnetic powder is molded in a magnetic field. Further, when a thermosetting resin is used as the resin binder, a heating (curing) process is performed during or after the molding process.

(3)La系材料の添加
前述したように、Laは希土類元素中で酸化電位が最も大きいことから、Laを含有した磁石粉末や硬質磁石は、その酸化が抑制されて非常に優れた耐蝕性等を発現する。このLaの添加形態として、例えば、次の3形態を考えることができる。
(3) Addition of La-based material As described above, since La has the highest oxidation potential among rare earth elements, La-containing magnetic powders and hard magnets have extremely excellent corrosion resistance with their oxidation suppressed. And so on. As the addition form of La, for example, the following three forms can be considered.

(a)溶製段階からLa系材料を添加しておき、Laを含有したRFeB系磁石合金(インゴット)を使用して磁石粉末等を製造する場合、
(b)HDDR処理またはd−HDDR処理により得られたRFeB系磁石粉末にLa系材料を混合し、その磁石粉末にLaを拡散またはコーティングさせる場合、
(c)磁石粉末の製造途中で得られたRFeB系水素化物(RFeBHx)に、La系材料を混合し、その水素化物にLaを拡散またはコーティングさせる場合である。
(A) When a La-based material is added from the melting stage and a magnet powder or the like is manufactured using an RFeB-based magnet alloy (ingot) containing La,
(B) When a La material is mixed with RFeB magnet powder obtained by HDDR treatment or d-HDDR treatment, and La is diffused or coated on the magnet powder,
(C) A case where a La-based material is mixed with an RFeB-based hydride (RFeBHx) obtained during the production of a magnet powder, and La is diffused or coated on the hydride.

いずれの場合でも、前記Rとは別にLaが存在する限り、磁石粉末や硬質磁石の耐蝕性等の向上を図れるので、本発明ではLaの添加形態等を特に問題にはしていない。   In any case, as long as La exists separately from R, the corrosion resistance and the like of the magnet powder and the hard magnet can be improved. Therefore, in the present invention, the addition form of La is not particularly problematic.

もっとも、Laに酸素ゲッタの機能をもたせて磁石粉末等の酸化を一層効果的に抑制する観点からすると、Laが磁石粉末の構成粒子等の表面またはそれらの近傍に存在する方が好ましい。従って、磁石合金中に最初からLaを含有させるよりも、磁石粉末の製造後または製造途中でLa系材料を混合し、磁石粉末の表面または内部にLaを拡散等させる方が有利である。   However, from the viewpoint of suppressing the oxidation of the magnet powder and the like more effectively by giving the function of oxygen getter to La, it is preferable that La is present on the surface of the constituent particles of the magnet powder or the vicinity thereof. Therefore, it is more advantageous to mix La-based material after the magnet powder is produced or in the middle of production and to diffuse La on the surface or inside of the magnet powder, rather than including La from the beginning in the magnet alloy.

そこで例えば、前述の等方性磁石粉末の製造方法の場合なら、前記脱水素工程後に得られた磁石粉末に、La単体、La合金およびLa化合物の一種以上からなるLa系材料を混合してなるLa混合物を、673〜1123Kに加熱して該磁石粉末の表面および内部にLaを拡散させる拡散熱処理工程を行い、得られた等方性磁石粉末が全体を100at%としたときにLaを0.001〜1.0at%含有するようにすると好適である。   Therefore, for example, in the case of the above-described method for producing an isotropic magnet powder, the magnet powder obtained after the dehydrogenation step is mixed with a La-based material composed of at least one of La, La alloy, and La compound. When the La mixture is heated to 673 to 1123K and a diffusion heat treatment process for diffusing La into the surface and the inside of the magnet powder is performed, when the total isotropic magnet powder is 100 at%, La is set to 0. It is preferable to contain 001-1.0at%.

また、磁石粉末の製造途中であるRFeBHx粉末等にLa系材料を混合し、Laをその表面および内部に拡散等させることも考えられる。このRFeBHx粉末等は、RFeB系粉末等に比べて、RやFeが非常に酸化され難い状態にある。このため、酸化が抑制された状態でLaの拡散やコーティングがなされ、耐蝕性等に優れた磁石粉末が安定した品質で得られる点で一層好ましい。ところでこの水素化物(RFeBHx)は、水素化工程で三相分解したRH2相から水素が除去され、Fe2B相の結晶方位が転写された多結晶が再結合したものであり、d−HDDR処理の第1排気工程後に得られる。 It is also conceivable that a La-based material is mixed with RFeBHx powder or the like, which is in the process of manufacturing magnet powder, and La is diffused on the surface and inside thereof. This RFeBHx powder and the like are in a state in which R and Fe are very difficult to oxidize compared to RFeB-based powder and the like. For this reason, it is more preferable in that La is diffused or coated in a state where oxidation is suppressed, and magnet powder excellent in corrosion resistance and the like can be obtained with stable quality. By the way, this hydride (RFeBHx) is obtained by removing hydrogen from the RH 2 phase that has undergone the three-phase decomposition in the hydrogenation process and recombining the polycrystals to which the crystal orientation of the Fe 2 B phase is transferred. Obtained after the first evacuation step of the treatment.

そこで、本発明の異方性磁石粉末の製造方法は、さらに、前記第1排気工程後に得られたRFeB系水素化物へ、La単体、La合金、La化合物またはそれらの水素化物の一種以上からなるLa系材料を混合してなるLa混合物を、673〜1123Kに加熱して該RFeB系水素化物の表面および内部にLaを拡散させる拡散熱処理工程を備え、前記第2排気工程は、該拡散熱処理工程後のLa処理物から水素を除去する工程としたり、若しくは拡散熱処理工程後と前記第2排気工程とを同時に行ったり、または、第2排気工程後に拡散熱処理工程を実施したりするものである。このような方法により得られた異方性磁石粉末が全体を100at%としたときにLaを0.001〜1.0at%含有するものであると好適である。   Therefore, the method for producing anisotropic magnet powder of the present invention further comprises Lae simple substance, La alloy, La compound or one or more of those hydrides to the RFeB hydride obtained after the first exhaust step. A diffusion heat treatment step is performed in which a La mixture obtained by mixing La-based materials is heated to 673 to 1123 K to diffuse La into the surface and inside of the RFeB hydride, and the second exhaust step includes the diffusion heat treatment step. This is a process for removing hydrogen from the La-treated product later, or after the diffusion heat treatment process and the second exhaust process at the same time, or after the second exhaust process. It is preferable that the anisotropic magnet powder obtained by such a method contains 0.001 to 1.0 at% La when the whole is 100 at%.

