JPH04214806A - 希土類異方性永久磁石粉末の製造法 - Google Patents

希土類異方性永久磁石粉末の製造法

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JPH04214806A
JPH04214806A JP2215035A JP21503590A JPH04214806A JP H04214806 A JPH04214806 A JP H04214806A JP 2215035 A JP2215035 A JP 2215035A JP 21503590 A JP21503590 A JP 21503590A JP H04214806 A JPH04214806 A JP H04214806A
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powder
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Mihiro Sumiyama
隅山 望洋
Hiroshi Hasegawa
寛 長谷川
Shiro Sasaki
史郎 佐々木
Masato Sagawa
眞人 佐川
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Intermetallics Co Ltd
Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
Intermetallics Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は希土類元素(但しYを含み、以下Rと表すこと
もある)と遷移金属(Feを必須とし、以下Tと表すこ
ともある)およびボロン、特に希土類元素−鉄−ボロン
を基本成分とし、ボンド磁石に使用される異方性永久磁
石粉末の製造法に関する。
磁石粉末と樹脂とを混合し、押出成形、圧縮成形あるい
は射出成形により、樹脂ボンド永久磁石(複合磁石)を
得ることは周知のことである、特に最近希土類合金系の
優れた磁石特性を活かした希土類ボンド永久磁石が注目
されてきている。本発明は、かかる希土類ボンド永久磁
石に用いられる磁石粉末の特性を改良する製造方法に関
するものである。
[従来の技術] 従来のR−T−B系(代表的にはNd−Fe−B系)合
金磁石粉末の製造法としては、(a)合金インゴットや
永久磁石を機械的に粉砕する方法がある(特開昭59−
219904号公報)。
さらに、(b)溶融状態のR−T−B系合金を液体急冷
法により得たリボンを粉砕する方法もある(特開昭57
−210934号、特開昭59−64739号公報)。
得られた粉末には必要に応じて熱処理を行って磁気特性
の保磁力の向上を図る。
しかしながら(a)の方法により機械的に微粉砕した磁
石粉末をボンド磁石とすると残留磁化及び保磁力の両方
が低下するという欠点が古くから知られていた。この欠
点を克服することを意図した方法として、 (c)R−T−B合金を水素雰囲気中で水素化し次に粉
砕し、平均粒径10μm〜500μmの粉末を得、続い
て600〜1000℃で脱水素する方法(特開昭62−
23903号)がある。
さらに、特開平1−132136号にて提案された方法
があり、これは (d)R−T−B合金のインゴットまたは粉末を水素化
、脱水素化処理して、微細結晶の再結晶集合組織を得る
ことにより、保磁力の高い粉末を得、必要により上記再
結晶集合組織を有するインゴットまたは粉末を塑性加工
して磁気異方性を有する磁石粉末を製造することを提案
する。
[発明が解決しようとする課題] 上述の従来技術によって希土類元素と鉄、ボロンを基本
成分とする永久磁石粉末の製造は可能であるが、これら
の製造法は次のごとき欠点を有している。
(a)の方法により得られた磁石粉末は、粉砕時の歪や
粉砕時に生じる粉末表面の変質により特性が劣化しやす
く、磁気特性が必ずしも充分ではない。さらに、この方
