JPH06290922A - 射出成形法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｒ成分とバインダーとの反応や炭素および酸
素の残留による磁気特性の劣化を防止し、射出成形性を
向上させて複雑な形状、特に小型製品のＲ−Ｆｅ−Ｂ系
焼結異方性磁石が得られる焼結異方性磁石の製造方法の
提供。 【構成】 従来の射出成形法で一般的に使用されている
熱可塑性のバインダーの代わりに、バインダーとしてメ
チルセルロース及び／又は寒天、水及び少量の滑剤を使
用し、あるいはさらにＲ−Ｆｅ−Ｂの合金粉末表面を樹
脂被覆した合金粉末を使用し、水とＲとの反応を抑制
し、混連後の合金粉末の酸素量を安定化させることによ
り、射出成形時の成形性が向上して三次元的に複雑な形
状の焼結磁石を得ることができ、さらに成形体を脱水
後、水素流気中脱バインダー、脱水素処理することによ
り、脱バインダー時間が従来有機バインダーのそれに比
べて短縮されると同時に脱炭効果があり、あるいはさら
に合金粉末が樹脂被覆されているので、耐酸化性が向上
しているために残留酸素量が著しく減少し、磁気特性の
劣化を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、射出成形によるＲ−
Ｆｅ−Ｂ系焼結異方性永久磁石を製造する方法に係わ
り、微細結晶化したＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金微粉末と所定温
度によりゾル・ゲル反応を起こすバインダーとしてメチ
ルセルロースおよび／または寒天と水との混練物を射出
成形し、脱水処理した後、水素流気中での脱バインダー
処理、脱水素処理し、焼結することにより、焼結体中の
炭素量と酸素量の残留を抑制し、磁気特性の劣化防止と
ともに、射出成形時の成形性を向上させ、三次元的に複
雑な形状の焼結磁石が得られる射出成形による焼結異方
性磁石の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、家電製品を初めコンピュータの周
辺機器や自動車等用途に用いられる小型モーターやアク
チュエータなどには、小型化、軽量化とともに高性能化
が求められており、その磁石材料も小型化、軽量化、薄
肉化からさらに三次元的に複雑な形状製品が要求されて
いる。

【０００３】複雑な形状の高性能永久磁石を得る方法と
して、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性材またはＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁性材
を用いて樹脂バインダー等を混練して機械的に成形する
希土類系ボンド磁石の製造方法、あるいはＲ−Ｆｅ−Ｂ
系合金鋳塊を粉砕して得られた合金粉末と樹脂バインダ
ーを混練して射出成形し、脱バインダー後に焼結するＲ
−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石の製造方法（特開昭６１−２
２０３１５号公報、特開昭６４−２８３０２号公報、特
開昭６４−２８３０３号公報）が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、希土類元素
（Ｒ）を含有する金属間化合物はＯ、Ｈ、Ｃ、Ｎ等の元
素と反応し易く、当該系磁性粉と有機物バインダー等の
混練時、あるいは脱バインダー時に磁性粉中のＲ成分と
バインダーが反応し、磁気特性が劣化したり、特に射出
成形時の成形性が非常に悪くなり、複雑な形状が得難い
問題があった。

【０００５】従来の射出成形法で一般的に使用されてい
る熱可塑性のバインダー（アクリル系、ワックス系、ポ
リエチレン、ポリスチレン等のポリマー）をＲ−Ｆｅ−
Ｂ合金粉末に添加混合した場合、一般的に炭素と酸素の
含有量がＲとの反応により増加するために、射出成形、
脱脂した後、焼結後でもかなりの炭素と酸素が残留し、
特に永久磁石の場合磁気特性の劣化を招き、射出成形法
による複雑形状品の磁石部品への応用の妨げになってい
る。

【０００６】そこで、発明者は、従来のパラフィン系ワ
ックスや熱可塑性樹脂からなるバインダーに代えて、メ
チルセルロースと水あるいはメチルセルロースと寒天と
水を主成分とするバインダーを用い、該バインダーのゾ
ル・ゲル反応を利用して射出成形することにより、バイ
ンダーとＲ成分との反応を抑制し、残留酸素、炭素量を
低減したＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法（特願平４
−１９１７２７号、特願平４−１９１７２８号）を提案
した。かかる方法にて総バインダー中の炭素量を低減し
たが、射出成形後に行う真空中で加熱する脱脂処理で完
全に除去することができず、焼結後の焼結体に若干量の
炭素が残留して磁気特性を劣化させる問題があった。ま
た、この射出成形法においてバインダー中の大部分が水
であるため、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ合金粉末のＲと水との反応に
より、合金粉末中の酸素量が増加し、焼結体の磁気特性
を劣化させる問題があった。

