JPH0547528A - 異方性希土類ボンド磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 保磁力が高い異方性希土類ボンド磁石を簡単
な製造方法で得る。 【構成】 Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石粉末に焼結阻止剤または
気化剤を混合するか、あるいは磁石粉末の表面を酸化し
た後、磁石粉末を磁界中で圧縮して圧粉体を作り、圧粉
体を焼成して開放気孔を有する異方性焼成体を作り、４
００℃〜１０００℃で熱処理後、開放気孔に樹脂を含浸
後、樹脂を硬化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は希土類（イットリウムを
含む）−遷移金属（鉄を必須元素とする）−ホウ素系樹
脂結合永久磁石の製造方法に関するものである。

【０００２】Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂで代表される該磁石は高性
能と低コストを兼備するために、その生産量は急激に増
加し、ＳｍＣｏ磁石の生産量を超えるに至った。以下、
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石により希土類−遷移金属−ホウ素系
永久磁石を代表させて説明を行う。

【０００３】

【従来の技術】現在生産されているＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石
のほとんどは焼結法による異方性磁石と、樹脂を結合剤
として磁石粉末を結合した等方性ボンド磁石（プラスチ
ック磁石とも言われる）である。前者は高エネルギ積
を、後者は任意の形状を作り得また寸法精度が良好なこ
とを主たる特長としている。

【０００４】Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金を急冷凝固（メルト
スピンと称される）させて高保磁力を有する急冷リボン
を得、これを粉砕し、熱処理し、続いて樹脂と粉末を混
合して成形し、最後に樹脂硬化させて用いるＭＱ１と称
される磁石粉末がＧＭ社から発表されている。この結果
製造される等方性ボンド磁石の最大エネルギ積は５〜１
０ＭＧＯｅ程度である。ＭＱ１により等方性ボンド磁石
は現在多量に生産されている。

【０００５】希土類合金は一般に脆く加工し難いので、
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石は焼結後の研摩加工などに多大
なコストがかかっていいるのが現状である。これに対し
てボンド磁石は、寸法精度が極めて高く、機械的強度が
大であり、極めて薄いリング、円盤などの製作が容易で
あるなどの特徴を有する。近年ステッピングモーターや
ラジアルブラシレスモーターにおいて、径方向に放射状
に異方性を有する極薄リング（以下、ラジアルリングと
呼ぶ）の需要が高まっている。ラジアルリングを焼結で
作ると、焼結後や焼結後に所定の寸法に加工するときに
割れや欠けが起こり、また加工ができたとしてもその後
の組立作業においても割れや欠けが起こり、結果として
歩留まりが非常に低くなってしまう。このような欠点が
ないボンド磁石はリング磁石として適している。ただし
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂボンド磁石は等方性リング磁石にするの
は問題が無いが、後述する理由で（放射方向に異方性を
有する）ラジアルリング磁石にするのは多大なコストア
ップを忍ばなければならない。

【０００６】以下異方性ボンド磁石の従来技術を説明す
る。ボンド磁石の原料粉末は保磁力が高いことが要求さ
れる。なぜならば焼結磁石では焼結やその後の熱処理工
程で保磁力の増大が期待できるが、ボンド磁石ではその
期待ができないからである。例えばＳｍＣｏ₅ やフェラ
イト磁石の原料粉末は組成調整により高保磁力が得られ
る。Ｓｍ₂ Ｃｏ₁₇磁石の代表であるＳｍ₁ （Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｃｕ，Ｚｒ）_7.4 ではインゴットに溶体化処理、急
冷、８５０℃×１時間時効、徐冷を施すことによって高
保磁力が得られる。このインゴットを粉砕しても保磁力
の低下はあまり起こらない。

【０００７】Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石ではＧＭ社からＭＱ
３と称される製品が発表されており、これは、急冷凝固
粉末のホットプレス品を磁場中で一軸圧縮（ダイアプセ
ット）により異方性化したものである。その後この異方
性体を粉砕し、樹脂で固めて異方性ボンド磁石とするこ
とができる。しかしながら、異方性化可能なＭＱ３磁性
粉を生産するには手間がかかり、生産コストが大幅に上
昇すること、保磁力の温度係数が低いというＭＱ１の特
徴がＭＱ３では失われる問題がある。ちなみに、ＭＱ３
による異方性ボンド磁石は市販されていず、ＭＱ１，Ｍ
Ｑ２による等方性磁石のみが市販されているとの記事が
社団法人応用磁気学会主催、応用磁気セミナー「磁石材
料とそのプロセス」テキスト、第９５頁に掲載されてい
る。

