JPH1032133A - 希土類焼結永久磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、成形時の造
粒粉の流動性、潤滑性を向上させて、磁気特性が高く、
寸法精度のすぐれた薄肉形状や小型、複雑形状のＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系やＲ−Ｃｏ系などの希土類系焼結永久磁石が安
定的に効率よく得られる方法の提供。 【解決手段】 希土類合金粉末を、有機金属化合物にて
疎水処理した後、流動造粒装置のチャンバー１内でバイ
ンダーを噴霧添加しながら造粒し、熱風ガスと撹拌羽根
２で撹拌、乾燥して造粒粉となし、該造粒粉を用いて粉
末冶金法により焼結磁石とすることにより、圧縮成形前
の給粉時及び圧縮成形時の粉体の流動性、潤滑性を向上
させて、成形サイクルと成形体の寸法精度を向上させ、
疎水処理してバインダー中の水との酸化反応を抑制した
ことにより、磁気特性の優れた焼結磁石を安定的に効率
よく製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系
合金やＲ−Ｃｏ系合金などの希土類（Ｒ）含有合金から
なる造粒粉を用いた焼結永久磁石の製造方法に係り、該
希土類合金粉末に疎水処理した後、流動造粒装置のチャ
ンバー内でバインダーを噴霧添加しながら造粒し、熱風
ガスと撹拌羽根で撹拌、乾燥して造粒粉となし、該造粒
粉を粉末冶金法によって焼結体とすることにより、圧縮
成形前の給粉時及び圧縮成形時の粉体の流動性、潤滑性
を向上させて、成形サイクルの向上、成形体の寸法精度
を向上させ、また予め疎水処理してバインダー中の水と
の酸化反応を抑制したことにより、磁気特性の優れた焼
結磁石を製造することができる希土類焼結永久磁石の製
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
辺機器や自動車等の用途に用いられる小型モーターやア
クチュエータ等には、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
肉化が要求されている。

【０００３】現在の代表的な焼結永久磁石材料として
は、フェライト磁石、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６１−３４
２４２号等）が挙げられる。上記の中でも、特に、Ｒ−
Ｃｏ系磁石やＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石などの希土類磁石は、
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。

【０００４】特に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石は、最
大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）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、それ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。また、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、成形体密度のバ
ラツキや成形機の寿命を低下させるとともに、焼結後の
寸法精度にもバラツキ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。

【０００５】また、希土類系磁石は、希土類元素や鉄を
主成分として大気中で酸化し易い合金組織などを含有す
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系焼結
永久磁石は、従来から知られる希土類コバルト磁石等に
比べ極めて優れた磁気特性を発現するという特徴を有す
るが、その磁気特性の発源となる希土類やＢとの新たな
組織の特定の化合物や化合物相が活性なため、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
問題もあった。

【０００６】

【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）などが提案された。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。

【０００７】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ミリスチル酸
エチルやオレイン酸からなる滑剤を添加して混練した
後、造粒を行なって成形する方法（特開昭６２−２４５
６０４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、
造粒した後成形する方法（特開昭６３−２３７４０２
号）も提案されている。しかし、上記の方法では、粉末
粒子の結合力が十分でなく、造粒粉が壊れやすいため
に、十分な粉末の流動性を実現することが困難であっ
た。

【０００８】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
系合金粉末中の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
特性の劣化を招くことになるので、添加量にも制限があ
った。

【０００９】また、希土類系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。

【００１０】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Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系などの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。

【００１１】また、フェライトなどの酸化物粉末を対象
として、平均粒度１μｍ以下の粉末に、バインダーとし
て０．６〜１．０ｗｔ％のポリビニルアルコールを添加
したのち、スプレードライヤー装置により造粒粉を製造
し、該造粒粉を成形、焼結する方法が知られている。

【００１２】しかし、上記方法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含
有合金粉末に、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。

【００１３】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。

【００１４】このように、希土類系焼結永久磁石の製造
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、さらに造粒を行なって、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、磁気特性が高
く、寸法精度のすぐれた薄肉形状や小型、複雑形状の希
土類系焼結永久磁石を製造するのは困難であった。

