JPH07201545A

JPH07201545A - 焼結磁石およびその製造方法

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Publication number: JPH07201545A
Application number: JP5353675A
Authority: JP
Inventors: Akira Fukuno; 亮福野; Hideki Nakamura; 英樹中村; Koichi Nishizawa; 剛一西沢
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｒ−Ｔ−Ｂ（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少
なくとも１種であり、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣ
ｏである）系焼結磁石の製造において焼結時の寸法変化
を抑えることにより焼結後の研削加工を不要として、安
価な薄肉磁石を提供する。【構成】Ｒ₂ Ｔ₁₄Ｂ磁石粉末とＲ酸化物の粉末とを含
み、密度が５．５g/cm³ 以上である成形体を、密度変化
が０．２g/cm³ 以上となるように焼結するか、Ｒ₂ Ｔ₁₄
Ｂ主相用母合金の粉末と、Ｒを７０〜９７重量％含み残
部が実質的にＦｅおよび／またはＣｏである粒界相用母
合金の粉末と、Ｒ酸化物の粉末とを含む成形体を焼結す
ることにより、閉空孔を３〜１５体積％含み、Ｒ酸化物
を０．５〜１０重量％含む焼結磁石を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼結時の収縮が小さい
希土類焼結磁石と、その製造方法とに関する。

【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３２Ｍ
ＧＯｅのものが量産されている。また、近年Ｎｄ−Ｆｅ
−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。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石
は、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石に比べ原料が安価である。Ｒ−Ｔ
−Ｂ系焼結磁石の製造には、従来のＳｍ−Ｃｏ系の粉末
冶金プロセス（溶解→鋳造→インゴット粗粉砕→微粉砕
→成形→焼結→磁石）を適用することができる。

【０００３】Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石では、焼結磁石の他に、
磁石粉末を樹脂バインダや金属バインダで結合したボン
ディッド磁石も実用化されている。ボンディッド磁石
は、成形の際の寸法がほぼ維持されるため、寸法精度が
高く、製造後に形状加工を必要としない。しかし、工業
化されているＲ−Ｔ−Ｂ系のボンディッド磁石は、単ロ
ール法等の急冷法により製造した微細結晶からなる多結
晶粒子を用いているので、磁場中成形などによる異方性
化は困難である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の粉砕粉は、粉
砕による歪や酸化などにより保磁力が激減しているた
め、ボンディッド磁石の原料粉として用いることはでき
ない。なお、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金インゴットの粉砕粉を水
素と反応させて、希土類水素化物とＴのほう化物とＴと
に分解し、所定温度で脱水素することにより、個々の粒
子内で結晶方位の揃った微細結晶を析出させる提案もな
されている。この方法で得られた多結晶粒子は磁場配向
が可能であり、微細結晶により高保磁力が得られるが、
水素を用いるため工程が複雑となるので、実用化されて
いない。

【０００４】一方、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石では、実質的
に単結晶粒子からなる粉末を磁場中で成形するため、容
易に異方性磁石が得られ、しかもバインダを用いないた
め、高特性が得られる。しかし、焼結法では、成形体が
焼結反応時に著しく収縮し、その収縮が不均一であるた
め、成形体の寸法精度の維持が難しい。この収縮は、成
形体中の粒子の配向度や密度のばらつきなどにより異な
る。異方性焼結磁石では、磁化容易軸方向とそれに垂直
な方向とで収縮率が異なり、例えば、成形体の密度が
４．３g/cm³ のとき、磁化容易軸方向で２２％程度、そ
れに垂直な方向で１５％程度となり、焼結後の密度は
７．５５g/cm³ に達する。

【０００５】異方性焼結磁石におけるこのような寸法変
化は、リング状磁石や板状磁石で薄肉のものの場合に特
に問題となる。薄肉磁石において収縮率が不均一になる
と、反りが発生するからである。そこで、製品化に際し
ては、このような寸法変化を修正するために焼結体を研
削加工する。しかし、研削加工には以下に述べるような
問題がある。

【０００６】研削加工時の焼結体の材料損失量が大
きくなる。例えば、厚さ１mmの薄肉板状の磁石を作製す
る際に１mmの反りが発生する場合、まず、厚さ３mm程度
の焼結体を製造し、これの上下面を研削する必要がある
ので、材料の２／３が損失となる。このような損失を避
けるために、厚肉の１個の母材から複数の薄肉板状磁石
を厚さ１mmに切り出す場合でも、研削用カッターの歯幅
が０．６mmであると約４０％もの損失が生じてしまう。
また、薄肉の焼結体は機械的強度が小さいので、加工時
の衝撃や取り扱いの際に欠けや割れが発生しやすく、歩
留りが低くなってしまう。

【０００７】磁気特性が低下する。Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ
系焼結磁石の保磁力は、結晶粒界のＮｄリッチ相の存在
に依存していることは、様々な論文などにおいて詳しく
報告されている。この系の焼結磁石を加工する際には、
応力により加工面に近い領域の結晶粒界にクラック等が
生じ、加工面から０．１〜０．２mmの深さまでの領域で
保磁力が失われてしまう。加工面近傍における磁石特性
の消失は、厚肉の磁石では無視し得るものであっても薄
肉磁石では影響が大きく、磁石全体としての磁気特性劣
化が明白になってしまう。なお、加工により保磁力が消
失した領域を酸エッチングにより除去することも可能で
あるが、焼結体の損失量がさらに増大し、製造コストも
増加してしまう。

【０００８】このような事情から、長手方向長さ／厚さ
が１０以上に達する薄肉異方性磁石では、通常、Ｓｍ−
Ｃｏ系ボンディッド磁石が用いられており、コスト高が
問題となっている。Ｒ−Ｔ−Ｂ系の薄肉焼結磁石も存在
するが、寸法調整のための加工が必須であり、しかも加
工の際の材料歩留りが２０〜３０％となるため、やはり
コスト高となってしまっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ
系焼結磁石の製造において焼結時の寸法変化を抑えるこ
とにより焼結後の研削加工を不要として、安価な薄肉磁
石を提供す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）〜（16）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を含有する焼結磁石であって、閉空孔を３
〜１５体積％含み、Ｒ酸化物を０．５〜１０重量％含む
ことを特徴とする焼結磁石。（２）密度が７．１５g/cm³ 以下である上記（１）の焼
結磁石。（３）閉空孔１個あたりの平均投影断面積が１０００〜
３００００μm ² である上記（１）または（２）の焼結
磁石。（４）開空孔の比率が２体積％以下である上記（１）〜
（３）のいずれかの焼結磁石。（５）Ｒを３０〜４５重量％、Ｂを０．５〜３．５重量
％含有し、残部が実質的にＴである上記（１）〜（４）
のいずれかの焼結磁石。（６）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を含有する焼結磁石を製造する方法であっ
て、実質的にＲ₂ Ｔ₁₄Ｂから構成される結晶粒を有する
磁石粉末とＲ酸化物の粉末とを含む混合物を成形して、
密度が５．５g/cm³ 以上である成形体を得、この成形体
を密度変化が０．２g/cm³ 以上となるように焼結する工
程を有することを特徴とする焼結磁石の製造方法。（７）前記磁石粉末の平均粒子径が３０〜３５０μm で
ある上記（６）の焼結磁石の製造方法。（８）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を含有する焼結磁石を製造する方法であっ
て、実質的にＲ₂ Ｔ₁₄Ｂから構成される結晶粒を有する
主相用母合金の粉末と、Ｒを７０〜９７重量％含み残部
が実質的にＦｅおよび／またはＣｏである粒界相用母合
金の粉末と、Ｒ酸化物の粉末とを含む混合物を成形して
得た成形体を、焼結する工程を有することを特徴とする
焼結磁石の製造方法。（９）前記成形体の密度が５．５g/cm³ 以上であり、こ
の成形体を密度変化が０．２g/cm³ 以上となるように焼
結する上記（８）の焼結磁石の製造方法。（１０）前記主相用母合金の粉末の平均粒子径が３０〜
３５０μm である上記（８）または（９）の焼結磁石の
製造方法。（１１）前記粒界相用母合金が、開きが３８μm 以上の
フルイに残留し、開きが５００μm 以下のフルイを通過
するものである上記（８）〜（10）のいずれかの焼結磁
石の製造方法。（１２）前記混合物中における粒界相用母合金の比率を
２〜２０重量％とする上記（８）〜（11）のいずれかの
焼結磁石の製造方法。（１３）前記混合物中におけるＲ酸化物の粉末の比率を
０．５〜１０重量％とする上記（６）〜（12）のいずれ
かの焼結磁石の製造方法。（１４）前記Ｒ酸化物の粉末の平均粒子径が０．５〜２
０μm である上記（６）〜（13）のいずれかの焼結磁石
の製造方法。（１５）成形圧力が８t/cm² 以上である上記（６）〜
（14）のいずれかの焼結磁石の製造方法。（１６）上記（１）〜（５）のいずれかの焼結磁石を製
造する上記（６）〜（15）のいずれかの焼結磁石の製造
方法。

