JP3932143B2

JP3932143B2 - 磁石の製造方法

Info

Publication number: JP3932143B2
Application number: JP34550192A
Authority: JP
Inventors: 確竹渕; 弘一矢島
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: US5431747A; DE69316047D1; EP0557103B1; EP0557103A1; JPH05295490A; DE69316047T2

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、希土類磁石の製造方法ならびにこの方法に用いる磁石製造用母合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高性能を有する希土類磁石としては、粉末冶金法によるＳｍ−Ｃｏ系磁石でエネルギー積３２ＭＧＯｅのものが量産されている。しかし、このものは、Ｓｍ、Ｃｏの原料価格が高いという欠点を有する。希土類元素の中では原子量の小さい元素、例えば、ＣｅやＰｒ、Ｎｄは、Ｓｍよりも豊富にあり価格が安い。また、ＦｅはＣｏに比べ安価である。そこで、近年Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石やＮｄ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ磁石等のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石（ＴはＦｅ、またはＦｅおよびＣｏ）が開発され、特開昭５９−４６００８号公報には焼結磁石が開示されている。焼結法による磁石では、従来のＳｍ−Ｃｏ系の粉末冶金プロセス（溶解→母合金インゴット鋳造→インゴット粗粉砕→微粉砕→成形→焼結→磁石）を適用でき、また、高い磁気特性を得ることも容易である。
【０００３】
鋳造により製造された母合金インゴットは、一般に、強磁性のＲ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相（以後、この相を主相という）および非磁性でＲに富む相（以後、Ｒリッチ相という）を有し、結晶粒を構成する主相を、結晶粒界を構成するＲリッチ相が被覆している組織構造をもっている。母合金インゴットは、その結晶粒径よりも小さな粒径まで粉砕されて磁石粉末とされる。この磁石粉末は、主相およびＲリッチ相を有する磁石粒子と、Ｒリッチ相をもたず実質的に主相だけから構成される磁石粒子とを主体とする。
【０００４】
Ｒリッチ相は、液相化することにより焼結を促進する作用を有し、また、焼結磁石の保磁力発生に重要な働きを果たす。このため、母合金インゴットの組織構造およびその寸法と、粉砕条件とを最適化することにより、成形体中においてＲリッチ相の偏在が生じないようにすることが好ましい。
【０００５】
しかし、鋳造法では微細な結晶粒を得ることが難しいため、１個の結晶粒が多数の磁石粒子となるように粉砕することになる。このため、磁石粉末中には、Ｒリッチ相を有する磁石粒子に加え、Ｒリッチ相を有しない磁石粒子が多量に存在することになる。また、Ｒリッチ相は偏析するため、母合金インゴット内においてＲリッチ相の量的な偏在が生じている。このため、Ｒリッチ相の体積は磁石粒子によって著しく異なる。
【０００６】
従って、成形体中においてＲリッチ相が著しく偏在することになり、焼結性が低下して残留磁束密度の高い焼結磁石が得られず、さらに、焼結磁石中においてＲリッチ相の偏在が生じて高保磁力が得られなくなる。また、主相は破断が困難であるため、結晶粒が大きいと微細な磁石粒子とするための粉砕時間が長くなって酸素混入量が増え、高い残留磁束密度が得られなくなる他、粗粒の割合が増え、高保磁力が得られなくなる。
【０００７】