法により得られた磁石粉末に熱処理を施すことにより磁
石粉末の歪も緩和され、主相のR2Fe14B相の周囲
にR−rich相が形成されているため、磁石粉末は5
〜13KOeの高保磁力を示すが、ボンド磁石用の磁石
粉末として使用した場合、圧縮成形磁石の製造において
、成形圧力の増加と共にボンド磁石の保磁力が低下し、
5ton/cm2の成型圧で保磁力が5KOe以下にな
り、ボンド磁石として実用できないという欠点があった
(b)の方法で得られた磁石粉末は、その磁気特性は等
方性であるため最大エネルギ積が低いが、8〜15KO
e程度の高保磁力を示し、ボンド磁石用の粉末として使
用した場合も、8〜15KOe程度の高保磁力を示す。
しかし着磁場を35KOe以上も必要とするため、実用
的には用途に制限がある。また、この方法を発展させた
ダイアブセット法により異方性の磁石粉末がえられるが
、この方法は生産性が悪いという欠点がある。
(c)の方法で得られた磁石粉末は実質的に等方性であ
り、また(c)の方法を本発明者が実験したところ異方
性は得られなかった。
(d)の方法でえられた再結晶集合組織の磁石粉末は、
粉末内の主相のR2Fe14B相が微細であり、(a)
の方法のような粉砕による保磁力の低下は小さいが、再
結晶による集合組織形成法で得られる磁石粉末は異方性
が小さい。異方性の程度を高める手段として(d)に開
示されている熱間塑性加工につき本発明者は詳しく検討
したところ、異方性が得られないことを確認した。
したがって、本発明者らは磁石粉末を機械的粉砕および
ボンド磁石化(圧縮成形)した場合でも保磁力が高く、
配向率60%以上の異方性の磁石粉末を得るべく、磁石
の組成および熱間塑性加工条件等の製造方法を検討した
[課題を解決するための手段] その結果、合金組成としてR−T−B−Cu系を用い、
この合金に吸水素、脱水素処理を施すことにより得られ
た微細結晶粉末に変形率60%以上の熱間塑性加工を6
00〜900℃で歪速度5/s以上で施すことにより、
ボンド磁石製造工程における保磁力の低下が少ないこと
を見出し、本発明に至ったものである。すなわち、本発
明は磁石粉末の組成と熱間組成加工条件を明確に規定す
るものである。この方法により塑性加工された合金を4
5μm程度までさらに粉砕しても保磁力8KOe以上で
配向率60%以上の粉末が得られる。
すなわち、本発明は、希土類元素(但しYを含む)とT
(Feを必須元素とする遷移金属)とボロン(B)とを
基本成分とし、組成が下記:RxT(100−x−y−
z)ByCuz12≦x≦18、4≦y≦10、 0.05<z≦6(at%) である合金を吸水素、脱水素処理することにより平均結
晶粒径10μm以下の磁石粉末を得、この磁石粉末を温
度600〜900℃、歪速度5/s以上、変形率60%
以上の加工条件で熱間塑性加工を行い、その後、粉砕す
ることを特徴とする。
以下Nd−Fe−B−Cu系合金に関し、本発明を説明
する。
本発明の合金においてNd含有量(x)は12〜18a
t%である。xが12at%未満であるとNdrich
相が不足となり、磁性が低下する。
又、xが18at%を超えるとBrが低下するためにx
=12〜18at%であることが必要である。またB含
有量(y)は4〜10at%である。yが4at%未満
であると磁気的にソフトな相であるα−Fe、Nd2F
e17相が析出し、磁気特性が低下し、10at%を超
えると熱間加工時における変形抵抗が増加するのみなら
ず、結晶粒の微細化が阻害されるためy=4〜10at
%であることが必要である。TはFeが全量であるか、
あるいはFeと好ましくは20at%以下のCoから構
成される。
本発明の組成としてNd−Fe−B系合金に添加元素と
してCuを添加することが必須である。
Cuは鋳造時の結晶粒径に関係なく、吸水素、脱水素処
理された合金の組織を微細均一化する。最終的粒径は鋳
造時の結晶粒径には依存しなくなる。またCuは熱間加
工において配向性を向上させる。但し、Cu添加効果は
0.05at%程度から認められるがCu添加量を6%