【００１１】

【作用および効果】Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ焼結磁石用の従来の
成形体は、空孔がないと仮定したときの密度（理論密
度：約７．６g/cm³ ）の５５％程度の密度（約４．２g/
cm³ ）であり、４５％程度の空孔を含んでいる。そし
て、焼結により理論密度の９９％程度まで緻密化させる
ので、体積収縮率が大きくなってしまう。

【００１２】これに対し本発明では、焼結の際に、磁石
内に閉空孔を所定比率で形成することにより、収縮を小
さく抑える。閉空孔は磁石外部へ連通していないため、
後述する従来の半焼結磁石の開放気孔（開空孔）と異な
り、磁石の腐食を招くことがない。このようにして焼結
の際の収縮率を小さく抑えることにより、リング状や板
状の薄肉異方性磁石を製造する場合でも、形状を修正す
るための加工が不要となり、低コスト化および生産性向
上が実現する。また、高密度成形体は抗折強度が高いの
で、取り扱いが容易となり、成形工程と焼結工程との間
での割れや欠けの発生が少なくなる。

【００１３】本発明では、上記閉空孔を形成するため
に、磁石粉末（主相用母合金粉末）にＲ酸化物の粉末を
添加し、これらの混合物を高密度に成形した後、焼結す
る。Ｒ酸化物の粉末は焼結を阻害する作用を示し、ま
た、高密度の成形体では焼結の際に粒子移動が困難であ
るため、焼結後には磁石中に閉空孔が形成されている。

【００１４】本発明の好ましい態様では、２合金法を用
いる。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石製造における２合金法は、
組成の異なる２種の合金の粉末を混合して焼結する方法
である。本発明では、２合金法において、上記主相用母
合金と上記粒界相用母合金とを用いる。本発明で用いる
主相用母合金の粉末は、従来の２合金法で用いるものと
組成は同様であるが、粒子径は大きいことが好ましい。
本発明で用いる粒界相用母合金は、Ｎｄ₈₉Ｆｅ₁₁（重量
比）を中心とする低融点組成を有する。粒界相用母合金
の粉末は焼結時に溶融し、Ｒ₂ Ｔ₁₄Ｂ主相に対して濡れ
性の極めて良好な液相となって流動し、主相用母合金の
粉末の周囲を被覆して磁石の粒界相となり、保磁力を向
上させる。本発明では、これらに加え、Ｒ酸化物の粉末
を添加する。Ｒリッチな粒界相用母合金は焼結性を向上
させるため、焼結時の収縮率が大きくなってしまう。し
かし、本発明では、焼結を阻害するＲ酸化物の粉末も添
加するため、焼結反応が抑制されて収縮率が抑えられ
る。しかも、Ｒ酸化物添加により残留磁束密度は低下す
るが保磁力はかえって向上する。Ｒ酸化物は、Ｒリッチ
な粒界相用母合金と接触すると、化学平衡にしたがって
還元され、活性状態の金属となる。この活性状態の金属
は、添加した粒界相用母合金よりもＲ₂ Ｔ₁₄Ｂ主相に対
し反応しやすいため、保磁力が向上する。また、粒界相
用母合金粉末は溶融してＲ酸化物を包囲するため、Ｒ酸
化物が主相と直接に接触することがなくなる。

【００１５】また、本発明ではＲ酸化物粉末を加えて焼
結反応を阻害するので、粒界相用母合金粉末が溶融・流
動したあとが焼結反応で埋まりにくくなり、閉空孔の形
成が容易となる。特に、成形体を高密度にして粒子移動
を困難にした場合、あるいは、粒界相用母合金の粉末を
大径とした場合には、大きな閉空孔を容易に形成するこ
とができる。

【００１６】従来の２合金法でも、焼結後に粒界相とな
るＲリッチ粉末を添加しているが、Ｒ酸化物粉末は添加
していない。そもそも従来の２合金法でＲリッチ粉末を
添加するのは、保磁力を向上させると共に液相焼結を促
進して磁石の高密度化をはかるためである。Ｒリッチ粉
末を添加する２合金法において、焼結体密度を下げて収
縮率を低減するという提案は従来なされてない。

【００１７】本発明の焼結磁石の表面付近には開空孔も
存在するが、焼結工程の少なくとも一部を真空中または
減圧雰囲気下で行なえば、液相化した粒界相用母合金が
開空孔の外部への連通路を塞ぐため、開空孔の割合が減
って耐食性が向上する。

【００１８】本発明では、高密度（５．５g/cm³ 以上）
の成形体を用い、かつ、完全に焼結させない（焼結後の
密度が７．１５g/cm³ 以下）ことが好ましい。これによ
り、焼結時の収縮率はよりいっそう小さくなる。

【００１９】本発明により製造される焼結磁石の磁気特
性｛(BH)max ＝約１７〜２５MGOe｝は、従来のＲ−Ｔ−
Ｂ系高密度焼結磁石よりは低くなるが、Ｓｍ−Ｃｏ系の
ボンディッド磁石｛(BH)max ＝約１５MGOe｝よりは高く
なる。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石はＳｍ−Ｃｏ系磁石に比べ原料
が安価である。したがって、本発明により製造される焼
結磁石は、従来、薄肉磁石に用いられてきたＳｍ−Ｃｏ
系ボンディッド磁石の代替品として好適である。

【００２０】なお、以下に示すように、Ｒ₂ Ｔ₁₄Ｂ系焼
結磁石を製造に際して、磁石粉末にＲ酸化物粉末を添加
することは知られている。また、２合金法によりＲ₂ Ｔ
₁₄Ｂ系焼結磁石を製造する各種の提案がなされており、
成形体を完全に焼結せずに低密度のポーラスな焼結体を
製造する方法も以下に示すように知られているが、これ
らはいずれも本発明とは異なる。

【００２１】特開昭６１−２８９６０５号公報には、希
土類−鉄−ホウ素永久磁石製造の際に、粒状希土類酸化
物を混合する方法が開示されている。同公報では希土類
酸化物の添加により、保磁力が向上できるとしている。
しかし、同公報には閉空孔についての記載はなく、成形
体密度および磁石密度のいずれも開示されていない。同
公報の実施例では、磁石粉末に５〜１０μm の小径のも
のを用いており、成形圧力は約７×１０⁷ ニュートン／
m²（約０．７１t/cm² ）と低圧なので、成形体密度は従
来と同様であると考えられる。