また、高い残留磁束密度を得るためには、磁石中のＲリッチ相の割合を低くする必要があるが、出発原料としてＲ含有量の少ない組成を用いると、母合金インゴット中にα−Ｆｅ相が析出してしまう。α−Ｆｅ相の存在により磁石特性が低下し、また、粉砕も困難となるため、通常、母合金インゴットに溶体化処理を施してα−Ｆｅ相の割合を低減させている。溶体化処理は９００℃程度以上の高温で１時間程度以上行なうため、処理時に主相およびＲリッチ相が成長する。このため、母合金インゴット中におけるＲリッチ相の分散がさらに不良となる。
【０００８】
また、Ｒ含有量が少なくＲリッチ相の分散が不良である場合、焼結性が悪くなって長時間の焼結が必要となるため、結晶粒が成長して高保磁力が得られない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような事情からなされたものであり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力および残留磁束密度を向上させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（４）の本発明により達成される。
（１）Ｒ（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも１種である）、Ｔ（Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏである）およびＢを主成分とし、
合金溶湯を、一方向または対向する二方向から冷却して製造されており、この冷却方向の厚さが０．１〜０．５ｍｍであり、
Ｒ_２Ｔ_１４Ｂから構成され平均径が３〜５０μｍである柱状結晶粒と、Ｒ_２Ｔ_１４ＢよりもＲの含有率が高いＲリッチ相を主体とする結晶粒界とを有し、α−Ｆｅ相の含有率が５体積％以下であり、前記柱状結晶粒の長軸方向が冷却方向とほぼ一致し、前記柱状結晶粒の平均軸比が５〜３０であり、
Ｒを２７〜３８重量％、Ｔを５１〜７２重量％、Ｂを０．５〜４．５重量％含む磁石製造用母合金を用意し、
前記磁石製造用母合金を３００〜６００℃の範囲に昇温した状態で水素吸蔵処理を施し、次いで、水素放出処理を施すことなくジェットミルにより粉砕して磁石粉末を得る粉砕工程と、前記磁石粉末を成形して成形体を得る成形工程と、前記成形体を焼結して焼結磁石を得る焼結工程とを有する磁石の製造方法。
（２）上記（１）の水素吸蔵処理において、Ｒの二水素化物を生成させる磁石の製造方法。
（３）上記（１）の磁石製造用母合金を製造するに際し、前記合金溶湯を、単ロール法、双ロール法または回転ディスク法により冷却する上記（１）又は（２）の磁石の製造方法。
（４）上記（１）の水素吸蔵処理において、磁石製造用母合金を３５０〜４５０℃の範囲に昇温した状態で水素吸蔵処理を施す上記（１）ないし（３）のいずれかの磁石の製造方法。
【００１１】
【作用および効果】
本発明で用いる母合金は柱状結晶粒を有し、この柱状結晶粒の平均径は３〜５０μm と極めて小さく、また、Ｒリッチ相の分散が良好である。このため、母合金を粉砕した磁石粉末中において、Ｒリッチ相を有しない磁石粒子の割合が極めて低く、しかも、各磁石粒子のＲリッチ相の含有量が揃っている。このため、磁石粉末の焼結性が良好であり、また、焼結後の磁石中においてもＲリッチ相の分散が良好となるため高保磁力が得られる。また、粉砕が極めて容易となって鋭い粒度分布が得られるので、焼結後の結晶粒径の揃いが良好となり、高保磁力が得られる。また、粉砕時間が短くて済むため酸素混入量が低くなり、高い残留磁束密度が得られる。特に、水素吸蔵により粉砕を行なった場合、極めて鋭い粒度分布が得られる。
本発明はＲリッチ相の分散を改善することができるので、Ｒ含有量の少ない、例えば２７〜３２重量％程度である磁石の製造に特に好適である。
【００１２】
このような母合金は、単ロール法や双ロール法など、合金溶湯を一方向または対向する二方向から冷却することにより製造される。
【００１３】
