JPS6091601A - 希土類・ボロン・鉄系永久磁石用合金粉末の粉砕方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、［犬り但し、ＲＧ、ＬＹを包合する希土類
元素のうら少なくとも１種）、Ｂ、Ｆｅを主成分とづる
永久磁白用合金粉末の製造方法に係り、磁気特性がずぐ
れ、かつ安定した品質の上記系永久磁も用合金微粉末が
（ｑられる湿式粉砕法の改良に関りる。

永久磁石材料は、一般家庭の各種電気製品から大型コン
ピュータの周辺端末機器よＣ′、幅広い分野で使用され
る極めて重要な電気・電子材料の一つである。近年の電
気・電子機器の小形化、畠効率化の要求にともない、永
久磁石材料は益々高性能化がめられるようになった。

現在の代表的な永久磁石材料は、アルニコ、ハードフェ
ライトおよび希土類コバル１〜磁石である。

近年のコバルトの原料事情の不安定化に伴ない、コバル
トを２０〜３０ｗｔ％含むアルニコ［ｉの需要は減り、
鉄の酸化物を主成分とする安価なハードフェライトが磁
石材料の主流を占めるようになった。

一方、希土類コバルト磁石はコバル１へを５０〜６０ｗ
ｔ％も会むうえ、希土類鉱石中にあまり含まれていない
Ｓｍを使用するため大変高価であるが、他の磁石に比べ
て、磁気特性が格段に高いため、主として小型で付加価
値の高い磁気回路に多用されるようになった。

そこで、本発明者は先に、高価なＳｍや０を含有しない
新しい高性能永久磁石としてＦｅ　−Ｂ　−Ｒ系（ＲＬ
！　Ｙ　’ｉ　＊む希土類元素のうち少なくとも１種〉
永久磁石を提案した（特願昭５７−１４５０７２号）。

また、さらに、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系の磁気異方性焼結体から
なる永久磁石の温度特性を改良するために、Ｆｅの一部
をＧで置換することにより、生成合金のキュリ一点を上
昇さＶて温度特性を改善したＦｅ−Ｇ。

−Ｂ　−Ｒ系異方性焼結体からなる永久磁石を提案した
（特願昭５７−１６６６６３号）。

上記の新規なＦｅ−Ｂ−Ｒ系、Ｆａ−Ｇｏ−ＢＲ系（［
＜はＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種）永久磁
石を、製造覆るだめの出発原料の希土類金属は、一般に
Ｃａｍ元法、電解法により製造される金属塊であり、こ
の赤土類金属塊を用いて、例えば次の工程により、上記
の新規な永久磁石が製造される。

■　出発原料として、純度９９．９％の電解鉄、８１９
．４％を含有し残部はＦｅ及び＃、Ｓ５Ｃ等の不純物か
らなるフエ日ボロン合金、純度９９．７％以上の希土類
金属、あるいはざらに、純度９９．９％の電解らを高周
波溶解し、その後水冷銅鋳型に鋳造する、■　スタンプ
ミルにより３５メツシユスルーまでに粗粉砕し、次にボ
ールミルにより、例えば粗粉砕粉３ｏｏｇを６時間湿式
微粉砕して３〜ｉｏ、の微細粉となす、 ■　磁界（１０ＫＯｅ）中配向して、成形（１，５ｔｄ
にて加圧）する、 ■　焼結、１０００℃〜１２００℃、１時間、Ａｒ中の
焼結後に放冷する。

■　時効処理、５００℃〜１０００℃、ｋ中。

上記の如く、上記永久磁石用合金粉末は、所要組成の鋳
塊を機械的粉砕及び湿式微粉砕を行なって得られるが、
この湿式微粉砕方法は３５メツシユスルーに粗粉砕され
た該系粉末を、メタノール。

エタノール、イソアミルアルコール、１・　１・　トト
リクロルエタン等の溶媒と共に、ボール・ミルあるいは
アトライター等の粉砕機に投入し、粉砕機または機内の
回転翼を鋼球と一緒に回転させて１０腐以下の微粉末に
粉砕（るもので、粉砕作業上や得られる永久磁石の磁気
特性上で種々の問題があった。

ずなわら、上記溶媒のメタノール、エタノールは吸湿性
に富み、微粉砕された粉末が酸化されやすく、また１−
リクロルエタンは大気中あるいは粉砕粉末中の含有水に
より分解されて該粉末と反応しやすく、ざらには上記溶
媒は有毒かつ危険物であるため、その取り扱いに細心の
注意を払う必要があるなど作業上での問題があり、一方
、かかる溶媒を使用して微粉砕した粉末をプレス、焼結
して得られた永久磁石はその磁気特性が劣化したり、ま
た、ばらつきを招来−する問題もあった。