【００１５】この発明は、粉末冶金法により希土類系焼
結永久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、成形時の造粒粉の流動性、潤
滑性を向上させて、磁気特性が高く、寸法精度のすぐれ
た薄肉形状や小型、複雑形状のＲ−Ｆｅ−Ｂ系やＲ−Ｃ
ｏ系などの希土類系焼結永久磁石が安定的に効率よく得
られる製造方法の提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、成形性の良
好な造粒粉を容易に製造できる製造方法について種々検
討した結果、希土類合金粉末にステアリン酸亜鉛粉末等
の有機金属化合物を添加し、混練被覆して疎水処理した
磁性粉末を、流動造粒装置に装入してチャンバー内で水
溶性ポリマーと水とからなるバインダーを噴霧添加しな
がら、流動粉体層を熱風ガスと撹拌羽根で撹拌、乾燥す
ることによって、造粒粉となすことができること、さら
に、該造粒粉を用いて成形すると、造粒粉自体が十分な
結合力を有するために、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優れ、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
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、この発明は、有機金属化合物に
て疎水処理した希土類含有合金粉末を流動造粒装置に装
入し、水溶性ポリマーと水とからなるバインダーを噴霧
添加しながら、該合金粉末を熱風ガスと撹拌羽根で撹
拌、乾燥することにより造粒粉となし、該造粒粉を用い
て磁場中で圧縮成形した後、焼結する粉末冶金法により
焼結永久磁石を製造する希土類焼結永久磁石の製造方法
である。

【００１８】また、この発明は、上記の製造方法におい
て、疎水処理用の有機金属化合物は、ステアリン酸亜
鉛、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸カルシウム、
ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅のうち１種
であり、添加量は０．０１〜０．２０ｗｔ％である製造
方法、疎水処理した希土類含有合金粉末の平均粒度が１
μｍ〜１０μｍである製造方法、水溶性バインダーがセ
ルロースエーテル、ポリビニールアルコールを水に溶解
したバインダーで、含有量が０．０５ｗｔ％〜０．５ｗ
ｔ％である製造方法、噴霧バインダーのバインダー濃度
は１〜１０ｗｔ％である製造方法、熱風ガス温度が６０
℃〜１５０℃である製造方法、磁場中で圧縮成形は、静
磁場および／またはパルス磁場中で圧縮成形する製造方
法、造粒粉の平均粒度が２０μｍ〜４００μｍである製
造方法を併せて提案する。

【００１９】また、この発明は、上記の製造方法におい
て、バインダーの噴霧添加を不活性ガス雰囲気中で実施
し、かつバインダー中の水との酸化反応を防止するため
に、バインダー添加中は流動粉体層の温度を０℃〜３０
℃の範囲に抑え、添加後の熱風ガスと撹拌羽根による撹
拌、乾燥時には８０℃〜１２０℃に短時間温度を上昇さ
せて温度制御する製造方法を併せて提案する。

【００２０】

【発明の実施の形態】この発明において、造粒粉の製造
を行うための流動造粒装置の構成とその作用を図面に基
づいて詳述する。図１はこの発明で用いる流動造粒装置
の概略説明図である。流動造粒装置は、筒状の流動層チ
ャンバー１からなり、流動層チャンバー１底にはチャン
バー内に装入された粉体を撹拌するための撹拌羽根２が
配設され、同時にヒーター３で加熱されガス温度制御装
置４で温度制御された不活性ガスがチャンバー１底の噴
射口５より噴出する構成である。

【００２１】流動造粒装置は、噴射口５より所定温度の
不活性ガスが噴出することにより、粉体を流動層状態に
すると同時に、撹拌羽根２が回転して転動状態となり、
かかる粉体層にバインダーをスプレーノズル６から噴露
し、噴霧された液滴を中心に粉末を凝集させ造粒した
後、この湿った造粒粉を乾燥するために、さらにガス温
度を上げた熱風ガスを噴出させて、水分を吸収した湿っ
た不活性ガスをバグフィルター７を通過させて導出口８
より排気する構成からなり、チャンバー１内に装入され
た粉体を造粒する装置である。

【００２２】以上の流動造粒装置おいて、流動層チャン
バー１内に装入された希土類系合金粉末に後述するバイ
ンダーをスプレーノズル６から噴霧添加して、チャンバ
ー１底からの熱風ガスと撹拌羽根２で撹拌、乾燥するこ
とによって造粒粉にする。この機構を説明すると、まず
スプレーノズル６から噴霧された液滴は、ガス流と撹拌
羽根２によって流動している粉体に付着し、その液滴を
中心に粉末が付着凝集して成長して２次粒子を形成し、
この２次粒子は次に熱風ガスによって乾燥されて造粒粉
となる。