なお、特開昭６０−１７９０５号公報には、Ｒリッチな相とＲプアな相からなり、５０μm 以下の微細な複合組織より構成され、主相が正方晶化合物であるＲ−Ｔ−Ｂ系磁石が開示されている。この磁石は、溶湯より急冷して製造される。具体的には、急冷方法としてガスアトマイズ法を用い、実質的に球形の磁石粒子を製造している。しかし、ガスアトマイズ法では溶湯の液滴が表面から冷却されるため、磁石粒子内において冷却速度の不均一を生じる。このため、Ｒリッチ相の分散が不良となり、また、同公報第１図に示されるように、柱状結晶粒は得られず、本発明とは異なる。さらに、同公報では実施例２において焼結磁石を製造しているが、同公報の第１表に示されるように iＨc は１０．５kOe にすぎない。
【００１４】
また、特開昭６２−３３４０２号公報には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石を焼結法により製造する際に、合金の溶解・鋳込み後の冷却を３０℃／分以上の速度で行なう方法が開示されている。同公報の実施例では、Ｎｄ含有量が３４重量％の焼結磁石を作製している。この焼結磁石では、溶解・鋳込み後の冷却速度を３０〜３００℃としたときに保磁力の改善が認められる。しかし、この焼結磁石の保磁力は最大でも１０kOe 程度であり、また、同公報には、冷却後の結晶構造の記載はない。
【００１５】
また、特開昭６２−２１６２０２号公報には、鋳造時のインゴットのマクロ組織が柱状組織である合金を使用してＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造する方法が開示されている。同公報には、短時間で粉砕が可能で、しかも保磁力が向上するという効果が記載されている。しかし、同公報には柱状組織の寸法は開示されておらず、また、保磁力は最大でも約１２kOe しか得られていない。
【００１６】
また、特開昭６２−２６２４０３号公報には、ゾーン加熱法によりインゴットのマクロ組織を柱状組織とした合金を使用してＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造する方法が開示されている。同公報には、短時間で粉砕が可能で、しかも保磁力が向上するという効果が記載されている。同公報には柱状組織の寸法の記載はないが、等軸晶の合金をゾーン加熱により柱状組織とする際には結晶成長が生じ、寸法の大きな柱状組織となっていると考えられる。これは、同公報の実施例で保磁力が最大でも１２kOe 未満しか得られていないことからも明らかである。
【００１７】
【具体的構成】
以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
【００１８】
＜磁石組成＞
本発明は、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種である。）、Ｔ（Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏである。）およびＢを含有する焼結磁石の製造に適用され、具体的には、
Ｒを２７〜３８重量％、
Ｔを５１〜７２重量％、
Ｂを０．５〜４．５重量％
を含有する磁石に適用することが好ましい。Ｒ含有量が少なくなるにつれて残留磁束密度は向上するが、α−Ｆｅ相等の鉄に富む相が析出して粉砕に悪影響を与え、また、Ｒリッチ相の割合が減少して焼結密度が低くなるので、結果として残留磁束密度は頭打ちになってしまう。しかし本発明ではＲ含有量が少ない場合でも焼結密度を高くすることができ、特に、Ｒ含有量が３２重量％以下の場合に効果が高い。ただし、本発明においても上記したように２７重量％以上のＲを含有することが好ましい。Ｒ含有量が多すぎると、高残留磁束密度が得られなくなる。Ｂ含有量が少なすぎると高保磁力が得られなくなり、Ｂ含有量が多すぎると高残留磁束密度が得られなくなる。なお、Ｔ中のＣｏ量は３０重量％以下とすることが好ましい。さらに、保磁力を改善するために、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｃ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏなどの元素を添加してもよいが、添加量が６重量％を超えると残留磁束密度が低下してくる。
【００１９】