【０００８】Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ樹脂含浸磁石の製法の一つ
である前記ＭＱ３において使用される原料粉末は高保磁
力を有し、粉砕により保磁力低下が少ないのでボンド磁
石の製造に適する。一方、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結体も高保
磁力を有するが、焼結体を粉砕するとボンド磁石製造前
に保磁力や角型比が極端に低下する。

【０００９】鋳造インゴットを熱間圧延しその後粉砕に
より粉末を得、これを樹脂で結合する方法も提案されて
いるが、これも粉砕時の保磁力低下が著しい。

【００１０】一方、インゴットを微粉砕して磁界中配向
成形し、これを通常焼結磁石の製造に用いられる焼結温
度よりも低温で焼成することにより、多孔質の焼成体を
作り、これに樹脂を含浸させて異方性ボンド磁石を製造
する方法も提唱されている（特開昭５９−２１９９０４
号）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】したがって、ＭＱ３の
方法により作られたホットプレス体を一軸圧縮後粉砕
し、得られた粉末を樹脂で固める方法が現在異方性Ｎｄ
−Ｆｅ−Ｂボンド磁石をラジアルリングなどとして使用
するに十分な磁気特性と寸法精度を提供する唯一の方法
であるといえる。なぜならば、磁気特性の面では急冷に
より得られたリボンは微結晶から構成されるので、その
粉砕により保磁力低下は起こるが、その低下程度は僅か
であり、十分な磁気特性が得られ、また寸法精度の面で
は樹脂と磁性粉末を射出成形等の方法で加工して得た製
品の寸法精度は極めて高いからである。しかしながら、
この方法では急冷凝固−粉砕−ホットプレス−一軸圧縮
（ダイアプセット）−粉砕−樹脂との混合の工程が必要
であるために、著しいコスト高になり、このためこの方
法によるＮｄ−Ｆｅ−Ｂボンド磁石は原料コストが安い
という利点を活用できていず、サンプル出荷又は研究段
階で足踏みしているのが現状である。

【００１２】また、圧粉成形体を低温で焼成した後樹脂
を含浸させる方法では、焼成温度が低いため充分な保磁
力が得られず例えば前記特開昭５９−２１９９０４号で
は８８０℃で０．５時間焼成後の保磁力が５．５ｋＯｅ
に留まっている実施例が示されている。これよりも高温
で焼成すれば保磁力は向上するが、温度が一般に行われ
ている焼結磁石の焼結温度に近くなり、焼成体の収縮が
大きくなるため、多孔質体にならなくなる。従って樹脂
の含浸が不可能となり、ボンド磁石は得られない。

【００１３】ところで、異方性希土類ボンド磁石の主要
用途であるステッピングモーター、ブラシレスモーター
などのローターやステーターなどに使用される希土類異
方性ボンド磁石には異方性化が容易であり、１０〜１５
ＭＧＯｅの最大エネルギ積が得られるＳｍ₂ Ｃｏ₁₇磁石
が用いられている。ボンド磁石は機械加工費を節約でき
るため、全コストに対して加工コストの占める割合の大
きい小型精密製品用磁石として重要さを増している。も
し原料コストの高いＳｍやＣｏを安いＮｄとＦｅで置き
換えることができれば、ボンド磁石のコストは大幅に低
下し、需要は飛躍的に伸びることが期待される。

【００１４】本発明者は上記従来技術を詳しく検討し、
粉末の状態で高い保磁力を得ることに固執する限り異方
性ＳｍＣｏボンド磁石を代替できるＮｄ−Ｆｅ−Ｂボン
ド磁石を提供できないことに気が付いた。そして本発明
者等は圧粉体を焼成後、樹脂を含浸させる方法を改良
し、充分な保磁力の得られる方法を見出した。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＮｄまたはＰ
ｒを必須元素とする希土類Ｒ（Ｙを含む）、Ｆｅを必須
元素とする遷移金属Ｔ、およびホウ素を基本成分とする
粉末に焼結阻止剤または気化剤を混合するか、あるいは
前記粉末の表面を酸化した後、前記粉末を磁界中で圧縮
して圧粉体を作り、該圧粉体を焼成して開放気孔を有す
る異方性焼成体を作り、該異方性焼成体に４００℃以上
かつ１０００℃以下の温度で熱処理を施した後、前記開
放気孔に樹脂を含浸後、前記樹脂を硬化することを特徴
とする異方性希土類ボンド磁石の製造方法であり、好ま
しくは、樹脂を含浸し該樹脂を硬化した後もしくは、該
樹脂を硬化し前記焼成体の表面を機械加工した後に前記
焼成体の表面に保護皮膜を形成し、さらに好ましくは、
焼結阻止剤がＤｙ又はＴｂを１０ａｔ％以上含むことを
特徴とする。