この発明は、安定した品質でかつ１′ぐれた磁気特性の
得られる希土類、ボロン、鉄系の永久磁石用合金粉末を
製造する湿式粉砕方法を目的とし、安全で取り扱いの容
易な溶媒を用いる湿式微粉砕法を目的としている。

ずなわら、この発明は、Ｒ（但し、ＲはＹを包含する希
土類元素のうち少なくとも１種）１０原子％〜３０原子
％、Ｂ　２原子％〜２８原子％、Ｆｅ　６５原子％〜８
２原子％を主成分とし、粒度が１０メツシユスルーの合
金粉末を、沸点が３５℃以上で常温で液体の弗素化炭化
水素と共に粉砕機内に装入し、平均粒度が１ＪＪｎ〜１
ｏＩの粉末に微粉砕することを特徴とする希土類・ボロ
ン・鉄系永久磁石用合金粉末の粉砕方法である。

この発明は、Ｒ，Ｂ、　Ｆ’ｅを主成分とする永久磁石
用合金の湿式微粉砕に使用する溶媒を種々検討した結果
、沸点が３５℃以上で常温で液体の弗素化炭化水素が最
適であることを知見したもので、弗素化炭化水素は、ト
リクロロトリフルオロエタン、パーフルオロトリブチル
アミン、テトラクロロジフルオロエタン、ペンゾトリフ
ルオリド、ベルフルオロベンゼン、ペルフルオロメチル
デカリン等であり、また、弗素化炭化水素で沸点が３５
℃未満のものは、溶剤として使用すると蒸発するため、
３５℃以上の沸点であることが必要で、また、湿式微粉
砕を行なうため常温で液体である必要がある また、この発明で微粉砕前の合金粉末の粒度を１０メツ
シユスルーとしたのは、１ｏメツシユスルーを越える粗
粒では微粉砕に長時間を要し、微粉砕後のわ）床中に粗
粒が混在りる恐れがあるためぐある。

以下に、この発明にお）Ｊる希土類・鉄・ボロン系永久
磁石用原料合金粉末の組成限定理由を説明する。

この発明の永久磁６用原料合金粉末に含イｊされる希土
類元素ｌ（は、イツトリウム（Ｙ）を包含し軽ｎ上類及
びｍ８土類を包含づ゛る希」類元素である。

ｔ＜　ｉ　Ｌでは、軽希土類をもって足り、特にＮｄ。

ｌ）　ｐが々ｆましい。又通例尺のうち１種をもって足
りるが、実用−１−は２種以上の混合物（ミツシュメタ
ル、ジジム等）を入手上の便宜等の理由により用いるこ
とがて゛さ、Ｓｍ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ。

等は他の１：２、特にＮｄ　、Ｐｒ等との混合物として
用いることができる。なＪ３、この１文は純希土類元素
でなくてもよく、工業上入手可能な範囲で製造上不可避
な不純物を含有するものでも差支えない。

１り（ＹをΩむ希土類元素のうち少なくとも１種）は、
新規な上記系永久磁石を製造する合金粗粉砕粉末として
、必須元素であって、１０原子％未渦で番よ、高磁気特
性、特に高保磁ツノが行られず、３０原子％を越えると
、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、希土類元素は、１０原
子％〜３０原子％の範囲とづる。

Ｂは、新規な上記系永久磁石を製造する合金粗粉砕粉末
として、必須元素であって、２原子％未満では、高い保
磁力（＋ｔ−ｌ（＞は得られず、２８原子％を越えると
、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％の範囲とする。

「ｅは、新規な上記系永久磁石を製造する合金粗粉砕粉
末として、必須元素であるが、Ｇ５原子％未満では残留
磁束密度（Ｂｒ　）が低下し、８２原子％を越えると、
高い保磁力が得られないので、Ｆｅは６５原子％〜８２
原子％に限定する。

また、Ｆｅの一部をＣＯで置換する理由は、永久磁石の
温度特性を向上させる効果が得られるためであり、ＣＯ
はＦｅの５０％を越えると、高い保磁ツノが得られ−ｆ
、１ぐれた永久磁石が得られない。

まっ’ｃ、Ｃｏは５０％を上限どづる。

この発明の合金粗粉砕粉末において、高い残留磁束密度
と畠い保磁力を共に有するすぐれた永久磁石をｉ′？る
ためには、ＲＩＯ原子％〜２５原子％、Ｇ４　原子％　
〜２　Ｇ１１ｉ　ｆ％、「Ｃ６８原子％〜８０原子％が
々ｆましい。

また、この発明による合金粗粉砕粉末は、ＲｌＲ，Ｆｅ
の他、工業的生産上不可避的不純物の存在をａ’Ｆ容で
きるが、Ｂの　一部を４．０原子％以下のＣ１３，５原
子％のＰ、２．５原子％以下のＳ、３．５１５Ｎ、子％
以下のＣｕのうち少なくとも１種、合噌笛で４．０原子
％以下で置換することにＪ、す、磁石合金の製造性改善
、低価格化が可能である。