磁石中には、これらの元素の他、不可避的不純物あるいは微量添加物として、例えば炭素や酸素が含有されていてもよい。
【００２０】
＜母合金＞
本発明の磁石製造用母合金は、Ｒ、ＴおよびＢを主成分とし、実質的に正方晶のＲ₂ Ｔ₁₄Ｂから構成される柱状結晶粒と、Ｒ₂ Ｔ₁₄ＢよりもＲの含有率が高いＲリッチ相を主体とする結晶粒界とを有する。
【００２１】
母合金の組成は、目的とする磁石組成に応じて適宜決定すればよいが、ほぼ磁石組成と同じであってよい。
【００２２】
本発明では、前記柱状結晶粒の平均径が３〜５０μm 、好ましくは５〜５０μm 、より好ましくは５〜３０μm 、さらに好ましくは５〜１５μm である。平均径が前記範囲未満となると、粉砕して得られる磁石粒子が多結晶体となって高い配向度が得られず、前記範囲を超えると、前述した本発明の効果が実現しない。
【００２３】
柱状結晶粒の平均径は、下記のようにして求める。まず、柱状結晶粒の長軸方向とほぼ平行な断面が露出するように母合金の切断や研磨を行なう。この断面において、少なくとも１００個の柱状結晶粒の幅を測定して平均値を求め、これを柱状結晶粒の平均径とする。なお、柱状結晶粒の幅とは、長軸方向に垂直な方向の長さを意味する。
【００２４】
柱状結晶粒の軸比（長軸方向長さ／径）は、５〜３０とする。
【００２５】
このような母合金ではＲリッチ相の分散が良好であり、この様子は、例えば、電子顕微鏡写真（反射電子像）により確認することができる。
【００２６】
また、Ｒリッチ相を主体とする結晶粒界の幅は、Ｒ含有量によっても異なるが、通常、０．５〜５μm 程度である。
【００２７】
このような組織構造を有する母合金は、Ｒ、ＴおよびＢを主成分とする合金溶湯を、一方向または対向する二方向から冷却することにより製造することが好ましい。これらの方法により製造された場合、柱状結晶粒の長軸方向は冷却方向とほぼ一致する。
【００２８】
なお、本明細書において冷却方向とは、冷却ロール周面などの冷却基体表面に垂直な方向、すなわち熱移動方向を意味する。
【００２９】
一方向から冷却する方法としては、単ロール法や回転ディスク法が好ましい。
【００３０】
単ロール法は、ノズルから射出した合金溶湯を冷却ロールの周面と接触させて冷却する方法であり、装置の構造が簡単で耐久性が高く、また、冷却速度の制御が容易である。単ロール法により製造された母合金は、通常、薄帯状である。単ロール法における各種条件に特に制限はなく、上記した組織構造を有する母合金が得られるように適宜設定すればよいが、通常は以下に示すような条件とする。冷却ロールは、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｂｅ等のＣｕ合金など、通常の溶湯冷却法に用いる各種材質から構成すればよい。また、前記材質から構成されるロール状基材の周面に、基材と異なる金属からなる表面層を有する冷却ロールを用いてもよい。前記表面層は、通常、熱伝導率の調整や耐摩耗性向上のために設けられる。例えば、基材をＣｕやＣｕ合金から構成し、表面層をＣｒから構成した場合、母合金の冷却方向において冷却速度の違いが小さくなり、均質な母合金が得られる。また、Ｃｒは耐摩耗性が良好であるため、多量の母合金を連続的に製造する場合に、特性の揃った母合金が得られる。
【００３１】
回転ディスク法は、ノズルから射出した合金溶湯を回転するディスク状の冷却基体の主面に接触させて冷却する方法である。回転ディスク法により製造された母合金は、通常、鱗片状である。回転ディスク法では、鱗片状母合金の周縁部の冷却速度が高くなりやすいため、単ロール法に比べ均一な冷却速度が得にくい。
【００３２】
対向する二方向から合金溶湯を冷却する方法としては、双ロール法が好ましい。双ロール法では、前述した単ロール法と同様な冷却ロールを２個用い、両ロールの周面を対向させて配置し、これらの周面間に合金溶湯を射出する。双ロール法により製造された母合金は、通常、薄帯状ないし薄片状である。双ロール法における各種条件は特に限定されず、上記した組織構造が得られるように適宜設定すればよい。
【００３３】