【００１６】以下、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石に例を取って本
発明の構成を説明する。本発明では、粉末にあらかじめ
焼結阻止剤を混合し、その後磁界中配向成形を行う。焼
結阻止剤としては、ＢＮ，ＴｉＢ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，Ｇａ
₂ Ｏ₃ ，ＳｉＯ₂ ，などの酸化物、ＮｄＦ₃ ，ＴｂＦ
₃ ，ＤｙＦ₃ ，等のフッ化物、ＮｄＣｌ₃，ＴｂＣｌ
₃ ，ＤｙＣｌ₃ 等の塩化物、その他のハロゲン化物、オ
キシハロゲン化物などを挙げることができる。これらは
いずれも焼成中に溶融を全く起こさないか、一部溶融す
る程度に留まり、これが焼成体内部に一様に分散するこ
とにより、焼成時に生じる希土類金属がｒｉｃｈな液相
の流動を妨げ、高温焼成を行っても焼成体が大きく収縮
しなくなる。その結果焼成温度が従来よりも高くでき、
高い保磁力が得られるようになる。その添加量は２０重
量％以下が好ましい。その添加量は０．１重量％未満で
は効果が少なく、２０重量％以上では残留磁化Ｂｒ及び
最大エネルギ（ＢＨ）_max が低下する。

【００１７】混合の方法は、磁石微粉砕粉にこれらの阻
止剤を添加し、ボールミルやロッキングンミキサー等で
混合してもよく、また微粉砕前の磁石原料粉末にあらか
じめこれらの阻止剤を添加しておき、その後微粉砕を行
ってもよい。またこれらの阻止剤は複数種を共添加する
ことができる。

【００１８】焼結阻止剤の代わりに、焼成前の圧粉体中
にあらかじめ大きい（最密充填の粉末間の隙間以上の）
空孔を生成しておくことも本発明の多孔質焼成体を作成
するのに有効である。このように大きな空孔を作成する
には、例えば磁性粉中にカンファーなどの焼成温度以下
で気化する物質の粉末を混合しておき、加熱によりカン
ファーを気化させる。このようにして生成された空孔は
より高温の焼成によっても消滅せず、焼成体中に残留
し、樹脂含浸に必要な気孔として働く。リンや硫黄やス
ズも焼成中に気化蒸発して、空孔を残留させるので同様
の効果が得られる。焼結阻止剤を添加する代わりに、粉
末を酸化させ、希土類元素を主体とする酸化物を形成さ
せた粉末を使用してもよい。

【００１９】本発明の焼成体は磁場中圧縮と焼成の工程
を経たものであるが、従来の焼結体のように１００％近
い高密度にしないで、磁石粉末自体は全体で結合されス
ケルトンを作っているが、その内側には連続気孔が残っ
ている程度に焼成したものである。「焼成」とは磁石粉
末どうしは冶金的に結合しているが液体が侵入できる大
きさの気孔が残っている程度に加熱されたものを指す。
これに対して「圧粉体」は連続気孔が残っているが、粉
末どうしは主として機械的に付着しているにすぎない。
また「焼結体」は一般にＮｄリッチ相の液相の主相補修
効果を発揮させかつ結合を十分にするため、緻密な焼結
体となり連続孔は消失しているか、存在しても樹脂の含
浸は表面付近に限られ、製品内部には達していないた
め、その強度、加工性などは事実上変化しない。より具
体的には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石では少しでも磁気特
性を向上させるため焼結体の密度をできる限り高くする
ことが望ましく、密度が７．２ｇ／ｃｍ³ （真密度の９
６％）以下の焼結体は製造されていない。製造上このよ
うな焼結体は不良品として扱われている。これに対し
て、本発明法で得られた焼結体はその密度が真密度の９
５％以下であることが望ましい。これ以上の密度である
と樹脂の含浸はほとんどできなくなる。密度は９３％以
下であることがより望ましく、９２％以下であればさら
に望ましい。

