JPH0917670A - 希土類系焼結磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉末冶金法により希土類系焼結磁石を製造す
る方法において、合金粉末とバインダーとの反応を抑制
し、焼結体の残留酸素量、残留炭素量を低減させるとと
もに、成形時の粉体の流動性、潤滑性を向上させて、成
形体の寸法精度の向上及び生産性の向上を図った、薄肉
形状や複雑形状でかつ優れた磁気特性を有する希土類系
焼結磁石の製造方法の提供。 【構成】 希土類系合金粉末にポリエチレンオキサイ
ド、水溶性ポリビニルアセタール、ポリアクリル酸、ポ
リアクリル酸誘導体、水溶性カルボキシアルキルセルロ
ース誘導体から選ばれた少なくとも１種のポリマーと水
からなるバインダーを添加、混練してスラリー状とな
し、該スラリーをスプレードライヤー装置により所定粒
度に造粒することにより、成形時の粉体の流動性、潤滑
性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、流動性の高い球形状
の造粒粉でかつ磁気特性の優れた粉末を得てこれを粉末
冶金法により希土類系焼結磁石を製造する方法に係り、
本系合金粉末に特定のバインダーと混練してスラリー状
となし、該スラリーをスプレードライヤー装置により噴
霧、冷却することにより、圧縮成形時の粉体の流動性、
潤滑性を向上させて、成形サイクル並びに成形体の寸法
精度を向上させ、小型形状や薄肉形状あるいはさらに複
雑な形状でかつ磁気特性の優れた焼結磁石を提供するこ
とができる希土類系焼結磁石の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、家電製品をはじめコンピューター
の周辺機器や自動車等用途に用いられている小型モータ
ーやアクチュエーター等には、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、薄肉化はもちろん、さらに磁石材料表面の所定位
置に凹凸を設けたり、貫通孔を設けるなど、複雑な形状
製品が要求されている。現在の代表的な永久磁石材料と
しては、アルニコ磁石、フェライト磁石、希土類コバル
ト磁石、Ｒ−Ｃｏ系磁石、そして、出願人が先に提案し
たＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（特公昭６１−３４２４２号等）
が挙げられる。

【０００３】上記の中でも、特に、Ｒ−Ｃｏ系磁石やＲ
−Ｆｅ−Ｂ系磁石等を代表とする希土類系磁石は、資源
的に豊富な軽希土類元素などを主成分とするため、磁石
を安定に供給することができ、しかも他の磁石材料に比
べて磁気特性が格段にすぐれるために、各種用途に多用
されている。上記の希土類系磁石、例えば、Ｒ−Ｆｅ−
Ｂ系焼結永久磁石は、最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａ
ｘ）が４０ＭＧＯｅを超え、最大では５０ＭＧＯｅを超
える極めて優れた磁気特性を有するが、そのすぐれた磁
気特性を発現させるためには、所要組成からなる合金を
１〜１０μｍ程度の平均粒度に粉砕することが必要とな
る。

【０００４】合金粉末の粒度を小さくすると、成形時の
粉末の流動性が悪くなり、成形体密度のばらつきや成形
機の寿命を低下させるとともに、焼結後の寸法精度にも
ばらつきを生じることとなり、特に薄肉形状や小型形状
の製品を得るのが困難であった。また、希土類系磁石
は、大気中で酸化し易い希土類元素や鉄を含有するた
め、合金粉末の粒度を小さくすると、酸化により磁気特
性が劣化する問題があり、特に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁
石は、特定の組成により希土類とボロンとの特定組織並
びにこれらや鉄との特定の化合物や化合物相が生成され
て優れた磁気特性を発揮するが、合金粉末の粒度を小さ
くすると、活性な上記化合物や化合物相の酸化により磁
気特性が劣化する問題もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そのため、特に成形性
を改良するために、成形前の合金粉末に、ポリオキシエ
チレンアルキルエーテル等を添加したもの（特公平４−
８０９６１号）、それらにさらにパラフィンやステアリ
ン酸塩を添加したもの（特公平４−８０９６２号、特公
平５−５３８４２号）、またオレイン酸を添加したもの
（特公昭６２−３６３６５号）等が提案された。しか
し、ある程度の成形性は向上できるものの、その改善効
果にも限界があり、近年要求される薄肉形状や小型形状
の成形は依然困難であった。

【０００６】また、上記のバインダーや潤滑剤の添加と
ともに、さらに成形性を改良し、薄肉形状品や小型形状
品を製造する方法として、成形前の合金粉末に飽和脂肪
族カルボン酸や不飽和脂肪族カルボン酸に飽和、不飽和
脂肪族エステルからなる滑剤を添加して混練した後、造
粒を行って成形する方法（特開昭６２−２４５６０４
号）、あるいはパラフィン混合物に飽和脂肪族カルボン
酸や不飽和脂肪族カルボン酸等を添加、混練後、造粒し
た後に成形する方法（特開昭６３−２３７４０２号）も
提案されている。