これらの各種冷却法のうちでは、単ロール法が最も好ましい。
【００３４】
なお、合金溶湯の冷却は、窒素やＡｒ等の非酸化性雰囲気中あるいは真空中で行なうことが好ましい。
【００３５】
一方向または対向する二方向から合金溶湯を冷却して母合金を製造する場合、母合金の冷却方向の厚さは、０．１〜０．５mm、より好ましくは０．２〜０．５mmとする。厚さが前記範囲未満となると柱状結晶粒の平均径を３μm 以上とすることが難しくなり、厚さが前記範囲を超えると柱状結晶粒の平均径を５０μm 以下とすることが難しくなる。
【００３６】
このような冷却方法を用いた場合、比較的Ｒ含有量が少ない組成、例えば、Ｒの含有量が２７〜３２重量％程度であっても、α−Ｆｅ相を実質的に含有しない母合金を製造することができる。具体的には、α−Ｆｅ相の含有率を５体積％以下、特に２体積％以下とすることができる。従って、異相の比率を減少させるための溶体化処理が不要となり、極めて微細な柱状結晶粒を容易に得ることができる。
【００３７】
＜粉砕工程＞
粉砕工程では、母合金を粉砕して磁石粉末とする。粉砕方法は特に限定されず、機械的粉砕法や水素吸蔵粉砕法などを適宜選択すればよく、これらを組み合わせて粉砕を行なってもよい。ただし、粒度分布の鋭い磁石粉末が得られることから、水素吸蔵粉砕を行なうことが好ましい。
【００３８】
水素は、薄帯状等の母合金に直接吸蔵させてもよく、スタンプミル等の機械的粉砕手段により母合金を粗粉砕した後に吸蔵させてもよい。粗粉砕は、通常、平均粒子径２０〜５００μm 程度となるまで行なう。
【００３９】
水素吸蔵粉砕の際の各種条件は特に限定されず、通常の水素吸蔵粉砕法、例えば、水素吸蔵処理および水素放出処理を少なくとも各１回行ない、さらに、水素放出後、必要に応じて機械的粉砕を行なう方法を用いることができる。
【００４０】
ただし、粒度分布の鋭い磁石粉末を得るためには、母合金の温度を３５０〜６００℃の範囲、好ましくは３５０〜４５０℃の範囲に昇温してから水素吸蔵処理を施し、水素放出処理を施すことなく機械的粉砕を行なうことが好ましい。この方法では、水素は結晶粒界を構成するＲリッチ相に選択的に吸蔵されてＲリッチ相の体積が増大するため、主相に圧力が加わり、Ｒリッチ相と接する領域が起点となって主相にクラックが生じる。前記クラックは、柱状結晶粒の長軸方向にほぼ垂直な面内に層状に発生する傾向を示す。一方、主相には殆ど水素が吸蔵されていないため、主相内部に不規則なクラックは発生しにくい。このため、続く機械的粉砕の際に微粉および粗粉の発生が防止され、径の揃った磁石粒子が得られる。
【００４１】
また、上記温度範囲で吸蔵された水素は、Ｒリッチ相においてＲの二水素化物を形成するが、Ｒの二水素化物は極めて破断し易いため、粗粉の発生が防止される。
【００４２】
水素吸蔵時の母合金の温度が前記範囲未満であると、水素が主相中にも多量に吸蔵されてしまう他、Ｒリッチ相のＲが三水素化物となってＨ₂ Ｏと反応するため、磁石中の酸素量が増加する傾向にある。また、母合金の温度が前記範囲を超えると、Ｒ二水素化物が生成しなくなってしまう。
【００４３】
従来の水素吸蔵粉砕では微粉が多量に発生しており、微粉を除去した後に焼結していたため母合金と焼結磁石との間のＲの組成ずれが問題となっていたが、この方法では微粉の発生が防がれるため、Ｒの組成ずれは殆どなくなる。
【００４４】
また、この方法では水素放出工程を設けないため、処理時間が短くなる。
【００４５】
また、水素は結晶粒界に選択的に吸蔵され、主相には殆ど吸蔵されないため、水素使用量が約１／６にまで著減する。
【００４６】
なお、水素は、磁石粉末を焼結する際に放出される。
【００４７】
この方法において、水素吸蔵工程は水素雰囲気中で行なうことが好ましいが、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスおよびその他の非酸化性ガスを含んだ混合雰囲気でもよい。水素分圧は、通常、０．０５〜２０気圧程度であるが、一般に１気圧以下とすることが好ましい。また、吸蔵時間は０．５〜５時間程度とすることが好ましい。
【００４８】