さらに、前記Ｒ，Ｂ、Ｆｅ合金あるいはＣｏを８右りる
１で、Ｂ　、Ｆｅ合金に、 ９．５原子％以下のＡｎ、４．５原子％以下のＴ１．９
．５原子％以下のＶ、８．５ＩｆＡ子％以下のＯｒ、８
．０原子％以下のＭｎ１５原子％以下のＢｉ、１２．５
原子％以下のＮｂ　、　１０．５原子％以下のＴａ、９
．５原子％以下のＭｏ、９．５原子％以下のＷ。

２．５原子％以下の８１１，７原子％以下のＧｅ、３５
原子％以下の８口、５．５原子％以−トのＺｒ、５．５
原子％以下のＨｆのうち少なくとも１種を添加含有させ
ることにより、永久磁石合金の高保磁力化が可能になる
。

結晶相は主相が正方品であることが、微細で均一な合金
粉末を得るのに不可欠である。

この発明による合金微粉末の粒度は、平均粒度が１０Ｊ
７１１１を越えると、永久磁石の作製時にすぐれた磁気
特性、とりわけ高い保磁力が得られず、また、平均粒度
が１卯未満では、永久磁石の作製工程、りなわら、プレ
ス成形、焼結９時効処理工程にお１ノる酸化が著しく、
すぐれた磁気特性が得られないため、平均粒度１〜１０
１Ａ１１の合金微粉末が最も望ましい。

この発明による永久磁石用合金微粉末を使用して得られ
る磁気異方性永久磁石合金は、保磁力＋ＨＣ≧Ｉ　Ｋ　
Ｏｅ、残留磁束密度Ｂｒ＞　４ＫＧ、を示し、最大エネ
ルギー１（ＢＨ）ｍａ、ｘはハードフエライトど同等以
上となり、最も好ましい組成範囲では、（ｔ３　ｆｉ　
）　ｍａｘ≧１０ＭＧＯｅを示し、最大値は２５ＭＧＯ
θ以上に達する。

また、この発明による合金微粉末の組成が、Ｒ１０原子
％〜３ｏＩＩｌ子％、Ｂ２２原子〜２８原子％、Ｇ４５
原子％以下、Ｆｅ　６５原子％〜８２原子％の揚台、着
られる磁気異方性永久磁石合金は、上記磁石合金と回等
の磁気特性を示し、残留磁束密度の温度係数が、０．１
％／”Ｃ以下となり、すぐれた特性が得られる。

また、合金Ｖ）末のＲの主成分がその５０％以上を軽希
土類金属が占める場合で、Ｒ１２原子％〜２０原子％、
Ｅｌ　４１Ｇｉ子％〜２４原子％、「θ　６５原子％〜
８２原子％の場合、あるいはさらにＣｏ５原子％〜４５
原子％を含イｊするどき最もずぐれた磁気特性を示し、
特に軽希土類金属が陶の場合には、（Ｂ　Ｈ）　ｍａｘ
はその最大値が３３Ｍ　Ｇ　Ｏｅ　ｇ、上に達する。

また、この発明による合金微粉末は、無磁界中で加圧成
型づることにより、等方性永久磁石を製造することがで
きる。

以下に実施例を説明する。

実施例１ 出発原料として、純度９９．９％の電解鉄、８１９．４
％を含有し残部はＦｅ及びＣ等の不純物からなるフェロ
ボロン合金、純度９９．７％以上の陶を高周波溶解し、
その後水冷銅鋳型に鋳造し、１５陶８Ｂ７７Ｆｅ（ａｔ
％）なる組成の鋳塊１ｋｇを得た。

この鋳塊を機械飽粉砕により３５メツシユスルーまでに
粗粉砕した。ついで、粗粉砕粉より採取した３００（ｌ
を、外径１５０　ｍｍ　Ｘ内径１２０ＩＩｌｌｌ×長さ
１５０ｍｍ寸法のボールミルに、１０ｍｍ外径の鋼球２
．８−とともに装入し、溶媒としてトリクロロ−トリフ
ルオロエタン　６００ｃｃを用い、回転数１００叩■で
５．５時間の微粉砕を行ない、平均粒度３．３μｎの合
金粉末を得た。

この合金粉末を用いて、磁界１０ＫＯθ中で配向し、２
　ｔＪにて加圧成型し、その後、１１００℃、１時間。

の条件で焼結し、さらに、Ａｒ中で６００℃、１時間の
時効処理を施して、永久磁石を作製した。得られた永久
磁石の磁気特性を測定し第１表に示す。

比較のため、同一組成の鋳塊を、微粉砕時の溶媒にメタ
ノール　ａｏｏｃｃを使用する以外は上記のこの発明方
法ど回−条ｆ（として永久磁石を作製し、同様に磁気特
性を測定し、第１表に測定結果を示づ。