【００２３】この発明において、流動造粒装置は、造粒
する磁性粉末が、希土類含有合金粉末の場合には、粉末
が非常に酸化し易いために、装置のチャンバー内の流動
層を不活性ガスなどで置換でき、かつその酸素濃度を３
ｗｔ％以下に保持できる構造であることが好ましい。ま
た、ガスの排出口には、チャンバー内のガス圧が上昇し
ないように、また流動層中の粉末がチャンバー外に出な
いようにフィルターを設けることが必要である。

【００２４】また、流動造粒装置の構成としては、上述
したチャンバー内のスプレーノズルにより噴霧された液
滴を中心に粉末を凝集させるために、チャンバーの下部
に不活性ガスを噴射する噴射口を配置し、またチャンバ
ーの上部に噴射されたガスをチャンバー外へ排出する排
出口を設けるが、その際、バインダー添加中は該合金粉
末層の温度を０℃〜３０℃の範囲に抑え、添加後の熱風
ガスと撹拌羽根による撹拌、乾燥時には８０℃〜１２０
℃に上昇させて温度制御することが望ましい。

【００２５】その理由は、希土類含有合金粉末とバイン
ダー中の水との反応による酸化を極力抑制するためであ
り、０℃〜３０℃の範囲では酸化がほとんど進行せず、
バインダー添加後の撹拌、乾燥時には、８０℃〜１２０
℃に上昇させて、短時間で乾燥を完了させるためであ
る。

【００２６】さらに、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。すなわち、不活性ガスの温度が低下する
と、噴霧された液滴によって造粒された２次粒子が短時
間に乾燥できなくなるために、処理時間が長くなり能率
が低下してしまうためである。

【００２７】得られる造粒粉の粒径は、流動造粒装置へ
供給する噴霧用バインダーの添加量、原料の処理量ある
いは乾燥時のガス流の温度と流量によって制御すること
ができるが、例えば、希土類含有合金粉末の平均粒径が
２０μｍ未満では、造粒粉の流動性が殆ど向上せず、ま
た、平均粒径が４００μｍを超えると、粒径が大きすぎ
て成形略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く、よって、造粒粉
の平均粒径は２０〜４００μｍが好ましい。さらに好ま
しくは５０〜２００μｍである。

【００２８】また、比較的大きな粒径の造粒粉を作る場
合は、バインダー添加量を増やすか、もしくは乾燥時の
ガス流量を減らして乾燥時に造粒粉が壊れないようにす
るかのいずれかの方法しかないが、いずれの場合でも造
粒粉中の残留酸素量が増加するために、焼結体にした時
の磁気特性が低下するので、大きな粒径の造粒粉を作製
することは得策ではない。

【００２９】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、異なる組成の合金を粉砕した
後、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加えたものなど、公知
のＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末、Ｒ−Ｃｏ系合金粉末を用い
ることができる。

【００３０】また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末、Ｒ−Ｃｏ
系合金粉末の製造方法も、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、合金粉末の平均粒径が１μｍ未満では大気中
の酸素あるいはバインダー内の水と反応して酸化し易く
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。

【００３１】この発明において、疎水処理は、希土類含
有合金粉末とバインダーとの反応を抑制するために行う
ものであり、さらに得られる造粒粉の含有水分量が０．
０１ｗｔ％以下に低減されるため、焼結体の残留酸素量
が大幅に低減される。

【００３２】疎水処理用の有機金属化合物としては、ス
テアリン酸亜鉛のほか、ステアリン酸ニッケル、ステア
リン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステア
リン酸銅等の水に不溶の粉末を用いることができ、希土
類含有合金粉末へのステアリン酸亜鉛粉末の添加被覆方
法として溶解合金の微粉砕前に添加して被覆しても、ま
た微粉砕後に添加して混合しても良い。

【００３３】希土類含有合金粉末に対するステアリン酸
亜鉛などの有機金属化合物粉末の添加量は、０．０１ｗ
ｔ％未満では疎水処理の効果がなく、造粒粉の流動性の
向上は僅かであり、また、０．２０ｗｔ％を超えると焼
結体中の亜鉛の量が増加して、焼結体の機械強度が大幅
に低下し、また非磁性相の増加により残留磁束密度が低
下するので好ましくない。よって疎水処理用の有機金属
化合物粉末の添加量は、０．０１〜０．２０ｗｔ％が好
ましい。