ここで、拡散熱処理工程は、RFeB系磁石粉末またはRFeB系水素化物の表面および内部にLaを拡散(またはコーティング)させる工程である。この拡散熱処理工程は、La系材料の混合後に行っても、その混合と同時に行っても良い。この処理温度が673K未満では、La系材料が液相になり難く拡散処理が困難となる。一方、1123Kを超えると、RFeB系磁石粉末等の結晶粒成長を生じ、iHcの低下を招いて耐蝕性等の向上(永久減磁率の低減)を十分に図れない。また、その処理時間は、0.5〜5時間が好ましい。0.5時間未満ではLaの拡散が不十分となり、磁石粉末の耐蝕性等があまり向上しない。一方、5時間を超えるとiHcの低下を招く。なお、言うまでもないが、この拡散熱処理工程は、酸化防止雰囲気(例えば、真空雰囲気)中で行われるのが好ましい。また、La系材料は、前述した通りであるが、その形態は問わない。もっとも、磁石粉末の製造工程を効率よく確実に行う観点から、それらは粉末状であることが好ましい。La合金やLa化合物は、Laと遷移金属元素(TM)との合金や化合物(金属間化合物を含む)であると好ましい。例えば、LaCo、LaNdCo、LaDyCo等である。特にCoは、磁石粉末のキュリー点をも高め得るの好適である。   Here, the diffusion heat treatment step is a step of diffusing (or coating) La on the surface and inside of the RFeB magnet powder or RFeB hydride. This diffusion heat treatment step may be performed after mixing the La-based material or simultaneously with the mixing. If this processing temperature is less than 673 K, the La-based material is unlikely to be in a liquid phase, and diffusion processing is difficult. On the other hand, if it exceeds 1123K, crystal growth of RFeB-based magnet powder or the like occurs, leading to a decrease in iHc, and improvement in corrosion resistance and the like (reduction in permanent demagnetization factor) cannot be sufficiently achieved. The treatment time is preferably 0.5 to 5 hours. If it is less than 0.5 hour, the diffusion of La becomes insufficient, and the corrosion resistance of the magnet powder does not improve so much. On the other hand, when it exceeds 5 hours, iHc falls. Needless to say, this diffusion heat treatment step is preferably performed in an oxidation-preventing atmosphere (for example, a vacuum atmosphere). The La-based material is as described above, but the form is not limited. However, from the viewpoint of efficiently and reliably performing the production process of the magnet powder, it is preferable that they are in powder form. The La alloy or La compound is preferably an alloy or compound (including an intermetallic compound) of La and a transition metal element (TM). For example, LaCo, LaNdCo, LaDyCo, etc. Co is particularly suitable for increasing the Curie point of the magnet powder.

以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
(実施例1、実施例2)
(1)合金、磁粉およびボンド磁石の製造
本発明に係る磁石合金の実施例として、表1または表2中の試料1〜10に挙げた組成をもつインゴット(磁石合金)を溶解・鋳造して製造した。また、比較例として、各表中の試料C1〜C6に挙げた組成のインゴットを溶解・鋳造して製造した。製造したインゴットは、それぞれ30kg程度である。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples.
(Example 1, Example 2)
(1) Manufacture of alloy, magnetic powder and bonded magnet As an example of a magnet alloy according to the present invention, an ingot (magnet alloy) having the composition listed in Samples 1 to 10 in Table 1 or Table 2 is melted and cast. Manufactured. Moreover, as a comparative example, it manufactured by melt | dissolving and casting the ingot of the composition quoted to the samples C1-C6 in each table | surface. The manufactured ingots are about 30 kg each.

なお、表1および表2に示した各試料の合金組成はそれぞれ同一である。但し、表1と表2とでは、各試料(インゴット)に施した処理が異なる。すなわち、表1は、各試料にHDDR処理を施した場合であり、表1に示した磁粉は、その処理を経て得られた等方性磁石粉末である。また、表1に示したボンド磁石は、その等方性磁石粉末から製造したものである。以下、これらを実施例1という。   The alloy compositions of the samples shown in Table 1 and Table 2 are the same. However, Table 1 and Table 2 differ in the treatment applied to each sample (ingot). That is, Table 1 shows a case where each sample was subjected to HDDR treatment, and the magnetic powder shown in Table 1 is an isotropic magnet powder obtained through the treatment. Moreover, the bonded magnet shown in Table 1 is manufactured from the isotropic magnet powder. These are hereinafter referred to as Example 1.

表2は、各試料にd−HDDR処理を施した場合であり、表2に示した磁粉は、その処理を経て得られた異方性磁石粉末である。また、表2に示したボンド磁石は、その異方性磁石粉末から製造したものである。以下、これらを実施例2という。   Table 2 shows a case where each sample was subjected to d-HDDR treatment. The magnetic powder shown in Table 2 is an anisotropic magnet powder obtained through the treatment. The bonded magnets shown in Table 2 are manufactured from the anisotropic magnet powder. These are hereinafter referred to as Example 2.

次に、表1および表2に示した磁粉およびボンド磁石の具体的な製造条件を説明する。
(a)表1に示した磁粉は、試料No.1〜10およびC1〜C6の合金組成をもつインゴットに、いずれも均質化熱処理を施さずに、水素化工程と脱水素工程とからなるHDDR処理を施して製造した。すなわち、表1に示す温度および水素圧力からなる水素ガス雰囲気下で、360分間の熱処理を行った(水素化工程)。これに引き続いて、60分間、ロータリポンプおよび拡散ポンプで真空引きして、10-1Pa以下の真空雰囲気下で冷却した(脱水素工程)。こうして、1バッチ当たり、各10kg程度の磁粉を作製した。
Next, specific manufacturing conditions for the magnetic powder and bonded magnet shown in Tables 1 and 2 will be described.
(A) The magnetic powder shown in Table 1 is sample No. The ingots having the alloy compositions of 1 to 10 and C1 to C6 were produced by subjecting them to HDDR treatment comprising a hydrogenation step and a dehydrogenation step without being subjected to a homogenization heat treatment. That is, a heat treatment was performed for 360 minutes in a hydrogen gas atmosphere having a temperature and a hydrogen pressure shown in Table 1 (hydrogenation step). This was followed by evacuation with a rotary pump and a diffusion pump for 60 minutes and cooling in a vacuum atmosphere of 10 −1 Pa or less (dehydrogenation step). Thus, about 10 kg of magnetic powder was produced per batch.