【０００７】この発明は、射出成形にて成形し、これを
焼結するＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石の製造方法におい
て、Ｒ成分とバインダーとの反応や、炭素および酸素の
残留による磁気特性の劣化を防止し、射出成形性を向上
させて複雑な形状、特に小型製品のＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結
磁石が得られる製造方法の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者らは、Ｒ−Ｆｅ−
Ｂ系合金粉末中のＲ成分とバインダーとの反応を抑制で
き、残留する炭素及び酸素量を低減できる方法を目的に
種々検討した結果、従来の射出成形法で一般的に使用さ
れている熱可塑性のバインダーの代わりに、バインダー
として所定温度によりゾル・ゲル変態を起こすメチルセ
ルロースまたは寒天あるいはそれらを複合したものに水
を添加したものを用い、あるいはさらにＲ−Ｆｅ−Ｂ系
合金粉末表面を樹脂被覆した合金粉末を使用し、水とＲ
との反応を抑制し、混練後の合金粉末の酸素量を安定化
させるとともに射出成形時の成形性を向上させ、さらに
射出成形時に金型内でゲル化させて硬化させて所定の形
状に成形し、脱水乾燥処理した後、水素流気中での脱バ
インダー処理することにより、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ粉末中の残
留酸素量及び炭素量を大幅に減少でき、その後脱水素処
理、焼結することにより、優れた磁気特性を有する３次
元的に複雑な形状の焼結磁石が得られることを知見し、
この発明を完成した。

【０００９】すなわち、この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合
金粉末（ＲはＹを含む希土類元素の少なくとも１種）
に、バインダーとして所定温度によりゾル・ゲル反応を
起こすメチルセルロースおよび／または寒天と水とを加
えて混練した後、射出成形により成形体となし、該成形
体を脱水処理した後、水素流気中で脱バインダー処理
し、さらに脱水素処理後に焼結することを特徴とする射
出成形法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であ
る。また、この発明は、上記の構成において、原料微粉
末の表面に樹脂を被覆した後、射出成形することを特徴
とする射出成形法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造
方法を提案する。また、上記の構成において、バインダ
ーに潤滑剤としてグリセリン、ステアリン酸、エマルジ
ョンワックス、水溶性アクリル樹脂の少なくとも１種を
０．１〜１．０ｗｔ％、水６〜１８ｗｔ％を含有する組
成を、磁性粉末のバインダーとして用いる添加すること
を特徴とする射出成形法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石
の製造方法を提案する。さらに、この発明は、上記のい
ずれの構成においても、焼結体が含有する炭素量を７０
０ｐｐｍ以下、酸素量９０００ｐｐｍ以下にすることが
可能な射出成形によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方
法である。

【００１０】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末 この発明において、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末としては、
Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１
種）８原子％〜３０原子％、Ｆｅ４２原子％〜９０原子
％、Ｂ２原子％〜２８原子％を主成分とする平均粒度１
〜１０μｍが望ましく、さらに１〜６μｍの微粉末が好
ましい。希土類元素Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素の
うち少なくとも１種）は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｔｂのう
ち少なくとも１種、あるいはさらにＬａ、Ｓｍ、Ｃｅ、
Ｅｒ、Ｅｕ、Ｐｍ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｙのうち少なくとも１
種を含むものが好ましく、８原子％未満では結晶構造が
αー鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高磁気特
性、特に高保磁力が得られず、３０原子％を越えるとＲ
リッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）が
低下して、すぐれた特性の永久磁石が得られない。よっ
て、Ｒは８原子％〜３０原子％が好ましい範囲である。
Ｂは、２原子％未満では菱面体組織となり、高い保磁力
（ｉＨｃ）は得られず、２８原子％を越えるとＢリッチ
な非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）が低下す
るため、すぐれた永久磁石が得られない。よって、Ｂは
２原子％〜２８原子％が好ましい範囲である。Ｆｅは、
４２原子％未満では残留磁束密度（Ｂｒ）が低下し、９
０原子％を越えると高い保磁力が得られないので、Ｆｅ
は４２原子％〜９０原子％が好ましい。また、この発明
において、Ｆｅの一部をＣｏで置換することは、得られ
る磁石の磁気特性を損うことなく温度特性を改善するこ
とができるが、Ｃｏ置換量がＦｅの５０％を越えると、
逆に磁気特性が劣化するため好ましくない。また、下記
添加元素のうち少なくとも１種を添加することは、Ｆｅ
−Ｂ−Ｒ系永久磁石に対してその保磁力等を改善あるい
は製造性の改善、低価格化に効果がある。 Ｔｉ、Ｎ
ｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓ
ｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｂｉ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｓ、
Ｃ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｓ
ｒ、Ｂｒ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎ、Ｆ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ。こ
の発明において、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末の平均粒度は
１〜１０μｍが好ましく、合金粉末の平均粒径が１μｍ
未満では合金粉末の表面積が増大するため、混練物とす
るためのバインダー添加量を合金粉末との容積比で、
１：１．２に増加させる必要があり、射出成形後の焼結
品の焼結密度が９５％程度と低下するため好ましくな
く、また、１０μｍを超える平均粒径では粒径が大きす
ぎて焼結密度が９５％程度で飽和し、該密度の向上が望
めないため好ましくない。