【００２２】特開平４−４１６５２号公報には、軽希土
類酸化物（Ｌａ₂ Ｏ₃ 、Ｃｅ₂ Ｏ₃、Ｐｒ₂ Ｏ₃ 、Ｎｄ₂
Ｏ₃ 、Ｓｍ₂ Ｏ₃ ）を０．１〜１．０重量％含有する
希土類磁石合金が開示されている。同公報では、希土類
磁石合金に軽希土類酸化物を含有させることにより、耐
食性を改善したとしている。しかし、同公報には、閉空
孔についての記載はなく、成形体密度および磁石密度の
いずれも開示されていない。同公報の実施例では、磁石
粒子に３．２μm 以下の小径のものを用いており、成形
圧力は１．０t/cm² と低圧なので、成形体密度は従来と
同様であると考えられる。

【００２３】特開平５−４７５２８号公報には、異方性
希土類ボンド磁石の製造方法が開示されている。この方
法では、まず、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、磁石粉末を磁界中において０．２〜５t/cm²
の圧力で圧縮して圧粉体を作る。次いで、圧粉体を５０
０〜１１４０℃で焼成して開放気孔を有する異方性焼成
体を作り、４００〜１０００℃で熱処理する。次いで、
開放気孔に樹脂を含浸した後、樹脂を硬化する。同公報
の表１〜２には、各種焼結阻止剤を添加して７００〜１
０６０℃で焼成して製造した焼成体（樹脂含浸前）の密
度が記載されており、これらはいずれも６．９g/cm³ 以
下となっている。

【００２４】同公報記載の焼結阻止剤は、酸化物、フッ
化物、塩化物等、焼成中に溶融しないか、一部溶融する
程度に留まるものである。同公報では、これらの焼結阻
止剤が、焼成時に生じるＲリッチな液相の流動を妨げる
ので、高温焼成を行なっても焼成体が大きく収縮しなく
なり、その結果、焼成温度を従来よりも高くでき、高い
保磁力が得られるようになる、としている。同公報記載
の気化剤は、カンファー、リン、硫黄、スズなどであ
り、これらは焼成中に気化して開放気孔を残留させる。
開放気孔とは、焼成体の表面に孔の入口があり、樹脂が
侵入できる大きさの連続気孔である。

【００２５】同公報の方法では６．９g/cm³ 以下の低密
度焼結磁石が得られているが、同公報の方法は本発明と
は異なり開放気孔を形成することが目的である。同公報
には、閉じた気孔が形成される前に焼成を止める旨の記
載と、全空孔体積に対する開放気孔の体積の割合（有効
気孔率）が高いほどよい旨の記載があり、閉空孔の比率
を高くするという本発明の技術思想はみられない。同公
報記載の焼結磁石は開放気孔を主体とするので、耐食性
確保のために樹脂含浸が不可欠であり、しかも磁石の深
奥部まで延びた開放気孔中に樹脂を到達させる必要があ
るので、生産性が著しく低くなってしまう。例えば、同
公報の実施例では、真空引きした後に２時間樹脂含浸を
行ない、さらに加圧して２時間の含浸を行なった後、樹
脂の硬化処理に２時間を要している。

【００２６】同公報には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ合金の好まし
い平均粒径は２〜２０μm であると記載されており、実
施例では３．５μm の微粉末を使用している。同公報に
は焼成前の圧粉体の密度は記載されていないが、圧粉の
際に加える圧力は０．２〜５t/cm² と低圧であり、高密
度成形体は得られていないと考えられる。このため、同
公報記載の方法では、本発明と異なり開空孔が主体とな
ると考えられる。

【００２７】また、本発明の好ましい態様では、閉空孔
を形成するために所定組成のＲリッチ粉末を添加するの
で、保磁力も向上するが、同公報の方法では上記のよう
な焼結阻止剤や気化剤を用いて開放気孔を形成している
ため、磁石中でのＲの分散が不良となり、保磁力が不十
分となる。一方、保磁力向上のために磁石のＲ量を増加
させると、残留磁束密度が不十分となってしまう。同公
報には、焼結阻止剤の寸法に関する記載はない。なお、
同公報には、保磁力向上のためにＴｂやＤｙの金属粉末
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
もよい旨の記載がある。しかし、金属Ｔｂの融点は１３
５７℃、金属Ｄｙの融点は１４０７℃であり、本発明で
用いる融点の低い粒界相用母合金粉末と同様の効果は得
られない。しかも、同公報には金属Ｔｂや金属Ｄｙの粒
子径範囲は開示されておらず、これらを添加した実施例
もない。

【００２８】特開昭６３−１１４９３９号公報には、低
融点元素（Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓ、Ｉｎ、
Ｇａ、Ｇｅ、Ｔｅの少なくとも１種）または高融点元素
を含むマトリックス材粉末と、Ｒ₂ Ｔ₁₄Ｂ系磁性粉末と
を混合して混合粉末を形成する混合工程と、前記混合粉
末を成形して磁石化する磁石化工程とを有する複合型磁
石材料の製造方法が開示されている。そして、前記磁石
化工程として、混合粉末を成形して焼結する工程、また
は、混合粉末に熱間加圧を施して成形体を生成する熱間
加圧工程が挙げられている。なお、熱間加圧前には、好
ましくは予備成形を行なう。焼結温度はマトリックス材
の融点よりも高く１１５０℃よりも低い温度であり、熱
間加圧温度は３００〜１１００℃、熱間加圧圧力は５〜
５０００kgf/cm² である。同公報では寸法歩留りを向上
させることを課題としており、同公報には熱間成形法に
より製品の寸法歩留りを向上させることができる旨の記
述がある。しかし、同公報の実施例では、焼結後または
熱間加圧後の密度はすべて７．１g/cm³ 以上となってお
り、また、焼結前または熱間加圧前の成形体の密度の開
示はない。同公報の実施例におけるＲ₂ Ｔ₁₄Ｂ系磁性粉
末の平均粒径は３〜４μm と小径であり、低融点元素を
含むマトリックス材粉末の粒径は最大でも２０〜３０μ
m と小径である。同公報には、平均粒子径１００μm の
Ａｌをマトリックス材に用いて熱間加圧成形を行なった
比較例があるが、この場合、密度７．５g/cm³ の緻密な
磁石が得られている。同公報の実施例における成形時の
圧力および予備成形時の圧力は、いずれも１．５t/cm²
以下と小さい。

【００２９】特開平３−８０５０８号公報には、ＲＦｅ
Ｂ系磁石を粉末冶金法により製造する方法において、磁
石粉をプレス成形した後、４００〜９００℃の温度範囲
でポーラスな焼結体とし、それを溶融合金Ｎｄ_x Ｆｅ
_1-x （ｘ＝０．６５〜０．８５）に一定時間浸漬する方
法が開示されている。この方法は、磁場配向による熱収
縮の異方性に起因する焼結後の変形を抑えることを目的
とするものである。しかし、この方法ではＲ酸化物粉末
を添加しておらず、Ｒリッチ粉末も用いていない。ま
た、同公報の実施例で用いているＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ磁石粉
末は約１０μm と小径であり、同公報には、成形圧力、
成形体の密度、低温焼結後のポーラスな焼結体の密度は
記載されていない。

【００３０】特開昭５５−１５２２４号公報には、Ｓｍ
₂ Ｃｏ₁₇やＰｒ₂ Ｃｏ₁₇等の２−１７系磁石を製造する
際に、成形体を４００〜９００℃で仮焼結後、液状プラ
スチックを含浸する方法が開示されている。この方法
は、磁石の強度向上を目的としている。同公報の実施例
には、５〜３０μm の粒子を成形して８００℃で焼結し
たときの収縮率が７％であったこと、１１５０℃で完全
焼結したときの収縮率が約１２〜１５％であったことが
記載されている。そして、仮焼結体をエポキシ樹脂に浸
漬して固化した後の密度が６．８０g/cm³ であったこと
が記載されている。しかし、この方法は磁石の種類が本
発明とは異なる。同公報では５〜３０μmの小径粒子を
用いており、また、同公報には仮焼結前の成形体の密度
は開示されていない。