(b)表2に示した磁粉も、試料No.1〜10およびC1〜C6の合金組成をもつインゴットに、いずれも均質化熱処理を施さずに、低温水素化工程、高温水素化工程、第1排気工程および第2排気工程とからなるd−HDDR処理を施して製造した。すなわち、室温、水素圧力100kPaの水素ガス雰囲気下で、各試料合金へ十分に水素を吸収させた(低温水素化工程)。次に、表2に示す温度および水素圧力の水素ガス雰囲気下で、480分間の熱処理を施した(高温水素化工程)。引き続き、表2に示す同温度で、水素圧力0.1〜20kPaの水素ガス雰囲気下で、160分間の熱処理を施した(第1排気工程)。最後に、60分間、ロータリポンプおよび拡散ポンプで真空引きして、10-1Pa以下の真空雰囲気下で冷却した(第2排気工程)。こうして、1バッチ当たり、各10kg程度の磁粉を作製した。 (B) The magnetic powder shown in Table 2 is also sample No. D-HDDR consisting of a low temperature hydrogenation step, a high temperature hydrogenation step, a first exhaust step and a second exhaust step without subjecting the ingots having the alloy compositions of 1 to 10 and C1 to C6 to homogenization heat treatment. Produced by treatment. That is, hydrogen was sufficiently absorbed in each sample alloy in a hydrogen gas atmosphere at room temperature and a hydrogen pressure of 100 kPa (low temperature hydrogenation step). Next, heat treatment was performed for 480 minutes in a hydrogen gas atmosphere at the temperature and hydrogen pressure shown in Table 2 (high-temperature hydrogenation step). Subsequently, a heat treatment for 160 minutes was performed at the same temperature shown in Table 2 in a hydrogen gas atmosphere at a hydrogen pressure of 0.1 to 20 kPa (first exhaust process). Finally, it was evacuated with a rotary pump and a diffusion pump for 60 minutes and cooled in a vacuum atmosphere of 10 −1 Pa or less (second exhaust process). Thus, about 10 kg of magnetic powder was produced per batch.

(c)次に、こうして得られた表1に示す各種等方性磁粉と表2に示す各種異方性磁粉とを用いて、次のようなボンド磁石をそれぞれ製造した。 (C) Next, using the various isotropic magnetic powders shown in Table 1 and the various anisotropic magnetic powders shown in Table 2 thus obtained, the following bonded magnets were produced.

先ず、各磁粉へ予めブタノンに溶かしたエポキシ樹脂(3wt%)を混合した。そして、真空引きしながらブタノンを揮発させ、ボンド磁石用ペレットを作製した。参考試料として、メルトスピニング法により作製された薄片形状のMQP−B(マグネクエンチインターナショナル製)を原料とした同様のペレットも用意した。そして、このペレットを、2.5Tの磁場中で配向させつつ、7mmの立方体形状に加圧成形してボンド磁石を得た。   First, an epoxy resin (3 wt%) previously dissolved in butanone was mixed with each magnetic powder. Then, butanone was volatilized while evacuating to produce a bonded magnet pellet. As a reference sample, a similar pellet was prepared using a flake-shaped MQP-B (manufactured by Magnequench International) produced by a melt spinning method as a raw material. And this pellet was press-molded into a 7 mm cubic shape while being oriented in a 2.5 T magnetic field to obtain a bonded magnet.

(2)磁粉およびボンド磁石の磁気測定
(a)得られた各磁粉の磁気測定を行った。磁粉のiHcの測定には、通常のBHトレーサーが使用できないため、次にようにしてiHcを測定した。
(2) Magnetic measurement of magnetic powder and bonded magnet (a) Magnetic measurement of each obtained magnetic powder was performed. Since iHc of magnetic powder cannot be used with a normal BH tracer, iHc was measured as follows.

先ず、磁粉を75〜106μmの粒径に分級した。その分級した磁粉を用いて、反磁場係数が0.2になるように成形し、磁場中で配向後4.57MAm−1で着磁し、VSM(理研電子販売株式会社製、BH−525H)で(BH)maxおよびiHcを測定した。この結果を表1および表2に併せて示す。   First, the magnetic powder was classified to a particle size of 75 to 106 μm. Using the classified magnetic powder, it was molded so that the demagnetizing factor was 0.2, and after orientation in a magnetic field, it was magnetized with 4.57 MAm-1, and VSM (BH-525H, manufactured by Riken Electronics Sales Co., Ltd.) (BH) max and iHc were measured at The results are also shown in Table 1 and Table 2.

(b)また、得られた各種ボンド磁石の(BH)maxおよびiHcを、BHトレーサー(理研電子販売株式会社製、BHU−25)で測定した。この結果も表1および表2に併せて示した。
なお、表1および表2中にある「−」は、磁気特性が低かったために未測定であることを示す。
(B) Moreover, (BH) max and iHc of the obtained various bonded magnets were measured with a BH tracer (BHU-25, manufactured by Riken Electronics Sales Co., Ltd.). The results are also shown in Table 1 and Table 2.
Note that “-” in Tables 1 and 2 indicates that the measurement was not performed because the magnetic characteristics were low.

(3)評価
(a)表1および表2を概観すると、試料No.C1、C2、C4およびC5のように、B量が10.8at%より低いと、急激に(BH)maxおよびiHcが低下している。また、試料No.C3およびC6のように、Bが15at%より高くても、やはり(BH)maxが低下した。
(3) Evaluation (a) When Table 1 and Table 2 are overviewed, Sample No. As in C1, C2, C4, and C5, when the amount of B is lower than 10.8 at%, (BH) max and iHc rapidly decrease. Sample No. As in C3 and C6, even when B was higher than 15 at%, (BH) max also decreased.

なお、B量が10.8at%より低いときに、iHcが低下しているのは、α―Feが析出したためと考えられる。また、Bが15at%より高いときに、(BH)maxが低下しているのは、Bリッチ相が増加したためと考えられる。   In addition, when B amount is lower than 10.8 at%, it is considered that iHc is decreased because α-Fe is precipitated. In addition, when B is higher than 15 at%, the reason why (BH) max decreases is considered to be that the B-rich phase has increased.

従って、(BH)maxとiHcとを高次元でバランスさせるには、本発明でいうように、B量が10.8〜15at%であると好ましいといえる。次に、表1の等方性磁粉およびそのボンド磁石と、表2の異方性磁粉およびそのボンド磁石とについて、具体的に検討する。   Therefore, in order to balance (BH) max and iHc in a high dimension, it can be said that the B content is preferably 10.8 to 15 at%, as in the present invention. Next, the isotropic magnetic powder and its bonded magnet in Table 1 and the anisotropic magnetic powder and its bonded magnet in Table 2 will be specifically examined.

(b)等方性磁粉およびそのボンド磁石について
Bの組成のみ異なる合金インゴットに同一条件のHDDR処理を施して得た3元系の等方性磁粉について、表1に示す実施例(試料No.1、2)と比較例(試料No.C1〜C3)とを比較すると次のことが解る。
(B) Isotropic Magnetic Powder and Bonded Magnets The ternary isotropic magnetic powder obtained by subjecting the alloy ingots different only in the composition of B to the HDDR treatment under the same conditions, are shown in Examples (Sample No. 1) shown in Table 1. 1 and 2) and the comparative example (sample Nos. C1 to C3) are understood as follows.

比較例のようにB量が少なくても多くても、具体的には、B量が10.8〜15at%の範囲外にあると、磁粉の最大エネルギ積(BH)maxは低下する。これに対し、その範囲内にB量がある実施例の場合、70kJm-3以上もの大きな(BH)maxが得られている。このように、(BH)maxのピーク値は、B:10.8〜15at%の範囲に存在する。 Even if the amount of B is small or large as in the comparative example, specifically, if the amount of B is outside the range of 10.8 to 15 at%, the maximum energy product (BH) max of the magnetic powder decreases. On the other hand, in the example in which the B amount is within the range, a large (BH) max of 70 kJm −3 or more is obtained. Thus, the peak value of (BH) max exists in the range of B: 10.8-15at%.