水素吸蔵後の機械的粉砕には、ジェットミル等の気流式粉砕機を用いることが好ましい。気流式粉砕機を用いることにより、粒子径の揃った磁石粉末が得られる。
【００４９】
ジェットミルは一般的に、流動層を利用するジェットミル、渦流を利用するジェットミル、衝突板を用いるジェットミルなどに分類される。流動層を利用するジェットミルの概略構成図を図１に、渦流を利用するジェットミルの主要部の概略構成端面図を図２に、衝突板を用いるジェットミルの主要部の概略構成断面図を図３に示す。
【００５０】
図１に示される構成を有するジェットミルでは、筒状の容器２１の周側面に複数個設けられたガス導入管２２および容器の底面に設けられたガス導入管２３から、容器２１内に気流が導入される構成となっている。一方、原料（水素吸蔵後の母合金）は、原料投入管２４から容器２１内に投入される。投入された原料は、容器２１内に導入された気流により流動層２５を形成し、この流動層２５内で衝突を繰り返し、また、容器２１の壁面とも衝突して、微粉砕される。粉砕により得られた微粉は、容器２１上部に設けられた分級機２６により分級され、容器２１外へ排出される。一方、十分に微粉化されていない粉は、再び流動層２５に戻り、粉砕が続けられる。
【００５１】
図２の（ａ）は平面端面図、（ｂ）は側面端面図である。図２に示される構成を有するジェットミルでは、容器３１の壁面に原料導入管３２と、複数のガス導入管３３とが配設されている。原料導入管３２からは、キャリアガスと共に原料が容器３１内に導入され、ガス導入管３３からは容器３１内にガスが噴射される。原料導入管３２およびガス導入管３３はそれぞれ容器３１の内壁面に対して傾斜して配設されており、噴射されたガスは、容器３１内において水平面内における渦流を形成すると共に垂直方向の運動成分により流動層を形成する構成となっている。原料は、容器３１内の渦流および流動層中において衝突を繰り返し、また、容器３１の壁面とも衝突して、微粉砕される。粉砕により得られた微粉は容器３１上部から排出される。また、粉砕が不十分な粉末は容器３１内で分級され、ガス導入管３３側面の孔から吸入されて、さらにガスと共に再び容器３１内に噴射され、粉砕が繰り返される。
【００５２】
図３に示される構成を有するジェットミルでは、原料投入口４１から投入された原料が、ノズル４２から導入された気流により加速されて衝突板４３に衝突し、粉砕される。粉砕された原料は分級されて、微粉はジェットミルの外に排出され、微粉化が不足しているものは再び原料投入口４１に戻り、上記と同様にして粉砕が繰り返される。
【００５３】
なお、気流式粉砕機中の気流は、Ｎ₂ ガスやＡｒガス等の非酸化性ガスにより構成することが好ましい。
【００５４】
粉砕により得られる磁石粒子の平均径は、１〜１０μm 程度であることが好ましい。
【００５５】
粉砕の際の条件は、母合金の寸法、組成等や、用いる気流式粉砕機の構成などにより異なるので適宜設定すればよい。
【００５６】
なお、水素吸蔵により、クラック発生だけでなく母合金の少なくとも一部が崩れることがある。水素吸蔵後の母合金の寸法が大きすぎる場合には、気流式粉砕機による粉砕の前に、他の機械的手段により予備粉砕を行なってもよい。
【００５７】
＜成形工程＞
粉砕工程により得られた磁石粉末を通常、磁場中で成形する。この場合、磁場強度は１５kOe 以上、成形圧力は０．５〜３t/cm² 程度とすることが好ましい。
【００５８】
＜焼結工程＞
成形体の焼結条件は、通常、１０００〜１２００℃で０．５〜５時間程度とし、焼結後、急冷することが好ましい。なお、焼結雰囲気は、Ａｒガス等の不活性ガス雰囲気あるいは真空中であることが好ましい。そして、焼結後、非酸化性雰囲気中あるいは真空中で時効処理を施すことが好ましい。この時効処理としては、２段時効処理が好ましい。１段目の時効処理工程では、７００〜９００℃の範囲内に１〜３時間保持する。次いで、室温〜２００℃の範囲内にまで急冷する第１急冷工程を設ける。２段目の時効処理工程では、５００〜７００℃の範囲内に１〜３時間保持する。次いで、室温まで急冷する第２急冷工程を設ける。第１急冷工程および第２急冷工程における冷却速度は、それぞれ１０℃/min以上、特に１０〜３０℃/minとすることが好ましい。また、各時効処理工程における保持温度にまで昇温する速度は特に限定されないが、通常、２〜１０℃/min程度とすればよい。