【００３４】この発明において、疎水処理した希土類含
有合金粉末を造粒するために添加するバインダーとして
は、セルロースエーテルあるいはポリビニーアルコール
を水に溶解したものが好ましい。該ポリマーは少量の添
加量で造粒粉の流動性を向上させることができるととも
に、乾燥後においても強い結合力を有し、さらに希土類
含有合金粉末との反応を抑制することができ、焼結体の
残留酸素量、残留炭素量を低減することができる。

【００３５】バインダーは、その添加量を０．５ｗｔ％
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十分に耐えられる程度の一
次粒子の粒子間結合力と十分な流動性及び成形体強度を
得ることができ、焼結体における残留酸素量、残留炭素
量を低減することができる。

【００３６】バインダーとしてセルロースエーテル或い
はポリビニールアルコールの含有量は、０．０５ｗｔ％
未満では造粒粉内の粒子間の結合力が弱く成形前の給粉
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、また、０．５ｗｔ％を超えると焼結体における残留
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％〜０．５ｗｔ％の含有量が
これらの点で好ましい。

【００３７】この発明において、セルロースエーテルと
は、セルロース骨格の３個の水酸基（−ＯＨ）を一部エ
ーテル化剤でエーテル化し、水酸基のかわりにエーテル
基（−ＯＲ）を導入した化合物であり、これにはメチル
セルロース（Ｒ：ＣＨ₃）、エチルセルロース（Ｒ：Ｃ₂
Ｈ₅）、ベンジルセルロース（Ｒ：ＣＨ₂Ｃ₆Ｈ₅）、シア
ンエチルセルロース（Ｒ：ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＮ）、トリチル
セルロース（Ｒ：Ｃ（Ｃ₆Ｈ₅）₃）、カルボキシルメチ
ルセルロース（Ｒ：ＣＨ₂ＣＯＯＭ、但しＭは、１価の
金属あるいはアンモニウム基）、ヒドロキシプロピルセ
ルロース（Ｒ：ＣＨ₂ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ₃）、ヒドロキシ
エチルセルロース（Ｒ：ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ）等があり、こ
れらの置換基を複数個有する、ヒドロキシプロピルメチ
ルセルロース（Ｒ：ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ、ＣＨ₃、ＣＨ₃）、
ヒドロキシエチルメチルセルロース（Ｒ：ＣＨ₂ＣＨ₃Ｏ
Ｈ、ＣＨ₃）等を使用することができ、組合せ等に応じ
て、置換基と置換度を選定するとよい。

【００３８】この発明において、噴霧するバインダーの
濃度は、１０ｗｔ％を超えるとバインダーの粘度が高く
なり過ぎて、スプレーノズルからバインダーを噴霧する
こと自体が困難になるとともに、仮に噴霧されてもバイ
ンダーが合金粉末と均一に混ざらず、造粒されている所
と造粒されていない所ができる。また濃度が１ｗｔ％未
満では含有水分量が多くなり過ぎて、流動層の粉体の乾
燥が困難になり、乾燥時間が長くなるために、希土類合
金粉末が酸化することになる。また使用するガス量も多
くなり、結果的にはコスト高になる。このために、噴霧
バインダーの濃度は１〜１０ｗｔ％が好ましい範囲であ
る。

【００３９】また、上述したバインダーにグリセリン、
ワックスエマルジョン、ステアリン酸、フタール酸エス
テル、ペトリオール、グライコール等の分散剤、潤滑剤
のうち少なくとも１種を添加するか、あるいはさらに、
ｎ−オクチルアルコール、ポリアルキレン誘導体、ポリ
エーテル系誘導体等の消泡剤を添加すると、スラリーの
分散性、均一性の向上及びスプレードライヤー装置中で
の粉化状態が良好になり、気泡が少なく、滑り性、流動
性にすぐれる球形の造粒粉を得ることが可能になる。

【００４０】なお、分散剤、潤滑剤の添加量は、０．０
３ｗｔ％未満の含有量では造粒粉を成形後の離型性改善
に効果がなく、また０．３ｗｔ％を超えると焼結体にお
ける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、０．０３ｗｔ％〜０．３ｗｔ％の
含有量が好ましい。