磁粉の保磁力iHcは、B量の増加と共に大きくなる傾向を示している。もっとも、B量が10.8at%以上となる範囲では、iHcの増加傾向は非常に緩やかとなり、B量が10.8〜15at%で十分なiHcが得られる。   The coercive force iHc of the magnetic powder tends to increase as the B amount increases. However, in the range where the B amount is 10.8 at% or more, the increasing tendency of iHc becomes very gradual, and sufficient iHc is obtained when the B amount is 10.8 to 15 at%.

次に、Bの組成のみ異なる合金インゴットに同一条件のHDDR処理を施して得た6元系の等方性磁粉について、表1に示す実施例(試料No.5)と比較例(試料No.C4〜C6)とを比較しても、やはり、上記と同様のことがいえる。つまり、(BH)maxのピーク値は、B:10.8〜15at%の範囲にあり、そのとき得られるiHcもピーク値に近いものである。
これらの等方性磁粉を用いて製造されたボンド磁石についても、同様のことが3元系、6元系を問わずにいえる。
Next, with respect to hexotropic isotropic magnetic powders obtained by subjecting alloy ingots having different compositions of B to HDDR treatment under the same conditions, examples (sample No. 5) and comparative examples (sample No. 5) shown in Table 1 were used. Even if C4 to C6) are compared, the same can be said. That is, the peak value of (BH) max is in the range of B: 10.8 to 15 at%, and iHc obtained at that time is also close to the peak value.
The same can be said for bonded magnets manufactured using these isotropic magnetic powders regardless of whether they are ternary or ternary.

さらに、表1より、6元系以上の本実施例に係るボンド磁石は、MQP−Bからなるボンド磁石に比べて、(BH)maxは同程度であるものの、iHcは約50%向上していることも解った。   Furthermore, from Table 1, although the bond magnet according to the present embodiment of the 6-component system or more has the same (BH) max as the bond magnet made of MQP-B, iHc is improved by about 50%. I also understood.

(c)異方性磁粉およびそのボンド磁石について
Bの組成のみ異なる合金インゴットに同一条件のd−HDDR処理を施して得た3元系の異方性磁粉について、表2に示す実施例(試料No.1、2)と比較例(試料No.C1〜C3)とを比較すると次のことが解る。
(C) Anisotropic Magnetic Powder and Bonded Magnet Thereof Examples (samples) shown in Table 2 for ternary anisotropic magnetic powder obtained by subjecting alloy ingots having different compositions of B to d-HDDR treatment under the same conditions. No. 1 and 2) and the comparative example (sample Nos. C1 to C3) are understood as follows.

比較例のようにB量が少なくても多くても、具体的にはB量が10.8〜15at%の範囲外にあると、磁粉の最大エネルギ積(BH)maxは低下する。これに対し、その範囲内にB量がある実施例の場合、210kJm-3以上もの大きな(BH)maxが得られている。このように、(BH)maxのピーク値は、B:10.8〜15at%の範囲に存在する。 Even if the amount of B is small or large as in the comparative example, specifically, if the amount of B is outside the range of 10.8 to 15 at%, the maximum energy product (BH) max of the magnetic powder decreases. On the other hand, in the example in which the B amount is within the range, a large (BH) max of 210 kJm −3 or more is obtained. Thus, the peak value of (BH) max exists in the range of B: 10.8-15at%.

磁粉の保磁力iHcは、B量の増加と共に大きくなる傾向を示している。もっとも、B量が10.8at%以上となる範囲では、iHcの増加傾向は非常に緩やかとなり、B量が10.8〜15at%で十分なiHcが得られる。   The coercive force iHc of the magnetic powder tends to increase as the B amount increases. However, in the range where the B amount is 10.8 at% or more, the increasing tendency of iHc becomes very gradual, and sufficient iHc is obtained when the B amount is 10.8 to 15 at%.

次に、Bの組成のみ異なる合金インゴットに同一条件のd−HDDR処理を施して得た6元系の異方性磁粉について、表2に示す実施例(試料No.5)と比較例(試料No.C4〜C6)とを比較しても、やはり、上記と同様のことがいえる。つまり、(BH)maxのピーク値は、B:10.8〜15at%の範囲にあり、そのとき得られるiHcもピーク値に近いものである。   Next, with respect to the 6-component anisotropic magnetic powder obtained by subjecting an alloy ingot having a different composition of B to d-HDDR treatment under the same conditions, Examples (Sample No. 5) shown in Table 2 and Comparative Examples (Samples) No. C4 to C6), the same as above can be said. That is, the peak value of (BH) max is in the range of B: 10.8 to 15 at%, and iHc obtained at that time is also close to the peak value.

これらの異方性磁粉を用いて製造されたボンド磁石についても、同様のことが3元系、6元系を問わずにいえる。   The same applies to bonded magnets manufactured using these anisotropic magnetic powders, regardless of whether they are ternary or ternary.

(実施例3)
表1に示す試料No.2、6のインゴットにHDDR処理を施して得られた等方性磁粉の固有保磁力iHcと、そのHDDR処理の水素化工程の時間(180〜1800分)との関係を調査した。水素化工程の時間を除き、各磁粉の製造条件は実施例1で説明したHDDR処理と同様である。また、磁気特性の測定方法も実施例1、2の場合と同様である。こうして得られた結果を表3に示す。
(Example 3)
Sample No. shown in Table 1 The relationship between the intrinsic coercivity iHc of the isotropic magnetic powder obtained by subjecting the ingots 2 and 6 to the HDDR treatment and the time of the hydrogenation step of the HDDR treatment (180 to 1800 minutes) was investigated. Except for the time of the hydrogenation step, the production conditions of each magnetic powder are the same as those of the HDDR process described in the first embodiment. The method for measuring the magnetic characteristics is the same as in the first and second embodiments. The results thus obtained are shown in Table 3.

表3より、水素化工程の時間の増加と共にiHcが増加し、360分間を越えるとiHcの増加はほぼ飽和する傾向にあることが解った。   From Table 3, it was found that iHc increased with increasing time of the hydrogenation process, and the increase in iHc tended to be almost saturated when it exceeded 360 minutes.

(実施例4)
表2に示す試料No.2、6のインゴットにd−HDDR処理を施して得られた異方性磁粉の固有保磁力iHcと、そのd−HDDR処理の高温水素化工程の時間(180〜1800分)との関係を調査した。
(Example 4)
Sample No. shown in Table 2 Investigate the relationship between the intrinsic coercivity iHc of anisotropic magnetic powder obtained by subjecting the ingots 2 and 6 to d-HDDR treatment and the time (180 to 1800 minutes) of the d-HDDR treatment high-temperature hydrogenation process did.