以上とした場合、Cuは非磁性元素であるため残留磁化
Brが減少し、磁気特性が低下する。したがってCu添
加量としては、6at%以下とする必要があり、特に1
〜3at%が好ましい。また、その他の添加元素として
、Nd−Fe−B系合金の磁気特性向上を目的としてC
o、Ga、Nb、Ti、V、Cr、Mo、Mn、Bi、
Al、Si、Zr等を添加してもよい。
本発明者はNd−Fe−B−Cu系合金に関して、加工
温度750℃の場合の歪速度と粉砕粉末(45μm以下
)の保磁力、配向率の関係を検討した。その結果、歪速
度が増すにつれて保磁力は向上の傾向を示し、歪速度を
5/s以上、好ましくは10/s以上とすることにより
、粉末の保磁力(iHc)は10KOe以上となったが
、配向率の変化は殆どなかった。さらに歪速度20/s
の場合の圧延加工温度と粉砕粉末(45μm以下)の保
磁力(iHc)および配向率の関係を検討した。その結
果、加工温度が高くなるにつれて粉末の保磁力は低下す
るが、配向率と最大エネルギ積は向上の傾向を示すこと
を見出した。変形率はいずれも60%以上である。
したがって、歪速度は5/s以上とすることにより最大
エネルギ積と加工率の両方に好ましい影響を与えること
が分かった。なお、Cu無添加のNd−Fe−B系につ
いても同様に歪速度と磁気特性の影響を調査したがその
影響は殆どなかった(後述の表1の比較例1、2参照)
初期(熱間塑性加工前)のNd−Fe−B−Cu系白金
の平均結晶粒径を10μm以下と規定した理由は、その
後の熱間加工により再結晶を生じ、結晶粒径が粗大化し
すぎることを防ぐためである。再結晶により平均結晶粒
径が10μm以上になると、後工程の粉砕により保磁力
が低下する。粉砕後の保磁力低下を防ぐには、本発明の
熱間加工条件を前提とすると初期平均結晶粒径が10μ
m以下でなければならない。
上述の塑性の合金粉末で平均結晶粒径10μm以下の粉
末を得るには、水素化・脱水素処理を行うことが必要で
ある。該処理条件としてはNd−Fe−B−Cu系合金
インゴットを1〜3mm程度に粉砕し、水素ガス1気圧
雰囲気中で700〜800℃に加熱することにより、粉
末中に充分に水素を吸収させ、その後、0.3Torr
以下の真空中で再度600〜850℃に加熱保持するこ
とが好ましい。
熱間塑性加工法としては、熱間鍛造、熱間圧延、ホット
プレス等があるが、生産性、条件制御の観点から熱間圧
延が好ましい。
なお、実際の塑性加工では得られた平均結晶粒径が10
μm以下である1〜3mmの粉砕粒を鋼製のシース中に
充分に充填後、真空封止し、加熱後熱間塑性加工を行う
このような検討の結果、Cuを添加したR−Fe−B系
合金においては、熱間加工温度600〜900℃、好ま
しくは700〜800℃とし、歪速度を5/s以上とす
ることにより、特性が良好な異方性ボンド磁石を製造で
きることが分かつた。
特性の指標としては、(a)例えば45μm程度まで粉
砕した粉末において保磁力(iHc)8KOe以上であ
ること(粉末自体の保磁力)、(b)配向率60%以上
であること、(c)ボンド磁石の保磁力(BHc)が5
KOe以上であることである。
ここで配向率はσr(‖)/{σr(‖)+σr(⊥)
}×100とする。
ただしσr(‖)は粉末を磁場中で配向し、磁場に平行
な方向のσrの測定値、 σr(⊥)はそれに垂直な方向のσrの測定値である。
[作用] 実施例の表1に示すように、本発明の磁石粉末の結晶粒
径は平均10μm以下の微結晶から成っている。この粉
末が異方性を発現させる原因としては微結晶が水素化・
脱水素処理中の再結晶により得られたことが考えられる
。しかし例えば従来技術(d)の方法で見られるように
微結晶を単に熱処理により再結晶をさせた場合、再結晶
成長の優先方向が必ずしも一方向にそろうとは限らない
。よって、本発明では加工歪エネルギを加え再結晶させ
ることにより異方性を向上させるものである。しかし、
再結晶粒が全て10μm以上に成長した場合は、粉砕に
より粉末の保磁力が著しく低下し磁石にならないので、