【００１１】また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末として、Ｒ
（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種）
１２原子％〜２５原子％、Ｂ４原子％〜１０原子％、Ｃ
ｏ０．１原子％〜１０原子％、Ｆｅ６８原子％〜８０原
子％を主成分とし、Ｒ₂Ｆｅ_{1 4}Ｂ相を主相とする平均粒
径１〜５μｍの主成分系合金粉末と、Ｒ₃Ｃｏ相を含む
Ｃｏ又はＦｅとＲとの金属間化合物相に一部Ｒ₂（Ｆｅ
Ｃｏ）₁₄Ｂ相等を含み、Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元
素の内少なくとも１種）２０原子％〜４５原子％、Ｃｏ
３原子％〜２０原子％、Ｂ１２原子％以下、残部Ｆｅと
する平均粒径８〜４０μｍの液相系化合物粉末を所定の
割合で配合混合した原料を用いることができる。これら
の合金粉末を用い２種類の原料の平均粒度を変えると同
時に、希土類元素の酸化物の発生を見込んで予め過剰の
Ｒ成分を添加することにより、過剰の液相系化合物粉末
の添加により焼結時の液相の発現を充分にすることが可
能で、Ｒ成分とバインダーとの反応による磁気特性の劣
化を防止することができる。上記の配合合金粉末におい
て、主成分系合金粉末を得るには、Ｒは、１２原子％未
満では合金溶製時に晶出するα−Ｆｅ相が増加し好まし
くなく、Ｒが２５原子％を超えると残留磁束密度（Ｂ
ｒ）が低下するため、Ｒは１２原子％〜２５原子％が好
ましい。また、Ｂは、４原子％未満では高い保磁力（ｉ
Ｈｃ）が得られず、１０原子％を超えると残留磁束密度
（Ｂｒ）が低下するため、Ｂは４原子％〜１０原子％が
好ましい。主成分系合金粉末中のＣｏは、０．１原子％
以上含有すると、原料中の酸素量を低減させる効果があ
る。またＣｏが１０原子％を超えると、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相
中のＦｅと置換されて保磁力を失うために、Ｃｏを含有
させる場合は０．１原子％〜１０原子％が好ましい。さ
らに、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、Ｆｅ
は６８原子％未満では相対的に希土類元素がリッチとな
り、Ｒリッチ相が増加し、８０原子％を超えると残留Ｆ
ｅ部が増加しすぎて、相対的に希土類元素が少なくな
り、バインダーとの酸化反応により、液相焼結に必要な
希土類元素が消耗しすぎるため、６８原子％〜８０原子
％の範囲が好ましい。主成分系合金粉末には、主相とな
るＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相とともに、焼結性の向上及び焼結後の
残留磁束密度の向上のため、４ｗｔ％〜２０ｗｔ％のＲ
リッチ相を含有させることができる。Ｒ₃Ｃｏ相を含む
Ｃｏ又はＦｅとＲとの金属間化合物相（但しＣｏの１部
あるいは大部分をＦｅにて置換できる）からなる液相系
化合物粉末は、Ｒ₃Ｃｏ相あるいはＲ₃Ｃｏ相のＣｏの一
部Ｆｅで置換された相とからなり、中心相が、ＲＣ
ｏ₅、Ｒ₂Ｃｏ₇、ＲＣｏ₃、ＲＣｏ₂、Ｒ₂Ｃｏ₃、Ｒ₂Ｆｅ
₁₇、ＲＦｅ_2、Ｎｄ₂Ｃｏ₁₇、Ｎｄ₅Ｃｏ₁₉、Ｄｙ₆Ｆｅ₂、
ＤｙＦｅ等、及び前記金属間化合物相とＲ₂（ＦｅＣ
ｏ）₁₄Ｂ、Ｒ_1.11（ＦｅＣｏ）₄Ｂ₄等のいずれかからな
る合金粉末である。液相系化合物粉末の組成は、前述の
如く、目的組成の希土類元素の種類とその量に応じて、
金属間化合物の含有希土類元素比率を変化させる。しか
し、Ｒが２０％原子未満では主成分系原料と配合して磁
石を製造する際に、主成分系のＲの一部酸化によるＲの
消耗分の補充が充分でなく、焼結時の液相の発現が十分
でなくなる。また４５原子％を超えると含有酸素量の増
加を招き好ましくない。また、Ｃｏは前記の化合物を形
成させるためには３原子％以上必要であり、２０原子％
を超えると保磁力が低下するため、３〜２０原子％と
し、残部はＦｅで置換することができる。さらに、Ｂは
１２原子％を超えるとＲ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相以外にＢ
−ｒｉｃｈ相やＦｅ−Ｂ化合物等が余剰に存在すること
となるので好ましくない。さらに、主成分系合金粉末お
よび／またはＲ₃Ｃｏ相を含むＣｏ又はＦｅとＲとの金
属間化合物相及びＲ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相等からなる液
相系化合物粉末に、Ｃｕ、Ｓ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｖ、
Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｇ
ｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂ
ｅ、のうち少なくとも１種を添加含有させることによ
り、得られる永久磁石の高保磁力化、高耐食性化、温度
特性の改善が可能になる。上記の配合合金粉末におい
て、主成分系合金粉末の平均粒径が１μｍ未満では合金
粉末の表面積が増大するため、混練物とするためのバイ
ンダー添加量を合金粉末との容積比で、１：１．２に増
加させる必要があり、射出成形後の焼結品の焼結密度が
９５％程度と低下するため好ましくなく、また、５μｍ
を超える平均粒径では粒径が大きすぎて焼結密度が９５
％程度で飽和し、該密度の向上が望めないため、平均粒
径は１〜５μｍの範囲が好ましい。一方、液相系化合物
粉末の平均粒径は、８μｍ未満ではバインダーとの反応
が単一組成の合金粉末（１〜５μｍの平均粒径）と同程
度であり、主成分系粉末の添加の効果がほとんど見られ
ない。また合金粉末の平均粒径が、４０μｍを超えると
バインダーとの反応はかなり抑制されるが、逆に焼結時
の焼結性が悪化し、焼結密度が低下すると同時に保磁力
が低下するので、液相系の合金粉末の平均粒径は８〜４
０μｍが好ましい。また、主成分系合金粉末と液相系化
合物粉末は、７０〜９７：３０〜３の比率で配合するこ
とが好ましく、磁石特性に応じた複数種組成の合金粉末
を得ることができる。