高温水素化工程の時間を除き、各磁粉の製造条件は実施例2で説明したd−HDDR処理と同様である。また、磁気特性の測定方法も実施例1、2の場合と同様である。こうして得られた結果を表4に示す。
表4より、実施例3の場合と同様に、高温水素化工程の処理時間が360分を超えると、得られる保磁力はほぼ飽和する傾向にあることが解った。
Except for the time of the high-temperature hydrogenation process, the production conditions of each magnetic powder are the same as those in the d-HDDR process described in Example 2. The method for measuring the magnetic characteristics is the same as in the first and second embodiments. The results thus obtained are shown in Table 4.
From Table 4, it was found that, as in the case of Example 3, when the processing time of the high-temperature hydrogenation process exceeds 360 minutes, the coercive force obtained tends to be almost saturated.

(実施例5)
表1に示した試料No.5〜8に係る等方性磁石粉末、表2に示した試料No.1〜4に係る異方性磁石粉末および参考試料(MQP−B)からなるボンド磁石用ペレットを用いて、それぞれの流動度と嵩密度とを調べた。それらの測定結果を図1および図2に示す。
(Example 5)
Sample No. shown in Table 1 5 to 8 isotropic magnet powder, sample No. shown in Table 2. The fluidity and bulk density of each were examined using bonded magnet pellets comprising the anisotropic magnet powders 1 to 4 and the reference sample (MQP-B). The measurement results are shown in FIG. 1 and FIG.

なお、ペレットの流動度および嵩密度は、JIS Z8041(JIS規格)により測定した。
図1および図2から解るように、本実施例の場合、参考試料の場合に比べて、流動度が約20%、嵩密度が約10%向上している。これは、本実施例の各磁粉の粒子形状が球形に近いためと考えられる。
The fluidity and bulk density of the pellets were measured according to JIS Z8041 (JIS standard).
As can be seen from FIGS. 1 and 2, in this example, the fluidity is improved by about 20% and the bulk density is improved by about 10% compared to the reference sample. This is presumably because the particle shape of each magnetic powder of this example is close to a sphere.

(実施例6)
表2の試料No.6の合金インゴットに対してd−HDDR処理を施して得られた異方性磁粉のコストパフォーマンスを調べた。
(Example 6)
Sample No. in Table 2 The cost performance of anisotropic magnetic powder obtained by performing d-HDDR treatment on the alloy ingot No. 6 was examined.

先ず、試料No.6のインゴット(30kg程度)を、溶解、鋳造して製作した。このインゴットに、均質化熱処理を施さず、室温、水素圧力100kPaの水素ガス雰囲気下で、試料合金へ十分に水素を吸収させた(低温水素化工程)。次に、温度1073K、水素圧力45kPaの水素ガス雰囲気下で、480分間の熱処理を施した(高温水素化工程)。引き続き、温度1073K、水素圧力0.1〜10kPaの水素ガス雰囲気下で、160分間の熱処理を施した(第1排気工程)。最後に、60分間、ロータリポンプおよび拡散ポンプで真空引きして、10-1Pa以下の真空雰囲気下で冷却した(第2排気工程)。こうして、1バッチ当たり10kg程度の磁粉を作製した。 First, sample no. 6 ingots (about 30 kg) were produced by melting and casting. This ingot was not subjected to a homogenization heat treatment, and the sample alloy was sufficiently absorbed with hydrogen in a hydrogen gas atmosphere at room temperature and a hydrogen pressure of 100 kPa (low temperature hydrogenation step). Next, heat treatment was performed for 480 minutes in a hydrogen gas atmosphere at a temperature of 1073 K and a hydrogen pressure of 45 kPa (high-temperature hydrogenation step). Subsequently, heat treatment was performed for 160 minutes in a hydrogen gas atmosphere at a temperature of 1073 K and a hydrogen pressure of 0.1 to 10 kPa (first exhaust process). Finally, it was evacuated with a rotary pump and a diffusion pump for 60 minutes and cooled in a vacuum atmosphere of 10 −1 Pa or less (second exhaust process). Thus, about 10 kg of magnetic powder was produced per batch.

この磁粉を用いて、実施例1、2と同様にボンド磁石を作製し、その(BH)maxを測定した。そして、測定した(BH)maxをd−HDDR処理に供した原料コスト(原料費、溶解・鋳造費)で割った値をコストパフォーマンスとして図3に示した。   Using this magnetic powder, a bonded magnet was produced in the same manner as in Examples 1 and 2, and its (BH) max was measured. The value obtained by dividing the measured (BH) max by the raw material cost (raw material cost, melting / casting cost) used for the d-HDDR treatment is shown in FIG.

また、比較試料として、表2の試料C1の合金インゴット(30kg程度)を、溶解、鋳造して製作した。このインゴットを、温度1413KのArガス雰囲気中に40時間保持して均質化熱処理を行った。その後、上記試料6と同様のd−HDDR処理を行った。こうして、1バッチ当たり10kg程度の磁粉を作製した。   As a comparative sample, an alloy ingot (about 30 kg) of sample C1 in Table 2 was manufactured by melting and casting. The ingot was kept in an Ar gas atmosphere at a temperature of 1413 K for 40 hours to perform a homogenization heat treatment. Thereafter, the same d-HDDR treatment as that of Sample 6 was performed. Thus, about 10 kg of magnetic powder was produced per batch.

この磁粉についても、上記試料6と同様にボンド磁石を作製し、その(BH)maxを測定した。そして、測定した(BH)maxをd−HDDR処理に供した原料コスト(原料費、溶解・鋳造費および均質化熱処理費)で割った値をコストパフォーマンスとして図3に併せて示した。
図3より、均質化熱処理を施さなかった試料4は、均質化熱処理を施した試料C1に比べて、コストパフォーマンスが30%程度も向上した。
For this magnetic powder, a bonded magnet was prepared in the same manner as in Sample 6 above, and its (BH) max was measured. The value obtained by dividing the measured (BH) max by the raw material cost (raw material cost, melting / casting cost and homogenization heat treatment cost) used for the d-HDDR treatment is also shown in FIG. 3 as cost performance.
From FIG. 3, the cost performance of the sample 4 that was not subjected to the homogenization heat treatment was improved by about 30% compared to the sample C1 that was subjected to the homogenization heat treatment.

