JPH04287304A

JPH04287304A - 永久磁石の製造方法

Info

Publication number: JPH04287304A
Application number: JP3075808A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sato; 和生佐藤; Katashi Takebuchi; 竹渕　確
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1991-03-15
Publication date: 1992-10-12

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石、特にＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素の少なくとも１種）
焼結磁石の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、還元拡散法
によって得られた粉末合金や、溶解法で得られた合金を
粉砕して得られた合金粉末などを、１〜２０μｍ　に微
粉砕し、これを磁界中にて配向させながら成型し、次い
で焼結し、これに熱処理を施して得られる。

【０００３】このようなＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は原料
が安価であることや、磁気特性が従来のＳｍＣｏ系磁石
に比べて大きいなどの長所がある反面、極めて錆易いと
いう性質をもっている。このため、工程中で微粉となっ
た場合に表面積が大きくなりその微粉は非常に酸化され
やすく取扱いが難しいことになる。

【０００４】このような点を改善するために、Ｒ−Ｆｅ
−Ｂ系焼結磁石の製造に際しては、Ｎ２　等の非酸化性
気体中で取り扱うことが一般的に行なわれている。しか
し、完全に工程の設備を密閉することは、特に大量生産
の場合実現が困難であり、多かれ少なかれ微粉や圧粉体
が空気中の酸素や水分にさらされる機会を生じる。

【０００５】これまで、空気中の酸素や水分と接するこ
とは、磁石内の酸素量を増加させ、磁気特性を悪化させ
るものであると考えられており、この視点から酸素量を
規制する旨の提案がなされている（特開昭６２−６２５
０３号等）。また、空気中の酸素や水分とさらされる度
合により、酸素量がバラつき、磁気特性のみならず、磁
石の寸法や強度さらには耐湿性等の品質がバラつくとも
考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、成形後、焼結
前に成形体が空気中の特に水分と接触するときには、得
られる焼結磁石内の酸素量を一定値に保持しても、成形
体の強度や、焼結体の強度が十分でなく、またこれらや
焼結体の寸法がバラついたり、クラックやカケ等の焼結
不良を生じたり、さらには磁石の耐湿性や安定性が低下
したりすることが判明した。

【０００７】本発明の主たる目的は、工程管理が容易で
あり、しかも成形体や焼結体の強度が高く、これらの強
度や焼結体寸法が安定で、クラックやカケ等の焼結不良
を生じず、良好かつ安定な成形ないし焼結性を示し、耐
湿性や安定性が高く、品質の安定したＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼
結磁石の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（３）の本発明により達成される。

【０００９】（１）　　原料粉を成形して成形体を得、
この成形体を焼結して、Ｒ（ただし、ＲはＹを含む希土
類元素の少なくとも１種）、ＦｅおよびＢを含む永久磁
石を得る永久磁石の製造方法において、前記成形前の原
料粉を水分と接触させることを特徴とする永久磁石の製
造方法。

【００１０】（２）　　前記原料粉を水分０．０１ｇ／
１　以上の雰囲気に接触させることを特徴とする上記（
１）に記載の永久磁石の製造方法。

【００１１】（３）前記雰囲気に３秒以上接触させる上
記（２）に記載の永久磁石の製造方法。

【００１２】

【作用】本発明は、工程中の粉の経時変化や磁石素体の
耐食性等に対し、原料合金中のＮ量が大きな影響を与え
るという知見に基づくものである。

【００１３】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石では、微粉の粒径
が細かいほど、磁石の保磁力や着磁性能が向上するが、
あまり細かくなると、酸化の度合いが増えて保磁力が劣
化するので、両者の兼ね合いで、平均粒径２〜５μｍ　
程度がよく使用される。しかし、工程中のＯ２　量の経
時変化を比較した場合、同じ粒径でも組成中のＮ量が大
きな影響を与えることが判明した。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結
磁石では数１０００ｐｐｍ　までの酸素が許容されるた
め、このようなことは従来見過ごされてきたのであると
思われる。しかし、組成中のＮの最も大きな影響は、空
気中の水分によって粉や圧粉体の性状を刻々変化させ、
磁石の品質バラツキを起こさせるのである。

【００１４】原料合金中のＮは、その原料である素メタ
ル、特に希土類メタルによってもたらされる。Ｎは希土
類の窒化物ＲＮの形で存在すると考えられる。希土類の
窒化物は、高温でも安定であり、溶解工程を経ても残留
する。残留したＮを含む合金が粉砕された場合、粉砕は
通常Ｎ２　や溶剤の雰囲気で行なわれるので、窒化物は
変化ないし変質しない。しかし、粉砕後一端空気に触れ
ると、窒化物は下記の反応を起こして気体となって空気
に拡散し、希土類の水酸化物を経て、希土類酸化物とし
て粉または圧粉体中に残留すると推定されるに至った。

【００１５】ＲＮ　　＋３Ｈ２　Ｏ→ＮＨ３　↑＋Ｒ（
ＯＨ）３この反応は、希土類の化学反応としては知られ
ているが、数１０〜数１００ｐｐｍ　の合金中の窒化物
が、成型体の強度や焼結寸法、強度、さらには最終製品
の信頼性にかかわるに至ることは予測できなかったこと
である。