【００３１】特開平４−３１４３０７号公報には、希土
類元素、鉄およびボロンを基本成分とする合金を粉砕し
て磁場中成形した後、焼結して、ボンド磁石用バルク体
を製造する方法が開示されている。この方法では、温度
７００〜１０００℃で３時間以下焼結することにより、
理論密度の６０〜９５％の密度をもつ半焼結合金のバル
ク体を製造する。半焼結合金は空孔をかなり含む組織で
あり、空孔は亀裂発展の核、さらには破壊の核となるた
め、小さな応力で容易に粉砕できる。よって破砕時の機
械的歪の影響が少なくなる。同公報の実施例では、平均
粒径３μm の微粉体を成形した後、半焼結してバルク体
を製造している。この実施例には成形体の密度および半
焼結時の収縮率は記載されていない。同公報記載の発明
は、２合金法を用いておらず、半焼結合金のバルク体を
粉砕してボンド磁石を製造する点で本発明と異なる。同
公報の実施例における半焼結合金のバルク体の密度は
５．６g/cm³ 以下であり、本発明における成形体密度と
同程度である。したがって、同公報記載の半焼結合金の
バルク体は空孔率が高すぎ、磁気特性および強度が不足
するため、バルク磁石として使用することはできない。
すなわち、粉砕およびボンド磁石化が必須である。この
ため、保磁力が劣化し、また、製造コストが高くなって
しまう。

【００３２】また、特開平４−３１４３１５号公報に
は、特開平４−３１４３０７号公報記載の半焼結合金の
バルク体を磁場中成形した後、成形体に樹脂を含浸させ
てボンド磁石を製造する方法が開示されている。この方
法における磁場中成形は、半焼結合金のバルク体の粉砕
と成形を兼ねるものである。同公報には、従来の焼結体
の抗折強度が２．５t/cm² 以上であるのに対し、半焼結
合金のバルク体の抗折強度は１t/cm² 未満と非常に小さ
く、粉砕が容易である旨が記載されている。同公報の実
施例では、特開平４−３１４３０７号公報と同様に平均
粒径３μm の微粉体を成形して半焼結し、密度５．２g/
cm³ 以下のバルク体を製造し、さらに圧縮成形して樹脂
含浸し、密度５．９〜６．０g/cm³ のボンド磁石を製造
している。同公報記載の半焼結合金のバルク体は、特開
平４−３１４３０７号公報記載の半焼結合金よりもさら
に密度が低いため、圧縮成形および樹脂含浸を行なわず
にバルク磁石として使用することは不可能である。この
ため、保磁力が劣化し、また、製造コストが高くなって
しまう。

【００３３】上記したような従来の半焼結合金では、Ｓ
ｍ₂ Ｃｏ₁₇等の２−１７系磁石で３０μm の粒子からな
る粉末が用いられている例があるが、Ｒ₂ Ｔ₁₄Ｂ系磁石
では平均粒径３μm 前後の小径粒子からなる磁石粉末
を、５t/cm² 程度以下の圧力で成形している。このた
め、本発明のように成形体密度を高くすることはできな
い。半焼結する場合、完全焼結を行なうときより低い温
度で熱処理を施す必要があるが、低い温度領域では、保
持温度の変化に対応して焼結体密度が大きく変化してし
まう。すなわち、所定密度の半焼結体を製造するために
は、厳密な温度管理が必要となり、製造コストが上昇し
てしまう。

【００３４】これに対し本発明では、Ｒ酸化物粉末を添
加し、かつ、成形体密度を高くする点で従来の半焼結磁
石の製造方法とは異なる。密度の高い成形体中では、希
土類元素リッチの液相を介した粒子移動が困難なので、
焼結工程における保持温度が高温（例えば従来の完全焼
結温度領域）であっても、完全焼結する前に焼結反応が
進行しなくなる。このため、所定の低密度の焼結体が広
い温度範囲で安定して得られることになり、焼結工程の
管理が極めて容易となる。そして、主相用母合金粉末に
大径のものを用いれば、低圧力で容易に成形体密度を高
くすることができ、焼結反応の抑制作用も向上する。ま
た、大径の粒子は凝集しにくいため、取り扱いが容易と
なり、特に成形時に金型への充填が容易となる。

【００３５】

【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。

【００３６】＜焼結磁石＞本発明の焼結磁石は、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
を含有する。

【００３７】磁石組成は特に限定されないが、通常、Ｒ
を３０〜４５重量％、Ｂを０．５〜３．５重量％含有
し、残部が実質的にＴであることが好ましい。

【００３８】Ｒは、Ｙ、ランタニドおよびアクチニドで
あり、Ｒとしては、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｂのうち少なくとも
１種、特にＮｄが好ましく、さらにＤｙを含むことが好
ましい。また、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｅｕ、
Ｐｍ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｙのうち１種以上を含んでもよい。
希土類元素の原料としては、ミッシュメタル等の混合物
を用いることもできる。Ｒ含有量が少なすぎると鉄に富
む相が析出して高保磁力が得られなくなり、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。

【００３９】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。

【００４０】なお、Ｔ中のＣｏ量は３０重量％以下とす
ることが好ましい。

【００４１】保磁力を改善するために、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｃ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｖ、Ｚ
ｒ、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の低下が問題とな
る。

【００４２】本発明の焼結磁石は、Ｒ酸化物を含有す
る。Ｒ酸化物の含有率は０．５〜１０重量％であり、好
ましくは１〜７重量％である。Ｒ酸化物が少なすぎる場
合、焼結工程におけるＲ酸化物の作用が不十分となって
焼結が進みすぎる。Ｒ酸化物が多すぎると、残留磁束密
度が著しく低下してしまう。なお、磁石中のＲ酸化物の
含有率は、Ｎｄ₂ Ｏ₃ の含有率（重量百分率）に換算し
た値である。後述するように本発明では、主相用母合金
粉末に種々のＲ酸化物粉末を添加してよいが、焼結後に
は添加したＲ酸化物を確認することは困難である。した
がって、磁石中の酸素量を測定し、この酸素がすべてＮ
ｄ₂ Ｏ₃ として存在すると仮定して、磁石中のＲ酸化物
量を求める。磁石中の酸素量は、ガス分析により測定す
ることができる。ガス分析では、Ｈｅをキャリアガスと
して用い、炭素ルツボ中で試料を高温に熱して、発生し
たＣＯガス量を測定することにより試料中の酸素量を決
定する。磁石中において、Ｒ酸化物相はＲリッチ相にく
るまれて存在するか、あるいは空孔に面して存在する。
この様子は、ＥＰＭＡ（電子線プローブＸ線マイクロア
ナライザ）により確認することができる。

【００４３】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、例えば炭素が含有さ
れていてもよい。

【００４４】本発明の焼結磁石は、実質的に正方晶系の
結晶構造の主相を有し、結晶粒界には、Ｒ₂ Ｔ₁₄Ｂより
もＲ比率の高いＲリッチ相が存在する。磁石の平均結晶
粒径は、後述する主相用母合金の結晶粒径および焼結条
件に応じたものとなる。

【００４５】本発明の焼結磁石は、閉空孔を含む。閉空
孔とは、磁石表面に連通していない空孔である。閉空孔
は磁石の３〜１５体積％であり、好ましくは３〜１２体
積％である。閉空孔が少なすぎる磁石は、焼結時に大き
く収縮しており、成形体の良好な寸法精度が維持されて
いない。閉空孔の多すぎる磁石は、磁石特性が不十分と
なり、強度も不足する。磁石中における閉空孔の合計容
積率および後述する開空孔の合計容積率は、以下のよう
にして算出することができる。