【００２０】続いて「スケルトン」と「開放気孔」につ
いて説明する。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ粉末の焼成温度が高くな
るにつれて、粉末間の相互拡散が始まり、収縮が起こる
ようになる。収縮が起こる前は圧粉成形体の気孔は相互
に連続しかつ外部に開放されているが、収縮が始まると
孤立した気孔が多くなり、相互にかつ／または外部に連
通した気孔は少なくなる。このような過程に伴って粉末
は相互に一層密に結合し連続ネットワーク構造を作る。
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石の標準的な組成（例：Ｎｄ₁₅Ｆｅ₇₇
Ｂ₈ 、真密度７．６ｇ／ｍ³ ）では、約１０６０℃で密
度は７．３ｇ／ｍ³ 以上になり空孔が互いに閉じるとと
もに、連続ネットワーク構造は消失して全方向で連続し
たソリッドの物質となる。それより低温では空孔の多く
は焼成体の外部と連絡しており、水などに浸漬すると泡
を発生して水がしみ込むのが認められる。本発明の磁石
ではこの状態で焼成を留め、外部に開放した気孔から樹
脂を含浸させる。これ以上焼成を進めると、閉じた気孔
のみを有する連続ネットワーク構造となる。かかる構造
も従来の焼結体としては不良品であり、焼成体の範疇に
入るが、樹脂の含浸には不適切である。したがって、本
発明で言う「スケルトン」とは粉末が一体構造を作って
いるが、その中には開放気孔が存在している状態を指
し、「開放気孔」とは焼成体の表面に孔の入口があり、
外部に開いた気孔である。このような開放気孔を有する
焼成体に樹脂を含浸させることによって焼成体が全体的
に強化される。

【００２１】本発明の焼成体は多孔質であり、気孔率
（全空孔体積の焼成体全体積に対する百分率）が５％以
上４０％以下、好ましくは７％以上３４％以下、より好
ましくは８％以上２０％以下のものであることが望まし
い。空孔率が大きすぎると最大エネルギ積（ＢＨ）_max
が低下し、小さいと樹脂の含浸が困難になり、樹脂量が
少ないと強度低下や靭性低下が起こる。全空孔体積に対
する開放気孔の体積の割合を有効気孔率という。本発明
の焼成体では有効気孔率が高い程よい。

【００２２】続いて樹脂の含浸を説明する。使用できる
樹脂の種類は２種類ある。その一つは室温〜２００℃に
昇温して硬化（キュアリング）させる熱硬化性樹脂で
あり、他の一つはナイロン樹脂で代表される５０℃〜２
００℃の温度で液状になる熱可塑性樹脂である。これ
らの樹脂の中で室温から磁石の特性に変化を与える温
度、例えば２００℃以下の温度で焼成体に含浸可能な樹
脂なら何でもよい。

【００２３】熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂などの１液または２液混合型樹脂を使用
することができる。これらの樹脂は溶媒により粘度を調
製後、含浸を行い、室温〜約１２０℃で硬化させて使用
する。樹脂としては、流動性が大きく、粘度の調節が容
易であり、温度を変えることにより硬化時間を調整で
き、硬化による寸法変化が小さい等の条件を満たすもの
が好ましい。

【００２４】熱可塑性樹脂としては、メチルメタアク
リレート、スチレン、アクリロニトリル、ポリエステ
ル、塩化ビニリデン、６．６ナイロン、６ナイロン、ジ
アリルフタレート、ｎ−ブチルメタクリレート等の固形
ポリマー、およびそれらの液状プレポリマーおよびモノ
マーを使用することができる。固形ポリマーは昇温によ
り流動性を与えた後、含浸を行い、冷却固化させる。液
状プレポリマーおよびモノマーはベンゾイルパーオキサ
イド、ｔーブチルベンゾエイドなどの重合触媒を添加
し、室温付近にて含浸を行った後、８０℃付近にて加熱
して重合固化をさせる。あるいは触媒を添加せずに液状
プレポリマーまたはモノマーの含浸を行い、γ線を照射
して重合固化させる。必要に応じて液状プレポリマーま
たはモノマーに、ジメチルアニリンなどの重合促進剤、
ハイドロキノンなどの禁止剤、トリメチルプロパントリ
メタアクリレートなどの架橋剤、ジオクチルフタレート
などの可塑剤、γ−メタアクリルオキシプロピルトリメ
トキシシランなどのカップリング剤を添加することがで
きる。これらの熱可塑性樹脂は、含浸、重合が容易であ
ること、磁石焼成体と化学反応を起こさないことなどの
条件を満たすものが好ましい。