(実施例7)
(1)表1の試料No.1、No.6の合金インゴットに、実施例1と同様のHDDR処理を施して等方性磁粉を製造した。この等方性磁粉に、La80Co20合金粉末(La系材料)を混合し(混合工程)、加熱して(拡散熱処理工程)、表5および表6に示す試料No.11〜15および試料No.16、17の磁粉を得た。表5および表6に示した各試料の組成は、拡散熱処理工程後にICP(高周波プラズマ発光分析装置)で分析した値である。また、各試料毎の拡散熱処理条件も表5に併せて示した。表6中の拡散熱処理条件はすべて1073Kx1hrである。なお、上記混合工程および拡散熱処理工程は、全て10-2Pa以下の真空雰囲気中で行った。表6には一例として、試料No.16、17の等方性磁石粉末とそれを用いたボンド磁石の磁気特性も併せて示した。その測定方法等は前述した通りである。
(Example 7)
(1) Sample No. in Table 1 1, no. The alloy ingot No. 6 was subjected to the same HDDR treatment as in Example 1 to produce an isotropic magnetic powder. In this isotropic magnetic powder, La80Co20 alloy powder (La-based material) is mixed (mixing step) and heated (diffusion heat treatment step). 11-15 and sample no. 16 and 17 magnetic powders were obtained. The composition of each sample shown in Table 5 and Table 6 is a value analyzed by an ICP (high frequency plasma emission analyzer) after the diffusion heat treatment step. Table 5 also shows the diffusion heat treatment conditions for each sample. The diffusion heat treatment conditions in Table 6 are all 1073 K × 1 hr. The mixing step and the diffusion heat treatment step were all performed in a vacuum atmosphere of 10 −2 Pa or less. In Table 6, as an example, Sample No. The magnetic properties of the 16 and 17 isotropic magnet powders and the bond magnets using them are also shown. The measuring method and the like are as described above.

ここで、La80Co20合金は、La:80at%、Co:20at%の合金であり、実施例1の磁石合金(インゴット)の場合と同様に溶製されたものである。その粉末は、そのインゴットを水素粉砕法で粉砕し、振動ミルで微粉化したものであり、平均粒径は10μmであった。   Here, the La80Co20 alloy is an alloy of La: 80 at% and Co: 20 at%, and is melted in the same manner as in the case of the magnet alloy (ingot) of Example 1. The powder was obtained by pulverizing the ingot by a hydrogen pulverization method and pulverizing with a vibration mill, and the average particle size was 10 μm.

拡散熱処理工程後の等方性磁粉を用いて、実施例1と同様に、7mm角形状の等方性ボンド磁石を作製した。このボンド磁石を用いて永久減磁率を測定した。   Using the isotropic magnetic powder after the diffusion heat treatment step, a 7 mm square isotropic bonded magnet was produced in the same manner as in Example 1. Using this bond magnet, the permanent demagnetization rate was measured.

永久減磁率は、ボンド磁石の初期磁束と、100℃または80℃の大気雰囲気中に1000時間保持した後に再着磁して得られた磁束との差から、その減少分の初期磁束に対する割合を求めたものである。このときの着磁は1.1MA/m(45kOe)中で行った。磁束の測定には、フラックスメータを用いた。こうして求めた永久減磁率を表5および表6に併せて示す。   Permanent demagnetization factor is the ratio of the decrease relative to the initial magnetic flux from the difference between the initial magnetic flux of the bond magnet and the magnetic flux obtained by re-magnetization after holding in an air atmosphere at 100 ° C or 80 ° C for 1000 hours. It is what I have sought. Magnetization at this time was performed in 1.1 MA / m (45 kOe). A flux meter was used to measure the magnetic flux. The permanent demagnetization factor thus obtained is also shown in Tables 5 and 6.

(2)比較例として表5に挙げた試料No.C7〜C9に係るボンド磁石を用意した。試料No.C7のボンド磁石はLa量が1.0at%超のものであり、試料No.C8のボンド磁石はLa系材料を混合しなかったものであり、試料No.C9のボンド磁石は拡散熱処理工程中の加熱温度を400℃未満と低くしたものである。それぞれの場合における拡散熱処理条件および永久減磁率も、表5に併せて示した。 (2) Sample No. listed in Table 5 as a comparative example. Bond magnets according to C7 to C9 were prepared. Sample No. The bonded magnet of C7 has a La amount exceeding 1.0 at%. The C8 bonded magnet was not mixed with a La-based material. The C9 bonded magnet has a low heating temperature of less than 400 ° C. during the diffusion heat treatment process. The diffusion heat treatment conditions and the permanent demagnetization factor in each case are also shown in Table 5.

(3)表5および表6から、本発明に係る等方性ボンド磁石は、いずれも、永久減磁率が小さく、耐熱性に優れ実用性が高いことが分る。なお、永久減磁率が小さいということは、耐蝕性に優れ、経年劣化が小さいということでもある。 (3) From Tables 5 and 6, it can be seen that the isotropic bonded magnet according to the present invention has a small permanent demagnetization factor, excellent heat resistance and high practicality. A small permanent demagnetization factor also means excellent corrosion resistance and small deterioration over time.

特に、100℃x1000時間の場合でさえ、永久減磁率がいずれも10%未満と小さい。また、80℃x1000時間の場合なら、永久減磁率が5%前後まで小さくなっている。   In particular, even in the case of 100 ° C. × 1000 hours, the permanent demagnetization rate is as small as less than 10%. In the case of 80 ° C. × 1000 hours, the permanent demagnetization factor is as low as about 5%.

一方、比較例を観ると、80℃x1000時間の場合には、永久減磁率が10%前後と高く、100℃x1000時間の場合には、永久減磁率が15%前後と非常に高くなっている。ちなみに参考試料として、急冷凝固法で作製した等方性粉末(MQP−B)の永久減磁率も表5に併せて示した。   On the other hand, in the comparative example, the permanent demagnetization rate is as high as about 10% at 80 ° C. × 1000 hours, and the permanent demagnetization rate is as high as about 15% at 100 ° C. × 1000 hours. . Incidentally, as a reference sample, the permanent demagnetization factor of an isotropic powder (MQP-B) produced by a rapid solidification method is also shown in Table 5.

その他、磁粉およびボンド磁石の磁気特性に関しては実施例の表1に示した結果と同等か若しくは最大でも7〜8%程度の磁気特性の低下に留まり、実用上問題のないレベルであった。   In addition, the magnetic properties of the magnetic powder and the bonded magnet were the same as the results shown in Table 1 of the example, or the magnetic properties were reduced by about 7 to 8% at the maximum, and there were no practical problems.

(実施例8)
(1)表2の試料No.1、No.6の合金インゴットに、実施例2と同様の低温水素化工程、高温水素化工程および第1排気工程を施してNdFeBHX粉末(RFeB系水素化物)を得た。このNdFeBHX粉末に、実施例7と同様のLa80Co20合金粉末を混合し(混合工程)、加熱した(拡散熱処理工程)。これに続いて実施例2と同様の第2排気工程を行った。
(Example 8)
(1) Sample No. in Table 2 1, no. The alloy ingot of No. 6 was subjected to the same low temperature hydrogenation step, high temperature hydrogenation step and first exhaust step as in Example 2 to obtain NdFeBH X powder (RFeB hydride). This NdFeBH X powder was mixed with La80Co20 alloy powder as in Example 7 (mixing step), and heated (diffusion heat treatment step). This was followed by a second exhaust process similar to that in Example 2.