【００１２】上述のＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末の製造方法
としては、溶解・粉化法、超急冷法、直接還元拡散法、
水素含有崩壊法、アトマイズ法などの公知の方法を適宜
選定し、所要平均粒度の合金粉末を得ることができる。
いずれのＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末を用いても、平均粒度
をそれぞれ好ましい範囲とすることにより、一般的な射
出成形用の遷移金属粉末、例えばＦｅ基合金粉末やＣｏ
基合金粉末等の場合よりも、平均粒径が数分の１から１
０分の１程度となり、該遷移金属粉末を射出成形する際
に用いるバインダーの添加量よりも、大幅にバインダー
の添加量を低減することができる。

【００１３】樹脂被覆 上述の合金粉末に樹脂を被覆することは、バインダー混
練後の水とのＲ元素の反応、成形時のゲル化段階及び射
出成形後の脱水処理時の水とのＲ元素の反応を抑え、残
留酸素量の安定化及び低減化を図るために有効である。
合金粉末に被覆する樹脂としては、ポリメチルメタクリ
レート（ＰＭＭＡ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭ
Ａ）などのメタクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリスチ
レン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレ
ン、ポリアクリロニトリルなどの熱可塑性樹脂の単独ま
たは複合したものを用いることが好ましい。樹脂の添加
量は、合金粉末に対して０．３０ｗｔ％以下が好まし
い、これは樹脂の被覆膜厚が５０Å〜２００Åに相当
し、０．３０ｗｔ％を超えると被覆樹脂からの残留酸素
量が増加するために好ましくない。しかし被覆樹脂の炭
素は、後述する水素流気中での脱バインダー処理により
ほぼ完全に除去できるので、被覆樹脂の添加量を増やし
ても残留炭素量は増加しない。被覆の方法は、通称メカ
ノフュージョンシステムあるいはハイブリダイゼーショ
ンシステムと呼ばれる方法やボールミルを用いる方法で
あり、被覆用樹脂粉末の粒径としては１０００Å〜５０
００Å位が好ましい。このように樹脂被覆した合金粉末
は、残留酸素量の点で比較的安定であるために、射出成
形時のリサイクルが可能であるという利点がある。また
樹脂被覆した合金粉末では、混練時に滑剤を添加しなく
ても射出成形できる利点もある。さらに、原料粉末が、
主成分系合金粉末と、Ｒ₃Ｃｏ相を含むＣｏ又はＦｅと
Ｒとの金属間化合物相及びＲ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相等か
らなる液相系化合物粉末の場合は、主成分系合金粉末お
よび／または液相系化合物粉末に上記の樹脂被覆を行う
ことができ、さらには主成分系合金粉末に液相系化合物
粉末をメカノフュージョンシステムで被覆した後、上記
の樹脂被覆を行うこともでき、上述と同様の作用効果が
得られる。

【００１４】バインダー成分 この発明において、射出成形用のバインダーには、所定
温度によりゾル・ゲル変態を起こすメチルセルロースま
たは寒天あるいはそれらを複合したものに水を添加した
ものを用いる。バインダーとして、メチルセルロースを
単独で用いる場合の含有量は、０．０５ｗｔ％未満では
成形時の強度が著しく低下し、また０．５０ｗｔ％を越
えると、残留炭素量と酸素量が増加して保磁力が下がり
磁気特性が劣化するので、０．０５ｗｔ％〜０．５０ｗ
ｔ％の含有量がこれらの点で好ましい。寒天を単独で用
いる場合の含有量は、０．２ｗｔ％未満では成形時の強
度が著しく低下し、また４．０ｗｔ％を越えると、残留
炭素量と酸素量が増加して保磁力が下がり、磁気特性が
劣化するので、０．２ｗｔ％〜４．０ｗｔ％の含有量が
これらの点で好ましい。またメチルセルロースと寒天を
複合して用いる場合は、０．２ｗｔ％未満になると成形
時の強度が著しく低下するとともに成形金型と成形体と
の離型性が悪化するため好ましくなく、また、４．０ｗ
ｔ％を超えると焼結後の焼結密度が低下するとともに残
留炭素量と酸素量が増加して得られる磁石の特性が劣化
し好ましくないため、０．２ｗｔ％〜４．０ｗｔ％が好
ましい。