【０００７】しかし、上記の方法では、粉末粒子の結合
力が充分ではなく、造粒粉が壊れやすいために、充分な
粉末の流動性を実現することが困難であった。成形性を
向上させたり、粉末粒子の結合力を高めるためには、種
々バインダーや潤滑剤の添加量を増やすことが考えられ
るが、多量に添加すると、希土類含有合金粉末中のＲ成
分とバインダーとの反応により、焼結後の焼結体の残留
酸素量、残留炭素量が増加し、磁気特性の劣化を惹起す
ることになるため、添加量にも制限があった。

【０００８】また、希土類含有合金粉末を対象とするも
のではないが、Ｃｏ系スーパーアロイ粉末を対象とした
圧縮成形用のバインダーとして、対象合金粉末に対し
て、１．５〜３．５ｗｔ％のメチルセルロースとさらに
所定量の添加物であるグリセリンとほう酸を混合した組
成が提案（ＵＳＰ４，１１８，４８０）され、また、工
具用合金粉末の射出成形用のバインダーとして、特殊組
成からなり、対象合金粉末に対して０．５〜２．５ｗｔ
％のメチルセルロースに水、グリセリン等の可塑剤、ワ
ックスエマルジョン等の滑剤、離型剤を添加した組成が
提案（特開昭６２−３７３０２号）されている。

【０００９】しかし、それらはいずれも所定の流動性と
成形体強度を確保するため、いずれも対象合金粉末に対
して、上記のように例えば０．５ｗｔ％以上もの比較的
多量のバインダーを使用するもので、しかも種々のバイ
ンダー添加剤の添加、例えばグリセリン等の可塑剤をメ
チルセルロースと同量程度添加することが不可欠である
ため、射出成形や圧縮成形後、脱脂した後、焼結後でも
かなりの炭素と酸素が残留し、特にこの発明の対象とす
る希土類系焼結磁石の場合、磁気の劣化を招くので、容
易には適用できない。

【００１０】また、バインダーとしてポリビニルアルコ
ールは、焼結フェライト等の酸化物の製造に用いられ、
例えば、フェライトの仮焼粉をボールミルにて平均粒度
１μｍ程度まで湿式粉砕した後、ポリビニルアルコール
等のバインダーを０．６〜１．０ｗｔ％加え、スプレー
ドライヤーによって、５０〜１００μｍの造粒粉を作製
し、該造粒粉を成形し、焼結する方法が行われている。

【００１１】しかし、それらはいずれも酸化物粉末に対
して０．６ｗｔ％以上もの多量のバインダーを使用する
もので、脱脂処理を施したのちの焼結体にもかなりの炭
素及び酸素が残留するため、非常に酸化及び炭化しやす
い性質を有し、少しの酸化あるいは炭化によっても極端
に磁気特性が劣化するこの発明の対象とする希土類系合
金粉末に、上記のような酸化物を対象とした方法をその
まま適用することはできない。特に、酸化物の場合は比
較的多量のバインダーを用いても大気中で脱脂、焼結で
きるため、脱脂、焼結時にバインダーが燃焼してある程
度の残留炭素の抑制を図ることができるが、この発明の
対象とする希土類含有合金粉末の場合は、酸化により磁
気特性が劣化するため大気中で脱脂、焼結することがで
きないので、多量のバインダー添加は得られる焼結磁石
の磁気特性に致命的な悪影響を及ぼすこととなる。

【００１２】このように、希土類系焼結磁石の製造方法
において、成形前の合金粉末に、種々のバインダーや潤
滑剤を添加したり、さらに造粒を行って、成形性を改良
する試みが種々提案されてはいるが、いずれの方法によ
っても、近年要求されるような、薄肉形状や小型形状で
かつ優れた磁気特性を有する希土類系焼結永久磁石を製
造するのは困難であった。

【００１３】この発明は、粉末冶金法により希土類系焼
結磁石を製造する方法において、合金粉末バインダーと
の反応を抑制し、焼結体の残留炭素量、残留酸素量を低
減させるとともに、さらに成形時の粉体の流動性、潤滑
性を向上させて、成形体の寸法精度の向上、生産性の向
上および磁気特性の向上を図った、薄肉形状や複雑形状
でかつ優れた磁気特性を有する希土類系焼結磁石の製造
方法の提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】発明者らは、希土類含有
合金粉末とバインダーとの反応を抑制でき、焼結体の残
留炭素量、残留酸素量を低減させる方法を種々検討した
結果、バインダーとして、ポリエチレンオキサイド、水
溶性ポリビニルアセタール、ポリアクリル酸、ポリアク
リル酸誘導体、水溶性カルボキシアルキルセルロース誘
導体から選ばれた少なくとも１種のポリマーと水からな
るバインダーを用いることにより、焼結前の工程におけ
る希土類含有合金粉末とバインダーとの反応を抑制する
ことができ、焼結後の焼結体の残留酸素量、残留炭素量
を大幅に低減できることを知見した。