こうして表7および表8に示す試料No.11〜15および試料No.16、17の磁粉を得た。表7および表8に示した各試料の組成は、実施例7と同様、第2排気工程後にICPで分析した値である。また、各試料毎の拡散熱処理条件も表7に併せて示した。表8中の拡散熱処理条件はすべて1073Kx1hrである。なお、上記混合工程および拡散熱処理工程は、全て10-2Pa以下の真空雰囲気中で行った。表8には一例として、試料No.16、17の異方性磁石粉末とそれを用いたボンド磁石の磁気特性も併せて示した。その測定方法等は前述した通りである。そして、実施例7と同様にして求めた永久減磁率を表7および表8に併せて示した。 Thus, the sample numbers shown in Tables 7 and 8 were used. 11-15 and sample no. 16 and 17 magnetic powders were obtained. The composition of each sample shown in Table 7 and Table 8 is a value analyzed by ICP after the second exhaust process as in Example 7. Table 7 also shows the diffusion heat treatment conditions for each sample. The diffusion heat treatment conditions in Table 8 are all 1073 K × 1 hr. The mixing step and the diffusion heat treatment step were all performed in a vacuum atmosphere of 10 −2 Pa or less. In Table 8, as an example, Sample No. The magnetic properties of the 16 and 17 anisotropic magnet powders and the bond magnet using the same were also shown. The measuring method and the like are as described above. And the permanent demagnetization factor calculated | required similarly to Example 7 was combined with Table 7 and Table 8, and was shown.

(2)比較例として用意したボンド磁石は実施例7の場合と同様である。それぞれの場合における拡散熱処理条件および永久減磁率を、表7に併せて示した。 (2) The bonded magnet prepared as a comparative example is the same as in the case of Example 7. Table 7 shows the diffusion heat treatment conditions and the permanent demagnetization factor in each case.

(3)表7および表8から、本発明に係る異方性ボンド磁石は、いずれも、永久減磁率が小さく実用性が高い。特に、100℃x1000時間の場合でさえも、永久減磁率がいずれも10%未満と小さい。また、80℃x1000時間の場合なら、永久減磁率が5〜7%と小さいな値となっている。一方、比較例を観ると、80℃x1000時間の場合ですら、永久減磁率が10%以上と高く、100℃x1000時間の場合には、永久減磁率が15%以上と非常に高くなっている。 (3) From Table 7 and Table 8, the anisotropic bonded magnet according to the present invention has a small permanent demagnetization factor and high practicality. In particular, even in the case of 100 ° C. × 1000 hours, the permanent demagnetization rate is as small as less than 10%. In the case of 80 ° C. × 1000 hours, the permanent demagnetization factor is a small value of 5 to 7%. On the other hand, in the comparative example, the permanent demagnetization rate is as high as 10% or more even at 80 ° C. × 1000 hours, and the permanent demagnetization rate is as high as 15% or more at 100 ° C. × 1000 hours. .

その他、磁石粉末およびボンド磁石の磁気特性に関しては実施例の表2に示した結果と同等か若しくは最大でも7〜8%程度の磁気特性の低下に留まり、実用上問題のないレベルであった。   In addition, the magnetic properties of the magnet powder and the bonded magnet were the same as the results shown in Table 2 of the example or the magnetic properties were reduced by about 7 to 8% at the maximum, and there was no problem in practical use.

Figure 2003085147
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磁石粉末から製造したボンド磁石用ペレットの流動度を対比した棒グラフである。It is the bar graph which contrasted the flow rate of the pellet for bond magnets manufactured from the magnet powder. 磁石粉末から製造したボンド磁石用ペレットの嵩密度を対比した棒グラフである。It is the bar graph which contrasted the bulk density of the pellet for bond magnets manufactured from magnet powder. d−HDDR処理して製造した磁石粉末のコストパフォーマンスを対比した棒グラフである。It is the bar graph which contrasted the cost performance of the magnet powder manufactured by d-HDDR processing.

Claims (17)