【００１５】この発明において、バインダーとしてメチ
ルセルロースおよび／または寒天とともに水を使用する
ことを特徴とするが、Ｒとの反応を抑制するために、脱
酸素処理した純水を使用することが望ましい。メチルセ
ルロースを単独で用いる場合の水の含有量は６ｗｔ％未
満では成形時の流動性が悪くなり、ショート・ショット
が発生しやすくなり、１６ｗｔ％を越えると実質総バイ
ンダー量が増加するために、焼結後の焼結密度が低下す
ると同時に残留酸素量が増加し、磁気特性が劣化するの
で、６〜１６ｗｔ％が最も好ましい。寒天を単独で用い
る場合の水の含有量は８ｗｔ％未満では成形時の流動性
が悪くなり、ショート・ショットが発生しやすくなり、
１８ｗｔ％を越えると実質総バインダー量が増加するた
めに、焼結後の焼結密度が低下すると同時に残留酸素量
が増加し、磁気特性が劣化するので、８〜１８ｗｔ％が
最も好ましい。またメチルセルロースと寒天を複合して
用いる場合は、メチルセルロースと寒天の割合を考慮し
て６〜１８ｗｔ％の範囲から適宜選定される。寒天は、
一般によく知られているように、水の中で９５℃前後に
加熱すると溶解して粘性のあるゾル状物質となり、約４
０℃以下に冷却すると弾性のあるゲル状物質となって固
化する。一方、メチルセルロースは、水に溶解した後約
５０℃前後に加熱すると溶解して弾性のあるゲル 状物
質となって固化し、約３５℃以下に冷却すると粘性のあ
るゾル状物質となり、寒天バインダーとは温度に対して
正反対にゾル・ゲル反応を起こす。この両者の性質を利
用すると、寒天バインダーを主成分として考えると、メ
チルセルロースの少量の添加により８０℃前後の温度で
はゾル状態の粘度を向上させることができる。従って、
メチルセルロースの僅かの添加により、通常の寒天バイ
ンダーの添加量（約３ｗｔ％）の数分の１に減らすこと
が可能になる。このように水分を多量に含む割りには、
僅かの寒天バインダー量で粘弾性が発生するために、射
出成形用のバインダーとしては総バインダー中の炭素含
有量を大幅に減らすことができるのである。さらには脱
脂時には１００℃までに総バインダー中の約９９％の水
分が蒸発除去されるので、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ粉末が活性にな
る温度では、すでに大量の水分に起因する酸素が抜けた
状態であるために、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ合金粉末の酸化が大幅
の抑えられる利点がある。

【００１６】またグリセリン、ワックスエマルジョン、
ステアリン酸、水溶性アクリル樹脂等の滑剤の含有量
は、メチルセルロース及び寒天ともに０．１０ｗｔ％未
満では成形体の密度が不均一になりやすく、メチルセル
ロースを単独で用いる場合は０．３０ｗｔ％を越える
と、寒天を単独で用いる場合は１．０ｗｔ％を越える
と、それぞれ成形体の強度が低下するので、０．１０ｗ
ｔ％〜１．０ｗｔ％が最も好ましい。

【００１７】射出成形条件 射出条件はバインダーの添加量に応じて変動するが、メ
チルセルロースを単独で用いる場合は、金型温度は７０
℃〜９０℃が好ましく、７０℃未満では成形後の取出時
に固化が不十分で変形する恐れがあり、また９０℃を超
えると混練物の流動性が悪くなる。また、寒天を単独で
用いる場合は金型温度は１０℃〜３０℃が好ましく、１
０℃未満では流動性が悪くなり、３０℃を超えると成形
後の取出時に固化が不十分で変形する恐れがある。ま
た、射出成形圧力は、３０ｋｇ／ｃｍ²未満ではウエル
ドが発生し成形密度が不均一になり、焼結後に曲がりや
うねりが発生し、また、メチルセルロースを単独で用い
る場合は５０ｋｇ／ｃｍ²を超えると、寒天を単独で用
いる場合は７０ｋｇ／ｃｍ²を超えるとそれぞればりが
発生して好ましくないため、圧力は３０〜７０ｋｇ／ｃ
ｍ²が好ましい。従って、メチルセルロースと寒天を複
合して用いる場合は、メチルセルロースと寒天の割合を
考慮して、金型温度や射出成形圧力等を上記の範囲から
適宜選定するとよい。焼結異方性磁石を得るための磁場
中射出成形時の磁場が１０ｋＯｅ未満では配向が不十分
なため、１０ｋＯｅ以上の磁場中射出成形が好ましい。