【００５９】
時効処理後、必要に応じて着磁される。
【００６０】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
［実施例１］
２９重量％Ｎｄ、１．５重量％Ｄｙ、１．０重量％Ｂ、残部Ｆｅの組成の合金溶湯をＡｒガス雰囲気中で単ロール法により冷却し、厚さ０．３mm、幅１５mmの薄帯状の母合金No. １−１を製造した。冷却ロールの周速度は２m/s とした。
【００６１】
また、キャビティー幅２０mmの鋳型に約１５００℃の合金溶湯を注湯して、母合金No. １−１と同組成の母合金No. １−２を製造した。鋳造はＡｒガス雰囲気中で行なった。
【００６２】
母合金No. １−１を、冷却方向を含む面があらわれるように切断し、断面を研磨して電子顕微鏡により反射電子像の写真を撮影した。この写真を図４に示す。この写真には、冷却方向（薄帯の厚さ方向）が長軸方向である柱状結晶粒が認められる。この断面において柱状結晶粒１００個の平均径を求めたところ、９．６μm であった。また、α−Ｆｅ相の存在は認められなかった。
【００６３】
一方、母合金No. １−２を、キャビティーの壁面に垂直な面があらわれるように切断し、断面を研磨して電子顕微鏡により反射電子像の写真を撮影した。この写真を図５に示す。この写真には、キャビティー壁面との接触面から延びる柱状結晶粒が認められる。この断面において柱状結晶粒１００個の平均径を求めたところ、７０μm であった。また、この断面にはα−Ｆｅ相の存在が認められ、ＥＰＭＡによりα−Ｆｅ相の面積比率を測定したところ、５体積％以上であった。
【００６４】
次いで、各母合金を５〜２０mm程度の径まで荒粉砕した。次いで、母合金に下記の条件で水素吸蔵処理を施し、水素放出処理を施すことなく機械的粉砕を行なって磁石粉末を得た。
【００６５】
＜水素吸蔵処理＞
母合金温度
４００℃
処理時間
１時間
処理雰囲気
０．５気圧の水素雰囲気
【００６６】
機械的粉砕には、図２に示される構成を有するジェットミルを用いた。粉砕は各磁石粉末の平均粒子径が４μm となるまで行なった。このときの粉砕効率は、母合金No. １−１では、６０g/min 、母合金No. １−２では４０g/min であり、本発明により粉砕の容易な母合金が得られていることが確認された。
【００６７】
次いで、それぞれの磁石粉末を、１５kOe の磁場中にて１．５ton/cm² の圧力で加圧して成形し、得られた成形体をＡｒ雰囲気中で１０５０℃にて１時間焼結し、これを急冷後、Ａｒ雰囲気中で６００℃にて３時間時効処理を行ない、焼結磁石とした。これらの焼結磁石の磁気特性を下記表１に示す。
【００６８】
【表１】

【００６９】
［実施例２］
３０重量％Ｎｄ、１．０重量％Ｂ、残部Ｆｅの組成の合金溶湯を単ロール法を用いて冷却し、実施例１の母合金No. １−１と同様な薄帯状の母合金を製造した。冷却ロールの周速度を表２に示す。また、各母合金の結晶構造を実施例１と同様にして調べたところ、母合金No. １−１と同様に柱状結晶粒から構成されていた。これらの母合金について、冷却方向の厚さおよび柱状結晶粒の平均径を測定した。結果を表２に示す。また、これらの母合金を粉砕し、得られた磁石粉末を成形して焼結し、さらに時効処理を施して焼結磁石を製造した。粉砕、成形、焼結および時効処理は、実施例１と同様にして行なった。これらの焼結磁石の磁気特性を、表２に示す。
【００７０】
【表２】

【００７１】
実施例１および２の結果から、本発明の効果が明らかである。すなわち、単ロール法により製造され、平均径が３〜５０μm である柱状結晶粒を有する母合金は、粉砕性が良好であり、また、比較的Ｒ含有量が少ないにも拘らずα−Ｆｅ相が存在せず、磁気特性が良好である。
【００７２】
［実施例３］
実施例１で製造した母合金を用い、焼結温度を図６に示されるように変えて焼結磁石を製造した。焼結温度以外の条件は実施例１と同じとした。各磁石の焼結密度（磁石密度）を図６に示す。