主成分である鉄(Fe)と、
12〜16原子%(at%)のイットリウム(Y)を含む希土類元素(以下、「R」と称する。)と、
10.8〜15at%のホウ素(B)とを少なくとも含有することを特徴とするボンド磁石用合金。
Iron (Fe) as the main component;
A rare earth element (hereinafter referred to as “R”) containing 12 to 16 atomic% (at%) of yttrium (Y);
A bonded magnet alloy containing at least 10.8 to 15 at% boron (B).
前記Rは、Pr、NdおよびDyの一種以上からなる請求の範囲第1項に記載のボンド磁石用合金。The bonded magnet alloy according to claim 1, wherein R is one or more of Pr, Nd, and Dy. さらに、コバルト(Co)を0.1〜6at%含む請求の範囲第1または2項に記載のボンド磁石用合金。Furthermore, the alloy for bonded magnets of Claim 1 or 2 containing 0.1 to 6 at% of cobalt (Co). さらに、ガリウム(Ga)、ジルコニウム(Zr)、バナジウム(V)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ハフニウム(Hf)および銅(Cu)の少なくとも一種以上を合計で0.1〜2at%含むと共に、
ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、およびニッケル(Ni)の少なくとも一種以上を合計で0.1〜2at%含む請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載のボンド磁石用合金。
Furthermore, it contains 0.1 to 2 at% in total of at least one of gallium (Ga), zirconium (Zr), vanadium (V), aluminum (Al), titanium (Ti), hafnium (Hf) and copper (Cu). With
The alloy for bonded magnets according to any one of claims 1 to 3, comprising 0.1 to 2 at% in total of at least one of niobium (Nb), tantalum (Ta), and nickel (Ni).
さらに、0.001〜1.0at%のランタン(La)を含有する請求の範囲第1〜4項のいずれかに記載のボンド磁石用合金。Furthermore, the alloy for bonded magnets in any one of the Claims 1-4 containing 0.001-1.0at% lanthanum (La). 主成分であるFeと12〜16at%のYを含むRと10.8〜15at%のBとを少なくとも含有する合金のインゴットを1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する水素化工程と、
該水素化工程後に水素を除去する脱水素工程とからなるHDDR処理により得られることを特徴とする等方性磁石粉末。
A hydrogenation step in which an ingot of an alloy containing at least Fe containing R as a main component, R containing 12 to 16 at% Y, and 10.8 to 15 at% B is held in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K;
An isotropic magnet powder obtained by HDDR treatment comprising a dehydrogenation step for removing hydrogen after the hydrogenation step.
さらに、0.001〜1.0at%のLaを含有する請求の範囲第6項に記載の等方性磁石粉末。The isotropic magnet powder according to claim 6, further comprising 0.001 to 1.0 at% La. 主成分であるFeと12〜16at%のYを含むRと10.8〜15at%のBとを少なくとも含有する合金のインゴットを873K以下の水素ガス雰囲気中に保持する低温水素化工程と、
該低温水素化工程後に20〜100kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する高温水素化工程と、
該高温水素化工程後に0.1〜20kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する第1排気工程と、
該第1排気工程後に水素を除去する第2排気工程とからなるd−HDDR処理により得られることを特徴とする異方性磁石粉末。
A low-temperature hydrogenation step of maintaining an ingot of an alloy containing at least Fe containing R as a main component and R containing 12 to 16 at% Y and 10.8 to 15 at% B in a hydrogen gas atmosphere of 873 K or less;
A high temperature hydrogenation step of holding in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K at 20 to 100 kPa after the low temperature hydrogenation step;
A first evacuation step of holding in a hydrogen gas atmosphere of 1023-1173 K at 0.1-20 kPa after the high-temperature hydrogenation step;
An anisotropic magnet powder obtained by d-HDDR treatment comprising a second exhaust step for removing hydrogen after the first exhaust step.
さらに、0.001〜1.0at%のLaを含有する請求の範囲第8項に記載の異方性磁石粉末。The anisotropic magnet powder according to claim 8, further comprising 0.001 to 1.0 at% La. 主成分であるFeと12〜16at%のYを含むRと10.8〜15at%のBとを少なくとも含有する合金のインゴットを1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する水素化工程と該水素化工程後に水素を除去する脱水素工程とからなるHDDR処理により得られた等方性磁石粉と、バインダとを混合し、加圧成形してなることを特徴とするボンド磁石。A hydrogenation step for holding an ingot of an alloy containing at least Fe containing R, which contains 12 to 16 at% Y, and 10.8 to 15 at% B in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K, and the hydrogen A bonded magnet obtained by mixing an isotropic magnet powder obtained by HDDR treatment including a dehydrogenation step for removing hydrogen after the forming step and a binder, followed by pressure molding. 前記等方性磁石粉末は、さらに、0.001〜1.0at%のLaを含有する請求の範囲第10項に記載のボンド磁石。The bonded magnet according to claim 10, wherein the isotropic magnet powder further contains 0.001 to 1.0 at% La. 主成分であるFeと12〜16at%のYを含むRと10.8〜15at%のBとを少なくとも含有する合金のインゴットを873K以下の水素ガス雰囲気中に保持する低温水素化工程と、該低温水素化工程後に20〜100kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する高温水素化工程と、該高温水素化工程後に0.1〜20kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する第1排気工程と、該第1排気工程後に水素を除去する第2排気工程とからなるd−HDDR処理により得られた異方性磁石粉末と、バインダとを混合し、加圧成形してなることを特徴とするボンド磁石。A low-temperature hydrogenation step in which an ingot of an alloy containing at least Fe containing R as a main component and R containing 12 to 16 at% Y and 10.8 to 15 at% B is maintained in a hydrogen gas atmosphere of 873 K or less, A high-temperature hydrogenation step of holding in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K at 20 to 100 kPa after the low-temperature hydrogenation step, and a first step of holding in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K at 0.1 to 20 kPa after the high-temperature hydrogenation step. An anisotropic magnet powder obtained by d-HDDR treatment comprising a first exhausting step and a second exhausting step for removing hydrogen after the first exhausting step, and a binder are mixed and pressure-molded. Bond magnet characterized by. 前記異方性磁石粉末は、さらに、0.001〜1.0at%のLaを含有する請求の範囲第12項に記載のボンド磁石。The bonded magnet according to claim 12, wherein the anisotropic magnet powder further contains 0.001 to 1.0 at% La. 主成分であるFeと12〜16at%のYを含むRと10.8〜15at%のBとを少なくとも含有する合金のインゴットを1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する水素化工程と、
該水素化工程後に水素を除去する脱水素工程とからなるHDDR処理を行うことを特徴とする等方性磁石粉末の製造方法。
A hydrogenation step in which an ingot of an alloy containing at least Fe containing R as a main component, R containing 12 to 16 at% Y, and 10.8 to 15 at% B is held in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K;
A method for producing an isotropic magnet powder comprising performing an HDDR treatment comprising a dehydrogenation step of removing hydrogen after the hydrogenation step.
さらに、前記脱水素工程後に得られた磁石粉末に、La単体、La合金およびLa化合物の一種以上からなるLa系材料を混合してなるLa混合物を、673〜1123Kに加熱して該磁石粉末の表面および内部にLaを拡散させる拡散熱処理工程を備え、
得られた等方性磁石粉末は全体を100at%としたときにLaを0.001〜1.0at%含有する請求の範囲第14項に記載の等方性磁石粉末の製造方法。
Furthermore, the magnetic powder obtained after the dehydrogenation step is heated to 673 to 1123K with a La mixture obtained by mixing a La-based material composed of at least one of La, La alloy, and La compound. A diffusion heat treatment step of diffusing La on the surface and inside,
The method for producing an isotropic magnet powder according to claim 14, wherein the obtained isotropic magnet powder contains 0.001 to 1.0 at% La when the whole is 100 at%.
主成分であるFeと12〜16at%のYを含むRと10.8〜15at%のBとを少なくとも含有する合金のインゴットを873K以下の水素ガス雰囲気中に保持する低温水素化工程と、
該低温水素化工程後に20〜100kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する高温水素化工程と、
該高温水素化工程後に0.1〜20kPaで1023〜1173Kの水素ガス雰囲気中に保持する第1排気工程と、
該第1排気工程後に水素を除去する第2排気工程とからなるd−HDDR処理を行うことを特徴とする異方性磁石粉末の製造方法。
A low-temperature hydrogenation step of maintaining an ingot of an alloy containing at least Fe containing R as a main component and R containing 12 to 16 at% Y and 10.8 to 15 at% B in a hydrogen gas atmosphere of 873 K or less;
A high temperature hydrogenation step of holding in a hydrogen gas atmosphere of 1023 to 1173 K at 20 to 100 kPa after the low temperature hydrogenation step;
A first evacuation step of holding in a hydrogen gas atmosphere of 1023-1173 K at 0.1-20 kPa after the high-temperature hydrogenation step;
A d-HDDR treatment comprising a second evacuation step for removing hydrogen after the first evacuation step is performed.
さらに、前記第1排気工程後あるいは前記第2排気工程後に得られたRFeB系粉末へ、La単体、La合金、La化合物またはそれらの水素化物(Laの単体、合金または化合物の水素化物)の一種以上からなるLa系材料を混合してなるLa混合物を、673〜1123Kに加熱して該RFeB系粉末の表面および内部に少なくともLaを拡散させる拡散熱処理工程を備え、
得られた異方性磁石粉末は全体を100at%としたときにLaを0.001〜1.0at%含有する請求の範囲第16項に記載の異方性磁石粉末の製造方法。
Further, the RFeB powder obtained after the first evacuation step or after the second evacuation step is a kind of La simple substance, La alloy, La compound or hydride thereof (La simple substance, alloy or hydride of compound). A diffusion heat treatment step of heating the La mixture formed by mixing the La-based material composed of the above to 673 to 1123K and diffusing at least La on the surface and inside of the RFeB-based powder;
The method for producing anisotropic magnet powder according to claim 16, wherein the obtained anisotropic magnet powder contains 0.001 to 1.0 at% La when the whole is 100 at%.
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