【００１５】また、上記バインダーが、ポリエチレンオ
キサイド、水溶性ポリビニルアセタール、ポリアクリル
酸、ポリアクリル酸誘導体、水溶性カルボキシアルキル
セルロース誘導体をそれぞれ単独で用いる場合、その添
加量を合金粉末１００重量部に対して０．５重量部以下
としても、成形時に金型へ粉末を供給するためのフィー
ダー内における振動にも充分耐えられる程度の一次粒子
の粒子間結合力と、充分な流動性および成形体強度を得
ることができること、また、ポリエチレンオキサイド、
水溶性ポリビニルアセタール、ポリアクリル酸、ポリア
クリル酸誘導体、水溶性カルボキシアルキルセルロース
誘導体をそれぞれ複合した場合、およびこれらのポリマ
ーと本発明者らが既に見い出しているポリビニルアルコ
ール、メチルセルロース、ポリアクリルアミド等のポリ
マーと複合した場合には、その添加量を同様に合金粉末
１００重量に対して０．４重量部以下としても、上記と
同様な作用効果が得られることを知見した。

【００１６】またさらに、希土類含有合金粉末と上記の
バインダーとを添加、混練したスラリーを用いて、スプ
レードライヤー装置によって流動性の高い球形状の造粒
粉を製造し、該造粒粉を用いて成形することにより、造
粒粉は十分な結合力を有し、バインダー自体のすぐれた
流動性とも相まって、粉体の流動性が格段に向上し、成
形体密度のバラツキや成形機の寿命を低下させることも
なく、焼結後の寸法精度にもすぐれる、薄肉形状や小型
形状でかつ優れた磁気特性を有する希土類系焼結磁石が
効率よく得られることを知見し、この発明を完成した。

【００１７】すなわち、本発明は希土類含有合金粉末
に、ポリエチレンオキサイド、水溶性ポリビニルアセタ
ール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸誘導体、水溶性
カルボキシアルキルセルロース誘導体から選ばれた少な
くとも１種のポリマーと水からなるバインダーを添加、
混練してスラリー状となし、該スラリーをスプレードラ
イヤー装置により造粒粉となし、該造粒粉を用いて粉末
冶金法により焼結磁石を得ることを特徴とする希土類系
焼結磁石の製造方法である。

【００１８】希土類含有合金粉末 この発明において、対象とする希土類含有合金粉末は、
希土類元素Ｒを含有するいずれの組成のものも適用可能
であるが、中でもＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末や、Ｒ−Ｃｏ
系合金粉末、あるいはそれらの合金粉末中の希土類元素
（Ｒ）以外の元素を別の元素で置換したもの、例えばＲ
−Ｆｅ−Ｂ系のＦｅをＣｏ等の遷移金属で、ＢをＣやＳ
ｉ等の半金属で置換したものなどが最も適している。特
に、希土類含有合金粉末としては、所要組成からなる単
一の合金を粉砕した粉末や、異なる組成の合金粉末を混
合して所要組成に調整した粉末、保磁力の向上や製造性
を改善するため添加元素を原料配合時や粉砕前後に加え
たものなど、公知の合金粉末を用いることができる。

【００１９】また、その製造方法も、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
法等の公知の方法を適宜選定することができ、その粒度
も特に限定しないが、合金粉末の平均粒度が１μｍ未満
では大気中の酸素あるいはバインダー及び溶媒と反応し
て酸化しやすくなり、焼結後の磁気特性を低下させる恐
れがあ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。よっ
て１〜１０μｍの平均粒度が好ましい範囲である。特に
好ましくは１〜６μｍの範囲である。

【００２０】バインダー成分 この発明において、合金粉末をスラリー状にするために
添加するバインダー成分は、ポリエチレンオキサイド、
水溶性ポリビニルアセタール、ポリアクリル酸、ポリア
クリル酸誘導体、水溶性カルボキシアルキルセルロース
誘導体から選ばれた少なくとも１種のポリマーと水から
なるものを用いる。上記ポリエチレンオキサイド、水溶
性ポリビニルアセタール、ポリアクリル酸、ポリアクリ
ル酸誘導体、水溶性カルボキシアルキルセルロース誘導
体から選ばれたポリマーは、少量の添加で均一なスラリ
ーとなし、しかも該スラリー粘度をスプレー造粒を行う
ために好適な粘度に調製することが容易であるととも
に、乾燥後においても高い結合力を保持することがで
き、また添加量が少量でよいため、粉末中の残留酸素
量、残留炭素量を低減することができる。

【００２１】この発明で用いるポリマーにおいて、ポリ
エチレンオキサイドは、水に容易に溶解し、加温しても
ゲル化せず、熱分解性も良好であり、スラリー作製時の
粉末の粉散性にも優れ、プレス成形時の潤滑性にも優れ
ていることから、この発明に用いるポリマーとして好適
である。これらの特性を充分に活かすためには、その平
均分子量が２万〜数百万のものが好ましい。分子量が２
万以下であると、ポリマー自体がロウ状固体から液体と
なり、ポリマー自体の強度が充分でなく、その結果、造
粒工程において乾燥後の合金粒子に対する結合力が不足
し、完全に造粒せず、微粉のまま残存することがある。
また、その分子量が数百万を超えると、結合力は向上す
るが、水溶液粘度が著しく上昇し、スラリー作製時に少
量の添加でもスラリー粘度が高くなるため、回転ディス
クへの供給安定性が悪くなり、得られる造粒粉の粒度分
布が乱れることがある。また、これ以上の分子量のもの
は、工業的に汎用的には製造されておらず、経済的にも
不利である。