【００１８】脱バインダー処理 この発明の特徴である脱バインダー処理においては、ま
ず脱水処理をおこなうが処理方法は特に限定しない。例
えば、昇温乾燥方法の場合、昇温温度は選定した純水の
添加量に応じて変動するが、少なくとも２０℃〜１００
℃までの昇温速度を３０〜６０℃／時間にすることが好
ましく、３０℃／時間未満では処理品が酸化する恐れが
あり、６０℃／時間を超えると水の急激な気化蒸発のた
め、処理品にひび、割れを生じるため好ましくない。特
に処理品が小物である場合は、少なくとも２０〜１００
℃までの昇温速度を４０〜６０℃／時間にするとよく、
脱水処理がより簡素化できる。また、１００℃までの昇
温中に水のほとんどが蒸発してしまうため、１００℃を
超える温度域での脱水処理は不要である。また、脱水処
理を低温から高温まで連続して行い、またＲ−Ｆｅ−Ｂ
系合金粉末の酸化を抑えるためには、脱水雰囲気を１×
１０^-3Ｔｏｒｒ以下の真空中で行うことが好ましい。引
き続いて脱バインダー処理を行なうが、雰囲気は水素流
気中で、昇温速度は１００〜２００℃／時間で昇温し、
３００〜６００℃で１〜２時間保持することにより、ほ
ぼメチルセルロース、寒天バインダー及び被覆樹脂中の
全炭素が脱炭されるので、通常の有機バインダーの場合
よりも大幅に処理時間を短縮できる利点がある。Ｒ元素
を含む合金粉末は、水素を吸蔵しやすいために、脱バイ
ンダー処理後に脱水素処理工程が必要である。この脱水
素処理は、真空中で昇温速度は、５０〜２００℃／時間
で昇温し、５００〜８００℃で１〜２時間保持すること
により、吸蔵されていた水素はほぼ完全に除去される。
なお脱水素処理後は、引き続いて昇温加熱して焼結を行
うことが好ましく、５００℃を超えてからの昇温速度は
任意に選定すればよく、例えば１００〜３００℃／時間
など、焼結に際して取られる公知の昇温方法を採用でき
る。

【００１９】脱水処理後の成形品の焼結並びに焼結後の
熱処理条件は、選定した合金粉末組成に応じて適宜選定
されるが、従来公知のＦｅ−Ｂ−Ｒ系焼結永久磁石の製
造条件と同様でよい。好ましい焼結並びに焼結後の熱処
理条件としては、１０００〜１１８０℃、１〜２時間保
持する焼結工程、４５０〜８００℃、１〜８時間保持す
る時効処理工程が好ましい。

【００２０】この発明において、焼結体が含有する炭素
量と酸素量の上限を規定するが、これは炭素量が７００
ｐｐｍを越え、酸素量が９０００ｐｐｍを越えると磁気
特性の劣化を招来し好ましくないためである。

【００２１】

【作用】この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に加える
バインダーとして、所定温度によりゾル・ゲル変態を起
こすメチルセルロースまたは寒天あるいはそれらを複合
したものに水を添加したものを用いることにより、総バ
インダー中の炭素量を大幅に低減し、かつ射出成形時の
成形性を向上させるとともに、その後の脱脂工程におい
て、脱水乾燥処理し、水素流気中での脱バインダー処理
することにより、残留するほぼ全ての炭素を還元反応に
より除去でき、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ粉末中の残留炭素量を大幅
に減少でき、その後脱水素処理、焼結することにより、
優れた磁気特性を有する３次元的に複雑な形状の焼結磁
石が得られる。さらに、予めＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末表
面に樹脂を被覆しておくことにより、水と合金粉末中の
Ｒ成分との反応を抑制し、混練後の各工程における合金
粉末の酸化を防止でき、得られる焼結体中の残留酸素量
を低減できるとともに、被覆した樹脂は水素流気中での
脱バインダー処理にてほぼ全てが除去できるので、焼結
体中の残留炭素量を増加させることがない。