【００２５】「含浸」とは焼成体の開放気孔の入口から
該気孔内に流入した樹脂の状態を言う。含浸により体積
百分率で好ましくは２０％以上、より好ましくは４０％
以上％、最も好ましくは６０％以上の開放気孔に樹脂を
含浸する。含浸率が小さいと強度低下が起こる他に、空
孔中の空気による希土類の酸化によって腐食が起こる。

【００２６】本発明は磁石の化学組成には全く限定され
ず、永久磁石としての性能を発揮できるものであればあ
らゆる化学組成について本発明を適用することができ
る。係る化学組成を示す特許文献として特開昭５９−８
９４０１号、５９−２１７００３号、６２−２９１９０
１号、および特開平２−１１９１０５号を挙げる。コス
トと性能の面からは下記の化学組成が好ましい。 Ｎｄ＝１３〜１７ａｔ％，Ｂ＝６〜９ａｔ％，Ｃｏ＝０
〜３０ａｔ％，Ｄｙ＝０〜３ａｔ％，Ａｌ＝０．１〜４
ａｔ％，Ｖ＝０〜６ａｔ％，Ｎｂ＝０〜４ａｔ％，Ｍｏ
＝０〜４ａｔ％，Ｇａ＝０〜２ａｔ％，Ｃｒ＝０〜４ａ
ｔ％，Ｃｕ＝０ａｔ％

【００２７】なお希土類元素のうちＰｒは、Ｎｄの一部
または全部に置換できる。また、コスト低減の目的で、
ジジムやミッシュメタルをＮｄ原料の一部または全部と
して使用可能である。

【００２８】以上のように焼成体に切削性及び接着性が
優れた樹脂を含浸することによりそのままで製品として
使用可能である。

【００２９】本発明の磁石は機械加工により最表面が仕
上されて使用されることがある。通常のボンド磁石は射
出成形又は圧縮成形により作られ、金型の寸法そのもの
の大きさであるから、寸法精度が非常に良い。本発明の
焼成体からなる磁石は焼成中の寸法変化があるので、場
合により機械加工を行い寸法精度を高める必要がある。
機械加工は通常の金属又はセラミックス加工用の平面研
削盤、両面研削盤、ボール盤、旋盤、フライス盤、セン
タレスグラインダーなどを用い、穴開け、研削、切削な
どを必要に応じて容易に行うことができる。場合によっ
ては切断のためダイアモンドカッタ等も用、また刃物と
して、通常のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結体加工のようにダイヤ
モンドや硬質砥石を使用する。

【００３０】エポキシ樹脂などの切削性の良い樹脂を使
用すると、本発明の磁石は極めて良好な加工性を示し、
高速度鋼、超硬等の切削刃物を使用して能率よく低コス
トで切削できる。かかる機械加工を行うと表面の樹脂結
合やスケルトンの一部が壊れた加工劣化層が表面に存在
する。それ以外の焼成体全体ではスケルトン構造は壊れ
ずに樹脂が主相粒子を接着している。

【００３１】また、本発明の焼成体磁石の表面あるいは
その最表面を機械加工した磁石の表面に防食あるいは粉
末飛散防止のための皮膜を形成して使用することがあ
る。防食は、表面に露出したスケルトンの酸化およびス
ケルトンに充填された樹脂を通って空気や水分が焼成体
内部に侵入して磁石が錆びることを防ぐためのものであ
る。また粉末飛散防止は相手材と接触、摺動あるいはス
ラスト接触することによりまた冷却のためのファンによ
る送風により磁石粉末が脱落し飛散することを防止する
ものである。

【００３２】これらの皮膜は従来の焼結磁石あるいは樹
脂含浸磁石に使用されている、クロメート皮膜、Ｎｉメ
ッキ、樹脂塗装皮膜（エポキシ樹脂、フラン樹脂、シリ
コン樹脂など）、電着塗装皮膜などであってよい。皮膜
の厚みは、例えば、Ｎｉメッキの場合は３〜３０μｍ、
樹脂塗装皮膜の場合は５〜２００μｍである。

【００３３】いずれの皮膜も樹脂含浸、感想後、もしく
は寸法調整のための加工を施した後に形成させる。樹脂
塗装皮膜は液状塗料を配合調整後、スプレーにより表面
に吹きつけて形成させる。