実施例２ 出発原料として、ｔ１１ｉ１００．９％の電解鉄、Ｅ１
１９．４％を含有し残部はＦｅ及びＣ等の不純物からな
る〕ＸＵボロン合金、純度９９．７％以上の南金属及び
み金属を高周波溶解し、その後水冷銅鋳型に鋳造し、１
５１ｍ　ｌ、５Ｄｙ　７Ｂ７６．５Ｆｅ　（ａｔ％）な
る組成の鋳塊１に９を１牙／、：。

この鋳塊をｂ１械的粉砕により３５メツシユスルーまで
に粗粉砕した。ついで、粗粉砕粉より採取した３００ｇ
を、外径１５０１０Ｉｌｌ　Ｘ西経１２０ｎｕｎＸ長さ
１５０　ｍｍ１法のボールミルに、１０　ｍｍ外径の鋼
球２　、８　ｋ、とともに装入し、溶媒として７０リナ
ート　Ｆ（、−７２（商品名　住友スリーエム社製３Ｓ
　）　６００ｃｃを用い、回転数１００ｒ囲で５．５Ｒ
間の微粉砕を行ない、平均粒度３．３５μｎの合金粉末
を得た。

この合金粉末を用いて、磁界１０ＫＯｅ中で配向し、２
も４にＣ加圧成型し、その後、１１００℃、１時間。

の条件で焼結し、さらに、Ａｒ中で６００℃、１時間の
時効処理を施して、永久磁石を作製した。得られた永久
磁石の磁気特性を測定し第２表に示す。

比較のため、同一組成の鋳塊を、微粉砕時の溶媒に１・
　１・　トトリクロルエタン　６００ｃｃを使用する以
外は上記のこの発明方法と同一条件として永久磁石を作
製し、同様に磁気特性を測定し、第２表に測定結果を承
り”。

実施例３ 出発原料として、純度９９．９％の電解鉄、９１９．４
％を含有し残部はＦｅ及びＣ等の不純物からなるフェロ
ボロン合金、純度９９，７％以上の円を高周波溶解し、
その後水冷銅鋳型に鋳造し、２０Ｐｒ　８　Ｂ　７２Ｆ
ｅ（ａｔ％）なる組成の鋳塊１ｋｉを得た。

この鋳塊を機械的粉砕により３５メツシユスルーまでに
粗粉砕した。ついで、粗粉砕粉より採取した３００ｇを
、外径１５０ｎ＋ｎ＋Ｘ内径１２０ｍｍＸ長さ１５０ｍ
ｍ寸法のボールミルに、１０ｍｍ外径の鋼球２．８−と
とムにス人し、溶媒としくパーフルＡロトリブヂルアミ
ン　ＧＯＯｃｃを用い、回転数１１００ｒｐで５．５詩
間の微粉砕を（ｊない、平均粒１哀３．１ｇｎの合金粉
末を１′ｌ）こ。

この合金粉末を用いて、磁界１０ＫＯθ中で配面し、２
　ｔ４にて加圧成型し、ぞの後、１１００’Ｃ，１時間
。

の条件で焼結し、さらに、Ａｒ中で６００℃、１詩間の
ｎ、１効処理をＤｉ！Ｉシて、永久磁石を作製した。得
られた永久磁もの磁気特性を測定し第３表に示づ。

比較のため、同一組成の鋳塊を、微粉砕時の溶媒にイソ
ノアミルアル」−ル　６００ｃｃを使用する以外は上記
のこの発明方法と同一条件として永久磁石を作製し、同
様に磁気特性を測定し、第３表にａ）り定結宋を示１゜ 第１表から第３３表の結果より明らかなとおり、本発明
による粉砕方法で得られた微粉末を使用した永久磁石は
、磁気特性がづぐれていると其に、磁気特性のばらつき
が極めて少なく工業生産上、頗るイ」効である。

第１表 第２表 第３表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＩＲ（但し、１（はＹを包含する希土類元素のうら少な
   くどし１種＞１０原子％〜３０原子％、Ｂ　２原子％〜
   ２８原子％、Ｆｅ　６５原子％〜８２原子％を主成分と
   Ｊる合金粉末を、沸点が３５°Ｃ以上で一序温で液体の
   弗素化炭化水素と共に粉砕機内に装入し、平均粒度が１
   洞〜１０ρの粉末に微Ｖ）砕覆ることを特徴とする希土
   類・ボロン・鉄系永久磁石用合金粉末の粉砕方法。