【００４１】有機金属化合物で疎水処理した希土類含有
合金粉末を用いて、流動造粒した粉末は、含有水分量が
０．０１ｗｔ％以下と極少量であるために、造粒粉同士
が水分を介して凝集することもなく、それ自体で流動性
に優れた造粒粉であり、また有機金属化合物自体の潤滑
性により、磁場中圧縮成形時の成形圧が下がり、低圧で
高い成形密度の成形体が得られる利点を有する。

【００４２】また、得られた造粒粉を篩いによってアン
ダーカット、オーバーカットすることにより流動性に富
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、ポリエチレングリコー
ル等の潤滑剤を少量添加すると、さらに流動性を向上さ
せることができ有効である。

【００４３】以上に詳述したごとく、この発明は、Ｒ−
Ｆｅ−Ｂ系合金粉末やＲ−Ｃｏ系合金粉末に、有機金属
化合物を添加し、混練被覆して疎水処理した磁性粉末
に、流動造粒装置のチャンバー内で水溶性ポリマーと水
とからなるバインダーを噴霧添加しながら、流動粉体層
を熱風ガスと撹拌羽根で撹拌、乾燥して、造粒粉となす
ことにより、圧縮成形前の給粉時及び圧縮成形時の粉体
の流動性、潤滑性を向上させて、成形サイクルの向上、
成形体の寸法精度を向上させることができる。

【００４４】また、この発明は、予め疎水処理したこと
から、バインダー中の水との酸化反応が抑制され、希土
類含有合金粉末の表面が有機金属化合物で被覆され、さ
らにその上をバインダーの樹脂の２重で被覆されている
ために、大気中においても酸化し難いので、成形工程に
おける作業性が向上して、高密度で磁気特性の優れた焼
結磁石を製造することができる。

【００４５】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成形体になるが、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。

【００４６】この発明による造粒粉を用いて焼結永久磁
石を製造する工程、すなわち、成形、焼結、熱処理など
条件、方法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。以下に好ましい条件の一例を示す。

【００４７】成形は、公知のいずれの成形方法も採用で
きるが、磁場中、圧縮成形で行な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、磁場は、静磁場単独、パルス磁場単独の
他、静磁場にパルスを上乗せした複合パターン、あるい
は、パルス磁場と静磁場印加を交互に連続して印加する
等の手段を採用することができ、磁場強度としては１０
〜２０ｋＯｅが好ましい範囲である。

【００４８】焼結前には、真空中で加熱する一般的な方
法や、水素流気中で１００〜２００℃／時間で昇温し、
３００〜６００℃で１〜２時間程度保持する方法などに
より脱バインダー処理を行なうことが好ましい。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、磁気特性の向上に繋がる。

【００４９】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、水素流気中での脱バインダー処理後
には脱水素処理工程を行なうことが好ましい。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。
また、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。

【００５０】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、選定した合金粉末組成に応じて
適宜選定されるが、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
工程などが好ましい。

【００５１】さらに、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉中にＲ成分
とバインダー及び水との反応を抑制するために、従来の
粉末冶金法で一般的に使用されている所要の単一組成の
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金原料粉末の代わりに、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ
相を主相とする平均粒径１〜１０μｍの主相系合金粉末
と、Ｒ₃Ｃｏ相を含むＣｏまたはＦｅとＲとの金属間化
合物相に一部Ｒ₂（ＦｅＣｏ）₁₄Ｂ相等を含みかつ希土
類含有量が多く、極力有機バインダーとの反応を抑える
ように主相系合金より平均粒径の大きい平均粒径８〜４
０μｍの液相系化合物粉末の２種類の原料粉末を用いる
ことにより、焼結後の残留酸素量を低減できる。

【００５２】

【実施例】

実施例１ Ｒとして、Ｎｄ１３．３原子％、Ｐｒ０．３１原子％、
Ｄｙ０．２８原子％、Ｃｏ３．４原子％、Ｂ６．５原子
％、残部Ｆｅ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１５μｍ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。

【００５３】得られたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末に表１に
示す添加量のステアリン酸亜鉛を添加して撹拌混練した
後、該粉末を流動造粒装置のチャンバー内に入れ、１％
濃度のセルロースエーテルあるいは２％濃度のポリビニ
ールアルコールを噴霧添加しながら、流動粉体層をＮ₂
ガスとして撹拌羽根で２０分間流動させた後、造粒粉を
乾燥するために、１００℃のＮ₂ガスをチャンバー底か
ら５分間噴出させ、乾燥して造粒粉を作製した。得られ
た造粒粉の平均粒度を表２に示す。