【００２２】

【実施例】

実施例１ ＲとしてＮｄ１６．５ａｔ％、Ｂ５．７ａｔ％、残部は
Ｆｅおよび不可避的不純物からなる合金塊をＡｒガス中
で高周波加熱溶解して作製したボタン状溶製合金を粗粉
砕した後、ジェットミル粉砕により微粉砕して得た平均
粒度３μｍの微粉末と、バインダーとして、市販のメチ
ルセルロースの粉末を０．２０ｗｔ％添加して室温で混
練し、さらに、９５℃の温水に溶かした寒天（清水食品
製 ＭＡ−２０００）を実質寒天重量が０．７０ｗｔ％
となるように添加し、その後、水分量が１２ｗｔ％にな
るように水を添加すると同時に、グリセリンを０．１０
ｗｔ％添加して室温にて混練した。この混練ペレットを
射出温度を８０℃に設定し、金型温度は２５℃に保温し
て２０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍの板に磁場中（１５ｋＯ
ｅ）で成形した。この成形体を真空中で室温から１００
℃まで昇温速度５０℃／Ｈで昇温し、この温度で１時間
保持し完全脱水乾燥した後、水素流気中で室温から５０
０℃まで昇温速度１５０℃／Ｈで昇温し、この温度で１
時間保持し脱バインダー処理を行なった。さらに吸蔵さ
れた水素を除去するために、真空中で室温から５００℃
まで昇温速度１５０℃／Ｈで昇温し、１時間保持し完全
脱水素処理を行なった後、さらに加熱して１１００℃で
１時間保持して焼結した。焼結完了後にＡｒガスを導入
して７℃／分の速度で８００℃まで冷却し、その後１０
０℃／時間で冷却して５５０℃、２時間保持する時効処
理を施した。得られた焼結体にはワレ、ヒビ、変形等は
全く見られなかった。この工程によって得られたこの発
明のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結異方性磁石（本発明試料Ｎｏ．
１）の磁石特性並びに残留酸素量、残留炭素量の測定結
果を表１に示す。

【００２３】実施例２ ＲとしてＮｄ１６．５ａｔ％、Ｂ６．２ａｔ％、残部は
Ｆｅおよび不可避的不純物からなる合金塊をＡｒガス中
で高周波加熱溶解して作成したボタン状溶製合金を粗粉
砕した後、ジェットミル粉砕により微粉砕して得た平均
粒度３μｍの微粉末に疎水性の平均粒径０．１５μｍの
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を０．２０ｗｔ
％添加した合金粉末を３００ｇ、メカノフュージョンシ
ステムの容器内に投入し、温度を７０℃に保持し、容器
の回転数を最高１８００ｒｐｍで１０分間保持して樹脂
被覆（膜厚約１００Å）を行った。この被覆合金粉末に
バインダーとして寒天（清水食品製 ＭＡ−２０００）
の粉末を２．０ｗｔ％と水を水分含有量が１２ｗｔ％に
なるように添加して７０℃で２０分間混練し、さらに混
練途中にグリセリンを０．２０ｗｔ％添加して１０分間
混練した。この混練ペレットを射出温度９０℃に設定
し、金型温度２０℃に設定して２０ｍｍ×２０ｍｍ×３
ｍｍの板に磁場中（１５ｋＯｅ）で成形した。この成形
体を真空中で室温から１００℃まで昇温速度５０℃／Ｈ
で昇温し、この温度で１時間保持し完全脱水乾燥した
後、水素流気中で室温から５００℃まで昇温速度１５０
℃／Ｈで昇温し、この温度で１時間保持し脱バインダー
処理を行なった。さらに吸蔵された水素を除去するため
に、真空中で室温から５００℃まで昇温速度１５０℃／
Ｈで昇温し、１時間保持し完全脱水素処理を行なった
後、さらに加熱して１１００℃で１時間保持して焼結し
た。焼結完了後にＡｒガスを導入して７℃／分の速度で
８００℃まで冷却し、その後１００℃／時間で冷却して
５５０℃、２時間保持する時効処理を施した。得られた
焼結体にはワレ、ヒビ、変形等は全く見られなかった。
この工程によって得られたこの発明のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼
結異方性磁石（本発明試料Ｎｏ．２）の磁石特性並びに
残留酸素量、残留炭素量の測定結果を表１に示す。

【００２４】実施例３ ＲとしてＮｄ１０．５原子％とＰｒ３．１原子％、Ｂ
６．６原子％、Ｃｏ３．０原子％、残部はＦｅおよび不
可避的不純物からなるＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相とＲリッチ相を有
する合金塊をＡｒガス中で高周波加熱溶解して作成した
ボタン状溶製合金を粗粉砕した後、ジョークラッシャー
などにより平均粒径約１５μｍに粗粉砕し、更にジェッ
トミル粉砕により微粉砕して得た平均粒度３μｍの主相
原料粉末と、Ｎｄ１９．７原子％とＰｒ０．８原子％、
Ｄｙ１．１原子％、Ｃｏ１５．０原子％、Ｂ４．５原子
％、残部Ｆｅからなる合金塊をＡｒガス中で高周波加熱
溶解して作成したボタン状溶製合金をジョークラッシャ
ーなどにより平均粒径約１４μｍに粗粉砕した液相原料
粉末を重量比９０：１０の割合で配合し混合した。この
混合粉の分析値は、Ｎｄ１１．４原子％とＰｒ２．８２
原子％、Ｄｙ０．１１原子％、Ｃｏ４．２原子％、Ｂ
６．４原子％、残部はＦｅからなるものであった。この
混合粉と、バインダーとして市販のメチルセルロースの
粉末を０．２０ｗｔ％添加して室温で混練し、水分量が
１０ｗｔ％になるように水を添加すると同時に、グリセ
リンを０．１０ｗｔ％添加して室温にて混練した。この
混練ペレットを射出温度を２５℃に設定し、金型温度は
８０℃に保温して２０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍの板に磁
場中（１５ｋＯｅ）で成形した。この成形体を真空中で
室温から１００℃まで昇温速度５０℃／Ｈで昇温し、こ
の温度で１時間保持し完全脱水乾燥した後、水素流気中
で室温から５００℃まで昇温速度１５０℃／Ｈで昇温
し、この温度で１時間保持し脱バインダー処理を行なっ
た。さらに吸蔵された水素を除去するために、真空中で
室温から５００℃まで昇温速度１５０℃／Ｈで昇温し、
１時間保持し完全脱水素処理を行なった後、さらに加熱
して１１００℃で１時間保持して焼結した。焼結完了後
にＡｒガスを導入して７℃／分の速度で８００℃まで冷
却し、その後１００℃／時間で冷却して５５０℃、２時
間保持する時効処理を施した。得られた焼結体にはワ
レ、ヒビ、変形等は全く見られなかった。この工程によ
って得られたこの発明のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結異方性磁石
（本発明試料Ｎｏ．３）の磁石特性並びに残留酸素量、
残留炭素量の測定結果を表１に示す。