【００３４】含浸された樹脂に付着した樹脂皮膜は、樹
脂どうしの結合により接着強度が高いので、スケルトン
が多少腐食しても皮膜がはがれない利点を有する。Ｎｉ
メッキは、加工を施さないものについては表面の大部分
が非導電性の含浸樹脂によっておおわれているため、例
えば予め無電解めっき層を付与して表面に導電性を施し
た後、電解メッキまたは無電解メッキにより所定の膜厚
を形成させる。無電解めっきのみによって膜を形成させ
てもよいが、この場合５μｍ以上の厚膜化が難しい。し
たがって耐食性がやや劣る。

【００３５】一方、加工を施したものについては、表面
はスケルトンの金属地肌が露出している部分と樹脂が露
出している部分の二つの部分から構成されている。Ｎｉ
メッキは無電解めっきにより樹脂部にも導電性を付与し
て、加工を施さないものと同様の手法により行うか、ス
ケルトン部の導電性を利用して直接メッキを行うことも
できる。スケルトン部に形成されたメッキ層は成長する
に伴い、次第に相互に合体して樹脂層もおおうようにな
る。

【００３６】電着塗装皮膜についてもＮｉメッキと同
様、加工を施さないものについては活性化処理により樹
脂部にも導電性を与えてから行うか、皮膜を導電性のス
ケルトン部から優先的に形成、成長させ全面皮膜でおお
う。

【００３７】続いて本発明に係る異方性永久磁石を製造
する好ましい方法は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ合金の平均粒径２
μｍ以上２０μｍ以下での粉末に前記焼結阻止剤又は気
化剤を０．１〜２０重量％の範囲内で添加混合後、ある
いは粉末を酸化雰囲気内で放置又は混合し、表面を酸化
後、磁界中で配向、圧縮成形し、この成形体を５００℃
以上かつ１１４０℃以下の温度に加熱して、焼成体を作
り、この焼成体に４００℃以上かつ１０００℃以下の温
度で熱処理を施した後、樹脂を含浸することを特徴とす
る。

【００３８】以下上記方法を説明する。原料粉の組成は
上述のとおりである。原料粉の粒径が２μｍより小さい
とその酸化が著しく、一方２０μｍより大きいと成形が
困難になることに加えて保磁力が低下する。

【００３９】通常のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石粉末は粉砕によ
り保磁力が大幅に低下するが、本発明においては係る通
常の粉末を原料粉末として使用することができる。係る
原料粉を通常の方法で磁界中配向、圧縮成形する。配向
は通常、好ましくは５ｋＯｅ〜１５ｋＯｅの磁界中で行
う。磁界の強さは５ｋＯｅ以下では配向はよくなく、１
５ｋＯｅ以上の磁界発生は高コストで実際的でない。加
圧力は０．２ｔ／ｍ²〜５ｔ／ｍ² の範囲内であること
が好ましい。加圧力が０．２ｔ／ｍ² 以下では成形体の
取り扱い困難であり、５ｔ／ｍ² 以上は金型の寿命が問
題となる。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金を平均粒径３〜４
μｍに粉砕後、１〜４ｔ／ｍ² の圧力下で圧粉体を作成
すると、この圧粉体は手で容易に割れるほど非常に脆
い。Ｎｄリッチ相は軟質金属相であり、圧粉時に主相と
圧着し、主相と結合している可能性もある。しかし、こ
の圧粉体の強度が非常に低いことは、その割合が無視し
えるほど非常に少ないか、またはその接着力が結合と呼
ばれるほど強いものではないことを示している。

【００４０】上述した圧粉体を続いて焼成する。焼成温
度は焼結阻止剤の添加量によって変わるが、５００℃〜
１１４０℃の範囲内である。焼結阻止剤のうちＴｂ及び
Ｄｙを含む化合物を使用した場合は、Ｔｂ及びＤｙが焼
成中にＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相内に拡散し、特にその表面付近
のＮｄがＴｂ及びＤｙと置換される。これによりＮｄ₂
Ｆｅ₁₄Ｂ相の表層部の異方性磁界が高められ、より保磁
力が向上するという副次的効果が得られる。この場合焼
成温度が比較的低くとも、保磁力は高められる。しかし
乍、ＴｂやＤｙを含まない化合物を使用する場合はこう
した効果が生じないために、９００℃以上の温度で焼成
するのが望ましい。また保磁力向上のためにＴｂやＤｙ
の金属粉末あるいは水素化化合物を焼成体の収縮があま
り大きくならない範囲で添加してもよい。焼成温度が１
１４０℃以上では主相が溶融し、本発明に望ましい多孔
質焼成体ができない。