【００２２】この発明で用いるポリマーにおいて、水溶
性ポリビニルアセタールはポリビニルアルコールとアル
デヒドの縮合反応で得られるポリマーである。この反応
で得られるポリマーの特性は、出発原料のポリビニルア
ルコールの分子量、鹸化度、およびアセタール化度等に
より大きく異なる。この発明においては、目的とする結
合力を有するとともに、適当なスラリー粘度とスラリー
分散性を得ることができれば、これらの値に制限される
ものではないが、一般的には鹸化度７０〜９９、重合度
数百から数千程度のポリビニルアルコールを用い、数モ
ル％から数十モル％程度をアセタール化したポリマーが
好適である。

【００２３】この発明で用いるポリマーにおいて、ポリ
アクリル酸、およびポリアクリル酸誘導体は、水溶性の
ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、およびこれらの金
属塩、アンモニウム塩等である。ポリアクリル酸、ポリ
メタクリル酸は無定形であり、非常に硬いポリマーであ
ることから、合金粒子に対して充分な結合力を与え、そ
の結果、少量の添加で造粒性を付与することが可能であ
る。また、それらの塩は、強度的には上記の２種のポリ
マーに比べて劣るものの、解膠作用を有することから、
スラリーの作製工程においてスラリーの均一性を向上さ
せるのに好適である。

【００２４】この発明において用いるポリマーにおい
て、水溶性カルボキシアルキルセルロース誘導体は、セ
ルロース骨格の３個の水酸基を一部エーテル化し、さら
に水溶性とするために金属塩、アンモニウム塩等とした
ものである。

【００２５】スラリー この発明においては、合金粉末に上記ポリマーおよび溶
媒である水を添加し、撹拌、混練することによりスラリ
ーを作製するが、スラリー濃度はスラリー粘度、合金粉
末の分散性、スプレー造粒工程における処理量等の観点
から適宣選択することができ、一般的にはスラリー中の
合金粉末濃度を４０〜８０重量％とすることが望まし
い。上記濃度が４０重量％未満では、撹拌混練工程にお
いて固液分離が生じ、スラリーの分散性が低下し、不均
一なスラリーとなるのみならず、撹拌混練槽からスプレ
ードライヤー装置への供給中に供給パイプ内で沈降が起
こり、得られる造粒粉に造粒化されていない微粉が混入
したり、球状でない造粒粉になったりする。また、逆に
上記濃度が８０重量％を超えるとスラリー粘度が著しく
上昇し、均一な撹拌混練ができないのみならず、撹拌混
練槽からスプレードライヤー装置まで該スラリーを供給
できない。

【００２６】この発明において、スプレードライヤーに
供給するスラリーは、少なくとも合金粉末、上記ポリマ
ーを含むポリマー類、溶媒である水からなるが、この時
添加するポリマー類の添加量は、該合金粉末１００重量
部に対して、０．０５重量部〜０．７重量部、好ましく
は０．０５〜０．５重量部である。添加量が０．０５重
量部未満では造粒粉内の粒子間の結合内が弱く、粉末中
に未造粒の微粉が混入したり、成形前の給粉時に造粒粉
が壊れるとともに粉体の流動性が著しく低下して好まし
くなく、また、０．７重量部を超えると、焼結体におけ
る残留酸素量と残留炭素量が増加して保磁力が低下し磁
気特性が劣化するため好ましくない。

【００２７】この発明において溶媒である水は、希土類
含有合金粉末のＲ成分との反応を極力抑制するために、
脱溶存酸素処理した純水、あるいは窒素等の不活性ガス
でバブリング置換した水を用いることが望ましい。

【００２８】また、合金粉末へのバインダーの添加、撹
拌は、０℃〜３０℃の温度範囲内で行うことが好まし
く、合金粉末と水との酸化反応をより抑制することがで
きる。逆に、３０℃を超える温度での撹拌は合金粉末と
水との酸化反応を促進されるため好ましくない。０℃〜
３０℃の温度範囲内に保持するには、予め該温度に冷却
した水を用いたり、撹拌容器を冷却水などによって冷却
する手段などを採用することができる。

【００２９】また、上記スラリーに可塑剤を添加する
と、造粒化した粉末を用いてプレス成形する際に、少し
の力で粉末の形態を永久変形することができる。この発
明におけるポリマー類は、造粒化を容易にするために高
い粒子間結合力を有するため、保形性は優れているもの
の、プレス成形時において一定加圧下でも、その保形性
を保持するため、圧粉体密度が下がったり、時には磁場
中成形時において印加磁場に対して、その優れた粒子間
結合力のため完全に配向せず、その結果、得られる焼結
体の残留磁束密度が低下し、磁気特性が劣化する原因と
なる。そこで、ポリマー鎖の分子間相互作用を低下さ
せ、ガラス転移温度を低くするために可塑剤を添加する
ことが好ましい。