【００５４】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ない、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な
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℃／時の速度
で冷却して５５０℃で２時間保持して時効処理を施して
異方性の焼結体を得た。得られた全ての焼結体には、ワ
レ、ヒビ、変形などは全く見られなかった。

【００５５】成形時の造粒粉の流動性並びに得られた焼
結磁石の残留酸素量、残留炭素量、抗折強度、磁気特性
を表２に示す。なお、磁気特性の保磁力の目標値は１４
（ｋ０ｅ）以上である。また、流動性は、内径５ｍｍの
ロートの管を１００ｇの原料粉が自然落下し通過するま
でに要した時間で測定した。さらに、抗折強度は３０×
５×５ｍｍの試料をスパーン２０ｍｍで５ｍｍの厚み方
向に応力かけた測定値であり、目標値は２００（ＭＰ
ａ）以上である。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【表２】

【００５８】実施例２ 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。

【００５９】得られたＳｍ−Ｃｏ系合金粉末に表３に示
す添加量のステアリン酸亜鉛を添加して撹拌混練した
後、該粉末を流動造粒装置のチャンバー内に入れ、１％
濃度のセルロースエーテルあるいは２％濃度のポリビニ
ールアルコールを噴霧添加しながら、流動粉体層をＮ₂
ガスとして撹拌羽根で２０分間流動させた後、造粒粉を
乾燥するために、１００℃のＮ₂ガスをチャンバー底か
ら５分間噴出させ、乾燥して造粒粉を作製した。得られ
た造粒粉の平均粒度を表３に示す。

【００６０】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ない、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ない、
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。

【００６１】実施例１と同様に、成形時の造粒粉の流動
性、得られた焼結磁石の残留酸素量、残留炭素量、抗折
強度磁気特性を測定し、その結果を表４に示す。なお、
磁気特性の保磁力の目標値は９（ｋＯｅ）以上である。
また、得られた全ての焼結体には、ワレ、ヒビ、変形な
どは全く見られなかった。

【００６２】

【表３】

【００６３】

【表４】

【００６４】上記の結果より希土類含有合金粉末へのス
テアリン酸亜鉛の添加量を０．０１ｗｔ％以上にすると
造粒後の粉体の流動性が著しく向上するとともに、磁気
特性の保磁力も著しく向上する効果がある。しかし、そ
の添加量が０．２０ｗｔ％を超えると焼結体の抗折強度
が低下するために、その添加量は、０．０１ｗｔ％〜
０．２０ｗｔ％が好ましいことがわかる。

【００６５】

【発明の効果】この発明による希土類焼結永久磁石の製
造方法は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金やＲ−Ｃｏ系合金などの
希土類合金粉末に、例えば、ステアリン酸亜鉛にて疎水
処理した後、流動造粒装置のチャンバー内で水溶性ポリ
マーと水とからなるバインダーを噴霧添加しながら造粒
し、熱風ガスと撹拌羽根で撹拌、乾燥して、造粒粉とな
すことにより、圧縮成形前の給粉時及び圧縮成形時の粉
体の流動性、潤滑性を向上させて、成形サイクルの向
上、成形体の寸法精度を向上させ、また予め疎水処理し
てバインダー中の水との酸化反応を抑制したことによ
り、実施例に明らかなように、磁気特性の優れた焼結磁
石を安定的に効率よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に用いる流動造粒装置の構成を示す概
略説明図である。

【符号の説明】

１ 流動層チャンバー ２ 撹拌羽根 ３ 熱風用ヒーター ４ 入口ガス温度制御 ５ 噴射口 ６ スプレー用ノズル ７ バグフィルター ８ 導出口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機金属化合物にて疎水処理した希土類
   含有合金粉末を流動造粒装置に装入し、水溶性ポリマー
   と水とからなるバインダーを噴霧添加しながら、該合金
   粉末を熱風ガスと撹拌羽根で撹拌、乾燥することにより
   造粒粉となし、該造粒粉を用いて磁場中で圧縮成形した
   後、焼結する粉末冶金法により焼結永久磁石を製造する
   希土類焼結永久磁石の製造方法。