【００４６】開空孔合計容積率Ｋ式ＩＫ＝（Ｗ_W −Ｗ）／Ｖ閉空孔合計容積率Ｈ式II Ｈ＝１−Ｋ−Ｗ／（Ｖ・ρ）ただし、上記各式において、Ｖ：サンプル形状から求め
た体積、Ｗ：サンプル重量、Ｗ_W ：サンプルを水中に浸
漬し、１００Torr以下まで減圧して３０秒間保持した
後、取り出し、サンプル表面の水をふき取った後のサン
プル重量、ρ：磁石の理論密度である。

【００４７】閉空孔の形状および寸法は特に限定されな
いが、閉空孔１個あたりの平均投影断面積は１０００〜
３００００μm ² であることが好ましい。焼結初期に小
さな閉空孔が形成された場合でも、焼結終了までに消滅
してしまうため、閉空孔の平均投影断面積は一般に１０
００μm ² 未満にはなりにくい。すなわち、平均投影断
面積が１０００μm ² 未満の閉空孔を形成しようとする
と、閉空孔が形成されずに焼結が進みすぎてしまうこと
になり、閉空孔の合計容積が小さくなって収縮率が小さ
くならない。また、閉空孔に隣接する結晶粒は保磁力が
小さくなるが、磁石の密度が同じで閉空孔１個あたりの
平均容積が小さい場合、閉空孔に隣接する結晶粒が多く
なるので、高保磁力が得られにくい。一方、平均投影断
面積が大きすぎると、磁石の強度が不十分となる。平均
投影断面積が３００００μm ² を超える閉空孔を形成す
るためには、２合金法では巨大な粒界相用母合金を使う
必要があるため、薄肉磁石では成形が困難となり、ま
た、磁石の表面磁束が不均一となりやすい。閉空孔の断
面積は、磁石断面の走査型電子顕微鏡写真を用いて測定
することができる。測定に際しては、磁石を切断した
後、切断面を研磨し、さらに切断面に金のスパッタ膜を
形成した後、写真を撮影する。そして、磁石１個あたり
任意の１００個以上の閉空孔について断面積を測定して
平均値を求め、これを閉空孔１個あたりの平均投影断面
積とする。

【００４８】本発明の焼結磁石の密度は、７．１５g/cm
³ 以下であることが好ましい。２００μm 程度の大径の
粒子を用いて高圧で成形すれば、成形体の密度を６．４
g/cm³ 程度と高くすることができるが、このような成形
体では焼成の際に粒子移動が困難であるため、高温で焼
成しても７．１５g/cm³ を超える密度とすることは困難
である。逆に、小径の粒子を用いて低密度の成形体とし
た場合に７．１５g/cm³ を超える密度となるまで焼成す
ると、焼結が進みすぎて収縮率が大きくなってしまう。
焼結磁石の密度がこの範囲であっても、磁石表面に連通
する開空孔が多い場合には、磁石の耐食性が極端に低下
するため好ましくない。開空孔の比率は、２体積％以下
であることが好ましい。開空孔の比率は、前述した方法
により求めることができる。

【００４９】本発明の焼結磁石は、以下に示す方法によ
り製造することが好ましい。第一の方法では成形工程に
おいて主相用母合金の粉末（磁石粉末）とＲ酸化物の粉
末との混合物の成形体を製造し、第二の方法では成形工
程において主相用母合金の粉末と粒界相用母合金の粉末
とＲ酸化物の粉末との混合物の成形体を製造する。

【００５０】＜主相用母合金＞主相用母合金の組成は、
第一の方法では目的とする磁石組成に応じて決定し、第
二の方法では、さらに、粒界相用母合金の組成とその混
合比率とを考慮して適宜決定すればよいが、通常、第一
の方法では、Ｒを２７〜４０重量％、Ｂを０．５〜４．
５重量％含有し、残部が実質的にＴであることが好まし
く、第二の方法では、Ｒを２６〜３５重量％、Ｂを０．
５〜３．５重量％含有し、残部が実質的にＴであること
が好ましい。

【００５１】Ｒ₂ Ｔ₁₄Ｂ系磁石では、Ｒリッチ相が液相
となって流動することにより焼結反応が進行するが、第
二の方法では、Ｒリッチの粒界相用母合金粉末を添加
し、また、収縮率を抑えるために焼結反応の進行を抑え
る必要があるので、主相用母合金のＲ含有量は少なくす
ることが好ましい。

【００５２】主相用母合金は、前述した主相と前述した
Ｒリッチ相とを有する。主相用母合金の粉末の平均結晶
粒径は特に限定されない。本発明では、磁場配向により
異方性化するので、後述する粒子径としたときに単結晶
粒子となるような結晶粒径であることが好ましいが、多
結晶粒子であっても粒子内で結晶粒が配向していればよ
いので、平均結晶粒径は、例えば３〜６００μm 程度の
広い範囲から選択することができる。

【００５３】主相用母合金の粉末の平均粒子径は、好ま
しくは３０μm 以上、より好ましくは５０〜３５０μm
とする。平均粒子径が小さすぎると、前述した粒子大径
化による効果が不十分となる。一方、平均粒子径が大き
すぎると、薄肉の成形体中では磁場配向が困難となる。
なお、主相用母合金粉末の平均粒子径は、粒子１個あた
りの平均投影面積を算出し、これを円に換算したときの
直径とする。粒子の投影面積の測定方法は特に限定され
ない。例えば、粉末の分散液を、粒子同士が重ならない
ようにガラス板上に塗布して写真を撮影し、この写真か
ら粒子の投影面積を求めることができる。この他、前記
塗布物を光ビームで走査して反射率変化を検出すること
により、粒子の投影面積を求めることもできる。

【００５４】主相用母合金の粉末の製造方法は特に限定
されず、鋳造合金を水素吸蔵粉砕などにより粉末化する
方法や、還元拡散法等のいずれを用いてもよく、焼結磁
石を粉砕して粉末化してもよい。磁場配向により異方性
化された焼結磁石を粉砕すれば、配向された小径の結晶
粒からなる大径の多結晶粒子を得ることができるので、
高残留磁束密度かつ高保磁力の磁石が得られる。

【００５５】＜Ｒ酸化物＞Ｒ酸化物の粉末は、焼結反応
を抑えるために添加される。本発明で用いるＲ酸化物の
粉末は特に限定されず、例えば、磁石組成の説明におい
て述べた希土類元素の酸化物粉末を用いることができ、
２種以上の酸化物粉末を用いてもよいが、好ましくはＮ
ｄ₂ Ｏ₃ 、Ｄｙ₂ Ｏ₃ 、Ｐｒ₆ Ｏ₁₁、Ｔｂ₄ Ｏ₇ 、Ｙ₂
Ｏ₃ 、ＣｅＯ₂ の少なくとも１種を用いる。これらの中
で、Ｒ₂ Ｔ₁₄Ｂとして高い磁気異方性定数を示すＰｒ、
Ｔｂ、Ｄｙの各酸化物の少なくとも１種を用いると、主
相用母合金の余剰のＲや粒界相用母合金のＲによって酸
化物が還元されるため、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｄｙの少なくとも
１種が主相中に拡散して磁気異方性定数の大きいＲ₂Ｔ
₁₄Ｂが生成され、これにより高保磁力が得られる。ま
た、上記酸化物の中ではＮｄ₂ Ｏ₃ やＣｅＯ₂ が安価で
ある。

【００５６】Ｒ酸化物粉末の平均粒子径は特に限定され
ないが、好ましくは０．５〜２０μm とする。平均粒子
径が小さすぎると成形時に金型の型枠とパンチに噛み込
むことがあり、また、主相用母合金に比べ粒子径が小さ
くなりすぎるので、均一な混合が困難となる。一方、大
きすぎると、混合物中での分散が悪くなってしまう。