【００２５】比較例 水素流気中脱バインダー処理と脱水素処理工程を行うこ
となく、真空中での昇温脱バインダー処理を行なう以外
は、実施例１，２，３に示す原料粉末を用いて全く同一
条件、工程を進めて焼結異方性磁石を得た。得られた比
較例のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結異方性磁石（比較例試料Ｎ
ｏ．１〜３）の磁石特性並びに残留酸素量、残留炭素量
の測定結果を表１に示す。

【００２６】表１から明らかなように、メチルセルロー
ス及び／又は寒天バインダーを用いると、水分を多く含
んでいるために、水を含めた総バインダー中の炭素量が
実質的にかなり低く抑えられていること、また主にバイ
ンダーが水のため、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末が活性にな
る温度では既に蒸発してなくなっていること、さらに、
実施例２において合金粉末を樹脂で１００Å程度被覆し
ているために、酸化がかなり抑えられることにより、結
果的に残留炭素量が大幅に減少したと考えられる。ま
た、射出成形体を水素流気中で脱バインダーすることに
より、メチルセルロース及び／又は寒天あるいは被覆樹
脂中の炭素をほぼ完全に脱炭できたことにより、磁気特
性が大幅に向上したものと思われる。この時に樹脂被覆
をしていない合金粉末が水により酸化すると水素による
脱炭効果が大幅に低下することがわかる。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に
加えるバインダーとして、所定温度によりゾル・ゲル変
態を起こすメチルセルロースまたは寒天あるいはそれら
を複合したものに水を添加したものを用いることによ
り、総バインダー中の炭素量を大幅に低減し、かつ射出
成形時の成形性を向上させるとともに、その後の脱脂工
程において、脱水乾燥処理し、水素流気中での脱バイン
ダー処理することにより、残留するほぼ全ての炭素を還
元反応により除去でき、しかも従来の有機バインダーに
比べて脱バインダー処理時間を短縮することができ、そ
の後脱水素処理、焼結することにより、焼結体中の残留
炭素量を大幅に減少できる、従って、この発明による射
出成形法にて、優れた磁気特性を有する３次元的に複雑
な形状の焼結磁石を提供することができる。さらに、バ
インダーとの混練前に予めＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末表面
に樹脂を被覆しておくことにより、水と合金粉末中のＲ
成分との反応を抑制し、混練後の各工程における合金粉
末の酸化を防止でき、得られる焼結体中の残留酸素量を
低減できるとともに、被覆した樹脂は水素流気中での脱
バインダー処理にてほぼ全てが除去できるので、焼結体
中の残留炭素量を増加させることがなく、優れた磁気特
性を有する３次元的に複雑な形状の焼結磁石を提供する
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｆ 7/02 Ｃ 41/02 Ｇ 8019−5Ｅ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末（ＲはＹを含む
   希土類元素の少なくとも１種）に、バインダーとして所
   定温度によりゾル・ゲル反応を起こすメチルセルロース
   および／または寒天と水とを加えて混練した後、射出成
   形により成形体となし、該成形体を脱水処理した後、水
   素流気中で脱バインダー処理し、さらに脱水素処理後に
   焼結することを特徴とする射出成形法によるＲ−Ｆｅ−
   Ｂ系焼結磁石の製造方法。
2. 【請求項２】 原料微粉末の表面に樹脂を被覆した後、
   射出成形することを特徴とする請求項１記載の射出成形
   法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
3. 【請求項３】 バインダーに潤滑剤としてグリセリン、
   ステアリン酸、エマルジョンワックス、水溶性アクリル
   樹脂の少なくとも１種を０．１〜１．０ｗｔ％、水６〜
   １８ｗｔ％を含有する組成を、磁性粉末のバインダーと
   して用いる添加することを特徴とする請求項１または請
   求項２記載の射出成形法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石
   の製造方法。
4. 【請求項４】 焼結体が含有する炭素量を７００ｐｐｍ
   以下、酸素量９０００ｐｐｍ以下にすることを特徴とす
   る請求項１、請求項２または請求項３記載の射出成形法
   によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。