【００７３】
図６に示されるように、母合金No. １−１を用いた場合（図中に本発明として示す）は、母合金No. １−２を用いた場合（図中に比較として示す）に比べ、より低温でより密度の高い磁石が得られている。
【００７４】
［実施例４］
２７〜３４重量％Ｎｄ、１．０重量％Ｄｙ、１．０重量％Ｂ、残部Ｆｅの組成の母合金を、実施例１の母合金No. １−１および母合金No. １−２とそれぞれ同じ条件で製造した。母合金No. １−１と同じ条件で製造された母合金は柱状結晶粒の平均径が５〜２０μm の範囲にあったが、母合金No. １−２と同じ条件で製造された母合金は柱状結晶粒の平均径が６０〜２００μm であった。
【００７５】
これらの母合金を用いて、実施例１と同様にして焼結磁石を製造した。ただし、焼結温度は１０７５℃とした。母合金No. １−１と同条件で製造された母合金を用いた本発明磁石と母合金No. １−２と同条件で製造された比較例の磁石とについて、Ｒ含有量（Ｎｄ＋Ｄｙ含有量）と残留磁束密度Ｂr および焼結密度との関係を調べた。結果を図７に示す。
【００７６】
図７に示されるように、比較例の磁石では、Ｒ含有量が少なくなるにつれて焼結密度が低下して残留磁束密度の向上が頭打ちとなっているが、本発明磁石では焼結密度の低下が殆ど認められず、極めて高い残留磁束密度が得られている。
【００７７】
これらの実施例の結果から本発明の効果が明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】流動層を利用するジェットミルの一部を切り欠いて示す側面図である。
【図２】渦流を利用するジェットミルの主要部を示す端面図であり、（ａ）は平面端面図、（ｂ）は側面端面図である。
【図３】衝突板を用いるジェットミルの主要部を示す断面図である。
【図４】粒子構造を示す図面代用写真であって、単ロール法により製造された母合金の断面写真である。
【図５】粒子構造を示す図面代用写真であって、鋳造法により製造された母合金の断面写真である。
【図６】焼結温度と焼結密度との関係を表わすグラフである。
【図７】Ｒ含有量と残留磁束密度Ｂr および焼結密度との関係を表わすグラフである。
【符号の説明】
２１容器
２２，２３ガス導入管
２４原料投入管
２５流動層
２６分級機
３１容器
３２原料導入管
３３ガス導入管
４１原料投入口
４２ノズル
４３衝突板

Claims

Ｒ（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも１種である）、Ｔ（Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏである）およびＢを主成分とし、
合金溶湯を、一方向または対向する二方向から冷却して製造されており、この冷却方向の厚さが０．１〜０．５ｍｍであり、
Ｒ_２Ｔ_１４Ｂから構成され平均径が３〜５０μｍである柱状結晶粒と、Ｒ_２Ｔ_１４ＢよりもＲの含有率が高いＲリッチ相を主体とする結晶粒界とを有し、α−Ｆｅ相の含有率が５体積％以下であり、前記柱状結晶粒の長軸方向が冷却方向とほぼ一致し、前記柱状結晶粒の平均軸比が５〜３０であり、
Ｒを２７〜３８重量％、Ｔを５１〜７２重量％、Ｂを０．５〜４．５重量％含む磁石製造用母合金を用意し、
前記磁石製造用母合金を３００〜６００℃の範囲に昇温した状態で水素吸蔵処理を施し、次いで、水素放出処理を施すことなくジェットミルにより粉砕して磁石粉末を得る粉砕工程と、前記磁石粉末を成形して成形体を得る成形工程と、前記成形体を焼結して焼結磁石を得る焼結工程とを有する磁石の製造方法。
前記水素吸蔵処理において、Ｒの二水素化物を生成させる請求項１の磁石の製造方法。
前記磁石製造用母合金を製造するに際し、前記合金溶湯を、単ロール法、双ロール法または回転ディスク法により冷却する請求項１又は２の磁石の製造方法。
前記水素吸蔵処理において、前記磁石製造用母合金を３５０〜４５０℃の範囲に昇温した状態で水素吸蔵処理を施す請求項１ないし３のいずれかの磁石の製造方法。