【００４１】一般に、Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ型結晶構造を有す
る主相の高い保磁力を得るためには、合金中のＮｄリッ
チの相の拡散が活発になる５００℃よりは高温で加熱し
なくてはならない。主相Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂの粒子表面の欠
陥や不純物相（α−Ｆｅ，Ｆｅ₂ Ｂ，Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₇）を
除去し、高保磁力化をもたらすＮｄリッチ相は主相粒子
表面のできるだけ多くの部分にゆきわたることが望まし
い。Ｎｄリッチ相の分散が極めて良い粉末（Ｎｄ−Ｆｅ
−Ｂ合金の粉末はＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ、Ｎｄリッチ相、Ｂリ
ッチ相その他の相の混合粉末からなる）では５００℃程
度の温度で高い保磁力が得られるが、一般には分散はそ
れほど理想的でないことが多いので、より高温での加熱
が必要である。

【００４２】上述した理由によって焼成温度は一般的に
言って５００〜１１４０℃の範囲内にある。この温度範
囲は一般に行われている焼結温度と同等もしくはややそ
れより高い範囲が含まれているが、焼結阻止剤により焼
成体はこうした温度範囲でも収縮しないために、本発明
で言う「焼成体」が得られる。

【００４３】開放空孔に樹脂を充填するには真空下また
は減圧化での真空含浸で行うか、または保磁力の低下を
招かない窒素ガスまたはアルゴンガスなどの不活性ガス
を使用して１．２気圧以上１００気圧以下での加圧含浸
を行ってもよい。また一度減圧後加圧含浸を行うことに
より含浸量および速度が増大する。

【００４４】Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金では焼成温度が高い
ほど高い保磁力が得られるので、焼結阻止剤の使用や気
化による空孔の導入により空孔率を高め焼成温度を高く
することが保磁力向上の面で有利である。

【００４５】

【実施例】以下実施例により更に詳しく本発明を説明す
る。 実施例１ Ｎｄ₁₆Ｆｅ₇₆Ｂ₈ を基本成分とし、その他Ａｌ、Ｃｕ，
Ｓｉなどの不可避的不純物を含むインゴットを高周波溶
解炉で溶製した。その後、そのインゴットをスタンプミ
ルで３０メッシュ以下の大きさに粗粉砕し、ジェットミ
ル粉砕機で平均粒径３．５μｍの微粉末を作成した。こ
の微粉末に各種焼結阻止剤を所定量添加し、不活性ガス
中ミキサーで３時間混合を行い、１２ｋＯｅの磁界中で
１．５t/cm² の加圧を行い、１０×１０×８mm³ の直方
体の圧粉体を作成した。この圧粉体を１．０×１０^-3to
rrの真空下３００〜１０７５℃の間の温度（表１参照）
で２〜８時間焼成を行い、本発明による永久磁石を作成
した。

【００４６】焼成体の密度を不活性ガス雰囲気中で重量
と体積を測定することにより求めた。その後焼成体を真
空・加圧両用型含浸装置に入れ、１torrの真空引きの
後、エポキシ樹脂（室温硬化、二液混合型）を導入して
２時間真空含浸させ、その後２気圧までゆっくりと窒素
ガスを導入し、２時間加圧含浸させた。含浸装置から含
浸焼成体を取り出し後、１００℃で２時間窒素ガス雰囲
気中で硬化処理（キュアリング）を行い、硬化後取り出
し試験試料とした。この試験試料の保磁力（ｉＨｃ，ｋ
Ｏｅ）、密度（ｇ／ｍ³ ），最大エネルギ積（（ＢＨ）
_max ＭＧＯｅ）を測定した。結果を表１、２に示す。

【００４７】焼結阻止剤を添加したいずれの磁石も樹脂
含浸が可能になった。しかし焼結阻止剤を添加しない磁
石では含浸はできなかった。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】実施例２ 実施例１の試料番号１〜１２を両面研削盤研削機を用い
て７×５×３ｍｍの寸法をもつ直方体に研削した。研削
後の試料に下記の工程によりエポキシ樹脂スプレー塗装
皮膜を形成した。