【００１６】さらに、このような問題を混乱させ、今ま
で窒化物の工程中での影響が問題視されていなかった原
因として次のような点が挙げられる。つまり、窒化物の
分析は、不活性気体中でサンプルをくだいた後に空気中
に触れさせないように測定しなければ、ここで論じる微
量のＮの定量は困難である。さらに、製造時に多かれ少
なかれ工程中で空気に触れるため、窒化物は減少してい
る。さらに工程中に酸化防止のためＮ２　気体を使用す
るので、粉への吸着Ｎがある。これら吸着したＮ２　は
窒化物のＮとは異なり、工程や製品に悪影響をおよぼさ
ない。さらに微量の窒化物であるため、上記の反応が起
きても、発生するアンモニアは微量であり、検知しにく
いことが挙げられる。これらから、製品中のＮ量自体は
問題となっても、窒化物が工程中で与える悪影響は従来
問題とされなかったのであるが、実際、原料中にＲＮが
ある程度存在し、これが空気と接触するときには、アン
モニアの発生を臭として確認することができるのである
。

【００１７】そこで、本発明では、原料粉中の窒化物を
予め変質させ、成形体中に存在させないようにし、窒化
物と水分との接触による工程中の経時劣化を解消する目
的で、成形前に予め、原料粉と水分とを接触させるもの
である。

【００１８】なお、焼結磁石中のＮについては、前記公
報のように、製品中のＮ量を規制する提案もなされてい
る。しかし、これは磁気特性を理由としたものであり、
本発明のように、原料中の窒化物を失活することによっ
て、Ｎ量を減少させ、粉末やそれによって得られる磁石
素体の耐湿性や安定性を改善する試みは従来存在しない
。

【００１９】

【具体的構成】本発明の永久磁石は、Ｒ、ＦｅおよびＢ
を含有し、特に重量％でＲ（ＲはＹを含む希土類元素の
うち少なくとも１種）２７〜３８、Ｆｅ５１〜７２、Ｂ
０．５〜４．５、さらに不可避不純物からなり、窒素の
含有量は２５０ｐｐｍ　以下である。

【００２０】Ｒの含有量が減少すると、鉄に富む相が析
出して保磁力が低下してくる。

【００２１】また、Ｒ含有量が増大すると、残留磁束密
度が低下してくる。Ｂの含有量が減少すると、保磁力が
低下してくる。また、Ｂ含有量が増大すると、残留磁束
密度が低下してくる。また、Ｆｅの３０重量％以下はＣ
ｏで置換してもよい。さらに、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｇ
、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｃ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｗ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、
Ｍｏなどの添加元素は、少量の添加で保磁力の改善が得
られるが、６重量％より大では残留磁束密度が低下して
くる。

【００２２】窒素の含有量は、２５０ｐｐｍ　以下、特
に１０〜２５０ｐｐｍ　であればＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁
石の耐湿性の改善、特に磁石素体自体に起因する耐湿性
の改善による発錆を防止することが出来る。また、酸素
の含有量は６０００ｐｐｍ　以下、特に２５００〜４５
００ｐｐｍ　であることが好ましい。

【００２３】本発明における永久磁石は、実質的に正方
晶系の結晶構造の主相を有する。この主相の粒径は、１
〜１００μｍ　程度であることが好ましい。そして、通
常、体積比で１〜５０％の非磁性相を含むものである。

【００２４】本発明において、磁石中の窒素レベルを制
御する方法は、予め原料粉を水と接触させるものである
が比較的窒素含有量の少ない原料を用いることが好まし
い。原料中のＮ量は５００ｐｐｍ　以下、特に１０〜２
００ｐｐｍが好適である。５００ｐｐｍ　を超えると、
水分接触処理により、酸素量が増大しすぎるからである
。

【００２５】用いる原料としては、還元拡散法によって
得られた粉末合金であってもよい。このような粉末は１
０〜５００μｍ　程度の粒径として得られる。

【００２６】また、所望の組成の合金を鋳造し、インゴ
ットを得、得られたインゴットを、スタンプミルや、水
素吸蔵粉砕法等により粒径１０〜５００μｍ　程度に粗
粉砕してもよい。

【００２７】これらにおいて、合金中の酸素量は５０〜
２０００ｐｐｍ　以下、特に５０〜５００ｐｐｍ　とす
ることが好ましい。なお、ＮやＯ量の測定は、不活性ガ
ス中融解−熱伝導度検出法によればよい。

【００２８】次いで、これらをジェットミル、ボ−ルミ
ル等により０．５〜５μｍ　、特に２〜５μｍ　程度の
粒径に微粉砕する。この際、ジェットミルはＮ２　雰囲
気中で、また、ボ−ルミルはアセトン、アルコ−ト、ト
ルエン等の溶媒中で行なうことが好ましい。