【００５７】Ｒ酸化物は、金属Ｒを酸化して製造しても
よく、市販のＲ酸化物粒子を用いてもよい。

【００５８】＜粒界相用母合金＞第二の方法に用いる粒
界相用母合金は、Ｒを７０〜９７重量％、好ましくは７
５〜９２重量％含み、残部が実質的にＦｅおよび／また
はＣｏである。粒界相用母合金に含まれるＲとしてはＮ
ｄが好ましく、Ｒ中の５０％以上をＮｄが占めることが
より好ましく、Ｒとして実質的にＮｄだけを用いること
がさらに好ましい。Ｒ中のＮｄ量が少なく、また、Ｒ量
が少ないと、粒界相用母合金の融点が低くならず、閉空
孔が形成されにくくなる。Ｎｄ₈₉Ｆｅ₁₁（重量比）共晶
合金の融点は６４０℃、Ｎｄ₈₁Ｃｏ₁₉（重量比）共晶合
金の融点は５６６℃であるが、Ｄｙ₈₈Ｆｅ₁₂（重量比）
共晶合金の融点は８９０℃である。本発明で用いる粒界
相用母合金は、Ｂを含まない。粒界相用母合金中のＢ
は、磁石特性の向上に寄与せず、また、粒界相用母合金
の融点の低下にも寄与しない。

【００５９】本発明で用いる粒界相用母合金の粉末は、
好ましくは開きが３８μm 以上、より好ましくは開きが
５３μm 以上のフルイに残留し、好ましくは開きが５０
０μm 以下、より好ましくは開きが２５０μm 以下のフ
ルイを通過するものである。粒界相用母合金の粉末の粒
子径が小さいと、閉空孔の平均投影断面積が小さくな
り、閉空孔の合計容積も不十分となりやすい。また、粒
界相用母合金の粉末が酸化されやすくなる。粒界相用母
合金の粒子径が大きくなりすぎると空孔が大きくなりす
ぎ、表面磁束が不均一となりやすい。また、磁石内に残
留する空孔の寸法が磁石寸法に対して大きくなりすぎる
と十分な磁石強度が得られなくなる。

【００６０】粒界相用母合金の製造方法は特に限定され
ないが、好ましくは液体急冷法を用いる。液体急冷法と
しては、合金溶湯を冷却基体に接触させて冷却する方
法、例えば単ロール法、双ロール法、回転ディスク法等
などが好ましく、ガスアトマイズ法を用いてもよい。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。冷却速度が遅い場合、上記した組
成の粒界相用母合金は、主としてＮｄとＦｅ₂ Ｎｄとに
相分離してしまう。これらの融点は１０００℃以上と高
く、また、Ｎｄは極めて酸化されやすいため、閉空孔形
成が難しくなる。液体急冷法により製造された粒界相用
母合金は、アモルファス相または微結晶相を有する。

【００６１】＜粉砕工程および混合工程＞第一の方法お
よび第二の方法において、混合物の製造方法は特に限定
されない。例えば、第二の方法では、両母合金を混合し
た後、同時に粉砕し、さらにＲ酸化物粉末を添加するこ
とにより混合物を製造してもよい。また、各母合金を粉
砕した後、両母合金粉末とＲ酸化物粉末とを混合する
か、両母合金粉末の混合物をさらに微粉砕した後、Ｒ酸
化物粉末を添加してもよい。

【００６２】混合物中におけるＲ酸化物粉末の比率は、
好ましくは０．５〜１０重量％、より好ましくは１〜７
重量％とする。この比率が低すぎると焼結抑制作用が不
十分となって磁石中に十分な閉空孔を形成することが難
しくなり、この比率が高すぎると磁石の残留磁束密度が
低くなってしまう。

【００６３】混合物中における粒界相用母合金の比率
は、好ましくは２〜２０重量％、より好ましくは３〜１
２重量％とする。この比率が低すぎると磁石中に十分な
閉空孔を形成することが難しくなり、この比率が高すぎ
ると高特性の磁石を得ることが難しくなる。

【００６４】各母合金の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。機械的粉砕には、鋭
い粒度分布が得られることから、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。

【００６５】＜成形工程＞成形工程では、上記混合物を
磁場中で成形する。第一の方法では、成形体の密度が
５．５g/cm³ 以上、好ましくは６．０g/cm³ 以上となる
ように成形を行ない、第二の方法でもこのような高密度
成形体が得られるように成形を行なう。密度の低い成形
体では、十分な磁石特性を得ようとすると焼結時の収縮
率が大きくなってしまい、焼結時の収縮率を小さくする
と磁石特性が不十分となってしまう。成形体の密度の上
限は特にないが、６．４g/cm³ を超える密度とすること
は困難である。例えば、成形時に２０t/cm² 以上の超高
圧が必要になるため成形装置や金型が高価になり、ま
た、成形体の形状が単純なものに制限されてしまう。成
形体密度を向上させるためには多量の有機潤滑剤の利用
も有効であるが、焼結前に有機潤滑剤を除去することが
困難であり、磁石中の残留炭素が磁石特性を低下させて
しまう。なお、成形体の密度は、マイクロメータなどに
より測定した成形体の寸法から算出することができる。

【００６６】このように高い密度の成形体は、抗折強度
が０．３kgf/mm² 以上、さらには０．５kgf/cm² 以上と
なるので、取り扱いが容易となり、割れや欠けの発生が
少なくなる。

【００６７】成形圧力は特に限定されず、所望の密度の
成形体が得られるように適宜決定すればよいが、好まし
くは８t/cm² 以上、より好ましくは１２t/cm² 以上とす
る。成形時の磁場強度は、通常、１０ kOe以上、好まし
くは１５ kOe以上とする。

【００６８】成形時に印加する磁界は、直流磁界であっ
てもパルス磁界であってもよく、これらを併用してもよ
い。本発明は、圧力印加方向と磁界印加方向とがほぼ直
交するいわゆる横磁場成形法にも、圧力印加方向と磁界
印加方向とがほぼ一致するいわゆる縦磁場成形法にも適
用することができる。

【００６９】＜焼結工程＞上記のようにして得られた成
形体は、焼結されて磁石化される。

【００７０】本発明では、焼結体の密度から成形体の密
度を減じた値（焼結時の密度変化量）が０．２g/cm³ 以
上となるように焼結することが好ましい。焼結工程での
密度変化が小さすぎる場合、焼結が不十分であり、磁石
特性および機械的強度が不十分となる。収縮率を小さく
するためには、密度変化量を好ましくは１．５g/cm³以
下、より好ましくは１．２g/cm³ 以下とする。

【００７１】焼結時の各種条件に特に制限はなく、焼結
時の密度変化などが所望の値となるように適宜選択すれ
ばよい。焼結時の保持温度は、第二の方法では粒界相用
母合金の溶融温度以上であればよい。上述したように、
本発明ではＲ酸化物粉末を含む高密度成形体を焼結する
ため、従来のいわゆる半焼結の場合よりも保持温度を高
くすることができる。具体的には、９００〜１１００℃
で０．５〜１０時間熱処理を施して焼結し、その後、急
冷することが好ましい。なお、焼結雰囲気は、真空中ま
たはＡｒガス等の不活性ガス雰囲気であることが好まし
く、前述したように開空孔の比率を減らすことができる
点で、真空中または減圧した不活性ガス雰囲気での焼結
がより好ましい。なお、焼結工程の一部だけを真空また
は減圧雰囲気とする構成としてもよい。

【００７２】＜その他＞焼結後、保磁力向上のために時
効処理を必要に応じて施す。

【００７３】磁石の耐食性を向上させるためには、開空
孔を塞ぐことが好ましい。このためには、例えば、有機
溶剤に樹脂を溶解した溶液中に磁石を浸漬した後、乾燥
させる処理を施せばよい。なお、このような処理の後、
樹脂の電着塗装や無電解めっき等により、通常の防食被
覆を設けてもよい。