【００５１】研削後の試料にショットブラストを施した
後、流水およびトリクロロエタンで十分洗浄し、表面の
残留研削粉を除去した。これにエポキシ樹脂塗装皮膜を
スプレーにより下記の工程に従って形成させた。

【００５２】１）エッチングプライマー皮膜（２液混合
型、リン酸亜鉛１０％含有）スプレー塗装 平均膜厚
１μｍ ２）乾燥 ８０℃、１５min ３）エポキシ・プライマー塗膜（含量体積率３０％）ス
プレー塗装 平均膜厚４０μｍ ４）乾燥１００℃、３hr

【００５３】皮膜形成後各試料を８０℃、相対湿度９０
％の雰囲気に５００hr放置した後、目視による発錆の有
無および碁盤目剥離試験による皮膜の密着力をしらべる
ことにより、耐候性の表かを行った。その結果上記コー
ティングを施した本発明の樹脂含浸焼成磁石には発錆は
全く認められず、剥離も全く起こらなかった。コーティ
ングを施さない上記磁石ではスケルトン部全面に錆の発
生が認められ、厳しい条件で本磁石を使用する場合には
コーティングが是非必要であることが確認された。

【００５４】実施例３ 実施例１の試料番号１〜１２を作製後、加工せず直接下
記の工程によってエポキシ樹脂塗装皮膜を形成させた。

【００５５】１）エポキシ・プライマー塗膜（含量体積
率３０％）スプレー塗装平均膜厚４０μｍ ２）乾燥１００℃、３hr

【００５６】皮膜形成後試料を８０℃、相対湿度９０％
の雰囲気に１０００hr放置した後、目視による発錆の有
無を調べた。その結果、上記コーティングを施した試料
では錆の発生は認められなかった。コーティングを施さ
ない上記磁石では、点状の錆がところどころに認めら
れ、厳しい条件で本磁石を使用する場合には加工しない
含浸のままの磁石でもコーティングが必要であることが
確認された。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、保磁力の高い異方性Ｎ
ｄ−Ｆｅ−Ｂボンド磁石を極めて簡単な方法により製造
することができる。異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石として開
発されたＭＱ３では急冷リボンを粉砕し、粉末を磁界中
圧縮しさらに一軸加工し、この加工体を粉砕し、得られ
た粉末を樹脂で固めていたために工程が長く、著しいコ
スト高になっていた。また、インゴットを微粉砕し、こ
れを磁界中配向後焼成して開放気孔を有する焼成体を作
り、これに樹脂を含浸して異方性ボンド磁石を得る方法
では、焼成体が高密度に収縮しないように低温で焼成し
ていたために、十分な保磁力が得られず、注目されなか
った。本発明は、工程が簡単な後者の方法に注目し、焼
結阻止剤の添加によりより高温での焼成を可能にするも
のである。また、焼結阻止剤としてＴｂ，Ｄｙを１０ａ
ｔ％以上を含むものを使用することによりさらに高い保
磁力が得られる。これにより極めて簡単な方法により従
来のＳｍ−Ｃｏ異方性ボンド磁石よりも低コストで、最
大エネルギ積が高い保磁力のＮｄ−Ｆｅ−Ｂボンド磁石
の製造が可能になった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ２２Ｃ 33/02 Ｈ 7619−4Ｋ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＮｄまたはＰｒを必須元素とする希土類
   Ｒ（Ｙを含む）、Ｆｅを必須元素とする遷移金属Ｔ、お
   よびホウ素を基本成分とする粉末に焼結阻止剤または気
   化剤を混合するか、あるいは前記粉末の表面を酸化した
   後、前記粉末を磁界中で圧縮して圧粉体を作り、該圧粉
   体を焼成して開放気孔を有する異方性焼成体を作り、該
   異方性焼成体に４００℃以上かつ１０００℃以下の温度
   で熱処理を施した後、前記開放気孔に樹脂を含浸後、前
   記樹脂を硬化することを特徴とする異方性希土類ボンド
   磁石の製造方法。
2. 【請求項２】 前記樹脂を含浸し該樹脂を硬化した後も
   しくは、該樹脂を硬化し前記焼成体の表面を機械加工し
   た後に前記焼成体の表面に保護皮膜を形成することを特
   徴とする請求項１記載の異方性希土類ボンド磁石の製造
   方法。
3. 【請求項３】 焼結阻止剤がＤｙ又はＴｂを１０ａｔ％
   以上含むことを特徴とする請求項１又は２項記載の異方
   性希土類ボンド磁石の製造方法。