本発明では平均結晶粒径を10μm以下とする。
また、吸水素、脱水素処理と熱間加工を併用せず、熱間
加工のみで結晶の微細化および再結晶を生じさせた場合
は、表1比較例に示すように、結晶粒径が均一に10μ
m以下の微結晶は得られない。このため、熱間加工のみ
で得た試料を45μm以下まで粉砕すると、粗大結晶が
多いためか、粉砕により保磁力が低下し、ボンド磁石と
して良好な特性が得られない。
Cuは5/s以上の歪速度の熱間加工条件下では主相(
Nd2Fe14B相)の配向性向上に重要な役割を果た
している。
Cuは主にNd−rich相内に存在し、主相の配向性
向上を助けていると推定される。
Nd2Fe14B結晶は加工の際、加工圧力の方向と磁
化容易方向が同じになり易い性質がある。
上述のように、組成、熱間加工条件等の製造条件を定め
て再結晶成長を制御し、かつ方向性を制御することによ
り、粉末(45μm以下)化によっても保磁力が低下せ
ず、かつ異方化配向性の良い粉末を得ることができる。
以下、実施例により本発明を詳しく説明する。
〔実施例〕
合金組成として表1の組成となるように真空高周波溶解
炉で溶製し、合金インゴットを得た。該インゴットを真
空中で1100℃8時間の均質化処理を行った。その後
アルゴン雰囲気中で、該合金をジョウクラッシャーによ
り1〜3mmに粗粉砕し、水素処理炉内で3時間真空中
に保持した。水素処理炉を1気圧の水素雰囲気とし、8
00℃まで加熱保持し充分に水素を吸収させ炉冷した。
ついで水素処理炉内を10−3Torrの真空とし、7
00℃まで加熱保持し脱水素処理した。
水素処理を終了した磁石粉末を炭素鋼製シース中に約5
0gを充分密に充填し、真空中に300℃、1時間保持
後密封した。
熱間圧延を下記の条件で繰返し実施した。
加工温度 700℃ 歪速度 10〜30/s 合計変形率 80% 冷却後、シース中より取り出した磁石粉末は、上記熱間
圧延により粒どうしが融着した状態にあるので、アルゴ
ンガス雰囲気中でスタンプミルにより粉砕し、45μm
以下の粉末を得た。表1に該粉末のVSMによる磁気特
性の測定結果を示す。
比較例として製造条件の異なる場合の例を表1に併せて
示す。
又、表1に示した磁石粉末に2重量%のエポキシ樹脂を
混合し、15KOeの磁場中で、6ton/cm2の圧
力で圧縮成型後、樹脂を硬化させてボンド磁石を作成し
、得られたボンド磁石の磁気特性を表2に示す。
[発明の効果] 本発明によれば、特に高価な装置を必要とせず、高性能
な希土類−鉄−ボロン系、特にNd−Fe−B系の異方
性樹脂ボンド磁石用の磁石粉末を得ることができる。
特許出願人 昭和電工株式会社 インターメタリックス株式会社 代理人 弁理士 村井卓雄

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】希土類元素(但しYを含む)とT(Feを
    必須元素とする遷移金属)とボロン(B)とを基本成分
    とし、組成が下記: RxT(100−x−y−z)ByCuz12≦x≦1
    8、4≦y≦10、 0.05<z≦6(at%) である合金を吸水素、脱水素処理することにより平均結
    晶粒径10μm以下の磁石粉末を得、この磁石粉末を温
    度600〜900℃、歪速度5/s以上、変形率60%
    以上の加工条件で熱間塑性加工し、その後粉砕すること
    を特徴とする希土類異方性永久磁石粉末の製造法。
JP2215035A 1990-08-16 1990-08-16 希土類異方性永久磁石粉末の製造法 Pending JPH04214806A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002275598A (ja) * 2001-03-16 2002-09-25 Showa Denko Kk 希土類磁石合金塊の良否判定方法、製造方法、希土類磁石合金塊および希土類磁石合金
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