【００３０】可塑剤としては、その可塑効果、ポリマー
との相溶性、化学的安定性、物理特性（沸点、蒸気圧
等）、合金粉末との反応性等を考慮して、一般の公知の
可塑剤を用いることができ、この発明の如く水溶性ポリ
マーを用いた水系スラリーの場合には、エチレングリコ
ール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコ
ール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリ
コール、プロピレングリコール、グリセリン、ブタンジ
オール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル等を用いることができる。

【００３１】可塑剤の添加量は、可塑剤の上記特性によ
り適宜選択できるが、通常スラリーに添加するポリマー
１００重量部に対して、２〜１００重量部であり、添加
量が２重量部未満では、可塑効果が充分でなく、磁場中
での配向性が向上せず得られる焼結体の磁気特性（残留
磁束密度）が低下し、また、１００重量部を越える添加
では、粒子間結合力が低下し、造粒性が低下し流動性が
低下するのみならず、これら水溶性可塑剤は一般的に吸
湿性が高いため、造粒工程での乾燥性が低下し粉末中の
残留水分が増加し酸化の原因になったり、粉末の保管中
に吸湿するといった問題を生じる。さらに好ましくは５
〜７０重量部の添加である。また、必要に応じて、解膠
剤（分散剤）、滑剤、消泡剤、表面処理剤等の添加剤
を、焼結体の残留炭素濃度が大きく増加しない範囲で添
加することが可能である。

【００３２】造粒方法 この発明において、合金粉末に上述したバインダーを添
加、混練したスラリーは、スプレードライヤー装置によ
って造粒粉にする。まず、スプレードライヤー装置を用
いた造粒粉の製造方法を説明すると、スラリー撹拌機か
らスラリーをスプレードライヤー装置に供給する、例え
ば、回転ディスクの遠心力で噴霧したり、加圧ノズル先
端部で霧状に噴霧され、噴霧された液滴は、加熱された
不活性ガスの熱風によって瞬時に乾燥されて造粒粉とな
り、回収部内の下部に自然落下する。

【００３３】スプレードライヤー装置の構成としては、
上記のディスク回転型、加圧ノズル型のいずれでもよ
く、また公知の開放型スプレードライヤー装置を用いて
もよいが、造粒する希土類含有合金粉末は非常に酸化し
易いために、装置のスラリー収納部内あるいは造粒粉の
回収部内を不活性ガスなどで置換でき、かつその酸素濃
度を常時３％以下に保持できる密閉構造であることが好
ましい。

【００３４】また、スプレードライヤー装置の回収部内
の構成としては、回転ディスクあるいは加圧ノズルより
噴霧された液滴を瞬時に乾燥させるために、回転ディス
クの上方あるいは加圧ノズルの上方に加熱された不活性
ガスを噴射する噴射口を配置し、また回収部内の下部
に、噴射されたガスを回収部外へ排出する排出口を設け
るが、その際、予め装置外部あるいは装置に付属された
加熱器で所要温度に加熱された不活性ガスの温度を低下
させないように、上記噴射口を不活性ガスの温度に応じ
た温度、例えば６０〜１５０℃に保持することが好まし
い。

【００３５】すなわち、不活性ガスの温度が低下する
と、噴霧された液滴を短時間で充分乾燥することができ
なくなるため、スラリーの供給量を減少させなけらばな
らず能率が低下してしまう。また、比較的大きな粒径の
造粒粉を作る場合は、回転ディスクの回転数あるいは加
圧ノズルの圧力を低下させるが、その際に不活性ガスの
温度が低下していると、噴霧された液滴を充分乾燥する
ことができず、結果としてスラリーの供給量を減少され
ることにより、大きな粒径の造粒粉を得る場合には極端
に能率が低下することになる。従って、予め加熱された
不活性ガスの温度をそのまま維持しながら回収部内へ送
り込むには、噴射口の温度を６０〜１５０℃に保持する
ことが好ましく、特に１００℃前後が最も好ましい。

【００３６】また、不活性ガスの噴射口と排出口の温度
差が小さい場合も処理能率が低下する傾向があるので、
排出口の温度は５０℃以下、好ましくは４０℃以下、特
に好ましくは常温程度に設定することが望ましい。不活
性ガスとしては、窒素ガスやアルゴンガスが好ましく、
加熱温度は６０〜１５０℃が好ましい。

【００３７】造粒粉の粒度は、スプレードライヤー装置
へ供給するスラリー濃度やスラリー粘度、その供給量、
あるいは回転ディスクの回転数または加圧ノズルの圧力
によって制御することができるが、平均粒径が１０μｍ
未満では、造粒粉の流動性向上の効果があまり見られ
ず、また、平均粒径が４００μｍを超えると、粒径が大
きすぎて成形時の金型内への充填密度が低下するととも
に成形体密度も低下し、ひいては、焼結後の焼結体密度
の低下をきたすこととなるため好ましくない。従って、
造粒粉の平均粒径は１０〜４００μｍが好ましく、特に
好ましくは４０〜２００μｍである。