【００７４】本発明は、後述するような薄肉のリング状
や板状の磁石の製造に好適であり、特に厚さが３mm以下
である薄肉磁石の製造に本発明は適する。なお、磁石厚
さが０．５mm未満となると、成形が困難となる傾向があ
る。

【００７５】＜寸法偏差＞本発明では、寸法偏差の極め
て小さい焼結磁石が得られるので、焼結後、研削等によ
る形状加工をせずに製品化することができる。

【００７６】すなわち、本発明によれば、平行部を有
し、平行部の最大長さをその平均厚さで除した値が１０
以上である薄肉焼結磁石において、平行部の厚さ偏差を
１．５％以下とすることができ、１％以下とすることも
容易であり、最大長さ／平均厚さが１５以上である薄肉
磁石についても厚さ偏差をこのような範囲に収めること
が可能である。平行部とは、対向する平行な２面で挟ま
れたブロックであり、平行部を有する磁石とは、例え
ば、板状磁石や円盤状磁石、リング状磁石である。平行
部の厚さ偏差とは、平行部の厚さの最大値と最小値との
差を平行部の最大長さで除した値である。平行部の厚さ
偏差は、平行部の反りや厚さの不均一性の指標となる値
であり、上記のような寸法比の薄肉焼結磁石の場合、反
りや厚さの不均一さが大きくなるので、従来、一般に厚
さ偏差が２．５％以上となっている。

【００７７】また、本発明によれば、円筒部を有し、円
筒部の平均外径をその平均肉厚で除した値が１０以上で
ある薄肉磁石において、円筒部の外径偏差および／また
は内径偏差を１．５％以下とすることができ、１％以下
とすることも容易であり、平均外径／平均肉厚が１５以
上である薄肉磁石についても外径偏差および／または内
径偏差をこのような範囲に収めることが可能である。円
筒部とは、外周面を有するか、外周面および内周面を有
する円筒状ブロックであり、円筒部を有する磁石とは、
例えばリング状磁石や円盤状磁石であるが、この場合の
外径偏差および内径偏差は、外周面および内周面を有す
る円筒部を対象とする。円筒部の外径偏差とは、円筒部
の外径の最大値と最小値との差を平均外径で除した値で
あり、内径偏差とは、円筒部の内径の最大値と最小値と
の差を平均内径で除した値である。円筒部の外径偏差お
よび内径偏差は、円筒部の反りや歪、肉厚の不均一性の
指標となる値であり、上記のような寸法比の薄肉焼結磁
石の場合、反りや歪、肉厚の不均一さが大きくなるの
で、従来、一般に外径偏差および内径偏差が３％以上と
なっている。

【００７８】なお、円盤状磁石など、外周面だけを有す
る円筒部をもち、平均外径／平均厚さが１０以上、さら
には１５以上である薄肉焼結磁石においても、円筒部の
外径偏差を１．５％以下とすることができ、１％以下と
することも容易である。

【００７９】本明細書において、平行部の厚さ偏差は以
下のようにして測定する。まず、被測定物を、その平行
部を構成する一方の面が定盤と接するように、定盤上に
載置する。そして、平行部を構成する他方の面の定盤表
面からの高さを、２０箇所で測定する。次に、前記他方
の面が定盤表面と接するように、被測定物を裏返して定
盤上に載置し、同様にして２０箇所で高さを測定する。
測定位置は、測定対象の面をほぼ均等に２０に分割し、
各領域内のほぼ中央の点とする。得られたすべての測定
値から、最大値（Ｔmax ）と最小値（Ｔmin ）との差
（Ｔmax −Ｔmin）を求める。この差を、前記平行部を
構成する各面の長さ（長手方向長さ）のうちの最大値Ｌ
で除した値｛（Ｔmax −Ｔmin ）／Ｌ｝を、厚さ偏差と
する。互いに平行な面を２組以上有する薄肉磁石の厚さ
偏差は、両主面を前記一方の面および前記他方の面とし
たときに大きな値となる。なお、薄肉磁石の説明におけ
る平均厚さには、上記のようにして得られたすべての測
定値の平均を用いればよい。

【００８０】円筒部の外径偏差および内径偏差は以下の
ようにして求める。まず、円筒部の外径または内径を、
円筒部の軸方向に連続して測定し、最大値と最小値とを
求める。このとき、円筒部の軸方向両端部の０．１mmの
範囲の測定値は除外する。次に、前記円筒部をその軸を
中心にして１５°回転させた後、同様な測定を行なう。
このようにして、１５°間隔で周方向１８０°にわたっ
て測定を合計１２回繰り返す。１２の最大値のうち最大
のものをφmax 、１２の最小値のうち最小のものをφmi
n とし、φmax −φmin を求める。次に、１２の最大値
の平均と１２の最小値の平均との平均値φ₀ を求め、φ
₀ を平均外径または平均内径とする。そして、｛（φma
x −φmin ）／φ₀ ｝を、外径偏差または内径偏差とす
る。なお、薄肉磁石の寸法比の説明における平均外径、
平均内径には、上記φ₀ を用いればよく、平均肉厚に
は、（平均外径−平均内径）／２を用いればよい。

【００８１】なお、寸法偏差の測定には、光学式などの
非接触式の測定器を用いてもよく、接触式３次元測定器
や、マイクロメータ、内周マイクロメータなどの接触式
の測定器を用いてもよい。

【００８２】

【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。

【００８３】＜実施例１＞表１に示す焼結磁石サンプル
を、以下に示す方法で作製した。

【００８４】まず、主相用母合金のインゴットを、鋳造
により製造した。インゴットの組成を表１に示す。な
お、組成の残部はＦｅである。これらの合金インゴット
の平均結晶粒径は３００μm であった。各合金インゴッ
トを、水素吸蔵・脱ガス反応による体積の膨張・収縮を
利用して粗粉砕した後、ディスクミルにより粉砕し、表
１に示す平均粒子径の粉末とした。なお、粉末の平均粒
子径は、粉末の塗膜の光学顕微鏡写真から前述した方法
により求めた。

【００８５】次に、合金溶湯をＡｒ雰囲気中で単ロール
法により冷却し、表１に示す組成の粒界相用母合金を製
造した。なお、表１に示す組成の残部はＦｅである。冷
却ロールにはＣｕロールを用いた。粒界相用母合金は厚
さ０．１５mmの薄帯状であり、Ｘ線回折の結果、アモル
ファス状態であることが確認された。各粒界相用母合金
をピンミルにより粉砕し、得られた合金粉末をフルイに
より分級した。各粉末の分級に用いたフルイを、表１に
示す。なお、表１に示す残留フルイとは、粒子径の下限
を規制する開きの小さいほうのフルイである。粒子径の
上限を規制する開きの大きいほうのフルイである通過フ
ルイには、開きが４２５μm のものを用いた。

【００８６】Ｒ酸化物の粉末は、表１に示すものを用意
した。各粉末の平均粒子径は、３〜８μm であった。

【００８７】これらの各粉末を、表１に示すように混合
した。表１において、粒界相用母合金粉末の添加量は混
合物中の比率であり、Ｒ酸化物の含有量は、焼結後にガ
ス分析により酸素量を測定し、この酸素がすべてＮｄ₂
Ｏ₃ として含まれていると仮定したときのＮｄ₂ Ｏ₃ 含
有量である。

【００８８】各混合物を磁場中成形し、直径２０mm、厚
さ１．５mmの円盤状成形体を得た。磁界強度は１２ kOe
とし、磁化容易軸が成形体の厚さ方向となるように磁界
を印加した。成形圧力および成形体密度を、表１に示
す。