【００２９】得られた粉末を、好ましくは磁場中にて成
形する。この場合、磁場強度は１０ｋＯｅ　以上、成形
圧力は０．５〜３ｔ／ｃｍ２　程度であることが好まし
い。

【００３０】次いで、成形体を、１０００〜１２００℃
で０．５〜５時間焼結し、急冷する。なお、焼結雰囲気
は、Ａｒガス等の不活性ガス雰囲気であることが好まし
い。そして、この後、好ましくは不活性ガス雰囲気中で
、５００〜９００℃にて１〜５時間時効処理を行なう。

【００３１】このような場合において、原料粉、特に微
粉砕粉は、成形前、０．０１ｇ／１　以上、通常０．０
１ｇ／１　〜０．１ｇ／１　の水分を含む雰囲気にさら
される。雰囲気温度は２０〜５０℃、また雰囲気接触時
間は３秒以上、通常５秒〜１２時間程度とする。雰囲気
との接触は、特に微粉粋粉の場合には、処理粉を少量ず
つ雰囲気気流中に原料粉を比較的短時間にさらせばよい
。また、大量の処理粉を静置し、これに比較的長時間雰
囲気処理を施してもよい。

【００３２】このように、本発明では、原料粉中の窒化
物を予め水と反応させて除去するので、上記の窒化物の
水との反応に起因する成形ないし焼結性やその安定性の
阻害要因、あるいは磁石の耐食性や安定性の阻害要因が
除かれるものである。

【００３３】

【実施例】以下、実施例により、本発明を説明する。

【００３４】実施例１重量％にて、３０Ｎｂ３Ｄｙ６５．８Ｆｅ１．２Ｂの組
成の合金インゴットをＡｒガス雰囲気中で溶解法により
作製した。出発原料をかえてインゴットのＮ含有量を下
記表１のように変化させた。これらのインゴットを用い
て、破砕、粗粉砕、微粉砕、磁場中成型、焼結、熱処理
の通常の焼結法による工程を経て磁石化した。

【００３５】この場合、粗粉砕は水素吸蔵法により、粗
粉砕粉は平均粒径３０μｍ　とした。また、微粉砕はＮ
２　気流中のジェットミルにより微粉砕粉の平均粒径は
３μｍ　とした。この粉を１０ｋｅＯ　の磁場中にて１
．５トン／ｃｍ２　の圧力で加圧して磁場中成形した。工程中空気との接触を遮断し、成形前、微粉砕粉を１０
ｇ　づつ２５℃にて、攪拌しながら、表１に示される水
分量（ｇ／１　）の雰囲気に５秒間接触させた。

【００３６】この後、成形体をＡｒ雰囲気中で１１００
℃、３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、１１ｍｍ７径×４ｍｍ
の磁石を得た。

【００３７】水分接触後の成形体強度と焼結体の強度（
サンプル５個の平均値）を表１に示す。成形体強度は２
５℃、相対強度５５％にて測定した。また、表１には焼
結体中のＮ量およびＯ量をガス分析により測定した結果
を示す。ガス分析は、不活性ガス中融解−熱伝導度検出
によった。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１に示される結果から、本発明の効果が
あきらかである。なお、原料中Ｎ含有量４００ｐｐｍ　
以上のものでは、水分接触後、アンモニア臭を確認する
ことができた。

【００４０】実施例２重量％にて、３１．５Ｎｄ１．５Ｄｙ６５．８Ｆｅ１．
２Ｂの組成の合金粉を還元拡散法により得た。この際、
合金粉の窒素含有量を表２のように変化させた。これを
Ａｒ＋Ｎ２　ジェット気流粉砕法にて微粉砕し、微粉砕
粉２０ｋｇを２５℃、０．０１５ｇ／１　の水分雰囲気
に（相対湿度６５％）に８時間さらしたのち、実施例１
と同様、さらに磁場中成形を行なった。焼結、熱処理の
工程を経て磁石化した。成形体強度を表２に示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】表２に示される結果から本発明の効果があ
きらかである。

【００４３】実施例３実施例１で作製した磁石に電解Ｎｉメッキを１０μｍ　
施した。次に８５℃８５％　、５００時間の対湿試験を
行なった結果を表３に示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】表３に示される結果から、本発明の効果が
あきらかである。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、空気中の水分による粉
砕粉経時変化が減少し、安定した生産ができる。そして
、圧粉時の成型体の強度が向上し、強度の経時劣化もな
く、カケやクラックの無い製品が得られる。そして、磁
石素体の耐湿性が改善され、高信頼性の製品が得られる
。そして、水分処理後は、空気中で粉や成形体を取り扱
うことができるので、量産上きわめて有利である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　原料粉を成形して成形体を得、この成
形体を焼結して、Ｒ（ただし、ＲはＹを含む希土類元素
の少なくとも１種）、ＦｅおよびＢを含む永久磁石を得
る永久磁石の製造方法において、前記成形前の原料粉を
水分と接触させることを特徴とする永久磁石の製造方法
。
【請求項２】　　前記原料粉を水分０．０１ｇ／１　以
上の雰囲気に接触させることを特徴とする請求項１に記
載の永久磁石の製造方法。
【請求項３】　　前記雰囲気に３秒以上接触させる請求
項２に記載の永久磁石の製造方法。