【００３８】また、ふるいによりアンダーカット、オー
バーカットを行うことにより、さらに極めて流動性に富
んだ造粒粉を得ることができる。さらに、得られた造粒
粉にステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ス
テアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム等の
潤滑剤を少量添加することにより、さらに流動性を高め
ることも可能である。

【００３９】造粒後の工程、すなわち、成形、焼結、熱
処理などの工程の条件、手段等は公知のいずれの粉末冶
金的手段を採用することができる。以下にＲ−Ｆｅ−Ｂ
系磁石の場合の好ましい条件の一例を示す。成形は、公
知のいずれの成形方法も採用できるが、圧縮成形で行う
ことが最も好ましく、その圧力は０．３〜２．０ｔｏｎ
／ｃｍ²が好ましい。また磁場を印加して成形する場合
の磁場強度としては１０〜２０ｋＯｅが好ましい範囲で
ある。焼結前には、真空中で加熱する一般的な方法や、
水素気流中で１００〜２００℃／時間で昇温し、３００
〜６００℃で１〜２時間保持する方法などにより脱バイ
ンダー処理を行うことが好ましい。脱バインダー処理を
施すことによりバインダー中のほぼ全炭素が脱炭され、
磁気特性が向上する。

【００４０】なお、Ｒ元素を含む合金粉末は、水素を吸
蔵しやすいために、水素気流中での脱バインダー処理後
には脱水素処理を行うことが好ましい。脱水素処理は、
真空中で、５０〜２００℃／時間の昇温速度で昇温し、
５００〜８００℃で１〜２時間程度保持することによ
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、焼結に際して一般的に採用される公知の昇温方法
が可能である。

【００４１】脱バインダー処理後の成形品の焼結並びに
焼結後の熱処理条件は、選定した合金組成粉末に応じて
適宜選択されるが、焼結並びに焼結後の熱処理条件とし
ては、１０００〜１２００℃、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
工程などが好ましい。

【００４２】

【作用】この発明は、希土類含有合金粉末に、ポリエチ
レンオキサイド、水溶性ポリビニルアセタール、ポリア
クリル酸、ポリアクリル酸誘導体、水溶性カルボキシア
ルキルセルロース誘導体から選ばれた少なくとも１種の
ポリマーと水からなるバインダーを添加、混練してスラ
リー状となし、該スラリーをスプレードライヤー装置に
より流動性の高い球状の造粒粉となし、該造粒粉を用い
て、成形、焼結、熱処理をすることにより、バインダー
自体の優れた潤滑性とも相まって、粉体の流動性が格段
に向上し、成形サイクルが向上するとともに、成形体密
度のばらつきや成形機の寿命を低下させることもなく、
焼結後の焼結体の残留酸素、残留炭素量が少なくかつ寸
法精度にも優れる、小型形状や薄肉形状でかつ優れた磁
気特性を有する希土類系焼結磁石が得られる。

【００４３】なお、この発明における造粒粉は、それ自
体は等方性であるので、磁場を印加せずに成形した場合
は当然のことながら等方性の焼結体になるが、磁場を印
加しながら成形すると、圧縮応力と磁場の作用によっ
て、造粒粉が壊れて元の一次粒子となり、該一次粒子が
磁場によって配向し、異方性の成形体が得られるので、
用途に応じて等方性磁石と異方性磁石の両方を製造する
ことができるという利点も有する。

【００４４】

【実施例】

実施例１ Ｎｄ：１３．３原子％、Ｐｒ：０．３１原子％、Ｄｙ：
０．２８原子％、Ｃｏ：３．４原子％、Ｂ：６．５原子
％、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物からなる原料を、
Ａｒガス雰囲気中で高周波溶解して、ボタン状溶製合金
を得た。次に、該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度１５μｍに粉砕し、さらにジェ
ットミルにより平均粒度３μｍ粉末を得た。

【００４５】得られた粉末に、ポリマーとして、ポリエ
チレンオキサイド（平均分子量：５０００００）を用
い、合金粉末１００重量部に対して、水、可塑剤を表１
に示す組成で配合し、室温で撹拌混練を行なうことによ
りスラリーを作製し、該スラリーをディスク回転型スプ
レードライヤー装置により、不活性ガスとして窒素を用
い、熱風入口温度を１００℃、出口温度を４０℃に設定
して造粒を行った。得られた造粒粉を＃４４０のふるい
により微粒子をアンダーカットし、また、＃７０のふる
いにより粗粒子をオーバーカットした。該造粒粉の平均
粒度および＃４４０から＃７０の歩留まりを表１に示
す。

【００４６】上記造粒粉を圧縮磁場プレス機を用いて、
磁場強度１５ｋＯｅ、圧力１ｔｏｎ／ｃｍ²で１０ｍｍ
×１５ｍｍ×厚み１０ｍｍの形状に成形した後、水素雰
囲気中で１００℃／時間の昇温速度で、室温３００℃ま
で加熱し脱バインダー処理を行った。引き続いて真空中
で１１００℃まで昇温し１時間保持する焼結を行い、さ
らに焼結完了後、Ａｒガスを導入して７℃／分の速度で
８００℃まで冷却し、その後１００℃時間の速度で冷却
して５５０℃で２時間保持することにより時効処理を施
して異方性の焼結体を得た。