【００８９】次いで、各成形体を真空中で焼結した後、
急冷した。焼結時の熱処理温度およびその温度に保持し
た時間を、表１に示す。焼結後、Ａｒ雰囲気中において
６５０℃で１時間時効処理を施して、円盤状の焼結磁石
サンプルとした。各焼結磁石サンプルの密度、焼結時の
密度変化量、残留磁束密度（Ｂｒ）、保磁力（Ｈｃｊ）
を、表１に示す。なお、ＢｒおよびＨｃｊの測定には、
直径１５mm、厚さ１０mmの成形体を焼結して作製した磁
気特性測定用サンプルを用いた。磁気特性測定用サンプ
ルの製造条件は、成形体寸法以外は表１に示す各サンプ
ルとそれぞれ同一とした。また、各サンプルの開空孔の
合計容積率および閉空孔の合計容積率を、前述した方法
により求めた。なお、磁石の理論密度を７．５５g/cm³
として計算した。結果を表１に示す。

【００９０】

【表１】

【００９１】次に、ＪＩＳ１級定盤を用いて、前述した
方法により各サンプルの厚さ偏差を求めた。この結果、
本発明サンプルでは、厚さ偏差が０．２〜０．８％と著
しく小さく、焼結時の不均一な収縮による反りが極めて
少なかった。厚さ１．５mmの薄肉磁石においてこのよう
に厚さ偏差が小さければ、研削加工による寸法修正をせ
ずに製品化することが可能である。しかも、表１に示さ
れるように、本発明サンプルでは十分な磁石特性が得ら
れており、特に、２合金法を用いたサンプルNo. ５、
６、８では、高保磁力が得られている。なお、厚さ偏差
の算出に際しては、平行部の最大長さとして磁石の直径
を用いた。

【００９２】これに対し、比較サンプルNo. ７では、低
密度の焼結体が得られ、厚さ偏差は０．９％と小さかっ
たが、Ｒ酸化物粉末を添加しなかったため、閉空孔が少
なく開空孔が著しく多くなっている。そして、保磁力が
著しく低い。サンプルNo. ９では、Ｒ酸化物粉末を添加
しなかったため、焼結が進みすぎて閉空孔が少なくなっ
ている。比較サンプルNo. １０では、粒子径の小さな主
相用母合金の粉末を用いて形成した低密度の成形体を焼
結したため、焼結が進みすぎて閉空孔が少なくなってい
る。比較サンプルNo. ９、１０は、厚さ偏差が２．９〜
６．３％と大きく、焼結時の不均一な収縮により大きな
反りが発生していることがわかった。厚さ偏差がこのよ
うに大きいと、製品化は不可能である。

【００９３】次に、各サンプルを切断し、断面を研磨し
た後、断面に金のスパッタ膜を形成して走査型電子顕微
鏡写真を撮影し、閉空孔１個あたりの平均投影断面積を
求めた。閉空孔の測定数は、各サンプルにつき１００個
とした。この結果、本発明サンプルでは閉空孔の平均投
影断面積が１５００〜２５０００μm ² であったのに対
し、比較サンプルNo. ７では３００μm ² 、No. ９では
８０μm ² 、No. １０では５μm ² にすぎなかった。な
お、２合金法を用いた本発明サンプルでは、フレーク状
の粒界相用母合金粉末の溶融・流動により形成された閉
空孔が認められた。

【００９４】なお、密度が５．５g/cm³ 以上の成形体
は、０．４５kgf/mm² 以上の十分に高い抗折強度を示し
た。これに対し、サンプルNo. １０製造用の成形体（密
度４．２８g/cm³ ）では、抗折強度が０．１５kgf/mm²
と低かった。

【００９５】＜実施例２＞形状をリング状とした以外は
実施例１のサンプルNo. ５および１０とそれぞれ同様に
して、焼結磁石サンプルNo. １０５および１１０を作製
した。成形体密度は、サンプルNo. １０５では５．７５
g/cm³ 、サンプルNo. １１０では４．２７g/cm³ とな
り、それぞれサンプルNo. ５および１０よりやや小さく
なったが、焼結による密度変化量はそれぞれサンプルN
o. ５および１０と同じであった。成形体の寸法は、い
ずれも外径３０mm、内径２７mm、肉厚１．５mm、高さ７
mmとし、成形の際には、磁化容易軸が径方向となるよう
に磁界を印加した。

【００９６】これらのリング状焼結磁石サンプルについ
て、前述した方法により外径偏差および内径偏差を測定
した。測定の際には各サンプルをＪＩＳ１級定盤上に外
周面が接するように載置し、外径偏差は接触式３次元測
定器で、内径偏差は内周マイクロメータで測定した。こ
の結果、本発明によるサンプルNo. １０５では、外径偏
差が０．３０％、内径偏差が０．３２％であり、極めて
小さい値が得られたが、密度の低い成形体を焼結したサ
ンプルNo. １１０では、外径偏差が４．５％、内径偏差
が５．５％にも達し、製品化は不可能であった。

【００９７】以上の実施例の結果から、本発明の効果が
明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｆ 41/02 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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を含有する焼結磁石であって、閉空孔を３〜１５体積％含み、Ｒ酸化物を０．５〜１０
重量％含むことを特徴とする焼結磁石。
【請求項２】密度が７．１５g/cm³ 以下である請求項
１の焼結磁石。
【請求項３】閉空孔１個あたりの平均投影断面積が１
０００〜３００００μm ² である請求項１または２の焼
結磁石。
【請求項４】開空孔の比率が２体積％以下である請求
項１〜３のいずれかの焼結磁石。
【請求項５】Ｒを３０〜４５重量％、Ｂを０．５〜
３．５重量％含有し、残部が実質的にＴである請求項１
〜４のいずれかの焼結磁石。
【請求項６】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を含有する焼結磁石を製造する方
法であって、実質的にＲ₂ Ｔ₁₄Ｂから構成される結晶粒を有する磁石
粉末とＲ酸化物の粉末とを含む混合物を成形して、密度
が５．５g/cm³ 以上である成形体を得、この成形体を密
度変化が０．２g/cm³ 以上となるように焼結する工程を
有することを特徴とする焼結磁石の製造方法。
【請求項７】前記磁石粉末の平均粒子径が３０〜３５
０μm である請求項６の焼結磁石の製造方法。
【請求項８】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を含有する焼結磁石を製造する方
法であって、実質的にＲ₂ Ｔ₁₄Ｂから構成される結晶粒を有する主相
用母合金の粉末と、Ｒを７０〜９７重量％含み残部が実
質的にＦｅおよび／またはＣｏである粒界相用母合金の
粉末と、Ｒ酸化物の粉末とを含む混合物を成形して得た
成形体を、焼結する工程を有することを特徴とする焼結
磁石の製造方法。
【請求項９】前記成形体の密度が５．５g/cm³ 以上で
あり、この成形体を密度変化が０．２g/cm³ 以上となる
ように焼結する請求項８の焼結磁石の製造方法。
【請求項１０】前記主相用母合金の粉末の平均粒子径
が３０〜３５０μmである請求項８または９の焼結磁石
の製造方法。
【請求項１１】前記粒界相用母合金が、開きが３８μ
m 以上のフルイに残留し、開きが５００μm 以下のフル
イを通過するものである請求項８〜１０のいずれかの焼
結磁石の製造方法。
【請求項１２】前記混合物中における粒界相用母合金
の比率を２〜２０重量％とする請求項８〜１１のいずれ
かの焼結磁石の製造方法。
【請求項１３】前記混合物中におけるＲ酸化物の粉末
の比率を０．５〜１０重量％とする請求項６〜１２のい
ずれかの焼結磁石の製造方法。
【請求項１４】前記Ｒ酸化物の粉末の平均粒子径が
０．５〜２０μm である請求項６〜１３のいずれかの焼
結磁石の製造方法。
【請求項１５】成形圧力が８t/cm² 以上である請求項
６〜１４のいずれかの焼結磁石の製造方法。
【請求項１６】請求項１〜５のいずれかの焼結磁石を
製造する請求項６〜１５のいずれかの焼結磁石の製造方
法。