【００４７】造粒粉の平均粒度、成形時の造粒粉の流動
性、成形体の寸法、成形体密度、および得られた焼結磁
石の残留酸素量、残留炭素量、磁気特性を測定し、その
結果表１に示す。また、得られた焼結体には、割れ、ヒ
ビ、変形などは全く見られなかった。なお、流動性は、
内径５ｍｍのロートの管を５０ｇの粉末が自然落下し通
過するまでに要した時間で測定した。

【００４８】実施例２ 実施例１で用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に、バインダ
ー中のポリマー成分として、水溶性ポリビニルアセター
ル（平均分子量：３００００、アセタール基：１０ｍｏ
ｌ％、アセチル基：５ｍｏｌ％、水酸基８５ｍｏｌ％）
を用い、表１に示す組成で配合しスラリーを作製し、実
施例１と同様に、造粒粉末を得た後、成形、脱バインダ
ー処理、焼結し、時効処理を行った。実施例１と同様の
測定結果を表１に示す。なお、得られた焼結体には、割
れ、ヒビ、変形などは全く見られなかった。

【００４９】実施例３ 実施例１で用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に、バインダ
ー中のポリマー成分として、ポリアクリル酸（平均分子
量：１００００）を用い、表１に示す組成で配合しスラ
リーを作製し、実施例１と同様に、造粒粉末を得た後、
成形、脱バインダー処理、焼結し、時効処理を行った。
実施例１と同様の測定結果を表１に示す。なお、得られ
た焼結体には、割れ、ヒビ、変形などは全く見られなか
った。

【００５０】実施例４ 実施例１で用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に、バインダ
ー中のポリマー成分として、ポリアクリル酸アンモニウ
ム（平均分子量：２００００）を用い、表１に示す組成
で配合しスラリーを作製し、実施例１と同様に、造粒粉
末を得た後、成形、脱バインダー処理、焼結し、時効処
理を行った。実施例１と同様の測定結果を表１に示す。
なお、得られた焼結体には、割れ、ヒビ、変形などは全
く見られなかった。

【００５１】実施例５ 実施例１で用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に、バインダ
ー中のポリマー成分として、カルボキシメチルセルロー
スアンモニウム塩を用い、表１に示す組成で配合しスラ
リーを作製し、実施例１と同様に、造粒粉末を得た後、
成形、脱バインダー処理、焼結し、時効処理を行った。
実施例１と同様の測定結果表１に示す。なお、得られた
焼結体には、割れ、ヒビ、変形などは全く見られなかっ
た。

【００５２】実施例６ 実施例１で用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に、バインダ
ー中のポリマー成分として、ポリエチレンオキサイドと
ポリビニルアセタールの２種類のポリマーを用い、表１
に示す組成で配合しスラリーを作製し、実施例１と同様
に、造粒粉末を得た後、成形、脱バインダー処理、焼結
し、時効処理を行った。実施例１と同様の測定結果を表
１に示す。なお、得られた焼結体には、割れ、ヒビ、変
形などは全く見られなかった。

【００５３】実施例７ 実施例１で用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に、バインダ
ー中のポリマー成分として、ポリエチレンオキサイドと
ポリアクリル酸の２種類のポリマーを用い、表１に示す
組成で配合しスラリーを作製し、実施例１と同様に、造
粒粉末を得た後、成形、脱バインダー処理、焼結し、時
効処理を行った。実施例１と同様の測定結果を表１に示
す。なお、得られた焼結体には、割れ、ヒビ、変形など
は全く見られなかった。

【００５４】実施例８ 実施例１で用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に、バインダ
ー中のポリマー成分として、ポリエチレンオキサイドと
ポリアクリル酸アンモニウムの２種類のポリマーを用
い、表１に示す組成で配合しスラリーを作製し、実施例
１と同様に、造粒粉末を得た後、成形、脱バインダー処
理、焼結し、時効処理を行った。実施例１と同様の測定
結果を表１に示す。なお、得られた焼結体には、割れ、
ヒビ、変形などは全く見られなかった。

【００５５】実施例９ 実施例１で用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に、バインダ
ー中のポリマー成分として、ポリエチレンオキサイドと
カルボキシメチルセルロースアンモニウム塩の２種類の
ポリマーを用い、表１に示す組成で配合しスラリーを作
製し、実施例１と同様に、造粒粉末を得た後、成形、脱
バインダー処理、焼結し、時効処理を行った。実施例１
と同様の測定結果を表１に示す。なお、得られた焼結体
には、割れ、ヒビ、変形などは全く見られなかった。

【００５６】実施例１０ 実施例１で用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に、バインダ
ー中のポリマー成分として、本発明のポリエチレンオキ
サイドと、既に見いだしているポリビニルアルコール
（平均分子量：７００００、鹸化度：８８％）を用い、
表１に示す組成で配合しスラリーを作製し、実施例１と
同様に、造粒粉末を得た後、成形、脱バインダー処理、
焼結し、時効処理を行った。実施例１と同様の測定結果
を表１に示す。得られた焼結体には、割れ、ヒビ、変形
などは全く見られなかった。

【００５７】比較例１ 実施例１で用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末を、スプレー
造粒することなく、実施例１と同様に、成形、脱バイン
ダー処理、焼結し、時効処理を行った。実施例１と同様
の測定結果を表１に示す。

【００５８】実施例１１ Ｓｍ１１．９ａｔ％、Ｃｕ８．８ａｔ％、Ｆｅ１２．６
ａｔ％、Ｚｒ１．２ａｔ％、残部Ｃｏ及び不可避的不純
物からなる原料を、Ａｒガス雰囲気中で高周波溶解し
て、ボタン状溶製合金を得た。次に、該合金を粗粉砕し
た後、ジョークラッシャーなどにより平均粒度約１５μ
ｍに粉砕し、さらにジェットミルにより平均粒度３μｍ
の粉末を得た。得られた粉末に、ポリマーとして、ポリ
エチレンオキサイド（平均分子量＝５０００００）を用
い、合金粉末１００重量部に対して、水、可塑剤を表１
の実施例１に示す組成で配合し、室温で撹拌混練を行う
ことによりスラリーを作製し、該スラリーをディスク回
転型スプレードライヤー装置により、不活性ガスとして
窒素を用い、熱風入口温度を１００℃、出口温度を４０
℃に設定して造粒を行った。得られた造粒粉を＃４４０
のふるいにより微粒子をアンダーカットし、また、＃７
０のふるいにより粗粒子をオーバカットした。該造粒粉
の平均粒度及び＃４４０から＃７０の歩留りを表１に示
す。

【００５９】該造粒粉を圧縮磁場プレス機を用いて、磁
場強度１５ｋＯｅ、圧力１ｔｏｎ／ｃｍ²で１０ｍｍ×
１５ｍｍ×厚み１０ｍｍの形状に成形した後、水素雰囲
気中で、室温から３００℃までを昇温速度１００℃／時
で加熱する脱バインダー処理を行い、引き続いて真空中
で１２００℃まで昇温し１時間保持する焼結を行い、更
に焼結完了後、１１６０℃にて溶体化処理を施し、Ａｒ
ガスを導入して８００℃から４００℃まで多段時効処理
を施した。造粒粉の平均粒度、成形時の造粒粉の流動
性、成形体の寸法、成形体密度、及び得られた焼結磁石
の残留酸素量、残留炭素量、磁気特性を測定し、その結
果表１に示す。また、得られた焼結体には、割れ、ヒ
ビ、変形などはは全く見られなかった。なお、流動性
は、内径５ｍｍのロートの管を５０ｇの粉末が自然落下
し通過するまでに要した時間で測定した。

【００６０】比較例２ 実施例１１と同じ３μｍ粉末を用いて、造粒を行わず、
そのまま実施例と同一の磁場プレス機により、磁場強度
１５ｋＯｅ、圧力１ｔｏｎ／ｃｍ²で１０ｍｍ×１５ｍ
ｍ×厚み１０ｍｍの形状に成形した後、真空中で１２０
０℃で１時間保持する焼結を行い、さらに焼結完了後、
１１６０℃にて溶体化処理を施し、Ａｒガスを導入して
８００℃から４００℃まで多段時効処理を施した。実施
例１１と同様の測定結果を表１に示す。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【発明の効果】この発明によると、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系やＲ
−Ｃｏ等の希土類含有合金粉末に、ポリエチレンオキサ
イド、水溶性ポリビニルアセタール、ポリアクリル酸、
ポリアクリル酸誘導体、水溶体カルボキシアルキルセル
ロース誘導体から選ばれた少なくとも１種のポリマーと
水からなるバインダーを添加、混練してスラリー状とな
し、該スラリーをスプレードライヤー装置により造粒
し、希土類含有合金粉末とバインダー成分との反応を抑
制するとともに混練物に充分な流動性を付与した流動性
の高い球形状の造粒粉を用いて、成形、焼結、熱処理す
るため、造粒粉のバインダー自体の優れた流動性とも相
まって、粉体の流動性が格段に向上し、成形サイクルが
向上するとともに、成形体の密度のばらつきや成形機の
寿命を低下させることもなく、実施例に示すごとく、焼
結後の焼結体の残留酸素、残留炭素量が少なくかつ寸法
精度にも優れる小型形状や薄肉形状でかつ優れた磁気特
性を有する希土類系焼結磁石が効率よく得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 希土類含有合金粉末に、ポリエチレンオ
   キサイド、水溶性ポリビニルアセタール、ポリアクリル
   酸、ポリアクリル酸誘導体、水溶性カルボキシアルキル
   セルロース誘導体から選ばれた少なくとも１種のポリマ
   ーと水からなるバインダーを添加、混練してスラリー状
   となし、該スラリーをスプレードライヤー装置により造
   粒粉となし、該造粒粉を用いて粉末冶金法により焼結磁
   石を得ることを特徴とする希土類系焼結磁石の製造方
   法。